一种基于并联机构的大型数控板料折弯机随动托料系统.pdf

一种基于并联机构的大型数控板料折弯机随动托料系统，以一平移一转动并联机构为随动托料系统的机械结构，根据并联机构运动控制方法实现板料折弯加工过程中的随动托料。本发明结构简单、控制解耦、成本低、负载大、刚度大，可以实现按照板料折弯过程中瞬时转动轴线进行精确随动托料，对提高折弯机加工效率和制件的精度、质量，增强企业的竞争能力，赢得更多的市场份额具有十分重要的意义。

1.  一种基于并联机构的大型数控板料折弯机随动托料系统，包括动平台(1)、十字轴支架(2)、十字轴(3)、横向连杆(4)、销轴(5)、左旋螺母横向连杆支座(6)、横向左右旋丝杆(7)、右旋螺母横向连杆支座(8)、横向丝杆支座(9)、横向丝杆驱动系统(10)、横向导轨(11)、横向滑块(12)、底板(13)、纵向连杆上支座(14)、纵向连杆(15)、纵向连杆下支座(16)、纵向滑块(17)、纵向丝杆(18)、纵向丝杆支座(19)、纵向导轨(20)、纵向丝杆驱动系统(21)，其特征在于：所述十字轴支架(2)与横向连杆(4)通过十字轴3构成万向节连接，万向节两转动轴线一条平行于横向导轨(11)、另一条垂直于横向导轨(11)；所述横向连杆(4)与左旋螺母横向连杆支座(6)、右旋螺母横向连杆支座(8)通过销轴(5)构成转动副连接，转动轴线垂直于横向导轨(11)；所述左旋螺母横向连杆支座(6)、右旋螺母横向连杆支座(8)中螺母与横向左右旋丝杆(7)对应旋向的螺杆旋合，且螺距均相等，构成螺旋副；所述左旋螺母横向连杆支座(6)、右旋螺母横向连杆支座(8)均与横向滑块(12)固定连接，横向滑块(12)与横向导轨(11)构成移动副连接；所述纵向连杆上支座(14)、纵向连杆下支座(16)与纵向连杆(15)均通过销轴(5)构成转动副连接，转动轴线平行于横向导轨(11)；纵向连杆下支座(16)与纵向滑块(17)固定连接，纵向滑块(17)与纵向导轨(20)构成移动副连接；所述纵向连杆下支座(16)带有螺母，其螺母与纵向丝杆(18)旋合，构成螺旋副；所述横向导轨(11)与纵向导轨(20)相互垂直布置。

2.  根据权利要求1所述的一种基于并联机构的大型数控板料折弯机随动托料系统，其特征在于：所述十字轴支架(2)、十字轴(3)、横向连杆(4)、销轴(5)、左旋螺母横向连杆支座(6)、横向导轨(11)、横向滑块(12)组成一条两平移一转动运动支链，十字轴支架(2)、十字轴(3)、横向连杆(4)、销轴(5)、右旋螺母横向连杆支座(8)、横向导轨(11)、横向滑块(12)组成了另一条两平移一转动运动支链，两条两平移一转动运动支链共用横向导轨(11)导向、共用横向左右旋丝杆(7)驱动，横向左右旋丝杆(7)在横向丝杆驱动系统(10)控制下正反转动时，可推动左旋螺母横向连杆支座(6)、右旋螺母横向连杆支座(8)做反向同位移大小的往复直线移动，从而使得两条两平移一转动运动支链的运动输出形式为垂向平移运动和绕平行于横向导轨(11)轴线的转动，也即两条两平移一转动运动支链组合后形成一条一平移一转动运动支链。

3.  根据权利要求1、2所述的一种基于并联机构的大型数控板料折弯机随动托料系统，其特征在于：所述纵向连杆上支座(14)、纵向连杆(15)、纵向连杆下支座(16)、纵向滑块(17)、纵向导轨(20)构成了一条沿纵向、垂向平移，绕绕平行于横向导轨(11)轴线转动的两平移一转动运动支链。

4.  根据权利要求1、2、3所述的一种基于并联机构的大型数控板料折弯机随动托料系统，其 特征在于：所述的一条一平移一转动运动支链、一条两平移一转动运动支链与动平台(1)、底板(13)连接后，构成了一平移一转动两自由度并联机构，动平台(1)相对底板(13)仅产生垂向平移和绕平行于横向导轨(11)轴线的转动。

一种基于并联机构的大型数控板料折弯机随动托料系统
技术领域
本发明具体涉及一种大型数控板料折弯机随动托料装置，属于数控板料折弯机设备技术领域。
背景技术
大型数控板料折弯机在大型板料折弯加工过程中，板料非折弯部分在局部的折弯冲击力作用下，会随着板料折弯过程而出现上翘，导致板料上出现非需要的折痕，影响折弯部位的折弯角度大小、折弯现状，难以保证折弯精度和质量，严重影响大型板料折弯加工质量和效率。因此，需要板料的托料系统能够跟随板料上翘进行随动托料，要求托料系统能够始终和板料保持紧密接触，使板料非折弯部分在折弯机工作过程中始终受到支承力，且该随动托料系统能够根据折弯板料厚度的不同来自动调整位置进行随动托料。国外解决此类问题的办法多采用托料机构，并采用伺服电机和比例伺服阀控制，如比利时的LVD公司和日本的AMADA公司等，但是这类进口设备价格昂贵，而且技术上还存在一些不尽人意的地方。
发明内容
发明目的：为了解决现有大型数控板料折弯机工作过程中现有技术的不足，本发明提供了一种基于并联机构的大型数控板料折弯机随动托料系统，以便提高大型板料折弯机加工质量和效率。
技术方案：一种基于并联机构的大型数控板料折弯机随动托料系统，包括动平台、十字轴支架、十字轴、横向连杆、销轴、左旋螺母横向连杆支座、横向左右旋丝杆、右旋螺母横向连杆支座、横向丝杆支座、横向丝杆驱动系统、横向导轨、横向滑块、底板、纵向连杆上支座、纵向连杆、纵向连杆下支座、纵向滑块、纵向丝杆、纵向丝杆支座、纵向导轨、纵向丝杆驱动系统；所述十字轴支架、十字轴、横向连杆、销轴、左旋螺母横向连杆支座、横向左右旋丝杆、右旋螺母横向连杆支座、横向丝杆支座、横向丝杆驱动系统、横向导轨、横向滑块组成了运动输出形式为垂向平移运动和绕平行于横向导轨轴线转动的一平移一转动运动支链；所述纵向连杆上支座、纵向连杆、纵向连杆下支座、纵向滑块、纵向丝杆、纵向丝杆支座、纵向导轨、纵向丝杆驱动系统组成了沿纵向、垂向平移，绕平行于横向导轨轴线转动的两平移一转动运动支链；上述运动支链与动平台、底板连接后，构成了一平移一转动两自由度并联机构，动平台相对底板可产生垂向平移和绕平行于横向导轨轴线的转动。根据折弯机上模、下模、加工板料厚度、随动托料系统等确定的几何结构尺寸，以折弯机上模运动位移为动态输入参数，以板料折弯过程中最大扰度处折痕线为瞬时转动轴线，经系统数学模型计算得到横向丝杆驱动系统、纵向丝杆驱动系统的控制量，通过横向丝杆驱动系统、纵向丝 杆驱动系统的联合控制作用，控制动平台(即托料板)绕板料折弯过程中瞬时转动轴线转动，实现对板料折弯过程中非折弯部分的随动托料。
有益效果：本发明结构简单、控制解耦、成本低、负载大、刚度大，可以实现按照板料折弯过程中瞬时转动轴线进行精确随动托料，随动托料效果好。对于提高折弯机加工效率和制件的精度、质量，增强企业的竞争能力，赢得更多的市场份额具有十分重要的意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意主视图；
图2为本发明拆去动平台的结构示意俯视图；
图3为本发明的一平移一转动支链结构示意图。
图中：1动平台、2十字轴支架、3十字轴、4横向连杆、5销轴、6左旋螺母横向连杆支座、7横向左右旋丝杆、8右旋螺母横向连杆支座、9横向丝杆支座、10横向丝杆驱动系统、11横向导轨、12横向滑块、13底板、14纵向连杆上支座、15纵向连杆、16纵向连杆下支座、17纵向滑块、18纵向丝杆、19纵向丝杆支座、20纵向导轨、21纵向丝杆驱动系统
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3所示，一种基于并联机构的大型数控板料折弯机随动托料系统，包括动平台1、十字轴支架2、十字轴3、横向连杆4、销轴5、左旋螺母横向连杆支座6、横向左右旋丝杆7、右旋螺母横向连杆支座8、横向丝杆支座9、横向丝杆驱动系统10、横向导轨11、横向滑块12、底板13、纵向连杆上支座14、纵向连杆15、纵向连杆下支座16、纵向滑块17、纵向丝杆18、纵向丝杆支座19、纵向导轨20、纵向丝杆驱动系统21；所述十字轴支架2与动平台1固定连接，十字轴支架2与横向连杆4通过十字轴3构成万向节连接，万向节两转动轴线一条平行于横向导轨11、另一条垂直于横向导轨11；所述横向连杆4与左旋螺母横向连杆支座6、右旋螺母横向连杆支座8通过销轴5构成转动副连接，转动轴线垂直于横向导轨11；所述左旋螺母横向连杆支座6、右旋螺母横向连杆支座8中螺母与横向左右旋丝杆7对应旋向的螺杆旋合，且螺距均相等，构成螺旋副，当横向左右旋丝杆7正反转动时可推动左旋螺母横向连杆支座6、右旋螺母横向连杆支座8做反向同位移大小的往复直线移动；左旋螺母横向连杆支座6、右旋螺母横向连杆支座8均与横向滑块12固定连接，横向滑块12与横向导轨11构成移动副连接，横向导轨11与底板13固定连接；所述横向左右旋丝杆7两端由横向丝杆支座9构成转动副支撑，横向丝杆驱动系统10控制横向左右旋丝杆7转速大小和转动方向，横向丝杆支座9和横向丝杆驱动系统10与底板13固定连接；所述纵向连杆上支座14与动平台1固定连接，纵向连杆上支座14、纵向连杆下支座16与纵向连杆15 均通过销轴5构成转动副连接，转动轴线平行于横向导轨11；纵向连杆下支座16与纵向滑块17固定连接，纵向滑块17与纵向导轨20构成移动副连接，纵向导轨20与底板13固定连接；所述纵向连杆下支座16带有螺母，其螺母与纵向丝杆18旋合，构成螺旋副，纵向丝杆18两端由纵向丝杆支座19构成转动副支撑，纵向丝杆驱动系统21控制纵向丝杆18的转速大小和转动方向，纵向丝杆支座19、纵向丝杆驱动系统21均与底板13固定连接；所述横向导轨11与纵向导轨20相互垂直布置。
所述十字轴支架2、十字轴3、横向连杆4、销轴5、左旋螺母横向连杆支座6、横向左右旋丝杆7、右旋螺母横向连杆支座8、横向丝杆支座9、横向丝杆驱动系统10、横向导轨11、横向滑块12组成了共用横向导轨11的两条两平移一转动运动支链，由于横向左右旋丝杆7正反转动时可推动左旋螺母横向连杆支座6、右旋螺母横向连杆支座8做反向同位移大小的往复直线移动，导致该两条两平移一转动运动支链的运动输出形式为垂向平移运动和绕万向节平行于横向导轨11轴线的转动；所述纵向连杆上支座14、纵向连杆15、纵向连杆下支座16、纵向滑块17、纵向丝杆18、纵向丝杆支座19、纵向导轨20、纵向丝杆驱动系统21组成了一条沿纵向、垂向平移，绕横向轴线转动的两平移一转动运动支链；上述运动支链与动平台1、底板13连接后，在支链运动相互约束作用下构成了一平移一转动两自由度并联机构，动平台1相对底板13可产生垂向平移和绕万向节平行于横向导轨11轴线的转动。
本发明的随动托料工作过程：首先设定折弯机上模、下模、加工板料厚度、随动托料系统等几何结构尺寸，系统以折弯机上模运动位移为动态输入参数，以板料折弯过程中最大扰度处折痕线为瞬时转动轴线，经系统数学模型计算得到横向丝杆驱动系统10、纵向丝杆驱动系统21的控制量，通过横向丝杆驱动系统10、纵向丝杆驱动系统21的联合控制作用，控制动平台1(即托料板)绕板料折弯过程中瞬时转动轴线转动，实现对板料折弯过程中非折弯部分的随动托料。