一种直线电机直接驱动的数控冲压机床的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种直线电机直接驱动的数控冲压机床，包括床身、设置在床身上端的动力装置、设置在动力装置的下端并能够在动力装置的驱动下作上下往复运动的模架、设置在模架下端的冲头、以及设置在床身下端上表面的工作台，所述工作台位于冲头的下方，所述动力装置采用直线电机，所述模架与直线电机的次级相连，并且模架能够在直线电机次级的驱动下作上下往复运动。冲床采用立式结构，由直线电机直接驱动，取代了传统的“旋转电机+曲柄连杆”的驱动形式，简化了机床的机械结构，同时由于无中间运动转换机构，因此噪音小，传递效率高，有助于提高机床的加工效率，冲压频率可达到200次/min，另外还具有节能环保、自动化程度高等优点。
【专利说明】一种直线电机直接驱动的数控冲压机床
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种冲压机床，特别是涉及一种直线电机直接驱动的数控冲压机床。
【背景技术】
[0002]冲床广泛应用于电子、通讯、交通工具(汽车、摩托车、自行车)、五金零部件等成型冲压工序。目前，我国传统的冲压机床的动力来自旋转电动机，它需要一系列转换机构将旋转运动转变为往复直线运动，为了获得足够大的冲压力，还需配备一只储能大飞轮，因此中间部件多，传递效率低，结构复杂，体积笨重，噪声大且易产生故障。而利用直线电机技术，将电能直接转换成机械能的直线电机驱动的冲压机床，不需要任何的中间转换部件就能够实现冲头的往复直线运动，避免了因中间传动而造成的能量损失和磨损，提高了传递效率。利用直线电机直接驱动的冲压机床具有结构简单，体积小，重量轻，噪声小，耗能少，生产周期短等特点，有助于提高生产效率，节约生产成本，提高企业经济效益。我国是机床的使用大国，也是制造大国，机电产品的出口每年都在增长，随着世界机床业加工技术的不断发展，直线电机驱动技术将是机床发展的一个方向，作为一个机床使用大国和制造大国，设计具有先进水平的直线电机驱动的冲压机床具有重要意义。
实用新型内容
[0003]针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用直线电机直接驱动的数控冲压机床，以弥补传统机床因中间部件多而引起的传递效率低、结构复杂、体积笨重、噪声大、易产生故障等缺陷。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案:
[0005]一种直线电机直接驱动的数控冲压机床，包括床身、设置在床身上端的动力装置、设置在动力装置的下端并能够在动力装置的驱动下作上下往复运动的模架、设置在模架下端的冲头、以及设置在床身下端上表面的工作台，所述工作台位于冲头的下方，其特征在于，所述动力装置采用直线电机，所述模架与直线电机的次级相连，并且模架能够在直线电机次级的驱动下作上下往复运动。
[0006]进一步，本实用新型还包括初级定位座，所述床身上具有呈水平设置的中间安装板，所述初级定位座固定在中间安装板的中心位置，所述直线电机的初级定位设置于初级定位座内。
[0007]进一步，本实用新型还包括导向机构，所述中间安装板的两端各设置有一个锁紧滑块，所述导向机构包括两个圆柱形滚珠导轨，两个圆柱形滚珠导轨分别安装在两个位于中间安装板两端的锁紧滑块内，两个圆柱形滚珠导轨的下端固定连接在模架上。
[0008]进一步，本实用新型还包括缓冲机构，所述缓冲机构包括碟形弹簧和弹簧安装座，所述直线电机的次级通过弹簧安装座与模架相连接，所述碟形弹簧设置在弹簧安装座与模架之间。
[0009]进一步，所述工作台的两端各设置有一个限位支架，两个限位支架分别与模架的两端相配合，用于限制模架的下行程。
[0010]优选地，所述限位支架的上表面设置有橡胶垫。
[0011]进一步，本实用新型还包括控制系统，控制系统包括电器控制柜以及与电器控制柜连接的数控操作面板、位置传感器和光栅，电器控制柜内设置有PLC，位置传感器用于检测模架的行程，当模架超出极限行程时，位置传感器反馈信号给PLC，PLC控制直线电机断电，同时锁紧滑块的锁紧机构将圆柱形滚珠导轨锁死；光栅用于检测冲头的位置，当光栅检测到冲头向下运动到达设定位置时，光栅反馈信号给PLC，PLC控制直线电机断电并使其相序发生变化，直线电机次级反向向上运动。
[0012]本实用新型设计的由直线电机直接驱动的冲压机床与传统冲床相比，具有如下优占.V.
[0013]1、本实用新型的冲床采用立式结构，由直线电机直接驱动，取代了传统的“旋转电机+曲柄连杆”的驱动形式，简化了机床的机械结构，同时由于无中间运动转换机构，因此传递效率尚，提尚了机床的动态响应性能，也有助于提尚机床的加工效率，经检验，本实用新型的机床冲压频率可达到200次/min。
[0014]2、本实用新型由于采用直线电机直接驱动，直线电机的初级和次级之间有气隙，初级和次级之间无接触，几乎没有机械磨损。
[0015]3、本实用新型由于无传统的中间运动转换机构，因此工作时噪声很小。
[0016]4、本实用新型由于不需要任何中间运动转换机构来实现动力的传递，因此能量利用率较高，降低了机床的能耗，节能环保。
[0017]5、本实用新型采用数控系统来实现对机床的自动化控制，操作方便可靠，自动化程度高，同时冲压行程可以根据需要进行调节，另外由于增加了光栅和数控闭环控制系统，因此直线电机的动子运动精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的一种直线电机直接驱动的数控冲压机床的结构示意图。
[0019]图中，I一床身，2—限位支架，3—橡胶垫，4一工作台，5—模架，6—碟形弹簧，7—弹簧安装座，8—初级定位座，9 一锁紧滑块，10—圆柱形滚珠导轨，11 一直线电机次级，12-初级安装座，13—直线电机初级，14 一数控操作面板，15—光栅。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
[0021]参见附图，一种直线电机直接驱动的数控冲压机床，包括床身1、动力装置、模架5、冲头和工作台4，其中，动力装置采用圆筒形直线电机，直线电机的初级安装座12固定设置于床身I顶部的正中间，直线电机初级13和直线电机次级11位于床身I内部，直线电机次级11安装在直线电机初级13内；床身I的顶部下方具有一块水平设置的中间安装板，中间安装板的中心位置设置有初级定位座8，初级定位座8呈圆筒形，直线电机初级13安装在初级定位座8内；模架5与直线电机次级11的下端相连，并且模架5能够在直线电机次级11的驱动下作上下往复运动；冲头设置在模架的下端，工作台4设置在床身I下半部分的上表面上，并且工作台4位于冲头的下方。
[0022]直线电机初级13固定在机床上，当直线电机接通电源后，电机产生气隙磁场，气隙磁场会随着时间变化而沿着直线方向移动，在移动的磁场作用下，直线电机初级13产生感应电动势和电流，在感应电流和气隙磁场的作用下，电磁推力推动直线电机次级11带着模架5向下运动，模架5下端的冲头对工作台4上的工件进行冲压；当冲头到位后，直线电机断电并使直线电机的相序发生变化，产生向上的电磁推力，由直线电机次级11带动模架5向上先加速再减速至初始位置，完成一次冲压。
[0023]作为对上述技术方案的进一步改进，本实用新型还包括导向机构，中间安装板的两端各设置有一个锁紧滑块9，导向机构包括两个圆柱形滚珠导轨10，两个圆柱形滚珠导轨10分别安装在两个位于中间安装板两端的锁紧滑块9内，两个圆柱形滚珠导轨10的下端连接在模架5上。在模架5向下运动时，模架5两端通过圆柱形滚珠导轨10进行导向，从而保证模架具有较高的运动精度；当工作过程出现紧急信号、直线电机断电或模架行程超出极限行程范围时，锁紧滑块9的锁紧机构将圆柱形滚珠导轨10锁死，防止事故发生。需要说明的是，在导轨的竖直方向安装锁紧滑块，使之断电时锁死导轨，属于现有技术。
[0024]作为对上述技术方案的进一步改进，本实用新型还包括缓冲机构，缓冲机构包括碟形弹簧6和弹簧安装座7，直线电机次级11通过弹簧安装座7与模架5相连接，碟形弹簧6设置在弹簧安装座7与模架5之间。冲压工件时，蝶形弹簧6对直线电机次级11进行缓冲，防止直线电机次级11受力变形而使电机失效，起到保护次级的作用。
[0025]作为对上述技术方案的进一步改进，工作台4的两端各设置有一个限位支架2，当模架5向下运动到达极限行程时，模架5的两端分别与两个限位支架2的顶部接触，即模架5的两端受到限位支架2的阻挡而停止向下运动，这样就限制了模架5的极限行程。当然，为了起到减震和缓冲的作用，还可以在限位支架2的上表面设置橡胶垫3。
[0026]作为对上述技术方案的进一步改进，本实用新型还包括控制系统，控制系统包括电器控制柜以及与电器控制柜连接的数控操作面板14、位置传感器和光栅15，电器控制柜内设置有PLC，位置传感器用于检测模架5的行程，当模架5超出极限行程时，位置传感器反馈信号给PLC，PLC控制直线电机断电，同时锁紧滑块9的锁紧机构将圆柱形滚珠导轨10锁死；光栅15用于检测冲头的位置，当光栅15检测到冲头向下运动到达设定位置时，光栅15反馈信号给PLC，PLC控制直线电机断电并使其相序发生变化，直线电机次级11反向向上运动。工作时，按下数控操作面板14上的启动按钮，PLC控制直线电机通电，直线电机次级11驱动模架5下行，当光栅15检测到冲头到位后，光栅15反馈信号给PLC，PLC控制直线电机断电并使其相序发生变化，产生向上的电磁推力，由直线电机次级11带动模架5向上先加速再减速至初始位置。
[0027]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管 申请人:参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种直线电机直接驱动的数控冲压机床，包括床身、设置在床身上端的动力装置、设置在动力装置的下端并能够在动力装置的驱动下作上下往复运动的模架、设置在模架下端的冲头、以及设置在床身下端上表面的工作台，所述工作台位于冲头的下方，其特征在于，所述动力装置采用直线电机，所述模架与直线电机的次级相连，并且模架能够在直线电机次级的驱动下作上下往复运动。
2.根据权利要求1所述的一种直线电机直接驱动的数控冲压机床，其特征在于，还包括初级定位座，所述床身上具有呈水平设置的中间安装板，所述初级定位座固定在中间安装板的中心位置，所述直线电机的初级定位设置于初级定位座内。
3.根据权利要求2所述的一种直线电机直接驱动的数控冲压机床，其特征在于，还包括导向机构，所述中间安装板的两端各设置有一个锁紧滑块，所述导向机构包括两个圆柱形滚珠导轨，两个圆柱形滚珠导轨分别安装在两个位于中间安装板两端的锁紧滑块内，两个圆柱形滚珠导轨的下端固定连接在模架上。
4.根据权利要求1所述的一种直线电机直接驱动的数控冲压机床，其特征在于，还包括缓冲机构，所述缓冲机构包括蝶形弹簧和弹簧安装座，所述直线电机的次级通过弹簧安装座与模架相连接，所述碟形弹簧设置在弹簧安装座与模架之间。
5.根据权利要求1所述的一种直线电机直接驱动的数控冲压机床，其特征在于，所述工作台的两端各设置有一个限位支架，两个限位支架分别与模架的两端相配合，用于限制模架的下行程。
6.根据权利要求1所述的一种直线电机直接驱动的数控冲压机床，其特征在于，所述限位支架的上表面设置有橡胶垫。
7.根据权利要求3所述的一种直线电机直接驱动的数控冲压机床，其特征在于，还包括控制系统，控制系统包括电器控制柜以及与电器控制柜连接的数控操作面板、位置传感器和光栅，电器控制柜内设置有PLC，位置传感器用于检测模架的行程，当模架超出极限行程时，位置传感器反馈信号给PLC，PLC控制直线电机断电，同时锁紧滑块的锁紧机构将圆柱形滚珠导轨锁死；光栅用于检测冲头的位置，当光栅检测到冲头向下运动到达设定位置时，光栅反馈信号给PLC，PLC控制直线电机断电并使其相序发生变化，直线电机次级反向向上运动。
【文档编号】B30B1/00GK204172384SQ201420601783
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】罗静, 肖铁忠, 黄娟 申请人:重庆理工大学