CN105057432A - 一种交流伺服同步电机驱动行星滚柱丝杠的液压拉伸垫 - Google Patents
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Abstract
一种交流伺服同步电机驱动行星滚柱丝杠的液压拉伸垫，控制压边力的核心机构由气控阀芯结构替换成精度更高和响应速度更快的交流伺服同步电机驱动的阀芯结构，结构简单紧凑，故障率低，阀芯结构设计具有缓冲能力，可以解决掉冲压初始时刻压边力过大的问题，同时保护了主阀芯不被损坏，在活塞腔内安装压力传感器，即可方便的根据即时压力情况来调节交流伺服同步电机，从而完成阀芯位移的精确控制，进而实现压边力的精确控制，整体构成一个闭环系统；交流伺服同步电机经减速带动丝杠转动，然后经过行星滚柱副转化为阀芯的直线运动，采用交流伺服同步电机闭环控制阀芯位移，可实现精确的压边力调节。
Description
技术领域
本发明属于压力机拉伸垫技术领域，具体涉及一种交流伺服同步电机驱动行星滚柱丝杠的液压拉伸垫。
背景技术
生产上在进行板料拉延工序时，常需要压住工件边缘，防止起皱。在小型压力机上常备有弹簧或橡皮压边装置，这种压边装置所提供的压边力不能太大而且不可调节；在大型或深的拉延中，则常采用气垫或液压气垫。传统的液压气垫为液压缸作为支撑垫，液压缸内液压油的进出由气压控制的工作阀杆决定。利用空气分配阀控制气缸内的活塞，从而控制与活塞相连的工作阀杆的运动，完成工作阀门的开启和关闭，进而控制液压工作缸内液压油的充入和排出，以实现拉伸垫位移和压边力的控制。这种液压气垫的结构复杂，制造工作量大。且由气压控制的阀杆难以精确控制其位置，不能定量的控制阀门开口大小，也就不能精确的控制压边力的大小。
发明内容
为了克服上述现有的技术缺点，本发明的目的在于提供了一种交流伺服同步电机驱动行星滚柱丝杠的液压拉伸垫，结构简单，故障率低，工作阀杆的位置控制精确。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种交流伺服同步电机驱动行星滚柱丝杠的液压拉伸垫，包括两两对称布置的四个交流伺服同步电机1，交流伺服同步电机1的输出轴通过行星减速器与行星丝杠8一端连接，行星丝杠8与行星螺母12连接，行星螺母12与推杆16下端固定连接并同时安装在第一套筒17内，推杆16上端与阀芯结构19的外壳19-8下端固定，第一套筒17下端与行星减速器外壳7固定连接，第一套筒17上端与底座21固定连接，第一套筒17上开有外接油路接口18连接液压油路，底座21两两对称布置在下模具30周围，并将其固定在工作台29上，阀座20固定在底座21中间的槽内，阀座20中间开有通孔，通孔上端与下缸体22的内腔连接，下端与第一套筒17的内腔连接，并与阀芯结构19的外壳19-8上端配合，下缸体22下端固定在底座21上，下缸体22上端安装有防撞垫24，下缸体22外壁套有上缸体25，上缸体25的下端固定有限位挡块23，上缸体25的上端安装有第二端盖27和支撑垫28，第二端盖27侧壁内安装有压力传感器26，压力传感器26的感应接头伸入到的上缸体25内腔中，工作时，下缸体22和上缸体25的内腔中充满了液压油。
所述阀芯结构19包括主阀芯19-1，主阀芯19-1下端与上活塞19-3连接，并由大螺母19-6进行固定，上活塞19-3和下活塞19-9将外壳19-8内部分隔成上腔19-2、中腔19-5、下腔19-7，上活塞19-3上装有阶梯节流阀19-4和单向阀19-10，当上活塞19-3下行时液压油从中腔19-5经阶梯节流阀19-4流回上腔19-2，当上活塞19-3回程上行时液压油从上腔19-2经由单向阀19-10回流到中腔19-5；下腔19-7内充有压缩气体，下活塞19-9下行的时候，压缩下腔气体，下活塞19-9回程的时候靠气体膨胀力完成恢复初始位置，外壳19-8上端固定有法兰19-11，外壳19-8外壁套有弹簧19-12，弹簧19-12上端顶在主阀芯19-1上，下端顶在推杆16上。
压边力的大小由主阀芯19-1和阀座20间的开口大小决定，根据冲压过程对压边力曲线的要求，从而得出上缸体25内液压油的压力曲线，进而得到主阀芯19-1的位移曲线，从而得到交流伺服同步电机1的工作曲线，经由压力传感器26即时检测上缸体25内的压力，通过对交流伺服同步电机1的控制来实现对主阀芯19-1的位移以及冲压过程中压边力的闭环控制。
在上述结构的基础上去掉下缸体22、限位挡块23、防撞垫24、上缸体25、第二端盖27，将活塞33与活塞杆36的下端联结成一体安装在活塞缸32内,活塞缸32下端固定在底座21上，其上端安装有第三端盖35，活塞杆36经定位套筒38中间的通孔向外伸出，活塞杆36上端固定有支撑座37，定位套筒38固定在第三端盖35中间的通孔内，第三端盖35上开有气孔34连接大气。
本发明的有益效果为：
与现有技术相比，控制压边力的核心机构由气控阀芯结构替换成精度更高和响应速度更快的交流伺服同步1电机驱动的阀芯结构19，结构简单紧凑，故障率低。阀芯结构19设计具有缓冲能力，可以解决掉冲压初始时刻压边力过大的问题，同时保护了阀芯结构19的主阀芯19-1不被损坏。在上缸体25内安装压力传感器26，即可方便的根据即时压力情况来调节交流伺服同步电机1，从而完成主阀芯19-1位移的精确控制，进而实现压边力的精确控制，整体构成一个闭环系统；交流伺服同步电机1经行星减速带动行星丝杠8转动，然后经过行星滚柱副转化为主阀芯19-1的直线运动，采用交流伺服同步电机1闭环控制主阀芯19-1位移，可实现精确的压边力调节。
附图说明
图1为本发明液压拉伸垫总体结构的主视图。
图2为本发明液压拉伸垫总体结构的侧视图。
图3为本发明液压拉伸垫单个结构的主视图。
图4为本发明图3中A区域的放大示意图。
图5为本发明图3中阀芯结构19的示意图。
图6为本发明液压拉伸垫一种改进型结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2、图3和图4所示，一种交流伺服同步电机驱动行星滚柱丝杠的液压拉伸垫，包括两两对称布置的四个交流伺服同步电机1，交流伺服同步电机1经端面法兰3与行星减速器外壳7固定连接，交流伺服同步电机1的输出轴与太阳轮2键连接，太阳轮2的周向布置有三个行星轮4，行星轮4安装在行星齿轮架6上，行星轮4与内齿圈5啮合，内齿圈5被端面法兰3固定在行星减速器外壳7内，行星齿轮架6与行星丝杠8一端键连接保证同步转动，行星丝杠8经止推轴承9安装在行星减速器外壳7内的轴承座上，止推轴承9的轴向方向被固定在行星减速器外壳7内的第一端盖10约束，行星丝杠8通过行星滚柱11与行星螺母12连接，行星滚柱11安装在第一行星滚柱架13和第二行星滚柱架14之间，行星螺母12的端面固定有挡圈15，行星螺母12上端与推杆16下端固定连接并同时安装在第一套筒17内，行星螺母12外壁嵌入有防转平键39，与之对应的第一套筒17内壁加工有键槽，推杆16上端与阀芯结构19的外壳19-8下端固定，第一套筒17下端与行星减速器外壳7固定连接，第一套筒17上端与底座21固定连接，第一套筒17上开有外接油路接口18连接液压油路，通过外接油路接口18实现液压拉伸垫的进油和出油，底座21两两对称布置在下模具30周围，并将下模具30固定在工作台29上，阀座20固定在底座21中间的槽内，阀座20中间开有通孔，通孔上端与下缸体22的内腔联通，下端与第一套筒17的内腔联通，并与阀芯结构19的外壳19-8上端配合，下缸体22下端固定在底座21上，下缸体22上端安装有防撞垫24，下缸体22外壁套有上缸体25，上缸体25的下端固定有限位挡块23，并与下缸体22的凸起部分构成限位，上缸体25的上端安装有第二端盖27和支撑垫28，第二端盖27和支撑垫28固定连接，第二端盖27侧壁内安装有压力传感器26，压力传感器26的感应接头伸入到的上缸体25内腔中，工作时，下缸体22和上缸体25的内腔中充满了液压油。
如图5所示，所述阀芯结构19包括主阀芯19-1，主阀芯19-1下端与上活塞19-3连接，并由大螺母19-6进行固定，上活塞19-3和下活塞19-9将外壳19-8内部分隔成上腔19-2、中腔19-5、下腔19-7，上活塞19-3上装有阶梯节流阀19-4和单向阀19-10，当上活塞19-3下行时液压油从中腔19-5经阶梯节流阀19-4流回上腔19-2，当上活塞19-3回程上行时液压油从上腔19-2经由单向阀19-10回流到中腔19-5；下腔19-7内充有压缩气体，下活塞19-9下行的时候，压缩下腔气体，下活塞19-9回程的时候靠气体膨胀力完成恢复初始位置，外壳19-8上端固定有法兰19-11，外壳19-8外壁套有弹簧19-12，弹簧19-12上端顶在主阀芯19-1上，下端顶在推杆16上。
压边力的大小由主阀芯19-1和阀座20间的开口大小决定，根据冲压过程对压边力曲线的要求，从而得出上缸体25内液压油的压力曲线，进而得到主阀芯19-1的位移曲线，从而得到交流伺服同步电机1的工作曲线，经由压力传感器26即时检测上缸体25内的压力，通过对交流伺服同步电机1的控制来实现对主阀芯19-1的位移以及冲压过程中压边力的闭环控制。
如图6所示，在上述结构的基础上去掉下缸体22、限位挡块23、防撞垫24、上缸体25、第二端盖27，将活塞33与活塞杆36的下端联结成一体安装在活塞缸32内,活塞缸32下端固定在底座21上，其上端安装有第三端盖35，活塞杆36经定位套筒38中间的通孔向外伸出，活塞杆36上端固定有支撑座37，定位套筒38固定在第三端盖35中间的通孔内，第三端盖35上开有气孔34连接大气。
本发明的工作原理为：
液压拉伸垫工作准备阶段，交流伺服同步电机1正转，通过太阳轮2、行星轮4和行星齿轮架6带动行星丝杠8旋转，行星丝杠8带动其上的行星滚柱11转动，由于行星螺母12的周向方向被防转平键39限制，行星螺母12和行星滚柱11将同时向下移动，带动与行星螺母12连接的推杆16下行，进而带动阀芯结构19下行，阀芯结构19的主阀芯19-1与阀座20分离，阀门被打开，液压油由外接油路接口18进入，经阀座20中间的通孔向下缸体22内充油，此时，上缸体25上行，直至限位挡块23到达限位位置，然后交流伺服同步电机1反转，将阀芯结构19的主阀芯19-1推入到阀座20内，此时，上缸体25和下缸体22内充满了液压油，液压拉伸垫处于待机状态，再将待冲压板材放置在支撑垫14上,完成液压拉伸垫的工作准备阶段。
液压拉伸垫工作阶段，当上模具31下行与放置在支撑垫14的板材接触时，瞬时产生的高压使得上缸体25和下缸体22内的液压油油压升高，阀芯结构19的主阀芯19-1被迫下行，带动阀芯结构19内的上活塞19-3和下活塞19-9下行，当上活塞19-3下行时液压油从中腔19-5经阶梯节流阀19-4流回上腔19-2，对减缓主阀芯19-1下行起到一定作用。下腔19-7内充有压缩气体，下活塞19-9下行的时候，压缩下腔气体，对减缓主阀芯19-1下行起到一定作用。此外，弹簧19-12对减缓主阀芯19-1下行也起到一定作用。三者协同起到了缓冲的作用，避免了主阀芯19-1因受到较大的瞬时冲击力而产生损坏。与此同时，因为腔内油压升高，压力传感器26检测到上缸体25内的油压升高，将油压信号反馈到处理器中并对交流伺服同步电机1发出信号，交流伺服同步电机1正转，使得主阀芯19-1下行，主阀芯19-1和阀座20之间分离，上缸体25内的液压油经由外接油路接口18流回到油箱内，此时上缸体25随着上模具31下行，完成冲压过程。然后上模具31上行恢复到初始位置，主阀芯19-1连同上活塞19-3和下活塞19-9在弹簧19-12的恢复力下恢复到初始位置，为下一次冲压作准备。
Claims (4)
1.一种交流伺服同步电机驱动行星滚柱丝杠的液压拉伸垫，包括两两对称布置的四个交流伺服同步电机(1)，其特征在于：交流伺服同步电机(1)的输出轴通过行星减速器与行星丝杠(8)一端连接，行星丝杠(8)与行星螺母(12)连接，行星螺母(12)与推杆(16)下端固定连接并同时安装在第一套筒(17)内，推杆(16)上端与阀芯结构(19)的外壳(19-8)下端固定，第一套筒(17)下端与行星减速器外壳(7)固定连接，第一套筒(17)上端与底座(21)固定连接，第一套筒(17)上开有外接油路接口(18)连接液压油路，底座(21)两两对称布置在下模具(30)周围，并将其固定在工作台(29)上，阀座(20)固定在底座(21)中间的槽内，阀座(20)中间开有通孔，通孔上端与下缸体(22)的内腔连接，下端与第一套筒(17)的内腔连接，并与阀芯结构(19)的外壳(19-8)上端配合，下缸体(22)下端固定在底座(21)上，下缸体(22)上端安装有防撞垫(24)，下缸体(22)外壁套有上缸体(25)，上缸体(25)的下端固定有限位挡块(23)，上缸体(25)的上端安装有第二端盖(27)和支撑垫(28)，第二端盖(27)侧壁内安装有压力传感器(26)，压力传感器(26)的感应接头伸入到的上缸体(25)内腔中，工作时，下缸体(22)和上缸体(25)的内腔中充满了液压油。
2.根据权利要求1所述的一种交流伺服同步电机驱动行星滚柱丝杠的液压拉伸垫，其特征在于：所述阀芯结构(19)包括主阀芯(19-1)，主阀芯(19-1)下端与上活塞(19-3)连接，并由大螺母(19-6)进行固定，上活塞(19-3)和下活塞(19-9)将外壳(19-8)内部分隔成上腔(19-2)、中腔(19-5)、下腔(19-7)，上活塞(19-3)上装有阶梯节流阀(19-4)和单向阀(19-10)，当上活塞(19-3)下行时液压油从中腔(19-5)经阶梯节流阀(19-4)流回上腔(19-2)，当上活塞(19-3)回程上行时液压油从上腔(19-2)经由单向阀(19-10)回流到中腔(19-5)；下腔(19-7)内充有压缩气体，下活塞(19-9)下行的时候，压缩下腔气体，下活塞(19-9)回程的时候靠气体膨胀力完成恢复初始位置，外壳(19-8)上端固定有法兰(19-11)，外壳(19-8)外壁套有弹簧(19-12)，弹簧(19-12)上端顶在主阀芯(19-1)上，下端顶在推杆(16)上。
3.根据权利要求2所述的一种交流伺服同步电机驱动行星滚柱丝杠的液压拉伸垫，其特征在于：压边力的大小由主阀芯(19-1)和阀座(20)间的开口大小决定，根据冲压过程对压边力曲线的要求，从而得出上缸体25内液压油的压力曲线，进而得到主阀芯(19-1)的位移曲线，从而得到交流伺服同步电机(1)的工作曲线，经由压力传感器(26)即时检测上缸体(25)内的压力，通过对交流伺服同步电机(1)的控制来实现对主阀芯(19-1)的位移以及冲压过程中压边力的闭环控制。
4.根据权利要求1所述的一种交流伺服同步电机驱动行星滚柱丝杠的液压拉伸垫，其特征在于：在上述结构的基础上去掉下缸体(22)、限位挡块(23)、防撞垫(24)、上缸体(25)、第二端盖(27)，将活塞(33)与活塞杆(36)的下端联结成一体安装在活塞缸(32)内,活塞缸(32)下端固定在底座(21)上，其上端安装有第三端盖(35)，活塞杆(36)经定位套筒(38)中间的通孔向外伸出，活塞杆(36)上端固定有支撑座(37)，定位套筒(38)固定在第三端盖(35)中间的通孔内，第三端盖(35)上开有气孔(34)连接大气。
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