基于交流电机重载驱动的复合型伺服压力机

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1、迫扎再柱制应用2∞8,35(9)研究与设计‘EMCA基于交流电机重载驱动的复合型伺服压力机鲁文其，胡育文，黄文新(南京航空航天大学，江苏南京210016)摘要：描述了交流伺服重载驱动技术应用于传统机械压力机的背景，介绍了该复合犁伺服压力机的总体设计方案及其性能特点，蓖点阐述了该伺服压力机重载驱动的机械传动方式和需要解决的关键技术问题。关键词：伺服压力机；重载驱动；机械压力机中图分类号：TM301．3：TM34文献标识码：A文章编号：1673-6540(2008)09-001l讲InvestigationofHybridServoPressBasedo

2、nHeavy-LoadDrivingofACMotor￡UWen—qi。HUYu—wen．HUANGWen—xin(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：ThebackgroundofACservomotorheavyloaddrivingtechnologyappliedintraditionalmechanicalpressisanalyzed．Thedesigningschemeofthehybrid8ervopressisestab

3、lishedandthecharacteristicsofthepressarealsosummarized．Thedrivingmechanismsandthekeytechnologyindevelopmentofthishybridpressarepresen·tedindetails．Keywords：servopress；heavy·loaddriving；mechanicalpress0引言机械压力机在工业生产中占有重要地位。传统压力机具有成本低、可靠性高等优点，但现代制造业对产品的多样化、个性化提出越来越多的要求，不同的产品和工艺对滑块

4、的速度要求有较大的差异。传统机械压力机大多以普通异步电动机作为动力机，以定传动比机构组成传动系统，以凸轮、连杆等单自由度变传动比机构作为执行机构，执行机构的输入构件一般作等速转动，通常称为“等速假设”。因此，滑块速度为刚性输出，不能控制速度曲线，缺乏柔性，难以适应变化的需求。需要指出，此处的“刚性”和“柔性”是指町控性或可调性，与表示构件力学性质的刚性、柔性或弹性无关。从运动学角度来看，机械压力机包括三个部分，即输入运动、传动机构和输出运动。压力机的柔性化具体表现在具有可编程的输出运动能力(如压力机滑块的位置、速度、力等均可控)上。为获得可编程的输出

5、运动，在机构学层次』二，可以从输入运动(电机驱动)和传动机构两个环节引入可控性。很多设计者集中在传动机构的环节上获取运动柔性，如采用多自由度机构⋯、混合驱动结构旧1等。但从目前国、内外研究现状来看，通过机械上的改进来提高压力机综合性能的方法已经走到了极限。近年来，随着高容量、大扭矩、低转速伺服电机的研制及其驱动技术的发展，各类新型可控驱动器为解决柔性问题带来了希望，给设计者提供了引入柔性的新途径。设计者应该在伺服电机驱动和控制上寻求突破，关键是研制具有良好的控制特性、较宽的调速范围、优越的伺服跟综性能、高的力能指标和可靠性等优点的伺服电机驱动技术。伺

6、服电机驱动技术是高新技术与传统机械技术相结合的产物，对推动机械压力机的更新换代具有不可估量的影响。国外(如日本、欧洲)对此技术十分重视，短短几年，不同吨位的伺服压力机产品已大量上市，而且其应用领域已经发展到注塑机、折弯机、数控回转头压力机、螺旋压力机等多种成形设备上。国内目前还没有利用此技术的复合型伺服压力机面市，动力源基本停留在液压、气动的年代，与国外存在很大差距。本文介绍了基于交流伺服电机重载驱动的研究与设计8EMCA迫札与柱毋J应用2008,35(9)复合型压力机系统(简称复合型伺服压力机)及其总体设计方案，重点阐述了该复合型伺服压力机的传动机

7、构和需要解决的关键技术问题。1复合型交流伺服压力机总体设计方案及其性能特点基于交流伺服电机重载驱动的复合型压力机将交流伺服电机与特殊连杆机构相组合，形成复合型驱动机构。通过线性光栅尺实现伞封闭式反馈控制，外接大电容取代了大飞轮的储能作用，并通过计算机及智能控制技术，使机械压力机具有柔性化的特点。其总体设计方案如图l所示。该设计方案主要由三部分组成：机械压力机(包括传动齿轮、滑块和曲柄连杆等机械部分)、图1伺服电机重载驱动的复合型压力机总体设计方案框图交流伺服电机、伺服驱动器(包括储能电容)及计算机控制系统。从图1可知，交流伺服电机通过一级齿轮减速，依

8、靠曲柄连杆来带动滑块上下运动，减小了电机的凋速范围，增大了出力比，结构简单，维护方便，同时提高了滑块位置的精