專利名稱：基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種壓力機，尤其涉及一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機。
背景技術：
機械制造業中大量使用液壓傳動壓力機。但是，液壓傳動是以液壓油為工作介質，在相對運動表面不可避免地存在泄漏，而油液的泄漏和液體的可壓縮性會影響執行元件運動的準確性，無法保證嚴格的傳動比，因此液壓傳動壓力機的定位精度較低；另一方面，油液流動過程中局部壓力損失和沿程壓力損失等較大，使液壓傳動壓力機的傳動效率較低。此外，液壓油受溫度的影響，不宜在高溫或低溫的環境下工作，對液壓傳動壓力機的使用范圍受到限制。液壓油的泄漏和揮發，還會對環境造成較大污染，因此，液壓傳動壓力機與當前倡導的綠色制造理念也不相適應。滾珠絲桿是精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將扭矩轉換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。滾珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲桿被廣泛應用于各種工業設備和精密儀器。滾珠絲桿傳動的工作原理是當螺母或螺桿轉動時，在螺桿與螺母間布置的滾珠依次沿螺紋滾道滾動，同時滾珠促使螺桿或螺母作直線運動。為了防止滾珠沿螺紋滾道滾出，在螺母上設有滾珠返回裝置，構成一個滾珠循環通道，借助返回裝置，可以使滾珠沿滾道面運動后，經導管通道自動地返回其循環起始處，從而使滾珠能在螺紋滾道上繼續不斷地參與工作。
發明內容為了克服現有技術的缺陷，本實用新型的目的是提供一種定位精度和傳動效率更高、工作平穩且符合綠色環保要求的壓力機。為達到上述目的，本實用新型提供一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，其特征在于，所述壓力機包括伺服電機、與所述伺服電機的轉軸相連接的主動輪、與所述主動輪傳動連接的從動輪以及用于輸出壓力的壓頭，所述壓力機還包括分別連接于所述從動輪的轉軸的左右兩端的左滾珠絲桿和右滾珠絲桿，所述從動輪、所述左滾珠絲桿和所述右滾珠絲桿的軸線位于同一直線上，所述左滾珠絲桿的螺桿的螺紋線螺旋方向和所述右滾珠絲桿的螺桿的螺紋線螺旋方向相反；分別活動套接于所述左滾珠絲桿和所述右滾珠絲桿的螺母上的左套筒和右套筒；鉸桿機構，包括分別鉸接于所述左套筒上的左上鉸桿和左下鉸桿以及分別鉸接于所述右套筒上的右上鉸桿和右下鉸桿，所述左上鉸桿和所述右上鉸桿的上端分別向上延伸并鉸接于左右兩個固定支點上，所述左下鉸桿和所述右下鉸桿的下端分別向下延伸并鉸接于所述壓頭的左右兩端。較佳地，所述左套筒上沿豎直方向設有左徑向矩形孔，所述左徑向矩形孔內設有可上下運動的左浮動滾子，所述左上鉸桿的下端和所述左下鉸桿的上端分別鉸接于所述左浮動滾子上；所述右套筒上沿豎直方向設有右徑向矩形孔，所述右徑向矩形孔內設有可上下運動的右浮動滾子，所述右上鉸桿的下端和所述右下鉸桿的上端分別鉸接于所述右浮動滾子上。采用徑向矩形孔和浮動滾子的結構，是為了解決直線運動機構(即左右套筒)與非直線運動機構(即鉸桿機構)直接串聯時，機構自由度為零的問題。較佳地，所述左上鉸桿與所述右上鉸桿在所述從動輪兩側對稱設置，所述左下鉸桿與所述右下鉸桿在所述從動輪兩側對稱設置。更佳地，所述左上鉸桿與豎直方向的夾角和所述右上鉸桿與豎直方向的夾角相同，且均大于等于5°。較佳地，所述壓力機還包括固定桁架，所述左上鉸桿和所述右上鉸桿的上端分別鉸接于一個固定桁架的左右兩個固定支點上。較佳地，所述壓頭的兩側還固設有用于限制所述壓頭左右運動的限位塊。較佳地，所述主動輪與所述從動輪之間設置連接有同步齒形帶進行傳動連接。所述主動輪與所述從動輪也可以為齒輪傳動連接。本實用新型基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，其工作原理為伺服電機旋轉時，產生的旋轉動力通過主動輪傳遞給從動輪，從動輪的轉軸兩端的左滾珠絲桿和右滾珠絲桿將旋轉運動轉換為左套筒和右套筒的水平直線運動，由于左滾珠絲桿的螺桿螺紋線和右滾珠絲桿的螺桿螺紋線的螺旋方向相反，左套筒和右套筒的運動方向相反，即從動輪轉動時，左套筒和右套筒做相互靠近或者相互遠離的水平直線運動；鉸桿機構再將左套筒和右套筒的水平直線運動轉換為壓頭的豎直方向運動，從而最終實現將伺服電機的旋轉動力轉換為壓頭向下運動的壓力輸出以及向上回位。本實用新型的壓力機采用滾珠絲桿和鉸桿增力機構，將伺服電機輸出的旋轉運動通過主動輪傳動給從動輪，然后滾珠絲桿將旋轉運動再轉換成直線運動，使左右套筒做相互靠近或相互遠離的運動，然后再通過鉸桿機構將水平方向的直線運動轉換為豎直方向的直線運動，帶動壓頭向下運動進行壓力加工或者向上運動回位。相較于現有技術，本實用新型提供的一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機具有以下優點(I)本實用新型的主要優勢不僅僅是滾珠絲桿傳動，而是通過數字控制的伺服電機驅動齒輪或同步齒形帶一滾珠絲桿一鉸桿增力機構串聯的機械傳動系統，實現壓力機傳動綠色化、速度數控化、位移精確化的目的；(2)本實用新型的壓力機中各基本結構緊湊，運動精確，制造方便，且設備可靠性高，工作平穩。此外，壓力機壓頭所受的側向力是對稱平衡的，因而摩擦損失小，能量利用率高，使用壽命長；(3)采用節能環保的機械傳動取代能源利用率低、容易產生污染的液壓傳動技術，使本實用新型的壓力機能較好適應現代傳動技術與制造技術，符合向綠色化方向發展的趨勢與潮流。(4)滾珠絲桿傳動時，滾珠使螺桿和螺母的相對運動成為滾動摩擦，從而使本實用新型壓力機的傳動效率較高，可達到95%以上；滾珠絲桿的螺桿與螺母經調整預緊后，可得到很高的定位精度(達5 μ m/300mm)和重復定位精度(可達1_2 μ m),并可提高軸向精度，從而使本實用新型壓力機的定位精度較高；(5)滾珠絲桿傳動不會產生蠕動現象，所以能實現正確的微量進給，又因滾珠絲桿傳動運動效率高、發熱低，且能制造大導程螺桿，所以能實現高速進給，在保證低于滾珠絲桿傳動臨界轉速的前提下，大導程滾珠絲桿可實現100m/min甚至更高的進給速度，從而使本實用新型的壓力機的工作效率大大提高。
圖1為本實用新型一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機的第一實施例的結構示意圖。圖2為本實用新型一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機的第二實施例的結構示意圖。圖3為圖2中A-A向的剖面示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。實施例一請參閱圖1，本實施例提供一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，用于對壓力機下方工作臺100上的工件200進行壓力加工。所述壓力機包括伺服電機10、與所述伺服電機10的轉軸相連接的主動輪20、與所述主動輪20傳動連接的從動輪30以及用于輸出壓力的壓頭40，其中主動 輪20與伺服電機10的轉軸通過聯軸器11相連接。本實施例中所述主動輪20與所述從動輪30均為齒輪，所述主動輪20與所述從動輪30為齒輪直接咬合傳動連接，因此所述從動輪30的旋轉方向與所述主動輪20的旋轉方向相反。所述壓力機還包括左滾珠絲桿51、右滾珠絲桿52、左套筒53、右套筒54、左上鉸桿55、左浮動滾子56、左下鉸桿57、右上鉸桿58、右浮動滾子59、右下鉸桿60、限位塊70。所述左滾珠絲桿51和所述右滾珠絲桿52分別對稱連接于所述從動輪30的轉軸的左右兩端，所述從動輪30、所述左滾珠絲桿51和所述右滾珠絲桿52的軸線位于同一直線上，所述左滾珠絲桿51的螺桿的螺紋線螺旋方向和所述右滾珠絲桿52的螺桿的螺紋線螺旋方向相反。所述左套筒53和右套筒54分別活動套接于所述左滾珠絲桿51和所述右滾珠絲桿52的螺母上。所述左套筒53上沿豎直方向設有左徑向矩形孔530，所述左徑向矩形孔530內設有可上下運動的左浮動滾子56，所述左上鉸桿55的下端和所述左下鉸桿57的上端分別鉸接于所述左浮動滾子56上；所述右套筒54上沿豎直方向設有右徑向矩形孔540，所述右徑向矩形孔540內設有可上下運動的右浮動滾子59，所述右上鉸桿58的下端和所述右下鉸桿60的上端分別鉸接于所述右浮動滾子59上。所述左上鉸桿55和所述右上鉸桿58的上端分別向上延伸并鉸接于一個固定桁架(圖中未示)的左右兩個固定支點81、82上。所述左下鉸桿57和所述右下鉸桿60的下端分別向下延伸并鉸接于所述壓頭40的左右兩端。[0034]所述左上鉸桿55與豎直方向的夾角和所述右上鉸桿58與豎直方向的夾角相同均為α，且α均大于等于5°。所述限位塊70固設于所述壓頭40的兩側，用于限制所述壓頭40左右運動。本實施例的壓力機工作過程為伺服電機正向旋轉時，從動輪30反向旋轉，從動輪30的轉動帶動左滾珠絲桿51和右滾珠絲桿52反向旋轉，左套筒53和右套筒54做相互靠近的水平直線運動，使得左上鉸桿55、左下鉸桿57與豎直方向的夾角α以及右上鉸桿58、右下鉸桿60與豎直方向的夾角α同時變小，從而推動壓頭40向下運動，并產生向下的壓力F。，對工件進行壓力加工；壓力加工過程結束后，控制系統使伺服電機反向旋轉，從動輪30帶動左滾珠絲桿51和右滾珠絲桿52正向旋轉，左套筒53和右套筒54做相互遠離的水平直線運動，使得左上鉸桿55、左下鉸桿57與豎直方向的夾角α以及右上鉸桿58、右下鉸桿60與豎直方向的夾角α同時變大,從而帶動壓頭40向上運動回復原位。實施例二請參閱圖2及圖3，本實施例與實施例一的區別在于，所述主動輪20與所述從動輪30通過同步齒形帶23相傳動連接，所述從動輪30與所述主動輪20的旋轉方向相同。本實施例的壓力機其工作過程為伺服電機反向旋轉時，主動輪20、從動輪30反向旋轉，從動輪30的轉動帶動左滾珠絲桿51和右滾珠絲桿52反向旋轉，左套筒53和右套筒54做相互靠近的水平直線運動，使得左上鉸桿55、左下鉸桿57與豎直方向的夾角α以及右上鉸桿58、右下鉸桿60與豎直方向的夾角α同時變小，從而推動壓頭40向下運動，并產生向下的壓力F。，對工件進行壓力加工；壓力加工過程結束后，控制系統使伺服電機正向旋轉，從動輪30帶動左滾珠絲桿51和右滾珠絲桿52正向旋轉，左套筒53和右套筒54做相互遠離的水平直線運動，使得左上鉸桿55、左下鉸桿57與豎直方向的夾角α以及右上鉸桿58、右下鉸桿60與豎直方向的夾角α同時變大,從而帶動壓頭40向上運動回復原位。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據本實用新型精神實質 所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，其特征在于，所述壓力機包括伺服電機、與所述伺服電機的轉軸相連接的主動輪、與所述主動輪傳動連接的從動輪以及用于輸出壓力的壓頭，所述壓力機還包括 分別連接于所述從動輪的轉軸的左右兩端的左滾珠絲桿和右滾珠絲桿，所述從動輪、所述左滾珠絲桿和所述右滾珠絲桿的軸線位于同一直線上，所述左滾珠絲桿的螺桿的螺紋線螺旋方向和所述右滾珠絲桿的螺桿的螺紋線螺旋方向相反； 分別活動套接于所述左滾珠絲桿和所述右滾珠絲桿的螺母上的左套筒和右套筒； 鉸桿機構，包括分別鉸接于所述左套筒上的左上鉸桿和左下鉸桿以及分別鉸接于所述右套筒上的右上鉸桿和右下鉸桿，所述左上鉸桿和所述右上鉸桿的上端分別向上延伸并鉸接于左右兩個固定支點上，所述左下鉸桿和所述右下鉸桿的下端分別向下延伸并鉸接于所述壓頭的左右兩端。
2.根據權利要求1所述的一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，其特征在于所述左套筒上沿豎直方向設有左徑向矩形孔，所述左徑向矩形孔內設有可上下運動的左浮動滾子，所述左上鉸桿的下端和所述左下鉸桿的上端分別鉸接于所述左浮動滾子上；所述右套筒上沿豎直方向設有右徑向矩形孔，所述右徑向矩形孔內設有可上下運動的右浮動滾子，所述右上鉸桿的下端和所述右下鉸桿的上端分別鉸接于所述右浮動滾子上。
3.根據權利要求1所述的一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，其特征在于所述左上鉸桿與所述右上鉸桿在所述從動輪兩側對稱設置，所述左下鉸桿與所述右下鉸桿在所述從動輪兩側對稱設置。
4.根據權利要求3所述的一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，其特征在于所述左上鉸桿與豎直方向的夾角和所述右上鉸桿與豎直方向的夾角相同，且均大于等于5° 0
5.根據權利要求1所述的一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，其特征在于所述壓力機還包括固定桁架，所述左上鉸桿和所述右上鉸桿的上端分別鉸接于一個固定桁架的左右兩個固定支點上。
6.根據權利要求1所述的一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，其特征在于所述壓頭的兩側還固設有用于限制所述壓頭左右運動的限位塊。
7.根據權利要求1-6任意一項所述的一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，其特征在于所述主動輪與所述從動輪之間有同步齒形帶進行傳動連接。
8.根據權利要求1-6任意一項所述的一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，其特征在于所述主動輪與所述從動輪為齒輪傳動連接。
專利摘要本實用新型提供一種基于滾珠絲桿和鉸桿增力機構的壓力機，包括伺服電機、主動輪、從動輪以及用于輸出壓力的壓頭，所述壓力機還包括分別連接于所述從動輪的轉軸的左右兩端的左滾珠絲桿和右滾珠絲桿；分別活動套接于所述左滾珠絲桿和所述右滾珠絲桿的螺母上的左套筒和右套筒；鉸桿機構，其包括分別鉸接于所述左套筒上的左上鉸桿和左下鉸桿以及分別鉸接于所述右套筒上的右上鉸桿和右下鉸桿，所述左上鉸桿和所述右上鉸桿的上端分別向上延伸并鉸接于左右兩個固定支點上，所述左下鉸桿和所述右下鉸桿的下端分別向下延伸并鉸接于所述壓頭的左右兩端。本實用新型的壓力機傳動效率和定位精度高，且更加環保。
文檔編號B30B15/00GK202895715SQ20122055592
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者夏春風, 沈長生, 吳凡, 鐘康民 申請人:蘇州農業職業技術學院