CN202162321U - 可用于伺服压力机的结点偏置式曲柄肘杆机构 - Google Patents

Abstract

一种可用于伺服压力机的结点偏置式曲柄肘杆机构以O点与D点为固定点，曲柄顺序铰接调速杆和搖杆，调速杆与连杆铰接，而连杆与滑块导柱连接。这种机构的结构简单，运动件惯量小，传动扭矩小，在相同的技术参数条件下，主轴的扭矩只有传统压力机的40％左右，适合伺服电机的变速控制。滑块由传统压力机的飞轮驱动改为电机直接驱动，是很好的伺服压力机杆系机构方案。它运动特性同传统的压力机相比，工艺性能提高很大，加上交流伺服电机的柔性控制，使压力机可以根据工艺要求完成各种曲线的程序运动，满足伺服压力机对杆系结构的特性要求。同时可应用到压力机的主传动结构中，直接用于大型伺服压力机的设计制造。

Description

可用于伺服压力机的结点偏置式曲柄肘杆机构

技术领域

本实用新型属于金属成形加工领域中广泛使用的锻压设备中的机械压力机，广泛的应用于汽车、航空航天、电子和家用电器等领域的金属板壳零件，特别是汽车覆盖件。属于锻压工业自动化设备技术领域。 

背景技术

压力机是金属成形加工领域中广泛使用的锻压设备，品种和数量繁多，其中以机械式压力机应用最为普遍。现代制造技术的发展要求压力机不仅能够高速度、高精度、大负载的运转，而且应具有更大的柔性，能迅速、方便的改变输出运动规律。但传统的机械式压力机的运动特性单一、工艺适用性差。近年来随着交流伺服电机驱动成形装备技术的发展，出现了滑块运动曲线可调的各种交流伺服驱动压力机，使得压力机的工作性能和工艺适用性大大提高，设备朝着柔性化、智能化的方向发展。同时，伺服压力机具有高效率、高精度、低能耗和低噪音等优点。 

作为第三代冲床的伺服压力机是汽车大型覆盖件冲压生产的最先进装备，伺服压力机与传统压力机不同，由于采用了伺服马达驱动，压力机可根据不同的生产需要设定不同的行程长度和速度；通过伺服压力机标配的位置检测装置，能够始终保证下死点的成形精度，可达到微米级，有效抑制了产品的毛刺及其他不合格品的出现；可超低速运行；模具振动小，大大提高了模具的使用寿命；没有飞轮和离合器部分，节省了电力和润滑油，降低了运转成本。伺服压力机具有复合性、高效性、高精度、高柔性、低噪环保性等，充分体现了锻压机床的发展趋势。 

国内冲压线制造技术水平与国外差距很大，目前在小型伺服压力机设计制造方面刚刚开始，大型伺服压力机的设计制造还是空白。与国外差距主要表现在缺乏伺服压力机设计能力。 

实用新型内容

大型伺服压力机生产线设计与制造技术是在传统压力机的基础上，根据冲压工艺发展的需求，将核心技术主传动结构形式和驱动理念做了革命性的改造， 

滑块的驱动动力由传统压力机的飞轮驱动改为电机直接驱动。 

研发制造出大型伺服压力机，其中的关键技术就是杆系传动结构能否适应伺服压力机的传动要求。 

本机构的实用新型技术可以直接应用于大型伺服压力机的设计制造。 

伺服压力机杆系机构应该满足以下要求：满足伺服特性的要求、结构简单、运动件转动惯量小、主电机扭矩即主传动轴上的扭矩要小、运动曲线接近冲压工艺要求的最佳工艺曲线、能力曲线即满足压力机的吨位要求又要满足拉伸工艺的要求、以上两种特性曲线在实际应用中是反比例关系，因此要找出最佳综合曲线，降低伺服电机的控制难度。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：一种可用于伺服压力机的结点偏置式曲柄肘杆机构，它的杆系机构以O点与D点为固定点，曲柄(OA)顺序铰接调速杆(ABC)和摇杆(DB)，调速杆的C点与连杆(CS)上的C点铰接，而连杆(CS)在S点与滑块导柱连接。采用这种杆系机构设计的具体结构如下所述：齿轮通过轴承支座在箱形上梁本体中，并与主齿轮相啮合，该主齿轮与曲柄通过螺栓和销固定为一体；曲柄为偏心轮结构，通过滑动轴承支承在主轴上；主轴也通过螺栓紧固在上梁本体上，调速杆与曲柄通过滑动轴承铰接，摇杆通过滑动轴承支承在芯轴上，该芯轴也通过螺栓与上梁本体紧固，摇杆的另一端与调速杆铰接；连杆的上端与调速杆铰接而下端与滑块导柱的上端铰接，滑块导柱与镶嵌在上梁本体中的导套之间为滑动配合间隙。 

本实用新型完全满足了伺服压力机对杆系结构的特性要求，同时可以很容易的应用到压力机的主传动结构中，应用于设计制造。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是伺服压力机杆系结构图。 

图2是本杆系实际应用的滑块运动曲线和力学曲线。 

图3、图4、图5是本实用新型研发设计出的伺服压力机主传动结构图。 

具体实施方式

具体杆系结构如附图1：O点和D点为固定点。曲柄1(OA)、调速杆3(ABC)、和摇杆2(DB)构成一个曲柄摇杆机构。主动曲柄1绕O点逆时针转动，带动调速杆3和摇杆2做摇摆运动，调速杆3上的C点与连杆4(SC)铰接，并带 动连杆4摆动，连杆4在S点与滑块导柱5联接，带动滑块做上下运动，S点的运动特性即为滑块的运动特性。此机构实际是由调速杆3、摆杆2、连杆4构成了一个结点偏置的肘杆机构，肘杆的原动力来源于曲柄1。 

此杆系特点是：在冲压力P确定时可以大大的降低曲柄所需要的驱动扭矩。工作过程中充分利用了肘杆机构的增力特性，使O点曲柄的驱动力矩经过肘杆机构的增力传给滑块。而且在此机构中D点主轴的受力也相应的减小，传动机构也变的十分简单。S点采用结点偏置之后，使传动系统左右方向尺寸得以缩减，可以满足实际应用机构尺寸要求。如果采用结点正置，此机构就只能应用于滑块行程比较小的压力机；或者压力机上梁超出左右立柱以外，应用效果不好。 

由于此机构结构简单，运动件惯量小，传动扭矩小，适合伺服电机的变速控制。是一个很好的伺服压力机杆系机构。 

在相同的技术参数条件下，主轴的扭矩只有传统压力机的40％左右。伺服电机的输出扭矩是限制大型伺服压力机设计制造的关键因素，因此本机构适合伺服电机的扭矩要求。 

此实用新型机构的运动特性如附图2，同传统的压力机相比，工艺特性有了很大的提高，加上交流伺服电机的柔性控制，使压力机可以根据工艺要求，完成各种曲线的程序运动。 

实施机构说明：见图3、图4 

图中序号9是压力机的上梁本体，采用箱形焊接结构，强度高、刚性好。传动机构安装在上梁本体中。齿轮轴7的两端分别联接一个伺服电机，同时，齿轮轴7通过轴承支承在上梁本体9上，并且与主齿轮6相啮合，主齿轮6与曲柄1通过螺栓和销固接在一起。曲柄1采用偏心轮结构，通过滑动轴承支承在主轴8上，主轴8装配在上梁本体9上，并通过螺栓紧固在上梁本体上。调速杆3与曲柄1通过滑动轴承铰接。摇杆2通过滑动轴承支承在芯轴10上，芯轴10装配在上梁本体9上，并通过螺栓与上梁本体紧固在一起。摇杆2的另一端与调速杆3铰接。连杆4的上端与调速杆3铰接，连杆4的下端与滑块导柱的上端铰接。滑块导柱在导套11的导向下做上下运动，导套11镶嵌在上梁本体上，并通过螺栓和销固定在一起。 

工作时伺服电机带动齿轮轴7做顺时针转动，齿轮轴7与主齿轮6相啮合， 

通过主齿轮6带动曲柄1绕主轴8做逆时针转动，曲柄1驱动调速杆3运动， 

同时调速杆3在摇杆2的限制下沿固定的轨迹运动，并带动连杆4的上端来回摆动，连杆4带动滑块导柱5在导套11的导向下做上下变速运动，完成压力机的冲压工作。 

Claims (2)

1.一种可用于伺服压力机的结点偏置式曲柄肘杆机构，其特征在于：其杆系机构以O点与D点为固定点，曲柄(1)顺序铰接调速杆(3)和搖杆(2)，所述调速杆(3)的C点与连杆(4)上的C点铰接，而连杆(4)在S点与滑块导柱(5)连接。

2.根据权利要求1所述的可用于伺服压力机的结点偏置式曲柄肘杆机构，其特征在于：齿轮(7)通过轴承支座在箱形上梁本体(9)中，并与主齿轮(6)相啮合，该主齿轮(6)与曲柄(1)通过螺栓和销固定为一体；所述曲柄(1)为偏心轮结构，通过滑动轴承支承在主轴(8)上；主轴(8)也通过螺栓紧固在上梁本体(9)上，调速杆(3)与曲柄(1)通过滑动轴承铰接，搖杆(2)通过滑动轴承支承在芯轴(10)上，该芯轴(10)也通过螺栓与上梁本体(9)紧固，搖杆(2)的另一端与调速杆(3)铰接；连杆(4)的上端与调速杆(3)铰接而下端与滑块导柱(5)的上端铰接，滑块导柱(5)与镶嵌在上梁本体(9)中的导套(11)之间为滑动配合间隙。 

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