[发明专利]一种伺服机械精冲压力机主传动机构及运动规划方法

说明书

本发明提出一种伺服机械精冲压力机主传动机构及运动规划方法，包括第一曲柄、第一连杆、第二连杆、第二曲柄、第三连杆、滑块和机架，第一曲柄的一端与机架相铰接，另一端与第一连杆的一端相铰接，第一连杆的另一端均与第二连杆及第三连杆的一端相铰接，第二连杆的另一端与第二曲柄的一端相铰接，第二曲柄的另一端与机架相铰接，第三连杆的另一端与滑块相铰接，滑块沿导轨竖直滑动，第一伺服电机驱动第一曲柄绕铰接点旋转，第二伺服电机驱动第二曲柄绕铰接点旋转。本发明在满足高速精冲过程滑块行程、公称行程内的速度和公称力的多重要求的前提下，提高精冲压力机的工作效率。

技术领域

本发明属于机械工程技术的技术领域，尤其涉及一种伺服机械精冲压力机主传动机构及运动规划方法。

背景技术

由于精冲零件具有尺寸公差小，形状精度高，冲裁面光洁，表面平整，垂直度和互换性好等优点。市场对于精冲零件需求不断增大，人们迫切需要一种高效、高精度的精冲设备来进行大批量生产精冲零件。传统的单伺服输入驱动曲柄滑块机构或肘杆机构为了满足滑块行程要求，其曲柄半径不低于某下限值，而过大曲柄半径限制着机构的增益。即在满足一定的滑块行程时，还需要电机输出较大的扭矩；而混合输入驱动的工作机构存在常规电机运动不可控而影响滑块运动特性的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服机械精冲压力机主传动机构及运动规划方法，以满足高速精冲过程滑块行程、公称行程内的速度和公称力的多重要求的前提下，提高精冲压力机的工作效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种伺服机械精冲压力机主传动机构，包括第一曲柄、第一连杆、第二连杆、第二曲柄、第三连杆、滑块和机架，其特征在于，所述第一曲柄的一端与机架相铰接，另一端与第一连杆的一端相铰接，第一连杆的另一端均与第二连杆及第三连杆的一端相铰接，第二连杆的另一端与第二曲柄的一端相铰接，第二曲柄的另一端与机架相铰接，第三连杆的另一端与滑块相铰接，滑块沿导轨竖直滑动，第一伺服电机驱动第一曲柄绕铰接点旋转，第二伺服电机驱动第二曲柄绕铰接点旋转；第一曲柄的一端与机架的铰接点与第二曲柄的另一端与机架的铰接点的水平距离为第二连杆与第二曲柄的长度之差，竖直距离为第一连杆与第一曲柄的长度之和，第一曲柄的一端与机架的铰接点与第三连杆的另一端与滑块的铰接点位于同一直线上。

按上述方案，所述第一曲柄的长度小于第二曲柄的长度。

一种伺服机械精冲压力机主传动机构的运动规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)确定两伺服电机关键相位角，根据伺服机械精冲压力机的工艺过程，在一个工作周期内，滑块分为三个控制阶段，包括由运行起点快速到达冲裁起始点的快速闭合阶段、由冲裁起始点慢速到达冲裁终止点的慢速冲裁阶段、由冲裁终止点快速到达运行起始点的快速回程阶段，确定滑块的运行起始点、冲裁起始点、冲裁终止点及对应两伺服电机的运行起始相位角、冲裁起始相位角、冲裁终止相位角；

B)两伺服电机柔性加减速规划，起始和终止位置的加速度和加加速度为零，从加加速度构造函数J(t)：

其中，X为系数，T为一个加减速周期，T₀为加减速初始时间，

根据J(t)可推导出加速度函数为A(t)为：其中，C₁为常数系数，根据A(t)可推导出速度函数V(t)为：

其中，C₂为常数系数，根据V(t)可推导出位移函数S(t)为：