专利名称：一种伺服型电动螺旋压力机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于锻压机械设备技术领域，特别涉及一种伺服型电动螺旋压力机。
背景技术：
随着中国汽车工业、高铁和工程机械的快速发展，锻件在未来每年将以40%的增长速度发展，锻压机械每年市场需求将呈30%增长幅度增长。锻压机械的三种主要设备为螺旋压力机、模锻锤和热模锻压力机，依据驱动方式的不同，螺旋压力机又分为摩擦、液压、离合器和电动四类螺旋压力机，其中电动螺旋压力机采用电动机直接驱动的传动方式，以代替以往广泛采用的液压伺服和机械传动方式，电动螺旋压力机以其结构简单、体积小、传动链短、操作便捷、运行安全、维修工作量小、工艺应用范围宽、运行噪音小、打击效率高以及可精确控制打击能量、节能等显著优点，将在摩托车、汽车、工程机械、高铁、航空航天、五金工具、餐具和非金属成形(如制砖)等行业得到广泛应用。驱动方案是电动螺旋压力机发展的核心关键技术，电动螺旋压力机必须解决如下关键技术(I)电机容量的选取；(2)有效的交流调速方法的确定；(3)负载条件下电机起动状态时的转矩输出能力和温升问题的解决；(4)控制系统方案的设计；(5)能量和回程位置的精确控制。同时，电动螺旋压力机要求电动机在大惯量负载条件下、频繁起动时能够快速实现恒定的转矩输出，同时避免过高的起动电流。目前，国内常见的电动螺旋压力机驱动方案为两种一种是变频器+交流异步电动机的驱动组合，另一种是开关磁阻电机+编码器的驱动组合，其存在的问题是变频器+交流异步电动机的驱动组合虽能实现无级调速和启动电流小，对电网不冲击，但启动扭矩没有开关磁阻电机大，更大的问题是伺服型电动螺旋压力机的电机工作处于负载频繁启动的正反转状态，电机的温升较高，也没有开关磁阻电机耐冲击和坚固耐用；开关磁阻电机+编码器的驱动组合虽能实现打击能量精确设定，但在电动螺旋压力机模锻工作的恶劣工况下，编码器容易发生故障。因此，电动螺旋压力机使用的驱动电机需解决以下问题一是电机处于频繁正反转和起停状态，发热十分严重；二是启动电流过大，对电网造成冲击。20世纪80年代之前，鉴于当时电机及控制技术水平的限制，这一问题无法得到解决，研制工作无进展。80年代之后，德国拉斯科公司将变频技术用于电动螺旋压力机，变频使电机启动电流减小，发热降低，转速得到控制，使电动螺旋压力机开始得到发展。但是，变频电动螺旋压力机的缺陷是起动电流为额定电流的I. 2—1. 5倍，起动转矩为70%—120%额定转矩；不能高频率短行程连击；滑块光栅位置检测外部信号反馈控制响应慢；效率低。20世纪末，国外的研发集中于交流伺服电机驱动电动螺旋压力机，如日本甲本机工公司开发的电动螺旋压力机采用永磁交流伺服电机驱动方案，曾获2001年日本第31届新机械技术奖。但受交流电机原理的限制，交流伺服机型的缺陷为绕组电阻大、效率低、启动电流大、发热大、控制系统复杂、在冲击载荷下编码器可靠性差、成本高，设备异常昂贵，很难推广使用，难以取代现有的压力机。
实用新型内容本实用新型提供了一种结构简单、功能完善、性能稳定、应用范围广泛、力能特性良好和打击能量可精确控制的伺服型电动螺旋压力机。为实现上述目的，本实用新型的技术方案是一种伺服型电动螺旋压力机，包括机身、机身上方的机盖和机盖上的动力机构，所述动力机构为伺服型开关磁阻电机；动力机构驱动连接有飞轮，飞轮上设有螺杆，螺杆上驱动连接有滑块螺母，滑块螺母外部固定有滑块，机身上设有与滑块相连的平衡杠、与飞轮相连的制动器，机身下部设有顶出器。所述滑块包括上部的圆柱体和下部的X形导轨，圆柱体、X形导轨与机身滑动配
口 O所述机身包括底座、左右立柱、上横梁和拉杆，底座、左右立柱和上横梁自下而上依次叠加并由拉杆穿设，拉杆端部用锁紧螺母固定。所述圆柱体与上横梁的导套滑动配合，X形导轨与左右立柱的内侧滑动配合。所述滑块上端沉浸在上横梁内部的油池内。所述机盖上方设有平台，平台一侧设有通向地面的扶梯。与现有技术相比，本实用新型的优点是I、本实用新型包括机身、机身上方的机盖和机盖上的动力机构，所述动力机构为伺服型开关磁阻电机；动力机构驱动连接有飞轮，飞轮上设有螺杆，螺杆上驱动连接有滑块螺母，滑块螺母外部固定有滑块，机身上设有与滑块相连的平衡杠、与飞轮相连的制动器，机身下部设有顶出器，结构简单，力能特性良好，低速大扭矩，低速启动电流小，不冲击电网，过载能力强，即使电网缺相也能工作，可准确控制转数，实现精确控制滑块行程，准确控制打击能量。2、滑块采用双导向结构，即滑块包括其上部的圆柱体和下部的X形导轨，X形导轨与左右立柱的内侧滑动配合，圆柱体与上横梁的导套滑动配合，在滑块下部采用X型导轨，有较长的导向，能适应热加工的要求，滑块上部为圆柱体，其在工作行程打击范围内，始终滑行在上横梁的导套内，可大大提高抗偏载能力。3、动力机构为伺服型开关磁阻电机，由于采用开关磁阻驱动系统，可实现低成本、高可靠、启动转矩大、启动电流小、调速性能好等优异性能，且能降低频繁起停及正反转运行中电动机发热温升。4、本实用新型的工作原理为输入启动信号后，动力机构由静止状态经飞轮、螺杆带动滑块加速下行，动力机构达到预先设置的打击能量所要求的转速时，利用飞轮储存的动能作功，使制件成形；飞轮释放能量后，动力机构立即带动飞轮反转，返回一定转角后，动力机构进入制动状态，由电动机转入发电机，使飞轮带动滑块回到预先设置的位置，此阶段飞轮的能量可经电动机反馈到电网，降低电能耗损；且滑块静止时，电动机不工作，电耗低。5、本实用新型适用于模锻、精压、校正、弯曲、压印等工序，是火车、汽车、拖拉机、船舶、航空、五金工具、医疗器械、餐具等行业理想的精锻设备。
图I为本实用新型的结构示意图；[0022]图2为图I的左视图；图3为图I中X形导轨与左右立柱的配合示意图。
具体实施方式
如图I、图2和图3所示的伺服型电动螺旋压力机，其包括机身I、机身I上方的机盖18和机盖18上的动力机构，在机盖18上方设有平台9，平台9的一侧设有通向地面的扶梯10。所述机身I包括底座11、左右立柱12、上横梁13和拉杆14，底座11、左右立柱12和上横梁13自下而上依次叠加并由拉杆14穿设，在拉杆14端部用锁紧螺母15固定。在动力机构上驱动连接有飞轮8，飞轮8上设有螺杆2，在螺杆2上驱动连接有滑块螺母3。在滑块螺母3外部固定有滑块4，滑块4采用双导向结构，即滑块4包括其上部的 圆柱体42和下部的X形导轨41，X形导轨41与左右立柱12的内侧滑动配合，圆柱体42与上横梁13的导套20滑动配合。在滑块4下部采用X型导轨41，有较长的导向，能适应热加工的要求，滑块4上部为圆柱体42，其在工作行程打击范围内，始终滑行在上横梁13的导套20内，可大大提高抗偏载能力。滑块4的圆柱体42上端沉浸在上横梁13内部的油池7内，润滑效果好。机身I上设有与滑块4相连的平衡杠17、与飞轮8相连的制动器16，机身I下部设有顶出器5。在本实施方式中，动力机构的核心是采用伺服型开关磁阻数控驱动技术，由伺服型开关磁阻电机6、控制器、PLC编程控制器、触摸屏和电器元件等组成，采用高精度伺服型开关磁阻电机6，不需要使用编码器，即可实现对打击能量的精确设置，且定位能力精准、可精确调速和设置转速，非常适合压力机打击能量精确控制和制动定位，适于频繁启停和正反转。螺杆2采用高强度合金钢，螺杆2的工艺流程为下料一锻造一回火一粗车一探伤一热处理一精车，滑块螺母3采用高强度铸铜，加大螺杆2与滑块螺母3的配合直径，安全系数高。机身I各部件均为铸钢件，且都经过铸造一退火一探伤一机加工的加工工艺完成，并经过三维有限元分析和优化设计，在降低局部应力，保证强度及刚度的条件下，使机身I具有合理的结构。在拉杆14安装并加热伸长后，其端部用锁紧螺母15固定，使螺杆2产生预应力。本实用新型上还可以设置控制系统，采用工业通用PLC芯片，编程控制，且具备486接口和通信接口，486接口连接伺服型开关磁阻电机6的控制器和各类传感器，根据输入信号和参数，监视设备运行状态、控制执行机构的动作，实现打击能量精确控制和滑块准确回程等，保证设备正确、稳定和可靠运行；通信接口连接上下位机器人或其他压力机，组成锻压自动生产线。本实用新型的工作原理为动力机构经飞轮8、螺杆2带动滑块4运动，输入启动信号后，动力机构由静止状态经飞轮8、螺杆2带动滑块4加速下行，动力机构达到预先设置的打击能量所要求的转速时，利用飞轮8储存的动能作功，使制件成形；飞轮8释放能量后，动力机构立即带动飞轮8反转，返回一定转角后，动力机构进入制动状态，由电动机转入发电机，使飞轮8带动滑块4回到预先设置的位置，此阶段飞轮8的能量可经电动机反馈到电网，降低电能耗损。[0031]由于滑块4回程时靠电动机制动，制动器16仅在滑块4接近上死点时才工作，制动器16不易磨损，使用寿命长，无 需经常更换。
权利要求1.一种伺服型电动螺旋压力机，其特征在于包括机身、机身上方的机盖和机盖上的动力机构，所述动力机构为伺服型开关磁阻电机；动力机构驱动连接有飞轮，飞轮上设有螺杆，螺杆上驱动连接有滑块螺母，滑块螺母外部固定有滑块，机身上设有与滑块相连的平衡杠、与飞轮相连的制动器，机身下部设有顶出器。
2.如权利要求I所述的伺服型电动螺旋压力机，其特征在于所述滑块包括上部的圆柱体和下部的X形导轨，圆柱体、X形导轨与机身滑动配合。
3.如权利要求I所述的伺服型电动螺旋压力机，其特征在于所述机身包括底座、左右立柱、上横梁和拉杆，底座、左右立柱和上横梁自下而上依次叠加并由拉杆穿设，拉杆端部用锁紧螺母固定。
4.如权利要求2或3所述的伺服型电动螺旋压力机，其特征在于所述圆柱体与上横梁的导套滑动配合，X形导轨与左右立柱的内侧滑动配合。
5.如权利要求4所述的伺服型电动螺旋压力机，其特征在于所述滑块上端沉浸在上横梁内部的油池内。
6.如权利要求5所述的伺服型电动螺旋压力机，其特征在于所述机盖上方设有平台，平台一侧设有通向地面的扶梯。
专利摘要本实用新型公开了一种伺服型电动螺旋压力机，包括机身、机身上方的机盖和机盖上的动力机构，所述动力机构为伺服型开关磁阻电机；动力机构驱动连接有飞轮，飞轮上设有螺杆，螺杆上驱动连接有滑块螺母，滑块螺母外部固定有滑块，机身上设有与滑块相连的平衡杠、与飞轮相连的制动器，机身下部设有顶出器。该压力机结构简单，力能特性良好，低速大扭矩，低速启动电流小，不冲击电网，过载能力强，即使电网缺相也能工作，可准确控制转数，实现精确控制滑块行程，准确控制打击能量。
文档编号B21J9/10GK202571116SQ20122012513
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者朱天合, 郭人凭, 郑焕国, 任学勤, 关洪涛 申请人:河南中轴控股集团股份有限公司