CN110883289A - 一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备,由设置在模具电机安装支架圆环上的模具驱动初级永磁直线电机驱动模具径向往复锻压成形运动,通过同轴对称配置多个直线电机实现多自由度径向驱动。在模具电机安装支架的圆环中心轴线外侧同轴设置有主轴进给初级永磁直线电机和主轴旋转驱动电机,实现工件轴向进给和旋转运动。模具驱动初级永磁直线电机和主轴进给初级永磁直线电机均采用相同的对称四面筒型开关磁通永磁电机拓扑结构,提高直线驱动的抗冲击鲁棒性。本发明整体结构简单紧凑,驱动柔性自由度高,能实现各类复杂径向锻压成形工艺。
Description
技术领域
本发明属于锻压塑性成形设备技术领域,具体涉及一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备。
背景技术
现有径向锻压成形设备的驱动传动装置通常由液压驱动***、气压驱动***或旋转电机+旋转直线运动转换机构***组成,其结构较为复杂,难以实现复杂灵活、高速精密的成形工艺。由直线电动机驱动冲头模具和工件进给,能大大简化***结构,同时提高驱动控制。但现有永磁同步电动机对于结构可靠性要求较高,难以适应锻压成形的冲击载荷作用,容易造成损坏,且电机造价昂贵成本高,不利于推广应用。
鉴于以上技术问题,实有必要提供一种可以克服上述缺陷的新型直线驱动径向锻压成形设备,采用新型开关磁通定子永磁电机的拓扑结构,提高驱动轴的鲁棒性抗冲击能力,并采用多轴多自由度的方式对冲头和模具进行驱动,满足各类复杂成形工艺要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备,由多个鲁棒性强的定子永磁直线电动机直接驱动模具冲头,由定子永磁直线电机和旋转驱动电机复合驱动工件进给,从而大大简化设备结构,提高成形速度、精度和柔性自由度。
本发明采用以下技术方案:
一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备,包括模具驱动初级永磁直线电机、模具电机安装支架、主轴进给初级永磁直线电机、主轴旋转驱动电机,模具驱动初级永磁直线电机沿径向设置在模具电机安装支架的圆环面上,模具驱动初级永磁直线电机通过端部设置的模具接头独立驱动各模具径向往复运动,模具电机安装支架圆环面上沿圆环面周向对称设置有多个模具驱动初级永磁直线电机,用于实现多个自由度的径向锻压成形工艺,模具驱动初级永磁直线电机的个数可根据工艺需求设置2~6个;模具电机安装支架的圆环中心轴线外侧同轴设置有主轴进给初级永磁直线电机和主轴旋转驱动电机,主轴进给初级永磁直线电机与工件接头连接,用于实现工件沿圆环中心轴线的直线进给往复运动,主轴旋转驱动电机用于实现工件的旋转运动。
具体的,模具驱动初级永磁直线电机和主轴进给初级永磁直线电机均采用相同的对称四面筒型开关磁通拓扑结构。
进一步的,模具驱动初级永磁直线电机和主轴进给初级永磁直线电机包括驱动轴,驱动轴上间隔排列设置有次级动子小齿块和次级动子大齿块,次级动子小齿块和次级动子大齿块对应四侧设置有两个互补的初级定子铁心,初级定子铁心安装在定子底板上,四个定子底板周向连接成一体,两端与端部套筒连接。
更进一步的,初级定子铁心呈U形齿状排列结构,在U形齿之间间隔设置有永磁体,U形齿的齿槽内以集中绕组形式缠绕有电枢绕组。
更进一步的,端部套筒内圆设置有直线轴承,并由端部端盖轴向固定。
更进一步的,驱动轴的两端设置有滑套,滑套与直线轴承连接并可沿轴向滑动。
具体的,主轴旋转驱动电机包括电机定子和电机转子,电机定子安装在电机机座内,电机定子内设置有电机转子,电机转子套装在主轴进给初级永磁直线电机前端设置的端部套筒上。
进一步的,电机定子和电机转子通过滚珠轴承和定位卡环与电机机座和机座端盖固定连接。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备,整体结构简单,直线电机直接驱动工件和模具能提高运行速度和精度。沿周向可对称配置多个径向驱动的模具,能实现多自由度的灵活柔性加工工艺,通过采用定子永磁的直线电机拓扑结构,使得驱动模具和工件的电机驱动轴只有简单的凸极式铁心,大大提高驱动鲁棒性和抗冲击载荷能力。
进一步的,模具驱动初级永磁直线电机和主轴进给初级永磁直线电机均采用相同的对称四面筒型开关磁通拓扑结构。
进一步的,模具驱动初级永磁直线电机和主轴进给初级永磁直线电机包括驱动轴,驱动轴上间隔排列设置有次级动子小齿块和次级动子大齿块,次级动子小齿块和次级动子大齿块对应四侧设置有两个互补的初级定子铁心,初级定子铁心安装在定子底板上,四个定子底板周向连接成一体,两端与端部套筒连接。
进一步的,初级定子铁心呈U形齿状排列结构,在U形齿之间间隔设置有永磁体,U形齿的齿槽内以集中绕组形式缠绕有电枢绕组,模具驱动初级永磁直线电机和主轴进给初级永磁直线电机的电枢绕组和永磁体均放置在初级定子上,次级动子只有铁心,从而使模具和工件运动机构结构简单,鲁棒性强。
进一步的,端部套筒内圆设置有直线轴承,并由端部端盖轴向固定。
进一步的,驱动轴的两端设置有滑套,滑套与直线轴承连接并可沿轴向滑动。
进一步的,主轴旋转驱动电机包括电机定子和电机转子,电机定子安装在电机机座内,电机定子内设置有电机转子,电机转子套装在主轴进给初级永磁直线电机前端设置的端部套筒上。电机定子和电机转子通过滚珠轴承和定位卡环与电机机座和机座端盖固定连接。由此主轴旋转驱动电机直接驱动主轴进给初级永磁直线电机整体旋转,从而实现驱动轴上工件的旋转,设备结构简单,操纵灵活。
综上所述,本发明结构简单,运行速度和精度高,能实现多自由度的灵活柔性加工工艺,鲁棒性强,抗冲击载荷能力高,能灵活实现各类复杂径向锻压成形工艺。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备的三维整体示意图;
图2为多自由度模具驱动初级永磁直线电机的放置示意图;
图3为模具驱动初级永磁直线电机和主轴进给初级永磁直线电机的整体轴向剖视图;
图4为模具驱动初级永磁直线电机和主轴进给初级永磁直线电机的内部三维结构示意图;
图5为主轴进给初级永磁直线电机和主轴旋转驱动电机的三维结构示意图。
其中:1.模具驱动初级永磁直线电机;2.模具电机安装支架;3.主轴进给初级永磁直线电机;4.主轴旋转驱动电机;5.模具接头;6.工件接头;7.驱动轴;8.滑套;9.直线轴承;10.次级动子小齿块;11.次级动子大齿块;12.初级定子铁心;13.端部套筒;14.永磁体;15.定子底板;16.电枢绕组;17.端部端盖;18.电机机座;19.机座端盖;20.滚珠轴承;21.电机定子;22.电机转子;23.定位卡环。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备,采用设置在模具电机安装支架圆环上的模具驱动初级永磁直线电机驱动模具径向往复锻压成形运动,通过同轴对称配置多个直线电机实现多自由度径向驱动。在模具电机安装支架的圆环中心轴线外侧同轴设置有主轴进给初级永磁直线电机和主轴旋转驱动电机,实现工件轴向进给和旋转运动。模具驱动初级永磁直线电机和主轴进给初级永磁直线电机均采用相同的对称四面筒型开关磁通永磁电机拓扑结构,提高直线驱动的抗冲击鲁棒性;本发明整体结构简单紧凑,驱动柔性自由度高,能实现各类复杂径向锻压成形工艺。
请参阅图1和图2,本发明一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备,包括模具驱动初级永磁直线电机1、模具电机安装支架2、主轴进给初级永磁直线电机3、主轴旋转驱动电机4、模具接头5和工件接头6,模具驱动初级永磁直线电机1沿径向设置在模具电机安装支架2的圆环面上,模具驱动初级永磁直线电机1的端部设置有模具接头5,模具驱动初级永磁直线电机1通过模具接头5独立驱动各模具径向往复运动,实现多个自由度的径向锻压成形工艺,在模具电机安装支架2的圆环中心轴线外侧同轴设置有主轴进给初级永磁直线电机3和主轴旋转驱动电机4,主轴进给初级永磁直线电机3与工件接头6连接,用于实现工件沿圆环中心轴线的直线进给往复运动,工件的旋转运动由主轴旋转驱动电机4实现。
请参阅图2,模具驱动初级永磁直线电机1包括多个,沿圆环面周向对称放置,优选地,模具驱动初级永磁直线电机1的个数根据工艺需要设置2至6个。
请参阅图5,主轴旋转驱动电机4包括电机定子21和电机转子22,电机定子21安装在电机机座18内,主轴进给初级永磁直线电机3前端的端部套筒13套装在电机转子22内圆上,并通过滚珠轴承20和定位卡环23与电机机座18和机座端盖19相连接固定。
请参阅图3,图4和图5,模具驱动初级永磁直线电机1和主轴进给初级永磁直线电机3均采用相同的对称四面筒型开关磁通拓扑结构,包括驱动轴7、滑套8、直线轴承9、次级动子小齿块10、次级动子大齿块11、初级定子铁心12、端部套筒13、永磁体14、定子底板15、电枢绕组16、端部端盖17组成。
次级动子小齿块10和次级动子大齿块11间隔排列设置在驱动轴7上,次级动子小齿块10和次级动子大齿块11对应四侧设置有两个互补的初级定子铁心12,初级定子铁心12呈U形齿状排列结构,永磁体14间隔放置在U形齿之间,电枢绕组16以集中绕组形式缠绕在U形齿槽内。
初级定子铁心12安装在定子底板15上,四个定子底板15周向连接成一体,两端与端部套筒13连接。
端部套筒13内圆设置有直线轴承9,并由端部端盖17轴向固定。
驱动轴7两端设置有滑套8,滑套8与直线轴承9连接并可沿轴向滑动。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备,由主轴进给初级永磁直线电机和主轴旋转驱动电机驱动安装在驱动轴前端的工件沿中心轴线进给并旋转,各模具由定子永磁直线电机独立驱动进行径向往复运动,通过模具在工件上的径向往复锻造冲压,实现工件成形工艺,模具个数可根据不同工艺需求设置2至6个。
综上所述,本发明一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备,结构简单,直线电机直接驱动工件和模具能提高运行速度和精度;能实现多自由度的灵活柔性加工工艺,模具和工件的驱动机构结构鲁棒性强,抗冲击载荷能力高。能灵活实现各类复杂径向锻压成形工艺。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多自由度直线驱动径向锻压成形设备,其特征在于,包括模具驱动初级永磁直线电机(1)、模具电机安装支架(2)、主轴进给初级永磁直线电机(3)、主轴旋转驱动电机(4),模具驱动初级永磁直线电机(1)沿径向设置在模具电机安装支架(2)的圆环面上,模具驱动初级永磁直线电机(1)通过端部设置的模具接头(5)独立驱动各模具径向往复运动,模具电机安装支架(2)圆环面上沿圆环面周向对称设置有多个模具驱动初级永磁直线电机(1),用于实现多个自由度的径向锻压成形工艺,模具驱动初级永磁直线电机(1)的个数可根据工艺需求设置2~6个;模具电机安装支架(2)的圆环中心轴线外侧同轴设置有主轴进给初级永磁直线电机(3)和主轴旋转驱动电机(4),主轴进给初级永磁直线电机(3)与工件接头(6)连接,用于实现工件沿圆环中心轴线的直线进给往复运动,主轴旋转驱动电机(4)用于实现工件的旋转运动。
2.根据权利要求1所述的多自由度直线驱动径向锻压成形设备,其特征在于,模具驱动初级永磁直线电机(1)和主轴进给初级永磁直线电机(3)均采用相同的对称四面筒型开关磁通拓扑结构。
3.根据权利要求1或2所述的多自由度直线驱动径向锻压成形设备,其特征在于,模具驱动初级永磁直线电机(1)和主轴进给初级永磁直线电机(3)包括驱动轴(7),驱动轴(7)上间隔排列设置有次级动子小齿块(10)和次级动子大齿块(11),次级动子小齿块(10)和次级动子大齿块(11)对应四侧设置有两个互补的初级定子铁心(12),初级定子铁心(12)安装在定子底板(15)上,四个定子底板(15)周向连接成一体,两端与端部套筒(13)连接。
4.根据权利要求3所述的多自由度直线驱动径向锻压成形设备,其特征在于,初级定子铁心(12)呈U形齿状排列结构,在U形齿之间间隔设置有永磁体(14),U形齿的齿槽内以集中绕组形式缠绕有电枢绕组(16)。
5.根据权利要求3所述的多自由度直线驱动径向锻压成形设备,其特征在于,端部套筒(13)内圆设置有直线轴承(9),并由端部端盖(17)轴向固定。
6.根据权利要求3所述的多自由度直线驱动径向锻压成形设备,其特征在于,驱动轴(7)的两端设置有滑套(8),滑套(8)与直线轴承(9)连接并可沿轴向滑动。
7.根据权利要求1所述的多自由度直线驱动径向锻压成形设备,其特征在于,主轴旋转驱动电机(4)包括电机定子(21)和电机转子(22),电机定子(21)安装在电机机座(18)内,电机定子(21)内设置有电机转子(22),电机转子(22)套装在主轴进给初级永磁直线电机(3)前端设置的端部套筒(13)上。
8.根据权利要求7所述的多自由度直线驱动径向锻压成形设备,其特征在于,电机定子(21)和电机转子(22)通过滚珠轴承(20)和定位卡环(23)与电机机座(18)和机座端盖(19)固定连接。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200317 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |