专利名称：数控转塔冲床x轴方向送进机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数控转塔冲床，尤其涉及一种以直线电机提供动力并且可实现夹 钳伺服定位的X轴送进装置。
背景技术：
数控转塔冲床是金属板材冲压加工的关键设备，作为实现板料自动送进的送进装 置，传统技术参见图1，采用电机2带动滚珠丝杠4来实现动力传递，并且通过导轨12和滑 块10进行导向。如图3所示联接座7与丝杠套42通过螺钉联接，在横梁1上，固定在电机 座3上的电机2带动滚珠丝杠4旋转，联接座7在导轨12滑块10的导向下可以在滚珠丝 杠4上面沿X方向来回运动，联接座7与溜板5也是通过螺钉连接，溜板5与滑块10通过 螺钉联接，滑块10可以在导轨12上沿X方向滑动，这样丝杠4的旋转运动在丝杠套42的 作用下转化为联接座7沿X方向的直线往复运动，保证了夹钳11沿X方向的运动，从而带 动板料沿X方向运动。通过手动调节夹钳11在溜板5上的位置可以实现夹紧不同大小板 料的要求，如图5所示与床身上两个重定位气缸44配合使用可以实现夹钳的重定位，其中 重定位气缸44固定在气缸座43上，气缸座43通过螺钉固定在床身45上。重定位是为了 满足加工板幅大于X方向行程的板料或者避免夹钳死区时通过调整夹钳在X方向上夹紧板 料的位置来实现加工大板料或者避让夹钳的过程。重定位动作过程是这样的在冲压开始 之前用夹钳夹紧板料，当板料上要加工的位置通过溜板5在X方向移动运送不到打击中心 下面或者加工位置被夹钳遮挡时，需要调整夹钳位置，在夹钳松开时为了保证调整过程板 料不移动，床身上的重定位气缸动作压紧板料，此时调整夹钳在X方向的位置，待调整到合 适位置时夹钳夹紧，重定位气缸松开。虽然该结构在转塔冲床上面为最常用结构，但是由于 其夹钳需要手动调节夹紧位置，并且需要与重定位气缸配合使用才能实现重定位过程中对 板料的再次夹紧，操作复杂。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足提供了一种通过直线电机提供动力来实现夹钳沿X 轴方向的运动，在去除重定位气缸的情况下数控调整各个夹钳变位来实现对夹钳的伺服重 定位的新型送进方式。由于采用直线电机驱动，从而可以很大幅度的提高夹钳在X方向的 送进速度。本方案是通过如下技术措施来实现的一种数控转塔冲床X轴方向送进机构，它 包括设置于数控转塔冲床床身上的横梁，其特征是在所述横梁顶面外侧设置有导轨I，在 与顶面相邻的一个侧面上设置有与导轨I相互平行的导轨II，在所述导轨I和导轨II之间 的横梁上固定设置直线电机定子；在所述横梁上设置有三个联接架，联接架通过导轨I和 导轨II跨骑在所述横梁上，联接架上设置有分别与导轨I和导轨II配合的滑块和侧滑块， 联接架上还设置有与直线电机定子配合的直线电机动子，夹钳通过钳座板固定联接在侧滑 块上。
所述联接架包括联接板，在联接板底面上依次固定有直线电机定子，钳座板和与 导轨I配合的滑块，在钳座板两侧分别固定有夹钳和与导轨II配合的侧滑块。在每个联接架上还设置有拖链架，拖链架I通过螺钉固定在联接架I中的联接板 I上，拖链架II通过螺钉固定在联接架II中的联接板II上，拖链架III通过螺钉固定在联接 架III中的联接板III上。拖链盒通过螺钉固定在横梁上，平行布置的拖链的一端分别固定在 每个拖链架上，另一端并列固定在拖链盒的一端，拖链用来支撑与相应直线电机动子电连 接的导线，使得导线在集中布置的情况下避免交叉和干涉，这样就能保证各个联接架分别 运动，从而各个夹钳在联接架的带动下实现分别运动时导线不发生干涉。可以通过控制单个夹钳的运动即实现单个夹钳的变位，在此基础上通过数控程序 控制各个夹钳的变位顺序改变夹钳夹紧板料的位置实现夹钳的伺服重定位。数控系统控制 与X轴直线伺服系统的连接框图见图7、图8，数控系统通过现场总线与伺服驱动器连接，进 行直线伺服电机三动子的同步或单独驱动控制。采用具有等时同步的通讯控制技术，在高 速送料时，数控系统将三动子X轴作为同步轴进行控制，以保证产生较大的推力及推进速 度；在夹钳变位时，数控系统将三动子作为三个独立轴进行协同控制，实现板料夹钳变位功 能；通过对加工轨迹预测，避开夹钳死区，确保夹钳相互间的安全距离，按照一定的夹钳变 位策略，采用协同控制方法自动进行夹钳伺服变位，提高加工效率和柔性。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于将直线电机定子固定于横 梁上，直线电机动子通过联接板和滑块相连接，滑块与固定于横梁上的导轨配合，从而可以 保证直线电机动子在直线电机定子上沿X方向运动。钳座板与滑块通过螺钉联接，3个夹钳 分别固定在3个钳座板上面，它们之间的相对位置的改变可以通过控制对应动子在定子上 的运动实现。夹钳的变位通过以下方式实现三个夹钳中的一个调整位置时，另外两个保持 夹紧状态，即一个夹钳松开板料，通过数控系统调整与其配合的钳座板上的直线电机动子 在直线电机定子上的位置，同时另两个夹钳夹紧可以保证板料不移动，待该夹钳移动至设 定的位置并夹紧后完成一次变位。通过程序设定进行的夹钳组合变位，可实现改变夹钳对 板料夹紧位置要求，即实现了夹钳的伺服重定位。本发明提供了一种新的X方向运动实现 方式，改变了传统电动机带动滚珠丝杠传递运动的方式，用直线电机提供动力代替传统传 递运动方式，并且实现了三个夹钳在程序的控制下分开运动，实现夹钳的伺服重定位，从而 在去除了夹钳重定位气缸的前提下实现了夹钳重定位。本方案具有以下特性1.提高了 X方向送进速度。以直线电机提供动力的传动方式比以电机带动滚珠丝 杠的传动方式结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而 使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降因此速度上有很大提高。直线电机 反应速度快、灵敏度高，随动性好，直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子 和定子之间始终保持一定的空气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而 大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性。2.可以方便地实现夹钳的伺服重定位，去除了原来送进装置中重定位气缸动作的 环节。由于三个夹钳可以通过程序控制直线电机动子来实现夹钳的变位，因此可以在需要 重定位的情况下保持两个夹钳对板料的夹紧，另外一个夹钳进行变位调整，接下来可以根 据实际情况，看实现夹钳重定位需要几个夹钳变位，重复以上变位调整动作可以实现夹钳 最终的重定位，采用这种夹钳伺服重定位的过程可以简化掉结合重定位气缸实现夹钳重定位这个环节，简化了机械结构。3.直线电机具有工作安全可靠、寿命长的特点。通过直线电机驱动夹钳运动可以 实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，因而工作安全可靠、寿命长。因此本发明与现有技术相比，实现了提高X方向送进速度、提高送进的可靠性、去 除重定位气缸环节实现夹钳伺服定位的技术目的。
下面结合附图对本发明作进一步详细地描述。图1为原有转塔冲床送进部件X方向实现形式的结构。图2为转塔冲床送进部件通过直线电机提供动力实现X方向运动的结构。图3为原有转塔冲床送进部件X方向联接座的连接方式图示。图4为以直线电机为动力时X方向联接架的连接方式图示。图5为原有冲床重定位气缸的连接方式。图6为以直线电机为动力的送机部件X方向拖链的布置方式。图7为数控系统与X轴直线伺服系统的连接框图。图8为直线伺服系统控制框图。图中1_横梁，2-电机，3-电机座，4-滚珠丝杠，5-溜板，6-X轴拖链，7-联接座， 8-X轴拖链架，9-轴承座，10-滑块，11-夹钳，12-导轨，13-直线电机定子，14-拖链盒， 15-导轨I，16-拖链I，17-拖链II，18-拖链架I，19-联接板I，20-直线电机动子I， 21-滑块I，22-拖链架II，23-联接板II，24-直线电机动子II，25-滑块II，26-拖链III， 27-拖链架III，28-联接板III，29-滑块III，30-直线电机动子III，31-横梁，32-侧滑块IV， 33-钳座板I，34-夹钳I，35-侧滑块V，36-钳座板II，37-夹钳II，38-侧滑块VI，39-钳座 板III，40-夹钳III，41-导轨II，42-丝杠套，43-气缸座，44-重定位气缸，45-床身，46-原有 送进部件。
具体实施例方式本发明的具体结构是如图2所示，直线电机定子13、导轨I 15、导轨II 41固定在 横梁31上。联接架I的具体结构是滑块I 21、钳座板III 39固定在联接板I 19上，侧滑块 VI 38通过螺钉固定在钳座板III 39上。直线电机动子I 20通过螺钉与联接架I中联接板
I19连接，夹钳III 40固定在联接架I中的钳座板III 39上，滑块I 21与导轨I 15配合，侧 滑块VI 38与导轨II 41配合。联接架II的具体结构是滑块II 25、钳座板II 36固定在联接板II 23上，侧滑块 V 35通过螺钉固定在钳座板II 36上。直线电机动子II 24通过螺钉与联接架II中联接板
II23连接，夹钳II 37固定在联接架II中的钳座板II 36上，滑块II 25与导轨I 15配合，侧 滑块V 35与导轨II 41配合。联接架III的具体结构是滑块III 29、钳座板I 33固定在联接板III 28上，侧滑块 IV 32通过螺钉固定在钳座板I 33上。直线电机动子III 30通过螺钉与联接架III中联接板III 28连接，夹钳I 34固定在联接架II中的钳座板I 33上，滑块III 29与导轨I 15配合，侧 滑块IV 32与导轨II 41配合。如图2所示，拖链架I 18通过螺钉固定在联接架I中的联接 板I 19上，拖链架II 22通过螺钉固定在联接架II中的联接板II 23上，拖链架III 27通过螺 钉固定在联接架III中的联接板III 28上。如图6所示，拖链盒14通过螺钉固定在横梁31上， 平行布置的拖链的一端分别固定在每个拖链架上，另一端并列固定在拖链盒14的一端。如图4所示，直线电机定子13固定在横梁31上，直线电机动子III30可以在直线电 机定子13上沿X方向移动，联接板III 28与直线电机动子III 30通过螺钉固定，钳座板I 33 通过螺钉与联接板III 28连接，夹钳固定在钳座板I 33上，为了保证直线电机动子III 30在 直线电机定子13上沿X方向上的运动，在横梁的上侧和左侧分别固定导轨I 15和导轨 II 41，滑块III 29与联接板III 28通过螺钉连接，滑块IV 32和钳座板I 33通过螺钉连接，这 样可以保证联接架在X方向上精确移动。当直线电机动子在直线电机定子13上运动时，夹 钳I 34、夹钳II 37、夹钳III 40可以在联接架的带动下运动。直线电机动子I 20出来的导 线通过拖链架I 18进入拖链I 16，直线电机动子II 24出来的导线通过拖链架II 22进入拖 链II 17，直线电机动子III 30出来的导线通过拖链架III 27进入拖链III 26。三个拖链由拖链 盒14支撑，三个拖链的末端固定在拖链盒14的一端，这样便于导线在一块布置。实施例1 :X方向以直线电机提供动力的转塔冲床送进部件。如图2、4、6所示X方向以直线电机提供动力的送进部件包括横梁31、导轨I 15、 导轨II 41、直线电机定子13、联接架I、联接架II、联接架III、直线电机动子I 20、直线电机 动子II 24、直线电机动子III 30、夹钳I 34、夹钳II 37、夹钳III40。当直线电机动子在直线电 机定子上运动时，与之对应的联接架也在直线电机动子的带动下一块运动，从而实现联接 架带动夹钳的运动。由于直线电机动子I 20对应的导线通过拖链I 16布置，直线电机动 子II 24对应的导线通过拖链II 17布置，直线电机动子III 30对应的导线通过拖链III 26布 置，三个拖链之间相互不干涉不交叉，从而保证联接架可以分开单独运动，所以各个夹钳可 以实现单独运动。实施例2 以直线电机提供动力的送进部件夹钳的重定位。该夹钳的伺服重定位可以去掉原来送进部件中(如图5)在重定位时通过床身45 上两个重定位气缸44动作压住板料的操作。当三个夹钳中的一个调整位置时，另外两个保 持夹紧状态，即一个夹钳松开板料，数控调整与其配合的钳座板上的直线电机动子在直线 电机定子上的位置，待该夹钳移动至设定的位置并夹紧后完成一次变位。在需要重定位的 情况下保持两个夹钳对板料的夹紧，另外一个夹钳进行变位调整，接下来可以根据实际情 况，看实现夹钳重定位需要几个夹钳变位，通过程序设定进行的夹钳组合变位，可达到对夹 钳重定位的要求。要实现图2中夹钳的重定位需要使得其中的夹钳变位。例如要实现夹钳
I34的变位，需要进行如下操作保证夹钳II 37、夹钳III 40对板料的加紧，通过程序控制 与夹钳I 34对应的直线电机动子III 30在直线电机定子13上的位置，这样夹钳I 34实现 了一次变位。夹钳I 34变位完成后夹紧板料，依次可以实现夹钳II 37、夹钳III 40的变位， 这样一系列动作完成后可以实现夹钳的伺服重定位。本发明涉及X轴方向以直线电机提供动力以及通过控制夹钳变位达到实现夹钳 伺服重定位的新型送进系统。属于机械设计制造技术领域。包括横梁31、导轨I 15、导轨
II14、直线电机定子13、联接架I、联接架II、联接架III、直线电机动子I 20、直线电机动子II 24、直线电机动子III 30、夹钳I 34、夹钳II 37、夹钳III 40。具有提高X方向送进速度以及 定位精度，去除夹钳重定位环节，直接通过夹钳伺服重定位达到原有送进部件中通过重定 位气缸实现夹钳重定位的效果的优点，可以广泛应用在数控冲压设备中。拖链的连接方式 如图6所示，从每个直线电机动子出来的导线通过相对应的拖链，各个拖链最终汇总到拖 链盒的一端，这样所有的导线达到统一布置的目的，各个拖链的长度大致相等且能保证直 线电机动子在X方向的移动距离，拖链之间相互独立由拖链盒支撑，保证各个直线电机动 子出来的导线相互分开不交叉不干涉，这样各个直线电机动子相互独立运动时导线不交叉 干涉，从而联接架可以在直线电机动子带动下相互独立运动，其上的夹钳也可以相互独立 运动。
权利要求
一种数控转塔冲床X轴方向送进机构，它包括设置于数控转塔冲床床身上的横梁，其特征是在所述横梁顶面外侧设置有导轨Ⅰ，在与顶面相邻的一个侧面上设置有与导轨Ⅰ相互平行的导轨Ⅱ，在所述导轨Ⅰ和导轨Ⅱ之间的横梁上固定设置直线电机定子；在所述横梁上设置有三个联接架，联接架通过导轨Ⅰ和导轨Ⅱ跨骑在所述横梁上，联接架上设置有分别与导轨Ⅰ和导轨Ⅱ配合的滑块和侧滑块，联接架上还设置有与直线电机定子配合的直线电机动子，夹钳通过钳座板固定联接在侧滑块上。
2.根据权利要求1所述的数控转塔冲床X轴方向送进机构，其特征是所述联接架包括 联接板，在联接板底面上依次固定有直线电机定子，钳座板和与导轨I配合的滑块，在钳座 板两侧分别固定有夹钳和与导轨II配合的侧滑块。
3.根据权利要求1所述的数控转塔冲床X轴方向送进机构，其特征是在每个联接架上 还设置有拖链架，在横梁上设置有拖链盒，平行布置的拖链的一端分别固定在每个拖链架 上，另一端并列固定在拖链盒上，拖链用来支撑与相应直线电机动子电连接的导线。
全文摘要
一种数控转塔冲床X轴方向送进机构，它包括设置于数控转塔冲床床身上的横梁，其特征是在所述横梁顶面外侧设置有导轨Ⅰ，在与顶面相邻的一个侧面上设置有与导轨Ⅰ相互平行的导轨Ⅱ，在所述导轨Ⅰ和导轨Ⅱ之间的横梁上固定设置直线电机定子；在所述横梁上设置有三个联接架，联接架通过导轨Ⅰ和导轨Ⅱ跨骑在所述横梁上，联接架上设置有分别与导轨Ⅰ和导轨Ⅱ配合的滑块和侧滑块，联接架上还设置有与直线电机定子配合的直线电机动子，夹钳通过钳座板固定联接在侧滑块上。
文档编号B21D43/10GK101869951SQ20101019138
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者李兵 申请人:济南铸造锻压机械研究所有限公司