CN1302913C - 二自由度机械式可控压力机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基本上无切削的金属机械加工技术领域。其特征是：大皮带轮(12)上装有集成离合器和制动器，大皮带轮(12)的轴上安装锥齿轮(13)和小齿轮(14)，大齿轮(15)的轴上安装曲柄连杆(16)，曲柄连杆(16)的另一端通过铰链与调速连杆(17)的一端和下连杆(18)的一端相联接，调速连杆(17)的另一端通过铰链与调速滑块(20)相联接，下连杆(18)的另一端通过铰链与冲锤(19)相联接。该发明结构简单紧凑，造价低，在可控区间内可以调整冲锤(滑块)的位置与速度，按不同的压力加工工艺要求，提供各种复杂的输出运动规律。只要在压力机上安装适当的冲模，就能完成冲裁、落料、弯曲、成型、拉延、精压等工艺。

Description

二自由度机械式可控压力机床
技术领域
本发明涉及基本上无切削的金属机械加工技术领域，特别是涉及一种二自由度机械式可控压力机床。
背景技术
技术的飞速发展和市场的激烈竞争，使人们对具有“柔性”的机械产品的需求日益高涨。金属压力机床在工业生产中占有重要的地位，得到了极为广泛的应用。目前，金属压力机床主要有液压式和机械式两种，液压式金属压力机虽然具有一定的”柔性”，但其造价高，能耗大；机械式压力机床具有造价低和能耗小的优点，但由于其机构原型是单自由度机构(例如：曲柄压力机)，驱动电机又是不可调速的普通电机，所以滑块(冲锤)运动是强制性的，对已定的机构尺寸，滑块(冲锤)的运动曲线是固定不变的，使其缺少“柔性”而很难满足现代市场产品花样多、变化快、批量小的要求。近年来，出现了用伺服电机直接驱动的机械式冲压机床，例如日本小松产机株式会社生产的伺服电机驱动的机械式压力机床，这种机床由伺服电机提供全部冲压做功和冲压运动，并进行运动调节，它具有很好的“柔性”，但其制造成本高，并受到伺服电机功率的限制，且不能使用飞轮，能耗大。《锻压机械》2002年第2期公开了一种可控机械压力机机构选型技术，该技术使用常规电机和伺服电机的输入通过一个二自由度混合输入机构合成后驱动冲压滑块往复运动。但是，压力机工作时产生很大的冲压反力，冲压反力通过调速连杆直接传到调速曲柄的末端，由此产生的巨大的力矩是小功率调速伺服电机无法承受的，也正是这个原因，该技术无法在工程上予以实施。
发明内容
为了克服液压式金属压力机床造价高、能耗大和机械式压力机床缺少“柔性”、伺服电机直接驱动的机械式压力机床制造成本高等不足，本发明提供一种二自由度机械式可控压力机床，该压力机床在可控区间内可以调整滑块(冲锤)的位置与速度，按不同的压力加工工艺要求，提供各种复杂的输出运动规律。
这种二自由度机械式可控压力机床，由驱动电机10、伺服电机22、床身23、曲柄连杆16、调速连杆17和下连杆18以及控制部分所组成，其特征是：驱动电机10的轴上安装小皮带轮11，小皮带轮11通过皮带带动大皮带轮12转动，所述大皮带轮12上装有集成离合器和制动器，大皮带轮12的轴上安装锥齿轮13和小齿轮14，小齿轮14与大齿轮15啮合，大齿轮15的轴上安装曲柄连杆16，曲柄连杆16的另一端通过铰链与调速连杆17的一端和下连杆18的一端相联接，调速连杆17的另一端通过铰链与调速滑块20相联接，下连杆18的另一端通过铰链与冲锤19相联接；调速滑块20上固连丝杠副21的螺母，丝杠副21丝杠的另一端安装伺服电机22，伺服电机22的底座固定在床身23上；锥齿轮13与控制轴的锥齿轮相啮合；驱动电机10为较大功率的普通电机，伺服电机22为较小功率的伺服电机。
机床工作时，驱动电机10提供绝大部分冲压做功和主要运动，伺服电机22提供的微调运动基本为正反转动和变速转动，伺服电机22的转动使丝杠副21的丝杠转动，进而使固连在丝杠副21螺母上的调速滑块20移动，由于伺服电机22具有正反转和转速可调的性能，调速滑块20的移动方向和速度都将发生变化，伺服电机22提供的上述运动通过调速连杆17实现冲锤19(滑块)的位置与速度的调整，二自由度机械式可控压力机床可按不同的压力加工工艺要求，提供各种复杂的输出运动规律。大带轮12同时起飞轮作用。
机械式可控压力机床的原理为二自由度平面并联机器人机构(见图3)，该机构由构件1-6和机架7分别通过转动副R1-R5和移动副P1、P2相连而成，其中转动副R1和移动副P1为驱动副，该机构可实现转动副R 3为中心的平面二自由度运动，从而实现机器人机构末端构件滑块6的可编程直线运动。
附图说明
图1为二自由度机械式可控压力机床结构示意图；
图2为二自由度机械式可控压力机床结构示意图的左视图；
图3为二自由度平面并联机器人机构简图。
在图1、图2中，10普通电机，11小带轮，12集成离合器与制动器的大皮带轮，13锥齿轮(接控制轴用)，14小齿轮，15大齿轮，16上连杆(曲柄连杆)，17中连杆(调速连杆)，18下连杆，19冲锤(滑块)，20调速滑块，21丝杠副，22伺服电机，23床身。
图3中，1-6为构件，7机架，R1-R5为转动副，P1、P2为移动副。
具体实施方式
驱动电机10的轴上安装小皮带轮11，小皮带轮11和大皮带轮12上装有皮带，大皮带轮12上安装集成离合器和制动器，安装大皮带轮12的轴上装有锥齿轮13和小齿轮14，锥齿轮13与控制轴的锥齿轮相啮合；与小齿轮14啮合的大齿轮15的轴上安装曲柄连杆16，曲柄连杆16的另一端通过铰链与调速连杆17的一端和下连杆18的一端相联接：下连杆18的另一端通过铰链与冲锤19相联接；调速连杆17的另一端通过铰链与调速滑块20相联接。调速滑块20上固连丝杠副21的螺母，丝杠副21丝杠的另一端安装伺服电机22，伺服电机22的底座固定在床身23上。伺服电机22为小功率伺服电机，它提供微调运动以实现冲锤19(滑块)的位置与速度的调整，大皮带轮12同时起飞轮作用。
驱动电机10为较大功率的普通电机，机床工作时，驱动电机10提供绝大部分冲压做功和主要运动。
这种机械式可控压力机床结构简单紧凑，造价低廉，在可控区间内可以调整滑块(冲锤)的位置与速度，按不同的压力加工工艺要求，提供各种复杂的输出运动规律。只要在压力机上安装适当的冲模，就能完成冲裁、落料、弯曲、成型、拉延、精压等工艺。

Claims (3)

1.一种二自由度机械式可控压力机床，由驱动电机(10)、伺服电机(22)、床身(23)、曲柄连杆(16)、调速连杆(17)和下连杆(18)以及控制部分所组成，所述驱动电机(10)轴上安装小皮带轮(11)，小皮带轮(11)通过皮带带动大皮带轮(12)，大皮带轮(12)的轴上安装锥齿轮(13)和小齿轮(14)，小齿轮(14)与大齿轮(15)啮合，其特征是：大皮带轮(12)上装有集成离合器和制动器；大齿轮(15)的轴上安装曲柄连杆(16)，曲柄连杆(16)的另一端通过铰链与调速连杆(17)的一端和下连杆(18)的一端相联接，调速连杆(17)的另一端通过铰链与调速滑块(20)相联接，下连杆(18)的另一端通过铰链与冲锤(19)相联接。
2.根据权利要求1所述的二自由度机械式可控压力机床，其特征是：调速滑块(20)上固连丝杠副(21)的螺母，丝杠副(21)丝杠的另一端安装伺服电机(22)，伺服电机(22)的底座固定在床身(23)上。
3.根据权利要求1所述的二自由度机械式可控压力机床，其特征是：驱动电机(10)为大功率普通电机，伺服电机(22)为小功率伺服电机。
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