專利名稱：一種壓力機(jī)的雙伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械協(xié)調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種鍛壓機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是ー種壓カ機(jī)的雙伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械協(xié)調(diào)裝置。
技術(shù)背景壓カ機(jī)是金屬成形加工領(lǐng)域中廣泛使用的鍛壓設(shè)備，品種和數(shù)量繁多，其中以機(jī)械壓カ機(jī)應(yīng)用最為廣泛?，F(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展要求壓カ機(jī)不僅能夠高速度、高精度、大負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，而且應(yīng)具有更大的柔性，能迅速、方便地改變輸出運(yùn)動(dòng)規(guī)律。傳統(tǒng)的機(jī)械壓カ機(jī)運(yùn)動(dòng)特性単一、エ藝適用性差。近年來隨著交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)成形裝備技術(shù)的逐步發(fā)展，出現(xiàn)了滑塊運(yùn)動(dòng)曲線可調(diào)的各種交流伺服驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)，使得壓カ機(jī)的工作性能和エ藝適用性大大提高，設(shè)備朝著柔性化、智能化的方向發(fā)展。普通機(jī)械壓カ機(jī)一般采用各種不同的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)獲得エ藝所需的滑塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以滿足不同的エ藝要求。傳統(tǒng)的機(jī)械壓カ機(jī)通過選擇適當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)及其構(gòu)件的尺寸，得到ー些滿足沖壓エ藝要求的典型運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但ー種結(jié)構(gòu)方案無法滿足多種典型運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。雖然采用偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、多連桿機(jī)構(gòu)、非圓齒輪機(jī)構(gòu)等可以部分改變某種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但當(dāng)各桿件的尺寸參數(shù)確定后，滑塊的運(yùn)動(dòng)特性也隨之確定，因而不具有柔性，難以用于不同的沖壓エ藝。將交流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于機(jī)械壓カ機(jī)的研究始于上世紀(jì)90年代美國俄亥俄州立大學(xué)工程研究中心,該中心S. Yossifon and R. Shivpuri提出了由交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠或曲柄，通過多桿機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊所需的運(yùn)動(dòng)，它能極方便地改變滑塊的運(yùn)動(dòng)曲線，獲得不同的エ件變形速度，適用于不同的沖壓エ藝，保證沖壓件的質(zhì)量。之后，交流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于機(jī)械壓カ機(jī)的研究迅速發(fā)展，日本、加拿大等國均進(jìn)行了深入的研究，日本小松和會(huì)田等公司分別開發(fā)了各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)型壓カ機(jī)。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn),komatsu公司的HCP3000,兩臺(tái)12kW伺服電動(dòng)機(jī)通過皮帶各自獨(dú)立驅(qū)動(dòng)兩套滾珠絲杠，通過絲桿的螺母直接帶動(dòng)沖壓滑塊，其公稱壓カ僅達(dá)到SOOkNokomatsu公司的H2F300，由兩臺(tái)IOOkW伺服電動(dòng)機(jī)通過皮帶分別驅(qū)動(dòng)兩套滾珠絲杠，再通過兩套獨(dú)立多連桿機(jī)構(gòu)共同驅(qū)動(dòng)沖壓滑塊，其公稱壓カ達(dá)到3000kN。考察現(xiàn)有的伺服壓カ機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度來看，上述壓カ機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都為單自由度機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)以旋轉(zhuǎn)(曲柄)或移動(dòng)(滾珠絲杠)方式直接或通過多連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沖壓滑塊。單自由度機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)確定運(yùn)動(dòng)的原則是應(yīng)用一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。如果伺服壓カ機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用兩個(gè)伺服電機(jī)冗余驅(qū)動(dòng)，這兩個(gè)伺服電機(jī)必須保證時(shí)時(shí)同歩，以避免輸入不同步造成的運(yùn)動(dòng)干渉。這樣雖然可以增加輸入功率，增大壓機(jī)的成形壓力，卻増加了控制策略的難度，并且控制的穩(wěn)定性變差，任ー個(gè)輸入誤差都會(huì)造成驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)無法正常工作甚至發(fā)生損壞。
發(fā)明內(nèi)容[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型要設(shè)計(jì)ー種不會(huì)產(chǎn)生因輸入誤差而引起內(nèi)力干渉、且控制穩(wěn)定性好的雙伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械協(xié)調(diào)裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種雙伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械協(xié)調(diào)裝置，包括機(jī)架、伺服電機(jī)A、伺服電機(jī)B、曲柄A、曲柄B、連桿A、連桿B、連桿C和導(dǎo)桿，所述的曲柄A、曲柄B、連桿A、連桿B和連桿C構(gòu)成ー個(gè)ニ自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副C連接于連桿B上；所述的ニ自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括伺服電機(jī)A、伺服電機(jī)B、曲柄A、曲柄B、連桿A、連桿B和連桿C，所述的伺服電機(jī)A與曲柄A連接，曲柄A與連桿A通過轉(zhuǎn)動(dòng)副A連接，伺服電機(jī)B與曲柄B連接，曲柄B與連桿C通過轉(zhuǎn)動(dòng)副E連接，連桿B的一端與連桿A的一端用轉(zhuǎn)動(dòng)副B連接，連桿B的另一端與連桿C的一端用轉(zhuǎn)動(dòng)副D連接。 本實(shí)用新型所述的轉(zhuǎn)動(dòng)副A、轉(zhuǎn)動(dòng)副B、轉(zhuǎn)動(dòng)副C、轉(zhuǎn)動(dòng)副D和轉(zhuǎn)動(dòng)副E的軸線互相平行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果I、本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于壓カ機(jī)的雙伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械協(xié)調(diào)裝置，利用ニ自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的雙輸入特性，以兩個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄為輸入，通過連桿共同驅(qū)動(dòng)ー個(gè)導(dǎo)桿沿著導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)。該導(dǎo)桿可以直接驅(qū)動(dòng)沖壓滑塊，還可以連接具有增カ作用的肘桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沖壓滑塊。當(dāng)伺服電機(jī)A和伺服電機(jī)B不同步驅(qū)動(dòng)吋，導(dǎo)致曲柄A和曲柄B相位不一致，進(jìn)而使得連桿A和連桿C不對(duì)稱運(yùn)動(dòng)，連桿A和連桿C共同驅(qū)動(dòng)連桿B繞著轉(zhuǎn)動(dòng)副C作微小旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，既避免了兩臺(tái)電機(jī)輸入不同步造成的運(yùn)動(dòng)干涉，又使得兩個(gè)伺服電機(jī)功率得以疊加輸出。采用該裝置協(xié)調(diào)合成兩個(gè)伺服電機(jī)功率以得到大功率伺服壓カ機(jī)，不會(huì)產(chǎn)生因輸入誤差而引起的內(nèi)力干渉。2、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、控制容易，制造成本低，能夠很好解決現(xiàn)有伺服壓カ機(jī)雙伺服電機(jī)冗余驅(qū)動(dòng)而引起的同步控制成本高和可靠性差的問題。當(dāng)伺服壓カ機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用兩個(gè)伺服電機(jī)冗余驅(qū)動(dòng)時(shí)，必須對(duì)這兩臺(tái)伺服電機(jī)進(jìn)行同步控制以保證兩臺(tái)伺服電機(jī)時(shí)時(shí)同步，否則就會(huì)出現(xiàn)伺服電機(jī)內(nèi)力干渉或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干渉等問題。但由于控制誤差、系統(tǒng)誤差、機(jī)械本體磨損等原因，使得同步控制較為困難，且可靠性差。采用本實(shí)用新型，可以通過機(jī)械協(xié)調(diào)來消除兩臺(tái)伺服電機(jī)的輸入誤差，而不必對(duì)兩臺(tái)伺服電機(jī)進(jìn)行同步，提高控制穩(wěn)定性。目前國內(nèi)外尚未見到類似于本實(shí)用新型雙伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械協(xié)調(diào)裝置的文獻(xiàn)報(bào)道。

本實(shí)用新型僅有附圖I張，其中圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I、伺服電機(jī)A，2、曲柄A，3、機(jī)架，4、轉(zhuǎn)動(dòng)副A，5、連桿A，6、轉(zhuǎn)動(dòng)副B，7、連桿B，8、轉(zhuǎn)動(dòng)副C，9、導(dǎo)軌，10、導(dǎo)桿，11、轉(zhuǎn)動(dòng)副D，12、連桿C，13、轉(zhuǎn)動(dòng)副E，14、曲柄B，15、伺服電機(jī)B。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。如圖I所示，一種雙伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械協(xié)調(diào)裝置，包括機(jī)架3、伺服電機(jī)Al、伺服電機(jī)B15、曲柄A2、曲柄B14、連桿A5、連桿B7、連桿C12和導(dǎo)桿10，所述的曲柄A2、曲柄B14、連桿A5、連桿B7和連桿C12構(gòu)成ー個(gè)ニ自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)桿10通過轉(zhuǎn)動(dòng)副C8連接于連桿B7上；所述的ニ自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括伺服電機(jī)Al、伺服電機(jī)B15、曲柄A2、曲柄B14、連桿A5、連桿B7和連桿C12，所述的伺服電機(jī)Al與曲柄A2連接，曲柄A2與連桿A5通過轉(zhuǎn)動(dòng)副M連接，伺服電機(jī)B15與曲柄B14連接，曲柄B14與連桿C12通過轉(zhuǎn)動(dòng)副E13連接，連桿B7的一端與連桿A5的一端用轉(zhuǎn)動(dòng)副B6連接，連桿B7的另一端與連桿C12的一端用轉(zhuǎn)動(dòng)副Dll連接。所述的轉(zhuǎn)動(dòng)副A4、轉(zhuǎn)動(dòng)副B6、轉(zhuǎn)動(dòng)副C8、轉(zhuǎn)動(dòng)副Dll和轉(zhuǎn)動(dòng)副E13的軸線互相平行。本實(shí)施例的工作原理如下伺服電機(jī)Al按設(shè)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)曲柄A2轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)B15按設(shè)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)曲柄B14轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄A2通過連桿A5，曲柄B14通過連桿C12共同驅(qū)動(dòng)連桿B7運(yùn)動(dòng)，連桿B7驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿10沿導(dǎo)軌9進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。由此，來自于兩臺(tái)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)和カ傳遞合成于導(dǎo)桿10上。本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和 具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
權(quán)利要求1.一種雙伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械協(xié)調(diào)裝置，其特征在于包括機(jī)架(3)、伺服電機(jī)A(l)、伺服電機(jī)B (15)、曲柄A⑵、曲柄B (14)、連桿A (5)、連桿B (7)、連桿C (12)和導(dǎo)桿(10)，所述的曲柄A⑵、曲柄B (14)、連桿A (5)、連桿B (7)和連桿C (12)構(gòu)成一個(gè)二自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)桿(10)通過轉(zhuǎn)動(dòng)副C(8)連接于連桿B(7)上； 所述的二自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括伺服電機(jī)A(I)、伺服電機(jī)B(15)、曲柄A(2)、曲柄B(14)、連桿A(5)、連桿B(7)和連桿C(12)，所述的伺服電機(jī)A(I)與曲柄A(2)連接，曲柄A (2)與連桿A (5)通過轉(zhuǎn)動(dòng)副A (4)連接，伺服電機(jī)B (15)與曲柄B (14)連接，曲柄B (14)與連桿C (12)通過轉(zhuǎn)動(dòng)副E (13)連接，連桿B (7)的一端與連桿A (5)的一端用轉(zhuǎn)動(dòng)副B (6)連接，連桿B(7)的另一端與連桿C(12)的一端用轉(zhuǎn)動(dòng)副D(Il)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械協(xié)調(diào)裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)動(dòng)副A⑷、轉(zhuǎn)動(dòng)副B(6)、轉(zhuǎn)動(dòng)副C(8)、轉(zhuǎn)動(dòng)副D(Il)和轉(zhuǎn)動(dòng)副E(13)的軸線互相平行。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械協(xié)調(diào)裝置，包括機(jī)架、伺服電機(jī)A、伺服電機(jī)B、曲柄A、曲柄B、連桿A、連桿B、連桿C和導(dǎo)桿，所述的曲柄A、曲柄B、連桿A、連桿B和連桿C構(gòu)成一個(gè)二自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副C連接于連桿B上。本實(shí)用新型工作時(shí)，當(dāng)伺服電機(jī)A和伺服電機(jī)B不同步驅(qū)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致曲柄A和曲柄B相位不一致，進(jìn)而使得連桿A和連桿C不對(duì)稱運(yùn)動(dòng)，連桿A和連桿C共同驅(qū)動(dòng)連桿B繞著轉(zhuǎn)動(dòng)副C作微小旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，既避免了兩臺(tái)電機(jī)輸入不同步造成的運(yùn)動(dòng)干涉，又使得兩個(gè)伺服電機(jī)功率得以疊加輸出。采用該裝置協(xié)調(diào)合成兩個(gè)伺服電機(jī)功率以得到大功率伺服壓力機(jī)，不會(huì)產(chǎn)生因輸入誤差而引起的內(nèi)力干涉，可提高控制穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B21J9/18GK202387897SQ20112056624
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者吳生富, 喻寶林, 李建, 王建新, 高峰 申請(qǐng)人:一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司, 中國第一重型機(jī)械股份公司