CN114771021B - 交流同步伺服电机直驱对称行星传动的立式平压平模切机 - Google Patents
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Abstract
一种交流同步伺服电机直驱对称行星传动的立式平压平模切机,包括模切机机身、对称双曲柄连杆工作机构、双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置,其中模切机机身内部安装有双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置,双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置两侧连接对称双曲柄连杆工作机构,对称双曲柄连杆工作机构和模具连接;本发明通过交流同步伺服电机具备快速启停功能,来实现传统模切机离合器和制动器的功能,因此传动系统简单,工作振动噪声小,维护成本低,工作可靠,能量利用率高;降低了发生安全事故的几率;可实现大范围、高精度的调速,工作柔性强,易于实现模切过程的智能化及远程监控物联网。
Description
技术领域
本发明涉及包装印刷设备模切机技术领域,具体涉及一种交流同步伺服电机直驱对称行星传动的立式平压平模切机。
背景技术
作为包装印刷行业最常用到的重要配套设备,模切机广泛用于纸盒、纸箱或商标等印刷品的模切、压痕和冷热压凹凸,是印刷后包装加工成型领域里的重要加工设备。根据包装印刷和压印工艺的不同,模切机可分为平压平模切机、圆压平模切机和圆压圆模切机。其中,圆压平模切机由于效率较低,所以现今其应用较少;圆压圆模切机的效率较高,但制版成本也高,故更适用于大批量长线联机生产;平压平模切机的主要优势在于较低的加工成本、灵活的使用方式、宽泛的加工范围和较高的生产效率,是目前国内外应用最广泛主流的包装印刷产业设备。
平压平模切机按模具台面和工作台面布置的方向和位置又分为卧式和立式两种。立式平压平模切机则因为其造价低、操作简单、更换模板也十分方便,所以在中国目前占有较大的份额;另外,几乎目前所有平压平模切机均采用动平台的工作方式,即模具台面固定,而工作台面运动。但是,对于立式平压平模切机来说,动平台是一个巨大的安全隐患,立式平压平模切机基本用于半自动生产,工人必须配合工作平台的运动频率和运动轨迹来进行上下料的操作,这种操作不仅难以上手,同时也具有一定的危险性。而目前的立式平压平模切机并未解决这一问题。
目前市面上的立式平压平模切机一般使用三相异步交流电机进行驱动,因为这种电机结构简单,价格便宜,也便于维修;但是交流异步电动机驱动的带有离合器制动器的模切机存在以下不足:(1)交流异步电动机调速性能差,启动响应速度慢,负载启动能力差,而且启动电流较大,发热严重;(2)为了满足频繁启停,模切机必须使用离合器和制动器,这造成了巨大的能量消耗,离合器和制动器需要更换磨损过度的摩擦材料,因此使用和维护的成本较高,同时由于它们在工作中需要不停地结合和分离,造成了很大的工作噪音;(3)模切机因为采用了皮带和齿轮传动的多根传动轴的方式,系统结构庞大,而且齿轮开式传动方式存在润滑难、振动噪声大、生产劳动条件差和维护成本高等缺点;(4)交流异步电机控制精度低,稳定性差,难以实现目前更高要求的伺服控制和精密制造要求;(5)对于立式平压平模切机的动平台极易产生人工送料的夹手事故,安全性差。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种交流同步伺服电机直驱对称行星传动的立式平压平模切机,行星传动系统和双轴伸交流永磁同步伺服电机是同一根轴,因此伺服电机是直驱传动系统;通过交流同步伺服电机具备快速启停功能,来实现传统模切机离合器和制动器的功能,因此传动系统简单、工作可靠,能量利用率至少能提高20%;由于省掉了离合器与制动器,所以工作振动噪声小,维护成本低,工作可靠,能量利用率高;同时模切机在工作的时候,工作台面固定不动,降低了发生安全事故的几率;并且交流永磁同步电机用通过调频可实现大范围、高精度的调速,工作柔性强,易于实现模切过程的智能化及其远程监控物联网。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种交流同步伺服电机直驱对称行星传动的立式平压平模切机,包括模切机机身Ⅰ、对称双曲柄连杆工作机构Ⅱ、双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ,其中模切机机身Ⅰ内部安装有双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ,双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ两侧连接对称双曲柄连杆工作机构Ⅱ,对称双曲柄连杆工作机构Ⅱ和模具34连接。
所述的模切机机身Ⅰ包括底板1,底板1上连接有由两块侧板2、前板27和后板41围成的箱体结构,箱体结构中心的底板1连接有三块电机定子支撑板30;电机定子支撑板30和侧板2之间的底板1上连接有对称分布的高速级行星轮系支撑板32和低速级行星轮系支撑板33;侧板2、前板27、高速级行星轮系支撑板32、低速级行星轮系支撑板33和电机定子支撑板30上侧连接机身顶板28,机身顶板28上侧连接固定工作平台29,工作平台29上放置有纸板35;机身顶板28后方的侧板2、后板41上部连接轴承底座4,轴承底座4上安装有多个轴承座3。
所述的对称双曲柄连杆工作机构Ⅱ包括安装在双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ两侧的曲柄盘7,曲柄盘7通过曲柄心轴6和连杆8一端相连接,连杆8另一端和摇杆心轴12连接,摇杆心轴12连接在摇杆主肋板10左右两侧,摇杆主肋板10的前后两侧设有多个摇杆次肋板36;摇杆主肋板10、多个摇杆次肋板36下部和摇杆底板9连接,摇杆主肋板10、多个摇杆次肋板36上部和摇杆顶板11连接,最后侧的摇杆次肋板36、摇杆顶板11后侧和摇杆底板9后侧与多个摇杆轴承座13连接,摇杆轴承座13和轴承座3通过床身心轴40连接;摇杆底板9底部和模具34连接。
所述双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ为两侧对称结构,包括中间的双轴伸交流永磁同步电机21,双轴伸交流永磁同步电机21安装在电机定子支撑板30上;双轴伸交流永磁同步电机21的输出端电机轴26和高速级太阳轮24连接,高速级太阳轮24和四周对称布置的高速级行星轮25啮合,高速级行星轮25和高速级齿圈20啮合,高速级齿圈20高速级行星轮系支撑板32连接,高速级行星轮25和高速级行星轮轴22连接,高速级行星轮轴22和高速级行星架23连接,高速级行星架23和低速级太阳轮18连接,低速级太阳轮18和四周对称布置的低速级行星轮19啮合,低速级行星轮19和低速级齿圈14啮合,低速级齿圈14啮合与低速级行星轮系支撑板33连接,低速级行星轮19和低速级行星轮轴17连接,低速级行星轮轴17和低速级行星架15连接,低速级行星架15和主轴16两侧输出端连接;主轴16与双轴伸交流永磁同步电机21的输出端转子轴26通过电机转子轴承37连接,主轴16与高速级太阳轮24通过高速级太阳轮轴承38连接;主轴16与低速级太阳轮18通过低速级太阳轮轴承39连接。
本发明具备以下优点:
(1)本发明提出了将交流永磁同步伺服电机作为瓦楞纸用平压平模切机的新驱动动力源的方案,解决了传统模切机三相交流异步电机与离合器、制动器联合驱动方式下柔性差、结构复杂、故障率高、噪声高、维护成本大的难题,实现了模切机的低能耗与智能化。
(2)本发明构建了交流永磁同步伺服电机转子直接套装在模切机传动轴上的一体化结构新方案,克服了传统模切机三相交流异步电机与传动轴通过三角带联动方式下结构尺寸庞大的不足,大大简化了机械传动链,实现了模切机机械结构的轻量化。
(3)本发明提出了工作台面水平布置且固定不动,对称双曲柄连杆驱动模具进行摆动实现瓦楞纸压制的新原理,克服了传统模切机工作台不固定而摆动造成的上下料难度大、易产生人身事故、生产效率低等的难题。
(4)本发明交流永磁同步伺服电机作为驱动源相对与三相交流异步电机功率密度高,调速范围大,可实现精确控制。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明模切机机身Ⅰ的结构示意图。
图3是本发明双曲柄连杆工作机构Ⅱ的结构示意图。
图4是本发明机身Ⅰ内部的双轴伸交流永磁同步电机驱动的传动装置Ⅲ的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
参照图1,一种交流同步伺服电机直驱对称行星传动的立式平压平模切机,包括模切机机身Ⅰ、对称双曲柄连杆工作机构Ⅱ、双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ,其中模切机机身Ⅰ内部安装有双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ,双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ两侧连接对称双曲柄连杆工作机构Ⅱ,对称双曲柄连杆工作机构Ⅱ和模具34连接。
参照图1和图2,所述的模切机机身Ⅰ包括底板1,底板1上连接有由两块侧板2、前板27和后板41围成的箱体结构,箱体结构中心的底板1连接有三块对称分布的电机定子支撑板30;电机定子支撑板30和侧板2之间的底板1上连接有肋板31,两侧的肋板31对称分布;肋板31和电机定子支撑板30之间设有高速级行星轮系支撑板32,两侧的高速级行星轮系支撑板32对称设置;肋板31和侧板2之间设有低速级行星轮系支撑板33,两侧的低速级行星轮系支撑板33对称设置;侧板2、前板27、肋板31、高速级行星轮系支撑板32、低速级行星轮系支撑板33和电机定子支撑板30上侧连接机身顶板28,机身顶板28上侧连接固定工作平台29,工作平台29上放置有纸板35;机身顶板28后方的侧板2、后板41上部连接轴承底座4,轴承底座4上安装有三个轴承座3。
参照图1和图3,所述的对称双曲柄连杆工作机构Ⅱ包括安装在双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ两侧的曲柄盘7,曲柄盘7通过曲柄心轴6和连杆8一端相连接,连杆8另一端和摇杆心轴12连接,摇杆心轴12连接在摇杆主肋板10左右两侧,摇杆主肋板10的前后两侧设有多个摇杆次肋板36;摇杆主肋板10、多个摇杆次肋板36下部和摇杆底板9连接,摇杆主肋板10、多个摇杆次肋板36上部和摇杆顶板11连接,最后侧的摇杆次肋板36、摇杆顶板11后侧和摇杆底板9后侧与三个摇杆轴承座13连接,摇杆轴承座13和轴承座3通过床身心轴40连接;摇杆底板9底部和模具34连接。
参照图1、图2和图4,所述双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ为两侧对称结构,包括中间的双轴伸交流永磁同步电机21,双轴伸交流永磁同步电机21安装在电机定子支撑板30上;双轴伸交流永磁同步电机21的输出端电机轴26和高速级太阳轮24通过花键连接,高速级太阳轮24和四周对称布置的高速级行星轮25啮合,高速级行星轮25和高速级齿圈20啮合,高速级齿圈20与高速级行星轮系支撑板32连接,高速级行星轮25和高速级行星轮轴22连接,高速级行星轮轴22和高速级行星架23连接,高速级行星架23和低速级太阳轮18连接,低速级太阳轮18和四周对称布置的低速级行星轮19啮合,低速级行星轮19和低速级齿圈14啮合,低速级齿圈14与低速级行星轮系支撑板33连接,低速级行星轮19和低速级行星轮轴17连接,低速级行星轮轴17和低速级行星架15连接,低速级行星架15和主轴16两侧输出端通过花键连接;主轴16与双轴伸交流永磁同步电机21的输出端转子轴26通过电机转子轴承37连接,主轴16与高速级太阳轮24通过高速级太阳轮轴承38连接;主轴16与低速级太阳轮18通过低速级太阳轮轴承39连接。
本发明的工作原理为:
当模切机开始工作时,双轴伸交流永磁同步电机21运行,促使双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ工作,从而带动主轴16旋转,于是带动两侧对称的曲柄心轴6旋转,曲柄心轴6带动曲柄盘7转动,曲柄盘7和连杆8连接处做圆周运动,根据曲柄摇杆机构的工作原理,此时,连杆8带动摇杆底板9上下运动,摇杆顶板11带动模具34实现切割纸板35功能,从而实现工作台面不动,而模具运动切割纸板35的目的。
参照图4,双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置Ⅲ的具体工作过程为:双轴伸交流永磁同步电机21运行后带动高速级太阳轮24旋转,根据行星轮系的工作原理,由于高速级齿圈20固定,此时会驱动高速级行星架23转动,高速级行星架23带动低速级太阳轮18转动;同理,由于低速级齿圈14固定,会带动低速级行星架15转动,低速级行星架15带动主轴16旋转,实现二级减速增矩效果,同时,实现两端同时输出动力。
Claims (1)
1.一种交流同步伺服电机直驱对称行星传动的立式平压平模切机,其特征在于:包括模切机机身(Ⅰ)、对称双曲柄连杆工作机构(Ⅱ)、双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置(Ⅲ),其中模切机机身(Ⅰ)内部安装有双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置(Ⅲ),双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置(Ⅲ)两侧连接对称双曲柄连杆工作机构(Ⅱ),对称双曲柄连杆工作机构(Ⅱ)和模具(34)连接;
所述的模切机机身(Ⅰ)包括底板(1),底板(1)上连接有由两块侧板(2)、前板(27)和后板(41)围成的箱体结构,箱体结构中心的底板(1)连接有电机定子支撑板(30);电机定子支撑板(30)和侧板(2)之间的底板(1)上连接有对称分布的高速级行星轮系支撑板(32)和低速级行星轮系支撑板(33);侧板(2)、前板(27)、高速级行星轮系支撑板(32)、低速级行星轮系支撑板(33)和电机定子支撑板(30)上侧连接机身顶板(28),机身顶板(28)上侧连接固定工作平台(29),工作平台(29)上放置有纸板(35);机身顶板(28)后方的侧板(2)、后板(41)上部连接轴承底座(4),轴承底座(4)上安装有多个轴承座(3);
所述的对称双曲柄连杆工作机构(Ⅱ)包括安装在双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置(Ⅲ)两侧的曲柄盘(7),曲柄盘(7)通过曲柄心轴(6)和连杆(8)一端相连接,连杆(8)另一端和摇杆心轴(12)连接,摇杆心轴(12)连接在摇杆主肋板(10)左右两侧,摇杆主肋板(10)的前后两侧设有多个摇杆次肋板(36);摇杆主肋板(10)、多个摇杆次肋板(36)下部和摇杆底板(9)连接,摇杆主肋板(10)、多个摇杆次肋板(36)上部和摇杆顶板(11)连接,最后侧的摇杆次肋板(36)、摇杆顶板(11)后侧和摇杆底板(9)后侧与多个摇杆轴承座(13)连接,摇杆轴承座(13)和轴承座(3)通过床身心轴(40)连接;摇杆底板(9)底部和模具(34)连接;
所述双轴伸交流永磁同步电机驱动的两级行星减速器传动装置(Ⅲ)为两侧对称结构,包括中间的双轴伸交流永磁同步电机(21),双轴伸交流永磁同步电机(21)安装在电机定子支撑板(30)上;双轴伸交流永磁同步电机(21)的输出端电机轴(26)和高速级太阳轮(24)连接,高速级太阳轮(24)和四周对称布置的高速级行星轮(25)啮合,高速级行星轮(25)和高速级齿圈(20)啮合,高速级齿圈(20)与高速级行星轮系支撑板(32)连接,高速级行星轮(25)和高速级行星轮轴(22)连接,高速级行星轮轴(22)和高速级行星架(23)连接,高速级行星架(23)和低速级太阳轮(18)连接,低速级太阳轮(18)和四周对称布置的低速级行星轮(19)啮合,低速级行星轮(19)和低速级齿圈(14)啮合,低速级齿圈(14)与低速级行星轮系支撑板(33)连接,低速级行星轮(19)和低速级行星轮轴(17)连接,低速级行星轮轴(17)和低速级行星架(15)连接,低速级行星架(15)和主轴(16)两侧输出端连接;主轴(16)与双轴伸交流永磁同步电机(21)的输出端电机轴(26)通过电机转子轴承(37)连接,主轴(16)与高速级太阳轮(24)通过高速级太阳轮轴承(38)连接,主轴(16)与低速级太阳轮(18)通过低速级太阳轮轴承(39)连接。
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