[发明专利]三自由度曲柄连杆机械式全电伺服数控板料折弯机

说明书

本发明公开了一种三自由度曲柄连杆机械式全电伺服数控板料折弯机，包括机架、上下对置可沿机架上下运动的上滑块和下滑块以及分别与上、下滑块固连用于配合折弯的上模和下模，所述上滑块上连接有用于驱动上滑块运动的上驱动机构，所述下滑块上左右对称连接有两个用于驱动下滑块运动的下驱动机构。本发明三自由度曲柄连杆机械式全电伺服数控板料折弯机适合大吨位工况，且具有重载、高精度、低能耗、驱动电机功率小、功率利用率高、速度快和制造成本低等优点。

技术领域

本发明涉及板材折弯机，尤其涉及一种三自由度曲柄连杆机械式全电伺服数控板料折弯机。

背景技术

数控折弯机是金属板材加工领域最重要、最基础的设备，节能、环保、高速、高精、数字化和智能化是未来的发展趋势。数控折弯机的驱动方式有液压驱动和机械电伺服驱动，目前主要以液压驱动方式为主，但机械电伺服是未来的发展趋势。

液压驱动的优点是大吨位，易于实现大幅面、厚板的折弯加工；液压驱动的缺点有以下几个：1、噪声大、能耗高、液压油渗漏和污染环境；2、成本较高，因为液压油缸、阀组、液压泵等高精密零件成本较高，其中阀组，液压泵部件的高端市场几乎完全依赖于进口，成本高；3、精度不高，液压系统位置精度控制存在先天的劣势，位置可控性差；4、寿命低，元器件磨损，液压油路污染，都容易对液压系统稳定性产生不良影响；5、滑块动作冲击大，不平缓；6、受环境的温度、湿度、灰尘等因素影响较大；7、运动控制复杂。

机械电伺服可解决上述液压驱动方式的不足，但由于机械电伺服驱动方式存在技术瓶颈，目前仅仅在小吨位领域应用较多，一般不超过50吨。而目前小吨位的机械全电伺服折弯的驱动方式如图1和图2所示，大多采用重载滚珠丝杠驱动方式，主要有伺服电机a、同步带传动b、滚珠丝杠传动c、滑块d、工作台e等部分组成。其中伺服电机固定于机架上，滚珠丝杠与机架铰接，滑块与机架滑动连接且可沿机架上下方向滑动，工作台固定于机架上。同步带传动由小带轮、同步带、大带轮三个部分组成，起减速、传动的作用。滑块通过滚珠丝杠传动副进行驱动，伺服电机通过同步带带动丝杠旋转，滑块在滚珠丝杠传动副的驱动下实现上下运动。滑块d相对于工作台e上下运动，上模f安装于滑块上，下模g安装于工作台上，即可实现板材h的折弯加工。滑块采用左右两个丝杠对称驱动，一方面载荷大，刚度高，另一方面当上、下模之间出现平行度误差时，可以通过左右两个电机的反向转动实现平行度微调。

上述采用滚珠丝杠驱动的机械全电伺服折弯机，优点为结构简单、机械传动效率高、速度快、精度高、同时有效克服了液压传动的诸多问题；缺点有以下几点：1、成本高，高精度、重载滚珠丝杠基本依赖于进口，价格昂贵；2、对机床的加工制造精度高；3、仅适合小吨位折弯机；4、功率利用率低，所需驱动电机功率大，成本高；5、丝杠易磨损，损坏。

其中功率利用率，伺服电机在实际使用过程中所消耗的功率由负载决定，可以将实际使用过程中消耗的功率与电机所能达到的最大功率指标(或者额定功率)之间的比值作为功率利用率。一般情况下，折弯机进行板材折弯过程中，先后经历三个动作阶段：1、快下阶段，滑块从上死点向下运动，直至上模接触到板材，此阶段速度很快，负载很小；一般速度在150mm/s～200mm/s的范围内，负载基本就是克服滑块的重力，滑块重力一般不超过折弯机公称折弯力的1/50，因此负载很小；该阶段是典型的高速、低负载；2、工进阶段，折弯机折弯板材，是典型的低速、大负载阶段，速度大约在20mm/s左右，约为快下速度的1/10；3、返程阶段，板材折弯完成后，滑块向上运行，回至上死点，其速度和载荷与快下阶段相同，高速、低负载。