伺服电机组件及伺服压力机的制作方法

1.本技术涉及电机领域，具体而言，涉及一种伺服电机组件及伺服压力机。


背景技术：

2.伺服电机是一个旋转致动器或线性致动器，能够精确控制角速度、或线的位置、速度和加速度。伺服电机包括一个与电动机相连的传感器，用于位置反馈，此外，伺服电机还包括一个控制器，用于控制伺服电机的转动。
3.现有的电机组件通常是电机通过控制液压缸来实现直线运动，将液压能转变为机械能。这种电机组件结构简单，用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。
4.但是，现有的这种电机组件无法精确进行转速控制、转数控制、位置控制、推力控制，从而无法实现高精度直线运动控制。
5.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

6.本技术实施例提供了一种伺服电机组件及伺服压力机，以至少解决现有技术中伺服电机组件无法精确控制运动位置的技术问题。
7.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种伺服电机组件，包括：伺服电机，所述伺服电机的转轴与电缸连接；电缸，包括：同步组件，将所述转轴的扭力同步传导到转换组件；所述转换组件，将所述同步组件同步传导过来的扭力转换为使得活塞杆能够沿着所述活塞杆的长度方向进行直线运动的作用力；活塞杆，能够基于所述直线运动的作用力，沿着所述长度方向进行升降运动。
8.根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种伺服压力机，包括如上所述的伺服电机组件。
9.在本技术实施例中，通过伺服电机经由同步组件、转换组件带动活塞杆实现升降控制，从而能够精确控制活塞杆的运动位置及运动速度，进而解决了现有技术中伺服电机组件无法精确控制运动位置的技术问题。
附图说明
10.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例提供的一种伺服电机组件的整体结构示意图。
11.图2为本技术实施例提供的一种伺服电机组件的局部剖视图。
12.图3为本技术实施例提供的一种伺服电机组件的剖视图。
13.图4为本技术实施例提供的一种伺服电机组件的侧视图。
14.图5为本技术实施例提供的一种伺服电机组件的图4中a-a的截面图。
15.图6为本技术实施例提供的一种伺服压力机的整体结构示意图之一。
16.图7为本技术实施例提供的一种伺服压力机的整体结构示意图之二。
17.图8为本技术实施例提供的一种伺服压力机的初始位工作箱内部结构示意图。
18.图9为本技术实施例提供的一种伺服压力机的工作位工作箱内部结构示意图。
19.图10为本技术实施例提供的一种伺服压力机的图9中a的放大图。
20.图11为本技术实施例提供的一种伺服压力机的安全门组件的内部结构示意图之一。
21.图12为本技术实施例提供的一种伺服压力机的安全门组件的内部结构示意图之二。
22.图13为本技术实施例提供的一种伺服压力机的安全门组件的放大图。
23.图14为本技术实施例提供的一种伺服压力机的工作台面与模具安装板的放大图。
24.图15为本技术实施例提供的一种伺服电机组件内部的结构放大图。
25.图中：1、机台框架；2、工作箱；3、安全门组件；4、底箱；5、电控箱；6、福马轮；7、开关盒；8、触摸屏；9、顶板；10、安装侧板；11、二联式空气组合元件；12、安全开关箱体；13、上下位置调节孔；14、上下位置调节手轮；15、缸筒；16、保护罩；17、led警示灯；18、伺服电机；19、同步轮箱；20、机架；21、工作台面；22、连接头；23、连接杆；24、导向杆；25、压力传感器；26、活塞杆；27、安全支架；28、导杆；29、安全开关安装板；30、安全开关；31、安全检测头；32、驱动同步轮；33、同步带；34、从动同步轮；35、滚珠丝杆；36、丝杆螺母；37、法兰板；38、亚克力防护门；39、第一限位卡块；40、柱塞；41、直线导轨；42、直线滑块；43、第二限位卡块；44、气缸；45、连接块；46、限位底杆；47、门孔；48、第一传感器；49、第二传感器；50、限位槽；51、模具安装板；52、限位杆；53、限位块。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
27.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.本技术实施例提供了一种伺服电机组件，如图1至5所示，该伺服电机组件包括伺服电机18和电缸。其中，电缸包括同步组件、转换组件、活塞杆26和缸筒15。同步组件包括驱动同步轮32、同步带33、从动同步轮34和同步轮箱19。驱动同步轮32、同步带33、与从动同步轮34设置在同步轮箱19中。转换组件包括滚珠丝杆35和丝杆螺母36。伺服电机18的转轴与
电缸连接。
29.电缸的缸筒15的上端固定安装有同步轮箱19，同步轮箱19的底端一侧固定安装有伺服电机18，且伺服电机18位于缸筒15的一侧，伺服电机18的转轴穿过同步轮箱19的底端位于同步轮箱19的内部，缸筒15的上端内部通过轴承插接安装有滚珠丝杆35，且滚珠丝杆35的顶端穿过同步轮箱19的底端位于同步轮箱19的内部。
30.同步组件将转轴的扭力同步传导到转换组件。同步组件的驱动同步轮32固定安装在伺服电机18的转轴上，从动同步轮34与转换组件中的滚珠丝杆35的顶端固定连接，以通过滚珠丝杆35将扭力传导给转换组件。同步带33套接在驱动同步轮32与从动同步轮34的圆周外表面上，用于连接驱动同步轮32与从动同步轮34。
31.转换组件将同步组件同步传导过来的扭力转换为使得活塞杆26能够沿着活塞杆26的长度方向进行直线运动的作用力。同步组件的滚珠丝杆35的圆周外表面螺纹连接有丝杆螺母36，丝杆螺母36的下端固定安装有活塞杆26，丝杆螺母36能够将扭力转换为直线运动的作用力。
32.活塞杆26能够基于直线运动的作用力，沿着长度方向进行升降运动。活塞杆26的底端固定安装有压力传感器25，压力传感器25的下端固定安装有连接头22，连接头22的圆周外表面固定安装有连接杆23，连接杆23的一端固定安装有导向杆24。
33.在一个示例性实施例中，伺服电机组件还可以包括限位装置，限位装置包括限位杆和限位块。限位杆与限位块滑动连接；限位块固定安装在丝杆螺母36的圆周外表面，与限位杆相对应，能够和限位杆彼此配合，使得活塞杆26停止运动。
34.在一些示例中，伺服电机18可以为闭环伺服机构。极限位置传感器在检测到活塞杆26的极限位置之后，可以将该位置反馈给伺服电机18，从而控制活塞杆26的最终位置。
35.在一些示例中，伺服电机18可以使用光学旋转编码器测量其转轴的速度，并基于所测量的结果，使用变速驱动器来控制伺服电机18的速度。例如，可以与pid控制算法结合，使得活塞杆26更快、更精确地到达其指令位置，而不会出现过冲现象。在活塞杆26快速到达指令位置之后，进一步控制伺服电机18以较慢的预设速度控制活塞杆26以较慢的速度移动。通过这样的方式，可以提高伺服电机组件的工作效率。
36.在一些示例中，伺服电机18还可以与位置编码器配对以提供位置和速度反馈。例如，位置编码器测量活塞杆26的行进位置。将测量的行进位置转换为伺服电机18的输出位置，并将输出位置与控制器外部输入至伺服电机18的命令位置进行比较。如果输出位置与命令位置不同，则会生成一个误差校正信号，基于误差校正信号将伺服电机18沿任一方向旋转一与误差校正信号对应的位置，即将输出轴移至适当的位置，这样来校正伺服电机18的控制误差。在另外一个实施例中，还可以通过基于深度学习方法的神经网络模型来校正伺服电机18的控制误差。
37.本技术实施例提供的伺服电机组件将伺服电机与滚珠丝杆以及丝杆螺母一体化设计，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，能够基于伺服电机的精确转速控制、转数控制、扭矩控制，来精确地控制活塞杆的速度、位置以及推力，从而实现高精度直线运动控制。
38.本实施例中的伺服电机组件可以作为伺服压力机的一部分，因此，伺服电机组件的结构将在下文，结合伺服压力机的其他部件进一步的描述，此处不再赘述。
39.现有的压力机常用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺，随着工业发展的
不断提高，压力机已经广泛应用于电机、汽车零部件等行业中因过盈配合连接（转轴压入铁芯、轴承入轴、转子入定子、销钉或座圈压入、箱体轴承压入等）而要求的压装工艺，以及动力线缆接头、热压烫金、塑料产品组装、屏幕贴合等类压装工艺。
40.现有的机械压力机工作时由电机通过三角皮带驱动大皮带轮，经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构，使滑块和凸模直线下行。机械压力机在锻压工作完成后滑块上行，离合器自动脱开，同时曲柄轴上的自动器接通，使滑块停止在上止点附近。但是，传统的机械压力机由于曲柄滑块带动而无法实现精度的控制，也无法实现压装速度调节与压力精度调节。
41.为了解决上述问题，本技术实施例还提供了一种伺服压力机，如图1至15所示，该伺服压力机包括机台框架1，机台框架1的下端安装有底箱4，机台框架1的上端安装有工作箱2，底箱4的一端安装有电控箱5，工作箱2的顶端固定安装有顶板9，顶板9的上端固定安装有电缸。
42.电缸包括缸筒15，缸筒15的上端固定安装有同步轮箱19，同步轮箱19的底端一侧固定安装有伺服电机18，且伺服电机18位于缸筒15的一侧，伺服电机18的转轴穿过同步轮箱19的底端位于同步轮箱19的内部，伺服电机18的转轴上固定安装有驱动同步轮32，缸筒15的上端内部通过轴承插接安装有滚珠丝杆35，且滚珠丝杆35的顶端穿过同步轮箱19的底端位于同步轮箱19的内部，滚珠丝杆35的顶端固定安装有从动同步轮34，驱动同步轮32与从动同步轮34的圆周外表面均套接有同步带33，滚珠丝杆35的圆周外表面螺纹连接有丝杆螺母36，且丝杆螺母36位于缸筒15的内部，缸筒15的内壁一侧竖直固定安装有限位杆52，与限位杆52相对应的丝杆螺母36的圆周外表面固定安装有限位块53，且限位杆52与限位块53滑动连接，丝杆螺母36的下端固定安装有活塞杆26，缸筒15的底端固定安装有法兰板37，且活塞杆26贯穿于法兰板37的内部，缸筒15的底端通过法兰板37固定安装在顶板9的上端。
43.本实施例中，通过采用伺服电机18控制滚珠丝杆35转动，进而通过丝杆螺母36带动活塞杆26实现升降的控制，从而能够通过调节伺服电机18的正反转改变活塞杆26的上下运动方向，通过调节伺服电机18的转速改变活塞杆26的上下运动速度，通过调节伺服电机18的输出扭力改变活塞杆26的输出压力，并根据压装需要精准地控制活塞杆26的上下运动速度以及输出压力。
44.活塞杆26的底端固定安装有压力传感器25，压力传感器25的下端固定安装有连接头22，连接头22的圆周外表面固定安装有连接杆23，连接杆23的一端固定安装有导向杆24，导向杆24贯穿在顶板9内。
45.位于电缸一侧的顶板9上固定安装有安全开关箱体12，安全开关箱体12包括安装板与外壳，外壳的一侧开设有上下位置调节孔13，安装板上上下相对应固定安装有两个安全支架27，且两个安全支架27之间固定安装有两个导杆28，两个导杆28上活动设置有安全开关安装板29，安全开关安装板29的一侧设置有安全开关30，安全开关30的一端为“y”形，且安全开关30的两个分支上均设置有滚轮，位于一个导杆28的安全开关安装板29上开设有螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有上下位置调节手轮14，且上下位置调节手轮14的一端抵在导杆28圆周外表面，上下位置调节手轮14贯穿在上下位置调节孔13内，导向杆24的顶端固定安装有安全检测头31，且安全检测头31为两边锥形的柱状结构，将安全开关30设置在顶板9上，同时将与安全开关30搭配使用的安全检测头31通过导向杆24与连接杆23和连接头22连
接，能够实时对连接头22的运动过程进行检测控制，更好的保护连接头22的运动距离，避免位移超限造成损坏的风险，其中，安全开关30的位置可以在前期根据需要进行调节固定，调节时，先拧松上下位置调节手轮14，使得安全开关安装板29能够沿着导杆28进行上下调节，然后拖动上下位置调节手轮14使得安全开关安装板29移动到所需位置，然后拧紧上下位置调节手轮14使得安全开关安装板29固定在指定位置处，此时的位置指定是指安全开关30移动到所能控制安全检测头31移动到的最低点，在电缸向下运动的过程中，由于活塞杆26与导向杆24之间通过连接杆23固定，因此活塞杆26运动到的位置的最低点受安全检测头31的限制，当安全检测头31运动触碰到安全开关30时，产生安全信号，并将信号传递给伺服电机18，停止转动，即实现了对压装最低点位置的限位保护，其中安全检测头31为两边锥形的柱状结构能够与安全开关30的两个滚轮更好的实现精密检测。
46.位于工作箱2一侧的机台框架1侧壁通过卡扣安装有安全门组件3，安全门组件3前侧顶端固定安装有触摸屏8，安全门组件3的前侧底端固定安装有开关盒7。
47.安全门组件3包括箱壳，箱壳的中间位置开设有门孔47，位于门孔47两侧的箱壳内壁上均固定安装有直线导轨41，两个直线导轨41上均滑动连接有两个直线滑块42，四个直线滑块42上均固定安装有同一个亚克力防护门38，门孔47的底端固定安装有限位底杆46。
48.位于一个直线导轨41一侧的箱壳内壁上固定安装有安装件，安装件上固定安装有气缸44，气缸44的伸缩杆上固定安装有连接块45，连接块45固定安装在同一个直线导轨41上的直线滑块42上，位于门孔47上端一侧的箱壳上固定安装有第一传感器48，位于门孔47下端一侧的箱壳上固定安装有第二传感器49，且第一传感器48与第二传感器49均位于门孔47的同一侧，亚克力防护门38的打开是靠气缸44带动的，气缸44的伸缩杆会通过连接块45带动直线滑块42沿着直线导轨41向上运动，使得亚克力防护门38打开，完全打开时第一传感器48会检测到完全打开的信号，同时亚克力防护门38打开过程中带动上方安装的两个第二限位卡块43向上运动。
49.上方的两个直线滑块42相对一侧均固定安装有第二限位卡块43，两个第二限位卡块43的相对一侧均开设有限位槽50，箱壳上内壁底端固定安装有两个第一限位卡块39，两个第一限位卡块39的底端均固定安装有柱塞40，且两个柱塞40与两个限位槽50位置相互对应，完全打开时，两个第二限位卡块43相对一侧开设的限位槽50会卡接住箱壳上安装的两个第一限位卡块39上的柱塞40，柱塞40会卡住亚克力防护门38，防止突然断气导致亚克力防护门38掉落产生事故。
50.连接头22的底端固定安装有模柄，工作箱2的内部底端固定安装有工作台面21，工作台面21的上端固定安装有模具安装板51，且模具安装板51位于模柄的正下方，工作台面21的四个角处均开设有安装孔，每个安装孔内均固定安装有机架20，且四个机架20的顶端均固定安装在顶板9上的四个安装孔内，四个机架20的顶端通过螺栓固定安装在顶板9上。
51.顶板9的上端还固定安装有安装侧板10，安装侧板10上固定安装有二联式空气组合元件11，且二联式空气组合元件11包括用于与气缸44连接的空气过滤器、减压阀和两个电磁阀，其中，将二联式空气组合元件11的一端与外界气罐连接，另一端与气缸44连接。
52.底箱4的底端四角处均固定安装有福马轮6，位于电缸一侧的顶板9上固定安装有保护罩16，保护罩16的上端一侧固定安装有led警示灯17，二联式空气组合元件11、开关盒7、触摸屏8、led警示灯17、伺服电机18、第一传感器48、第二传感器49与压力传感器25的输
入端均与电控箱5的输出端电性连接，安全开关30的输出端与伺服电机18的输入端电性连接，安全开关30的输入端与电控箱5的输出端电性连接，气缸44的输入端与触摸屏8的输出端电性连接。
53.需要说明的是，本技术实施例为一种伺服压力机，在使用时，首先，推动该伺服压力机放置在所需工作的位置，然后调节福马轮6进行位置的固定，工作箱2的正面为一个可以打开的安全门组件3，该门为常闭状态，由搭扣扣住，打开亚克力防护门38将待冲压的物件放置在工作台面21上的模具安装板51上；其中亚克力防护门38的打开是靠气缸44带动的，将二联式空气组合元件11的一端与外界气罐连接，另一端与气缸44连接，操控触摸屏8控制气缸44伸出，气缸44的伸缩杆就会通过连接块45带动直线滑块42沿着直线导轨41向上运动，使得亚克力防护门38打开，完全打开时第一传感器48会检测到完全打开的信号，同时亚克力防护门38打开过程中带动上方安装的两个第二限位卡块43向上运动，完全打开时，两个第二限位卡块43相对一侧开设的限位槽50会卡接住箱壳上安装的两个第一限位卡块39上的柱塞40，柱塞40会卡住亚克力防护门38，防止突然断气导致亚克力防护门38掉落产生事故。
54.亚克力防护门38关闭时，操控触摸屏8控制气缸44伸缩杆缩回，通过连接块45带动直线滑块42沿着直线导轨41向下运动，从而使得亚克力防护门38关闭，完全关闭状态下第二传感器49会检测到完全关闭信号。
55.该伺服压力机可以用于电机、汽车零部件等行业中因过盈配合连接（转轴压入铁芯、轴承入轴、转子入定子、销钉或座圈压入、箱体轴承压入等）而要求的压装工艺，以及动力线缆接头、热压烫金、塑料产品组装、屏幕贴合等要求而新增的类压装工艺，因此在使用时根据需要选择所需压装模柄，安装在连接头22的下端，然后操控开关盒7上开关，使得伺服电机18转动，进而带动电缸工作，实现带动连接头22下端安装的模柄向下冲压，完成压装过程。
56.电缸工作时，伺服电机18的转轴带动安装在转轴上的驱动同步轮32转动，在同步带33的带动下安装在从动同步轮34下端的滚珠丝杆35跟着转动，由于在滚珠丝杆35与缸筒15之间安装有轴承，因此滚珠丝杆35更容易在缸筒15内转动，滚珠丝杆35转动的过程中会带动与其螺纹连接的丝杆螺母36上下运动，该处的传动方式类似于丝杠传动原理，其中，在丝杆螺母36的外侧固定安装有限位块53，与限位块53配合滑动连接的限位杆52安装在缸筒15的内壁，这就使得滚珠丝杆35带动丝杆螺母36旋转，在限位块53与限位杆52的配合下使得丝杆螺母36只进行上下运动；如：操控伺服电机18正转，在伺服电机18的带动下滚珠丝杆35正转，进而带动丝杆螺母36反转，以带动活塞杆26向下伸出实现压装作用；操控伺服电机18反转，在伺服电机18的带动下滚珠丝杆35反转，进而带动丝杆螺母36正转，以带动活塞杆26向上缩回，为下次压装作用做准备。通过调节伺服电机18的正反转改变活塞杆26的上下运动方向，通过调节伺服电机18的转速改变活塞杆26的上下运动速度，通过调节伺服电机18的输出扭力改变活塞杆26的输出压力。
57.在顶板9上安装的安全开关箱体12能够起到过程保护的作用，能够对连接头22运动的最低端进行限位保护，可以对待压装物件起到很好的保护作用，避免冲压力度过大造成物件损坏，在使用时，先拧松上下位置调节手轮14，使得安全开关安装板29能够沿着导杆28进行上下调节，然后拖动上下位置调节手轮14使得安全开关安装板29移动到所需位置，
然后拧紧上下位置调节手轮14使得安全开关安装板29固定在指定位置处，此时的位置指定是指安全开关30移动到所能控制安全检测头31移动到的最低点，在电缸向下运动的过程中，由于活塞杆26与导向杆24之间通过连接杆23固定，因此活塞杆26运动到的位置的最低点受到安全检测头31的限制，当安全检测头31运动触碰到安全开关30时，产生安全信号，并将信号传递给伺服电机18，伺服电机18停止转动，即实现了对压装最低点位置的限位保护。
58.本技术实施例，通过采用伺服电机控制滚珠丝杆转动，进而通过丝杆螺母带动活塞杆实现升降的控制，能够通过调节伺服电机的正反转改变活塞杆的上下运动方向，通过调节伺服电机的转速改变活塞杆的上下运动速度，通过调节伺服电机的输出扭力改变活塞杆的输出压力，根据压装需要精准的控制活塞杆的上下运动速度以及输出压力。
59.以上显示和描述了本技术的基本原理和主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术范围内。本技术要求保护范围由所附的项书及其等效物界定。