一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床，包括床身、設置在床身上端的動力裝置、設置在動力裝置的下端并能夠在動力裝置的驅動下作上下往復運動的模架、設置在模架下端的沖頭、以及設置在床身下端上表面的工作臺，所述工作臺位于沖頭的下方，所述動力裝置采用直線電機，所述模架與直線電機的次級相連，并且模架能夠在直線電機次級的驅動下作上下往復運動。沖床采用立式結構，由直線電機直接驅動，取代了傳統的“旋轉電機+曲柄連桿”的驅動形式，簡化了機床的機械結構，同時由于無中間運動轉換機構，因此噪音小，傳遞效率高，有助于提高機床的加工效率，沖壓頻率可達到200次/min，另外還具有節能環保、自動化程度高等優點。
【專利說明】一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種沖壓機床，特別是涉及一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床。

【背景技術】
[0002]沖床廣泛應用于電子、通訊、交通工具(汽車、摩托車、自行車)、五金零部件等成型沖壓工序。目前，我國傳統的沖壓機床的動力來自旋轉電動機，它需要一系列轉換機構將旋轉運動轉變為往復直線運動，為了獲得足夠大的沖壓力，還需配備一只儲能大飛輪，因此中間部件多，傳遞效率低，結構復雜，體積笨重，噪聲大且易產生故障。而利用直線電機技術，將電能直接轉換成機械能的直線電機驅動的沖壓機床，不需要任何的中間轉換部件就能夠實現沖頭的往復直線運動，避免了因中間傳動而造成的能量損失和磨損，提高了傳遞效率。利用直線電機直接驅動的沖壓機床具有結構簡單，體積小，重量輕，噪聲小，耗能少，生產周期短等特點，有助于提高生產效率，節約生產成本，提高企業經濟效益。我國是機床的使用大國，也是制造大國，機電產品的出口每年都在增長，隨著世界機床業加工技術的不斷發展，直線電機驅動技術將是機床發展的一個方向，作為一個機床使用大國和制造大國，設計具有先進水平的直線電機驅動的沖壓機床具有重要意義。
實用新型內容
[0003]針對現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種用直線電機直接驅動的數控沖壓機床，以彌補傳統機床因中間部件多而引起的傳遞效率低、結構復雜、體積笨重、噪聲大、易產生故障等缺陷。
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型采用了如下的技術方案:
[0005]一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床，包括床身、設置在床身上端的動力裝置、設置在動力裝置的下端并能夠在動力裝置的驅動下作上下往復運動的模架、設置在模架下端的沖頭、以及設置在床身下端上表面的工作臺，所述工作臺位于沖頭的下方，其特征在于，所述動力裝置采用直線電機，所述模架與直線電機的次級相連，并且模架能夠在直線電機次級的驅動下作上下往復運動。
[0006]進一步，本實用新型還包括初級定位座，所述床身上具有呈水平設置的中間安裝板，所述初級定位座固定在中間安裝板的中心位置，所述直線電機的初級定位設置于初級定位座內。
[0007]進一步，本實用新型還包括導向機構，所述中間安裝板的兩端各設置有一個鎖緊滑塊，所述導向機構包括兩個圓柱形滾珠導軌，兩個圓柱形滾珠導軌分別安裝在兩個位于中間安裝板兩端的鎖緊滑塊內，兩個圓柱形滾珠導軌的下端固定連接在模架上。
[0008]進一步，本實用新型還包括緩沖機構，所述緩沖機構包括碟形彈簧和彈簧安裝座，所述直線電機的次級通過彈簧安裝座與模架相連接，所述碟形彈簧設置在彈簧安裝座與模架之間。
[0009]進一步，所述工作臺的兩端各設置有一個限位支架，兩個限位支架分別與模架的兩端相配合，用于限制模架的下行程。
[0010]優選地，所述限位支架的上表面設置有橡膠墊。
[0011]進一步，本實用新型還包括控制系統，控制系統包括電器控制柜以及與電器控制柜連接的數控操作面板、位置傳感器和光柵，電器控制柜內設置有PLC，位置傳感器用于檢測模架的行程，當模架超出極限行程時，位置傳感器反饋信號給PLC，PLC控制直線電機斷電，同時鎖緊滑塊的鎖緊機構將圓柱形滾珠導軌鎖死；光柵用于檢測沖頭的位置，當光柵檢測到沖頭向下運動到達設定位置時，光柵反饋信號給PLC，PLC控制直線電機斷電并使其相序發生變化，直線電機次級反向向上運動。
[0012]本實用新型設計的由直線電機直接驅動的沖壓機床與傳統沖床相比，具有如下優占.V.
[0013]1、本實用新型的沖床采用立式結構，由直線電機直接驅動，取代了傳統的“旋轉電機+曲柄連桿”的驅動形式，簡化了機床的機械結構，同時由于無中間運動轉換機構，因此傳遞效率尚，提尚了機床的動態響應性能，也有助于提尚機床的加工效率，經檢驗，本實用新型的機床沖壓頻率可達到200次/min。
[0014]2、本實用新型由于采用直線電機直接驅動，直線電機的初級和次級之間有氣隙，初級和次級之間無接觸，幾乎沒有機械磨損。
[0015]3、本實用新型由于無傳統的中間運動轉換機構，因此工作時噪聲很小。
[0016]4、本實用新型由于不需要任何中間運動轉換機構來實現動力的傳遞，因此能量利用率較高，降低了機床的能耗，節能環保。
[0017]5、本實用新型采用數控系統來實現對機床的自動化控制，操作方便可靠，自動化程度高，同時沖壓行程可以根據需要進行調節，另外由于增加了光柵和數控閉環控制系統，因此直線電機的動子運動精度高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床的結構示意圖。
[0019]圖中，I一床身，2—限位支架，3—橡膠墊，4一工作臺，5—模架，6—碟形彈簧，7—彈簧安裝座，8—初級定位座，9 一鎖緊滑塊，10—圓柱形滾珠導軌，11 一直線電機次級，12-初級安裝座，13—直線電機初級，14 一數控操作面板，15—光柵。

【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0021]參見附圖，一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床，包括床身1、動力裝置、模架5、沖頭和工作臺4，其中，動力裝置采用圓筒形直線電機，直線電機的初級安裝座12固定設置于床身I頂部的正中間，直線電機初級13和直線電機次級11位于床身I內部，直線電機次級11安裝在直線電機初級13內；床身I的頂部下方具有一塊水平設置的中間安裝板，中間安裝板的中心位置設置有初級定位座8，初級定位座8呈圓筒形，直線電機初級13安裝在初級定位座8內；模架5與直線電機次級11的下端相連，并且模架5能夠在直線電機次級11的驅動下作上下往復運動；沖頭設置在模架的下端，工作臺4設置在床身I下半部分的上表面上，并且工作臺4位于沖頭的下方。
[0022]直線電機初級13固定在機床上，當直線電機接通電源后，電機產生氣隙磁場，氣隙磁場會隨著時間變化而沿著直線方向移動，在移動的磁場作用下，直線電機初級13產生感應電動勢和電流，在感應電流和氣隙磁場的作用下，電磁推力推動直線電機次級11帶著模架5向下運動，模架5下端的沖頭對工作臺4上的工件進行沖壓；當沖頭到位后，直線電機斷電并使直線電機的相序發生變化，產生向上的電磁推力，由直線電機次級11帶動模架5向上先加速再減速至初始位置，完成一次沖壓。
[0023]作為對上述技術方案的進一步改進，本實用新型還包括導向機構，中間安裝板的兩端各設置有一個鎖緊滑塊9，導向機構包括兩個圓柱形滾珠導軌10，兩個圓柱形滾珠導軌10分別安裝在兩個位于中間安裝板兩端的鎖緊滑塊9內，兩個圓柱形滾珠導軌10的下端連接在模架5上。在模架5向下運動時，模架5兩端通過圓柱形滾珠導軌10進行導向，從而保證模架具有較高的運動精度；當工作過程出現緊急信號、直線電機斷電或模架行程超出極限行程范圍時，鎖緊滑塊9的鎖緊機構將圓柱形滾珠導軌10鎖死，防止事故發生。需要說明的是，在導軌的豎直方向安裝鎖緊滑塊，使之斷電時鎖死導軌，屬于現有技術。
[0024]作為對上述技術方案的進一步改進，本實用新型還包括緩沖機構，緩沖機構包括碟形彈簧6和彈簧安裝座7，直線電機次級11通過彈簧安裝座7與模架5相連接，碟形彈簧6設置在彈簧安裝座7與模架5之間。沖壓工件時，蝶形彈簧6對直線電機次級11進行緩沖，防止直線電機次級11受力變形而使電機失效，起到保護次級的作用。
[0025]作為對上述技術方案的進一步改進，工作臺4的兩端各設置有一個限位支架2，當模架5向下運動到達極限行程時，模架5的兩端分別與兩個限位支架2的頂部接觸，即模架5的兩端受到限位支架2的阻擋而停止向下運動，這樣就限制了模架5的極限行程。當然，為了起到減震和緩沖的作用，還可以在限位支架2的上表面設置橡膠墊3。
[0026]作為對上述技術方案的進一步改進，本實用新型還包括控制系統，控制系統包括電器控制柜以及與電器控制柜連接的數控操作面板14、位置傳感器和光柵15，電器控制柜內設置有PLC，位置傳感器用于檢測模架5的行程，當模架5超出極限行程時，位置傳感器反饋信號給PLC，PLC控制直線電機斷電，同時鎖緊滑塊9的鎖緊機構將圓柱形滾珠導軌10鎖死；光柵15用于檢測沖頭的位置，當光柵15檢測到沖頭向下運動到達設定位置時，光柵15反饋信號給PLC，PLC控制直線電機斷電并使其相序發生變化，直線電機次級11反向向上運動。工作時，按下數控操作面板14上的啟動按鈕，PLC控制直線電機通電，直線電機次級11驅動模架5下行，當光柵15檢測到沖頭到位后，光柵15反饋信號給PLC，PLC控制直線電機斷電并使其相序發生變化，產生向上的電磁推力，由直線電機次級11帶動模架5向上先加速再減速至初始位置。
[0027]最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制技術方案，盡管 申請人:參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床，包括床身、設置在床身上端的動力裝置、設置在動力裝置的下端并能夠在動力裝置的驅動下作上下往復運動的模架、設置在模架下端的沖頭、以及設置在床身下端上表面的工作臺，所述工作臺位于沖頭的下方，其特征在于，所述動力裝置采用直線電機，所述模架與直線電機的次級相連，并且模架能夠在直線電機次級的驅動下作上下往復運動。
2.根據權利要求1所述的一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床，其特征在于，還包括初級定位座，所述床身上具有呈水平設置的中間安裝板，所述初級定位座固定在中間安裝板的中心位置，所述直線電機的初級定位設置于初級定位座內。
3.根據權利要求2所述的一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床，其特征在于，還包括導向機構，所述中間安裝板的兩端各設置有一個鎖緊滑塊，所述導向機構包括兩個圓柱形滾珠導軌，兩個圓柱形滾珠導軌分別安裝在兩個位于中間安裝板兩端的鎖緊滑塊內，兩個圓柱形滾珠導軌的下端固定連接在模架上。
4.根據權利要求1所述的一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床，其特征在于，還包括緩沖機構，所述緩沖機構包括蝶形彈簧和彈簧安裝座，所述直線電機的次級通過彈簧安裝座與模架相連接，所述碟形彈簧設置在彈簧安裝座與模架之間。
5.根據權利要求1所述的一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床，其特征在于，所述工作臺的兩端各設置有一個限位支架，兩個限位支架分別與模架的兩端相配合，用于限制模架的下行程。
6.根據權利要求1所述的一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床，其特征在于，所述限位支架的上表面設置有橡膠墊。
7.根據權利要求3所述的一種直線電機直接驅動的數控沖壓機床，其特征在于，還包括控制系統，控制系統包括電器控制柜以及與電器控制柜連接的數控操作面板、位置傳感器和光柵，電器控制柜內設置有PLC，位置傳感器用于檢測模架的行程，當模架超出極限行程時，位置傳感器反饋信號給PLC，PLC控制直線電機斷電，同時鎖緊滑塊的鎖緊機構將圓柱形滾珠導軌鎖死；光柵用于檢測沖頭的位置，當光柵檢測到沖頭向下運動到達設定位置時，光柵反饋信號給PLC，PLC控制直線電機斷電并使其相序發生變化，直線電機次級反向向上運動。
【文檔編號】B30B1/00GK204172384SQ201420601783
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】羅靜, 肖鐵忠, 黃娟 申請人:重慶理工大學