CN112109354A - 一种伺服高能螺旋压力机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伺服高能螺旋压力机及其工作方法，包括：机身，机身装设有调速电机和伺服电机。螺杆，螺杆与机身转动连接，螺杆上端装设有伺服飞轮和离合器飞轮，离合器飞轮可以实现与螺杆的结合和分离，离合器飞轮由调速电机驱动，伺服飞轮由伺服电机驱动。螺母，装设于螺杆的下端，可以把螺杆的旋转运动变成直线运动。离合器飞轮上装设有缸体和内部的活塞，缸体的上端连通有气源，联动盘安装在活塞的下端，联动盘中镶嵌有摩擦块，活塞下端有弹簧组压紧保证离合器飞轮和联动盘中镶嵌的摩擦块有间隙，离合器飞轮可以在螺杆上旋转，联动盘与螺杆固定连接。能量大且可数字控制调节；小能量下可以伺服控制，完成保压拉伸精压等精细工作。

Description

一种伺服高能螺旋压力机及其工作方法

技术领域

本发明涉及压力机技术领域，具体为一种伺服高能螺旋压力机及其工作方法。

背景技术

电动螺旋压力机是指用螺杆、螺母作为传动机构，并靠螺旋传动将飞轮的正反向回转运动转变为滑块的上下往复运动的锻压机械。工作时，电动机使飞轮加速旋转以储蓄能量，同时通过螺杆、螺母推动滑块向下运动。当滑块接触工件时，飞轮被迫减速至完全停止，储存的旋转动能转变为冲击能，通过滑块打击工件，使之变形。打击结束后，电动机使飞轮反转，带动滑块上升，回到原始位置。

现有的离合器式电动螺旋压力机，打击能量只有两种选择，离合飞轮和电动飞轮同时工作和电动飞轮单独工作。能量选择范围窄，压机吨位选择困难，离合飞轮恒速转动，压力机能量调节靠离合气缸压力调节，调节范围窄且不直观无法数字设置，调节压力后靠离合器摩擦块打滑消耗多余能量，摩擦块消耗磨损快。滑块运动曲线不可变，压机适用范围窄。现有的离合器式电动螺旋压力机离合器飞轮能量恒定，靠离合器摩擦块打滑消耗多余能量来实现能量调节。

现有的电动螺旋压力机，打击能量小，滑块速度慢，模具使用寿命短，生产效率低。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种伺服高能螺旋压力机及其工作方法，能量大且可数字控制调节，工艺适用性更广；小能量下可以伺服控制，完成保压拉伸精压等精细工作；安全可靠性强，可以根据应变式压力传感器的反馈适时调整压力机的打击能量，保证压机不超载运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种伺服高能螺旋压力机，包括：

机身，机身装设有调速电机和伺服电机。

螺杆，螺杆与机身转动连接，螺杆上端装设有伺服飞轮和离合器飞轮，离合器飞轮可以实现与螺杆的结合和分离，离合器飞轮由调速电机驱动，伺服飞轮由伺服电机驱动。

螺母，装设于螺杆的下端，可以把螺杆的旋转运动变成直线运动。

进一步的，离合器飞轮上装设有缸体和内部的活塞，缸体与活塞之间密封连接，缸体的上端连通有气源，联动盘安装在活塞的下端，联动盘中镶嵌有摩擦块，活塞下端有弹簧组压紧保证离合器飞轮和联动盘中镶嵌的摩擦块有间隙，离合器飞轮可以在螺杆上旋转，联动盘与螺杆固定连接。

进一步的，还包括调速控制器，双向DC-DC变换器、超级电容，调速控制器与调速电机连接，用于控制超级电容与调速电机之间线路的通断，双向DC-DC变换器一端与调速控制器连接，另一端与超级电容连接，用于实现直流电能双向流动，超级电容与调速控制器连接，用于储存电能。

进一步的，伺服飞轮通过花键副和螺杆固定连接。

进一步的，机身加装有应变式压力传感器，可以检测压力机压力，超压报警。

进一步的，调速电机和调速伺服电机装设有快速启动电容，钟摆运动频率达到200次/分。

进一步的，压力机的拉杆端部设有液压保护装置，超载泄压保护。

一种伺服高能螺旋压力机的工作方法，包括工作行程，工作行程包括如下方式：

a.离合器飞轮和伺服飞轮同时工作，压力机能量可以数字控制，实现最大打击能量工作。

b.离合器飞轮单独工作，压力机能量可以数字控制实现较大打击能量工作。

c.伺服飞轮单独工作，压力机可以实现伺服控制可以实现滑块运动曲线编辑、保压、拉伸、钟摆运动、切边、冲孔、精压等工作。

进一步的，还包括返回行程：伺服飞轮工作，伺服电机带有快速启动电容，制动时可以实现能量回收，实现储能再利用。

进一步的，根据应变式压力传感器的压力反馈，适时调节伺服飞轮和离合器飞轮的能量，保证压机不超载工作。

本发明的有益效果：

离合飞轮可以调速，能量的调节是靠离合器飞轮的转速设定好合适能量，伺服高能螺旋压力机离合器飞轮能量可变，不再靠摩擦块发热消耗能量，摩擦块磨损小，也更节能，工艺适用性更广，大小工件均可成型；小能量下可以伺服控制，压力机的滑块运动曲线可以编辑(滑块下行时间速度、保压时间、压力、上行时间速度均可数字设置)，完成保压、拉伸、精压等精细复杂工作,高速钟摆运动200次/分；安全可靠性强，可以根据应变式压力传感器的反馈适时调整压力机的打击能量，保证压机不超载运行。由于能量可以任意设置，可以根据工件尺寸变化调整能量大小，完成压制工作。并设有超载报警、泄压保护等功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是图1的A位置处的局部放大图；

图4是本发明的能量流动图；

图5是不同螺旋压力机的滑块运动曲线对比图。

图中:

1.机身，2.伺服飞轮，3.离合器飞轮，4.螺杆，5.缸体，6.联动盘，7.活塞，8.摩擦块， 9.花键副，10.应变式压力传感器，11.螺母，12.伺服电机，13.调速电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明一种伺服高能螺旋压力机，包括机身1，安装在机身1上部的调速电机13，安装在螺杆4顶部的离合器飞轮3。离合器飞轮3可以实现与螺杆4的结合和分离。通过调整离合器飞轮3转速来调节离合器飞轮3的能量，实现离合器飞轮3能量的调节。还包括伺服电机12驱动的伺服飞轮2，伺服飞轮2固定在螺杆4上离合器飞轮3的下部，伺服飞轮2可以实现伺服控制，螺杆4的底部装有螺母11，可以把螺杆4的旋转运动变成直线运动。

离合器飞轮3与螺杆4的结合和分离是通过如下机构实现的：离合器飞轮3上装设有缸体5和内部的活塞7，缸体5和活塞7之间密封连接，缸体5的上端连通有气源，联动盘6安装在活塞7的下端，联动盘6中镶嵌有摩擦块8，活塞7下端有弹簧组压紧保证离合器飞轮3和联动盘6中镶嵌的摩擦块8有间隙，离合器飞轮3可以在螺杆4上旋转，联动盘6与螺杆4固定连接。

接通气源时，活塞7克服弹簧力压紧摩擦块8，使固定在螺杆4上的联动盘6和离合器飞轮3连接为一体。离合器飞轮3带动螺杆4旋转；停电或停气状态时，在弹簧力作用下活塞7复位，联动盘6和离合器飞轮3脱离，离合器飞轮3自由旋转，保证设备使用安全。

如图4所示，本发明还包括调速控制器，双向DC-DC变换器、超级电容，调速控制器与调速电机13连接，用于控制超级电容与调速电机13之间线路的通断，双向DC-DC变换器一端与调速控制器连接，另一端与超级电容连接，用于实现直流电能双向流动，超级电容与调速控制器连接，用于储存电能。其能将压力机飞轮储存的能量转化成电能储存，并在螺旋压力机工作时，将储存的电能传到调速电机再利用，实现节能降耗。

本发明一种伺服高能螺旋压力机可以采用PLC和触摸屏控制的方式，通过触屏可以选择压机的工作方式和设定压机的相关参数。

如图5所示，本发明的伺服高能螺旋压力机，打击能量可以实现数控调节设置。可以实现离合器飞轮3和伺服飞轮2同时工作实现最大打击能量工作；也可以离合器飞轮3单独工作实现较大打击能量工作；还可以伺服飞轮2单独工作实现小能量伺服控制工作，可以实现滑块运动曲线编辑(如图5滑块运动曲线对比，滑块下行时间速度、保压时间、压力、上行时间速度均可数字设置)、保压、拉伸、钟摆运动等工作；机身1装有应变式压力传感器10，可以检测压力机压力，根据压力情况调节飞轮能量，保证压机不超载工作。

伺服电机12和调速电机13采用带有快速启动电容的电机，钟摆运动频率达到200次/分，可以实现能量回收，实现储能再利用。压力机的拉杆端部设有液压保护装置，起到超载泄压保护的作用。

其工作原理是：工作行程，伺服飞轮2和离合器飞轮3分别在伺服电机12和调速电机 13的驱动下可以同时工作，压力机能量可以数字控制，实现最大打击能量工作，打击能量是普通螺旋压力机的2倍。调速电机13带动离合器飞轮3可以单独工作，压力机能量可以数字控制实现较大打击能量工作，打击能量是普通螺旋压力机的1.5倍。伺服电机12带动伺服飞轮2可以单独工作，压力机可以实现伺服控制可以实现压力曲线编辑、保压、拉伸、钟摆运动、切边、冲孔、精压等工作。

返回行程，伺服电机12带动伺服飞轮2工作。

具体实施例

在热模锻成型工作中：

将一个加热的圆柱锻压成一个圆盘需要70kj的变形能量，同样一台能量为100kj的离合器电动螺旋压力机和伺服高能压力机，离合器电动螺旋压力机要把离合器飞轮达到100kj的能量，再把离合器气缸压力调小，靠离合器内的摩擦块打滑吸收约30kj能量，其余能量被工件吸收完成成型，有约30kj能量发热释放浪费掉，并且摩擦块磨损快，需定期更换。伺服高能压力机可以直接通过触摸屏设定离合器飞轮能量为75kj，70kj的变形能量被工件吸收，多余的能量可以通过机身变形吸收。没有多余能量浪费，摩擦块打滑少，使用寿命延长。

变形能更小的如50kj以下的工件成型离合器电动螺旋压力机只能选用小一型号的离合器电动螺旋压力机，过多能量无处释放会对机身造成损害。变形能更小的如50kj以下的工件成型同样可以在这台100kj伺服高能压力机上成型。

在薄板冲压成型工作中：

伺服高能压力机由于滑块运动曲线可编辑，可以完成保压，拉伸等工作。离合器电动螺旋压力机无法完成这类工作。

在耐火材料成型工作中：

成型工艺要求滑块快速下落，提高效率，上锤头和物料接触时速度越慢越好，防止粉料从下模扑出飞扬。开始几锤要求上锤头不露出下模快速轻打以便于粉料中气体排出并防止粉料飞扬。接着需要重锤完成成型。离合器电动螺旋压力机滑块运动曲线不可编辑，无法完成这类工作。伺服高能压力机由于滑块运动曲线可编辑，可以满足成型工艺要求。钟摆运动频率达到200次/分，大大提高工作效率，离合器电动螺旋压力机40次/分。电动螺旋压力机25 次/分。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种伺服高能螺旋压力机，其特征是，包括：

机身(1)，所述机身(1)装设有调速电机(13)和伺服电机(12)；

螺杆(4)，所述螺杆(4)与机身(1)转动连接，所述螺杆(4)上端装设有伺服飞轮(2)和离合器飞轮(3)，离合器飞轮(3)可以实现与螺杆(4)的结合和分离，离合器飞轮(3)由调速电机(13)驱动，伺服飞轮(2)由伺服电机(12)驱动；

螺母(11)，装设于螺杆(4)的下端，可以把螺杆的旋转运动变成直线运动。

2.根据权利要求1所述的一种伺服高能螺旋压力机，其特征是：

所述离合器飞轮(3)上装设有缸体(5)和内部的活塞(7)，所述缸体(5)与活塞(7)之间密封连接，缸体(5)的上端连通有气源，联动盘(6)安装在活塞(7)的下端，联动盘(6)中镶嵌有摩擦块(8)，活塞(7)下端有弹簧组压紧保证离合器飞轮(3)和联动盘(6)中镶嵌的摩擦块(8)有间隙，离合器飞轮(3)可以在螺杆(4)上旋转，联动盘(6)与螺杆(4)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种伺服高能螺旋压力机，其特征是：

还包括调速控制器，双向DC-DC变换器、超级电容，调速控制器与调速电机(13)连接，用于控制超级电容与调速电机(13)之间线路的通断，双向DC-DC变换器一端与调速控制器连接，另一端与超级电容连接，用于实现直流电能双向流动，超级电容与调速控制器连接，用于储存电能。

4.根据权利要求1所述的一种伺服高能螺旋压力机，其特征是：

所述伺服飞轮(2)通过花键副(9)和螺杆(4)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种伺服高能螺旋压力机，其特征是：

所述机身(1)加装有应变式压力传感器(10)，可以检测压力机压力，超压报警。

6.根据权利要求1所述的一种伺服高能螺旋压力机，其特征是：

所述调速电机(13)和伺服电机(12)装设有快速启动电容，钟摆运动频率达到200次/分。

7.根据权利要求1所述的一种伺服高能螺旋压力机，其特征是：

所述压力机的机身(1)的拉杆端部设有液压保护装置，超载泄压保护。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的伺服高能螺旋压力机的工作方法，其特征是，包括工作行程，所述工作行程包括如下方式：

a.离合器飞轮(3)和伺服飞轮(2)同时工作，压力机能量可以数字控制，实现最大打击能量工作。

b.离合器飞轮(3)单独工作，压力机能量可以数字控制实现较大打击能量工作。

c.伺服飞轮(2)单独工作，压力机可以实现伺服控制可以实现滑块运动曲线编辑、保压、拉伸、钟摆运动、切边、冲孔、精压等工作。

9.根据权利要求8所述的一种伺服高能螺旋压力机的工作方法，其特征是，包括返回行程：

伺服飞轮(2)工作，伺服电机(12)带有快速启动电容，制动时可以实现能量回收，实现储能再利用。

10.根据权利要求8所述的一种伺服高能螺旋压力机的工作方法，其特征是：

根据应变式压力传感器(10)的压力反馈，适时调节伺服飞轮(2)和离合器飞轮(3)的能量，保证压机不超载工作。

Images