專利名稱：一種伺服型電動螺旋壓力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于鍛壓機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種伺服型電動螺旋壓力機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著中國汽車工業(yè)、高鐵和工程機(jī)械的快速發(fā)展，鍛件在未來每年將以40%的增長速度發(fā)展，鍛壓機(jī)械每年市場需求將呈30%增長幅度增長。鍛壓機(jī)械的三種主要設(shè)備為螺旋壓力機(jī)、模鍛錘和熱模鍛壓力機(jī)，依據(jù)驅(qū)動方式的不同，螺旋壓力機(jī)又分為摩擦、液壓、離合器和電動四類螺旋壓力機(jī)，其中電動螺旋壓力機(jī)采用電動機(jī)直接驅(qū)動的傳動方式，以代替以往廣泛采用的液壓伺服和機(jī)械傳動方式，電動螺旋壓力機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、傳動鏈短、操作便捷、運(yùn)行安全、維修工作量小、工藝應(yīng)用范圍寬、運(yùn)行噪音小、打擊效率高以及可精確控制打擊能量、節(jié)能等顯著優(yōu)點，將在摩托車、汽車、工程機(jī)械、高鐵、航空航天、五金工具、餐具和非金屬成形(如制磚)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。驅(qū)動方案是電動螺旋壓力機(jī)發(fā)展的核心關(guān)鍵技術(shù)，電動螺旋壓力機(jī)必須解決如下關(guān)鍵技術(shù)(I)電機(jī)容量的選取；(2)有效的交流調(diào)速方法的確定；(3)負(fù)載條件下電機(jī)起動狀態(tài)時的轉(zhuǎn)矩輸出能力和溫升問題的解決；(4)控制系統(tǒng)方案的設(shè)計；(5)能量和回程位置的精確控制。同時，電動螺旋壓力機(jī)要求電動機(jī)在大慣量負(fù)載條件下、頻繁起動時能夠快速實現(xiàn)恒定的轉(zhuǎn)矩輸出，同時避免過高的起動電流。目前，國內(nèi)常見的電動螺旋壓力機(jī)驅(qū)動方案為兩種一種是變頻器+交流異步電動機(jī)的驅(qū)動組合，另一種是開關(guān)磁阻電機(jī)+編碼器的驅(qū)動組合，其存在的問題是變頻器+交流異步電動機(jī)的驅(qū)動組合雖能實現(xiàn)無級調(diào)速和啟動電流小，對電網(wǎng)不沖擊，但啟動扭矩沒有開關(guān)磁阻電機(jī)大，更大的問題是伺服型電動螺旋壓力機(jī)的電機(jī)工作處于負(fù)載頻繁啟動的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，電機(jī)的溫升較高，也沒有開關(guān)磁阻電機(jī)耐沖擊和堅固耐用；開關(guān)磁阻電機(jī)+編碼器的驅(qū)動組合雖能實現(xiàn)打擊能量精確設(shè)定，但在電動螺旋壓力機(jī)模鍛工作的惡劣工況下，編碼器容易發(fā)生故障。因此，電動螺旋壓力機(jī)使用的驅(qū)動電機(jī)需解決以下問題一是電機(jī)處于頻繁正反轉(zhuǎn)和起停狀態(tài)，發(fā)熱十分嚴(yán)重；二是啟動電流過大，對電網(wǎng)造成沖擊。20世紀(jì)80年代之前，鑒于當(dāng)時電機(jī)及控制技術(shù)水平的限制，這一問題無法得到解決，研制工作無進(jìn)展。80年代之后，德國拉斯科公司將變頻技術(shù)用于電動螺旋壓力機(jī)，變頻使電機(jī)啟動電流減小，發(fā)熱降低，轉(zhuǎn)速得到控制，使電動螺旋壓力機(jī)開始得到發(fā)展。但是，變頻電動螺旋壓力機(jī)的缺陷是起動電流為額定電流的I. 2—1. 5倍，起動轉(zhuǎn)矩為70%—120%額定轉(zhuǎn)矩；不能高頻率短行程連擊；滑塊光柵位置檢測外部信號反饋控制響應(yīng)慢；效率低。20世紀(jì)末，國外的研發(fā)集中于交流伺服電機(jī)驅(qū)動電動螺旋壓力機(jī)，如日本甲本機(jī)工公司開發(fā)的電動螺旋壓力機(jī)采用永磁交流伺服電機(jī)驅(qū)動方案，曾獲2001年日本第31屆新機(jī)械技術(shù)獎。但受交流電機(jī)原理的限制，交流伺服機(jī)型的缺陷為繞組電阻大、效率低、啟動電流大、發(fā)熱大、控制系統(tǒng)復(fù)雜、在沖擊載荷下編碼器可靠性差、成本高，設(shè)備異常昂貴，很難推廣使用，難以取代現(xiàn)有的壓力機(jī)。
實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、功能完善、性能穩(wěn)定、應(yīng)用范圍廣泛、力能特性良好和打擊能量可精確控制的伺服型電動螺旋壓力機(jī)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是一種伺服型電動螺旋壓力機(jī)，包括機(jī)身、機(jī)身上方的機(jī)蓋和機(jī)蓋上的動力機(jī)構(gòu)，所述動力機(jī)構(gòu)為伺服型開關(guān)磁阻電機(jī)；動力機(jī)構(gòu)驅(qū)動連接有飛輪，飛輪上設(shè)有螺桿，螺桿上驅(qū)動連接有滑塊螺母，滑塊螺母外部固定有滑塊，機(jī)身上設(shè)有與滑塊相連的平衡杠、與飛輪相連的制動器，機(jī)身下部設(shè)有頂出器。所述滑塊包括上部的圓柱體和下部的X形導(dǎo)軌，圓柱體、X形導(dǎo)軌與機(jī)身滑動配
口 O所述機(jī)身包括底座、左右立柱、上橫梁和拉桿，底座、左右立柱和上橫梁自下而上依次疊加并由拉桿穿設(shè)，拉桿端部用鎖緊螺母固定。所述圓柱體與上橫梁的導(dǎo)套滑動配合，X形導(dǎo)軌與左右立柱的內(nèi)側(cè)滑動配合。所述滑塊上端沉浸在上橫梁內(nèi)部的油池內(nèi)。所述機(jī)蓋上方設(shè)有平臺，平臺一側(cè)設(shè)有通向地面的扶梯。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是I、本實用新型包括機(jī)身、機(jī)身上方的機(jī)蓋和機(jī)蓋上的動力機(jī)構(gòu)，所述動力機(jī)構(gòu)為伺服型開關(guān)磁阻電機(jī)；動力機(jī)構(gòu)驅(qū)動連接有飛輪，飛輪上設(shè)有螺桿，螺桿上驅(qū)動連接有滑塊螺母，滑塊螺母外部固定有滑塊，機(jī)身上設(shè)有與滑塊相連的平衡杠、與飛輪相連的制動器，機(jī)身下部設(shè)有頂出器，結(jié)構(gòu)簡單，力能特性良好，低速大扭矩，低速啟動電流小，不沖擊電網(wǎng)，過載能力強(qiáng)，即使電網(wǎng)缺相也能工作，可準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)數(shù)，實現(xiàn)精確控制滑塊行程，準(zhǔn)確控制打擊能量。2、滑塊采用雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，即滑塊包括其上部的圓柱體和下部的X形導(dǎo)軌，X形導(dǎo)軌與左右立柱的內(nèi)側(cè)滑動配合，圓柱體與上橫梁的導(dǎo)套滑動配合，在滑塊下部采用X型導(dǎo)軌，有較長的導(dǎo)向，能適應(yīng)熱加工的要求，滑塊上部為圓柱體，其在工作行程打擊范圍內(nèi)，始終滑行在上橫梁的導(dǎo)套內(nèi)，可大大提高抗偏載能力。3、動力機(jī)構(gòu)為伺服型開關(guān)磁阻電機(jī)，由于采用開關(guān)磁阻驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)低成本、高可靠、啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流小、調(diào)速性能好等優(yōu)異性能，且能降低頻繁起停及正反轉(zhuǎn)運(yùn)行中電動機(jī)發(fā)熱溫升。4、本實用新型的工作原理為輸入啟動信號后，動力機(jī)構(gòu)由靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)飛輪、螺桿帶動滑塊加速下行，動力機(jī)構(gòu)達(dá)到預(yù)先設(shè)置的打擊能量所要求的轉(zhuǎn)速時，利用飛輪儲存的動能作功，使制件成形；飛輪釋放能量后，動力機(jī)構(gòu)立即帶動飛輪反轉(zhuǎn)，返回一定轉(zhuǎn)角后，動力機(jī)構(gòu)進(jìn)入制動狀態(tài)，由電動機(jī)轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)，使飛輪帶動滑塊回到預(yù)先設(shè)置的位置，此階段飛輪的能量可經(jīng)電動機(jī)反饋到電網(wǎng)，降低電能耗損；且滑塊靜止時，電動機(jī)不工作，電耗低。5、本實用新型適用于模鍛、精壓、校正、彎曲、壓印等工序，是火車、汽車、拖拉機(jī)、船舶、航空、五金工具、醫(yī)療器械、餐具等行業(yè)理想的精鍛設(shè)備。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖2為圖I的左視圖；圖3為圖I中X形導(dǎo)軌與左右立柱的配合示意圖。
具體實施方式
如圖I、圖2和圖3所示的伺服型電動螺旋壓力機(jī)，其包括機(jī)身I、機(jī)身I上方的機(jī)蓋18和機(jī)蓋18上的動力機(jī)構(gòu)，在機(jī)蓋18上方設(shè)有平臺9，平臺9的一側(cè)設(shè)有通向地面的扶梯10。所述機(jī)身I包括底座11、左右立柱12、上橫梁13和拉桿14，底座11、左右立柱12和上橫梁13自下而上依次疊加并由拉桿14穿設(shè)，在拉桿14端部用鎖緊螺母15固定。在動力機(jī)構(gòu)上驅(qū)動連接有飛輪8，飛輪8上設(shè)有螺桿2，在螺桿2上驅(qū)動連接有滑塊螺母3。在滑塊螺母3外部固定有滑塊4，滑塊4采用雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，即滑塊4包括其上部的 圓柱體42和下部的X形導(dǎo)軌41，X形導(dǎo)軌41與左右立柱12的內(nèi)側(cè)滑動配合，圓柱體42與上橫梁13的導(dǎo)套20滑動配合。在滑塊4下部采用X型導(dǎo)軌41，有較長的導(dǎo)向，能適應(yīng)熱加工的要求，滑塊4上部為圓柱體42，其在工作行程打擊范圍內(nèi)，始終滑行在上橫梁13的導(dǎo)套20內(nèi)，可大大提高抗偏載能力?；瑝K4的圓柱體42上端沉浸在上橫梁13內(nèi)部的油池7內(nèi)，潤滑效果好。機(jī)身I上設(shè)有與滑塊4相連的平衡杠17、與飛輪8相連的制動器16，機(jī)身I下部設(shè)有頂出器5。在本實施方式中，動力機(jī)構(gòu)的核心是采用伺服型開關(guān)磁阻數(shù)控驅(qū)動技術(shù)，由伺服型開關(guān)磁阻電機(jī)6、控制器、PLC編程控制器、觸摸屏和電器元件等組成，采用高精度伺服型開關(guān)磁阻電機(jī)6，不需要使用編碼器，即可實現(xiàn)對打擊能量的精確設(shè)置，且定位能力精準(zhǔn)、可精確調(diào)速和設(shè)置轉(zhuǎn)速，非常適合壓力機(jī)打擊能量精確控制和制動定位，適于頻繁啟停和正反轉(zhuǎn)。螺桿2采用高強(qiáng)度合金鋼，螺桿2的工藝流程為下料一鍛造一回火一粗車一探傷一熱處理一精車，滑塊螺母3采用高強(qiáng)度鑄銅，加大螺桿2與滑塊螺母3的配合直徑，安全系數(shù)高。機(jī)身I各部件均為鑄鋼件，且都經(jīng)過鑄造一退火一探傷一機(jī)加工的加工工藝完成，并經(jīng)過三維有限元分析和優(yōu)化設(shè)計，在降低局部應(yīng)力，保證強(qiáng)度及剛度的條件下，使機(jī)身I具有合理的結(jié)構(gòu)。在拉桿14安裝并加熱伸長后，其端部用鎖緊螺母15固定，使螺桿2產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。本實用新型上還可以設(shè)置控制系統(tǒng)，采用工業(yè)通用PLC芯片，編程控制，且具備486接口和通信接口，486接口連接伺服型開關(guān)磁阻電機(jī)6的控制器和各類傳感器，根據(jù)輸入信號和參數(shù)，監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，實現(xiàn)打擊能量精確控制和滑塊準(zhǔn)確回程等，保證設(shè)備正確、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行；通信接口連接上下位機(jī)器人或其他壓力機(jī)，組成鍛壓自動生產(chǎn)線。本實用新型的工作原理為動力機(jī)構(gòu)經(jīng)飛輪8、螺桿2帶動滑塊4運(yùn)動，輸入啟動信號后，動力機(jī)構(gòu)由靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)飛輪8、螺桿2帶動滑塊4加速下行，動力機(jī)構(gòu)達(dá)到預(yù)先設(shè)置的打擊能量所要求的轉(zhuǎn)速時，利用飛輪8儲存的動能作功，使制件成形；飛輪8釋放能量后，動力機(jī)構(gòu)立即帶動飛輪8反轉(zhuǎn)，返回一定轉(zhuǎn)角后，動力機(jī)構(gòu)進(jìn)入制動狀態(tài)，由電動機(jī)轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)，使飛輪8帶動滑塊4回到預(yù)先設(shè)置的位置，此階段飛輪8的能量可經(jīng)電動機(jī)反饋到電網(wǎng)，降低電能耗損。[0031]由于滑塊4回程時靠電動機(jī)制動，制動器16僅在滑塊4接近上死點時才工作，制動器16不易磨損，使用壽命長，無 需經(jīng)常更換。
權(quán)利要求1.一種伺服型電動螺旋壓力機(jī)，其特征在于包括機(jī)身、機(jī)身上方的機(jī)蓋和機(jī)蓋上的動力機(jī)構(gòu)，所述動力機(jī)構(gòu)為伺服型開關(guān)磁阻電機(jī)；動力機(jī)構(gòu)驅(qū)動連接有飛輪，飛輪上設(shè)有螺桿，螺桿上驅(qū)動連接有滑塊螺母，滑塊螺母外部固定有滑塊，機(jī)身上設(shè)有與滑塊相連的平衡杠、與飛輪相連的制動器，機(jī)身下部設(shè)有頂出器。
2.如權(quán)利要求I所述的伺服型電動螺旋壓力機(jī)，其特征在于所述滑塊包括上部的圓柱體和下部的X形導(dǎo)軌，圓柱體、X形導(dǎo)軌與機(jī)身滑動配合。
3.如權(quán)利要求I所述的伺服型電動螺旋壓力機(jī)，其特征在于所述機(jī)身包括底座、左右立柱、上橫梁和拉桿，底座、左右立柱和上橫梁自下而上依次疊加并由拉桿穿設(shè)，拉桿端部用鎖緊螺母固定。
4.如權(quán)利要求2或3所述的伺服型電動螺旋壓力機(jī)，其特征在于所述圓柱體與上橫梁的導(dǎo)套滑動配合，X形導(dǎo)軌與左右立柱的內(nèi)側(cè)滑動配合。
5.如權(quán)利要求4所述的伺服型電動螺旋壓力機(jī)，其特征在于所述滑塊上端沉浸在上橫梁內(nèi)部的油池內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的伺服型電動螺旋壓力機(jī)，其特征在于所述機(jī)蓋上方設(shè)有平臺，平臺一側(cè)設(shè)有通向地面的扶梯。
專利摘要本實用新型公開了一種伺服型電動螺旋壓力機(jī)，包括機(jī)身、機(jī)身上方的機(jī)蓋和機(jī)蓋上的動力機(jī)構(gòu)，所述動力機(jī)構(gòu)為伺服型開關(guān)磁阻電機(jī)；動力機(jī)構(gòu)驅(qū)動連接有飛輪，飛輪上設(shè)有螺桿，螺桿上驅(qū)動連接有滑塊螺母，滑塊螺母外部固定有滑塊，機(jī)身上設(shè)有與滑塊相連的平衡杠、與飛輪相連的制動器，機(jī)身下部設(shè)有頂出器。該壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，力能特性良好，低速大扭矩，低速啟動電流小，不沖擊電網(wǎng)，過載能力強(qiáng)，即使電網(wǎng)缺相也能工作，可準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)數(shù)，實現(xiàn)精確控制滑塊行程，準(zhǔn)確控制打擊能量。
文檔編號B21J9/10GK202571116SQ20122012513
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者朱天合, 郭人憑, 鄭煥國, 任學(xué)勤, 關(guān)洪濤 申請人:河南中軸控股集團(tuán)股份有限公司