一種伺服機械壓力機用雙驅動肘桿機構及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種機械壓力機用驅動肘桿機構，特別是一種伺服機械壓力機用雙驅動肘桿機構及其控制方法，屬于伺服機械壓力機用驅動肘桿機構及其控制方法的創新技術。
【背景技術】
[0002]機械壓力機是一種重要的金屬成形裝備，也是是最重要的機械裝備之一，肘桿式機械壓力機是其中的一種主要類型。肘桿式機械壓力機具有工作行程速度慢、增力比大、滑塊在下死點保壓時間長等特點，且機身剛性好，適合于金屬精密壓制成形或擠壓成形，廣泛應用于機械、汽車、儀器儀表等行業。
[0003]傳統肘桿式機械壓力機的工作機構運動簡圖如圖1所示，其工作機構由曲柄11、連桿12、肘桿13和14、滑塊15組成。其采用普通電機驅動飛輪運轉，工作時飛輪釋放積蓄的動能和電機轉動一起驅動曲柄I轉動，通過連桿12、肘桿13和14帶動滑塊15作上下往復運動。由于其工作機構運動方式不能控制，因此這種傳統肘桿壓力機滑塊運動方式相對固定不變、壓力機功能單一，工藝適應性較差，且電機不停帶動飛輪旋轉導致總能耗高，不適應現代制造業的發展。
[0004]本世紀初隨著大功率伺服電機驅動的發展，伺服驅動開始應用了于成形裝備中。伺服驅動的機械壓力機采用伺服電機直接驅動，其驅動電機的轉速和扭矩可以實時控制和調節，因此壓力機的自動化、智能化程度提高，工作效率提高；且可以獲得任意的滑塊特性，設備的工藝適應性擴大；可以根據不同的工藝采用相應的優化曲線，提高工作性能。伺服壓力機一般取消了飛輪，簡化了傳動環節，驅動電機只在工作時啟動，因此具有顯著的節能效果。同時，伺服壓力機還具有精度高、綠色環保和提高模具壽命的特點。因此伺服壓力機得到了迅速的發展和應用。對于伺服電機直接驅動的肘桿式壓力機，如仍然采用傳統肘桿式壓力機的工作機構，則選用伺服驅動電機的瞬時功率和扭矩將遠大于傳統壓力機的普通感應電機，導致壓力機造價昂貴，成本高，不利于推廣應用。因此，必須采用新的優化的工作機構。于是，三角肘桿機構在伺服肘桿式機械壓力機中得到了應用，其工作機構運動簡圖如圖2所示，由曲柄21、桿22?24、肘桿25和26、滑塊27組成，桿22、23和24組成的三角形連桿取代了傳統肘桿機構的連桿。這種機構增力比大，能顯著降低伺服驅動電機的扭矩，工作性能良好，并在伺服肘桿式壓力機中得到應用。但在恒驅動扭矩作用下，工程壓力行程內成形力不是單調增加的；而且壓力機下死點固定，滑塊運動方式的變化只能通過伺服電機驅動變化來調節，其運動方式多樣性和壓力機的功能仍然收到限制。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種伺服機械壓力機用雙驅動肘桿機構。本發明可實現壓力機工程壓力行程和下死點可調、滑塊運動方式可任意設置，大大提升壓力機的性能和適用性，且能降低單臺驅動電機的扭矩和瞬時功率。
[0006]本發明的另一目的在于提供一種簡單方便的伺服機械壓力機用雙驅動肘桿機構的控制方法。
[0007]本發明的技術方案是:本發明的伺服機械壓力機用雙驅動肘桿機構，包括有第一曲柄、第二曲柄、第一連桿、第二連桿、第一肘桿、第二肘桿、第三肘桿，其中第一曲柄的一端與機身連接構成轉動副，第一曲柄的另一端與第一連桿的一端連接構成轉動副，第一連桿的另一端分別與第一肘桿的一端及第二肘桿的一端連接構成轉動副，第二肘桿的另一端與機身連接構成轉動副，第二曲柄的一端與機身連接構成轉動副，第二曲柄的另一端與第二連桿的一端連接構成轉動副，第二連桿的另一端分別與第一肘桿的另一端及第三肘桿的一端連接構成轉動副，第三肘桿的另一端與滑塊連接構成轉動副，滑塊置于機身的導軌上構成移動副，滑塊能沿機身導軌作往復直線移動。
[0008]上述第二連桿的另一端分別與第一肘桿的另一端及第三肘桿的一端連接構成的轉動副和第一連桿的另一端分別與第一肘桿的一端及第二肘桿的一端連接構成轉動副位于機身導軌的軸線的同一側。
[0009]上述第二連桿的另一端分別與第一肘桿的另一端及第三肘桿的一端連接構成的轉動副和第一連桿的另一端分別與第一肘桿的一端及第二肘桿的一端連接構成轉動副分別位于機身導軌的軸線的兩側。
[0010]上述第一曲柄、第二曲柄由2臺伺服電機分別驅動。
[0011]上述肘桿機構當第一連桿的另一端分別與第一肘桿的一端及第二肘桿的一端連接構成轉動副和第二連桿的另一端分別與第一肘桿的另一端及第三肘桿的一端連接構成轉動副同時處于遠離機身導軌的軸線的最大距離時，滑塊將處于最上的位置，即處于上死點。
[0012]上述肘桿機構當第一連桿的另一端分別與第一肘桿4的一端及第二肘桿的一端連接構成轉動副和第二連桿的另一端分別與第一肘桿的另一端及第三肘桿的一端連接構成轉動副同時處于機身導軌的軸線上時，滑塊將處于最下的位置，即處于下死點。
[0013]上述肘桿機構以上死點為初始狀態，當驅動第一曲柄、第二曲柄的2臺伺服電機同步勻速運轉，滑塊向下運動到距下死點的距離為壓力機的公稱壓力行程時，工作機構處于壓力機公稱壓力行程所對應的位置，工作機構能承受壓力機公稱壓力的成形力，其第二肘桿的軸線與機身導軌的軸線成α O角，第三肘桿軸線與機身導軌的軸線成β O角，α O和β O為大于O小于等于20度的角度。
[0014]本發明伺服機械壓力機用雙驅動肘桿機構的控制方法，包括如下內容:
1)驅動第一曲柄、第二曲柄的2臺伺服電機同步勻速運轉，當工作機構處于壓力機公稱壓力行程和下死點之間的任意位置時，工作機構能承受不低于壓力機公稱壓力的成形力；
2)通過控制兩臺伺服電機的轉速和轉向，在下行空行程、下行工程壓力行程和上行回程獲得包含變速、暫停甚至后退的任意滑塊運動；
3)當滑塊位于上死點時，工作機構處于初始狀態，驅動第一曲柄、第二曲柄的2臺伺服電機同步勻速運轉時，則第一連桿的另一端分別與第一肘桿的一端及第二肘桿的一端連接構成轉動副和第二連桿的另一端分別與第一肘桿的另一端及第三肘桿的一端連接構成轉動副同步到達機身導軌的軸線上，然后開始回程，最終回復到初始狀態，此時工作機構具有常規壓力機肘桿機構的工作特性，實現一般肘桿式壓力機的功能； 4)驅動第一曲柄I的伺服電機不啟動，且第一連桿與第一肘桿及第二肘桿連接的轉動副處于機身導軌的軸線上，第一連桿與第一肘桿及第二肘桿鎖死處于固定位置，驅動第二曲柄的伺服電機正常運轉，此時工作機構相當于常規壓力機肘桿機構，實現一般肘桿式壓力機的功能，其工作特性由第二曲柄、第二連桿、第一肘桿、第三肘桿及滑塊構成的單驅動肘桿機構確定；
5)上述肘桿機構以上死點為初始狀態，當驅動第一曲柄、第二曲柄的2臺伺服電機同步勻速運轉，滑塊向下運動到距下死點的距離為壓力機的公稱壓力行程時，工作機構處于壓力機公稱壓力行程所對應的位置，工作機構能承受壓力機公稱壓力的成形力，其第二肘桿的軸線與機身導軌的軸線成α O角，第三肘桿的軸線BE與機身導軌的軸線成βΟ角，控制驅動電機的運轉，第二肘桿的軸線與機身導軌的軸線的夾角為α，第三肘桿的軸線與機身導軌的軸線的夾角為β，使夾角α和夾角β分別在