一种全电伺服数控转塔冲床主传动机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数控转塔冲床的主传动机构，特别是一种全电伺服数控转塔冲床主传动机构。
【背景技术】
[0002]数控转塔冲床是金属板材加工领域的重要装备，转塔冲床按照其主传动机构的动力源类型可以分为机械式、液压式和全电伺服式三种类型。由于全电伺服式转塔冲床具有速度快、精度高、节能、环保、工艺柔性化等突出优点，近几年逐步取代传统的机械式和液压式结构，成为行业的主流产品。
[0003]现有技术中按照机构的类型可以分为曲柄滑块式、肘杆式等多种机构形式，这些机构均为平面连杆机构形式。但是这些机构形式均有一个共同的特点，即驱动伺服电机与机架固定刚性联接，同时平面连杆机构也与机架固定刚性联接，这样在实际生产装配及使用过程中会出现诸多问题，具体分析如下。
[0004]一、将曲轴的输入轴端与伺服电机的轴端通过联轴器联接
优点:联轴器为弹性部件，一方面，可以吸收曲轴与电机输出轴间的同轴度偏差，不至于产生过约束，导致轴承疲劳破坏；另一方面，弹性元件(联轴器)能够起到减振缓冲的作用，避免执行机构的冲击载荷直接传递给电机，对减振降噪有利。
[0005]缺点:1、联轴器在动力传递过程中极易损坏，使用成本高、稳定性差；2、沿伺服电机轴向的设备尺寸较大，将占据更多的空间；4、联轴器自身的转动惯量大，一方面，加速性差，给工件的加工速度带来了极大的制约；另一方面，加工过程中能耗高。
[0006]二、将曲轴的输入轴端与伺服电机的轴端直接刚性联接
相比于现有技术一，具有如下优点:1、结构紧凑；2、负载惯量较低，机构动态特性好，易于实现尚速加工。
[0007]缺点:1、该机构为过约束结构，电机轴端与曲轴间的同轴度(也包括平行度)偏差不可避免，同轴度偏差会引起很大的机构内力，极易导致曲轴、轴承等零部件的疲劳破坏，过约束严重时甚至出现机构的“卡死”;2、执行机构端的冲击载荷直接作用于电机，振动和冲击较大，机床运行过程振动和噪声不可避免。
[0008]三、将曲轴的输入轴端与伺服电机的轴端刚性联接，电机的转子与定子间无轴承支撑，二者自由浮动或电机的转子与定子间仅有后轴承支撑。
[0009]优点:1、无联轴器，结构紧凑，动态特性好，易于实现高速加工；2、机构不存在过约束问题。
[0010]缺点:加工过程中，冲裁力作用下曲轴的挠度变形不可避免，会引起曲轴轴端的跳动，进而导致转子与定子间气隙的变化。对于伺服驱动电机，转子与定子间的气隙变化会直接影响电机的输出特性，是在工程应用中需严格控制的。
【发明内容】
[0011]本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种全电伺服数控转塔冲床主传动机构，该全电伺服数控转塔冲床主传动机构能使伺服电机与机架实现柔性连接，轴向尺寸紧凑，机构的负载惯量小，能实现高速加工；无过约束，无机构内力，电机转子与电机定子间的气隙恒定，且能够适用于高速，重载的应用场合。
[0012]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种全电伺服数控转塔冲床主传动机构，包括伺服电机、曲轴、连杆和滑块，伺服电机包括电机转子和同轴套装于电机转子外周的电机定子；所述数控转塔冲床包括机架和固定设置于机架一侧的固定架；所述曲轴、连杆和滑块均设置于机架内，曲轴通过连杆与滑块相连接，且曲轴的输入端从机架中穿出并与电机转子刚性固定连接；所述电机转子和电机定子之间通过前轴承和后轴承相铰接；所述固定架同轴套装在电机定子的外周，且电机定子和固定架之间设置有至少一个弹性组件，每个弹性组件均包括至少一个悬挂组件，每个悬挂组件均包括同心布置的第一内固定环和第一外固定环、以及若干组第一柔性元件；所述第一内固定环固定套装于电机定子的外周，第一外固定环与固定架固定连接，第一内固定环和第一外固定环两者之间设置有第一环状空腔，该第一环状空腔内均匀布置有若干组所述的第一柔性元件；每组第一柔性元件的一端与与第一内固定环固定连接，每个第一柔性元件的另一端与第一外固定环固定连接，每组第一柔性元件均沿第一外固定环的径向设置。
[0013]每个所述弹性组件均包括至少两个悬挂组件和若干个第一扭转组件，相邻两个悬挂组件之间设置有至少一个第一扭转组件，每个第一扭转组件均包括同心布置的第二内固定环和第二外固定环、以及若干个第二柔性元件，第二内固定环固定套装于电机定子的外周，第二外固定环与固定架固定连接，第二内固定环和第二外固定环之间设置有第二环状空腔，该第二环状空腔内均匀布置有若干个所述的第二柔性元件；每个第二柔性元件的一端与第二内固定环固定连接，每个第二柔性元件的另一端与第二外固定环固定连接，每个第二柔性元件均与第二外固定环的径向呈一个夹角，若干个第二柔性元件形成顺时针或逆时针排列。
[0014]每个所述弹性组件均包括若干个第二扭转组件，相邻两个所述悬挂组件之间还设置有至少一个第二扭转组件，每个第二扭转组件也均包括同心布置的第二内固定环和第二外固定环、以及若干个第二柔性元件，第二扭转组件中第二柔性元件的排列方向与第一扭转组件中第二柔性元件的排列方向相反。
[0015]相邻两个所述悬挂组件之间对称布置有两个第一扭转组件和两个第二扭转组件。
[0016]所述悬挂组件有两个，分别与前轴承和后轴承的位置相对应。
[0017]所述第二柔性元件为绳状弹性部件。
[0018]所述第二柔性元件为钢片、弹簧膜片、钢丝绳和弹簧中任意一种。
[0019]每组所述第一柔性元件为弹簧、阻尼器和橡胶中一种或两种。
[0020]所述机架的中心设置有竖向通孔，机架的中心底部设置有与竖向通孔相连通的导向孔；所述滑块能与该导向孔形成滑动副连接。
[0021]所述曲轴包括所述的输入端、输出端和和偏心设置的曲拐，输入端和输出端上各设置有一个能与所述机架相铰接的轴颈；所述曲拐与连杆顶部相铰接。
[0022]本发明采用上述结构后，具有如下有益效果: 1、曲轴的输入端与电机转子采用刚性固定联接，无联轴器，一方面轴向尺寸更加紧凑，另一方面，机构的负载惯量更小，动态性能稳定，易于实现高速加工。
[0023]2、电机转子与电机定子间通过前轴承与后轴承两端进行支撑，工作过程中电机转子与电机定子的气隙不会发生变化。
[0024]3、悬挂组件中第一柔性元件，如阻尼器或阻尼C的存在，当电机相对于机架产生振动时，对振动的衰减的明显作用。也即能够对曲轴的瞬间冲击载荷进行缓冲，具有一定的减振降噪效果。也即第一柔性元件，一方面弹簧K起到支撑的作用，比如电机水平放置时需要对重力进行支撑，阻尼C起到耗能减振的作用。
[0025]4、第一扭转组件和第二扭转组件中的第二柔性元件，均为绳状弹性部件，由于绳索类力学特性非常特殊，在拉伸变形的初始阶段，拉力几乎没有变化，刚度极低。当拉伸量达到一定时，拉力急剧升高，刚度瞬间变得很高，而其他方向的刚度近乎为零。扭转组件正是基于这种力学特性而设计。
[0026]5、本发明中，悬挂组件、第一扭转组件和第二扭转组件组合，能达到如下有益效果:
I)具有较低的径向刚度，因此当曲轴与电机输出轴间存在同轴度偏差和平行度偏差时，偏差很容易被吸收掉，不会出现过约束问题。
[0027]2)扭转刚度接近无穷大，可以传递更大扭矩，负载能力强。
[0028]3)具有粘弹性阻尼特性，有利于振动的衰减。
[0029]综上所述，与现有技术相比，本发明适应于高速重载应用场合，且机构结构尺寸较小，对加工，装配的精度要求不高。无论是从技术角度还是经济角度优势均很明显。