CN108533565B - 液压传动机构及具有其的伺服数控液压快速冲压机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压传动机构及具有其的伺服数控液压快速冲压机，包括基座、液压缸和肘节机构，冲压成型过程中，油泵将液压油输入快速腔，以驱使活塞杆从完全开模的位置至装于滑台的上模刚拉伸下模的待冲压板材时的位移范围内快速伸出；接着油泵将液压油经输入加压腔，以快速增大活塞杆的输出推力，并使活塞杆在上模刚拉伸下模的待冲压板材至即将将待冲压板材完全拉伸的阶段慢速伸出；在活塞杆即将完全伸出时，阀芯随活塞杆移动至与缸体的内侧底壁相抵，阀芯在缸体的内侧底壁的阻力作用下克服顶簧的弹力向上移动并将卸压孔开启，使加压腔内的液压油流入卸压腔，以快速自动降低对活塞杆的推力，省去电气和液压系统的卸压时间，提高冲压效率。

Description

液压传动机构及具有其的伺服数控液压快速冲压机

技术领域

本发明涉及冲压技术领域，特别涉及一种液压传动机构及具有其的伺服数控液压快速冲压机。

背景技术

液压缸是液压传动系统中的执行元件，它是把液压能转换成机械能的能量转换装置。具有结构简单、工作可靠的特点，用它来实现直线往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，且传动精度高，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。

但是，现有的液压缸受输出速度值和推力值的切换较慢的因素影响，使用范围受到了限制，例如，对于冲压机而言，其要求在开合模的过程中，能够驱动上模在垂向的不同区域范围为上模提供不同的速度和推力，而现有的液压缸受输出速度值和推力值的切换较慢的因素影响，需要较长的时间来实现该要求，严重影响了冲压效率（一般一分钟仅能实现开合模十次左右）。

因而，现有的冲压机主要采用电机驱动的方式，即通过电动机驱动飞轮运动，并通过离合器，传动齿轮带动曲柄连杆机构使滑块上下运动，进而驱动上模升降，以使上模与下模配合实现对金属板材的冲压成型。但是，采用电机驱动的方式，需采用飞轮、减速装置等机构，会使冲压机的结构复杂化，另外，这种传动方式存在传动间隙相对较大、运动的平稳性相对较低的问题，相应的传动精度以及产品成型质量较低。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种液压传动机构及具有其的伺服数控液压快速冲压机，旨在传动精度并提高冲压效率。

为实现上述目的，本发明提出一种液压传动机构，包括：

基座；

液压缸，所述液压缸装于基座上，包括缸体、内杆和活塞杆，缸体内部中空形成容纳空间；内杆与缸体固连，内杆的上部伸出容纳空间，且内杆和缸体的配合面处设有第一密封结构；活塞杆限定有顶部开口的空腔，活塞杆活动套装于内杆并可沿内杆轴向移动，活塞杆和内杆的配合面处装有第二密封结构，内杆的下端装有第三密封结构以将空腔上下分隔成回程腔和快速腔，活塞杆的外周壁设有第四密封结构以将活塞杆和缸体之间的间隙空间上下分隔成加压腔和卸压腔，活塞杆的下部伸出缸体，且缸体与活塞杆的配合面处设有第五密封结构，活塞杆伸出缸体的部分开设有通连快速腔的快速通道以连接快速进液管，内杆位于缸体外的部分开设有通连回程腔的回程通道以连接回程进液管，缸体外壁开设有通连卸压腔的卸压通道以连接卸压出液管，缸体对应加压腔的位置开设有通连加压腔的加压通道以连接加压进液管，所述活塞杆还开设有通连加压腔的过渡腔以及通连过渡腔和卸压腔的卸压孔，过渡腔内有阀芯和顶簧，阀芯的上部通过顶簧与过渡腔的顶壁弹性相抵，下部穿过卸压孔并伸入卸压腔，当活塞杆未完全伸出时，阀芯在顶簧的弹力作用下将卸压孔封闭，当活塞杆即将完全伸出时，阀芯在缸体的内侧底壁的阻力作用下克服顶簧的弹力向上移动并将卸压孔开启；以及

肘节机构，所述肘节机构装于基座上并与所述活塞杆相连，肘节机构的自由端连接有滑台，活塞杆伸缩时，可驱使肘节机构驱动滑台直线往复运动并将活塞杆输出的推力放大。

本发明还提出一种伺服数控液压快速冲压机，包括机架以及液压传动机构，该液压传动机构为上述的液压传动机构。

本发明技术方案将活塞杆套装于内杆位于缸体的容纳空间内的部分，在内杆的下端安装第三密封结构以将活塞杆的空腔上下分隔成回程腔和快速腔，在活塞杆的外壁装有第四密封结构以将活塞杆和缸体之间的间隙空间上下分隔成加压腔和卸压腔，在通连加压腔和卸压腔的过渡腔和卸压孔装安装阀芯和顶簧，并将肘节机构与活塞杆相连。冲压成型的过程中，先通过伺服控制系统控制油泵将具有第一压力的液压油经快速进液管和快速通道输入快速腔，以驱使活塞杆从完全开模的位置至装于滑台的上模刚拉伸下模的待冲压板材时的位移范围内快速伸出（应当说明的是，在此位移范围内，活塞杆受到的阻力无或者较小，适合采用较高的伸出速度）；接着，伺服控制系统控制油泵将具有第二压力的液压油经加压通道和加压进液管输入加压腔，以快速增大活塞杆的输出推力，并使活塞杆在上模刚拉伸下模的待冲压板材至即将将待冲压板材完全拉伸的阶段慢速伸出（应当说明的是，在此阶段中活塞杆受到较大的阻力，要求活塞杆慢速外伸并输出较大的推力）；紧接着，在活塞杆即将完全伸出时，阀芯随活塞杆移动至与缸体的内侧底壁相抵，阀芯在缸体的内侧底壁的阻力作用下克服顶簧的弹力向上移动并将卸压孔开启，使加压腔内具有第二压力的液压油经过渡腔和卸压孔流入卸压腔，以快速自动降低对活塞杆的推力，省去电气和液压系统的卸压时间，直至活塞杆完全伸出，使上模和下模完全合模（应当说明的是，此阶段适合需要降低推力，防止过载）。显然，本发明可大幅度提高输出速度值和推力值的切换效率，可提高冲压机的冲压效率（一般一分钟能实现开合模约四十次）。且可简化冲压机的结构，并提高相应的传动精度。

附图说明

图1为本发明液压传动机构的立体示意图；

图2为本发明液压传动机构的主视图；

图3为本发明冲压机的示意图；

图4为液压缸和基座的剖视图；

图5为图4的A部分的放大详图；

图6为活塞杆的示意图；

图7为内杆的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种液压传动机构。

本发明实施例中，如图1至7所示，该液压缸包括基座100、液压缸和肘节机构4。

其中，基座100固设于冲压机的机架200位于下模（未图示）上方的位置。

液压缸包括缸体1、内杆2和活塞杆3，缸体1内部中空形成容纳空间。所述内杆2与缸体1固连，内杆2的上部伸出容纳空间，且内杆2和缸体1的配合面处设有第一密封结构21。活塞杆3限定有顶部开口的空腔，活塞杆3活动套装于内杆2并可沿内杆2轴向（或称上下）移动，活塞杆3和内杆2的配合面处装有第二密封结构31，内杆2的下端装有第三密封结构22以将空腔上下分隔成回程腔32和快速腔33，活塞杆3的外周壁设有第四密封结构34以将活塞杆3和缸体1之间的间隙空间上下分隔成加压腔35和卸压腔36，活塞杆3的下部伸出缸体1，且缸体1与活塞杆3的配合面处设有第五密封结构111，活塞杆3伸出缸体1的部分开设有通连快速腔33的快速通道37以连接快速进液管（未图示），内杆2位于缸体1外的部分开设有通连回程腔32的回程通道23以连接回程进液管（未图示），缸体1外壁开设有通连卸压腔36的卸压通道（未图示）以连接卸压出液管（未图示），缸体1对应加压腔35的位置开设有通连加压腔35的加压通道12以连接加压进液管（未图示），所述活塞杆3还开设有通连加压腔35的过渡腔38以及通连过渡腔38和卸压腔36的卸压孔381，过渡腔38内有阀芯5和顶簧51，阀芯5的上部通过顶簧51与过渡腔38的顶壁弹性相抵，下部穿过卸压孔381并伸入卸压腔36，当活塞杆3未完全伸出时，阀芯5在顶簧51的弹力作用下将卸压孔381封闭，当活塞杆3即将完全伸出时，阀芯5在缸体1的内侧底壁的阻力作用下克服顶簧51的弹力向上移动并将卸压孔381开启。

肘节机构4装于基座上并与所述活塞杆相连，肘节机构4的自由端连接有滑台6，滑台6可垂向滑动安装于机架200上，滑台6可用于安装上模，活塞杆3伸缩时，可驱使肘节机构4驱动滑台6带动上模直线往复运动并将活塞杆3输出的推力放大。

冲压成型（例如落料、剪切、冲孔或者拉伸成型）的过程中，先通过伺服控制系统控制油泵将具有第一压力的液压油经快速进液管和快速通道输入快速腔33，以驱使活塞杆3从完全开模的位置至装于滑台6的上模刚拉伸下模（未图示）的待冲压板材（未图示）时的位移范围内快速伸出（应当说明的是，在此位移范围内，活塞杆3受到的阻力无或者较小，适合采用较高的伸出速度）；接着，伺服控制系统控制油泵将具有第二压力的液压油经加压通道和加压进液管输入加压腔，以快速增大活塞杆3的输出推力，并使活塞杆3在上模刚拉伸下模的待冲压板材至即将将待冲压板材完全拉伸的阶段慢速伸出（应当说明的是，在此阶段中活塞杆3受到较大的阻力，要求活塞杆慢速外伸并输出较大的推力）；紧接着，在活塞杆3即将完全伸出时，阀芯随活塞杆3移动至与缸体的内侧底壁相抵，阀芯在缸体的内侧底壁的阻力作用下克服顶簧的弹力向上移动并将卸压孔开启，使加压腔内具有第二压力的液压油经过渡腔和卸压孔流入卸压腔，以快速自动降低对活塞杆3的推力，省去电气和液压系统的卸压时间，直至活塞杆3完全伸出，使上模和下模完全合模（应当说明的是，此阶段适合需要降低推力，防止过载）。显然，本发明可大幅度提高输出速度值和推力值的切换效率，可提高冲压机的冲压效率（一般一分钟能实现开合模约四十次）。且可简化冲压机的结构，并提高相应的传动精度。而需要收缩活塞杆3时，则可控制油泵将具有第三压力的液压油经回程通道和回程进液管输入回程腔并推动活塞杆3收缩，而加压腔35和快速腔33的液压油则流回油箱，直至活塞杆3收缩到位。

应当说明的是，快速通道37的入口端设有第一接头39并安装有第一液压阀（未图示），第一液压阀的入口通过所述快速进液管连接油泵，出口通过油管连接油箱（未图示），回程通道23的入口端设有第二接头24并安装有第二液压阀（未图示），第二液压阀的入口通过所述回程进液管连接油泵，出口通过油管连接油箱（未图示）；加压通道12的入口端设有第三接头13并安装有第三液压阀（未图示），第三液阀的入口通地所述加压进液管（未图示）通连油泵，出口通过油管连接油箱（未图示），第一液压阀、第二液压阀和第三液压阀与伺服控制系统电连接，并可通过伺服控制系统切换方向，例如，在活塞杆3伸出的过程中，回程腔的液压油只能流出不能流入，加压腔35和快速腔33则仅可供液压油流入而不能流出，在活塞杆3收缩的过程中，则相反。

在本发明实施例中，肘节机构4有多种实施例，在一较佳实施例中，所述活塞杆3位于缸体1外的部分连接有铰座6，所述肘节机构4包括至少一排肘节组件41（如图2所示为两排的情况，两排肘节组件对称设置，当然，也可以为三排、四排等），每排肘节组件至少有一个肘节组件（如图2所示为三个的情况，当然，也可以为两个，四个或者更多），每个肘节组件41包括驱动杆413、输出杆412和摆杆411，每根摆杆411的上端与基座枢接（或称铰接），下端与相应的输出杆412的上端枢接，输出杆412的下端与滑台6枢接，每根驱动杆413的一端与铰座6枢接，另一端与相应的输出杆412枢接，活塞杆伸缩时，可通过驱动杆413驱使摆杆411和输出杆412摆动，当摆杆411和输出杆412摆动至大致处于同一直线（即肘节机构4处于大致伸直状态）时，肘节机构4可将活塞杆的推力大幅度放大（例如放大20倍），并使上模和下模完全合模，并起保压以及保护模具的作用，应当说明的是，上模和下模完全合模时，虽然加压腔35的液压油的压力已经卸压腔卸去，但快速腔33的液压油作用于活塞杆而产生的推力经处于伸直状态的肘节机构4大幅度放大后，完全足够待成型产品在模具中的保压定型。当然，肘节机构4也可以采用现有技术，这里不再进行赘述。

具体地，缸体1包括壳体10以及导套11，所述壳体10限定有底部敞开的所述容纳空间，导套11装于壳体10敞开的底部处，并套于活塞杆3，导套11的内周壁与活塞杆3的配合面处装有所述第五密封结构111，以防止液压油外漏，导套11的外周壁与缸体1的配合面处设有第六密封结构112，以防止液压油外漏。进一步地，所述壳体10的底部有径向外伸的凸缘101，所述凸缘101开设有螺钉过孔，以通过螺钉将壳体10固紧于基座100上，以对缸体1进行定位。

具体地，所述内杆2呈上段小下段大的台阶轴状，其台阶面抵于缸体1的内侧顶壁，上段从开设于缸体1顶壁的过孔伸出壳体10，上段伸出缸体1的部分的外周壁成型有螺纹，有螺母8旋接于上段并与缸体1的外侧顶壁相抵，以将内杆2固紧于缸体1。

具体地，所述活塞杆3包括主体30以及套体301，所述主体30限定有顶部开口的所述空腔，所述套体301装于顶部开口处，并活动套于内杆2，套体301的内周壁与内杆2的配合面处装有所述第二密封结构31，以起密封作用，所述套体301的外周壁与主体30的配合面装有第七密封结构310，以起密封作用。

进一步地，所述缸体1对应加压腔35的位置开设有通连加压腔35的补油孔14，补油孔14通过液压阀7和油管（未图示）与补油泵（未图示）连接，当快速腔33的具有第一压力的液压油驱动活塞杆3伸出的过程中，加压腔35的空间会增大，这里就需要通过补油泵经液压阀7和补油管往加压腔35补充液压油，以使加压腔35内的液压油保持充满加压腔35，否则，在后续往加压腔35输入具有第二压力的液压油的过程中，还需要先用具有第二压力的液压油充满加压腔35的过程，而这会影响工作效率。

具体地，第三密封结构22包括固设（优选通过螺纹配合旋接）于内杆2下端的套头221以及密封件222，所述密封件222装于套头221的外周壁。更具体地，密封件包括至少一个橡胶圈，套头221的外周壁开槽并安装所述橡胶圈。

具体地，如图6所示，快速通道37的入口端设于活塞杆3位于缸体1外的部分的外周壁或者底壁，并延伸至与所述空腔连通。

具体地，如图7所示，所述回程通道23的入口端优选开设于内杆2的顶壁，出口端开设于其侧壁并与回程腔32连通。

具体地，所述第一密封结构21、第二密封结构31第四密封结构34、第五密封结构111、第六密封结构112、第七密封结构310均可以包括至少一个橡胶圈（例如一个，两个，三个或者更多），安装方式同样可采用开槽安装的方式。

应当说明的是，所述第一压力、所述第二压力和所述第三压力可根据需要而定，例如，第二压力优选大于第一压力。

应当说明的是，何时往快速腔33输入具有第一压力的液压油，何时往加压腔35输入具有第二压力的液压油以及何时往回程腔32输入具有第三压力的液压油可通过设置与伺服控制系统电连接的传感器，并通过传感器感应上模运动位置来实现，具体如何设置，本领域的技术人员在看到本说明书记载的内容后，即能想到如何设置，这里不再进行赘述。

如图1至图7所示，本发明还提出一种伺服数控液压快速冲压机，包括机架以及液压传动机构，该液压传动机构的结构参照上述实施例，机架上装有上模和下模，由于伺服数控液压快速冲压机采用了上述液压传动机构所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.液压传动机构，其特征在于，包括：

基座；

液压缸，所述液压缸装于基座上，包括缸体、内杆和活塞杆，缸体内部中空形成容纳空间；内杆与缸体固连，内杆的上部伸出容纳空间，且内杆和缸体的配合面处设有第一密封结构；活塞杆限定有顶部开口的空腔，活塞杆活动套装于内杆并可沿内杆轴向移动，活塞杆和内杆的配合面处装有第二密封结构，内杆的下端装有第三密封结构以将空腔上下分隔成回程腔和快速腔，活塞杆的外周壁设有第四密封结构以将活塞杆和缸体之间的间隙空间上下分隔成加压腔和卸压腔，活塞杆的下部伸出缸体，且缸体与活塞杆的配合面处设有第五密封结构，活塞杆伸出缸体的部分开设有通连快速腔的快速通道以连接快速进液管，内杆位于缸体外的部分开设有通连回程腔的回程通道以连接回程进液管，缸体外壁开设有通连卸压腔的卸压通道以连接卸压出液管，缸体对应加压腔的位置开设有通连加压腔的加压通道以连接加压进液管，所述活塞杆还开设有通连加压腔的过渡腔以及通连过渡腔和卸压腔的卸压孔，过渡腔内有阀芯和顶簧，阀芯的上部通过顶簧与过渡腔的顶壁弹性相抵，下部穿过卸压孔并伸入卸压腔，当活塞杆未完全伸出时，阀芯在顶簧的弹力作用下将卸压孔封闭，当活塞杆即将完全伸出时，阀芯在缸体的内侧底壁的阻力作用下克服顶簧的弹力向上移动并将卸压孔开启；以及

肘节机构，所述肘节机构装于基座上并与所述活塞杆相连，肘节机构的自由端连接有滑台，活塞杆伸缩时，可驱使肘节机构驱动滑台直线往复运动并将活塞杆输出的推力放大。

2.如权利要求1所述的液压传动机构，其特征在于：快速通道的入口端设有第一接头并安装有第一液压阀，第一液压阀的入口通过所述快速进液管连接油泵，出口通过油管连接油箱，回程通道的入口端设有第二接头并安装有第二液压阀，第二液压阀的入口通过所述回程进液管连接油泵，出口通过油管连接油箱；加压通道的入口端设有第三接头并安装有第三液压阀，第三液阀的入口通地所述加压进液管通连油泵，出口通过油管连接油箱，第一液压阀、第二液压阀和第三液压阀与伺服控制系统电连接。

3.如权利要求1所述的液压传动机构，其特征在于：缸体包括壳体以及导套，所述壳体限定有底部敞开的所述容纳空间，导套装于壳体敞开的底部处，并套于活塞杆，导套的内周壁与活塞杆的配合面处装有所述第五密封结构，导套的外周壁与缸体的配合面处设有第六密封结构。

4.如权利要求3所述的液压传动机构，其特征在于：壳体的底部有径向外伸的凸缘，所述凸缘开设有螺钉过孔，通过螺钉将壳体固紧于基座上。

5.如权利要求1所述的液压传动机构，其特征在于：内杆呈上段小下段大的台阶轴状，其台阶面抵于缸体的内侧顶壁，上段从开设于缸体顶壁的过孔伸出壳体，上段伸出缸体的部分的外周壁成型有螺纹，有螺母旋接于上段并与缸体的外侧顶壁相抵。

6.如权利要求1所述的液压传动机构，其特征在于：活塞杆包括主体以及套体，所述主体限定有顶部开口的所述空腔，所述套体装于顶部开口处，并活动套于内杆，套体的内周壁与内杆的配合面处装有所述第二密封结构，套体的外周壁与主体的配合面装有第七密封结构。

7.如权利要求1所述的液压传动机构，其特征在于：第三密封结构包括固设于内杆下端的套头以及密封件，所述密封件装于套头的外周壁，密封件包括至少一个橡胶圈，套头的外周壁开槽并安装所述橡胶圈。

8.如权利要求1所述的液压传动机构，其特征在于：缸体对应加压腔的位置开设有通连加压腔的补油孔，补油孔通过液压阀和油管与补油泵连接。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的液压缸，其特征在于：活塞杆位于缸体外的部分连接有铰座，肘节机构包括至少一排肘节组件，每排肘节组件至少有一个肘节组件，每个肘节组件包括驱动杆、输出杆和摆杆，每根摆杆的上端与基座枢接，下端与相应的输出杆的上端枢接，输出杆的下端与滑台枢接，每根驱动杆的一端与铰座枢接，另一端与相应的输出杆枢接，活塞杆伸缩时，可通过驱动杆驱使摆杆和输出杆摆动，当摆杆和输出杆摆动至大致处于同一直线时，肘节机构可将活塞杆的推力大幅度放大，并使上模和下模完全合模。

10.一种伺服数控液压快速冲压机，其特征在于：包括机架以及如权利要求1至9中任意一项所述的液压传动机构。