一种低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块及折弯机

1.本实用新型涉及一种动力驱动装置，特别是一种低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块及折弯机。


背景技术：

2.目前，针对80吨以上数控折弯设备的滑块升降驱动装置，国内、国外市场主要是以液压驱动为主。受限于制造成本，传动技术，数控系统，整机结构等等方面因素的影响，机械式全电伺服目前还是空白。上述液压驱动的优点是，能适用于80吨以上的大吨位，易于实现大幅面、厚板的折弯加工。然而，也存在着，如下不足：
3.1、噪声大、能耗高、液压油渗漏和污染环境。
4.2、成本较高，因为液压油缸、阀组、液压泵等高精密零件成本较高，其中阀组，液压泵部件中高端市场几乎完全依赖于进口，成本高。
5.3、精度不高，液压系统位置精度控制存在先天的劣势，位置可控性差。
6.4、寿命低，元器件磨损，液压油路污染，都容易对液压系统稳定性产生不良影响。
7.5、滑块动作冲击大，不平缓。
8.6、受环境的温度、湿度、灰尘等因素影响较大。
9.7、运动控制复杂。
10.8、控制系统依赖进口。
11.9、加工效率低。
12.然而，目前80吨及以上市场占有率达到80％以上市场份额。然而，由于如下原因，使得机械式全电伺服成为取替传统液压传动的瓶颈。
13.1、现有技术主要是伺服电机经过同步带减速之后对丝杠进行驱动，刚性差，噪声高，传动精度差。
14.2、采用连杆机构，虽然具有非线性特性，能够实现空行程高速低负载，折弯行程低速高负载的特性，但是零部件多，控制复杂，且有效的工作行程短。
15.3、采用伺服电机经减速机构，通过联轴器与丝杠连接，外形尺寸太大，不便于包装运输。
16.4、传动部分不能实现模块化设计加工，制造成本高，没有互换性，很难实现批量化的复制。


技术实现要素：

17.本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块及折弯机，该低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块及折弯机在承载的同时，使模块总高度降低200～300mm，从而结构紧凑，尺寸小，占用空间小，且便于运输。
18.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
19.一种低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，包括动力部件、连接座和螺旋传动机构。
20.螺旋传动机构包括旋转部件和升降部件；升降部件竖向设置，升降部件底部与外部升降载荷相连接，升降部件顶部与旋转部件螺纹副配合；旋转部件与安装座铰接配合；安装座具有与外部设备相安装的安装平面。
21.动力部件包括驱动电机和设置在安装座内的旋转换向传动机构。
22.驱动电机水平设置。
23.旋转换向传动机构包括直接或间接啮合的横向旋转件和竖向旋转件。
24.横向旋转件横向设置，且输入端与驱动电机直接或间接相连接。
25.竖向旋转件竖向设置，且输出端与螺旋传动机构的旋转部件顶端直接或间接相连接。
26.旋转换向传动机构为蜗轮蜗杆传动机构；横向旋转件为蜗杆，竖向旋转件为蜗轮；蜗轮同轴套设在螺旋传动机构的旋转部件顶端外周。
27.旋转换向传动机构为锥形齿轮减速机构，锥形齿轮减速机构包括相互啮合的锥形小齿轮和锥形大齿轮；锥形小齿轮为横向旋转件，同轴套设在驱动电机的输出轴外周；锥形大齿轮为竖向旋转件，同轴套设在螺旋传动机构的旋转部件顶端外周。
28.旋转换向传动机构为齿轮轴传动机构。
29.齿轮轴传动机构包括驱动齿轮、齿轮轴和大齿轮。
30.驱动齿轮为横向旋转件，同轴套设在驱动电机的输出轴外周。
31.大齿轮为竖向旋转件，同轴套设在螺旋传动机构的旋转部件顶端外周。
32.齿轮轴竖向转动安装在安装座内，齿轮轴上从上至下依次同轴套设有锥齿轮和小齿轮；其中，小齿轮与大齿轮相啮合；锥齿轮直接或间接与驱动齿轮相啮合。
33.驱动齿轮为驱动锥齿轮；驱动锥齿轮直接与锥齿轮相啮合。
34.驱动齿轮为驱动直齿轮；齿轮轴传动机构还包括过渡轮轴；过渡轮轴水平设置在安装座内；过渡轮轴上同轴依次套设有过渡轮和过渡锥齿轮；其中，过渡轮与驱动直齿轮相啮合，过渡锥齿轮与锥齿轮相啮合，从而实现锥齿轮间接与驱动齿轮相啮合。
35.螺旋传动机构为丝杆螺母结构；当旋转部件为丝杆时，升降部件为螺母；当旋转部件为螺母时，升降部件为丝杆。
36.外部升降载荷顶部一体设置有载荷安装座，载荷安装座顶部设置有安装平面；在螺旋传动机构的升降部件正下方设有弧形块，弧形块底面与载荷安装座的顶部安装平面相适配；弧形块顶面与升降部件底面弧面或球面配合；升降部件正下方和弧形块能通过若干根螺栓与载荷安装座相连接。
37.还包括导向机构；导向机构包括导向滑块和滑轨；其中，滑轨与连接座固定连接或一体化设置，导向滑块与螺旋传动机构的升降部件一体式设计或可拆卸连接；导向滑块与滑轨通过滑动副适配。
38.一种折弯机，包括机架、滑块、滑块升降驱动装置和折弯模。
39.机架包括两块平行设置的机架侧板。
40.滑块为外部升降载荷，滑动安装在两块机架侧板的前侧面，且高度能够升降。
41.折弯模包括折弯上模和折弯下模；其中，折弯上模设置在滑块底部，折弯下模设置
在折弯上模正下方的机架上。
42.滑块升降驱动装置具有两组，对称布设在滑动两侧，用于驱动滑动的高度升降。
43.每组滑块升降驱动装置的结构，均为低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块。
44.本实用新型具有如下有益效果：
45.1、本发明能使每组低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块的总高度(也即折弯机的总高度)降低200～300mm，从而结构紧凑，尺寸小，占用空间小，且便于运输。
46.2、承载力强，能够实现80吨以上全电伺服传动，且成本得以有效控制，可以实现批量化。
47.3、将低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块作为一个独立的标准模块进行研发和制造，利于成本的控制和质量控制，适合大批量生产。同时还便于维修，互换，大幅提升加工制造的效率。
48.4、低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块能与滑块之间活动连接，滑块可以倾斜，偏载，左右不同步，而不至于引起丝杠的损坏。
附图说明
49.图1显示了本技术一种低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块不含联轴器时的结构图。
50.图2显示了本技术一种低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块包含联轴器时的结构图。
51.图3显示了本技术中旋转换向传动机构为蜗轮蜗杆传动机构的结构图；其中，(a)包含联轴器；(b)不包含联轴器；(c)不包含联轴器且具有过渡齿轮。
52.图4显示了本技术中旋转换向传动机构为锥形齿轮减速机构的结构图。
53.图5显示了本技术中旋转换向传动机构为齿轮轴传动机构的第一种实施例图。
54.图6显示了本技术中旋转换向传动机构为齿轮轴传动机构的第二种实施例图。
55.图7显示了本技术中螺旋传动机构的第一种实施例图。
56.图8显示了本技术中螺旋传动机构的第二种实施例图。
57.图9显示了本技术中导向机构的结构示意图一。
58.图10显示了本技术中导向机构的结构示意图二。
59.图11显示了本技术中低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块与滑块活动连接示意图。
60.图12显示了图11的剖面图。
61.图13显示了升降部件与弧形块的配合示意图；(a)为弧面配合；(b)为球面配合。
62.图14显示了本技术中折弯机的结构示意图。
63.其中有：
64.1.滑动升降驱动装置；
65.1-1.动力部件；
66.1-1-1.驱动电机；
67.1-1-2a.蜗轮；1-1-2b.蜗杆；1-1-2c.过渡齿轮；
68.1-1-3a.锥形小齿轮；1-1-3b.锥形大齿轮；
69.1-1-4a.驱动齿轮；1-1-4b.齿轮轴；1-1-4c.锥齿轮；1-1-4d.小齿轮；1-1-4e.过渡轮；1-1-4f.过渡锥齿轮；1-1-4g.大齿轮；
70.1-2.连接座；
71.1-3-1.旋转部件；1-3-2.升降部件；
72.1-4-1.导向滑块；1-4-2.滑轨；
73.2-1.机架侧板；2-2.滑块；2-3.上折弯模；2-4.下折弯模；
74.3.弧形块；3-1.弧面；3-2.球面；
75.4.螺栓；4-1.弹簧；4-2.锁紧螺母。
具体实施方式
76.下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
77.本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。
78.如图14所示，一种折弯机，包括机架、滑块2-2、滑块升降驱动装置和折弯模。
79.机架包括两块平行设置的机架侧板2-1。
80.滑块为外部升降载荷，滑动安装在两块机架侧板的前侧面，且高度能够升降。
81.折弯模包括折弯上模2-3和折弯下模2-4；其中，折弯上模设置在滑块底部，折弯下模设置在折弯上模正下方的机架上。
82.滑块升降驱动装置具有两组，对称布设在滑动两侧，用于驱动滑动的高度升降。
83.进一步，两组滑块升降驱动装置的竖向轴线，也即两组低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块的竖向轴线，分别设置在滑块所在平面与对应侧机架侧板所在平面的相交线上。
84.如图1和图2所示，一种低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，也即滑动升降驱动装置1，包括动力部件1-1、连接座1-2和螺旋传动机构。
85.如图7和图8所示，螺旋传动机构包括旋转部件1-3-1和升降部件1-3-2；升降部件竖向设置，升降部件底部与外部升降载荷(也即滑块)相连接，升降部件与旋转部件螺纹副配合；旋转部件与安装座铰接配合；安装座具有与外部设备相安装的安装平面。
86.螺旋传动机优选为梯形丝杠或滚珠丝杠或行星滚柱丝杠等；本技术中，螺旋传动机构优选为丝杠螺母结构，具有包括如下两种实施例。
87.第一种实施例
88.如图7所示，旋转部件为丝杠，升降部件为螺母。
89.第二种实施例
90.如图8所示，旋转部件为螺母，升降部件为丝杆。螺母与连接座铰接，丝杠与滑块连接。螺母旋转，丝杠升降的好处就是结构更加紧凑，避免丝杠的共振问题。
91.优选但不局限于，伺服电机的转轴可以做成中空结构，目的是为了让丝杠升降过
程中从对应中空结构中穿过。但是如果伺服电机的转轴不中空结构也是可以的。
92.如图3至图6所示，动力部件包括驱动电机1-1-1和设在安装座内的旋转换向传动机构。
93.驱动电机水平设置。
94.旋转换向传动机构包括直接或间接啮合的横向旋转件和竖向旋转件。
95.横向旋转件横向设置，且输入端与驱动电机直接或间接相连接。
96.竖向旋转件竖向设置，且输出端与螺旋传动机构的旋转部件顶端直接或间接相连接。
97.上述横向非绝对水平，上述竖向也非绝对竖直，当有10～20
°
倾斜，也在本技术的保护范围之内。
98.在本技术，旋转换向传动机构优选具有如下四种实施例。
99.实施例1
100.如图3中的(b)所示，旋转换向传动机构为蜗轮蜗杆传动机构；横向旋转件为蜗杆1-1-2b，竖向旋转件为蜗轮1-1-2a；蜗轮同轴套设在螺旋传动机构的旋转部件顶端外周。
101.进一步，如图3中的(a)所示，蜗杆的输入端优选通过联轴器1-1-5与驱动电机的输出轴相连接。
102.进一步，如图3中的(c)所示，驱动电机的输出轴上同轴套设有驱动齿轮1-1-4a，蜗杆优选水平安装在连接座内，其输入端优选同轴套设有过渡齿轮1-1-2c，过渡齿轮与驱动齿轮相互啮合，蜗杆中部螺纹与蜗轮相互啮合。
103.实施例2
104.如图4所示，旋转换向传动机构为锥形齿轮减速机构，锥形齿轮减速机构包括相互啮合的锥形小齿轮1-1-3a和锥形大齿轮1-1-3b；锥形小齿轮为横向旋转件，同轴套设在驱动电机的输出轴外周；锥形大齿轮为竖向旋转件，同轴套设在螺旋传动机构的旋转部件顶端外周。
105.实施例3
106.旋转换向传动机构为齿轮轴传动机构。
107.如图5所示，齿轮轴传动机构包括驱动齿轮1-1-4a、齿轮轴1-1-4b和大齿轮1-1-4g。
108.驱动齿轮为横向旋转件，同轴套设在驱动电机的输出轴外周。
109.大齿轮为竖向旋转件，同轴套设在螺旋传动机构的旋转部件顶端外周。
110.齿轮轴竖向转动安装在安装座内，齿轮轴上从上至下依次同轴设有锥齿轮1-1-4c和小齿轮1-1-4d；其中，小齿轮与大齿轮相啮合；驱动齿轮为驱动锥齿轮，锥齿轮直接与驱动齿轮相啮合。
111.实施例4
112.如图6所示，旋转换向传动机构为齿轮轴传动机构，结构基本与实施例3相同，不同点在于：驱动齿轮为驱动直齿轮；齿轮轴传动机构还包括过渡轮轴；过渡轮轴水平设置在安装座内；过渡轮轴上同轴依次套设有过渡轮1-1-4e和过渡锥齿轮1-1-4f；其中，过渡轮与驱动直齿轮相啮合，过渡锥齿轮与锥齿轮相啮合，从而实现锥齿轮间接与驱动齿轮相啮合。
113.作为替换，旋转换向传动机构也可以为行星齿轮减速机构等，也在本技术的保护
范围之内。
114.如图9所示，一种低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，还包括能增加传动稳定性的导向机构；导向机构包括导向滑块1-4-1和滑轨1-4-2；其中，滑轨与连接座固定连接或一体化设置，导向滑块与螺旋传动机构的升降部件一体式设计或可拆卸连接；导向滑块与滑轨通过滑动副适配。
115.在图9中，滑轨为直线滑轨，作为替换，滑轨也可以为图10中的圆柱套筒，其优选与连接座螺栓连接称为一体；导向滑块可以螺旋传动部件一体化设计，也可以螺栓连接。导向滑块与导轨之间形成圆柱面导向。进一步，导向机构不局限于本案提出的具体形状，其他直线导轨，圆柱导轨，燕尾槽导轨等已知现有技术均在权利保护范围之内，视为等效替换。
116.如图11和12所示，外部升降载荷(也即滑块)顶部一体设置有载荷安装座，载荷安装座顶部设置有安装平面；在螺旋传动机构的升降部件正下方设有弧形块3，弧形块底面与载荷安装座的顶部安装平面相适配；弧形块顶面与升降部件底面通过图13所示的弧面3-1或球面3-2配合。
117.升降部件和弧形块优选通过若干根螺栓56与载荷安装座相连接，并在底部通过锁紧螺母4-2进行锁紧；位于弧形块与锁紧螺母之间的每根螺栓上均优选套设有起缓冲作用的弹簧4-1。
118.这样设置的好处为：本技术的滑块升降驱动装置与滑块活动连接，滑块可以倾斜，偏载，左右不同步，而不至于引起丝杠的损坏：升降部件(此处优选为螺母)下部设置有圆弧形的型面，与弧形块上部的圆弧形面适配，圆弧块的下部与滑块两个肩部的安装平面适配。螺栓依次穿过滑块肩部的圆孔，弧形块的圆孔与升降部件固定连接。螺栓的下部，自下而上通过锁紧螺母，弹簧依次连接，将滑块“吊起来”，平衡滑块的重力。
119.以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，其特征在于：包括动力部件、连接座和螺旋传动机构；螺旋传动机构包括旋转部件和升降部件；升降部件竖向设置，升降部件底部与外部升降载荷相连接，升降部件与旋转部件螺纹副配合；旋转部件与安装座铰接配合；安装座具有与外部设备相安装的安装平面；动力部件包括驱动电机和旋转换向传动机构；驱动电机水平设置；旋转换向传动机构包括直接或间接啮合的横向旋转件和竖向旋转件；横向旋转件横向设置，且输入端与驱动电机直接或间接相连接；竖向旋转件竖向设置，且输出端与螺旋传动机构的旋转部件顶端直接或间接相连接。2.根据权利要求1所述的低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，其特征在于：旋转换向传动机构为蜗轮蜗杆传动机构；横向旋转件为蜗杆，竖向旋转件为蜗轮；蜗轮同轴套设在螺旋传动机构的旋转部件顶端外周。3.根据权利要求1所述的低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，其特征在于：旋转换向传动机构为锥形齿轮减速机构，锥形齿轮减速机构包括相互啮合的锥形小齿轮和锥形大齿轮；锥形小齿轮为横向旋转件，同轴套设在驱动电机的输出轴外周；锥形大齿轮为竖向旋转件，同轴套设在螺旋传动机构的旋转部件顶端外周。4.根据权利要求1所述的低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，其特征在于：旋转换向传动机构为齿轮轴传动机构；齿轮轴传动机构包括驱动齿轮、齿轮轴和大齿轮；驱动齿轮为横向旋转件，同轴套设在驱动电机的输出轴外周；大齿轮为竖向旋转件，同轴套设在螺旋传动机构的旋转部件顶端外周；齿轮轴竖向转动安装在安装座内，齿轮轴上依次同轴套设有锥齿轮和小齿轮；其中，小齿轮与大齿轮相啮合；锥齿轮直接或间接与驱动齿轮相啮合。5.根据权利要求4所述的低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，其特征在于：驱动齿轮为驱动锥齿轮；驱动锥齿轮直接与锥齿轮相啮合。6.根据权利要求4所述的低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，其特征在于：驱动齿轮为驱动直齿轮；齿轮轴传动机构还包括过渡轮轴；过渡轮轴水平设置在安装座内；过渡轮轴上同轴依次套设有过渡轮和过渡锥齿轮；其中，过渡轮与驱动直齿轮相啮合，过渡锥齿轮与锥齿轮相啮合，从而实现锥齿轮间接与驱动齿轮相啮合。7.根据权利要求1所述的低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，其特征在于：螺旋传动机构为丝杆螺母结构；当旋转部件为丝杆时，升降部件为螺母；当旋转部件为螺母时，升降部件为丝杆。8.根据权利要求1所述的低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，其特征在于：外部升降载荷顶部一体设置有载荷安装座，载荷安装座顶部设置有安装平面；在螺旋传动机构的升降部件正下方设有弧形块，弧形块底面与载荷安装座的顶部安装平面相适配；弧形块顶面与升降部件底面弧面或球面配合；升降部件正下方和弧形块能通过若干根螺栓与载荷安装座相连接。9.根据权利要求1所述的低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块，其特征在于：还包括
导向机构；导向机构包括导向滑块和滑轨；其中，滑轨与连接座固定连接或一体化设置，导向滑块与螺旋传动机构的升降部件一体式设计或可拆卸连接；导向滑块与滑轨通过滑动副适配。10.一种折弯机，其特征在于：包括机架、滑块、滑块升降驱动装置和折弯模；机架包括两块平行设置的机架侧板；滑块为外部升降载荷，滑动安装在两块机架侧板的前侧面，且高度能够升降；折弯模包括折弯上模和折弯下模；其中，折弯上模设置在滑块底部，折弯下模设置在折弯上模正下方的机架上；滑块升降驱动装置具有两组，对称布设在滑动两侧，用于驱动滑动的高度升降；每组滑块升降驱动装置的结构，均如权利要求1-9任一项所述的低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块。

技术总结
本实用新型公开了一种低高度紧凑型标准化重载升降驱动模块及折弯机，包括动力部件、连接座和螺旋传动机构；螺旋传动机构包括旋转部件和升降部件；升降部件竖向设置，底部与外部升降载荷相连接，顶部与旋转部件螺纹副配合；旋转部件与安装座铰接配合；安装座具有与外部设备相安装的安装平面；动力部件包括驱动电机和设在安装座内的旋转换向传动机构；驱动电机水平设置；旋转换向传动机构包括横向旋转件和竖向旋转件；横向旋转件横向设置，且输入端与驱动电机相连接；竖向旋转件竖向设置，输出端与旋转部件顶端相连接。本申请在承载的同时，使模块总高度降低200～300mm，从而结构紧凑，尺寸小，占用空间小，且便于运输。且便于运输。且便于运输。


技术研发人员：徐丰羽 胡金龙 丁大伟 蒋国平
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/9/13