專利名稱：雙伺服電機并聯(lián)驅(qū)動多連桿壓力機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種鍛壓機械技術領域的裝置，具體是一種雙伺服電機并聯(lián)驅(qū)動多連桿壓力機。
背景技術：
壓力機是金屬成形加工領域中廣泛使用的鍛壓設備，品種和數(shù)量繁多，其中以機械壓力機應用最為廣泛?，F(xiàn)代制造技術的發(fā)展要求壓力機不僅能夠高速度、高精度、大負載運轉(zhuǎn)，而且應具有更大的柔性，能迅速、方便地改變輸出運動規(guī)律。傳統(tǒng)的機械壓力機運動特性單一、工藝適用性差。近年來隨著交流伺服電機驅(qū)動成形裝備技術的逐步發(fā)展，出現(xiàn)了滑塊運動曲線可調(diào)的各種交流伺服驅(qū)動壓力機，使得壓力機的工作性能和工藝適用性大大提高，設備朝著柔性化、智能化的方向發(fā)展。普通機械壓力機一般采用各種不同的機械傳動機構獲得工藝所需的滑塊運動規(guī)律，以滿足不同的工藝要求。傳統(tǒng)的機械壓力機通過選擇適當?shù)膱?zhí)行機構及其構件的尺寸， 得到一些滿足沖壓工藝要求的典型運動規(guī)律，但一種結構方案無法滿足多種典型運動規(guī)律的要求。雖然采用偏置曲柄滑塊機構、多連桿機構和非圓齒輪機構等能夠部分改變某種驅(qū)動機構的滑塊運動規(guī)律，但當各桿件的尺寸參數(shù)確定后，滑塊的運動特性也隨之確定，因而不具有柔性，難以用于不同的沖壓工藝。將交流伺服電動機應用于機械壓力機的研究始于上世紀90年代美國俄亥俄州立大學工程研究中心，該中心S. ^ssifon and R. Siivpuri提出了由交流伺服電動機驅(qū)動滾珠絲杠或曲柄，通過多桿機構將運動轉(zhuǎn)化為滑塊所需的運動它能極方便地改變滑塊的運動曲線，獲得不同的工件變形速度，適用于不同的沖壓工藝，保證沖壓件的質(zhì)量。之后，交流伺服電動機應用于機械壓力機的研究迅速發(fā)展，日本、加拿大等國均進行了深入的研究，日本小松和會田等公司分別開發(fā)了各自的交流伺服電動機驅(qū)動型壓力機。其中，日本著名的壓力機生產(chǎn)廠商komatsu公司將其稱為具有“free motion" 的壓力機，通過編制不同的程序?qū)崿F(xiàn)工藝所需的各種運動曲線，已研發(fā)出3代不同的產(chǎn)品 1998年的HCP3000，2001年的H2F、H4F系列和2002年的HlF系列。交流伺服電機驅(qū)動壓力機是成形裝備發(fā)展的新動向，是設備可控化發(fā)展的必然趨勢。由于交流伺服電機驅(qū)動壓力機沒有飛輪儲蓄能量克服鍛壓工件時需要的成形壓力，為達到所需的公稱壓力值，往往通過多連桿機構等傳動機構能夠?qū)崿F(xiàn)一定的增力作用。經(jīng)過對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，美國專利公開號US 2006/0156933A1，名稱為 servopress with elbow lever drive (—種由肘桿驅(qū)動的伺服壓力機)，該發(fā)明是一種伺服電動機驅(qū)動肘桿機構實現(xiàn)增力效果的伺服壓力機。中國專利號ZL200820030517. 5，名稱為“肘桿式壓力機”的專利，以及中國專利號 ZL200720042169. 9，名稱為“肘桿式高速精密壓力機”的專利，兩項專利均將肘桿機構應用于壓力機中，雖然肘桿機構具有大的增力比，但難以構建大噸位的壓力機。美國專利號 US5，832，816，名稱為Ram driving device and press machine using same (—種用于壓力機的沖壓滑塊驅(qū)動裝置)，該發(fā)明提出用兩個伺服電機同步驅(qū)動一個水平放置的轉(zhuǎn)動軸，該發(fā)明利用連桿機構、滾珠絲桿機構或凸輪機構等傳動機構將轉(zhuǎn)動軸的水平運動轉(zhuǎn)化成沖壓滑塊的垂直運動?，F(xiàn)有的伺服壓力機驅(qū)動機構從機構學的角度來看，壓力機的傳動機構都為單自由度的機構，伺服電機以旋轉(zhuǎn)曲柄或移動滾珠絲杠方式直接或通過多連桿機構驅(qū)動沖壓滑塊。單自由度機構實現(xiàn)確定運動的原則是應用一臺伺服電動機驅(qū)動。當采用兩個伺服電機冗余驅(qū)動，這兩個伺服電機必須保證時時同步，以避免輸入不同步造成的運動干涉。這樣雖然能夠增加輸入功率，增大壓機的成形壓力，卻增加了控制策略的難度，并且控制的穩(wěn)定性變差，任一個輸入誤差都會造成驅(qū)動機構無法正常工作甚至發(fā)生損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種雙伺服電機并聯(lián)驅(qū)動多連桿壓力機，該裝置結構簡單、控制容易，能夠提供比現(xiàn)有伺服電機更大的功率及輸出扭矩，能夠構建大噸位的伺服壓力機。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括機架和并聯(lián)機構，其中機架設置于并聯(lián)機構的外側。所述的并聯(lián)機構包括兩支輸入運動支鏈、動平臺、輸出運動支鏈和沖壓滑塊，其中兩支輸入運動支鏈鏡像對稱布置且分別與動平臺鉸接，輸出運動支鏈分別與機架、動平臺和沖壓滑塊鉸接，且所有鉸鏈的軸線均互相平行。所述的輸入運動支鏈為曲柄輸入支鏈或絲杠輸入支鏈，當輸入運動支鏈為曲柄輸入支鏈時，輸入運動支鏈與機架固定連接；當輸入運動支鏈為絲杠輸入支鏈時，輸入運動支鏈與機架活動連接。所述的曲柄輸入支鏈包括伺服電機、曲柄和輸入連桿，其中伺服電機與曲柄連接，伺服電機與機架固定連接，輸入連桿分別與曲柄和動平臺鉸接。所述的絲杠輸入支鏈包括伺服電機、絲桿、輸入滑塊和輸入連桿，其中伺服電機與絲桿連接，輸入滑塊與絲杠活動連接且沿機架的內(nèi)側棱條上下移動，輸入連桿分別與輸入滑塊和動平臺連接。所述的輸出運動支鏈由兩套鏡像對稱布置的肘桿機構組成。所述的肘桿機構包括四個連桿、橫連桿、兩個輸出連桿，其中第一連桿、第二連桿的一端與機架鉸接，第三連桿、第四連桿的一端與動平臺鉸接，第一輸出連桿、第二輸出連桿的一端與沖壓滑塊鉸接，第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第一輸出連桿和第二輸出連桿的另一端與橫連桿鉸接。以上所有鉸鏈的軸線均互相平行。所述的機架上設有滑塊導軌。本發(fā)明的兩支輸入運動支鏈同時工作，其中的伺服電機按設定運動規(guī)律轉(zhuǎn)動，通過曲柄或絲杠推動連桿驅(qū)動動平臺運動，動平臺驅(qū)動對稱肘桿機構，從而實現(xiàn)沖壓滑塊沿滑塊導軌進行上下運動的鍛造動作。由此，來自于兩臺伺服電機的運動和力傳遞合成于沖壓滑塊上，完成鍛壓工作。所述的肘桿機構在沖壓滑塊接近下極限位置具有大的增力比，能夠增大壓力機的輸出壓力。采用對稱布置可提高抗偏載能力，減少沖壓滑塊對導軌的載荷，能夠長期維持壓力機的精度。同時，對稱肘桿機構能夠抵消公共輸入端和輸出端所受的水平側向力，減少導軌的磨損和機架的變形。所述的并聯(lián)機構為兩自由度，該機構將來自于兩臺伺服電機的運動和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為單一輸出，傳遞、合成于沖壓滑塊上，使整個驅(qū)動系統(tǒng)輸出更大的成形壓力。由于具有機械協(xié)調(diào)功能，當兩個伺服電機有輸入誤差時不會發(fā)生運動干涉，使得控制難度相對降低，并且能夠通過控制伺服電機的運動實現(xiàn)不同的鍛壓工藝。


圖1為實施例1的結構示意圖。圖2為實施例2的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1如圖1所示，本實施例包括機架1和并聯(lián)機構16，其中機架1設置于并聯(lián)機構 16的外側。所述的并聯(lián)機構16包括兩支輸入運動支鏈19、動平臺6、輸出運動支鏈17和沖壓滑塊14，其中兩支輸入運動支鏈19鏡像對稱布置且分別與動平臺6鉸接，輸出運動支鏈17分別與機架1、動平臺6和沖壓滑塊14鉸接，且所有鉸鏈的軸線均互相平行。所述的輸入運動支鏈19為絲杠輸入支鏈，絲杠輸入支鏈與機架1活動連接。所述的絲杠輸入支鏈包括伺服電機2、絲桿3、輸入滑塊4和輸入連桿5，其中伺服電機2與絲桿3連接，輸入滑塊4與絲杠3活動連接且沿機架1的內(nèi)側棱條上下移動，輸入連桿5分別與輸入滑塊4和動平臺6連接。所述的輸出運動支鏈17由兩套鏡像對稱布置的肘桿機構18組成。所述的肘桿機構18包括第一連桿7、第二連桿8、第三連桿9、第四連桿10、橫連桿11、第一輸出連桿12和第二輸出連桿13，其中第一連桿7、第二連桿8的一端與機架1 鉸接，第三連桿9、第四連桿10的一端與動平臺6鉸接，第一輸出連桿12、第二輸出連桿13 的一端與沖壓滑塊14鉸接，第一連桿7、第二連桿8、第三連桿9、第四連桿10、第一輸出連桿12和第二輸出連桿13的另一端與橫連桿11鉸接。以上所有鉸鏈的軸線均互相平行。所述的機架1上設有滑塊導軌15。實施例2如圖2所示，本實施例所述的輸入運動支鏈19為曲柄輸入支鏈，曲柄輸入支鏈與機架1固定連接。所述的曲柄輸入支鏈包括伺服電機2、曲柄20和輸入連桿5，其中伺服電機2與曲柄20連接，伺服電機2與機架1固定連接，輸入連桿5分別與曲柄20和動平臺6鉸接。本裝置利用多自由度并聯(lián)機構16的多輸入特性，采用兩自由度并聯(lián)機構16合成兩個伺服電機2輸入的功率以得到大功率伺服壓力機。該壓力機以兩個伺服電機2驅(qū)動絲杠或者曲柄20為輸入，通過兩支絲杠或曲柄20輸入支鏈共同驅(qū)動一個動平臺6，該動平臺6通過輸出運動支鏈17推動沖壓滑塊14上下運動以完成沖壓動作，其中輸出運動支鏈17 的對稱肘桿機構18具有增力作用。本裝置結構簡單、控制容易，制造成本低，能夠很好解決現(xiàn)有伺服電機2功率及輸出扭矩較小的限制而無法構建大噸位的伺服壓力機的問題。
權利要求
1.一種雙伺服電機并聯(lián)驅(qū)動多連桿壓力機，機架和并聯(lián)機構，其中機架設置于并聯(lián)機構的外側；其特征在于，所述的并聯(lián)機構包括兩支輸入運動支鏈、動平臺、輸出運動支鏈和沖壓滑塊，其中兩支輸入運動支鏈鏡像對稱布置且分別與動平臺鉸接，輸出運動支鏈分別與機架、動平臺和沖壓滑塊鉸接，且所有鉸鏈的軸線均互相平行；所述的輸入運動支鏈為曲柄輸入支鏈或絲杠輸入支鏈，當輸入運動支鏈為曲柄輸入支鏈時，輸入運動支鏈與機架固定連接；當輸入運動支鏈為絲杠輸入支鏈時，輸入運動支鏈與機架活動連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙伺服電機并聯(lián)驅(qū)動多連桿壓力機，其特征是，所述的曲柄輸入支鏈包括伺服電機、曲柄和輸入連桿，其中伺服電機與曲柄連接，伺服電機與機架固定連接，輸入連桿分別與曲柄和動平臺鉸接。
3.根據(jù)權利要求1所述的雙伺服電機并聯(lián)驅(qū)動多連桿壓力機，其特征是，所述的絲杠輸入支鏈包括伺服電機、絲桿、輸入滑塊和輸入連桿，其中伺服電機與絲桿連接，輸入滑塊與絲杠活動連接且沿機架的內(nèi)側棱條上下移動，輸入連桿分別與輸入滑塊和動平臺連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的雙伺服電機并聯(lián)驅(qū)動多連桿壓力機，其特征是，所述的輸出運動支鏈由兩套鏡像對稱布置的肘桿機構組成，該肘桿機構包括四個連桿、橫連桿、兩個輸出連桿，其中第一連桿、第二連桿的一端與機架鉸接，第三連桿、第四連桿的一端與動平臺鉸接，第一輸出連桿、第二輸出連桿的一端與沖壓滑塊鉸接，第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第一輸出連桿和第二輸出連桿的另一端與橫連桿鉸接。
5.根據(jù)權利要求1所述的雙伺服電機并聯(lián)驅(qū)動多連桿壓力機，其特征是，所述的機架上設有滑塊導軌。
全文摘要
一種鍛壓機械技術領域的雙伺服電機并聯(lián)驅(qū)動多連桿壓力機，包括機架和并聯(lián)機構，其中機架設置于并聯(lián)機構的外側。本發(fā)明結構簡單、控制容易，能夠提供比現(xiàn)有伺服電機更大的功率及輸出扭矩，能夠構建大噸位的伺服壓力機。
文檔編號B21J9/18GK102228950SQ201110143700
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2011年5月31日
發(fā)明者岳義, 白勇軍, 郭為忠, 陳杰, 高峰 申請人:上海交通大學