CN114515783A - 一种齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫，包括横梁、滑块、立柱、底座、上模、下模、主驱电机和拉伸垫装置，底座固定在地面上，立柱固定在底座上，横梁装在两立柱顶部，主驱电机装在横梁上，滑块设在横梁下方两立柱间；拉伸垫装置包括顶冠、伺服电机、齿轮齿条、液压缸、位移传感器和压力传感器，伺服电机和液压缸安在底座上，齿轮齿条和顶冠通过缓冲液压缸相连，伺服电机驱动齿轮齿条、带动顶冠上下运动；上模固定在滑块上，下模固定在底座上，主驱电机驱动滑块带着上模上下运动。本发明可避免机械结构的刚性冲击；伺服电机发电，将电能反馈，节省电能；球面副连接保证活塞杆受力均匀，提高传动精度。

Description

一种齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫
技术领域
本发明涉及一种齿轮齿条传动，用于冲压件的拉伸成型，属于机械工程技术模具冲压技术领域。
背景技术
拉伸垫主要用于板料成型，是压力机的重要部件，其主要作用是在成型过程中进行压边力的控制，以防止板料成型时因材料流动而导致起皱。在上行阶段，拉伸垫带动下模压边圈向上运动，拉伸垫进行位置控制，上行到确定位置，放置板料，此时滑块带动上模向下运动，上模和压边圈闭合后进行力的控制，上模和压边圈一起向下运动，从而完成板料的拉伸。
目前拉伸垫的结构形式主要由气动式、电动式、液压式等。纯气动式因为受气体的可压缩特性限制，压力波动较大，造成工件的压边力不稳定，板料成型质量不佳；液压式通过电动机驱动液压元件进行精确控制，但是系统组成比较复杂，而且成本和能耗较高；纯电动式一般通过电机驱动连杆结构或者丝杠机构来实现功能，但是机械结构的刚性强，在冲压过程中对模具和拉伸垫的冲击大，容易损伤。因此，设计一款节能环保、结构简单、成型好的的拉伸垫非常必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种电、液组合式的伺服拉伸垫设备。
为解决这一技术问题，本发明提供了一种齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫，包括横梁、滑块、立柱、底座、上模、下模、主驱电机和拉伸垫装置，所述底座固定在地面上，立柱固定在底座上，横梁安装在两立柱顶部，主驱电机安装在横梁上，滑块设置在横梁下方的两立柱之间；所述拉伸垫装置包括顶冠、伺服电机、齿轮齿条、液压缸、位移传感器和压力传感器，所述伺服电机和液压缸安装在底座上，齿轮齿条和顶冠之间通过缓冲液压缸相连，伺服电机驱动齿轮齿条将旋转运动转换为直线运动、带动顶冠上下运动；在顶冠下行时，带动齿轮齿条驱动伺服电机发电，产生的电能通过电机模块二传递到电网，再通过电机模块一的转化供主驱电机使用；所述上模通过T型螺栓固定在滑块上，下模固定在底座上，主驱电机驱动滑块带着上模上下运动。
所述齿轮齿条的齿轮安装在伺服电机或者减速机的输出轴上，齿条与液压缸的下活塞杆连接，通过齿轮齿条啮合带动液压缸的下活塞杆运动，通过压缩液压缸内的油液带动上活塞杆运动，液压缸的上活塞杆上部通过球面副与顶冠连接在一起。
所述压力传感器和位移传感器设置在液压缸上。
所述伺服电机和主驱电机通过电机模块一、电机模块二、电源模块和电网相连，顶冠向下运动带动伺服电机产生的电能通过电机模块二反馈到电网，再由电机模块一转化输送到主驱电机上。
所述液压缸设有液压缸连接球面，液压缸连接球面由上球块、下球块、上球面夹紧块、下球面夹紧块组成，所述上球块通过上球面夹紧块用螺栓安装在顶冠上，下球块与液压缸的上活塞杆用螺栓连接固定、再由下球面夹紧块连接到上球面夹紧块上；所述下球块的上下止口处和下球面夹紧块留有间隙，保证上下球块贴合的球面副能够转动。
所述导向板固定在底座上，导向板与顶冠上的耐磨板形成移动副。
有益效果：本发明拉伸垫传动采用齿轮齿条结构，将电机旋转运动转换为顶冠的直线运动，并在齿轮齿条和顶冠之间增加液压缓冲装置，可以有效避免机械结构的刚性冲击。在上下模合模之后，顶冠向下运动，齿轮齿条带动伺服电机发电，将电能反馈到电网，节省电能。本发明在液压缸活塞杆和顶冠之间采用球面副连接，在顶冠受偏载力时，能保证活塞杆受力均匀，不发生偏斜，从而保证齿轮齿条的传动精度和使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的顶起位置示意图；
图3为本发明的闭合位置示意图；
图4为本发明的液压缸活塞球面连接示意图。
图中：1、横梁；2、滑块；3、立柱；4、上模；5、下模；6、顶冠；7、导向板；8、底座；9、伺服电机；10、齿轮齿条；11、液压缸；12、位移传感器；13、压力传感器；14、主驱电机；15、电机模块一；16、电源模块；17、电机模块二；18、板料；19、下模压边圈；20、顶料杆；22、上球面夹紧块；23、下球面夹紧块；24、上球块；25、下球块。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。
如图1-图4所示，本发明提供了一种齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫，包括横梁1、滑块2、立柱3、底座8、上模4、下模5、主驱电机14和拉伸垫装置，所述底座8固定在地面上，立柱3固定在底座8上，横梁1安装在两立柱3顶部，主驱电机14安装在横梁1上，通过齿轮和杆系传动带动滑块2按照任意曲线上下运动，滑块2设置在横梁1下方的两立柱3之间；所述拉伸垫装置包括顶冠6、伺服电机9、齿轮齿条10、液压缸11、位移传感器12和压力传感器13，所述伺服电机9和液压缸11安装在底座8上，齿轮齿条10和顶冠6之间通过缓冲液压缸11相连，作为顶冠6和齿轮齿条10的连接桥梁，可以有效缓和冲压过程的冲击，避免齿轮齿条传动受刚性冲击损伤；伺服电机9驱动齿轮齿条10将旋转运动转换为直线运动、带动顶冠6按照任意曲线上下运动，进行顶冠的精确运动控制；压机下行阶段，顶冠6承受载荷向下运动，带动齿轮齿条10驱动伺服电机9发电，产生的电能通过电机模块二17传递到电网，在通过电机模块一15的转化供主驱电机14使用，节约电能；所述上模4通过T型螺栓固定在滑块2上，下模5固定在底座8上，主驱电机14驱动滑块2带着上模4上下运动。
所述电机模块一15为主驱电机使用，所述电机模块二17为伺服电机使用。
所述齿轮齿条10的齿轮安装在伺服电机9或者减速机的输出轴上，齿条与液压缸11的下活塞杆连接，通过齿轮齿条10啮合带动液压缸11的下活塞杆运动，通过压缩液压缸11内的油液带动上活塞杆运动，液压缸11的上活塞杆上部通过球面副与顶冠6连接在一起，能保证顶冠6受偏载时，活塞杆受力均匀，不会导致液压缸11偏斜，导致运动卡顿，从而影响运动精度，造成损伤。
所述压力传感器13和位移传感器12设置在液压缸11上，能够保证拉伸垫在上行阶段的位置控制和下行阶段的压力控制，压力传感器13能够保证滑块下型合模后压边力的精确控制，位移传感器12能够保证顶冠上行阶段的位置精度，缓冲液压缸11能够降低合模过程的冲击，从而保证齿轮齿条的传动精度和使用寿命。
所述伺服电机9和电机模块和主驱电机14通过电机模块一15、电机模块二17、电源模块16和电网相连，顶冠6向下运动带动伺服电机9产生的电能通过电机模块二17反馈到电网，再由电机模块一15转化输送到主驱电机14上。
所述液压缸11设有液压缸连接球面，液压缸连接球面由上球块24、下球块25、上球面夹紧块22、下球面夹紧块23组成，所述上球块24通过上球面夹紧块22用螺栓安装在顶冠6上，下球块25与液压缸11的上活塞杆用螺栓连接固定、再由下球面夹紧块23连接到上球面夹紧块22上；所述下球块25的上下止口处和下球面夹紧块23留有适当间隙，保证上下球块贴合的球面副能适当转动。
所述导向板7固定在底座8上，导向板7与顶冠6上的耐磨板形成移动副，保证顶冠6的上下运动和防止偏载造成顶冠6运动不平稳。
本发明的工作过程如下：所述顶冠6处于上位时，即液压缸11内的活塞将顶冠顶起，与之相连的顶料杆20将压边圈19顶起，此时将板料18放置在压边圈上，主驱电机14带动滑块2和上模4向下运动，当上模4运动到和压边圈20闭合的时候，通过调节液压缸11的压力，控制压边圈19和上模4的合模力，然后主驱电机14带着滑块2和上模4继续向下运动到合适位置，完成板料18的拉伸成型，拉伸过程完成后，主驱电机14带动滑块2和上模4向上运动到初始位置。在向下冲压过程中，液压缸11内的活塞向下运动，带动带动齿轮齿条10驱动伺服电机9发电，产生的电能通过电机模块二17传递到电网，再通过电机模块一15的转化供主驱电机14使用。
本发明拉伸垫传动采用齿轮齿条结构，将电机旋转运动转换为顶冠的直线运动，并在齿轮齿条和顶冠之间增加液压缓冲装置，可以有效避免机械结构的刚性冲击。在上下模合模之后，顶冠向下运动，齿轮齿条带动伺服电机发电，将电能反馈到电网，节省电能。本发明在液压缸活塞杆和顶冠之间采用球面副连接，在顶冠受偏载力时，能保证活塞杆受力均匀，不发生偏斜，从而保证齿轮齿条的传动精度和使用寿命。
本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。

Claims (6)

1.一种齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫，其特征在于：包括横梁(1)、滑块(2)、立柱(3)、底座(8)、上模(4)、下模(5)、主驱电机(14)和拉伸垫装置，所述底座(8)固定在地面上，立柱(3)固定在底座(8)上，横梁(1)安装在两立柱(3)顶部，主驱电机(14)安装在横梁(1)上，滑块(2)设置在横梁(1)下方的两立柱(3)之间；所述拉伸垫装置包括顶冠(6)、伺服电机(9)、齿轮齿条(10)、液压缸(11)、位移传感器(12)和压力传感器(13)，所述伺服电机(9)和液压缸(11)安装在底座(8)上，齿轮齿条(10)和顶冠(6)之间通过缓冲液压缸(11)相连，伺服电机(9)驱动齿轮齿条(10)将旋转运动转换为直线运动、带动顶冠(6)上下运动；在顶冠(6)下行时，带动齿轮齿条(10)驱动伺服电机(9)发电，产生的电能通过电机模块二(17)传递到电网，在通过电机模块一(15)的转化供主驱电机(14)使用；所述上模(4)通过T型螺栓固定在滑块(2)上，下模(5)固定在底座(8)上，主驱电机(14)驱动滑块(2)带着上模(4)上下运动。
2.根据权利要求1所述的齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫，其特征在于：所述齿轮齿条(10)的齿轮安装在伺服电机(9)或者减速机的输出轴上，齿条与液压缸(11)的下活塞杆连接，通过齿轮齿条(10)啮合带动液压缸(11)的下活塞杆运动，通过压缩液压缸(11)内的油液带动上活塞杆运动，液压缸(11)的上活塞杆上部通过球面副与顶冠(6)连接在一起。
3.根据权利要求1所述的齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫，其特征在于：所述压力传感器(13)和位移传感器(12)设置在液压缸(11)上。
4.根据权利要求1所述的齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫，其特征在于：所述伺服电机(9)和主驱电机(14)通过电机模块一(15)、电机模块二(17)、电源模块(16)和电网相连，顶冠(6)向下运动带动伺服电机(9)产生的电能通过电机模块二(17)反馈到电网，再由电机模块一(15)转化输送到主驱电机(14)上。
5.根据权利要求1所述的齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫，其特征在于：所述液压缸(11)设有液压缸连接球面，液压缸连接球面由上球块(24)、下球块(25)、上球面夹紧块(22)、下球面夹紧块(23)组成，所述上球块(24)通过上球面夹紧块(22)用螺栓安装在顶冠(6)上，下球块(25)与液压缸(11)的上活塞杆用螺栓连接固定、再由下球面夹紧块(23)连接到上球面夹紧块(22)上；所述下球块(25)的上下止口处和下球面夹紧块(23)留有间隙，保证上下球块(25)贴合的球面副能够转动。
6.根据权利要求1-5任一项所述的齿轮齿条传动的带能量反馈的伺服拉伸垫，其特征在于：所述导向板(7)固定在底座(8)上，导向板(7)与顶冠(6)上的耐磨板形成移动副。
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