一種伺服電機驅動的壓力機的製作方法
2023-09-23 23:47:40
專利名稱：一種伺服電機驅動的壓力機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種伺服電機驅動的壓力機。
背景技術：
40多年來傳統的機械壓力機只是在多連杆技術上得以改進，來改善壓力機的運動特性曲線，隨著壓力機連杆機構的確定，就得到了唯一的運動軌跡，也就確定了壓力機的成型特性。壓力機唯一的成型特性決定了很難進行高強度鋼板、複合成型材料、鋁合金、難成形材料的成形加工。傳統的機械壓力機通過飛輪儲存能量，在壓力機進行工作時提供衝壓能量，由於飛輪及運動機構的運動慣量大，無法進行運動的控制，電機及飛輪只能做勻速運動。不能改變運動機構在衝壓過程的速度。傳統的機械壓力機必須設置相應扭矩的離合器、制動器，離合器及制動器在工作過程中消耗大量的能量，且維護成本較高。
發明內容
為解決以上技術上的不足，本發明提供了一種伺服電機驅動的壓力機，
它直接提供衝壓能量，在衝壓過程中可以任意調節、精確控制衝壓運動和成形力，實現任意的滑塊運動特性曲線，滿負荷下死點保壓。本發明是通過以下措施實現的
本發明的一種伺服電機驅動的壓力機，包括橫梁體和底座，橫梁體和底座之間連接有立柱，所述底座上設置有工作檯和下模，所述橫梁體下方設置有滑塊和上模，所述橫梁體頂部設置有伺服電機，伺服電機通過零齒隙彈性聯軸器連接有減速機，減速機連接有減速機輸出齒輪，橫梁體內設置有中間齒輪軸和偏心齒輪軸，中間齒輪軸上連接有中間大齒輪和中間小齒輪，偏心齒輪軸上連接有偏心齒輪，減速機輸出齒輪與中間大齒輪相嚙合，中間小齒輪與偏心齒輪相嚙合，偏心齒輪連接有偏心連杆機構，偏心連杆機構下端通過滑塊連接器連接滑塊。上述減速機設置至少兩個，每個減速機均連接有減速機輸出齒輪，橫梁體內
設置與減速機相同數量的中間齒輪軸和偏心齒輪軸，中間齒輪軸上連接有中間大齒輪和中間小齒輪，偏心齒輪軸上連接有偏心齒輪，每個減速機輸出齒輪與對應一個中間大齒輪相嚙合，每個中間小齒輪與對應一個偏心齒輪相嚙合，相鄰的兩個中間大齒輪相嚙合，每個偏心齒輪均連接有偏心連杆機構，偏心連杆機構下端均通過滑塊連接器連接滑塊。上述伺服電機連接有伺服驅動器、伺服控制器和反饋裝置，所述反饋裝置包括伺服電機編碼器、曲柄旋轉編碼器或滑塊位置編碼器，反饋裝置反饋信號連接到伺服控制器。上述還包括與電網連接的整流回饋單元，整流回饋單元用於將交流電源轉換成直流母線的直流電源，為伺服驅動器提供電能，當直流母線電壓升高時，向電網回饋電能，當直流母線電壓降低時，向電網取電。上述伺服電機與伺服驅動器之間設置有動態制動單元，動態制動單元用於在伺服驅動器迴路斷掉時釋放伺服電機的能量；伺服驅動器與整流回饋單元之間直流母線上設置有制動單元，制動單元用於停機時及時 釋放能量及直流母線、儲能裝置的放電。上述伺服驅動器與整流回饋單元之間直流母線上設置儲能裝置，用於伺服電機減速時儲存電能和工作時釋放能量。
本發明的有益效果是
I.伺服壓力機的伺服電機與傳動機構直接連接，傳動機構的運動慣量較小，伺服電機可精確控制，伺服電機可控制壓力機一個循環過程中頻繁的加減速，從而可以任意地調節滑塊的運動速度，實現減速拉延加工，或者保持恆定的衝壓運動速度拉延加工，或者滿負荷下死點保壓，同時減少對模具的衝擊，有效降低噪聲。2.本發明的伺服壓力機，配置幾臺高精度減速機，其中一臺減速機上連接幾臺伺服電機，加大伺服壓力機的成形能力。3.沒有離合器、制動器及沒有飛輪，減小了能量的消耗及維護成本。4.伺服系統設置儲能裝置，減小電網的供電量。
圖I為本發明的主視結構示意圖。圖2為圖I的左視結構示意圖。圖3為圖I的俯視結構示意圖。圖4為本發明傳動機構主視結構示意圖。圖5為圖4的左視結構示意圖。圖6本發明的伺服驅動系統連接示意圖。圖7本發明的伺服系統控制框圖。圖中101.橫梁體，102.立柱，103.導軌，104.滑塊，104a.連接器，105.上模，
106.下模，107.工作檯，108.底座，201.零齒隙聯軸器，210.伺服電機，210a伺 服電機旋轉編碼器，211.伺服驅動器，212.伺服控制器，213a、213b.偏心軸旋轉 編碼器，214.整流回饋單元，215.動態制動單元，216.制動單元，217.電能存 儲單元，218. UPS系統，230.減速機，231.減速機輸出齒輪，240.齒輪機構，241a、 241b.中間大齒輪，241c、241d.中間小齒輪，242.偏心齒輪，250.偏心連杆機構，
251.偏心連杆，252.導柱，260.制動器。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細描述，下述說明僅是示意性的，以便於本領域人員更好理解本發明。圖I至3所示的本發明的一個實施形態的伺服電機直接驅動的大型伺服壓力機的整體圖，如圖所示，伺服壓力機框架包括橫梁體101、立柱102、滑塊104、工作檯107及底座108。根據伺服壓力機的加壓能力，確定採用的減速機和驅動減速機的伺服電機的數量。可設置一個或多個減速機230，減速機230上設置一個或多個伺服電機210，伺服電機為AC伺服電機。減速機上還設置一個或多個制動器260，進行伺服壓力機停止時的制動。本發明示意的是大型伺服壓力機設置兩套大扭矩的高精度減速機230，每套減速機230匹配2套伺服電機210，伺服電機210為高速AC伺服電機，並設有旋轉編碼器210a，有較強的過載能力。伺服電機210通過零齒隙彈性聯軸器201與減速機210連接，確保無徑向扭轉誤差。減速機230安裝在橫梁體上，由鍵定位，保證齒輪嚙合的精度，通過齒輪輸出傳遞電機的驅動扭矩。伺服電機安裝在橫梁體101頂部蓋板上。橫梁體蓋板由鍵定位，確保伺服電機軸與減速機軸同心。每套減速機上設置2套機械制動器，用於伺服壓力機停機時抱剎。滑塊上裝載上模105，沿立柱102上的導軌103上下直線運行，控制滑塊與導軌103之間的間隙，確保滑塊運行的精度。工作檯上裝載下模106，滑塊及上模向下運動時上下模合模，成型工件。圖4、5表示的本發明的一個實施形態的伺服電機直接驅動的大型伺服壓力機
的主傳動圖。齒輪機構240安裝在橫梁體內，減速機輸出齒輪與中間大齒輪241a、241b嚙合，將動力傳遞到偏心齒輪242。兩套中間大齒輪241a、241b互相嚙合，硬性連接，使偏心機構運行同步。中間大齒輪241a、241b安裝在中間齒輪軸上，中間齒輪軸安裝在橫梁體內。中間齒輪軸上的中間小齒輪241c、241d與偏心齒輪242嚙合。橫梁體內設置了四套偏心齒輪242及偏心連杆機構250，偏心連杆251通過導柱252與滑塊連接器104a連接，滑塊內設置4套連接器。偏心齒輪242安裝在偏心齒輪軸上，偏心齒輪軸安裝在橫梁體上。偏心齒輪242的旋轉運動通過偏心四連杆機構250轉換成滑塊104的上下往復直線運動。圖6表示的本發明的一個實施形態的伺服電機直接驅動的大型伺服壓力機的單線結構圖。伺服驅動系統由供電電源、整流回饋單元214及伺服驅動器211為伺服電機210提供電力，伺服電機210為壓力機的衝壓運動提供動力，實現任意衝壓力和運動速度。伺服驅動器211標準化，根據伺服電機210的輸出扭矩進行組合。整流回饋單元214標準化，根據伺服驅動器211的功率進行組合。整流回饋單元214與電網連接，將交流電源轉換成直流母線，直流母線並聯著一個儲能裝置217，為伺服驅動器211提供電。當伺服電機處於工作耗能狀態時，母線電壓降低，整流回饋單元214向電網取電，同時儲能裝置217釋放電量。當伺服電機處於發電狀態時，母線電壓升高時，整流回饋單元214向電網回饋電能，向儲能裝置充電。儲能裝置可以由多組電容組成或由飛輪、電機組成。伺服驅動器211與整流回饋單元214之間直流母線上設置的制動單元216。用於停機時及時釋放電量，母線的高電壓或再生制動以及儲能裝置的放電。通常工作狀態，當伺服電機制動時，電能通過整流回饋單元214回饋電網。一旦系統發生掉電，電能無法回饋電網，此時，UPS218將為伺服驅動器211控制電路和制動單元216供電，用於控制伺服電機210停止，系統電能將由制動單元216釋放。伺服電機210與伺服驅動器211之間設置動態制動單元215，在伺服驅動器211失靈時，控制器212將斷開伺服驅動器211與伺服電機210之間的接觸器，閉合動態制動單元215接觸器，從而切斷伺服電機電源，動態制動單元215由釋放伺服電機210的能量，進行伺服電機的制動。伺服控制系統設置了 UPS系統218，突然停電時，UPS系統218為整流回饋單元214、伺服驅動器211、伺服控制器212以及24V⑶邏輯控制迴路提供電源。圖7表示的本發明的一個實施形態的伺服電機直接驅動的大型伺服壓力機的控制圖。伺服控制系統由伺服電機210、伺服驅動器211、伺服控制器212及反饋裝置213組成。伺服驅動器211與控制器212之間通過SERCOS光纖網絡通訊。反饋裝置213包括伺服電機上的絕對值編碼器210a及安裝在曲軸上地旋轉編碼器213a、213b。
伺服驅動器將每個伺服電機210作為一個伺服軸，多個伺服軸通過齒輪機構 2401a、241b硬連結。選擇一個軸作為主軸或設置一個虛擬主軸，伺服控制器212根據
預設的曲線向主軸輸出速度命令，並讀取安裝在曲柄軸上的旋轉編碼器213a或電機上的絕對值編碼器210a的位置反饋信號，進行控制。其它軸獲取與主軸相同的速度命令，安裝在曲柄軸上的另一個旋轉編碼器213b用於安全監控。系統設置2套伺服控制器212，，I套用於實現控制功能。另一套用於監測
系統是否運行正常及當前未知狀態。控制器212實施地監控來自伺服電機210上的編碼器210a和曲柄軸上的旋轉編碼器213a、213b的反饋信號，通過既定的規則來評估風險，如果任何一個控制器212發現異常狀態或是非預期運動，則系統就會停止運動。上述公示了實施本發明的大型四點伺服壓力機的構成，但本發明並不局限於此。作為本發明的伺服壓力機可以是單點、雙點。伺服壓力機偏心連杆機構可以是四連杆、多連杆。 上述實施例所述是用以具體說明本專利，文中雖通過特定的術語進行說明，但不能以此限定本專利的保護範圍，熟悉此技術領域的人士可在了解本專利的精神與原則後對其進行變更或修改而達到等效目的，而此等效變更和修改，皆應涵蓋於權利要求範圍所界定範疇內。
權利要求
1.一種伺服電機驅動的壓力機，包括橫梁體和底座，橫梁體和底座之間連接有 立柱，所述底座上設置有工作檯和下模，所述橫梁體下方設置有滑塊和上模，其特徵在於所述橫梁體頂部設置有伺服電機，伺服電機通過零齒隙彈性聯軸器連接有減速機，減速機連接有減速機輸出齒輪，橫梁體內設置有中間齒輪軸和偏心齒輪軸，中間齒輪軸上連接有中間大齒輪和中間小齒輪，偏心齒輪軸上連接有偏心齒輪，減速機輸出齒輪與中間大齒輪相嚙合，中間小齒輪與偏心齒輪相嚙合，偏心齒輪連接有偏心連杆機構，偏心連杆機構下端通過滑塊連接器連接滑塊。
2.根據權利要求I所述的伺服電機驅動的壓力機，其特徵在於所述減速機設 置至少兩個，每個減速機均連接有減速機輸出齒輪，橫梁體內設置與減速機相同數量的中間齒輪軸和偏心齒輪軸，中間齒輪軸上連接有中間大齒輪和中間小齒輪，偏心齒輪軸上連接有偏心齒輪，每個減速機輸出齒輪與對應一個中間大齒輪相嚙合，每個中間小齒輪與對應一個偏心齒輪相嚙合，相鄰的兩個中間大齒輪相嚙合，每個偏心齒輪均連接有偏心連杆機構，偏心連杆機構下端均通過滑塊連接器連接滑塊。
3.根據權利要求I所述的伺服電機驅動的壓力機，其特徵在於所述伺服電機連接有伺服驅動器、伺服控制器和反饋裝置，所述反饋裝置包括伺服電機編碼器、曲柄旋轉編碼器或滑塊位置編碼器，反饋裝置反饋信號連接到伺服控制器。
4.根據權利要求I所述的伺服電機驅動的壓力機，其特徵在於還包括與電網連接的整流回饋單元，整流回饋單元用於將交流電源轉換成直流母線的直流電源，為伺服驅動器提供電能，當直流母線電壓升高時，向電網回饋電能，當直流母線電壓降低時，向電網取電。
5.根據權利要求I所述的伺服電機驅動的壓力機，其特徵在於伺服電機與伺服驅動器之間設置有動態制動單元，動態制動單元用於在伺服驅動器迴路斷掉時釋放伺服電機的能量；伺服驅動器與整流回饋單元之間直流母線上設置有制動單元，制動單元用於停機時及時釋放能量及直流母線、儲能裝置的放電。
6.根據權利要求I所述的伺服電機驅動的壓力機，其特徵在於伺服驅動器與整流回饋單元之間直流母線上設置儲能裝置，用於伺服電機減速時儲存電能和工作時釋放能量。
全文摘要
本發明公開了一種伺服電機驅動的壓力機，包括橫梁體和底座，橫梁體和底座之間連接有立柱，底座上設置有工作檯和下模，滑塊連接有驅動其上下往復運動的傳動機構，傳動機構包括設置在橫梁體頂部的伺服電機、零齒隙彈性聯軸器和減速機以及設置在橫梁體內的齒輪機構、偏心齒輪和偏心連杆機構，伺服電機通過零齒隙彈性聯軸器連接減速機，減速機的輸出齒輪與齒輪機構相嚙合，齒輪機構連接偏心齒輪，偏心齒輪連接偏心連杆機構，偏心連杆機構通過滑塊連接器連接滑塊，減速機上設置有機械制動器。本發明的有益效果是減小了能量的消耗及維護成本。可以任意調節、精確控制衝壓運動和成形力，實現任意的滑塊運動特性曲線，滿負荷下死點保壓。
文檔編號B30B15/14GK102632637SQ20121010467
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者劉偉, 盧建生, 張世順, 張志剛, 江秀花, 陳金勇 申請人:濟南二工具機集團有限公司