基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機的製作方法
2023-09-10 13:23:30
專利名稱：基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種壓力機，尤其涉及一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機。
背景技術：
機械製造業中大量使用液壓傳動壓力機。但是，液壓傳動是以液壓油為工作介質，在相對運動表面不可避免地存在洩漏，而油液的洩漏和液體的可壓縮性會影響執行元件運動的準確性，無法保證嚴格的傳動比，因此液壓傳動壓力機的定位精度較低；另一方面，油液流動過程中局部壓力損失和沿程壓力損失等較大，使液壓傳動壓力機的傳動效率較低。此外，液壓油受溫度的影響，不宜在高溫或低溫的環境下工作，對液壓傳動壓力機的使用範圍受到限制。液壓油的洩漏和揮發，還會對環境造成較大汙染，因此，液壓傳動壓力機與當前倡導的綠色製造理念也不相適應。滾珠絲杆是精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將扭矩轉換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。滾珠絲杆由螺杆、螺母和滾珠組成。由於具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杆被廣泛應用於各種工業設備和精密儀器。滾珠絲杆傳動的工作原理是當螺母或螺杆轉動時，在螺杆與螺母間布置的滾珠依次沿螺紋滾道滾動，同時滾珠促使螺杆或螺母作直線運動。為了防止滾珠沿螺紋滾道滾出，在螺母上設有滾珠返回裝置，構成一個滾珠循環通道，藉助返回裝置，可以使滾珠沿滾道面運動後，經導管通道自動地返回其循環起始處，從而使滾珠能在螺紋滾道上繼續不斷地參與工作。
發明內容為了克服現有技術的缺陷，本實用新型的目的是提供一種定位精度和傳動效率更高、工作平穩且符合綠色環保要求的壓力機。為達到上述目的，本實用新型提供一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，其特徵在於，所述壓力機包括伺服電機、與所述伺服電機的轉軸相連接的主動輪、與所述主動輪傳動連接的從動輪以及用於輸出壓力的壓頭，所述壓力機還包括分別連接於所述從動輪的轉軸的左右兩端的左滾珠絲杆和右滾珠絲杆，所述從動輪、所述左滾珠絲杆和所述右滾珠絲杆的軸線位於同一直線上，所述左滾珠絲杆的螺杆的螺紋線螺旋方向和所述右滾珠絲杆的螺杆的螺紋線螺旋方向相反；分別活動套接於所述左滾珠絲杆和所述右滾珠絲杆的螺母上的左套筒和右套筒；鉸杆機構，包括分別鉸接於所述左套筒上的左上鉸杆和左下鉸杆以及分別鉸接於所述右套筒上的右上鉸杆和右下鉸杆，所述左上鉸杆和所述右上鉸杆的上端分別向上延伸並鉸接於左右兩個固定支點上，所述左下鉸杆和所述右下鉸杆的下端分別向下延伸並鉸接於所述壓頭的左右兩端。較佳地，所述左套筒上沿豎直方向設有左徑向矩形孔，所述左徑向矩形孔內設有可上下運動的左浮動滾子，所述左上鉸杆的下端和所述左下鉸杆的上端分別鉸接於所述左浮動滾子上；所述右套筒上沿豎直方向設有右徑向矩形孔，所述右徑向矩形孔內設有可上下運動的右浮動滾子，所述右上鉸杆的下端和所述右下鉸杆的上端分別鉸接於所述右浮動滾子上。採用徑向矩形孔和浮動滾子的結構，是為了解決直線運動機構(即左右套筒)與非直線運動機構(即鉸杆機構)直接串聯時，機構自由度為零的問題。較佳地，所述左上鉸杆與所述右上鉸杆在所述從動輪兩側對稱設置，所述左下鉸杆與所述右下鉸杆在所述從動輪兩側對稱設置。更佳地，所述左上鉸杆與豎直方向的夾角和所述右上鉸杆與豎直方向的夾角相同，且均大於等於5°。較佳地，所述壓力機還包括固定桁架，所述左上鉸杆和所述右上鉸杆的上端分別鉸接於一個固定桁架的左右兩個固定支點上。較佳地，所述壓頭的兩側還固設有用於限制所述壓頭左右運動的限位塊。較佳地，所述主動輪與所述從動輪之間設置連接有同步齒形帶進行傳動連接。所述主動輪與所述從動輪也可以為齒輪傳動連接。本實用新型基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，其工作原理為伺服電機旋轉時，產生的旋轉動力通過主動輪傳遞給從動輪，從動輪的轉軸兩端的左滾珠絲杆和右滾珠絲杆將旋轉運動轉換為左套筒和右套筒的水平直線運動，由於左滾珠絲杆的螺杆螺紋線和右滾珠絲杆的螺杆螺紋線的螺旋方向相反，左套筒和右套筒的運動方向相反，即從動輪轉動時，左套筒和右套筒做相互靠近或者相互遠離的水平直線運動；鉸杆機構再將左套筒和右套筒的水平直線運動轉換為壓頭的豎直方向運動，從而最終實現將伺服電機的旋轉動力轉換為壓頭向下運動的壓力輸出以及向上回位。本實用新型的壓力機採用滾珠絲杆和鉸杆增力機構，將伺服電機輸出的旋轉運動通過主動輪傳動給從動輪，然後滾珠絲杆將旋轉運動再轉換成直線運動，使左右套筒做相互靠近或相互遠離的運動，然後再通過鉸杆機構將水平方向的直線運動轉換為豎直方向的直線運動，帶動壓頭向下運動進行壓力加工或者向上運動回位。相較於現有技術，本實用新型提供的一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機具有以下優點(I)本實用新型的主要優勢不僅僅是滾珠絲杆傳動，而是通過數字控制的伺服電機驅動齒輪或同步齒形帶一滾珠絲杆一鉸杆增力機構串聯的機械傳動系統，實現壓力機傳動綠色化、速度數控化、位移精確化的目的；(2)本實用新型的壓力機中各基本結構緊湊，運動精確，製造方便，且設備可靠性高，工作平穩。此外，壓力機壓頭所受的側向力是對稱平衡的，因而摩擦損失小，能量利用率高，使用壽命長；(3)採用節能環保的機械傳動取代能源利用率低、容易產生汙染的液壓傳動技術，使本實用新型的壓力機能較好適應現代傳動技術與製造技術，符合向綠色化方向發展的趨勢與潮流。(4)滾珠絲杆傳動時，滾珠使螺杆和螺母的相對運動成為滾動摩擦，從而使本實用新型壓力機的傳動效率較高，可達到95%以上；滾珠絲杆的螺杆與螺母經調整預緊後，可得到很高的定位精度(達5 μ m/300mm)和重複定位精度(可達1_2 μ m),並可提高軸向精度，從而使本實用新型壓力機的定位精度較高；(5)滾珠絲杆傳動不會產生蠕動現象，所以能實現正確的微量進給，又因滾珠絲杆傳動運動效率高、發熱低，且能製造大導程螺杆，所以能實現高速進給，在保證低於滾珠絲杆傳動臨界轉速的前提下，大導程滾珠絲杆可實現100m/min甚至更高的進給速度，從而使本實用新型的壓力機的工作效率大大提高。
圖1為本實用新型一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機的第一實施例的結構示意圖。圖2為本實用新型一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機的第二實施例的結構示意圖。圖3為圖2中A-A向的剖面示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。實施例一請參閱圖1，本實施例提供一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，用於對壓力機下方工作檯100上的工件200進行壓力加工。所述壓力機包括伺服電機10、與所述伺服電機10的轉軸相連接的主動輪20、與所述主動輪20傳動連接的從動輪30以及用於輸出壓力的壓頭40，其中主動 輪20與伺服電機10的轉軸通過聯軸器11相連接。本實施例中所述主動輪20與所述從動輪30均為齒輪，所述主動輪20與所述從動輪30為齒輪直接咬合傳動連接，因此所述從動輪30的旋轉方向與所述主動輪20的旋轉方向相反。所述壓力機還包括左滾珠絲杆51、右滾珠絲杆52、左套筒53、右套筒54、左上鉸杆55、左浮動滾子56、左下鉸杆57、右上鉸杆58、右浮動滾子59、右下鉸杆60、限位塊70。所述左滾珠絲杆51和所述右滾珠絲杆52分別對稱連接於所述從動輪30的轉軸的左右兩端，所述從動輪30、所述左滾珠絲杆51和所述右滾珠絲杆52的軸線位於同一直線上，所述左滾珠絲杆51的螺杆的螺紋線螺旋方向和所述右滾珠絲杆52的螺杆的螺紋線螺旋方向相反。所述左套筒53和右套筒54分別活動套接於所述左滾珠絲杆51和所述右滾珠絲杆52的螺母上。所述左套筒53上沿豎直方向設有左徑向矩形孔530，所述左徑向矩形孔530內設有可上下運動的左浮動滾子56，所述左上鉸杆55的下端和所述左下鉸杆57的上端分別鉸接於所述左浮動滾子56上；所述右套筒54上沿豎直方向設有右徑向矩形孔540，所述右徑向矩形孔540內設有可上下運動的右浮動滾子59，所述右上鉸杆58的下端和所述右下鉸杆60的上端分別鉸接於所述右浮動滾子59上。所述左上鉸杆55和所述右上鉸杆58的上端分別向上延伸並鉸接於一個固定桁架(圖中未示)的左右兩個固定支點81、82上。所述左下鉸杆57和所述右下鉸杆60的下端分別向下延伸並鉸接於所述壓頭40的左右兩端。[0034]所述左上鉸杆55與豎直方向的夾角和所述右上鉸杆58與豎直方向的夾角相同均為α，且α均大於等於5°。所述限位塊70固設於所述壓頭40的兩側，用於限制所述壓頭40左右運動。本實施例的壓力機工作過程為伺服電機正向旋轉時，從動輪30反向旋轉，從動輪30的轉動帶動左滾珠絲杆51和右滾珠絲杆52反向旋轉，左套筒53和右套筒54做相互靠近的水平直線運動，使得左上鉸杆55、左下鉸杆57與豎直方向的夾角α以及右上鉸杆58、右下鉸杆60與豎直方向的夾角α同時變小，從而推動壓頭40向下運動，並產生向下的壓力F。，對工件進行壓力加工；壓力加工過程結束後，控制系統使伺服電機反向旋轉，從動輪30帶動左滾珠絲杆51和右滾珠絲杆52正向旋轉，左套筒53和右套筒54做相互遠離的水平直線運動，使得左上鉸杆55、左下鉸杆57與豎直方向的夾角α以及右上鉸杆58、右下鉸杆60與豎直方向的夾角α同時變大,從而帶動壓頭40向上運動回復原位。實施例二請參閱圖2及圖3，本實施例與實施例一的區別在於，所述主動輪20與所述從動輪30通過同步齒形帶23相傳動連接，所述從動輪30與所述主動輪20的旋轉方向相同。本實施例的壓力機其工作過程為伺服電機反向旋轉時，主動輪20、從動輪30反向旋轉，從動輪30的轉動帶動左滾珠絲杆51和右滾珠絲杆52反向旋轉，左套筒53和右套筒54做相互靠近的水平直線運動，使得左上鉸杆55、左下鉸杆57與豎直方向的夾角α以及右上鉸杆58、右下鉸杆60與豎直方向的夾角α同時變小，從而推動壓頭40向下運動，並產生向下的壓力F。，對工件進行壓力加工；壓力加工過程結束後，控制系統使伺服電機正向旋轉，從動輪30帶動左滾珠絲杆51和右滾珠絲杆52正向旋轉，左套筒53和右套筒54做相互遠離的水平直線運動，使得左上鉸杆55、左下鉸杆57與豎直方向的夾角α以及右上鉸杆58、右下鉸杆60與豎直方向的夾角α同時變大,從而帶動壓頭40向上運動回復原位。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍，凡根據本實用新型精神實質 所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，其特徵在於，所述壓力機包括伺服電機、與所述伺服電機的轉軸相連接的主動輪、與所述主動輪傳動連接的從動輪以及用於輸出壓力的壓頭，所述壓力機還包括 分別連接於所述從動輪的轉軸的左右兩端的左滾珠絲杆和右滾珠絲杆，所述從動輪、所述左滾珠絲杆和所述右滾珠絲杆的軸線位於同一直線上，所述左滾珠絲杆的螺杆的螺紋線螺旋方向和所述右滾珠絲杆的螺杆的螺紋線螺旋方向相反； 分別活動套接於所述左滾珠絲杆和所述右滾珠絲杆的螺母上的左套筒和右套筒； 鉸杆機構，包括分別鉸接於所述左套筒上的左上鉸杆和左下鉸杆以及分別鉸接於所述右套筒上的右上鉸杆和右下鉸杆，所述左上鉸杆和所述右上鉸杆的上端分別向上延伸並鉸接於左右兩個固定支點上，所述左下鉸杆和所述右下鉸杆的下端分別向下延伸並鉸接於所述壓頭的左右兩端。
2.根據權利要求1所述的一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，其特徵在於所述左套筒上沿豎直方向設有左徑向矩形孔，所述左徑向矩形孔內設有可上下運動的左浮動滾子，所述左上鉸杆的下端和所述左下鉸杆的上端分別鉸接於所述左浮動滾子上；所述右套筒上沿豎直方向設有右徑向矩形孔，所述右徑向矩形孔內設有可上下運動的右浮動滾子，所述右上鉸杆的下端和所述右下鉸杆的上端分別鉸接於所述右浮動滾子上。
3.根據權利要求1所述的一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，其特徵在於所述左上鉸杆與所述右上鉸杆在所述從動輪兩側對稱設置，所述左下鉸杆與所述右下鉸杆在所述從動輪兩側對稱設置。
4.根據權利要求3所述的一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，其特徵在於所述左上鉸杆與豎直方向的夾角和所述右上鉸杆與豎直方向的夾角相同，且均大於等於5° 0
5.根據權利要求1所述的一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，其特徵在於所述壓力機還包括固定桁架，所述左上鉸杆和所述右上鉸杆的上端分別鉸接於一個固定桁架的左右兩個固定支點上。
6.根據權利要求1所述的一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，其特徵在於所述壓頭的兩側還固設有用於限制所述壓頭左右運動的限位塊。
7.根據權利要求1-6任意一項所述的一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，其特徵在於所述主動輪與所述從動輪之間有同步齒形帶進行傳動連接。
8.根據權利要求1-6任意一項所述的一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，其特徵在於所述主動輪與所述從動輪為齒輪傳動連接。
專利摘要本實用新型提供一種基於滾珠絲杆和鉸杆增力機構的壓力機，包括伺服電機、主動輪、從動輪以及用於輸出壓力的壓頭，所述壓力機還包括分別連接於所述從動輪的轉軸的左右兩端的左滾珠絲杆和右滾珠絲杆；分別活動套接於所述左滾珠絲杆和所述右滾珠絲杆的螺母上的左套筒和右套筒；鉸杆機構，其包括分別鉸接於所述左套筒上的左上鉸杆和左下鉸杆以及分別鉸接於所述右套筒上的右上鉸杆和右下鉸杆，所述左上鉸杆和所述右上鉸杆的上端分別向上延伸並鉸接於左右兩個固定支點上，所述左下鉸杆和所述右下鉸杆的下端分別向下延伸並鉸接於所述壓頭的左右兩端。本實用新型的壓力機傳動效率和定位精度高，且更加環保。
文檔編號B30B15/00GK202895715SQ20122055592
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者夏春風, 沈長生, 吳凡, 鍾康民 申請人:蘇州農業職業技術學院