[發明專利]十二電機并聯驅動機械多連桿伺服壓力機

無效

• 申請號: 201010132896.0
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101786134A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 高峰;趙現朝;白勇軍;郭為忠;于隨然
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B21J9/18
• 分類號: B21J9/18;B30B1/10
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種鍛壓機械技術領域的裝置，具體是一種十二電機并聯驅動機械多連桿 伺服壓力機。

背景技術

壓力機是金屬成形加工領域中廣泛使用的鍛壓設備，品種和數量繁多，其中以機械壓力機 應用最為廣泛。現代制造技術的發展要求壓力機不僅能夠高速度、高精度、大負載運轉，而且 應具有更大的柔性，能迅速、方便地改變輸出運動規律。傳統的機械壓力機運動特性單一、工 藝適用性差。近年來隨著交流伺服電機驅動成形裝備技術的逐步發展，出現了滑塊運動曲線可 調的各種交流伺服驅動壓力機，使得壓力機的工作性能和工藝適用性大大提高，設備朝著柔性 化、智能化的方向發展。

普通機械壓力機一般采用各種不同的機械傳動機構獲得工藝所需的滑塊運動規律，以滿足 不同的工藝要求。傳統的機械壓力機通過選擇適當的執行機構及其構件的尺寸，得到一些滿足 沖壓工藝要求的典型運動規律，但一種結構方案無法滿足多種典型運動規律的要求。雖然采用 偏置曲柄滑塊機構、多連桿機構、非圓齒輪機構等可以部分改變某種驅動機構的滑塊運動規律， 但當各桿件的尺寸參數確定后，滑塊的運動特性也隨之確定，因而不具有柔性，難以用于不同 的沖壓工藝。將交流伺服電動機應用于機械壓力機的研究始于上世紀90年代美國俄亥俄州立 大學工程研究中心，該中心S.Yossifon?and?R.Shivpuri提出了由交流伺服電動機驅動滾珠絲杠 或曲柄，通過多桿機構將運動轉化為滑塊所需的運動它能極方便地改變滑塊的運動曲線，獲得 不同的工件變形速度，適用于不同的沖壓工藝，保證沖壓件的質量。之后，交流伺服電動機應 用于機械壓力機的研究迅速發展，日本、加拿大等國均進行了深入的研究，日本小松和會田等 公司分別開發了各自的交流伺服電動機驅動型壓力機。其中，日本著名的壓力機生產廠商 komatsu公司將其稱為具有“free?motion”的壓力機，通過編制不同的程序實現工藝所需的各 種運動曲線，已研發出3代不同的產品：1998年的HCP3000，2001年的H2F、H4F系列和2002 年的H1F系列。交流伺服電機驅動壓力機是成形裝備發展的新動向，是設備柔性化發展的必 然趨勢。

由于交流伺服電機驅動壓力機沒有飛輪儲蓄能量克服鍛壓工件時需要的成形壓力，為達到 所需的公稱壓力值，往往通過多連桿機構等傳動機構可以實現一定的增力作用。受滾珠絲杠承 載能力和伺服電機功率和輸出扭矩較小的限制，雖然肘桿機構具有大的增力比，但難以構建大 噸位的壓力機。

經過對現有技術的檢索發現，komatsu公司的HCP3000，伺服電動機通過皮帶等傳動機 構驅動滾珠絲杠，通過螺母直接帶動沖壓滑塊，其公稱壓力僅達到800kN，由兩臺12kW伺服 電機驅動。komatsu公司的H1F200，伺服電動機通過皮帶或齒輪等傳動機構驅動曲柄，再通 過多連桿機構驅動沖壓滑塊，其公稱壓力達到2000kN，由一臺52kW伺服電機驅動。komatsu 公司的H2F300，伺服電動機通過皮帶或齒輪等傳動機構驅動滾珠絲杠，再通過多連桿機構驅 動沖壓滑塊，其公稱壓力達到3000kN，由兩臺100kW伺服電機驅動。

考察現有的伺服壓力機驅動機構可以發現，從機構學的角度來看，上述壓力機的傳動機構 都為單自由度的串聯機構，伺服電機以旋轉(曲柄)或移動(滾珠絲杠)方式直接或通過執行 機構(多連桿機構)驅動沖壓滑塊。單自由度機構實現確定運動的原則是應用一臺伺服電動機 驅動。有的伺服壓力機驅動機構采用兩個伺服電機冗余驅動，但這兩個伺服電機必須保證時時 同步，以避免輸入不同步造成的運動干涉。這樣雖然可以增加輸入功率，增大壓機的成形壓力， 卻增加了控制策略的難度，并且控制的穩定性變差，任一個輸入誤差都會造成驅動機構無法正 常工作甚至發生損壞。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種十二電機并聯驅動機械多連桿伺服壓力 機，在伺服電機和多連桿機構之間增加一個并聯驅動機構，以伺服電機驅動滾珠絲杠帶動滑塊 (移動副)為輸入，采用并聯機構協調多個滑塊的運動，并聯機構的輸出則為單自由度的滑塊 直線運動，再驅動具有增力作用的多連桿機構，最后帶動沖壓滑塊工作。