专利名称：对称肘杆压力传动机构及包括该机构的压力机和注塑机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于连杆传动机构，具体涉及一种压力传动机构及包括该机构的压力机和注塑机。
背景技术：
对称六连杆式压力机(网野(武汉)高科技有限公司的产品)是新近流行的塑性 加工的设备。它相对于其它的传统压力机构，例如曲柄连杆传动式压力机(参见《< 曲柄压 力机》，何德誉，机械工业出版社，1987年)、肘杆传动式压力机(参见“机械压力机肘杆传动 机构的优化设计”，张元通，朱灯林，《机械与电子》，2008 (1)，10 12页)、液压传动式压力 机(参见《液压机的设计与应用》，俞新陆，机械工业出版社)和螺旋传动式压力机(参见武 汉新威奇科技有限公司的J58K系列数控电动螺旋压力机)有一定的优势。体现在1、滑块 的侧向力在无偏载的情况下是等于零的，这样既保证了导轨的使用寿命，也提高了成型精 度。2、对称六连杆机构的增力功能更为明显，降低了电机的驱动力矩。但对称六连杆压力 机传动机构存在如下问题1、机架高度尺寸大，占据高度空间，需要高大的产房，因而增加 了厂房的建筑成本；2、在空行程是速度慢，致使工作效率低；3、有效增力行程短，致使该机 构工作范围短。本实用新型提供一种对称肘杆压力传动机构，增力倍数、有效增力行程明显优于 对称六连杆机构；并且在当具有相同的滑块行程时，本实用新型的机构总高度比对称六连 杆机构低11%左右，更能适应小厂房，降低建筑成本；同时在无偏载的情况下，也无滑块侧 向力；空行程速度高于对称六连杆机构。
实用新型内容为实现本实用新型的目的，采用的具体技术方案为一种对称肘杆压力传动机构，包括滑块、驱动源、位于机构中央的驱动杆以及对称 布置于上述驱动杆轴线两侧的两个肘杆机构，所述肘杆机构包括上肘板、下肘杆和中间连 杆，上肘板通过肘杆铰链、连接铰链和上横梁铰链分别与下肘杆一端、中间连杆一端和机架 相连，下肘杆另一端通过滑块铰链与滑块连接，中间连杆另一端通过驱动铰链和驱动滑块 连接，其特征在于，在机构的整个工作过程中，以两个所述连接铰链轴心为端点的线段 始终保持与通过所述上横梁铰链轴心和其同侧的肘杆铰链轴心的直线相交。本实用新型所述肘杆机构中，上肘板、下肘杆及中间连杆均至少为一个。本实用新型在所述上横梁铰链和肘杆铰链之间连接辅助杆。本实用新型所述的驱动源为电机，所述驱动杆由螺杆和螺母组成，螺母和螺杆构 成滚珠丝杆结构，电机与螺杆连接，螺母固定在驱动块上，通过螺杆的转动带动螺母上下运 动从而推动驱动块。本实用新型所述的驱动源为电机，所述驱动杆由螺杆和螺母组成，螺母和螺杆构成滚珠丝杆结构，电机与螺母连接，螺杆固定在驱动块上，通过螺母转动带动螺杆上下运 动，从而推动驱动块。本实用新型的电机与螺杆或螺母之间通过蜗轮蜗杆和/或齿轮组连接。本实用新型所述的驱动源为液压缸，驱动杆为液压缸的活塞杆，活塞杆的端头固 定在驱动块上。本实用新型所述的上肘板为三角板、圆形板或支架。一种压力机，包括机架、导轨、工作台和上述技术方案之一所述的对称 肘杆压力传 动机构。一种注塑机，包括机架、导轨、工作台和上述技术方案之一所述的对称肘杆压力传 动机构。本实用新型传动特征在于主驱动杆驱动驱动块沿着主驱动杆轴线来回运动，使 中间连杆的连接铰链带动上肘板杆作左右摆动，同时使上肘板的肘杆铰链带动下肘杆协同 作用推动滑块铰链使滑块沿着垂直轨道作上下运动。本实用新型利用驱动块与对称的中间连杆的一端铰接，中间连杆的另一端与对称 布置的上肘板铰接，上肘板通过肘杆铰链同对称的下肘杆铰接，共同构成增力机构，用一个 驱动杆沿垂直方向驱动驱动块的，则可以使滑块在垂线方向作直线上下往复运动，用该压 力传动机构与其它辅助装置共同构成压力机，滑块对导轨无侧压力，可大幅度减少摩擦力 提高传动效率。由于使用肘杆增力和三角板增力原理，使用本实用新型的压力机与传统曲 柄连杆传动式压力机、肘杆传动式压力机相比，在相同的额定工作载荷下，可大幅减少输入 功率；额定载荷工作行程范围更大；当使用电机作驱动源时，可控制滑块作变速运动，并提 高工作效率。用本实用新型构成的压力机既有机械压力机的快速、定位和重复定位精度高 的特性，又有液压机的额定载荷工作行程长的压力特性。本实用新型采用交流电机驱动时，能够只在工作时输出需要的能量，对于压力机 等间歇工作的机器而言，在上、下料时间中不消耗能量，所以比一般通用驱动方式，基本节 能50%以上。可利用电机的控制特性，控制滑块作变速运动，提高工作效率。本实用新型既有液压传动机构的特性又有曲柄连杆传动、肘杆传动机构的特性， 具有增力作用；在滑块运动的大部分行程范围内能够以额定载荷工作，滑块在运动的全行 程范围内对导轨的侧向力等于零，滑块可以变速运动，在下死点可以保压；适用于金属、非 金属和特殊材料的成形。
图1为本实用新型实施例一的结构示意图；图2为本实用新型实施例二的结构示意图；图3为本实用新型实施例三的结构示意图；图4为本实用新型传动原理图；图5为本实用新型与对称六连杆机构的增力效果的比较图；具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型压力传动机构进一步说明。[0026]实施例一如图1所示，第一上肘板3A上固定有第一上横梁铰链6A、第一肘杆铰链7A和第一连接铰链8A，第一上肘板3A通过第一上横梁铰链6A与机架11连接；第一下肘杆4A —端通 过第一肘杆铰链7A与第一上肘板3A连接，第一下肘杆4A另一端通过第一滑块铰链9A与 滑块10连接；第一中间连杆2A的一端通过第一连接铰链8A与第一上肘板3A连接，第一中 间连杆2A的另一端通过第一驱动铰链5A与驱动块1连接。对称地，第二上肘板3B上固定有第二上横梁铰链6B、第二肘杆铰链7B和第二连接 铰链8B，第二上肘板3B通过第二上横梁铰链6B与机架11连接；第二下肘杆4B —端通过 第二肘杆铰链7B与第二上肘板3B连接，第二下肘杆4B另一端通过第二滑块铰链9B与滑 块10连接；第二中间连杆2B的一端通过第二连接铰链8B与第二上肘板3B连接，第二中间 连杆2B的另一端通过第二驱动铰链5B与驱动块1连接。驱动块1通过第一驱动铰链5A与第一中间连杆2A连接，通过第二驱动铰链5B与 第二中间连杆2B铰接；电机14安装于支架11上，电机14通过连轴器12与螺杆13连接，螺杆13上的螺 母固定在驱动块1，电机14能正反两方向旋转驱动，能控制输出力矩和转速。螺杆13轴线与驱动块1中心线重合，螺杆13下端固定在螺杆固定装置16上；滑块10通过第一滑块铰链9A与所述第一下肘杆4A连接，通过第二滑块铰链9B 与所述第二下肘杆4B连接，滑块10靠导轨15进行导向，防止由偏载带来的不稳。图4是本实用新型传动原理图，驱动杆可沿着驱动杆轴线作上下运动，带动驱动 块1沿着驱动杆轴线的方向运动，同时使左侧的第一中间连杆2A通过第一连接铰链8A带 动第一上肘板3A作左右摆动，从而第一上肘板3A和第一下肘杆4A协同运动，右侧的机构 的运动同左侧的完全一样，是对称的。左右两侧的机构协同工作，使滑块1能平稳的上下运 动，不产生侧向压力。在螺母的驱动下，驱动块1同螺母一起沿着螺杆13的轴线方向上、下运动；此时第 一肘杆铰链7A和第一连接铰链8A在第一上肘板3A的约束下，分别沿两条圆弧线作左、右 摆动，第二肘杆铰链7B和第二连接铰链8B在第二上肘板3B的约束下，分别沿两条圆弧线 作左、右摆动，第一滑块铰链9A和第二滑块铰链9B则带动滑块10沿着垂线方向做上下运 动。第一上肘板3A和第二上肘板3B在被第一连接铰链8A和第二连接铰链8B驱动 作左、右摆动的同时，能承受从滑块10通过第一下肘杆4A和第二下肘杆4B传递上来的载 荷，并将载荷传递给机架11。在整个工作过程中，以第一连接铰链8A轴心和第二连接铰链8B轴心为端点的线 段，是与通过第一上横梁铰链6A轴心和第一肘杆铰链7A轴心的直线相交的，同时也与通过 第二横梁铰链6B轴心和第二肘杆铰链7B轴心的直线相交的。实施例二为了保证机构的受力的平衡和稳定工作，肘杆机构中上肘板、下肘杆及中间连杆 各自的数量可以在不干涉的情况下根据实际需要任意确定。本实施例中，单个肘杆机构的 上肘板为2个，下肘杆为2个，中间连杆为1个。如图2所示，在机构增加第三上肘板3C，第三下肘杆4C，第四上肘板3D，第四下肘杆4D，分别和第一上肘板3A，第一下肘杆4A，第二上肘板3B，第二下肘杆4B构成前后对应 的一组。具体如下布置第一中间连杆2A通过第一连接铰链8A同第一上肘板3A和第三上 肘板3C铰接，第三下肘杆4C通过第三肘杆铰链(由于干涉未能在图中表示出)与第三上 肘板3C铰接，滑块10通过第一滑块铰链9A同第一下肘杆4A和第三下肘杆4C铰接。第二 中间连杆2B通过第二连接铰链8B同第二上肘板3B和第四上肘板3D铰接，第四下肘杆4D 通过第四肘杆铰链(由于干涉未能在图中表示出)与第四上肘板3D铰接，滑块10通过第 二滑块铰链9B同第二下肘杆4B和第四下肘杆4D铰接。本实 施例其它组成部分和实施例一相同，在电机14、螺杆13的驱动下，使滑块能 沿着垂线方向做上、下运动。实施例三如图3所示，本实施例中，为了机构具有更好的力学性能，在实施例二的基础上 增加了第一辅助上肘板18A，第二辅助上肘板18B，第三辅助上肘板18C，第四辅助上肘板 18D，具体布置如下在第一下肘杆4A和第二下肘杆4B的前侧分别增加第一辅助上肘板 18A和第二辅助上肘板18B，在第三下肘杆4C和第四下肘杆4D的后侧分别增加第三辅助上 肘板18C和第四辅助上肘板18D(未能在本图表现出来)，第一辅助上肘板18A的一端通过 第一上横梁铰链6A和机架11铰接，另一端通过第一肘杆铰链7A同第一下肘杆4A铰接，第 二辅助上肘板18B的一端通过第二上横梁铰链6B和机架11铰接，另一端通过第二肘杆铰 链7B同第二下肘杆4B铰接，第三辅助上肘板18C的一端通过第一上横梁铰链6A和机架11 铰接，另一端通过第三肘杆铰链7C (图中未表示)同第三下肘杆4C铰接，第四辅助上肘板 18D的一端通过第二上横梁铰链6B和机架11铰接，另一端通过第四肘杆铰链7D (图中未表 示)同第四下肘杆4D铰接。本实施例其它组成部分和实施例一相同，在电机14、螺杆13的驱动下，使滑块能 沿着垂线方向做上、下运动。上述实施例中驱动源是电机，驱动杆由螺杆和螺母组成，螺母和螺杆构成滚珠丝 杆结构，电机通过连轴器与螺杆连结，螺母固定在驱动块上；另外，电机与螺杆之间也可以 通过蜗轮蜗杆，齿轮组以及其他机构连接；此外，电机也可以带动螺母转动，带动螺杆上下 运动，以推动驱动块。本实用新型还可以采用液压系统作为驱动源，驱动杆为液压缸的活塞 杆，活塞杆的端头固定在驱动块上。本实用新型可用于塑性加工的压力机，将本实用新型安装在专门设计的带有工作 台17、导轨15的机身上构成压力机，将与第一上横梁铰链6A和第二上横梁铰链6B铰接的 支座固定在机身11上。导轨15的作用是约束滑块10，使之在压力加工中出现偏心载荷时， 导轨能够约束滑块保持直线运动，从而确保加工精度。在滑块的底部安装上模具，在工作台 面安装下模具，即可用于材料的冲压、拉深、挤压、压印等塑性加工。如图5所示为当本实用新型比对称六连杆机构的高度小11%，宽度相同的情况 下，两结构的在同等电机转矩驱动下的载荷增力倍数——行程曲线。两机构的总行程都是 600毫米，本图直截取了最下面的200毫米，横坐标的最左端是滑块的下死点。虚线是本实 用新型的曲线，实线是对称六连杆机构的曲线。从曲线图可以明显看出本实用新型在增力 效果方面明显强于对称六连杆机构。(曲线没有画到最左端是为了提高图的可读性，实际上 直到横轴最左端，虚线都要高于实线，而且差距越来越大)
权利要求一种对称肘杆压力传动机构，包括滑块、驱动源、位于机构中央的驱动杆以及对称布置于上述驱动杆轴线两侧的两个肘杆机构，所述肘杆机构包括上肘板、下肘杆和中间连杆，上肘板通过肘杆铰链、连接铰链和上横梁铰链分别与下肘杆一端、中间连杆一端和机架相连，下肘杆另一端通过滑块铰链与滑块连接，中间连杆另一端通过驱动铰链和驱动块连接，其特征在于，在机构的整个工作过程中，以两个所述连接铰链轴心为端点的线段始终保持与通过所述上横梁铰链轴心和与该上横梁铰链轴心处于轴线同侧的肘杆铰链轴心的直线相交。
2.如权利要求1所述的对称肘杆压力传动机构，其特征在于，所述肘杆机构中，上肘 板、下肘杆及中间连杆均至少为一个。
3.如权利要求1或2所述的对称肘杆压力传动机构，其特征在于，在所述上横梁铰链和 肘杆铰链之间连接辅助杆。
4.如权利要求1或2所述的对称肘杆压力传动机构，其特征在于，所述驱动源为电机， 所述驱动杆由螺杆和螺母组成，螺母和螺杆构成滚珠丝杆结构，电机与螺杆连接，螺母固定 在驱动块上，通过螺杆的转动带动螺母上下运动从而推动驱动块。
5.如权利要求1或2所述的对称肘杆压力传动机构，其特征在于，所述驱动源为电机， 所述驱动杆由螺杆和螺母组成，螺母和螺杆构成滚珠丝杆结构，电机与螺母连接，螺杆固定 在驱动块上，通过螺母转动带动螺杆上下运动，从而推动驱动块。
6.如权利要求4所述的对称肘杆压力传动机构，其特征在于，电机与螺杆或螺母之间 通过蜗轮蜗杆和/或齿轮组连接。
7.如权利要求1或2之一所述的对称肘杆压力传动机构，其特征在于，所述驱动源为 液压缸，驱动杆为液压缸的活塞杆，活塞杆的端头固定在驱动块上。
8.如权利要求1或2所述的对称肘杆压力传动机构，其特征在于所述上肘板为三角 板、圆形板或支架。
9.一种压力机，包括机架、导轨、工作台和上述权利要求1-8之一所述的对称肘杆压力 传动机构。
10.一种注塑机，包括机架、导轨、工作台和上述权利要求1-8之一所述的对称肘杆压 力传动机构。
专利摘要一种对称肘杆压力传动机构及包括该机构的压力机和注塑机，属于连杆传动机构领域，该肘杆压力传动机构包括肘杆机构、驱动块、滑块以及机架，肘杆机构为两个，对称布置于位于机构中心的驱动杆轴线两侧。其中肘杆机构包括上肘板、下肘杆和中间连杆。上肘板通过肘杆铰链、连接铰链和上横梁铰链分别与下肘杆、中间连杆和机架连接，下肘杆另一端通过滑块铰链与滑块连接，中间连杆另一端通过驱动铰链和驱动滑块连接；在整个工作过程中，以两个所述连接铰链轴心为端点的线段始终保持与通过所述上横梁铰链轴心和其同侧的肘杆铰链轴心的直线均相交。相比现有的对称六连杆机构，本实用新型具有增力效果好，承重轴的受力相对不复杂，不容易折断，机构总高度低等优点。
文档编号F16H21/00GK201714931SQ20102011943
公开日2011年1月19日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者杨昊玥, 莫健华 申请人:华中科技大学