CN1110396C - 攻丝机 - Google Patents

Abstract

攻丝机，与驱动单元分离且装在作业机械上对工件作快速和高精度的攻丝加工。传动索缆5连结驱动单元输出轴及攻丝机输入轴12，在密闭的外壳9内，主动伞齿轮15固定在输入轴2上，并与和主轴19同轴连接、一体转动、在轴向可相对位移的被动伞齿轮17啮合。主轴19的外螺纹19A啮合主轴套20的内螺纹20A，伸出外壳外轴端设安装攻丝刀具T的夹头21。

Description

攻丝机

技术领域

本发明涉及一种攻丝机，它安装在压力机或者生产用的机器人、传输装置(以下都称之为作业机械)的机体或金属模、柄、夹具等上，用来对作业机械加工过程中的工件进行攻丝加工。

背景技术

在连续运转的压力机的加工过程中用攻丝机对工件进行攻丝加工的情况下，在压力机的一个周期中分配给攻丝加工的时间很短，攻丝加工在时间上同步很困难。

而且，有时将工件送到下一个工序，由于在输送位置和加工位置之间要进行水平移动和上下移动，因此，难以在三维方向正确地确定攻丝刀具与工件的相对位置，并且难以以正确的进给节距完成正转和反转。

此外，必须安装一些为了在压力机金属模中的有限空间内进行攻丝的机构。

针对这些问题，现有技术中有各种技术方案，例如，特许公报第2562298号记载了一种方案。这种方案的构造如图13所示，其中，利用与压力机A1的压头侧可动部件A2连接的螺母装置A3，将可动部件A2的上下运动变换成正反向转动，通过安装在底座金属模上的攻丝机A4的传动机构来驱动攻丝刀具，由此，对压力机A1上的工件W进行攻丝加工。

另外，如特开平7-112324号公报、特开平4-289021号公报、特开平7-060545号公报记载的方案，其攻丝机不用压力机可动部件的运动作驱动力，而是装备有电机且安装在金属模或压力头上。

如图14所示，从具有多轴头B1的钻床或攻丝机用传动索缆B2改变其输出轴B3的转动方向，来驱动主轴B7，主轴B7螺合在主轴套B6中，主轴套B6安装在压力机B5中，这些都是众所周知的技术。

还是如图14所示，攻丝刀具T安装在主轴B7上，由于传动索缆B2的挠性吸收了主轴B7的螺进行程L，因此可以省去用来使主轴B7转动的具有六角轴、花键等的轴套部分，通常在压力加工过程完毕后，从多个方向同时对工件W进行攻丝加工，这是广泛采用的手段。

上述特许公报第2562298号所记载的结构中，对攻丝机进行高精度的安装加工和调整，并安装在金属模上，在这种情况下，除非机械故障，它能够和比较完美进行压力操作同步进行攻丝加工，能够快速运转。

但是，由于以可动部件的运动为准，通过螺母装置，将往复运动变换成正反向转动，因此，安装攻丝刀具的螺距进给机构部件和主轴部件相对金属模固定，或者上下可能只有少量的安装位置移动，在水平方向，将别是在前后方向则难以移动。

安装位置的调整最低也要上下2处，每当根据金属模调整装模高度，也就是压头高度时，都必须调整安装位置。

而且，由于压头侧的安装部件和底座侧的安装部件在前后方向的水平距离d(参照图13)在结构上已经固定，因此，每次加工所用的金属模规格不同时，则难以替换安装到不同规格的金属模上，存在通用性差的缺点。

另一方面，特开平7-112324号公报、特开平4-289021号公报、特开平7-060545号公报所记载的结构中，由于都含有驱动源(电机)的装置的大部分安装到金属模或压力机座上，因而小型化受到限制。

而且，即使能小型化，象特开平7-112324号公报所记载的那样，要省去正确的攻丝刀具的螺距进给机构；相反，象特开平4-289021号公报和特开平7-060545号公报所记载的那样，设计了螺距进给机构，不能小型化，存在其金属模等只能专用的问题。

此外，在图14所示的结构中，容易想象，如果将与传动索缆连接的主轴的主螺纹安装在金属模内，则可以非常方便地与压力机一体化，事实上也正在试验。

然而，由于使用传动索缆作为传动手段，使输出轴的转动改变方向，因此，可以将主轴套和主轴设置成从各个方向朝向工件，但另一方面，在传动索缆的构造上，其允许的曲率半径r，例如在传动索缆的内轴直径为6mm时，必须大到150mm，再加上传动索缆端部必要的直线部分，因此，存在在主轴的轴向引出的尺寸长的问题。

而且，由于主轴的进给行程是在其轴向，因此，下模的高度H1不包括进给行程，即使能够在某个允许的曲率半径内安装传动索缆，但是，长长的传动索缆，其重量由主轴套承担的。

再者，形成有主螺纹的主轴与传动索缆的连接处弯曲产生角度，弯曲的负载成为冲击负载，它与传动索缆的重量所形成的负载合并，作用在主螺纹和主轴套之间，因此，两者之间的接触面压力增大，引起润滑油膜中断，导致润滑不良，并且，主螺纹与主轴套没有防尘手段，因此，主螺纹与主轴套存在磨损快的问题。

还有，长度增加有一定重量的传动索缆多安装在多轴头上，这时，多轴头的各个输出轴的惯性力矩和摩擦会使转动阻力增大，由此使动力损失增多，因此，以这种本来单独运转的攻丝机的动力性能，难以与压力机的连续运转同步。

此外，通常的攻丝机，其驱动源用三相感应电机，其中有增加了电磁制动器的，在安装攻丝刀具的主轴的每个行程中，要经过正转、停止、反转、停止的过程，电机起动2次；主轴交替进行进退行程，变换转动方向，在这种情况下，电机中的电流大，发生线圈烧毁或中继电路故障，会过早地产生制动磨损。

另一方向，为了回避上述问题而提出了一种方案，利用曲柄和驱动螺丝，或者圆形凸轮和齿条小齿轮传动装置的组合，用机械地方法实现主轴的正反转变换，电机常在一个方向转动。(例如，特许公报第2120082号)

然而，即使这样设计，也不能超过对电机起动次数和继电器接点能力的限制。

而且，由于三相感应电机在起动时的转动加速过程中，得不到攻丝加工所需要的转矩，因此，起动时攻丝刀具不能接触工件上形成的下孔，不能立即进行攻丝加工，加工时间的延迟增大，停止精度也变低，从而所加工的螺纹的可靠性就会存在问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种攻丝机，它能够克服上述现有技术存在的问题，和驱动单元分开设置并可安装在压力机等作业机械上，它能够在作业机械的加工过程中，对工件进行快速和高精度的攻丝加工。

为了达到上述目的，本发明的攻丝机拆装自如地安装在压力机等作业机械的随工件而变位的可动部件上，它包括外壳、输入轴、主动伞形齿轮、被动伞形齿轮、主轴和主轴套；所述外壳内部是密闭的；所述输入轴用轴承以转动自如的方式支承在所述的外壳内，其一端伸到外壳的外面，通过传动索缆与驱动单元的输出轴连接；位于外壳内部的所述输入轴的另一端端部固定有所述的主动伞形齿轮；所述的被动伞形轮以转动自如的方式用轴承支承在外壳内部的固定位置上，并且与所述的主动伞形齿轮啮合；所述的主轴相对所述的被动伞形齿轮同轴地一体地转动，且在轴向它们之间进行可以相对变位地连接，同时，在所述主轴伸到外壳外部的那一端的端部，设置安装攻丝刀具的夹头，在经常处于外壳内部的部分的外周面上形成外螺纹；所述主轴套固定在外壳内部，且形成有内螺纹部分，主轴的外螺纹部分与主轴套的内螺纹部分螺合。

在本发明的攻丝机中，最好在主轴套的内螺纹部分，沿着与螺纹槽相交的方向形成至少1个贮油沟。

而且，在本发明的攻丝机中，最好在具有驱动单元的驱动源中采用脉冲电机，用脉冲对轴的转动角度进行控制，为了在作业机械的可动部件上保持工件的一点点时间内，攻丝刀具进行正、反向转动动作，最好预先设定和使用快速转动、大转矩起动、急停。这时根据所述作业机械的定时信号，对攻丝加工过程中的攻丝刀具正反转动作的驱动时间进行控制。

还有，最好根据从相应的作业机械输入给脉冲电机的驱动脉冲信号对脉冲电机的轴角度时时刻刻进行绝对值控制，由此对与作业机械的动作相对应的攻丝刀具的转动角度和轴向位置进行控制。

使用时，将本发明的攻丝机以拆装自如的方式固定到压力机、生产用机器人、传输装置等作业机械的机体、金属模、柄等的与工件共同移动的可动部件上。

而且，在作业台等上面嵌入简单的攻丝机架也能使用。

本发明的攻丝机具有密闭其内部的外壳，可防止外部的灰尘进入外壳内部，同时，内部的润滑等也不会漏出污染环境。

具体地说，外壳上产生的间隙都用O形密封圈等密封部件进行密封，由此使外壳的内部和外部之间完全密封隔离。

而且，使用时将外壳固定到作业机械的可动部件上，为了减轻重量，外壳最好用铝或轻质铝合金制成。

此外，攻丝机有一个输入轴，由驱动单元通过传动索缆驱动该输入轴转动，输入轴转动传递到外壳内部的主动伞形齿轮上，再通过与主动伞形齿轮啮合的被动伞形齿轮传递到主轴上，主轴伸到外壳外面的端部装有夹头，攻丝刀具安装在主轴夹头内。

主轴通过固定在外壳内的主轴套的内螺纹部分与主轴的外螺纹部分螺合随其转动而轴向进退，主轴如果正转，则前进，安装在主轴夹头上的攻丝刀具就切入工件上预先形成的下孔中，加工出螺纹孔。反之，主轴反转时则后退，攻丝刀具从工件上形成的螺纹孔中退出来。

在这种情况下，被动伞形齿轮用轴承以转动自如的方式支承在外壳内部，主轴与被动伞形齿轮相对同轴连接，它们一起转动，且在轴向可以进行相对的位置移动，因此，主轴的轴向位移不会传递到输入轴上，从而，推力负载不会加到传动索缆上。此外，主轴和被动伞形齿轮之间的连接可以用键或者花键很容易地实现。

在本发明的攻丝机中，输入轴和主轴之间用主动伞形齿轮和被动伞形齿轮来进行转动的传递，因此，可以使攻丝刀具的方向与输入轴成直角，乃至前后角度，可以从各个方向对工件进行攻丝加工。

还有，在主轴套的内螺纹部分，沿着与螺纹槽交叉的方向形成贮油沟，在这种情况下，润滑油贮留在贮油沟中利用主轴的转动，将润滑油供给到所述内螺纹部分与主轴的外螺纹部分之间的间隙内从而保持良好的润滑状态。

即使贮油沟不在内螺纹的全长形成，也有效果，在润滑油封入攻丝机外壳内的情况下，采用全长贯通的贮油沟，主轴的每个行程中，因润滑油的油面升降，这样效果更好。

此外，在主轴套的两端侧面设置润滑油出入口时，采用滴下式的情况下，内螺纹部分的轴向不贯通，在用油泵强制循环的情况下应是贯通的，可在获得润滑效果的同时，还可以获得良好的冷却效果。

上述贮油沟，其截面可以为半圆形或三角形等多边形，其数量可以是一个或几个，它可以与主轴套的中心线平行，也可以呈螺旋状弯曲。

还有，具有驱动攻丝机的驱动单元的驱动源中使用脉冲电机的情况下，不用电磁制动器等，就可以将安装攻丝刀具的主轴精确地停止在预先设定的后退位置和前进位置上，而且可以在短时间变换正反转驱动及急停动作。

另外，在使用脉冲电机作驱动源的情况下，甚至可以计算出加在脉冲电机上的负荷力矩和攻丝加工所需要的时间，攻丝加工时，主轴正反转及停止的全部动作都在脉冲电机的额定负载范围内进行，因此，可以长时间地连续使用。

而且，在具有驱动单元的驱动源中使用脉冲电机的情况下，可以根据作业机械的可动部件的位置，由旋转凸轮开关等时间输出开关或脉冲编码器的输出信号控制上述脉冲电机的转动和停止的时间，以便在所述可动部件夹持工件的一点点时间内完成攻丝加工过程中的攻丝刀具的正反转动作。

在这种情况下，可以用3种方法控制脉冲电机。即，第1种方法是，最初，等到作业机械停止、运行条件成立的信号，脉冲电机进行正转、反转、停止的1个周期动作，将这些动作完成了的信号反馈给作业机械，再使作业机械的运动条件成立，这是时间顺序法。

第2种方法是，在作业机械连续运动过程中，输入允许攻丝加工的时间信号，在允许的时间内，脉冲电机快速地进行1个周期的正转、反转、停止动作，完成攻丝加工。

但在这种方法中，必须判断在允许的时间内是否完成了攻丝加工，并在作业机械上输出联锁信号。

第3种方法是，通过脉冲编码器检测出作业机械的可动部件的位置，其脉冲信号与脉冲电机的转动角度之间的关系预先编入程序，使脉冲电机的转动角度与时时刻刻输入的脉冲信号相对应，用脉冲的绝对值进行控制。本说明书中将其称之为绝对值控制。

控制脉冲电机的控制手段可以从上述几种控制方法中按可能实行地选择一种方法来构成，也可只采用一种控制方法来构成。

又，使攻丝机不与作业机械连动，将其安装在工件夹具上，将工件夹具安装在驱动单元上面等，可以通过工件检测传感器的检测信号或手动输入使脉冲电机能运转，由此，使攻丝机以单独运转的方式使用，可能的用途更为广泛。

附图说明

图1是表示用在压力机上的本发明的攻丝机实施例的示意图；

图2是本发明的攻丝机的平面图；

图3是图2中A-A断面图；

图4表示攻丝机上所用的主轴套的图，其中(a)是平面图，(b)是(a)中的B-B断面图；

图5是表示主轴套与主轴之间润滑状态的模式图；

图6是表示攻丝机安装在压力机下模上的安装结构局部的图；

图7表示用传动索缆连接驱动单元和攻丝机的一种连接状态的图；

图8表示用传动索缆连接驱动单元和攻丝机的另一种连接状态的图；

图9表示将攻丝机安装到驱动单元上构成的多头攻丝机的图；

图10是驱动单元控制***的示意图；

图11是曲线图，表示脉冲电机产生的转矩与转动速度之间的关系以及三相感应电机产生的转矩与转动速度之间的关系；

图12是时序图，表示压力机和脉冲电机动作的时间关系；

图13表示已有攻丝装置的一个实例的图；

图14表示已有攻丝装置的另一个实例的图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的实施例。

图1表示本发明的攻丝机的实施例，其中，攻丝机1以拆装自如的方式安装在压力机2的下模2A上，工件W固定在下模2A上，攻丝机1在该2件W上攻螺纹。

根据本实施例，在下模2A的不同位置上安装2台攻丝机1，从而具有多轴攻丝机的功能，这两个攻丝机1中的一个固定在下模2A的下面，另一个固定在下模2A的斜上方。

在攻丝机1上安装对工件W进行加工的刀具T，在冲压机2旁边的床面F上设置驱动单元3，该驱动单元3的底部设有小脚轮，使其能在床面F上移动，驱动单元3的输出轴4被驱动而转动，通过与之连接的传动索缆5而驱动攻丝机1的攻丝刀具T。

驱动单元3包括作为动力源的脉冲电机6、齿轮箱8和图中未示出的控制***，齿轮箱8内的齿轮组7将脉冲电机6的转动传输到多个输出轴4上，控制装置对所述脉冲电机6进行驱动控制。

这里所用的齿轮箱8中，脉冲电机6与各输出轴4之间齿轮级数为一级，即使脉冲电机6达到最高转速，传送到输出轴4上的速度的变化也很小，极大地抑制了齿轮组7上的惯性力矩的增加。

再者，在每个输出轴4上以拆装自如的方式连接转动索缆5。

图2是表示攻丝机1的平面图，图3是表示图2中A-A断面的断面图，攻丝机1具有一个基本上是L形的外壳9。

所述的外壳9由外壳本体9A、安装法兰9B和端盖9C组成，本体9A为箱状，其内部形成空间，法兰9B固定在本体9A的一端，端盖9C嵌合固定在本体9A的另一从而封往这个端部的开口。各接合部的面与面之间用密封部件10、11进行密封。

进一步地，本实施例中，密封部件10、11采用O形密封圈。

而且，为了减轻外壳本体9A、安装法兰9B和端盖9C的重量而采用铝材。

在端盖9C的中央设有轴孔H，输入轴12穿过其中，并且能转动自如。所述输入轴12伸出端盖9C的部分，通过万向接头13与传动索缆5内转动自如的软轴以拆装自如的方式连接起来。

进一步地，在轴孔H和输入轴12之间，用密封圈M1作密封部件进行密封。

在外壳本体9A内部并列设置一对轴承14，利用这对轴承14将输入轴12以转动自如的方式支承在固定的位置上，而且，在外壳本体9A内的输入轴12的端部安装有主动伞形齿轮15。

在外壳本体9A内设置一对轴承16，利用这对轴承16将被动伞形齿轮17以转动自如的方式支承固定位置上，伞形齿轮15和伞形齿轮17相互啮合，其旋轴线之间的相交角度约为90°。

上述被动伞形齿轮17在其轴向具有长的轮壳17A，它由轴承16支承，其外周面与所述的一对轴承16的内周面贴合。

而且，在轮壳17A上形成有中心孔，该中心孔内形成有花键槽，花键套18***中心孔中，其上的花键以滑动自如的方式嵌在花键槽内。

利用固定销P将花键套18固定在主轴19的一端，使它们成为一个整体。

在主轴19的中间部分形成外螺纹部分19A，该部分19A穿过后面所述的主轴套20的中心部分，主轴套20设置在外壳9内，主轴套20内形成有内螺纹部分20A，外螺纹部分19A与主轴套20的内螺纹部分20A螺合。

主轴套20在轴向贯穿法兰9B的中心部分，并且其一部分***所形成的主轴***孔h中，再将其固定。

如图4(a)(b)所示，配置在所述主轴***孔h内的筒形部分20B的外周面上设有凸缘20C，它们为一整体地设置在主轴套20上；为了将主轴套20用螺丝固定到安装法兰9B的面对外壳本体9A的端面上，因而在凸缘20C上形成通孔N。

另外，在内螺纹部分20A上，在与螺纹交叉的轴向全长上形成贮油沟20D，其横截面基本上呈半圆形。

如图5所示，上述贮油沟20D贮存供给到主轴19的外螺纹部分19A与主轴套20的内螺纹部分20A之间的润滑油L，利用外螺纹部分19A和内螺纹部分20A的相对转动，将贮油沟20D内的润滑油引到外螺纹部分19A上，供给外螺纹部分19A和内螺纹部分20A之间，使其保持良好的润滑状态。

另一方面，如图3所示，主轴19从安装法兰9B的安装面S上伸出一部分，在该伸出部分的前端设置夹头21，夹头21上能装卸自如地安装攻丝刀具。

而且，在主轴19的夹头21和外螺纹部分19A之间形成夹头保持部分19B，其具有圆筒形外周面直径适合于法兰9B的主轴***孔h。

此外，在主轴***孔h的安装面S的附近，与夹头保持部分19B的外周面之间的间隙通过安装密封圈M2加以密封。

图6表示安装在压力机2的下模2A下部的攻丝机1的安装状态；为了让攻丝刀具T能向上方进退，而在下模2A上形成开口部分B。

从调整高度以及根据需要决定位置微调的意义上来说，利用贯穿聚氨酯橡胶制成的套管22的安装螺栓23，按照攻丝机1有时能相对于下模2A稍作浮动的样子，将攻丝机1“悬挂”起来。

利用这种结构，对图1所示的工件W进行攻丝加工时，在工件W上预先形成下孔，当与下孔对应的攻丝刀具开始切削时，下孔中心和攻丝刀具轴心之间的偏差通过相对攻丝机1的下模2A的浮动变位而被消除。

另外，在下孔中心与刀具轴心之间没有偏差的情况下，套管22可以由金属制成。

而且，在下模2A上形成的开口部分B内，设置了攻丝加工油的喷嘴24，以便给攻丝刀具T提供攻丝加工油。

攻丝加工油喷嘴24可以安装在攻丝机1和下模2A中的任意一侧，通过图中未示出的供油砂泵给油喷嘴24供给攻丝加工油。此外，也可以根据具体场合，省去攻丝加工油喷嘴24。

还有，在图1中，关于安装在下模2A上方的攻丝机1，虽然未示出具体的安装结构，但是，与图6所示的一样，以可以浮动的状态安装到下模2A上，而且，在攻丝刀具旁边同样设置攻丝加工油喷嘴。

下面对攻丝机1和驱动单元3的连接情况加以说明。如图7所示，传动索缆5一端与从驱动单元3向上伸出的输出轴4连接，另一端与攻丝机1连接，最好其弯曲部分的曲率半径较大，与攻丝机1的连接处基本上在水平方向，传动索缆5弯曲的部分与进入压力机2的部分之间可以挠性变形的富裕长度为a，在下模2A上下移动时，最好不增加作用于弯曲部分的弯曲负荷。

然而，图8中所用的驱动单元3′，其输出轴4沿水平方向伸出，图1和图7中所示的齿轮箱8和脉冲电机6改成横向结构。

在这种情况下，为了减小在下模2A的上下同时产生弯曲应力，必须保证传动索缆5有足够的长度。但为了使传动索缆5中不产生不必要的弯曲压力，使转动力能平滑地传递，最好采用图7所示的连接方式。

下面，如图9所示，在图1和图7所示的驱动单元3上，以拆装自如的方式安装了固定工件W的工件夹具3A，这里安装了若干个攻丝机1，攻丝刀具T朝着几个方向，加工自由度高，可作为多头攻丝机使用。

还是如图9所示，驱动单元3的多个输出轴4中的一个，与传统的多头攻丝机一样，通过万向接头J与主轴K连接，主轴K与主轴套M相互螺合，在位于主轴K前端的主轴夹头C上安装攻丝刀具T，输出轴4的转动驱动攻丝刀具T转动。

接着，图10表示有上述驱动单元3、3′的控制***，控制***25由手动脉冲发生器26、外计数器27、显示器28、控制部分29、电机放大器30等组成。

装在驱动单元3中作为驱动源的脉冲电机6由电机放大器30输出的驱动脉冲信号来驱动，利用脉冲编码器(回转式编码器)31检测出脉冲电机6的转动角度。

此外，关于脉冲电机6，在本实施例中，在齿轮箱8中的变速比为1左右的情况下，通常采用最高转速为每分钟2000转以上的脉冲电机。

一开始，将输入、存储到外计数器27与总转动角度相对应的脉冲数供给电机放大器30，根据起动信号使脉冲电机6起动。

在本实施例中，在变速比为1的情况下，脉冲电机的转动角度与图3所示的主轴19的转动角度正好对应；根据上述脉冲编码器31检测出的信号，在显示器28上显示出从主轴19的基准位置开始计数的脉冲数，以及将该脉冲数换算成主轴转动角度的总角度。

而且，在显示器28上还显示出从与主轴进退行程对应的基准位置开始计算的螺距数，以及将该螺距数乘以螺距长所得到的进给长度。

这里，脉冲电机6转动1圈对应1000个脉冲，在齿轮箱8中的变速比为1的情况下，1个脉冲所对应的主轴转动角度为0.36°，也就是21′31″角度，这是控制转动角的最小单位。

另一方面，与主轴转动角度对应的脉冲数还用来控制进给长度，例如，对于M3螺纹的标准螺距，其公式为P＝0.5mm，进给长度的控制单位为0.5mm÷1000＝0.0005mm。

图10所示的显示器28显示出输入外计数器27的脉冲数为10500个，并显示出主轴移动到前进端点的情况，主轴转动的总角度为3780度，与后退端点的停止角算起的相位差为180度。

这时，进给的螺距数为10.5，进给长度为5.25mm。

与上述总转动角度相对应的脉冲数，除直接输入外计数器27中之外，也可以通过手动脉冲发生器26手动产生脉冲，使脉冲电机低速转动，并目测确认主轴的位置之后，然后将脉冲数存入计数器中。

为了设定主轴或攻丝刀具T的前进的端点和后退的端点，并且为了示范(teaching)输入计数器或存贮器中，使用手动脉冲发生器26外，可以用于用手动的方法将脉冲输入脉冲电机6中，边进行攻丝加工边进行目测确认。

在本实施例中，关于存储脉冲数的计数器或存贮器，外计数器27具有其功能，但也可以将其设置在控制部分29或电机放大器30内。

控制部分29向电机放大器30输出为控制脉冲电机6转动的信号。而且，控制部分29从脉冲编码器(旋转编码器)33以及压力机旋转凸轮开关34上获得信号，还接受压力机控制部分35中间的联锁信号，上述脉冲编码器(旋转编码器)33随着压力机2的主轴转动而转动，上述压力机旋转凸轮开关34由旋转凸轮的接点构成。

下面说明对脉冲电机6的控制过程。压力机2，随着主轴32的转动，图中未示出的曲柄将上下运动，与曲柄的运动连动，将工件W移向或移出下模2A，并进行攻丝加工。

主轴32转动，由压力机旋转凸轮开关34检测出主轴32的转动位置，将工件W输送完毕的信号输入控制部分29，控制部分29向电机放大器30发出转动指令信号。

将脉冲电机6预先停止在与攻丝机1的主轴后退的端点位置相对应的角度位置上，然后，电机放大器30正转驱动脉冲电机6，同时，通过脉冲编码器31来统计电机轴的转动角度。

而且，当存储在外计数器27中的脉冲数与脉冲编码器31中所统计的脉冲数相等时，脉冲电机就反向驱动。

由于脉冲电机6从正转到反转基本上不需要停止时间，因此，主轴前进到端点时瞬间即可停止，然后立即后退，按与正转时同样的脉冲数回到原来的位置停止。

这时，在主轴后退的端点，由于脉冲电机6仍然被励磁，以便保持其脉冲位置，因此，不用电磁制动器，就使轴保持在停止位置的角度。

此外，在本实施例中，一旦主轴回到后退的端点并停住，就从控制部分29向压力机控制部分35输出确认信号。

下面，图11表示本发明中的脉冲电机所产生的转矩与转动速度的关系以及传统的三相感应电机所产生的转矩与转动速度的关系。上述脉冲电机用来作为本发明的攻丝机的驱动源；上述三相感应电机用来作为传统攻丝机的驱动源。

从图11所示的图线可以看出，在实用的转动速度范围内，脉冲电机的输出转矩是一定的，它不随转动速度而变化，因而脉冲电机具有极其稳定的转矩性能。

与此相对应，三相感应电机从起动到负荷达到平均值的速度之间，存在转动速度为S1，此时转矩为最小转矩(TPU)。

对工件W进行攻丝加工时，以攻丝刀具T前端与工件W的底面基本一致的位置a作为后退的端点，使攻丝刀具T从这里向前进，在位置b，攻丝刀具T切入工件W上形成的下孔中，省去了攻丝加工过程中的停歇时间，从这个意义上说是比较理想的。

但是，从位置a开始驱动攻丝刀具T的前端前进，在位置b，刀具T切入工件W的下孔，开始攻丝加工，在这种情况下，加在电机上的负荷转矩如图中的曲线X所示，对于三相感应电机来说，由于位置b附近的转动速度为S1，输出转矩下降至TPU，因此，输出转矩小于攻丝加工时的负荷转矩，造成电机停转。

为了解决这个问题，将攻丝刀具T的后退端点退到位置a′，从位置a′开始前进。在这种情况下，负荷转矩如图中的曲线Y所示，到达b位置时，输出转矩大于负荷转矩。

可是，由于攻丝刀具T要后退到端头a′位置，因而浪费了加工时间，而且，在攻丝加工过程中，如果电机停止转动，那么，特别是在采用滚动轧攻丝的情况下，当切入量大时，在起动时的负荷转矩也大，由于超过TPU，因而攻丝刀具T就不能从工件W中脱离。

这一点，对于脉冲电机来说，在实用的转速范围内，由于输出转矩一般大于负荷转矩，因此，不会出现这样的问题。

而且，由于后退限定位置工件W的距离已达到必要的最小值，从这个后退限定位置开始驱动攻丝刀具T进行攻丝加工，因而不会浪费加工时间，而且能以对三相感应电机来说无论如何也不可能的低速转动进行攻丝加工。

图12表示上述压力机2和脉冲电机6的动作的时间关系的时序图，图中的曲线A表示压力机2的曲柄上下运动与时间的关系。

曲线B表示脉冲电机6的转动速度与时间的关系。其中，控制部分29从压力机旋转凸轮开关34上获得压力机2以将工件W输送完毕的信号S0的时间点起，脉冲电机6进行了正转、反转、停止的1个周期的动作。

在这种情况下，设定脉冲电机6的1个周期动作所需要的时间比工件的停留时间T0短。

由于攻丝动作必须在压力机2运送工件W的动作开始前完成，因而，要进行同步确认，在压力机2运送工件W的动作开始前仍未完成上述1个周期的动作的，作为同步失误，向压力机控制部分35输出联锁信号。

另外，在如图曲线B所示进行控制的情况下，未用压力机2上的脉冲编码器33。

还有，曲线C表示对脉冲电机6的旋转角度进行绝对值控制时脉冲电机的转动速度与时间的关系，其中，用脉冲编码器33替代旋转凸轮式的旋转凸轮开关34，连续检测出压力机2的主轴32的转动角度，其脉冲信号和脉冲电机6的转动角度之间的关系预先设定。

如上所述，根据权利要求1所记载的发明，驱动单元与传动索缆连接，使攻丝机的体积小、重量轻，由于将这种攻丝机安装到压力机、机器人、传输装置等作业机械上，因此可以在这些作业机械工作的过程中进行攻丝加工，同时相对于作业机械的驱动单元设置位置的选择具有很高的自由度。

而且，连接传动索缆的输入轴与安装攻丝刀具的主轴之间的夹角基本上为直角，这时，可以在各个方向将攻丝机安装到压力机、机器人、传输装置等作业机械的机体、金属模、柄等上，与多头攻丝机一样，在机械加工过程中，攻丝加工的自由度高。

还有，与传动索缆连接的输入轴上，只有攻丝加工时的负荷转矩，主轴的进退运动不传递到传动索缆上，这样的结构使传动索缆上没有多余的负荷，可以有效地将驱动力从与攻丝机分开设置的驱动源传递到主轴上。

此外，由于外壳内部是密闭的，主轴的外螺纹部分不露在外壳的外面，不用担心灰尘进入外壳内部，也不用担心外壳内部的润滑油泄漏到外面污染环境。

根据权利要求2所记载的发明，由于在贮油沟内存储了润滑油，用来在主轴的外螺纹部分和主轴套的内螺纹部分之间进行润滑，利用主轴的转动将润滑油供给到两部分的螺纹间隙内，因此，能经常保持良好的润滑状态，动力损失少，而且避免了因缺少油膜而出现的发热烧结等问题。

根据权利要求3所记载的发明，由于在具有驱动单元的驱动源中使用了脉冲电机，因此完全可以作为大容量的开关进行停止的控制，而不需要使电磁制动器动作，避免了制动器、接点等的发热、磨损，同时简化了驱动攻丝机的驱动单元。

而且，能够使攻丝刀具以稳定的转矩正、反两方向快速运转，缩短了加工时间，同时，由于可以通过手工操作手动脉冲发生器，使脉冲电机低速运转，因此，可以示范性地将攻丝刀具的前进端点和后退端点设定在最合适的位置，进行低速加工。

此外，由于停止精度高，因而，在对下部的非通孔进行攻丝加工时，每次刀具走到孔的底部，都不用担心孔底和刀具的损伤，不需要多少熟练，就能够进行高精度的攻丝加工。

根据权利要求4所记载的发明，与机械方法相比，本发明可以更容易地使压力机的动作与攻丝刀具的动作作用同步，并且能够使攻丝加工的时间与压力机等作业机械的快速动作完全合拍。

Claims (4)

1.一种攻丝机，它拆装自如地安装在作业机械的随工件而改变的可动部件上，其特征在于，它包括：

内部密闭的外壳；

输入轴，它以转动自如的方式以轴承支承在所述的外壳内，其一端伸到所述外壳的外面，通过传动索缆与驱动单元的输出轴连接；

主动伞形齿轮，它固定在外壳内的所述输入轴的另一端端部；

被动伞形齿轮，它可以转动自如的方式用轴承支承在外壳内部的固定位置上，并且与所述的主动伞形齿轮啮合；

主轴，它相对所述的被动伞形齿轮同轴连接，使它们能一起转动，而在轴向，它们之间可以进行相对的位置移动，同时，在所述主轴伸到外壳外部的那一端的端部，设置安装攻丝刀具的夹头，在经常处于外壳内部的部分的外周面上形成外螺纹；

主轴套，它固定在外壳内部，且形成有内螺纹部分，和主轴的外螺纹部分啮合。

2.根据权利要求1所述的攻丝机，其特征在于，在主轴套的内螺纹部分上沿着与螺纹槽相交叉的方向形成至少1个贮油沟。

3.根据权利要求1或2所述的攻丝机，其特征在于，在具有驱动单元的驱动源中使用脉冲电机，根据与上述作业机械的可动部件的位置对应而输出的作业机械的时间信号来控制其正反转和停止的时间，以便在所述可动部件保持工件的时间内进行攻丝加工过程的攻丝刀具的正反转动作。

4.根据权利要求1或2所述的攻丝机，其特征在于，根据从相应的作业机械来的输入给脉冲电机的攻丝刀具的转动角度和轴向位置的驱动脉冲信号进行绝对值控制。

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