专利名称：行程可调多级缓冲气垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种缓冲气垫，具体地说是一种应用于压力机上的行程可调多级缓冲气垫。
背景技术：
气垫是以压缩空气为原动力的弹顶器，它的种类很多，根据结构形式的不同，可以 分为单活塞式和多活塞式，固定气缸式和活动气缸式，气垫自身导向式和工作台导向式，可 调行程式和不可调行程式等。根据安装位置不同可分为上气垫和下气垫。气垫可以与模具 配合随滑块上下往复运动，在压力机进行拉伸工艺时起压边及卸件打料的作用，在压力机 进行冲裁工艺时起顶件的作用。在压力机装配气垫后，单动压力机就能进行拉伸工艺，从而 扩大了压力机的工艺范围。气垫与弹簧垫、橡胶垫相比，优点在于压力可调，调节范围大， 在压力机整个行程中气垫压力可以基本保持不变，通用性强，从而提高了压力机的冲压精 度与工作效率。因此在压力机上越来越广泛地采用了气垫装置，同时也对气垫的功能、技术 指标等逐步提出了更高的要求，如低噪音、行程可调、大的输出压力等，以适应生产的需求。 现有技术中，输出压力的增大通常是通过使用多个单级气垫的方式来实现的，但是使用多 个单级气垫可能会带来动作同步性差、压力不一致等缺点，从而产生冲压精度低、废品率高 等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种结构巧妙合理，气垫行 程能够自动、精密调节，输出压力可灵活调整的多级缓冲气垫，该缓冲气垫能有效提高压力 机的生产效率，扩大其适用范围，而且工作噪音低。按照本发明提供的技术方案，所述行程可调多级缓冲气垫包括一个主缓冲机构和 至少一个与其顺次串联的单级增压机构，主缓冲机构上端连接有顶冠；所述主缓冲机构包 括顶杆、调节丝杠、轴承组件、大同步带轮、同步带、小同步带轮、驱动电机、前端盖、调节螺 母、主缸体和主活塞；主缸体下端密封联接单级增压机构；驱动电机安装在前端盖一侧，驱 动电机的输出轴上安装小同步带轮；前端盖的中心开设有安装孔，调节螺母装在安装孔内 并固定在前端盖上，调节丝杠装在调节螺母内并与调节螺母构成螺纹传动副；大同步带轮 通过轴承组件安装在前端盖上并能自由转动，大同步带轮与小同步带轮通过同步带连接传 动；调节丝杠装在大同步带轮的中心通孔内并能轴向移动，在调节丝杠外壁上开设有轴向 的联接槽，在大同步带轮中心孔的内壁设有联接键，联接键嵌置于联接槽内，大同步带轮转 动带动调节丝杠同步转动并产生升降运动；所述调节丝杠中心设有轴向的通孔，顶杆装在 调节丝杠的中心通孔内并能轴向滑动，顶杆上端向上穿过机架上的顶杆通孔后连接顶冠； 顶杆下端伸出调节丝杠的中心通孔与装配在主缸体内的主活塞相连接；主缸体内被主活 塞分成上部的主呼吸腔室和下部的主进气腔室，主呼吸腔室与前端盖上开设的主呼吸口相 通，主进气腔室与单级增压机构上开设的主进气口相通；所述单级增压机构包括联接缸盖、增压缸体、增压活塞杆和增压活塞；联接缸盖上部与主缸体的下端密封联接，增压缸体的下 端与下一个单级增压机构的联接缸盖密封连接，最后一个单级增压机构的增压缸体的下端 密封连接后端盖；在联接缸盖的中心开设有活塞杆通孔，增压活塞杆上端穿过活塞杆通孔 伸入主缸体内并向上顶住主活塞，增压活塞杆与活塞杆通孔之间通过密封件密封；增压活 塞杆下端与装配在增压缸体内的增压活塞相连接；所述增压缸体内被增压活塞分成上部 的增压呼吸腔室和下部的增压进气腔室，增压呼吸腔室与联接缸盖上开设的增压呼吸口相 通，增压进气腔室与联接缸盖或后端盖上开设的增压进气口相通。作为本发明的进一步改进，所述机架上安装有上接近开关和下接近开关，上接近 开关和下接近开关分别控制调节丝杠升降运动的上下极限位置。作为本发明的进一步改进，所述调节丝杠的下端连接有缓冲座，缓冲座的下表面、 增压活塞杆的上端面、以及后端盖的内端面均设有凹槽，各凹槽内对应装有形状尺寸相匹 配的丝杠缓冲垫、活塞杆缓冲垫以及缸盖缓冲垫。作为本发明的进一步改进，所述轴承组件包括上定位轴承、下定位轴承和轴承盖； 在前端盖的上表面设有轴承支座，下定位轴承的外圈支承在轴承支座上，下定位轴承的内 圈套在大同步带轮的下部并起到支承作用；上定位轴承的内圈套在大同步带轮的上部，上 定位轴承的外圈通过轴承盖压紧，轴承盖固定在前端盖上。作为本发明的进一步改进，所述顶杆与调节丝杠的中心通孔之间、顶杆与机架上 的顶杆通孔之间均装有滑套。作为本发明的进一步改进，所述调节丝杠与调节螺母之间的配合螺纹的轴向间隙 不大于0. 10mm。作为本发明的进一步改进，所述主呼吸口和增压呼吸口处分别安装消音器。作为本发明的进一步改进，所述驱动电机采用伺服电机。作为本发明的进一步改进，所述丝杠缓冲垫、活塞杆缓冲垫和缸盖缓冲垫均通过 螺栓件联接固定，螺栓件上涂抹高强度螺纹胶。作为本发明的进一步改进，所述丝杠缓冲垫、活塞杆缓冲垫和缸盖缓冲垫采用聚 氨酯材料制成。本发明与现有技术相比，优点在于结构巧妙合理，设计了多个可顺次串联的单级 增压机构，通过力的逐级传递，可以在有限的安装空间内使缓冲气垫获得较大的输出压力； 通过调整调节丝杠来控制顶杆的上升位置，使气垫行程能够自动、精密调节，克服了装配不 同模具时需要更换不同长度顶杆的弊端，提高了压力机的生产效率，扩大了适用范围；气垫 中产生相对运动的零部件的刚性接触部位设置了聚氨酯缓冲垫，有效地解决了气垫在工作 过程中刚性接触产生噪音的问题。
图1为本发明实施例的结构主视图。附图标记说明1_顶冠、2-顶杆、3-机架、4-调节丝杠、5-联接槽、6-联接键、7-大 同步带轮、8-同步带、9-小同步带轮、10-驱动电机、11-电机座、12-前端盖、13-调节螺母、 14-主缸体、15-缓冲座、16-主活塞、17-主进气口、18-联接缸盖、19-增压活塞杆、20-增 压缸体、21-增压活塞、22-增压进气口、23-后端盖、24-缸盖缓冲垫、25-增压进气腔室、26-增压呼吸腔室、27-增压呼吸口、28-活塞杆缓冲垫、29-主进气腔室、30-丝杠缓冲垫、 31-主呼吸腔室、32-主呼吸口、33-轴承支座、34-下定位轴承、35-上定位轴承、36-轴承 盖、37a-上接近开关、37b-下接近开关、38-滑套、A-单级增压机构。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，实施例中的是两级缓冲气垫，其包括一个主缓冲机构和一个单级增 压机构A，在该单级增压机构A的下部再顺次串联若干个单级增压机构A即可形成多级缓冲气垫。如图1所示，所述主缓冲机构主要由顶杆2、机架3、调节丝杠4、大同步带轮7、同 步带8、小同步带轮9、驱动电机10、电机座11、前端盖12、调节螺母13、主缸体14和主活塞 16组成。主缸体14下端密封联接单级增压机构A。驱动电机10通过电机座11安装在前端 盖12 —侧，驱动电机10的输出轴上安装小同步带轮9。前端盖12的中心开设有安装孔，调 节螺母13装在安装孔内并利用螺钉固定在前端盖12上，调节丝杠4装在调节螺母13内并 与调节螺母13构成螺纹传动副。大同步带轮7通过轴承组件安装在前端盖12上并能自由 转动，大同步带轮7与小同步带轮9通过同步带8连接传动。调节丝杠4装在大同步带轮 7的中心通孔内并能轴向移动，在调节丝杠4外壁上开设有轴向的联接槽5，在大同步带轮 7中心孔的内壁设有联接键6，联接键6嵌置于联接槽5内，大同步带轮7转动带动调节丝 杠4同步转动。由于调节螺母13是固定在前端盖12上的，在调节螺母13固定不动的情况 下，调节丝杠4转动就会使其自身产生相对的轴向移动；即驱动电机10正反转动，调节丝杠 4就会相应地产生升降运动。所述调节丝杠4中心设有轴向的通孔，顶杆2装在调节丝杠4 的中心通孔内并能轴向滑动，顶杆2上端向上穿过机架3上的顶杆通孔后连接顶冠1。为了 使顶杆2顺畅滑动，所述顶杆2与调节丝杠4的中心通孔之间、顶杆2与机架3上的顶杆通 孔之间均装有滑套38。顶杆2下端伸出调节丝杠4的中心通孔与装配在主缸体14内的主 活塞16通过螺纹相连接。主缸体14内被主活塞16分成上部的主呼吸腔室31和下部的主 进气腔室29，主呼吸腔室31与前端盖12上开设的主呼吸口 32相通，主进气腔室29与单级 增压机构A上开设的主进气口 17相通。具体应用中，通过微调调节丝杠4的具体位置，就 可以限制装在调节丝杠4中心通孔内的顶杆2的上升位置，达到调节缓冲气垫行程的目的； 从而克服了传统技术中装配不同模具需要更换不同长度顶杆2的弊端，提高了压力机的生 产效率，扩大了适用范围，为实现压力机的数字、精密控制创造了条件。如图1所示，所述单级增压机构A主要由联接缸盖18、增压缸体20、增压活塞杆19 和增压活塞21组成；联接缸盖18上部与主缸体14的下端密封联接，增压缸体20的下端密 封连接后端盖23。在联接缸盖18的中心开设有活塞杆通孔，增压活塞杆19上端穿过活塞 杆通孔伸入主缸体14内并向上顶住主活塞16，增压活塞杆19与活塞杆通孔之间通过密封 件密封。增压活塞杆19下端与装配在增压缸体20内的增压活塞21通过螺纹相连接。所 述增压缸体20内被增压活塞21分成上部的增压呼吸腔室26和下部的增压进气腔室25，增 压呼吸腔室26与联接缸盖18上开设的增压呼吸口 27相通，增压进气腔室25与后端盖23 上开设的增压进气口 22相通。如图1所示，所述轴承组件由上定位轴承35、下定位轴承34和轴承盖36组成；在前端盖12的上表面设有轴承支座33，下定位轴承34的外圈支承在轴承支座33上，下定位 轴承34的内圈套在大同步带轮7的下部并起到支承作用；上定位轴承35的内圈套在大同 步带轮7的上部，上定位轴承34的外圈通过轴承盖36压紧，轴承盖36通过螺钉固定在前
立而盖12上o如图1所示，所述机架3上安装有上接近开关37a和下接近开关37b，上接近开关 37a和下接近开关37b分别控制调节丝杠4升降运动的上下极限位置，以便于对调节丝杠4 升降运动的行程范围进行精确的调节。如图1所示，所述调节丝杠4的下端连接有缓冲座15 ；在缓冲座15的下表面、增 压活塞杆19的上端面、以及后端盖23的内端面均设有凹槽，各凹槽内对应装有形状尺寸相 匹配的丝杠缓冲垫30、活塞杆缓冲垫28以及缸盖缓冲垫24，从而有效解决了缓冲气垫中的 零部件在工作过程中刚性接触产生噪音的问题。各缓冲垫均通过螺栓件联接固定，螺栓件 上需要涂抹高强度螺纹胶，以防止缓冲垫受冲击振动而松动。所述丝杠缓冲垫30、活塞杆缓 冲垫28和缸盖缓冲垫24优先采用弹性及强度较高、耐疲劳性及抗震动性优异的聚氨酯材 料制成。另外，所述缓冲气垫上的主呼吸口 32和增压呼吸口 27处还可以安装消音器，以进 一步降低工作噪音。本发明中的驱动电机10优先采用伺服电机，伺服电机与普通的步进电机相比，其 脉冲当量更小，控制精度更高，无过冲及丢拍现象，控制性能更为可靠，同时具有较强的力 矩过载能力，这些同样为气垫行程数字、精密可调提供了有利条件。所述调节丝杠4与调节 螺母13之间的配合螺纹的精度应严格控制，应保证其轴向间隙不大于0. 10mm,以提高压力 机的冲压精度。本发明的工作过程和工作原理如下
首先根据模具来确定顶杆2的上升位置，然后通过微调调节丝杠4的具体位置来限制 顶杆2的上升位置。调节方法如下启动驱动电机10，驱动电机10通过小同步带轮9带动 大同步带轮7转动，大同步带轮7转动带动调节丝杠4同步转动；由于调节螺母13是固定 在前端盖12上的，在调节螺母13固定不动的情况下，调节丝杠4转动就会使其自身产生相 对的轴向移动；即驱动电机10正反转动，调节丝杠4就会相应地产生升降运动，从而完成调 节丝杠4的位置调整。然后将压缩空气分别从主进气口 17和增压进气口 22通入主进气腔室29和增压 进气腔室25内，主活塞16和增压活塞21均受到压力，主活塞16推动顶杆2上升，顶在主 活塞16下表面上的增压活塞杆19也向上推动，经逐级传递后得到了更大的输出压力。单 级增压机构A越多，产生的输出压力越大，从而实现了在有限安装空间内增大气垫输出压 力的目的。解决了原先使用多个单级气垫可能会带来的因它们的动作同步性差、压力不一 致而产生的影响冲压精度、增加废品率的问题，而且大大降低了缓冲气垫的生产成本。
权利要求
行程可调多级缓冲气垫，包括一个主缓冲机构和至少一个与其顺次串联的单级增压机构(A)，其特征在于主缓冲机构上端连接有顶冠(1)；所述主缓冲机构包括顶杆(2)、调节丝杠(4)、轴承组件、大同步带轮(7)、同步带(8)、小同步带轮(9)、驱动电机(10)、前端盖(12)、调节螺母(13)、主缸体(14)和主活塞(16)；主缸体(14)下端密封联接单级增压机构(A)；驱动电机(10)安装在前端盖(12)一侧，驱动电机(10)的输出轴上安装小同步带轮(9)；前端盖(12)的中心开设有安装孔，调节螺母(13)装在安装孔内并固定在前端盖(12)上，调节丝杠(4)装在调节螺母(13)内并与调节螺母(13)构成螺纹传动副；大同步带轮(7)通过轴承组件安装在前端盖(12)上并能自由转动，大同步带轮(7)与小同步带轮(9)通过同步带(8)连接传动；调节丝杠(4)装在大同步带轮(7)的中心通孔内并能轴向移动，在调节丝杠(4)外壁上开设有轴向的联接槽(5)，在大同步带轮(7)中心孔的内壁设有联接键(6)，联接键(6)嵌置于联接槽(5)内，大同步带轮(7)转动带动调节丝杠(4)同步转动并产生升降运动；所述调节丝杠(4)中心设有轴向的通孔，顶杆(2)装在调节丝杠(4)的中心通孔内并能轴向滑动，顶杆(2)上端向上穿过机架(3)上的顶杆通孔后连接顶冠(1)；顶杆(2)下端伸出调节丝杠(4)的中心通孔并与主缸体(14)内的主活塞(16)相连接；主缸体(14)内被主活塞(16)分成上部的主呼吸腔室(31)和下部的主进气腔室(29)，主呼吸腔室(31)与前端盖(12)上开设的主呼吸口(32)相通，主进气腔室(29)与单级增压机构(A)上开设的主进气口(17)相通；所述单级增压机构(A)包括联接缸盖(18)、增压缸体(20)、增压活塞杆(19)和增压活塞(21)；联接缸盖(18)上部与主缸体(14)的下端密封联接，增压缸体(20)的下端与下一个单级增压机构(A)的联接缸盖(18)密封连接，最后一个单级增压机构(A)的增压缸体(20)的下端密封连接后端盖(23)；在联接缸盖(18)的中心开设有活塞杆通孔，增压活塞杆(19)上端穿过活塞杆通孔伸入主缸体(14)内并向上顶住主活塞(16)，增压活塞杆(19)与活塞杆通孔之间通过密封件密封；增压活塞杆(19)下端与密封装配在增压缸体(20)内的增压活塞(21)相连接；所述增压缸体(20)内被增压活塞(21)分成上部的增压呼吸腔室(26)和下部的增压进气腔室(25)，增压呼吸腔室(26)与联接缸盖(18)上开设的增压呼吸口(27)相通，增压进气腔室(25)与联接缸盖(18)或后端盖(23)上开设的增压进气口(22)相通。
2.如权利要求1所述的行程可调多级缓冲气垫，其特征在于所述机架(3)上安装有上 接近开关(37a)和下接近开关(37b)，上接近开关(37a)和下接近开关(37b)分别控制调节 丝杠(4)升降运动的上下极限位置。
3.如权利要求1所述的行程可调多级缓冲气垫，其特征在于所述调节丝杠(4)的下端 连接有缓冲座(15)，缓冲座(15)的下表面、增压活塞杆(19)的上端面、以及后端盖(23)的 内端面均设有凹槽，各凹槽内对应装有形状尺寸相匹配的丝杠缓冲垫(30)、活塞杆缓冲垫 (28)以及缸盖缓冲垫(24)。
4.如权利要求1所述的行程可调多级缓冲气垫，其特征在于所述轴承组件包括上定 位轴承(35)、下定位轴承(34)和轴承盖(36)；在前端盖(12)的上表面设有轴承支座(33)， 下定位轴承(34)的外圈支承在轴承支座(33)上，下定位轴承(34)的内圈套在大同步带轮 (7)的下部并起到支承作用；上定位轴承(35)的内圈套在大同步带轮(7)的上部，上定位轴 承(34)的外圈通过轴承盖(36)压紧，轴承盖(36)固定在前端盖(12)上。
5.如权利要求1所述的行程可调多级缓冲气垫，其特征在于所述顶杆(2)与调节丝杠(4)的中心通孔之间、顶杆(2)与机架(3)上的顶杆通孔之间均装有滑套(38)。
6.如权利要求1所述的行程可调多级缓冲气垫，其特征在于所述调节丝杠(4)与调节 螺母(13)之间的配合螺纹的轴向间隙不大于0. 10mm。
7.如权利要求1所述的行程可调多级缓冲气垫，其特征在于所述主呼吸口(32)和增 压呼吸口(27)处分别安装消音器。
8.如权利要求1所述的行程可调多级缓冲气垫，其特征在于所述驱动电机(10)采用 伺服电机。
9.如权利要求3所述的行程可调多级缓冲气垫，其特征在于所述丝杠缓冲垫(30)、活 塞杆缓冲垫(28)和缸盖缓冲垫(24)均通过螺栓件联接固定，螺栓件上涂抹高强度螺纹胶。
10.如权利要求9所述的行程可调多级缓冲气垫，其特征在于所述丝杠缓冲垫(30)、 活塞杆缓冲垫(28)和缸盖缓冲垫(24)采用聚氨酯材料制成。
全文摘要
本发明涉及一种应用于压力机上的行程可调多级缓冲气垫。其包括一个主缓冲机构和至少一个与其顺次串联的单级增压机构，主缓冲机构上端连接顶冠。本发明结构巧妙合理，设计了多个可顺次串联的单级增压机构，通过力的逐级传递，可以在有限的安装空间内使缓冲气垫获得较大的输出压力；通过调整调节丝杠来控制顶杆的上升位置，使气垫行程能够自动、精密调节，克服了装配不同模具时需要更换不同长度顶杆的弊端，提高了压力机的生产效率，扩大了适用范围；气垫中产生相对运动的零部件的刚性接触部位设置了聚氨酯缓冲垫，有效地解决了气垫在工作过程中刚性接触产生噪音的问题。
文档编号B30B15/32GK101947866SQ201010286418
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月18日 优先权日2010年9月18日
发明者李厚伦, 闫长海 申请人:无锡市拓发自控设备有限公司