[发明专利]十二电机并联驱动机械多连杆伺服压力机

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种锻压机械技术领域的装置，具体是一种十二电机并联驱动机械多连杆 伺服压力机。

背景技术

压力机是金属成形加工领域中广泛使用的锻压设备，品种和数量繁多，其中以机械压力机 应用最为广泛。现代制造技术的发展要求压力机不仅能够高速度、高精度、大负载运转，而且 应具有更大的柔性，能迅速、方便地改变输出运动规律。传统的机械压力机运动特性单一、工 艺适用性差。近年来随着交流伺服电机驱动成形装备技术的逐步发展，出现了滑块运动曲线可 调的各种交流伺服驱动压力机，使得压力机的工作性能和工艺适用性大大提高，设备朝着柔性 化、智能化的方向发展。

普通机械压力机一般采用各种不同的机械传动机构获得工艺所需的滑块运动规律，以满足 不同的工艺要求。传统的机械压力机通过选择适当的执行机构及其构件的尺寸，得到一些满足 冲压工艺要求的典型运动规律，但一种结构方案无法满足多种典型运动规律的要求。虽然采用 偏置曲柄滑块机构、多连杆机构、非圆齿轮机构等可以部分改变某种驱动机构的滑块运动规律， 但当各杆件的尺寸参数确定后，滑块的运动特性也随之确定，因而不具有柔性，难以用于不同 的冲压工艺。将交流伺服电动机应用于机械压力机的研究始于上世纪90年代美国俄亥俄州立 大学工程研究中心，该中心S.Yossifon and R.Shivpuri提出了由交流伺服电动机驱动滚珠丝杠 或曲柄，通过多杆机构将运动转化为滑块所需的运动它能极方便地改变滑块的运动曲线，获得 不同的工件变形速度，适用于不同的冲压工艺，保证冲压件的质量。之后，交流伺服电动机应 用于机械压力机的研究迅速发展，日本、加拿大等国均进行了深入的研究，日本小松和会田等 公司分别开发了各自的交流伺服电动机驱动型压力机。其中，日本著名的压力机生产厂商 komatsu公司将其称为具有“free motion”的压力机，通过编制不同的程序实现工艺所需的各 种运动曲线，已研发出3代不同的产品：1998年的HCP3000，2001年的H2F、H4F系列和2002 年的H1F系列。交流伺服电机驱动压力机是成形装备发展的新动向，是设备柔性化发展的必 然趋势。

由于交流伺服电机驱动压力机没有飞轮储蓄能量克服锻压工件时需要的成形压力，为达到 所需的公称压力值，往往通过多连杆机构等传动机构可以实现一定的增力作用。受滚珠丝杠承 载能力和伺服电机功率和输出扭矩较小的限制，虽然肘杆机构具有大的增力比，但难以构建大 吨位的压力机。

经过对现有技术的检索发现，komatsu公司的HCP3000，伺服电动机通过皮带等传动机 构驱动滚珠丝杠，通过螺母直接带动冲压滑块，其公称压力仅达到800kN，由两台12kW伺服 电机驱动。komatsu公司的H1F200，伺服电动机通过皮带或齿轮等传动机构驱动曲柄，再通 过多连杆机构驱动冲压滑块，其公称压力达到2000kN，由一台52kW伺服电机驱动。komatsu 公司的H2F300，伺服电动机通过皮带或齿轮等传动机构驱动滚珠丝杠，再通过多连杆机构驱 动冲压滑块，其公称压力达到3000kN，由两台100kW伺服电机驱动。

考察现有的伺服压力机驱动机构可以发现，从机构学的角度来看，上述压力机的传动机构 都为单自由度的串联机构，伺服电机以旋转(曲柄)或移动(滚珠丝杠)方式直接或通过执行 机构(多连杆机构)驱动冲压滑块。单自由度机构实现确定运动的原则是应用一台伺服电动机 驱动。有的伺服压力机驱动机构采用两个伺服电机冗余驱动，但这两个伺服电机必须保证时时 同步，以避免输入不同步造成的运动干涉。这样虽然可以增加输入功率，增大压机的成形压力， 却增加了控制策略的难度，并且控制的稳定性变差，任一个输入误差都会造成驱动机构无法正 常工作甚至发生损坏。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种十二电机并联驱动机械多连杆伺服压力 机，在伺服电机和多连杆机构之间增加一个并联驱动机构，以伺服电机驱动滚珠丝杠带动滑块 (移动副)为输入，采用并联机构协调多个滑块的运动，并联机构的输出则为单自由度的滑块 直线运动，再驱动具有增力作用的多连杆机构，最后带动冲压滑块工作。