一种伺服机械压力机用双驱动肘杆机构及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种机械压力机用驱动肘杆机构，特别是一种伺服机械压力机用双驱动肘杆机构及其控制方法，属于伺服机械压力机用驱动肘杆机构及其控制方法的创新技术。
【背景技术】
[0002]机械压力机是一种重要的金属成形装备，也是是最重要的机械装备之一，肘杆式机械压力机是其中的一种主要类型。肘杆式机械压力机具有工作行程速度慢、增力比大、滑块在下死点保压时间长等特点，且机身刚性好，适合于金属精密压制成形或挤压成形，广泛应用于机械、汽车、仪器仪表等行业。
[0003]传统肘杆式机械压力机的工作机构运动简图如图1所示，其工作机构由曲柄11、连杆12、肘杆13和14、滑块15组成。其采用普通电机驱动飞轮运转，工作时飞轮释放积蓄的动能和电机转动一起驱动曲柄I转动，通过连杆12、肘杆13和14带动滑块15作上下往复运动。由于其工作机构运动方式不能控制，因此这种传统肘杆压力机滑块运动方式相对固定不变、压力机功能单一，工艺适应性较差，且电机不停带动飞轮旋转导致总能耗高，不适应现代制造业的发展。
[0004]本世纪初随着大功率伺服电机驱动的发展，伺服驱动开始应用了于成形装备中。伺服驱动的机械压力机采用伺服电机直接驱动，其驱动电机的转速和扭矩可以实时控制和调节，因此压力机的自动化、智能化程度提高，工作效率提高；且可以获得任意的滑块特性，设备的工艺适应性扩大；可以根据不同的工艺采用相应的优化曲线，提高工作性能。伺服压力机一般取消了飞轮，简化了传动环节，驱动电机只在工作时启动，因此具有显著的节能效果。同时，伺服压力机还具有精度高、绿色环保和提高模具寿命的特点。因此伺服压力机得到了迅速的发展和应用。对于伺服电机直接驱动的肘杆式压力机，如仍然采用传统肘杆式压力机的工作机构，则选用伺服驱动电机的瞬时功率和扭矩将远大于传统压力机的普通感应电机，导致压力机造价昂贵，成本高，不利于推广应用。因此，必须采用新的优化的工作机构。于是，三角肘杆机构在伺服肘杆式机械压力机中得到了应用，其工作机构运动简图如图2所示，由曲柄21、杆22?24、肘杆25和26、滑块27组成，杆22、23和24组成的三角形连杆取代了传统肘杆机构的连杆。这种机构增力比大，能显著降低伺服驱动电机的扭矩，工作性能良好，并在伺服肘杆式压力机中得到应用。但在恒驱动扭矩作用下，工程压力行程内成形力不是单调增加的；而且压力机下死点固定，滑块运动方式的变化只能通过伺服电机驱动变化来调节，其运动方式多样性和压力机的功能仍然收到限制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种伺服机械压力机用双驱动肘杆机构。本发明可实现压力机工程压力行程和下死点可调、滑块运动方式可任意设置，大大提升压力机的性能和适用性，且能降低单台驱动电机的扭矩和瞬时功率。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种简单方便的伺服机械压力机用双驱动肘杆机构的控制方法。
[0007]本发明的技术方案是:本发明的伺服机械压力机用双驱动肘杆机构，包括有第一曲柄、第二曲柄、第一连杆、第二连杆、第一肘杆、第二肘杆、第三肘杆，其中第一曲柄的一端与机身连接构成转动副，第一曲柄的另一端与第一连杆的一端连接构成转动副，第一连杆的另一端分别与第一肘杆的一端及第二肘杆的一端连接构成转动副，第二肘杆的另一端与机身连接构成转动副，第二曲柄的一端与机身连接构成转动副，第二曲柄的另一端与第二连杆的一端连接构成转动副，第二连杆的另一端分别与第一肘杆的另一端及第三肘杆的一端连接构成转动副，第三肘杆的另一端与滑块连接构成转动副，滑块置于机身的导轨上构成移动副，滑块能沿机身导轨作往复直线移动。
[0008]上述第二连杆的另一端分别与第一肘杆的另一端及第三肘杆的一端连接构成的转动副和第一连杆的另一端分别与第一肘杆的一端及第二肘杆的一端连接构成转动副位于机身导轨的轴线的同一侧。
[0009]上述第二连杆的另一端分别与第一肘杆的另一端及第三肘杆的一端连接构成的转动副和第一连杆的另一端分别与第一肘杆的一端及第二肘杆的一端连接构成转动副分别位于机身导轨的轴线的两侧。
[0010]上述第一曲柄、第二曲柄由2台伺服电机分别驱动。
[0011]上述肘杆机构当第一连杆的另一端分别与第一肘杆的一端及第二肘杆的一端连接构成转动副和第二连杆的另一端分别与第一肘杆的另一端及第三肘杆的一端连接构成转动副同时处于远离机身导轨的轴线的最大距离时，滑块将处于最上的位置，即处于上死点。
[0012]上述肘杆机构当第一连杆的另一端分别与第一肘杆4的一端及第二肘杆的一端连接构成转动副和第二连杆的另一端分别与第一肘杆的另一端及第三肘杆的一端连接构成转动副同时处于机身导轨的轴线上时，滑块将处于最下的位置，即处于下死点。
[0013]上述肘杆机构以上死点为初始状态，当驱动第一曲柄、第二曲柄的2台伺服电机同步匀速运转，滑块向下运动到距下死点的距离为压力机的公称压力行程时，工作机构处于压力机公称压力行程所对应的位置，工作机构能承受压力机公称压力的成形力，其第二肘杆的轴线与机身导轨的轴线成α O角，第三肘杆轴线与机身导轨的轴线成β O角，α O和β O为大于O小于等于20度的角度。
[0014]本发明伺服机械压力机用双驱动肘杆机构的控制方法，包括如下内容:
1)驱动第一曲柄、第二曲柄的2台伺服电机同步匀速运转，当工作机构处于压力机公称压力行程和下死点之间的任意位置时，工作机构能承受不低于压力机公称压力的成形力；
2)通过控制两台伺服电机的转速和转向，在下行空行程、下行工程压力行程和上行回程获得包含变速、暂停甚至后退的任意滑块运动；
3)当滑块位于上死点时，工作机构处于初始状态，驱动第一曲柄、第二曲柄的2台伺服电机同步勻速运转时，则第一连杆的另一端分别与第一肘杆的一端及第二肘杆的一端连接构成转动副和第二连杆的另一端分别与第一肘杆的另一端及第三肘杆的一端连接构成转动副同步到达机身导轨的轴线上，然后开始回程，最终回复到初始状态，此时工作机构具有常规压力机肘杆机构的工作特性，实现一般肘杆式压力机的功能； 4)驱动第一曲柄I的伺服电机不启动，且第一连杆与第一肘杆及第二肘杆连接的转动副处于机身导轨的轴线上，第一连杆与第一肘杆及第二肘杆锁死处于固定位置，驱动第二曲柄的伺服电机正常运转，此时工作机构相当于常规压力机肘杆机构，实现一般肘杆式压力机的功能，其工作特性由第二曲柄、第二连杆、第一肘杆、第三肘杆及滑块构成的单驱动肘杆机构确定；
5)上述肘杆机构以上死点为初始状态，当驱动第一曲柄、第二曲柄的2台伺服电机同步匀速运转，滑块向下运动到距下死点的距离为压力机的公称压力行程时，工作机构处于压力机公称压力行程所对应的位置，工作机构能承受压力机公称压力的成形力，其第二肘杆的轴线与机身导轨的轴线成α O角，第三肘杆的轴线BE与机身导轨的轴线成βΟ角，控制驱动电机的运转，第二肘杆的轴线与机身导轨的轴线的夹角为α，第三肘杆的轴线与机身导轨的轴线的夹角为β，使夹角α和夹角β分别在