本發(fā)明屬于精沖壓力機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)的機(jī)械式高速精沖壓力機(jī)主機(jī)。

背景技術(shù)：

精沖技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車以及航空航天等領(lǐng)域，而精沖壓力機(jī)則是完成精沖工藝和精沖復(fù)合工藝的專用沖裁設(shè)備。按照主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類，精沖壓力機(jī)可分為機(jī)械式精沖壓力機(jī)(主傳動(dòng)系統(tǒng)采用機(jī)械傳動(dòng))和液壓式精沖壓力機(jī)(主傳動(dòng)系統(tǒng)采用液壓傳動(dòng))。傳統(tǒng)的機(jī)械式精沖壓力機(jī)采用普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、滑塊運(yùn)動(dòng)曲線不可調(diào)節(jié)，而且沖裁噸位小、只能生產(chǎn)小而薄的簡(jiǎn)單精沖件。而目前使用最為廣泛的全液壓式精沖壓力機(jī)，雖然大大提高了精沖的沖裁噸位，但其生產(chǎn)效率低下，且存在封閉高度重復(fù)精度低、液壓系統(tǒng)易漏油等難以解決的問題。

伺服電機(jī)作為一種先進(jìn)的控制元件，可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，并且具有極高的速度和位置控制精度。隨著伺服電機(jī)技術(shù)的發(fā)展成熟和廣泛應(yīng)用，本申請(qǐng)將伺服電機(jī)用于精沖壓力機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，以解決現(xiàn)有精沖壓力機(jī)的不足，并實(shí)現(xiàn)高速精沖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述背景技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)的機(jī)械式高速精沖壓力機(jī)主機(jī)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)的機(jī)械式高速精沖壓力機(jī)主機(jī)，該精沖壓力機(jī)主機(jī)包括機(jī)架、設(shè)置在所述機(jī)架內(nèi)的主沖壓裝置以及設(shè)置在所述機(jī)架外的驅(qū)動(dòng)裝置；其中，

所述驅(qū)動(dòng)裝置包括相連接的直驅(qū)伺服電機(jī)和行星減速器，所述行星減速器的輸出軸伸入機(jī)架設(shè)置；

所述主沖壓裝置包括從下至上依次設(shè)置的肘桿機(jī)構(gòu)、滑塊、下工作臺(tái)和上工作臺(tái)，所述肘桿機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)桿、連桿、第一肘桿和第二肘桿，所述驅(qū)動(dòng)桿的一端與行星減速器的輸出軸鉸接，其另一端與連桿的一端鉸接，所述連桿的另一端分別與第一肘桿的一端、第二肘桿的一端鉸接，所述第一肘桿的另一端與機(jī)架底部鉸接，所述第二肘桿的另一端與所述滑塊的底部鉸接，所述滑塊可上下移動(dòng)的安設(shè)于所述機(jī)架內(nèi)側(cè)，所述下工作臺(tái)固定安裝在所述滑塊的上方，所述上工作臺(tái)安設(shè)于所述機(jī)架內(nèi)側(cè)且位于下工作臺(tái)的上方；

所述直驅(qū)伺服電機(jī)連同行星減速器驅(qū)動(dòng)肘桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)以提供主沖裁變形力和主沖裁運(yùn)動(dòng)，所述主沖裁運(yùn)動(dòng)包括高速?zèng)_裁模式和點(diǎn)動(dòng)模式，所述高速?zèng)_裁模式為驅(qū)動(dòng)桿在一定弧度范圍內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使滑塊不經(jīng)過下死點(diǎn)位置，而是在一個(gè)弧度范圍內(nèi)從最低點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)位置再返回最低點(diǎn)位置，所述點(diǎn)動(dòng)模式為驅(qū)動(dòng)桿做圓周運(yùn)動(dòng)，使滑塊按給定速度和位移點(diǎn)動(dòng)到要求位置。

按上述技術(shù)方案，所述滑塊與下工作臺(tái)內(nèi)設(shè)置有反頂機(jī)構(gòu)以提供反頂力和頂料運(yùn)動(dòng)，所述反頂機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在滑塊內(nèi)的反頂油缸、嵌套于所述下工作臺(tái)內(nèi)且與所述反頂油缸的反頂活塞連接的下墊塊以及穿過所述下墊塊與滑塊接觸的下?lián)螚U。

按上述技術(shù)方案，該精沖壓力機(jī)主機(jī)還包括設(shè)置在所述機(jī)架內(nèi)的壓邊機(jī)構(gòu)，以提供壓邊力和壓邊運(yùn)動(dòng)，所述壓邊機(jī)構(gòu)包括固定安裝在所述上工作臺(tái)上方的壓邊油缸、嵌套于所述上工作臺(tái)內(nèi)且與所述壓邊油缸的壓邊活塞連接的上墊塊，以及穿過所述上墊塊與壓邊油缸接觸的上撐桿。

按上述技術(shù)方案，所述上工作臺(tái)可上下移動(dòng)的安設(shè)于所述機(jī)架內(nèi)側(cè)，所述機(jī)架內(nèi)還安裝有用于調(diào)節(jié)上工作臺(tái)封閉高度的封閉高度調(diào)節(jié)裝置，所述封閉高度調(diào)節(jié)裝置包括固定安裝在機(jī)架內(nèi)側(cè)的渦輪座、設(shè)置在所述渦輪座內(nèi)的蝸輪蝸桿以及與所述渦輪蝸桿相配合的大螺帽，所述大螺帽與壓邊油缸的外周之間通過螺紋連接，所述渦輪蝸桿在外力作用下帶動(dòng)大螺帽旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)壓邊油缸連同上工作臺(tái)上下移動(dòng)。

按上述技術(shù)方案，所述機(jī)架的頂部設(shè)置有機(jī)械間隙消除裝置，所述機(jī)械間隙消除裝置包括固定安裝在機(jī)架頂部?jī)?nèi)的多個(gè)液壓缸以及設(shè)置在所述機(jī)架外與各個(gè)液壓缸的活塞連接的連接桿，所述連接桿與壓邊油缸的頂部固定連接。

按上述技術(shù)方案，所述滑塊與機(jī)架之間設(shè)置有下導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

按上述技術(shù)方案，所述下導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為采用過盈配合的滾柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

按上述技術(shù)方案，所述上工作臺(tái)與機(jī)架之間設(shè)置有上導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

按上述技術(shù)方案，所述上導(dǎo)向機(jī)構(gòu)位采用帶楔塊的八面導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其楔塊通過螺栓與上工作臺(tái)連接。

按上述技術(shù)方案，所述機(jī)架的外部?jī)蓚?cè)位于上、下工作臺(tái)之間分別安裝有進(jìn)料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明，具有以下有益效果：本發(fā)明的主傳動(dòng)系統(tǒng)采用肘桿傳動(dòng)，具有增力效果，可提高壓力機(jī)的沖裁噸位，最高沖裁噸位可達(dá)350噸；另外，主傳動(dòng)系統(tǒng)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過輸入合適的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，可得到優(yōu)化的滑塊運(yùn)動(dòng)特性曲線、速度特性曲線及其他運(yùn)動(dòng)力學(xué)性能，從而滿足各種生產(chǎn)工藝對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律的不同要求。本發(fā)明大大提升了精沖壓力機(jī)的工作效率，空載頻率可達(dá)250次/分鐘(沖程10mm)。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中肘桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a是本發(fā)明實(shí)施例的快速?zèng)_裁模式中驅(qū)動(dòng)桿在A1點(diǎn)的位置示意圖；

圖3b是本發(fā)明實(shí)施例的快速?zèng)_裁模式中驅(qū)動(dòng)桿在B1點(diǎn)的位置示意圖；

圖3c是本發(fā)明實(shí)施例的快速?zèng)_裁模式中驅(qū)動(dòng)桿在C1點(diǎn)的位置示意圖。

圖中：1-機(jī)架、2-封閉高度調(diào)節(jié)裝置、2.1-蝸輪蝸桿、2.2-大螺帽、2.3-渦輪座、3-上導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、4-進(jìn)料機(jī)構(gòu)、5-下工作臺(tái)、6-下墊塊、7-直驅(qū)伺服電機(jī)、8-行星減速器、9-肘桿機(jī)構(gòu)、9.1-驅(qū)動(dòng)桿、9.2-連桿、9.3-第一肘桿、9.4-第二肘桿、10-反頂油缸、11-反頂活塞、12-滑塊、13-下導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、14-下?lián)螚U、15-出料機(jī)構(gòu)、16-上墊塊、17-上工作臺(tái)、18-上撐桿、19-壓邊活塞、20-壓邊油缸、21-機(jī)械間隙消除裝置、21.1-液壓缸、21.2-連接桿、21.3-活塞。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，如圖1、圖2所示，一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)的機(jī)械式高速精沖壓力機(jī)主機(jī)，該精沖壓力機(jī)主機(jī)包括機(jī)架1、設(shè)置在機(jī)架1內(nèi)的主沖壓裝置以及設(shè)置在機(jī)架1外的驅(qū)動(dòng)裝置，本實(shí)施例中，機(jī)架1為厚板焊接框架式結(jié)構(gòu)；其中，

驅(qū)動(dòng)裝置包括相連接的直驅(qū)伺服電機(jī)7和行星減速器8，行星減速器8的輸出軸伸入機(jī)架1設(shè)置；

主沖壓裝置包括從下至上依次設(shè)置的肘桿機(jī)構(gòu)9、滑塊12、下工作臺(tái)5和上工作臺(tái)17，肘桿機(jī)構(gòu)9包括驅(qū)動(dòng)桿9.1、連桿9.2、第一肘桿9.3和第二肘桿9.4，驅(qū)動(dòng)桿9.1的一端與行星減速器8的輸出軸鉸接，其另一端與連桿9.2的一端鉸接，連桿9.2的另一端分別與第一肘桿9.3的一端、第二肘桿9.4的一端鉸接，第一肘桿9.3的另一端與機(jī)架1底部鉸接，第二肘桿9.4的另一端與滑塊12的底部鉸接，滑塊12可上下移動(dòng)的安設(shè)于機(jī)架1內(nèi)側(cè)，下工作臺(tái)5固定安裝在滑塊12的上方，上工作臺(tái)17安設(shè)于機(jī)架1內(nèi)側(cè)且位于下工作臺(tái)5的上方；

直驅(qū)伺服電機(jī)7連同行星減速器8驅(qū)動(dòng)肘桿機(jī)構(gòu)9帶動(dòng)滑塊12上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)以提供主沖裁變形力和主沖裁運(yùn)動(dòng)，主沖裁運(yùn)動(dòng)包括高速?zèng)_裁模式和點(diǎn)動(dòng)模式，高速?zèng)_裁模式為驅(qū)動(dòng)桿9.1在一定弧度范圍內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使滑塊12不經(jīng)過下死點(diǎn)位置，而是在一個(gè)弧度范圍內(nèi)從最低點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)位置再返回最低點(diǎn)位置，點(diǎn)動(dòng)模式為驅(qū)動(dòng)桿9.1做圓周運(yùn)動(dòng)，使滑塊12按給定速度和位移點(diǎn)動(dòng)到要求位置。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，滑塊12與下工作臺(tái)5內(nèi)設(shè)置有反頂機(jī)構(gòu)以提供反頂力和頂料運(yùn)動(dòng)，反頂機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在滑塊12內(nèi)的反頂油缸10、嵌套于下工作臺(tái)5內(nèi)且與反頂油缸10的反頂活塞11連接的下墊塊6以及穿過下墊塊6與滑塊12接觸的下?lián)螚U14。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，該精沖壓力機(jī)主機(jī)還包括設(shè)置在所述機(jī)架內(nèi)的壓邊機(jī)構(gòu)，以提供壓邊力和壓邊運(yùn)動(dòng)，壓邊機(jī)構(gòu)包括固定安裝在上工作臺(tái)17上方的壓邊油缸20、嵌套于上工作臺(tái)17內(nèi)且與壓邊油缸20的壓邊活塞19連接的上墊塊16，以及穿過上墊塊16與壓邊油缸20接觸的上撐桿18。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，上工作臺(tái)17可上下移動(dòng)的安設(shè)于機(jī)架1內(nèi)側(cè)，機(jī)架1內(nèi)安裝有用于調(diào)節(jié)上工作臺(tái)封閉高度的封閉高度調(diào)節(jié)裝置2，封閉高度調(diào)節(jié)裝置2包括固定安裝在機(jī)架1內(nèi)側(cè)的渦輪座2.3、設(shè)置在渦輪座2.3內(nèi)的蝸輪蝸桿2.1以及與渦輪蝸桿相配合的大螺帽2.2，大螺帽2.2與壓邊油缸20的外周之間通過螺紋連接，渦輪蝸桿在外力作用(本實(shí)施例中由步進(jìn)式電機(jī)提供動(dòng)力)下帶動(dòng)大螺帽2.2旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)壓邊油缸20連同上工作臺(tái)17上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)上工作臺(tái)17在豎直方向的位置，實(shí)現(xiàn)封閉高度的調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，機(jī)架1的頂部設(shè)置有機(jī)械間隙消除裝置21，機(jī)械間隙消除裝置21包括固定安裝在機(jī)架1頂部?jī)?nèi)的多個(gè)液壓缸21.1以及設(shè)置在機(jī)架1外與各個(gè)液壓缸21.1的活塞21.3連接的連接桿21.2，連接桿21.2與壓邊油缸20的頂部固定連接。工作過程中，通過液壓缸21.1提供的液壓力將壓邊油缸20向上提升鎖緊，以消除螺紋連接部位的機(jī)械間隙，提高沖裁精度。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，滑塊12與機(jī)架1之間設(shè)置有下導(dǎo)向機(jī)構(gòu)13，其中，下導(dǎo)向機(jī)構(gòu)13為采用過盈配合的滾柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，它具有一定剛度，運(yùn)動(dòng)阻力小，導(dǎo)向精度高且維護(hù)工作量少。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，上工作臺(tái)17與機(jī)架1之間設(shè)置有上導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3，其中，上導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3位采用帶楔塊的八面導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其楔塊通過螺栓與上工作臺(tái)17連接，用于調(diào)整初始安裝時(shí)的導(dǎo)向間隙及松緊程度。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，機(jī)架1的外部?jī)蓚?cè)位于上工作臺(tái)17和下工作臺(tái)5之間分別安裝有進(jìn)料機(jī)構(gòu)4和出料機(jī)構(gòu)15。

本發(fā)明在工作時(shí)由直驅(qū)伺服電機(jī)連同行星減速器驅(qū)動(dòng)肘桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)提供主沖裁變形力和主沖裁運(yùn)動(dòng)，通過輸入合適的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，可得到優(yōu)化的壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)特性曲線和速度特性曲線，以及其他運(yùn)動(dòng)力學(xué)性能；而壓邊力和壓邊運(yùn)動(dòng)、反頂力和頂料運(yùn)動(dòng)則采用液壓方式提供，使得壓邊力和反頂力無級(jí)可調(diào)，且容易實(shí)現(xiàn)頂件和卸料不同步。

本發(fā)明擁有兩種工作模式：高速?zèng)_裁模式和點(diǎn)動(dòng)模式。如圖3a、圖3b、圖3c所示，可見高速?zèng)_裁模式在不同時(shí)刻的3個(gè)位置示意，即驅(qū)動(dòng)桿不做圓周運(yùn)動(dòng)，滑塊不經(jīng)過下死點(diǎn)位置，根據(jù)優(yōu)化的滑塊運(yùn)動(dòng)曲線對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)編程，使驅(qū)動(dòng)桿的活動(dòng)端從A1點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)到B1點(diǎn)再轉(zhuǎn)動(dòng)到C1點(diǎn)，此時(shí)，第一肘桿和第二肘桿交點(diǎn)在連桿帶動(dòng)下，從A2點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)到B2點(diǎn)再轉(zhuǎn)動(dòng)到C2點(diǎn)，而滑塊則從最低點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)位置再回到最低點(diǎn)位置，完成一次沖裁，之后，驅(qū)動(dòng)桿的活動(dòng)端從C1點(diǎn)返回A1點(diǎn)，又完成一次沖裁。點(diǎn)動(dòng)模式即驅(qū)動(dòng)桿做圓周運(yùn)動(dòng)，按給定速度和位移點(diǎn)動(dòng)到要求位置。

本發(fā)明中上工作臺(tái)及滑塊均采用高精度導(dǎo)向裝置、壓邊油缸采用液壓方式鎖緊，以及伺服電機(jī)的精確控制等，這些措施均大大提升了壓力機(jī)的封閉高度調(diào)節(jié)精沖(可達(dá)±0.008mm)及沖裁精度。

本實(shí)施例中，其主要性能參數(shù)為：主電機(jī)(直驅(qū)伺服電機(jī))額定功率為165kw、額定扭矩為4000Nm、最大扭矩為8000Nm，行星減速器速比為6.3；主沖裁力為350噸，壓邊力最大為90噸，反頂力最大為65噸，可沖裁最大板厚為10mm；滑塊行程為0～90mm，壓邊行程為20mm，反頂行程為20mm，齒圈調(diào)節(jié)行程為60mm；空載頻率可達(dá)250次/分(沖程10mm)，實(shí)際沖裁頻率可達(dá)90次/分。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。