CN112510914A - 一种伺服压力机传动结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于压力机技术领域，具体涉及一种伺服压力机传动结构。其在伺服压力机批量生产时，伺服电机的安装方便，后续方便拆卸和维护；且采用伺服电机加一级水冷齿轮箱结构，不仅降低了制造成本，还进一步提高了输入转速，从而提高了压力机的行程次数。包括设置在机体上的伺服电机，所述伺服电机的后端设置有电机轴的电机编码器，所述伺服电机前端的电机轴，通过水冷齿轮箱与齿轮轴相连，且齿轮轴前端部的小齿轮与曲轴端部设置的大齿轮相啮合；所述水冷齿轮箱的输出端与齿轮轴的后端部相连，所述水冷齿轮箱的输入端则与伺服电机的电机轴的输出端相连。

Description

一种伺服压力机传动结构

技术领域

本发明属于压力机技术领域，具体涉及一种伺服压力机传动结构。

背景技术

目前，越来越多的国产伺服机械压力机厂家采用自适应控制技术，利用伺服电机驱动曲柄滑块机构，通过计算机控制伺服电机的转速，可以精确地控制滑块相对于电机转角的位置，进一步精确地控制压力机冲锤的位置和速度，满足生产加工工艺对冲锤速度特性的要求。同时，由于伺服压力机主传动结构中，大齿轮和齿轮轴是浸油润滑，齿轮轴是安装在齿轮油箱里，因此齿轮轴与伺服电机连接部分必须是密封结构，而且伺服电机的安装要可靠、无间隙连接，拆卸要方便，便于后续维护、维修，因此合理的伺服电机安装结构是非常关键的。

现有技术中伺服压力机传动结构主要有三种：第一种是伺服电机伸出轴为平键轴结构，电机的固定方式为通过底座固定。此类结构在异步电机中使用非常普遍，其特点是加工简单安装方便，且制造成本低。但是这类结构在伺服压力机上使用就不那么适用了，因为伺服压力机的电机不同于异步电机，伺服压机电机在工作时需要频繁的加减速和正反转换向，如果采用平键连接结构，由于键连接强度低且存在间隙，在工作一段时间后间隙会越来越大，这样会使伺服电机的动态响应精度变差，使机床综合精度性能得不到保证。如果平键连接采用过紧配合，则装配和拆卸时非常不便，甚至不好安装。且通过底座固定整个电机，很难保证电机主轴与齿轮轴安装后的同轴度，由于是刚性连接，电机高速运转时精度很难保证。

第二种是伺服电机伸出轴为光轴结构，齿轮轴与电机轴通过联轴器连接，电机通过底座固定，由于通过联轴器连接，存在一定柔性，因此底座固定方式相对可以，但由于在输出轴端增加了大惯量的联轴器，使得被动惯量大幅增加，则伺服电机的能耗提高，效率降低。另外，由于增加联轴器其制造成本增加。

第三种方式是将伺服压力机的齿轮轴和电机的转子轴做成一体式的结构，转子轴与转子通过胀紧套安装。电机后端安装制动器和电机编码器，电机通过法兰直接固定在齿轮箱体上，这类结构也是目前常用的结构。这类结构的优势是结构紧凑，连接强度高，传递扭矩大。且属于过盈紧固连接，其伺服电机在正反转和频繁加减速运转时，动态响应精度无影响。对于大型机床，单件生产，其结构是非常适用的。但对于中小型批量生产机床，其最大的弊端是齿轮轴与转子轴为一体，而齿轮轴容易磨损，经常需要拆卸维修，这种结构要维修齿轮轴就得需要把电机整个都拆卸了，以及拆卸电机后端的制动器，而大扭矩伺服电机在电机厂外面拆卸安装是非常麻烦的，基本是不现实的，因此这类结构的齿轮轴是非常不易维护和拆装的。对于大量生产制造也是非常麻烦的，目前的做法是主机厂将齿轮轴与大齿轮配对做好之后，发到电机厂，由电机厂负责完成齿轮轴与电机本体的组装，再发往主机厂整体安装。其制造周期长，且制造过程中稍有问题，返工是非常麻烦的。其后续需要维修制动器或者齿轮轴拆卸都需要把电机拆卸一遍重新组装，在现场维修基本是不现实的。此外，以上所有传动结构中，伺服电机与齿轮轴采用直接连接，采用一级齿轮传动，而一级齿轮传动的传动比是有限的，最大也就只有8左右，这对于中大型吨位的伺服压力机，伺服电机的扭矩将会非常大，则伺服电机的成本会非常高，其经济性会较差，且电机输入转速不能太高。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种伺服压力机传动结构，该结构在伺服压力机批量生产时，伺服电机的安装方便，且后续方便拆卸和维护，同时，安装后的连接强度足够高、无间隙连接，连接可靠且动态响应精度好。另外，为了进一步降低伺服电机的输入扭矩来降低制造成本，采用伺服电机加一级水冷齿轮箱结构，不仅降低了制造成本，还进一步提高了输入转速，从而提高了压力机的行程次数。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种伺服压力机传动结构，包括设置在机体上的伺服电机，其特征在于，所述伺服电机的后端设置有电机轴的电机编码器，所述伺服电机前端的电机轴，通过水冷齿轮箱与齿轮轴相连，且齿轮轴前端部的小齿轮与曲轴端部设置的大齿轮相啮合；所述水冷齿轮箱的输出端与齿轮轴的后端部相连，所述水冷齿轮箱的输入端则与伺服电机的电机轴的输出端相连。

进一步地，所述水冷齿轮箱包括齿轮箱本体，齿轮箱本体的输入端设置有齿轮箱输入端内花键，所述齿轮箱输入端内花键与伺服电机的电机轴输出端的外花键相连；并且，所述伺服电机的电机壳体法兰通过电机转接法兰与机体固定相连。

更进一步地，所述水冷齿轮箱的齿轮箱本体的输出端，设置有齿轮箱输出端空心轴，所述齿轮轴的后端安装在水冷齿轮箱的齿轮箱输出端空心轴内，且利用锁紧盘锁紧固定。

更进一步地，所述水冷齿轮箱的齿轮箱本体上的齿轮箱法兰，通过齿轮箱转接法兰与机体固定连接。

更进一步地，所述齿轮轴的后端与齿轮箱转接法兰之间设置有轴承组件。

更进一步地，所述轴承组件包括轴承，轴承的外圈通过与齿轮箱转接法兰相连接的轴承端盖压紧固定，所述轴承的内圈则通过设置在齿轮轴后端的固定螺母压紧固定。

进一步地，所述齿轮箱转接法兰与齿轮轴后端之间、以及齿轮箱转接法兰与机体之间，均分别设置有密封组件。

更进一步地，所述密封组件包括设置于齿轮箱转接法兰与齿轮轴后端之间的旋转油封，以及设置于所述齿轮箱转接法兰与机体之间的O型密封圈。

进一步地，所述齿轮轴的前端通过齿轮轴支撑轴承与机体相连，且利用齿轮轴端盖将所述齿轮轴支撑轴承的端侧密封；同时，所述齿轮轴前端、位于齿轮轴端盖外侧的端部设置有制动器。

一种伺服压力机传动结构的安装方法，包括如下步骤：

步骤一、伺服电机的电机轴与电机转子的安装，首先，通过油孔注入高压油将转子锥形孔撑开，然后，将电机轴压入转子锥形孔后，再抽走高压油、使转子锥形孔的锥形面抱紧电机轴，进而形成电机轴与电机转子的无间隙固定连接；伺服电机的后端安装有电机编码器；

步骤二、齿轮轴和水冷齿轮箱的组合，将齿轮轴的后端安装在水冷齿轮箱的齿轮箱输出端空心轴内，并利用锁紧盘将齿轮轴后端与水冷齿轮箱的输出端固定；同时，齿轮轴通过齿轮轴定位孔确保安装同轴度，利用齿轮箱锁紧盘确保无间隙安装；

步骤三、将齿轮箱转接法兰从齿轮轴上、未与水冷齿轮箱相连接的另一端穿进来，并把齿轮箱转接法兰与水冷齿轮箱的齿轮箱法兰固定连接；之后，再装入旋转油封和轴承，且通过轴承端盖将轴承外圈压紧，利用固定螺母将轴承内圈压紧；随后，在齿轮箱转接法兰的外圈装入O型密封圈，从而，通过齿轮箱转接法兰，使齿轮轴与水冷齿轮箱形成一个密封整体；

步骤四、连接为一体的齿轮轴和水冷齿轮箱，通过齿轮箱转接法兰上的外圈螺丝、整体固定在机体上；

步骤五、齿轮轴上、与曲轴端部的大齿轮相啮合的一端，通过齿轮轴支撑轴承和齿轮轴端盖，与机体密封支撑连接；并且，在齿轮轴前端、位于齿轮轴端盖外侧的端部，设置制动器；

步骤六、水冷齿轮箱输入端的齿轮箱输入端内花键，与伺服电机输出端的外花键轴相连，水冷齿轮箱的输入端外圆与伺服电机的电机转接法兰孔定位，且伺服电机固定安装在电机转接法兰上，再将电机转接法兰安装在机体上。

与现有技术相比，本发明的有益效果。

1、本发明很好的解决了伺服压力机电机安装结构中齿轮轴和电机主轴连接后的密封防漏油问题，且电机和齿轮轴反复安装、拆卸简易且方便，连接可靠，非常适合批量生产。

2、由于伺服电机的电机轴与电机转子的过盈连接，不存在间隙，连接后动态响应精度无影响，伺服电机正反转和加减速的控制精度高。

3、齿轮箱转接法兰和水冷齿轮箱的设置，使得对后续反复拆卸、维修齿轮轴或更换制动器和维修伺服电机，都可以分别单独拆卸维护，为后续的维修保养提供了便利和可行性解决方案。

4、在伺服电机与齿轮轴之间增加了水冷齿轮箱，这样不仅通过降低伺服电机的扭矩降低了制造成本，并且，由于采用水冷齿轮箱，其热功率允许增大，从而提高了电机输入端的允许输入转速。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本发明一种实施例的结构示意图。

图中，1机体、2齿轮箱转接法兰、3伺服电机、4电机编码器、5电机轴、6水冷齿轮箱、7旋转油封、8 O型密封圈、9轴承、10轴承端盖、11固定螺母、12齿轮轴、13齿轮轴支撑轴承、14齿轮轴端盖、15制动器、16电机转接法兰、301电机壳体法兰、302电机定子、303电机转子、304电机编码器支撑轴承、305电机编码器轴连接体、306电机编码器固定端盖、501锥形面、502油孔、503齿轮轴定位孔、504齿轮轴固定孔、601齿轮箱输入端内花键、602齿轮箱输出端空心轴、603锁紧盘。

具体实施方式

根据图1详细说明本发明的具体结构。该伺服压力机传动结构包括设置在机体1上的伺服电机3，伺服电机3的后端设置有电机轴5的电机编码器4，伺服电机3前端的电机轴5，通过水冷齿轮箱6与齿轮轴12相连，且齿轮轴12前端部的小齿轮与设置在机体1上的曲轴端部布置的大齿轮相啮合；水冷齿轮箱6的输出端与齿轮轴12的后端部相连，水冷齿轮箱6的输入端则与伺服电机3的电机轴5的输出端相连。

水冷齿轮箱6包括齿轮箱本体，齿轮箱本体的输入端设置有齿轮箱输入端内花键601，齿轮箱输入端内花键601与伺服电机3的电机轴5输出端的外花键相连；并且，伺服电机3的电机壳体法兰301通过电机转接法兰16与机体1固定相连。水冷齿轮箱6的齿轮箱本体的输出端，设置有齿轮箱输出端空心轴602，齿轮轴12的后端安装在水冷齿轮箱6的齿轮箱输出端空心轴602内，且利用锁紧盘603锁紧固定。水冷齿轮箱6的齿轮箱本体上的齿轮箱法兰，通过齿轮箱转接法兰2与机体1固定连接。

齿轮轴12的后端与齿轮箱转接法兰2之间设置有轴承组件。轴承组件包括轴承9，轴承9的外圈通过与齿轮箱转接法兰2相连接的轴承端盖10压紧固定，轴承9的内圈则通过设置在齿轮轴12后端的固定螺母11压紧固定。并且，齿轮箱转接法兰2与齿轮轴12后端之间、以及齿轮箱转接法兰2与机体1之间，均分别设置有密封组件。密封组件包括设置于齿轮箱转接法兰2与齿轮轴12后端之间的旋转油封7，以及设置于齿轮箱转接法兰2与机体1之间的O型密封圈8。齿轮轴12的前端通过齿轮轴支撑轴承13与机体1相连，且利用齿轮轴端盖14将齿轮轴支撑轴承13的端侧密封；同时，齿轮轴12前端、位于齿轮轴端盖14外侧的端部设置有制动器15。

该伺服压力机传动结构的安装方法，包括如下步骤：步骤一、伺服电机3的电机轴5与电机转子303的安装，首先，通过油孔502注入高压油将转子锥形孔撑开，然后，将电机轴5压入转子锥形孔后，再抽走高压油、使转子锥形孔的锥形面501抱紧电机轴5，进而形成电机轴5与电机转子303的无间隙固定连接；伺服电机3的后端安装有电机编码器4。

步骤二、齿轮轴12和水冷齿轮箱6的组合，将齿轮轴12的后端安装在水冷齿轮箱6的齿轮箱输出端空心轴602内，并利用锁紧盘603将齿轮轴12后端与水冷齿轮箱6的输出端固定；同时，齿轮轴12通过齿轮轴定位孔503确保安装同轴度，利用齿轮箱锁紧盘603确保无间隙安装。

步骤三、将齿轮箱转接法兰2从齿轮轴12上、未与水冷齿轮箱6相连接的另一端穿进来，并把齿轮箱转接法兰2与水冷齿轮箱6的齿轮箱法兰固定连接；之后，再装入旋转油封7和轴承9，且通过轴承端盖10将轴承9外圈压紧，利用固定螺母11将轴承9内圈压紧；随后，在齿轮箱转接法兰2的外圈装入O型密封圈8，从而，通过齿轮箱转接法兰2，使齿轮轴12与水冷齿轮箱6形成一个密封整体。

步骤四、连接为一体的齿轮轴12和水冷齿轮箱6，通过齿轮箱转接法兰2上的外圈螺丝、整体固定在机体1上。

步骤五、齿轮轴12上、与曲轴端部的大齿轮相啮合的一端，通过齿轮轴支撑轴承13和齿轮轴端盖14，与机体1密封支撑连接；并且，在齿轮轴12前端、位于齿轮轴端盖14外侧的端部，设置制动器15。根据具体的使用需要，制动器15也可安装于伺服电机3的后端。

步骤六、水冷齿轮箱6输入端的齿轮箱输入端内花键601，与伺服电机3输出端的外花键轴相连，水冷齿轮箱6的输入端外圆与伺服电机3的电机转接法兰16孔定位，且伺服电机3固定安装在电机转接法兰16上，再将电机转接法兰16安装在机体1上。

本发明的一种具体实施例：伺服压力机传动结构包括机体1、齿轮箱转接法兰2、伺服电机3、电机编码器4、电机轴5、水冷齿轮箱6、旋转油封7、O型密封圈8、轴承9、轴承端盖10、固定螺母11、齿轮轴12、齿轮轴支撑轴承13、齿轮轴端盖14、制动器15、电机转接法兰6。其中，伺服电机3包含电机壳体法兰301、电机定子302、电机转子303、电机编码器支撑轴承304、电机编码器轴连接体305、电机编码器固定端盖306。电机轴5包括锥形面501、油孔502、齿轮轴定位孔503、齿轮轴固定孔。

水冷齿轮箱6包含齿轮箱本体、输入内花键601、输出空心轴602、锁紧盘结构603。其传动结构为：齿轮轴12一端与水冷齿轮箱6通过锁紧盘603固定安装，齿轮轴通过齿轮轴定位孔503来确保安装的同轴度，并且，通过齿轮箱锁紧盘603确保无间隙安装。伺服电机3后端安装有电机编码器4。

电机轴5与电机转子303的安装结构及方式如下：通过油孔注入高压油将转子中部的锥形孔撑开，然后，将电机轴5压入转子的锥形孔后，再抽走高压油、使锥形孔的锥形面501抱紧电机轴5，进而形成无间隙固定连接。电机定子302固定在电机壳体上，且电机转子303与电机轴5通过锥面过盈固定连接，其连接可靠，拆卸非常方便。当拆卸时，只需打入高压油撑开锥形孔的锥形面501即可，电机轴5与电机转子303完成固定安装。齿轮轴12安装在齿轮箱空心轴602内，之后，用锁紧盘603锁紧。将齿轮轴12与齿轮箱输出端固定，齿轮轴12和水冷齿轮箱6组合完成。

随后，将齿轮箱转接法兰2从齿轮轴12的另一端穿进来，将齿轮箱法兰与齿轮箱转接法兰2固定连接；然后，再装入旋转油封7和轴承9，并通过轴承端盖10将轴承外圈压紧，利用固定螺母将轴承内圈压紧，且在齿轮箱转接法兰2的外圈装入O型密封圈8。从而，将齿轮轴12与水冷齿轮箱6，通过齿轮箱转接法兰2连接成为一个密封整体，并可以整体通过齿轮箱转接法兰2的外圈螺丝固定在机体上。齿轮轴12的另一端，通过齿轮轴端盖14密封支撑，外侧安装制动器15。水冷齿轮箱6另一端的内花键601，与伺服电机3的外花键轴连接，水冷齿轮箱6的输入端外圆与电机转接法兰孔定位。伺服电机3固定安装在电机转接法兰16上，电机转接法兰16安装在机体1上。

如果需要拆卸维修，可以分别拆下制动器15、齿轮轴12、齿轮箱6和伺服电机3，分别进行维修，且该伺服压力机传动结构的拆卸方便，重复安装简易，非常适合批量生产和后期维修保养。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种伺服压力机传动结构，包括设置在机体（1）上的伺服电机（3），其特征在于，所述伺服电机（3）的后端设置有电机轴（5）的电机编码器（4），所述伺服电机（3）前端的电机轴（5），通过水冷齿轮箱（6）与齿轮轴（12）相连，且齿轮轴（12）前端部的小齿轮与曲轴端部设置的大齿轮相啮合；所述水冷齿轮箱（6）的输出端与齿轮轴（12）的后端部相连，所述水冷齿轮箱（6）的输入端则与伺服电机（3）的电机轴（5）的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的伺服压力机传动结构，其特征在于：所述水冷齿轮箱（6）包括齿轮箱本体，齿轮箱本体的输入端设置有齿轮箱输入端内花键（601），所述齿轮箱输入端内花键（601）与伺服电机（3）的电机轴（5）输出端的外花键相连；并且，所述伺服电机（3）的电机壳体法兰（301）通过电机转接法兰（16）与机体（1）固定相连。

3.根据权利要求2所述的伺服压力机传动结构，其特征在于：所述水冷齿轮箱（6）的齿轮箱本体的输出端，设置有齿轮箱输出端空心轴（602），所述齿轮轴（12）的后端安装在水冷齿轮箱（6）的齿轮箱输出端空心轴（602）内，且利用锁紧盘（603）锁紧固定。

4.根据权利要求2所述的伺服压力机传动结构，其特征在于：所述水冷齿轮箱（6）的齿轮箱本体上的齿轮箱法兰，通过齿轮箱转接法兰（2）与机体（1）固定连接。

5.根据权利要求4所述的伺服压力机传动结构，其特征在于：所述齿轮轴（12）的后端与齿轮箱转接法兰（2）之间设置有轴承组件。

6.根据权利要求5所述的伺服压力机传动结构，其特征在于：所述轴承组件包括轴承（9），轴承（9）的外圈通过与齿轮箱转接法兰（2）相连接的轴承端盖（10）压紧固定，所述轴承（9）的内圈则通过设置在齿轮轴（12）后端的固定螺母（11）压紧固定。

7.根据权利要求4所述的伺服压力机传动结构，其特征在于：所述齿轮箱转接法兰（2）与齿轮轴（12）后端之间、以及齿轮箱转接法兰（2）与机体（1）之间，均分别设置有密封组件。

8.根据权利要求7所述的伺服压力机传动结构，其特征在于：所述密封组件包括设置于齿轮箱转接法兰（2）与齿轮轴（12）后端之间的旋转油封（7），以及设置于所述齿轮箱转接法兰（2）与机体（1）之间的O型密封圈（8）。

9.根据权利要求1所述的伺服压力机传动结构，其特征在于：所述齿轮轴（12）的前端通过齿轮轴支撑轴承（13）与机体（1）相连，且利用齿轮轴端盖（14）将所述齿轮轴支撑轴承（13）的端侧密封；同时，所述齿轮轴（12）前端、位于齿轮轴端盖（14）外侧的端部设置有制动器（15）。

10.一种伺服压力机传动结构的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、伺服电机（3）的电机轴（5）与电机转子（303）的安装，首先，通过油孔（502）注入高压油将转子锥形孔撑开，然后，将电机轴（5）压入转子锥形孔后，再抽走高压油、使转子锥形孔的锥形面（501）抱紧电机轴（5），进而形成电机轴（5）与电机转子（303）的无间隙固定连接；伺服电机（3）的后端安装有电机编码器（4）；

步骤二、齿轮轴（12）和水冷齿轮箱（6）的组合，将齿轮轴（12）的后端安装在水冷齿轮箱（6）的齿轮箱输出端空心轴（602）内，并利用锁紧盘（603）将齿轮轴（12）后端与水冷齿轮箱（6）的输出端固定；同时，齿轮轴（12）通过齿轮轴定位孔（503）确保安装同轴度，利用齿轮箱锁紧盘（603）确保无间隙安装；

步骤三、将齿轮箱转接法兰（2）从齿轮轴（12）上、未与水冷齿轮箱（6）相连接的另一端穿进来，并把齿轮箱转接法兰（2）与水冷齿轮箱（6）的齿轮箱法兰固定连接；之后，再装入旋转油封（7）和轴承（9），且通过轴承端盖（10）将轴承（9）外圈压紧，利用固定螺母（11）将轴承（9）内圈压紧；随后，在齿轮箱转接法兰（2）的外圈装入O型密封圈（8），从而，通过齿轮箱转接法兰（2），使齿轮轴（12）与水冷齿轮箱（6）形成一个密封整体；

步骤四、连接为一体的齿轮轴（12）和水冷齿轮箱（6），通过齿轮箱转接法兰（2）上的外圈螺丝、整体固定在机体（1）上；

步骤五、齿轮轴（12）上、与曲轴端部的大齿轮相啮合的一端，通过齿轮轴支撑轴承（13）和齿轮轴端盖（14），与机体（1）密封支撑连接；并且，在齿轮轴（12）前端、位于齿轮轴端盖（14）外侧的端部，设置制动器（15）；

步骤六、水冷齿轮箱（6）输入端的齿轮箱输入端内花键（601），与伺服电机（3）输出端的外花键轴相连，水冷齿轮箱（6）的输入端外圆与伺服电机（3）的电机转接法兰（16）孔定位，且伺服电机（3）固定安装在电机转接法兰（16）上，再将电机转接法兰（16）安装在机体（1）上。

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