CN103331933A - 一种压力机用行程自动调节装置 - Google Patents
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Abstract
一种压力机用行程自动调节装置,一对主电机对称的连接在机架两侧,偏心轴套机构安装在机架内部,其两侧的轴端通过花键连接***主电机内,连杆机构通过轴承套装在偏心轴套机构中部的偏心部分上,滑块机构位于连杆机构下方,二者通过柱销连接,导向机构安装在连杆机构下方的机架上,滑块机构在导向机构内上下滑动,偏心套调节机构和转键调节机构安装在机架上,其工作部分设置于偏心轴套机构两侧支撑颈下方的机架凹槽内,本发明能够广泛应用于现代化压力机,具有结构简单、成本低廉、占用空间小、调节迅速、传递力矩大和自动化程度高等突出优点。
Description
技术领域
本发明属于机械成型设备中压力机技术领域,具体涉及一种压力机用行程自动调节装置。
背景技术
传统压力机大多采用行程固定不变的设计,少数行程可调的压力机也存在调节费时费力且调节机构复杂的缺点,很难满足市场上各式各样的冲锻零件对现代压力机提出的一机多用的要求。
偏心合成调节方式是目前最常用的行程调节方式,其原理为:将传统曲柄设计为可相互转动的偏心轴和偏心套两部分(或外偏心套和内偏心套),偏心套(外偏心套)的偏心量e1,偏心轴(内偏心套)的偏心量e2,两者通过相对角度的变化,矢量叠加合成一个总的偏心量e3,从而实现了行程的调节。
利用该原理的典型压力机行程调节方式有偏心套分离式行程调节方式、偏心套嵌套式行程调节方式和牙嵌式有级行程调节方式等。
偏心套分离式行程调节方式设有左右两个偏心套,偏心轴的支撑颈安装在偏心套上,工作时飞轮驱动偏心套运动,偏心轴套间通过锁紧离合器产生的摩擦力和棘轮机构的自锁保证结合,调节时锁紧离合器松开,偏心套不动,偏心轴依靠伺服电机沿棘轮的可调节方向旋转,从而完成调节。偏心套分离式行程调节方式因为采用两个偏心套从两侧支撑偏心轴连杆颈的方式,结构要求安装伺服电机、锁紧离合缸以及棘轮机构,机构转动惯量大且不利于主电机的安装,不适宜用在高速环境和冲锻速度变化较大的设备中。
瑞士BRUDERER公司公开了一种偏心套嵌套式行程可调的冲压压力机,其曲轴的连杆颈由一个内偏心套和一个套装在内偏心套外圈上的外偏心套代替。调节行程时滑块锁死,电机带动内偏心套向棘轮松开方向转动,通过内外偏心套间的转动调整曲轴的行程高度,内外偏心套能以锁定销相互锁定在确定的位置。偏心套嵌套式行程调节方式比偏心套分离式行程调节方式结构更简单、更紧凑。但是,由于连杆颈上的轴承限制(轴承越大造价越高,采购越难),致使作为连杆颈的外偏心套的尺寸不能做得太大,内外偏心套之间安装锁紧机构的空间很狭小,使得锁紧机构可传递的扭矩不足,其结构设计也有很大的难度。另外,偏心套嵌套式行程调节方式很难给内外偏心套之问设计安装一个电机或者马达专门用以调节行程,不利于行程调节的自动化。
牙嵌式有级行程调节方式是把外偏心套嵌套在内偏心套上,并使内偏心套与外偏心套通过花键联接,从而合成一个固定的总偏心值。这种锁紧方式牢固可靠,传递转矩大,更好的满足了实际生产的需要。需指出的是,偏心套的花键齿为离散排列,因此该机构实际上实现的是有级行程可调,但当偏心套的花键齿数量足够时,行程可调节的级数仍能够满足实际需要,这给大转矩环境下的行程调节提供了一种新的思路。但牙嵌式有级行程调节方式难以实现自动化调节行程,手动调节费时费力,因此不适用于要求高度自动化的场合,也不适用于需要经常调节行程的场合。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种压力机用行程自动调节装置,能够广泛应用于现代化压力机,具有结构简单、成本低廉、占用空间小、调节迅速、传递力矩大和自动化程度高等突出优点。
为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种压力机用行程自动调节装置,包括机架1,一对主电机2通过螺栓对称的连接在机架1两侧,与机架1上设置的圆柱孔配合定位,偏心轴套机构3安装在机架1内部,其两侧的轴端通过花键连接***主电机2内,连杆机构4通过轴承套装在偏心轴套机构3中部的偏心部分上,滑块机构5位于连杆机构4下方,二者通过柱销连接,导向机构6安装在连杆机构4下方的机架1上,滑块机构5在导向机构6内上下滑动,滑块机构5和导向机构6上设有蜗轮蜗杆式下死点调节机构,偏心套调节机构7和转键调节机构8从下侧穿过孔槽并通过螺钉安装在机架1上,其工作部分设置于偏心轴套机构3两侧支撑颈下方的机架1凹槽内。
所述机架1包括两侧设有通孔的侧板101,安装套筒103通过圆柱面和轴肩配合焊接在侧板101通孔内,安装套筒103下部开有半圆形凹槽,底板102水平设置在安装套筒103下方,两侧与侧板101焊接,主电机2通过端部圆柱面与侧板101的通孔配合安装,并由螺栓连接,
所述偏心轴套机构3包括偏心轴301,其两侧支撑颈上各设置有一对第一轴承303,第一轴承303与安装套筒103的内加工面配合安装,外端盖302和内端盖306安装在安装套筒103两侧,第一套筒304设于第一轴承303之间,偏心轴301的偏心部分两侧分别设有第一轴套307和第二轴套308,两轴套与偏心轴301间由销钉定位,两轴套上均设有通孔,第一轴套307和第二轴套308外侧与第一轴承303之间分别设有第二套筒305,偏心套309套装在偏心轴301偏心部分的外圆上,偏心轴301开设一个半圆槽,偏心套309上开设两个半圆槽,偏心套309一端通过非圆截面固定安装有第一定位齿轮310,转键311两端为圆柱面,安装在第一轴套307和第二轴套308上通孔中,转键311中部设有半圆柱截面,嵌插在偏心轴301半圆槽内,半圆柱与半圆槽截面相同,转键311位于第一轴套307的一端安装有卡簧312,转键311另一端固定安装有第二定位齿轮313,限位齿轮314设有与第二定位齿轮313啮合的内齿,限位齿轮314以四棱柱配合安装在第二轴套308外侧的非圆凹槽内,只能沿槽面法相运动,凹槽内设有弹簧315和挡板316。
所述偏心套调节机构7包括第一安装架701,第一安装架701穿过底板102上的孔槽并通过螺栓安装在其上,一对采用中空设计的第一伺服电机702并排安装在第一安装架701上表面,第一后螺母704和第一前螺母705通过螺栓分别安装在两个第一伺服电机702的第一转子703上,第一后螺母704和第一前螺母705螺纹旋向相反,第一螺杆706上设有左右旋螺纹轴段各一段,并对应安装在第一后螺母704和第一前螺母705上,第一调节齿轮707通过轴孔配合和键连接安装在第一螺杆706前端,第一挡板708通过螺栓安装在第一螺杆706前端面上。
所述转键调节机构8包括第二安装架801,第二安装架801穿过底板102上的孔槽并通过螺栓安装在其上,一对采用中空设计的第二伺服电机802并排安装在第二安装架801上表面,第二后螺母804和第二前螺母805通过螺栓分别安装在一对第二伺服电机802的第二转子803上,第二后螺母804和第二前螺母805螺纹旋向相反,第二螺杆806上设有左右旋螺纹轴段,并对应安装在第二后螺母804和第二前螺母805上,第二调节齿轮807通过轴孔配合和键连接安装在第二螺杆806前端,第二挡板808通过螺栓安装在第二螺杆806前端面上。
本发明具有以下有益效果:
1.全自动调节行程,动作迅速,无需人工,可实现行程的多级调节,能够适应高速压力机的生产需要。
2.调节机构由转键、齿轮、伺服电机和螺母螺杆副等通用零部件组成,结构简单紧凑,成本低廉,适用于大多数曲柄压力机。
3.采用转键传递力矩,承载力大,可靠性高。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图2拆除主电机2、滑块机构5、导向机构6后的B-B剖视图。
图4为图3的C-C剖视图。
图5为图3的D-D剖视图。
图6为图3的E-E剖视图。
图7为偏心套调节机构7的结构示意图。
图8为转键调节机构8的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
结合图1和图2,一种压力机用行程自动调节装置,整体呈对称,包括机架1,一对主电机2通过螺栓连接对称的安装在机架1两侧,与机架1上设置的圆柱孔配合定位,偏心轴套机构3安装在机架内部,其两侧的轴端通过花键连接***主电机2内,使主电机2可驱动偏心轴套机构3转动,进而驱动连杆机构4和滑块机构5实现压力行程。连杆机构4通过轴承套装在偏心轴套机构3中部的偏心部分上,滑块机构5位于连杆机构4下方,二者通过柱销连接,导向机构6安装在连杆机构4下方的机架上,滑块机构5在导向机构6内上下滑动,从而将偏心轴套机构3的旋转转化为滑块机构5的直线运动,实现工作行程。滑块机构5和导向机构6上设有蜗轮蜗杆式下死点调节机构,从而实现行程调节过程中的下死点调节。偏心套调节机构7和转键调节机构8从下侧穿过孔槽并通过螺钉安装在机架1上,其工作部分设置于偏心轴套机构3两侧支撑颈下方的机架1凹槽内。偏心套调节机构7用于行程调节过程中偏心套309的角度调节,转键调节机构8用于转键311的角度调节。
结合图3、图4、图5和图6,所述机架包括两侧设有通孔的侧板101,安装套筒103通过圆柱面和轴肩配合焊接在侧板101通孔内,安装套筒103下部开有半圆形凹槽,为偏心套调节机构7和转键调节机构8的安装留出空间。底板102水平设置在安装套筒103下方,两侧与侧板101焊接,底板102用于安装导向机构6、偏心套调节机构7和转键调节机构8。主电机2通过端部圆柱面与侧板101的通孔配合安装,并由螺栓连接。
所述偏心轴套机构3包括偏心轴301,其两侧支撑颈上各设置有一对第一轴承303,第一轴承303与安装套筒103的内加工面配合安装,起到支撑偏心轴套机构3的作用。外端盖302和内端盖306安装在安装套筒103两侧,第一套筒304设于第一轴承303之间,共同将第一轴承303轴向定位。偏心轴301的偏心部分两侧分别设有第一轴套307和第二轴套308,两轴套与偏心轴间由销钉定位,两轴套上均设有通孔,便于和转键两端的圆柱面配合安装。第一轴套307和第二轴套308外侧与第一轴承303之间分别设有第二套筒305,用于偏心轴301的轴向定位。偏心套309套装在偏心轴301偏心部分的外圆上,偏心轴301开设一个半圆槽,偏心套309上开设两个半圆槽,偏心套309一端通过非圆截面固定安装有第一定位齿轮310,偏心套调节机构7可通过驱动第一定位齿轮310旋转来调节偏心套309与偏心轴301之间的相对角度。转键311两端为圆柱面,安装在第一轴套307和第二轴套308上通孔中,转键311中部设有半圆柱截面,嵌插在偏心轴301半圆槽内,半圆柱与半圆槽截面相同,通过调节转键311相对偏心轴301的角度,可使偏心轴301、偏心套309处于分离和结合两种状态:转键311完全嵌入偏心轴301内为分离状态,偏心套309可绕偏心轴301自由转动;转键311处于其他角度时为结合状态,此时转键311将同时嵌插在偏心轴301半圆槽和偏心套309的某一个半圆槽内,从而确定了偏心轴301和偏心套309的相对位置,即合成偏心的大小。转键311位于第一轴套307的一端安装有卡簧312,用于确定转键311的轴向位置。转键311另一端固定安装有第二定位齿轮313,转键调节机构8可通过旋转第二定位齿轮313来调节转键311与偏心轴301间的角度。限位齿轮314设有与第二定位齿轮313啮合的内齿,限位齿轮314以四棱柱配合安装在第二轴套308外侧的非圆凹槽内,只能沿槽面法相运动,凹槽内设有弹簧315和挡板316,弹簧315可将限位齿轮314顶出凹槽,使其与定位齿轮313啮合,限位齿轮314无法转动,故而可使第二定位齿轮313角度固定,挡板316用于防止限位齿轮314脱落。
参照图3、图7和图8,所述偏心套调节机构7包括第一安装架701,第一安装架701穿过底板102上的孔槽并通过螺栓安装在其上,安装后第一调节齿轮707与第一定位齿轮310的轴线平行,并可通过轴向运动实现啮合。一对采用中空设计的第一伺服电机702并排安装在第一安装架701上表面,第一后螺母704和第一前螺母705通过螺栓分别安装在两个第一伺服电机702的第一转子703上,保证第一伺服电机702可驱动第一后螺母704和第一前螺母705旋转。第一后螺母704和第一前螺母705螺纹旋向相反,第一螺杆706上设有左右旋螺纹轴段各一段,并对应安装在第一后螺母704和第一前螺母705上,第一调节齿轮707通过轴孔配合和键连接安装在第一螺杆706前端,第一挡板708通过螺栓安装在第一螺杆706前端面上,防止第一调节齿轮707脱落。由运动学和力学分析可知,当两个第一伺服微电机702等速同向旋转时,螺杆706将带动第一调节齿轮707做不进给旋转运动,当第一伺服微电机702等速相反方向旋转时,第一调节齿轮707做不转动轴向运动。
与偏心套调节机构7的结构和工作原理类似,转键调节机构8包括第二安装架801,第二安装架801穿过底板102上的孔槽并通过螺栓安装在其上,安装后第二调节齿轮807与第二定位齿轮313的轴线平行,并可通过轴向运动实现啮合。一对采用中空设计的第二伺服电机802并排安装在第二安装架801上表面,第二后螺母804和第二前螺母805通过螺栓分别安装在一对第二伺服电机802的第二转子803上,第二后螺母804和第二前螺母805螺纹旋向相反,第二螺杆806上设有左右旋螺纹轴段,并对应安装在第二后螺母804和第二前螺母805上,第二调节齿轮807通过轴孔配合和键连接安装在第二螺杆806前端,第二挡板808通过螺栓安装在第二螺杆806前端面上。
本发明的工作原理:
本发明行程调节方式在压力机工作时不实施行程的调节,即在主电机2带动偏心轴套机构3连续转动,使连杆机构4驱动滑块机构5上下运动完成压力行程的过程中,偏心套调节机构7的第一调节齿轮707与偏心轴套机构3的第一定位齿轮310脱开,转键调节机构8的第二调节齿轮807与第二定位齿轮313脱开。此时转键311同时嵌插在偏心轴301和偏心套309的某一个半圆槽内,保证偏心轴301和偏心套309组成一个整体曲柄,合成偏心固定,使力可以传递到连杆机构4和滑块机构5上。
需要行程调节时,主电机2驱动偏心轴套机构3停止在固定的角度位置。转键调节机构8的两个第二伺服电机802等速反向旋转,带动第二螺杆806轴向前推,第二调节齿轮807与限位齿轮314接触并将其压入第二轴套308内,直至第二定位齿轮313与限位齿轮314完全脱开,同时第二调节齿轮807与第二定位齿轮313啮合。之后,两个第二伺服电机802等速同向旋转,驱动第二调节齿轮807旋转,进而驱动转键311旋转至完全嵌入偏心轴301内,与偏心套309分离。同时,两个第一伺服电机701等速反向旋转,带动第一螺杆706和第一调节齿轮707轴向前进与第一定位齿轮310啮合。当偏心轴301和偏心套309分离时,两个第一伺服电机702等速同向旋转,第一调节齿轮707驱动第一定位齿轮310旋转,进而使偏心套309旋转180°直至其上另一半圆槽与偏心轴301上半圆槽同心。之后,第二调节齿轮807驱动转键311旋转至结合位置并脱离第二定位齿轮313,此时限位齿轮314受弹簧315推力回复原位置并将第二定位齿轮313和转键311固定。第一调节齿轮707轴向后退与第一定位齿轮310脱离。导向机构6上的蜗杆机构驱动滑块机构5上的蜗轮旋转,使滑块机构5的下半部分绕上半部分的螺杆转动升降,将滑块机构5的下死点位置调节至合适位置。此时行程调节完成,***等待进一步指令。
需说明的是,本实施方式,可通过自身调节实现大行程和小行程两种工况,如需实现更多种行程,可根据实际将本实施方案中偏心套309稍加改动,根据需要增设若干半圆槽,各半圆槽间应保持适当角度,以不低于45-60°为宜。
Claims (5)
1.一种压力机用行程自动调节装置,包括机架(1),其特征在于:一对主电机(2)通过螺栓对称的连接在机架(1)两侧,与机架(1)上设置的圆柱孔配合定位,偏心轴套机构(3)安装在机架(1)内部,其两侧的轴端通过花键连接***主电机(2)内,连杆机构(4)通过轴承套装在偏心轴套机构(3)中部的偏心部分上,滑块机构(5)位于连杆机构(4)下方,二者通过柱销连接,导向机构(6)安装在连杆机构(4)下方的机架(1)上,滑块机构(5)在导向机构(6)内上下滑动,滑块机构(5)和导向机构(6)上设有蜗轮蜗杆式下死点调节机构,偏心套调节机构(7)和转键调节机构(8)从下侧穿过孔槽并通过螺钉安装在机架(1)上,其工作部分设置于偏心轴套机构(3)两侧支撑颈下方的机架(1)凹槽内。
2.根据权利要求1所述的一种压力机用行程自动调节装置,其特征在于:所述机架(1)包括两侧设有通孔的侧板(101),安装套筒(103)通过圆柱面和轴肩配合焊接在侧板(101)通孔内,安装套筒(103)下部开有半圆形凹槽,底板(102)水平设置在安装套筒(103)下方,两侧与侧板(101)焊接,主电机(2)通过端部圆柱面与侧板(101)的通孔配合安装,并由螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的一种压力机用行程自动调节装置,其特征在于:所述偏心轴套机构(3)包括偏心轴(301),其两侧支撑颈上各设置有一对第一轴承(303),第一轴承(303)与安装套筒(103)的内加工面配合安装,外端盖(302)和内端盖(306)安装在安装套 筒(103)两侧,第一套筒(304)设于第一轴承(303)之间,偏心轴(301)的偏心部分两侧分别设有第一轴套(307)和第二轴套(308),两轴套与偏心轴(301)间由销钉定位,两轴套上均设有通孔,第一轴套(307)和第二轴套(308)外侧与第一轴承(303)之间分别设有第二套筒(305),偏心套(309)套装在偏心轴(301)偏心部分的外圆上,偏心轴(301)开设一个半圆槽,偏心套(309)上开设两个半圆槽,偏心套(309)一端通过非圆截面固定安装有第一定位齿轮(310),转键(311)两端为圆柱面,安装在第一轴套(307)和第二轴套(308)上通孔中,转键(311)中部设有半圆柱截面,嵌插在偏心轴(301)半圆槽内,半圆柱与半圆槽截面相同,转键(311)位于第一轴套(307)的一端安装有卡簧(312),转键(311)另一端固定安装有第二定位齿轮(313),限位齿轮(314)设有与第二定位齿轮(313)啮合的内齿,限位齿轮(314)以四棱柱配合安装在第二轴套(308)外侧的非圆凹槽内,只能沿槽面法相运动,凹槽内设有弹簧(315)和挡板(316)。
4.根据权利要求1所述的一种压力机用行程自动调节装置,其特征在于:所述偏心套调节机构(7)包括第一安装架(701),第一安装架(701)穿过底板(102)上的孔槽并通过螺栓安装在其上,一对采用中空设计的第一伺服电机(702)并排安装在第一安装架(701)上表面,第一后螺母(704)和第一前螺母(705)通过螺栓分别安装在两个第一伺服电机(702)的第一转子(703)上,第一后螺母(704)和第一前螺母(705)螺纹旋向相反,第一螺杆(706)上设有左右旋 螺纹轴段各一段,并对应安装在第一后螺母(704)和第一前螺母(705)上,第一调节齿轮(707)通过轴孔配合和键连接安装在第一螺杆(706)前端,第一挡板(708)通过螺栓安装在第一螺杆(706)前端面上。
5.根据权利要求1所述的一种压力机用行程自动调节装置,其特征在于:所述转键调节机构(8)包括第二安装架(801),第二安装架(801)穿过底板(102)上的孔槽并通过螺栓安装在其上,一对采用中空设计的第二伺服电机(802)并排安装在第二安装架(801)上表面,第二后螺母(804)和第二前螺母(805)通过螺栓分别安装在一对第二伺服电机(802)的第二转子(803)上,第二后螺母(804)和第二前螺母(805)螺纹旋向相反,第二螺杆(806)上设有左右旋螺纹轴段,并对应安装在第二后螺母(804)和第二前螺母(805)上,第二调节齿轮(807)通过轴孔配合和键连接安装在第二螺杆(806)前端,第二挡板(808)通过螺栓安装在第二螺杆(806)前端面上。
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