專利名稱:攻絲機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種攻絲機，它安裝在壓力機或者生產(chǎn)用的機器人、傳輸裝置(以下都稱之為作業(yè)機械)的機體或金屬模、柄、夾具等上，用來對作業(yè)機械加工過程中的工件進行攻絲加工。
而且，有時將工件送到下一個工序，由于在輸送位置和加工位置之間要進行水平移動和上下移動，因此，難以在三維方向正確地確定攻絲刀具與工件的相對位置，并且難以以正確的進給節(jié)距完成正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
此外，必須安裝一些為了在壓力機金屬模中的有限空間內(nèi)進行攻絲的機構(gòu)。
針對這些問題，現(xiàn)有技術(shù)中有各種技術(shù)方案，例如，特許公報第2562298號記載了一種方案。這種方案的構(gòu)造如
圖13所示，其中，利用與壓力機A1的壓頭側(cè)可動部件A2連接的螺母裝置A3，將可動部件A2的上下運動變換成正反向轉(zhuǎn)動，通過安裝在底座金屬模上的攻絲機A4的傳動機構(gòu)來驅(qū)動攻絲刀具，由此，對壓力機A1上的工件W進行攻絲加工。
另外，如特開平7-112324號公報、特開平4-289021號公報、特開平7-060545號公報記載的方案，其攻絲機不用壓力機可動部件的運動作驅(qū)動力，而是裝備有電機且安裝在金屬模或壓力頭上。
如圖14所示，從具有多軸頭B1的鉆床或攻絲機用傳動索纜B2改變其輸出軸B3的轉(zhuǎn)動方向，來驅(qū)動主軸B7，主軸B7螺合在主軸套B6中，主軸套B6安裝在壓力機B5中，這些都是眾所周知的技術(shù)。
還是如圖14所示，攻絲刀具T安裝在主軸B7上，由于傳動索纜B2的撓性吸收了主軸B7的螺進行程L，因此可以省去用來使主軸B7轉(zhuǎn)動的具有六角軸、花鍵等的軸套部分，通常在壓力加工過程完畢后，從多個方向同時對工件W進行攻絲加工，這是廣泛采用的手段。
上述特許公報第2562298號所記載的結(jié)構(gòu)中，對攻絲機進行高精度的安裝加工和調(diào)整，并安裝在金屬模上，在這種情況下，除非機械故障，它能夠和比較完美進行壓力操作同步進行攻絲加工，能夠快速運轉(zhuǎn)。
但是，由于以可動部件的運動為準，通過螺母裝置，將往復運動變換成正反向轉(zhuǎn)動，因此，安裝攻絲刀具的螺距進給機構(gòu)部件和主軸部件相對金屬模固定，或者上下可能只有少量的安裝位置移動，在水平方向，將別是在前后方向則難以移動。
安裝位置的調(diào)整最低也要上下2處，每當根據(jù)金屬模調(diào)整裝模高度，也就是壓頭高度時，都必須調(diào)整安裝位置。
而且，由于壓頭側(cè)的安裝部件和底座側(cè)的安裝部件在前后方向的水平距離d(參照圖13)在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)固定，因此，每次加工所用的金屬模規(guī)格不同時，則難以替換安裝到不同規(guī)格的金屬模上，存在通用性差的缺點。
另一方面，特開平7-112324號公報、特開平4-289021號公報、特開平7-060545號公報所記載的結(jié)構(gòu)中，由于都含有驅(qū)動源(電機)的裝置的大部分安裝到金屬?；驂毫C座上，因而小型化受到限制。
而且，即使能小型化，象特開平7-112324號公報所記載的那樣，要省去正確的攻絲刀具的螺距進給機構(gòu)；相反，象特開平4-289021號公報和特開平7-060545號公報所記載的那樣，設計了螺距進給機構(gòu)，不能小型化，存在其金屬模等只能專用的問題。
此外，在圖14所示的結(jié)構(gòu)中，容易想象，如果將與傳動索纜連接的主軸的主螺紋安裝在金屬模內(nèi)，則可以非常方便地與壓力機一體化，事實上也正在試驗。
然而，由于使用傳動索纜作為傳動手段，使輸出軸的轉(zhuǎn)動改變方向，因此，可以將主軸套和主軸設置成從各個方向朝向工件，但另一方面，在傳動索纜的構(gòu)造上，其允許的曲率半徑r，例如在傳動索纜的內(nèi)軸直徑為6mm時，必須大到150mm，再加上傳動索纜端部必要的直線部分，因此，存在在主軸的軸向引出的尺寸長的問題。
而且，由于主軸的進給行程是在其軸向，因此，下模的高度H1不包括進給行程，即使能夠在某個允許的曲率半徑內(nèi)安裝傳動索纜，但是，長長的傳動索纜，其重量由主軸套承擔的。
再者，形成有主螺紋的主軸與傳動索纜的連接處彎曲產(chǎn)生角度，彎曲的負載成為沖擊負載，它與傳動索纜的重量所形成的負載合并，作用在主螺紋和主軸套之間，因此，兩者之間的接觸面壓力增大，引起潤滑油膜中斷，導致潤滑不良，并且，主螺紋與主軸套沒有防塵手段，因此，主螺紋與主軸套存在磨損快的問題。
還有，長度增加有一定重量的傳動索纜多安裝在多軸頭上，這時，多軸頭的各個輸出軸的慣性力矩和摩擦會使轉(zhuǎn)動阻力增大，由此使動力損失增多，因此，以這種本來單獨運轉(zhuǎn)的攻絲機的動力性能，難以與壓力機的連續(xù)運轉(zhuǎn)同步。
此外，通常的攻絲機，其驅(qū)動源用三相感應電機，其中有增加了電磁制動器的，在安裝攻絲刀具的主軸的每個行程中，要經(jīng)過正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)、停止的過程，電機起動2次；主軸交替進行進退行程，變換轉(zhuǎn)動方向，在這種情況下，電機中的電流大，發(fā)生線圈燒毀或中繼電路故障，會過早地產(chǎn)生制動磨損。
另一方向，為了回避上述問題而提出了一種方案，利用曲柄和驅(qū)動螺絲，或者圓形凸輪和齒條小齒輪傳動裝置的組合，用機械地方法實現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)變換，電機常在一個方向轉(zhuǎn)動。(例如，特許公報第2120082號)然而，即使這樣設計，也不能超過對電機起動次數(shù)和繼電器接點能力的限制。
而且，由于三相感應電機在起動時的轉(zhuǎn)動加速過程中，得不到攻絲加工所需要的轉(zhuǎn)矩，因此，起動時攻絲刀具不能接觸工件上形成的下孔，不能立即進行攻絲加工，加工時間的延遲增大，停止精度也變低，從而所加工的螺紋的可靠性就會存在問題。
本發(fā)明的目的是提供一種攻絲機，它能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，和驅(qū)動單元分開設置并可安裝在壓力機等作業(yè)機械上，它能夠在作業(yè)機械的加工過程中，對工件進行快速和高精度的攻絲加工。
為了達到上述目的，本發(fā)明的攻絲機拆裝自如地安裝在壓力機等作業(yè)機械的隨工件而變位的可動部件上，它包括外殼、輸入軸、主動傘形齒輪、被動傘形齒輪、主軸和主軸套；所述外殼內(nèi)部是密閉的；所述輸入軸用軸承以轉(zhuǎn)動自如的方式支承在所述的外殼內(nèi)，其一端伸到外殼的外面，通過傳動索纜與驅(qū)動單元的輸出軸連接；位于外殼內(nèi)部的所述輸入軸的另一端端部固定有所述的主動傘形齒輪；所述的被動傘形輪以轉(zhuǎn)動自如的方式用軸承支承在外殼內(nèi)部的固定位置上，并且與所述的主動傘形齒輪嚙合；所述的主軸相對所述的被動傘形齒輪同軸地一體地轉(zhuǎn)動，且在軸向它們之間進行可以相對變位地連接，同時，在所述主軸伸到外殼外部的那一端的端部，設置安裝攻絲刀具的夾頭，在經(jīng)常處于外殼內(nèi)部的部分的外周面上形成外螺紋；所述主軸套固定在外殼內(nèi)部，且形成有內(nèi)螺紋部分，主軸的外螺紋部分與主軸套的內(nèi)螺紋部分螺合。
在本發(fā)明的攻絲機中，最好在主軸套的內(nèi)螺紋部分，沿著與螺紋槽相交的方向形成至少1個貯油溝。
而且，在本發(fā)明的攻絲機中，最好在具有驅(qū)動單元的驅(qū)動源中采用脈沖電機，用脈沖對軸的轉(zhuǎn)動角度進行控制，為了在作業(yè)機械的可動部件上保持工件的一點點時間內(nèi)，攻絲刀具進行正、反向轉(zhuǎn)動動作，最好預先設定和使用快速轉(zhuǎn)動、大轉(zhuǎn)矩起動、急停。這時根據(jù)所述作業(yè)機械的定時信號，對攻絲加工過程中的攻絲刀具正反轉(zhuǎn)動作的驅(qū)動時間進行控制。
還有，最好根據(jù)從相應的作業(yè)機械輸入給脈沖電機的驅(qū)動脈沖信號對脈沖電機的軸角度時時刻刻進行絕對值控制，由此對與作業(yè)機械的動作相對應的攻絲刀具的轉(zhuǎn)動角度和軸向位置進行控制。
使用時，將本發(fā)明的攻絲機以拆裝自如的方式固定到壓力機、生產(chǎn)用機器人、傳輸裝置等作業(yè)機械的機體、金屬模、柄等的與工件共同移動的可動部件上。
而且，在作業(yè)臺等上面嵌入簡單的攻絲機架也能使用。
本發(fā)明的攻絲機具有密閉其內(nèi)部的外殼，可防止外部的灰塵進入外殼內(nèi)部，同時，內(nèi)部的潤滑等也不會漏出污染環(huán)境。
具體地說，外殼上產(chǎn)生的間隙都用O形密封圈等密封部件進行密封，由此使外殼的內(nèi)部和外部之間完全密封隔離。
而且，使用時將外殼固定到作業(yè)機械的可動部件上，為了減輕重量，外殼最好用鋁或輕質(zhì)鋁合金制成。
此外，攻絲機有一個輸入軸，由驅(qū)動單元通過傳動索纜驅(qū)動該輸入軸轉(zhuǎn)動，輸入軸轉(zhuǎn)動傳遞到外殼內(nèi)部的主動傘形齒輪上，再通過與主動傘形齒輪嚙合的被動傘形齒輪傳遞到主軸上，主軸伸到外殼外面的端部裝有夾頭，攻絲刀具安裝在主軸夾頭內(nèi)。
主軸通過固定在外殼內(nèi)的主軸套的內(nèi)螺紋部分與主軸的外螺紋部分螺合隨其轉(zhuǎn)動而軸向進退，主軸如果正轉(zhuǎn)，則前進，安裝在主軸夾頭上的攻絲刀具就切入工件上預先形成的下孔中，加工出螺紋孔。反之，主軸反轉(zhuǎn)時則后退，攻絲刀具從工件上形成的螺紋孔中退出來。
在這種情況下，被動傘形齒輪用軸承以轉(zhuǎn)動自如的方式支承在外殼內(nèi)部，主軸與被動傘形齒輪相對同軸連接，它們一起轉(zhuǎn)動，且在軸向可以進行相對的位置移動，因此，主軸的軸向位移不會傳遞到輸入軸上，從而，推力負載不會加到傳動索纜上。此外，主軸和被動傘形齒輪之間的連接可以用鍵或者花鍵很容易地實現(xiàn)。
在本發(fā)明的攻絲機中，輸入軸和主軸之間用主動傘形齒輪和被動傘形齒輪來進行轉(zhuǎn)動的傳遞，因此，可以使攻絲刀具的方向與輸入軸成直角，乃至前后角度，可以從各個方向?qū)ぜM行攻絲加工。
還有，在主軸套的內(nèi)螺紋部分，沿著與螺紋槽交叉的方向形成貯油溝，在這種情況下，潤滑油貯留在貯油溝中利用主軸的轉(zhuǎn)動，將潤滑油供給到所述內(nèi)螺紋部分與主軸的外螺紋部分之間的間隙內(nèi)從而保持良好的潤滑狀態(tài)。
即使貯油溝不在內(nèi)螺紋的全長形成，也有效果，在潤滑油封入攻絲機外殼內(nèi)的情況下，采用全長貫通的貯油溝，主軸的每個行程中，因潤滑油的油面升降，這樣效果更好。
此外，在主軸套的兩端側(cè)面設置潤滑油出入口時，采用滴下式的情況下，內(nèi)螺紋部分的軸向不貫通，在用油泵強制循環(huán)的情況下應是貫通的，可在獲得潤滑效果的同時，還可以獲得良好的冷卻效果。
上述貯油溝，其截面可以為半圓形或三角形等多邊形，其數(shù)量可以是一個或幾個，它可以與主軸套的中心線平行，也可以呈螺旋狀彎曲。
還有，具有驅(qū)動攻絲機的驅(qū)動單元的驅(qū)動源中使用脈沖電機的情況下，不用電磁制動器等，就可以將安裝攻絲刀具的主軸精確地停止在預先設定的后退位置和前進位置上，而且可以在短時間變換正反轉(zhuǎn)驅(qū)動及急停動作。
另外，在使用脈沖電機作驅(qū)動源的情況下，甚至可以計算出加在脈沖電機上的負荷力矩和攻絲加工所需要的時間，攻絲加工時，主軸正反轉(zhuǎn)及停止的全部動作都在脈沖電機的額定負載范圍內(nèi)進行，因此，可以長時間地連續(xù)使用。
而且，在具有驅(qū)動單元的驅(qū)動源中使用脈沖電機的情況下，可以根據(jù)作業(yè)機械的可動部件的位置，由旋轉(zhuǎn)凸輪開關(guān)等時間輸出開關(guān)或脈沖編碼器的輸出信號控制上述脈沖電機的轉(zhuǎn)動和停止的時間，以便在所述可動部件夾持工件的一點點時間內(nèi)完成攻絲加工過程中的攻絲刀具的正反轉(zhuǎn)動作。
在這種情況下，可以用3種方法控制脈沖電機。即，第1種方法是，最初，等到作業(yè)機械停止、運行條件成立的信號，脈沖電機進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止的1個周期動作，將這些動作完成了的信號反饋給作業(yè)機械，再使作業(yè)機械的運動條件成立，這是時間順序法。
第2種方法是，在作業(yè)機械連續(xù)運動過程中，輸入允許攻絲加工的時間信號，在允許的時間內(nèi)，脈沖電機快速地進行1個周期的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止動作，完成攻絲加工。
但在這種方法中，必須判斷在允許的時間內(nèi)是否完成了攻絲加工，并在作業(yè)機械上輸出聯(lián)鎖信號。
第3種方法是，通過脈沖編碼器檢測出作業(yè)機械的可動部件的位置，其脈沖信號與脈沖電機的轉(zhuǎn)動角度之間的關(guān)系預先編入程序，使脈沖電機的轉(zhuǎn)動角度與時時刻刻輸入的脈沖信號相對應，用脈沖的絕對值進行控制。本說明書中將其稱之為絕對值控制。
控制脈沖電機的控制手段可以從上述幾種控制方法中按可能實行地選擇一種方法來構(gòu)成，也可只采用一種控制方法來構(gòu)成。
又，使攻絲機不與作業(yè)機械連動，將其安裝在工件夾具上，將工件夾具安裝在驅(qū)動單元上面等，可以通過工件檢測傳感器的檢測信號或手動輸入使脈沖電機能運轉(zhuǎn)，由此，使攻絲機以單獨運轉(zhuǎn)的方式使用，可能的用途更為廣泛。
圖1表示本發(fā)明的攻絲機的實施例，其中，攻絲機1以拆裝自如的方式安裝在壓力機2的下模2A上，工件W固定在下模2A上，攻絲機1在該2件W上攻螺紋。
根據(jù)本實施例，在下模2A的不同位置上安裝2臺攻絲機1，從而具有多軸攻絲機的功能，這兩個攻絲機1中的一個固定在下模2A的下面，另一個固定在下模2A的斜上方。
在攻絲機1上安裝對工件W進行加工的刀具T，在沖壓機2旁邊的床面F上設置驅(qū)動單元3，該驅(qū)動單元3的底部設有小腳輪，使其能在床面F上移動，驅(qū)動單元3的輸出軸4被驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，通過與之連接的傳動索纜5而驅(qū)動攻絲機1的攻絲刀具T。
驅(qū)動單元3包括作為動力源的脈沖電機6、齒輪箱8和圖中未示出的控制系統(tǒng)，齒輪箱8內(nèi)的齒輪組7將脈沖電機6的轉(zhuǎn)動傳輸?shù)蕉鄠€輸出軸4上，控制裝置對所述脈沖電機6進行驅(qū)動控制。
這里所用的齒輪箱8中，脈沖電機6與各輸出軸4之間齒輪級數(shù)為一級，即使脈沖電機6達到最高轉(zhuǎn)速，傳送到輸出軸4上的速度的變化也很小，極大地抑制了齒輪組7上的慣性力矩的增加。
再者，在每個輸出軸4上以拆裝自如的方式連接轉(zhuǎn)動索纜5。
圖2是表示攻絲機1的平面圖，圖3是表示圖2中A-A斷面的斷面圖，攻絲機1具有一個基本上是L形的外殼9。
所述的外殼9由外殼本體9A、安裝法蘭9B和端蓋9C組成，本體9A為箱狀，其內(nèi)部形成空間，法蘭9B固定在本體9A的一端，端蓋9C嵌合固定在本體9A的另一從而封往這個端部的開口。各接合部的面與面之間用密封部件10、11進行密封。
進一步地，本實施例中，密封部件10、11采用O形密封圈。
而且，為了減輕外殼本體9A、安裝法蘭9B和端蓋9C的重量而采用鋁材。
在端蓋9C的中央設有軸孔H，輸入軸12穿過其中，并且能轉(zhuǎn)動自如。所述輸入軸12伸出端蓋9C的部分，通過萬向接頭13與傳動索纜5內(nèi)轉(zhuǎn)動自如的軟軸以拆裝自如的方式連接起來。
進一步地，在軸孔H和輸入軸12之間，用密封圈M1作密封部件進行密封。
在外殼本體9A內(nèi)部并列設置一對軸承14，利用這對軸承14將輸入軸12以轉(zhuǎn)動自如的方式支承在固定的位置上，而且，在外殼本體9A內(nèi)的輸入軸12的端部安裝有主動傘形齒輪15。
在外殼本體9A內(nèi)設置一對軸承16，利用這對軸承16將被動傘形齒輪17以轉(zhuǎn)動自如的方式支承固定位置上，傘形齒輪15和傘形齒輪17相互嚙合，其旋軸線之間的相交角度約為90°。
上述被動傘形齒輪17在其軸向具有長的輪殼17A，它由軸承16支承，其外周面與所述的一對軸承16的內(nèi)周面貼合。
而且，在輪殼17A上形成有中心孔，該中心孔內(nèi)形成有花鍵槽，花鍵套18插入中心孔中，其上的花鍵以滑動自如的方式嵌在花鍵槽內(nèi)。
利用固定銷P將花鍵套18固定在主軸19的一端，使它們成為一個整體。
在主軸19的中間部分形成外螺紋部分19A，該部分19A穿過后面所述的主軸套20的中心部分，主軸套20設置在外殼9內(nèi)，主軸套20內(nèi)形成有內(nèi)螺紋部分20A，外螺紋部分19A與主軸套20的內(nèi)螺紋部分20A螺合。
主軸套20在軸向貫穿法蘭9B的中心部分，并且其一部分插入所形成的主軸插入孔h中，再將其固定。
如圖4(a)(b)所示，配置在所述主軸插入孔h內(nèi)的筒形部分20B的外周面上設有凸緣20C，它們?yōu)橐徽w地設置在主軸套20上；為了將主軸套20用螺絲固定到安裝法蘭9B的面對外殼本體9A的端面上，因而在凸緣20C上形成通孔N。
另外，在內(nèi)螺紋部分20A上，在與螺紋交叉的軸向全長上形成貯油溝20D，其橫截面基本上呈半圓形。
如圖5所示，上述貯油溝20D貯存供給到主軸19的外螺紋部分19A與主軸套20的內(nèi)螺紋部分20A之間的潤滑油L，利用外螺紋部分19A和內(nèi)螺紋部分20A的相對轉(zhuǎn)動，將貯油溝20D內(nèi)的潤滑油引到外螺紋部分19A上，供給外螺紋部分19A和內(nèi)螺紋部分20A之間，使其保持良好的潤滑狀態(tài)。
另一方面，如圖3所示，主軸19從安裝法蘭9B的安裝面S上伸出一部分，在該伸出部分的前端設置夾頭21，夾頭21上能裝卸自如地安裝攻絲刀具。
而且，在主軸19的夾頭21和外螺紋部分19A之間形成夾頭保持部分19B，其具有圓筒形外周面直徑適合于法蘭9B的主軸插入孔h。
此外，在主軸插入孔h的安裝面S的附近，與夾頭保持部分19B的外周面之間的間隙通過安裝密封圈M2加以密封。
圖6表示安裝在壓力機2的下模2A下部的攻絲機1的安裝狀態(tài)；為了讓攻絲刀具T能向上方進退，而在下模2A上形成開口部分B。
從調(diào)整高度以及根據(jù)需要決定位置微調(diào)的意義上來說，利用貫穿聚氨酯橡膠制成的套管22的安裝螺栓23，按照攻絲機1有時能相對于下模2A稍作浮動的樣子，將攻絲機1“懸掛”起來。
利用這種結(jié)構(gòu)，對圖1所示的工件W進行攻絲加工時，在工件W上預先形成下孔，當與下孔對應的攻絲刀具開始切削時，下孔中心和攻絲刀具軸心之間的偏差通過相對攻絲機1的下模2A的浮動變位而被消除。
另外，在下孔中心與刀具軸心之間沒有偏差的情況下，套管22可以由金屬制成。
而且，在下模2A上形成的開口部分B內(nèi)，設置了攻絲加工油的噴嘴24，以便給攻絲刀具T提供攻絲加工油。
攻絲加工油噴嘴24可以安裝在攻絲機1和下模2A中的任意一側(cè)，通過圖中未示出的供油砂泵給油噴嘴24供給攻絲加工油。此外，也可以根據(jù)具體場合，省去攻絲加工油噴嘴24。
還有，在圖1中，關(guān)于安裝在下模2A上方的攻絲機1，雖然未示出具體的安裝結(jié)構(gòu)，但是，與圖6所示的一樣，以可以浮動的狀態(tài)安裝到下模2A上，而且，在攻絲刀具旁邊同樣設置攻絲加工油噴嘴。
下面對攻絲機1和驅(qū)動單元3的連接情況加以說明。如圖7所示，傳動索纜5一端與從驅(qū)動單元3向上伸出的輸出軸4連接，另一端與攻絲機1連接，最好其彎曲部分的曲率半徑較大，與攻絲機1的連接處基本上在水平方向，傳動索纜5彎曲的部分與進入壓力機2的部分之間可以撓性變形的富裕長度為a，在下模2A上下移動時，最好不增加作用于彎曲部分的彎曲負荷。
然而，圖8中所用的驅(qū)動單元3′，其輸出軸4沿水平方向伸出，圖1和圖7中所示的齒輪箱8和脈沖電機6改成橫向結(jié)構(gòu)。
在這種情況下，為了減小在下模2A的上下同時產(chǎn)生彎曲應力，必須保證傳動索纜5有足夠的長度。但為了使傳動索纜5中不產(chǎn)生不必要的彎曲壓力，使轉(zhuǎn)動力能平滑地傳遞，最好采用圖7所示的連接方式。
下面，如圖9所示，在圖1和圖7所示的驅(qū)動單元3上，以拆裝自如的方式安裝了固定工件W的工件夾具3A，這里安裝了若干個攻絲機1，攻絲刀具T朝著幾個方向，加工自由度高，可作為多頭攻絲機使用。
還是如圖9所示，驅(qū)動單元3的多個輸出軸4中的一個，與傳統(tǒng)的多頭攻絲機一樣，通過萬向接頭J與主軸K連接，主軸K與主軸套M相互螺合，在位于主軸K前端的主軸夾頭C上安裝攻絲刀具T，輸出軸4的轉(zhuǎn)動驅(qū)動攻絲刀具T轉(zhuǎn)動。
接著，圖10表示有上述驅(qū)動單元3、3′的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)25由手動脈沖發(fā)生器26、外計數(shù)器27、顯示器28、控制部分29、電機放大器30等組成。
裝在驅(qū)動單元3中作為驅(qū)動源的脈沖電機6由電機放大器30輸出的驅(qū)動脈沖信號來驅(qū)動，利用脈沖編碼器(回轉(zhuǎn)式編碼器)31檢測出脈沖電機6的轉(zhuǎn)動角度。
此外，關(guān)于脈沖電機6，在本實施例中，在齒輪箱8中的變速比為1左右的情況下，通常采用最高轉(zhuǎn)速為每分鐘2000轉(zhuǎn)以上的脈沖電機。
一開始，將輸入、存儲到外計數(shù)器27與總轉(zhuǎn)動角度相對應的脈沖數(shù)供給電機放大器30，根據(jù)起動信號使脈沖電機6起動。
在本實施例中，在變速比為1的情況下，脈沖電機的轉(zhuǎn)動角度與圖3所示的主軸19的轉(zhuǎn)動角度正好對應；根據(jù)上述脈沖編碼器31檢測出的信號，在顯示器28上顯示出從主軸19的基準位置開始計數(shù)的脈沖數(shù)，以及將該脈沖數(shù)換算成主軸轉(zhuǎn)動角度的總角度。
而且，在顯示器28上還顯示出從與主軸進退行程對應的基準位置開始計算的螺距數(shù)，以及將該螺距數(shù)乘以螺距長所得到的進給長度。
這里，脈沖電機6轉(zhuǎn)動1圈對應1000個脈沖，在齒輪箱8中的變速比為1的情況下，1個脈沖所對應的主軸轉(zhuǎn)動角度為0.36°，也就是21′31″角度，這是控制轉(zhuǎn)動角的最小單位。
另一方面，與主軸轉(zhuǎn)動角度對應的脈沖數(shù)還用來控制進給長度，例如，對于M3螺紋的標準螺距，其公式為P＝0.5mm，進給長度的控制單位為0.5mm÷1000＝0.0005mm。
圖10所示的顯示器28顯示出輸入外計數(shù)器27的脈沖數(shù)為10500個，并顯示出主軸移動到前進端點的情況，主軸轉(zhuǎn)動的總角度為3780度，與后退端點的停止角算起的相位差為180度。
這時，進給的螺距數(shù)為10.5，進給長度為5.25mm。
與上述總轉(zhuǎn)動角度相對應的脈沖數(shù)，除直接輸入外計數(shù)器27中之外，也可以通過手動脈沖發(fā)生器26手動產(chǎn)生脈沖，使脈沖電機低速轉(zhuǎn)動，并目測確認主軸的位置之后，然后將脈沖數(shù)存入計數(shù)器中。
為了設定主軸或攻絲刀具T的前進的端點和后退的端點，并且為了示范(teaching)輸入計數(shù)器或存貯器中，使用手動脈沖發(fā)生器26外，可以用于用手動的方法將脈沖輸入脈沖電機6中，邊進行攻絲加工邊進行目測確認。
在本實施例中，關(guān)于存儲脈沖數(shù)的計數(shù)器或存貯器，外計數(shù)器27具有其功能，但也可以將其設置在控制部分29或電機放大器30內(nèi)。
控制部分29向電機放大器30輸出為控制脈沖電機6轉(zhuǎn)動的信號。而且，控制部分29從脈沖編碼器(旋轉(zhuǎn)編碼器)33以及壓力機旋轉(zhuǎn)凸輪開關(guān)34上獲得信號，還接受壓力機控制部分35中間的聯(lián)鎖信號，上述脈沖編碼器(旋轉(zhuǎn)編碼器)33隨著壓力機2的主軸轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，上述壓力機旋轉(zhuǎn)凸輪開關(guān)34由旋轉(zhuǎn)凸輪的接點構(gòu)成。
下面說明對脈沖電機6的控制過程。壓力機2，隨著主軸32的轉(zhuǎn)動，圖中未示出的曲柄將上下運動，與曲柄的運動連動，將工件W移向或移出下模2A，并進行攻絲加工。
主軸32轉(zhuǎn)動，由壓力機旋轉(zhuǎn)凸輪開關(guān)34檢測出主軸32的轉(zhuǎn)動位置，將工件W輸送完畢的信號輸入控制部分29，控制部分29向電機放大器30發(fā)出轉(zhuǎn)動指令信號。
將脈沖電機6預先停止在與攻絲機1的主軸后退的端點位置相對應的角度位置上，然后，電機放大器30正轉(zhuǎn)驅(qū)動脈沖電機6，同時，通過脈沖編碼器31來統(tǒng)計電機軸的轉(zhuǎn)動角度。
而且，當存儲在外計數(shù)器27中的脈沖數(shù)與脈沖編碼器31中所統(tǒng)計的脈沖數(shù)相等時，脈沖電機就反向驅(qū)動。
由于脈沖電機6從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)基本上不需要停止時間，因此，主軸前進到端點時瞬間即可停止，然后立即后退，按與正轉(zhuǎn)時同樣的脈沖數(shù)回到原來的位置停止。
這時，在主軸后退的端點，由于脈沖電機6仍然被勵磁，以便保持其脈沖位置，因此，不用電磁制動器，就使軸保持在停止位置的角度。
此外，在本實施例中，一旦主軸回到后退的端點并停住，就從控制部分29向壓力機控制部分35輸出確認信號。
下面，圖11表示本發(fā)明中的脈沖電機所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動速度的關(guān)系以及傳統(tǒng)的三相感應電機所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動速度的關(guān)系。上述脈沖電機用來作為本發(fā)明的攻絲機的驅(qū)動源；上述三相感應電機用來作為傳統(tǒng)攻絲機的驅(qū)動源。
從圖11所示的圖線可以看出，在實用的轉(zhuǎn)動速度范圍內(nèi)，脈沖電機的輸出轉(zhuǎn)矩是一定的，它不隨轉(zhuǎn)動速度而變化，因而脈沖電機具有極其穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩性能。
與此相對應，三相感應電機從起動到負荷達到平均值的速度之間，存在轉(zhuǎn)動速度為S1，此時轉(zhuǎn)矩為最小轉(zhuǎn)矩(TPU)。
對工件W進行攻絲加工時，以攻絲刀具T前端與工件W的底面基本一致的位置a作為后退的端點，使攻絲刀具T從這里向前進，在位置b，攻絲刀具T切入工件W上形成的下孔中，省去了攻絲加工過程中的停歇時間，從這個意義上說是比較理想的。
但是，從位置a開始驅(qū)動攻絲刀具T的前端前進，在位置b，刀具T切入工件W的下孔，開始攻絲加工，在這種情況下，加在電機上的負荷轉(zhuǎn)矩如圖中的曲線X所示，對于三相感應電機來說，由于位置b附近的轉(zhuǎn)動速度為S1，輸出轉(zhuǎn)矩下降至TPU，因此，輸出轉(zhuǎn)矩小于攻絲加工時的負荷轉(zhuǎn)矩，造成電機停轉(zhuǎn)。
為了解決這個問題，將攻絲刀具T的后退端點退到位置a′，從位置a′開始前進。在這種情況下，負荷轉(zhuǎn)矩如圖中的曲線Y所示，到達b位置時，輸出轉(zhuǎn)矩大于負荷轉(zhuǎn)矩。
可是，由于攻絲刀具T要后退到端頭a′位置，因而浪費了加工時間，而且，在攻絲加工過程中，如果電機停止轉(zhuǎn)動，那么，特別是在采用滾動軋攻絲的情況下，當切入量大時，在起動時的負荷轉(zhuǎn)矩也大，由于超過TPU，因而攻絲刀具T就不能從工件W中脫離。
這一點，對于脈沖電機來說，在實用的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，由于輸出轉(zhuǎn)矩一般大于負荷轉(zhuǎn)矩，因此，不會出現(xiàn)這樣的問題。
而且，由于后退限定位置工件W的距離已達到必要的最小值，從這個后退限定位置開始驅(qū)動攻絲刀具T進行攻絲加工，因而不會浪費加工時間，而且能以對三相感應電機來說無論如何也不可能的低速轉(zhuǎn)動進行攻絲加工。
圖12表示上述壓力機2和脈沖電機6的動作的時間關(guān)系的時序圖，圖中的曲線A表示壓力機2的曲柄上下運動與時間的關(guān)系。
曲線B表示脈沖電機6的轉(zhuǎn)動速度與時間的關(guān)系。其中，控制部分29從壓力機旋轉(zhuǎn)凸輪開關(guān)34上獲得壓力機2以將工件W輸送完畢的信號S0的時間點起，脈沖電機6進行了正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止的1個周期的動作。
在這種情況下，設定脈沖電機6的1個周期動作所需要的時間比工件的停留時間T0短。
由于攻絲動作必須在壓力機2運送工件W的動作開始前完成，因而，要進行同步確認，在壓力機2運送工件W的動作開始前仍未完成上述1個周期的動作的，作為同步失誤，向壓力機控制部分35輸出聯(lián)鎖信號。
另外，在如圖曲線B所示進行控制的情況下，未用壓力機2上的脈沖編碼器33。
還有，曲線C表示對脈沖電機6的旋轉(zhuǎn)角度進行絕對值控制時脈沖電機的轉(zhuǎn)動速度與時間的關(guān)系，其中，用脈沖編碼器33替代旋轉(zhuǎn)凸輪式的旋轉(zhuǎn)凸輪開關(guān)34，連續(xù)檢測出壓力機2的主軸32的轉(zhuǎn)動角度，其脈沖信號和脈沖電機6的轉(zhuǎn)動角度之間的關(guān)系預先設定。
如上所述，根據(jù)權(quán)利要求
1所記載的發(fā)明，驅(qū)動單元與傳動索纜連接，使攻絲機的體積小、重量輕，由于將這種攻絲機安裝到壓力機、機器人、傳輸裝置等作業(yè)機械上，因此可以在這些作業(yè)機械工作的過程中進行攻絲加工，同時相對于作業(yè)機械的驅(qū)動單元設置位置的選擇具有很高的自由度。
而且，連接傳動索纜的輸入軸與安裝攻絲刀具的主軸之間的夾角基本上為直角，這時，可以在各個方向?qū)⒐ソz機安裝到壓力機、機器人、傳輸裝置等作業(yè)機械的機體、金屬模、柄等上，與多頭攻絲機一樣，在機械加工過程中，攻絲加工的自由度高。
還有，與傳動索纜連接的輸入軸上，只有攻絲加工時的負荷轉(zhuǎn)矩，主軸的進退運動不傳遞到傳動索纜上，這樣的結(jié)構(gòu)使傳動索纜上沒有多余的負荷，可以有效地將驅(qū)動力從與攻絲機分開設置的驅(qū)動源傳遞到主軸上。
此外，由于外殼內(nèi)部是密閉的，主軸的外螺紋部分不露在外殼的外面，不用擔心灰塵進入外殼內(nèi)部，也不用擔心外殼內(nèi)部的潤滑油泄漏到外面污染環(huán)境。
根據(jù)權(quán)利要求
2所記載的發(fā)明，由于在貯油溝內(nèi)存儲了潤滑油，用來在主軸的外螺紋部分和主軸套的內(nèi)螺紋部分之間進行潤滑，利用主軸的轉(zhuǎn)動將潤滑油供給到兩部分的螺紋間隙內(nèi)，因此，能經(jīng)常保持良好的潤滑狀態(tài)，動力損失少，而且避免了因缺少油膜而出現(xiàn)的發(fā)熱燒結(jié)等問題。
根據(jù)權(quán)利要求
3所記載的發(fā)明，由于在具有驅(qū)動單元的驅(qū)動源中使用了脈沖電機，因此完全可以作為大容量的開關(guān)進行停止的控制，而不需要使電磁制動器動作，避免了制動器、接點等的發(fā)熱、磨損，同時簡化了驅(qū)動攻絲機的驅(qū)動單元。
而且，能夠使攻絲刀具以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩正、反兩方向快速運轉(zhuǎn)，縮短了加工時間，同時，由于可以通過手工操作手動脈沖發(fā)生器，使脈沖電機低速運轉(zhuǎn)，因此，可以示范性地將攻絲刀具的前進端點和后退端點設定在最合適的位置，進行低速加工。
此外，由于停止精度高，因而，在對下部的非通孔進行攻絲加工時，每次刀具走到孔的底部，都不用擔心孔底和刀具的損傷，不需要多少熟練，就能夠進行高精度的攻絲加工。
根據(jù)權(quán)利要求
4所記載的發(fā)明，與機械方法相比，本發(fā)明可以更容易地使壓力機的動作與攻絲刀具的動作作用同步，并且能夠使攻絲加工的時間與壓力機等作業(yè)機械的快速動作完全合拍。
權(quán)利要求
1.一種攻絲機，它拆裝自如地安裝在作業(yè)機械的隨工件而改變的可動部件上，其特征在于，它包括內(nèi)部密閉的外殼；輸入軸，它以轉(zhuǎn)動自如的方式以軸承支承在所述的外殼內(nèi)，其一端伸到所述外殼的外面，通過傳動索纜與驅(qū)動單元的輸出軸連接；主動傘形齒輪，它固定在外殼內(nèi)的所述輸入軸的另一端端部；被動傘形齒輪，它可以轉(zhuǎn)動自如的方式用軸承支承在外殼內(nèi)部的固定位置上，并且與所述的主動傘形齒輪嚙合；主軸，它相對所述的被動傘形齒輪同軸連接，使它們能一起轉(zhuǎn)動，而在軸向，它們之間可以進行相對的位置移動，同時，在所述主軸伸到外殼外部的那一端的端部，設置安裝攻絲刀具的夾頭，在經(jīng)常處于外殼內(nèi)部的部分的外周面上形成外螺紋；主軸套，它固定在外殼內(nèi)部，且形成有內(nèi)螺紋部分，和主軸的外螺紋部分嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的攻絲機，其特征在于，在主軸套的內(nèi)螺紋部分上沿著與螺紋槽相交叉的方向形成至少1個貯油溝。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的攻絲機，其特征在于，在具有驅(qū)動單元的驅(qū)動源中使用脈沖電機，根據(jù)與上述作業(yè)機械的可動部件的位置對應而輸出的作業(yè)機械的時間信號來控制其正反轉(zhuǎn)和停止的時間，以便在所述可動部件保持工件的時間內(nèi)進行攻絲加工過程的攻絲刀具的正反轉(zhuǎn)動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的攻絲機，其特征在于，根據(jù)從相應的作業(yè)機械來的輸入給脈沖電機的攻絲刀具的轉(zhuǎn)動角度和軸向位置的驅(qū)動脈沖信號進行絕對值控制。
專利摘要
攻絲機，與驅(qū)動單元分離且裝在作業(yè)機械上對工件作快速和高精度的攻絲加工。傳動索纜5連結(jié)驅(qū)動單元輸出軸及攻絲機輸入軸12，在密閉的外殼9內(nèi)，主動傘齒輪15固定在輸入軸2上，并與和主軸19同軸連接、一體轉(zhuǎn)動、在軸向可相對位移的被動傘齒輪17嚙合。主軸19的外螺紋19A嚙合主軸套20的內(nèi)螺紋20A，伸出外殼外軸端設安裝攻絲刀具T的夾頭21。
文檔編號B23Q5/04GKCN1110396SQ99121939
公開日2003年6月4日 申請日期1999年10月18日
發(fā)明者和田芳典 申請人:和田芳典導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan