CN113290187B - 热模锻压力机调模用压力销卸荷装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高端装备制造产业，具体涉及热模锻压力机调模用压力销卸荷装置及方法，采用锁紧气缸、碟簧实现对夹紧杆的锁紧与放松，采用传感器检测夹紧杆的状态，通过在滑块摩擦面上注入高压气体实现平衡稳定向上托举压力销达到减轻压力销部分重力和旋转力矩，实现卸荷的目的，充分利用PLC控制器实现压力销旋转与锁紧放松检测PLC控制互锁，解决了热模锻调整滑块装模高度时压力销旋转扭矩过大，造成铜套快速磨损和伞齿轮副、蜗杆副、联轴器花键扭断损坏的问题，解决了热摸锻压力机及其自动化生产线压力销夹锁紧紧放松无检测控制可能导致压力销抱死状态下驱动的事故，有效提高热摸锻压力机及其自动化生产线的传动精度、可靠性和生产效率。

Description

热模锻压力机调模用压力销卸荷装置及方法

技术领域：

本发明涉及高端装备制造产业技术领域，具体涉及热模锻压力机调模用压力销卸荷装置及方法。

背景技术：

热模锻压力机及其自动化生产线作为高端装备制造产业领域的重点突破发展的代表性产品，因具有“精密、高效、绿色节能”等优点被国内越来越广泛采用。如图8所示，是现有热模锻压力机的结构示意图，其中滑块装模高度调整时，电机通过十字万向联轴器、伞齿轮副啮合和蜗杆副啮合带动压力销偏心部分滚动摩擦，进而实现滑块装模高度的调整。调整好后，平衡活塞杆在压缩空气作用下向上升起，带动挡块、连接板、销、夹紧块和压力垫运动，压力垫将夹紧杆刚性压紧，夹紧杆将压力销机械夹固。

但是，由于压力销承载着公称力、滑块、上模具及连杆，重量比较重，再叠加上平衡杠反作用力，导致驱动压力销静态旋转力矩非常大，这加剧了铜套快速磨损以及伞齿轮、蜗杆、联轴器的损坏。另外，由于现有热模锻压力机上没有检测控制装置，甚至出现压力销抱死状态下驱动的问题，导致传动连接件损坏，也可能造成电机过载烧坏。还有，为了保证压力销的旋转在压力销传动结构中预留有一定的间隙，降低了热摸锻压力机传动精度。本发明就是研究如何解决减少热摸锻压力销静态旋转驱动的力矩并消除压力销在夹紧状态下电机驱动的难题，实现快速、可靠的调整热摸锻压力机滑块装模高度需求，提高产品精度、可靠性、稳定性和生产效率。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容：

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供热模锻压力机调模用压力销卸荷装置及方法，具有结构设计合理紧凑、减少压力销旋转扭矩、降低传动环节磨损、实现压力销旋转与夹紧放松检测PLC控制互锁、消除压力销传动结构预留间隙、有效提高了热模锻压力机及其自动化生产线的传动精度、调模的可靠性和生产效率。

本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：

热模锻压力机调模用压力销卸荷装置，包括：

气源，用于提供动力；

锁紧放松机构，包括设置在滑块上的锁紧气缸，所述锁紧气缸与夹紧杆连接，所述夹紧杆与滑块之间设有碟簧，所述锁紧气缸与气源连通；

检测机构，包括设置在滑块上的传感器，所述传感器用于检测夹紧杆的状态，并将检测信号发送给PLC控制器；

卸荷机构，包括设置在滑块摩擦面上的多个卸荷喷气腔，所述滑块上设有与卸荷喷气腔连通的进气通道，所述进气通道与气源连通，所述卸荷喷气腔用于向上减少压力销部分重力；

PLC控制器，所述PLC控制器分别与锁紧放松机构、传感器和卸荷机构连接。

所述滑块摩擦面上对称设有两个卸荷喷气组，所述卸荷喷气组包括沿轴向间隔设置的多个相互连通的卸荷喷气单元，每个所述卸荷喷气单元包括多个相互连通的所述卸荷喷气腔，所述滑块两侧分别设有所述进气通道，一个所述进气通道对应连通一个卸荷喷气组。

所述卸荷喷气单元中的所有所述卸荷喷气腔关于压力销中心线对称设计。

所述进气通道包括设置在滑块侧壁上的轴向孔，所述轴向孔前端设有安装管接头的螺纹，所述滑块上设有多个与轴向孔连通的径向孔，所述径向孔与所述卸荷喷气单元连通。

所述卸荷喷气腔设计成矩形，所述卸荷喷气腔的四角倒角处理。

所述气源包括空气压缩机，所述空气压缩机通过管路A与锁紧气缸连接，所述管路A上设有电磁阀A，所述空气压缩机连接有压缩空气增压器，所述压缩空气增压器通过管路B与进气通道连接，所述管路B上设有电磁阀B，所述电磁阀A和电磁阀B分别与PLC控制器连接。

所述PLC控制器连接有调模电机，所述调模电机依次通过十字万向联轴器、大伞齿轮、小伞齿轮轴和蜗杆与压力销连接，所述压力销外壁上设有与蜗杆啮合的轮齿。

所述传感器采用接近开关。

热模锻压力机调模用压力销卸荷方法，包括以下步骤：

步骤一：通过锁紧气缸将夹紧杆活动端顶起，压力销放松可以沿滑块摩擦面转动，碟簧由压紧变为放松状态；

步骤二：夹紧杆活动端顶起，传感器无信号发出，PLC控制器控制气源给管路B供给高压气体，高压气体从卸荷喷气腔喷出，卸荷喷气腔喷出的高压气体能够平衡稳定向上托举压力销部分重力，在卸荷喷气腔向上托举的作用下，压力销达到卸荷状态，减小压力销滚动摩擦的正压力，减小压力销旋转时伞齿轮副、蜗杆副的输出扭矩；

步骤三：PLC控制器启动调模电机对装模高度进行调整，当达到装模高度要求后，PLC控制器发送指令，调模电机停止工作，电磁阀B响应断开给管路B供给高压气体，电磁阀A响应断开给锁紧气缸供给压缩气体，压力销因自重下落与滑块摩擦面接触，锁紧气缸活塞回落使夹紧杆夹紧压力销，并压缩碟簧，夹紧杆活动端靠近传感器，传感器发出信号给PLC控制器，夹紧杆锁紧压力销到位，处于待机状态。

本发明采用上述技术方案，能够带来如下有益效果：

热摸锻压力机及其自动化生产线调整滑块装模高度通过采用压力销卸荷装置，减少了压力销的旋转扭矩，降低调模电机功率，并实现压力销旋转与夹紧放松检测PLC控制互锁，避免了传动环节铜套快速磨损和伞齿轮副、蜗杆副、联轴器花键扭断损坏，消除压力销传动结构预留间隙，具有结构紧凑，精度高、可靠、稳定，有效提高了热摸锻压力机及其自动化生产线的传动精度、调模的可靠性和生产效率。

附图说明：

图1为本发明热模锻压力机调模用压力销卸荷装置的结构示意图；

图2为本发明图1中A-A向剖视图；

图3为本发明图1中的B向视图；

图4为本发明滑块的结构示意图；

图5为本发明图4中的C-C向剖视图；

图6为本发明滑块的俯视图；

图7为本发明图6中的D-D向剖视图；

图8为现有热模锻压力机的装模高度调整结构示意图；

图中，1、气源，2、滑块，3、锁紧气缸，4、夹紧杆，5、碟簧，6、传感器，7、PLC控制器，8、滑块摩擦面，9、卸荷喷气腔，10、进气通道，1001、轴向孔，1002、螺纹，1003、径向孔，11、压力销，12、卸荷喷气组，13、卸荷喷气单元，14、管路A，15、电磁阀A，16、压缩空气增压器，17、管路B，18、电磁阀B，19、调模电机，20、十字万向联轴器，21、大伞齿轮，22、小伞齿轮轴，23、蜗杆。

具体实施方式：

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

在本发明中，术语“两侧”、“轴向”、“径向”、“A”、“B”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的位置。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“设置”、“连接”、“连通”等术语应做广义理解，例如，“设有”和“设置”可以是固定安装，也可以是可拆卸安装，或成一体；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-7所示，热模锻压力机调模用压力销卸荷装置，包括：

气源1，用于提供动力；

锁紧放松机构，包括设置在滑块2上的锁紧气缸3，所述锁紧气缸3与夹紧杆4连接，所述夹紧杆4与滑块2之间设有碟簧5，所述锁紧气缸3与气源1连通；

检测机构，包括设置在滑块2上的传感器6，所述传感器6用于检测夹紧杆4的状态，并将检测信号发送给PLC控制器7；

卸荷机构，包括设置在滑块摩擦面8上的多个卸荷喷气腔9，所述滑块2上设有与卸荷喷气腔9连通的进气通道10，所述进气通道10与气源1连通，所述卸荷喷气腔9用于向上减少压力销部分重力；

PLC控制器7，所述PLC控制器7分别与锁紧放松机构、传感器6和卸荷机构连接。通过设计压力销卸荷装置能够对压力销进行卸荷，减小了压力销11旋转扭矩，降低调模电机19功率，并实现压力销11旋转与夹紧放松检测PLC控制互锁，避免了传动环节铜套快速磨损和伞齿轮副、蜗杆副、联轴器花键扭断损坏，消除压力销11传动结构预留间隙，具有结构紧凑，精度高、可靠、稳定，有效提高了热模锻压力机及其自动化生产线的传动精度、调模的可靠性和生产效率。

所述滑块摩擦面8上对称设有两个卸荷喷气组12，所述卸荷喷气组12包括沿轴向间隔设置的多个相互连通的卸荷喷气单元13，每个所述卸荷喷气单元13包括多个相互连通的所述卸荷喷气腔9，所述滑块2两侧分别设有所述进气通道10，一个所述进气通道10对应连通一个卸荷喷气组12。使喷气更加均匀，能够平衡稳定的向上托举压力销11，确保卸荷效果。

所述卸荷喷气单元13中的所有所述卸荷喷气腔9关于压力销11中心线对称设计。

所述进气通道10包括设置在滑块2侧壁上的轴向孔1001，所述轴向孔1001前端设有安装管接头的螺纹1002，所述滑块2上设有多个与轴向孔1001连通的径向孔1003，所述径向孔1003与所述卸荷喷气单元13连通。通过采用轴向孔1001和径向孔1003的结构形式实现高压气体流通，采用螺纹连接管接头，具有与外部管连接方便、高压气体密封流通好等优点。

所述卸荷喷气腔9设计成矩形，所述卸荷喷气腔9的四角倒角处理。设计成矩形具有吹气面积大、易加工等优点。

所述气源1包括空气压缩机，所述空气压缩机通过管路A14与锁紧气缸3连接，所述管路A14上设有电磁阀A15，所述空气压缩机连接有压缩空气增压器16，所述压缩空气增压器16通过管路B17与进气通道10连接，所述管路B17上设有电磁阀B18，所述电磁阀A15和电磁阀B18分别与PLC控制器7连接。锁紧气缸3采用压缩空气，卸荷喷气腔9采用高压气体。

所述PLC控制器7连接有调模电机19，所述调模电机19依次通过十字万向联轴器20、大伞齿轮21、小伞齿轮轴22和蜗杆23与压力销11连接，所述压力销11外壁上设有与蜗杆23啮合的轮齿。

所述传感器采用接近开关。

热模锻压力机调模用压力销卸荷方法，包括以下步骤：

步骤一：通过锁紧气缸3将夹紧杆4活动端顶起，压力销11放松可以沿滑块摩擦面8转动，碟簧5由压紧变为放松状态；

步骤二：夹紧杆4活动端顶起，传感器6无信号发出，PLC控制器7控制气源1给管路B17供给高压气体，高压气体从卸荷喷气腔9喷出，卸荷喷气腔9喷出的高压气体能够平衡稳定向上托举压力销11部分重力，在卸荷喷气腔9向上托举的作用下，压力销11达到卸荷状态，减小压力销11滚动摩擦的正压力，减小压力销11旋转时伞齿轮副、蜗杆副的输出扭矩；

步骤三：PLC控制器7启动调模电机19对滑块装模高度进行调整，当达到装模高度要求后，PLC控制器7发送指令，调模电机19停止工作，电磁阀B18响应断开给管路B17供给高压气体，电磁阀A15响应断开给锁紧气缸3供给压缩气体，压力销11因自重下落与滑块摩擦面8接触，锁紧气缸3活塞回落使夹紧杆4夹紧压力销11，并压缩碟簧5，夹紧杆4活动端靠近传感器6，传感器6发出信号给PLC控制器7，夹紧杆4锁紧压力销11到位，处于待机状态。本发明解决了热模锻调整滑块装模高度时存在的压力销11旋转扭矩大，造成铜套快速磨损和伞齿轮副、蜗杆副、联轴器花键扭断损坏的问题，解决了热模锻压力机及其自动化生产线压力销11夹紧放松无检测控制导致压力销11抱死状态下驱动的问题，解决了压力销11传动结构预留有一定间隙的问题。达到减小了压力销11旋转扭矩，降低调模电机19功率，并实现压力销11旋转与夹紧放松检测PLC控制互锁，避免了传动环节铜套快速磨损和伞齿轮副、蜗杆副、联轴器花键扭断损坏，消除压力销11传动结构预留间隙等技术效果。有效提高了热模锻压力机及其自动化生产线的传动精度、调模的可靠性和生产效率。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.热模锻压力机调模用压力销卸荷装置，其特征在于，包括：

气源，用于提供动力；

锁紧放松机构，包括设置在滑块上的锁紧气缸，所述锁紧气缸与夹紧杆连接，所述夹紧杆与滑块之间设有碟簧，所述锁紧气缸与气源连通；

检测机构，包括设置在滑块上的传感器，所述传感器用于检测夹紧杆的状态，并将检测信号发送给PLC控制器；

卸荷机构，包括设置在滑块摩擦面上的多个卸荷喷气腔，所述滑块上设有与卸荷喷气腔连通的进气通道，所述进气通道与气源连通，所述卸荷喷气腔用于向上减小压力销部分重力；

PLC控制器，所述PLC控制器分别与锁紧放松机构、传感器和卸荷机构连接。

2.根据权利要求1所述的热模锻压力机调模用压力销卸荷装置，其特征在于，所述滑块摩擦面上对称设有两个卸荷喷气组，所述卸荷喷气组包括沿轴向间隔设置的多个相互连通的卸荷喷气单元，每个所述卸荷喷气单元包括多个相互连通的所述卸荷喷气腔，所述滑块两侧分别设有所述进气通道，一个所述进气通道对应连通一个卸荷喷气组。

3.根据权利要求2所述的热模锻压力机调模用压力销卸荷装置，其特征在于，所述卸荷喷气单元中的所有所述卸荷喷气腔关于压力销中心线对称设计。

4.根据权利要求3所述的热模锻压力机调模用压力销卸荷装置，其特征在于，所述进气通道包括设置在滑块侧壁上的轴向孔，所述轴向孔前端设有安装管接头的螺纹，所述滑块上设有多个与轴向孔连通的径向孔，所述径向孔与所述卸荷喷气单元连通。

5.根据权利要求4所述的热模锻压力机调模用压力销卸荷装置，其特征在于，所述卸荷喷气腔设计成矩形，所述卸荷喷气腔的四角倒角处理。

6.根据权利要求1或5所述的热模锻压力机调模用压力销卸荷装置，其特征在于，所述气源包括空气压缩机，所述空气压缩机通过管路A与锁紧气缸连接，所述管路A上设有电磁阀A，所述空气压缩机连接有压缩空气增压器，所述压缩空气增压器通过管路B与进气通道连接，所述管路B上设有电磁阀B，所述电磁阀A和电磁阀B分别与PLC控制器连接。

7.根据权利要求6所述的热模锻压力机调模用压力销卸荷装置，其特征在于，所述PLC控制器连接有调模电机，所述调模电机依次通过十字万向联轴器、大伞齿轮、小伞齿轮轴和蜗杆与压力销连接，所述压力销外壁上设有与蜗杆啮合的轮齿。

8.根据权利要求1所述的热模锻压力机调模用压力销卸荷装置，其特征在于，所述传感器采用接近开关。

9.热模锻压力机调模用压力销卸荷方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过锁紧气缸将夹紧杆活动端顶起，压力销放松可以沿滑块摩擦面转动，碟簧由压紧变为放松状态；

步骤二：夹紧杆活动端顶起，传感器无信号发出，PLC控制器控制气源给管路B供给高压气体，高压气体从卸荷喷气腔喷出，卸荷喷气腔喷出的高压气体能够平衡稳定向上托举压力销部分重力，在卸荷喷气腔向上托举的作用下，压力销达到卸荷状态，减小压力销滚动摩擦的正压力，减小压力销旋转时伞齿轮副、蜗杆副的输出扭矩；

步骤三：PLC控制器启动调模电机对装模高度进行调整，当达到装模高度要求后，PLC控制器发送指令，调模电机停止工作，电磁阀B响应断开给管路B供给高压气体，电磁阀A响应断开给锁紧气缸供给压缩气体，压力销因自重下落与滑块摩擦面接触，锁紧气缸活塞回落使夹紧杆夹紧压力销，并压缩碟簧，夹紧杆活动端靠近传感器，传感器发出信号给PLC控制器，夹紧杆锁紧压力销到位，处于待机状态。

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