CN1700981A - 冲压机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有伺服电动机(6)、滚珠丝杠(9)和滚柱导向件(11)的冲压机械。利用本发明,希望实现机械整体的小型轻量化、低噪音和低振动化、消耗电能的减低、以及加工精度的提高。
Description
技术领域
本发明有关例如挤压成型、冲裁、深冲等那样地把机械零部件塑性加工成规定形状,或者对金属板材进行切断时使用的冲压机械。
背景技术
作为这种冲压机械,众所周知的之一,例如特开2002-224889号公报等公布所示,把被自由滑动升降地支持在基础座架上并对工件进行挤压的挤压构件介于曲轴连结在由电动机旋转连动的飞轮上,利用电动机的旋转驱动力,介于飞轮以及曲轴使挤压构件进行驱动升降而构成。
此外,另有其他之一正如特开平8-174097号公报等公布所示,利用液压缸对具有被自由滑动升降地支持在基础座架上并对工件进行冲孔加工的冲头的上部转台(相当于挤压构件)进行驱动升降的同时,把飞轮安装在向液压缸供给压油的斜板式可变容量液压泵的驱动轴上,利用电动机使该飞轮进行皮带驱动而构成。
进而,众所周知,现有的还有替代上述的液压缸使用汽缸的。
这些现有的冲压机械,利用飞轮具有的惯性的惯量使电动机的转速变动平稳化的同时,还积蓄转动能,可以确实地进行规定的冲压加工,相反旋转驱动质量较大飞轮的电动机发出的噪音以及振动非常大,这将成为作业环境恶化的原因之一。
此外,具有飞轮的现有的冲压机械,飞轮存在本身不仅成为机械小型化和轻量化的限制因素,而且冲压加工以外的时候,飞轮也经常持续旋转,所以消耗电能的浪费较多。这些方面的问题,越是最大加压力大的大型冲压机械,则越更加显著。
再加上,在冲压机械中,为了提高加工精度,希望能够根据加工产品进行动作速度、挤压构件位置以及升降冲程等灵活的动作控制,并且能够经常地设定优化的加工条件,然而上述现有的带飞轮冲压机械,难以实现为了这种高精度加工的控制性。
发明内容
本发明鉴于上述的实情而进行的,目的是提供的冲压机械,不仅是低噪音、低振动且小型轻量,同时消耗电能也少且力图降低运转费,并且使动作控制以及加工条件的数据化成为可能,从而可以实现冲压加工精度的显著提高。
为了达到上述目的,本发明第1方面所述相关的冲压机械,具有被支持在基础座架上的电动机、由该电动机的旋转驱动而升降的升降机构、固定连结在该升降机构下端部并挤压工件的挤压构件,
其中,上述电动机由利用控制机构可控制旋转的伺服电动机构成的同时,
上述升降机构由滚珠丝杠构成,该滚珠丝杠具有滚珠丝杠轴、旋合在该滚珠丝杠轴上的滚珠丝杠螺母、以及可滚动运动地介入于在这些滚珠丝杠轴及滚珠丝杠螺母上形成的滚动沟内的滚珠群,
上述升降机构的滚珠丝杠轴和滚珠丝杠螺母中,任何一方被连结在由伺服电动机旋转连动的驱动轴侧,另一方被固定连结在上述挤压构件侧。
根据具备上述构成要件的本发明第1方面所述内容,挤压构件的驱动机构由可控制旋转的伺服电动机和滚珠丝杠的组合而构成,由于没有使用任何飞轮,所以可以实现冲压机整体的小型化和轻量化的同时,不发生飞轮旋转驱动带来的电动机噪音及振动而可以大幅度改善作业环境。此外,没有加工待机时及停止时的浪费电能消耗,所以通过消耗电能的节减,可以实现运转成本的大幅度降低。
而且,通过摩擦小、机械效率高的滚珠丝杠和具有自动跟随性能的伺服电动机的组合,不仅可以在整个冲程中作为最大功率输出适用于必要加压力在大小较宽的范围内的冲压加工,而且可以根据加工产品灵活且高精度地控制挤压构件的动作速度、位置及升降冲程等,从而发挥可实现规定冲压加工精度显著提高的效果。
特别是如本发明第2方面所述,通过由可对冲压加工条件的数据进行数值化并且可以进行设定输入的NC控制部构成上述伺服电动机附带的控制机构,可以使工序安排变更作业变得容易以及实现高精度化,并提高冲压加工精度的同时,还可以实现生产率的显著提高。
作为上述构成的本发明相关的冲压机械中的挤压构件的升降引导组件,正如本发明第3方面所述的实施形态那样,最好使用多个由固定在基础座架侧上的轨道、固定在挤压构件侧上的升降块、外周面与上述轨道及上述升降块滚动接触的滚柱组成的滚柱导向件。
根据这个本发明第3方面所述的实施形态,与在基础座架上构成包围挤压构件周围部那样的、具有较大面积的壁结构的支持导向架的情况相比,不仅可以实现冲压机整体的小型化,并且防止挤压构件在冲压负荷进入时的扭曲,同时可以以较小的滚动阻力确保精密的升降运动,从而可以实现冲压加工精度的进一步提高。
此外,在本发明的冲压机械中,也可以是相对挤压构件单体只设置单一伺服电动机以及滚珠丝杠,但是,正如本发明第4方面所述,也可以相对挤压构件单体设置多个伺服电动机以及滚珠丝杠。
根据这个本发明第4方面所述的实施形态,把多个伺服电动机的旋转驱动力集中传递到挤压构件单体上,可以实现例如具有100吨以上的较大加压输出的大型冲压机械,并且对于这种大型冲压机械,还可以利用伺服电动机和滚珠丝杠的组合,实现低噪音化、低振动化、节能化以及冲压加工的高精度化。
特别是对于挤压构件单体使用多个伺服电动机以及滚珠丝杠而形成的大型冲压机械,正如本发明第5方面所述,最好在挤压构件单体的周围部设置多个滚柱导向件。
根据这个本发明第5方面所述的实施形态,与本发明第2方面所述的实施形态相同,介于多个滚柱丝杠,挤压构件单体即使承受较大冲压负荷时,也可以防止扭曲,同时可以以较小的滚动阻力确保一直稳定的平滑升降运动,尽管是较大的加压输出,但也可以维持很高的冲压加工精度。
此外,作为本发明冲压机械的挤压构件的升降引导组件,也可以如本发明第6方面所述的实施形态那样,使用由竖立设在基础座架侧上的柱状构件和固定在挤压构件侧并且嵌合保持在柱状构件上的滑动体组成的滑动导向机构,这时,如本发明第7方面所述,最好在挤压构件单体的周围部设置多个滑动导向机构。
即使是根据这个本发明第6方面以及第7方面所述的实施形态的情况,与在基础座架上构成包围挤压构件周围部那样的、具有较大面积的壁结构的支持导向架的情况相比,在实现冲压机整体的小型化和轻量化的同时,可以充分高地确保冲压加工精度。
进而,本发明冲压机械,作为伺服电动机和驱动轴的旋转连动组件,既可以如本发明第8方面所述,使用定时皮带以及定时皮带轮,或者也可以如本发明第9方面所述,使用齿轮列。对于大型的冲压机械而言,希望使用齿轮列的旋转连动组件,对于中小型的冲压机械而言,通过使用定时皮带以及定时皮带轮,可以使噪音的发生控制得非常小、从而在作业环境改善方面得到更加优异的效果。
附图简单说明
图1是本发明第1方面~第5方面以及第9方面所述的实施形态所适用的冲压机械整体的主视图。
图2是图1的侧视图。
图3是沿着图1中X-X线的横剖面图。
图4是作为挤压构件升降引导组件的滚柱导向件的滚柱部分的放大侧视图。
图5是同滚柱导向件主要部分的放大横剖面图。
图6是表示驱动部构成的概略俯视图;
图7是表示滚珠丝杠详细结构的局部剖面立体图。
图8是本发明第1方面、第6方面以及第8方面所述的实施形态所适用的冲压机械整体的主视图。
图9是图8的侧视图。
图10是图8的整体俯视图。
图11是沿着图8中Y-Y线的横剖面图。
具体实施方式
以下根据附图说明本发明第1方面~第5方面以及第9方面所述相关的冲压机械的一实施形态。
如图1所示,接地架座3之上装备了可交换地对阴模1进行安装的同时,在下部具有为把作为成型品的工件从阴模1分离用顶出杆的液压缸2,该接地架座3的左右两侧设有朝上方固定延伸出的板状基础座架4·4,该板状基础座架4·4的上端部间,把齿轮箱5固定连结成架桥状态,这个板状基础座架4·4的齿轮箱5的前后位置上分别固定支持伺服电动机6·6,并把其输出轴6a·6a朝下突出。
另一方面,左右的板状基础座架4·4间,介于多个作为升降机构的滚珠丝杠9-9设有可交换地安装在其下端部为挤压加工工件用的阳模7的挤压构件8。
挤压构件8为金属制,如图3所示,它被铸造成具有空隙部8a的空心矩形状的结构,并形成了收纳空间以收纳安装具有为把作为成型品的工件从滚珠丝杠9·9以及阳模7分离用顶出杆的上部液压缸10。该挤压构件8和左右的板状基础座架4·4之间,设置了左右各两列合计四列的作为挤压构件8的升降引导组件的滚柱导向件11·11。
上述各滚柱导向件11的构成如图3~5所示,具有被安装固定在基础座架4侧上的轨道12、被固定安装在挤压构件8侧的升降块13、安装固定在升降块13侧的低摩擦且具有良好滑动性的树脂制或金属制的挡板14、以及保持在该挡板14上且可自由旋转的多个滚柱15...,通过滚柱15...的外周面与轨道12以及升降块13滚动接触,对挤压构件8的升降运动进行低摩擦、平滑地并且精密地进行导向。
固定在上述左右的板状基础座架4·4的上端部间的固定块16上,如图1以及图6所示,使上述伺服电动机6·6朝下输出轴6a·6a介于配置在齿轮箱5内的减速齿轮列17·17旋转连动的纵向驱动轴18·18介于轴承群19·19只能自由旋转地支承,介于这些纵向驱动轴18·18和上述挤压构件8之间设有上述滚珠丝杠9·9。
各滚珠丝杠9,如图7所示,由一体可旋转地固定连结在纵向驱动轴18下端部的滚珠丝杠轴20、旋合在该滚珠丝杠轴20上并且下端部被固定在挤压构件8上的滚珠丝杠螺母21、在这些滚珠丝杠轴20及滚珠丝杠螺母21上形成的螺旋形的滚珠的滚动沟22、可滚动运动地介入这些滚动沟22内的多个滚珠群25、埋入滚珠丝杠螺母21内部并且利用在偏转板23的内周侧形成的沟24使只有每一转数量的滚珠25移动到相邻的滚动沟22并使滚珠循环的偏转板23构成。
上述左右的基础座架4·4的前部侧方位置上,设有可以对挤压构件8的升降冲程、升降动作速度等冲压加工条件的数据进行数值化并进行输入设定的操作部26,同时左右的基础座架4·4的上方背面部上,设有根据上述操作部26输入设定的冲压加工条件数据对伺服电动机6·6的旋转进行控制的NC控制装置用强电盘27。此外,接地架座3的背部固定设置了对向上述顶出用液压缸2·10供给压油进行控制的液压单元28。
下面,简单地就上述构成的冲压机械的冲压动作进行说明。
首先,在操作部26,对挤压构件8的升降冲程、升降动作速度等冲压加工条件的数据进行数值化并进行设定输入。在这个状态下,开始驱动伺服电动机6·6,该伺服电动机6·6以基于输入设定数据的速度及旋转量被NC控制装置强电盘27控制旋转,其旋转介于减速齿轮列17·17被传递到纵向驱动轴18·18上,并且该纵向驱动轴18·18与伺服电动机6·6同步被控制旋转。
伴随该纵向驱动轴18·18的旋转,滚珠丝杠9·9的滚珠丝杠轴20·20成为一体旋转,与之旋合的滚珠丝杠螺母21·21利用介入两者间的滚动沟22内的滚珠群25的滚动循环运动,以摩擦较小的状态进行升降,随着该滚珠丝杠21·21的升降,挤压构件8以及阳模7以设定冲程一体地被驱动升降,挤压设置在阴模1上的工件进行规定的冲压加工。
这样,挤压构件8的驱动机构通过NC控制装置强电盘27由可控制旋转的伺服电动机6·6和滚珠丝杠9·9的组合而构成,由于不使用任何飞轮,所以可实现冲压机整体的小型化和轻量化,同时由于伺服电动机6·6不承受使飞轮旋转驱动时那种较大的负荷,所以几乎不发生电动机噪音及振动,可以实现作业环境的大幅改善。此外,冲压加工待机时及停止时由于没有浪费电能消耗,所以通过消耗电能的节减,还可以大幅度降低运转成本。
而且,通过使摩擦小、机械效率高的滚珠丝杠9·9和具有自动跟随性能的伺服电动机6·6进行组合,不仅在整个升降冲程中可输出最大功率并且可以适用于必要加压力大小不同的、较宽范围的冲压加工,而且很容易根据加工产品灵活且高精度地控制挤压构件8的升降动作速度以及位置或者升降冲程等,从而实现规定的冲压加工精度的显著提高。
特别是如上所述的实施形态,通过做成把两个伺服电动机6·6的旋转驱动力集中传递到挤压构件8单体上的构成,例如可以实现具有100吨~200吨左右的较大加压输出的大型冲压机械。此外,通过使用四个滚柱导向件11作为对挤压构件8进行导向的升降引导组件,与使用包围挤压构件8周围部那样的、具有较大面积的壁结构的支持导向架的情况相比,不仅可以实现冲压机整体的小型化,并且防止挤压构件8在冲压负荷进入时的扭曲,同时可以以较小的滚动阻力确保一直稳定的平滑升降运动从而实现冲压加工精度的进一步提高。
以下,根据附图就本发明第1方面、第6方面以及第8方面所述相关的冲压机械的其他实施形态进行说明。
在该实施形态中,如图8~图11所示,作为挤压构件8的升降引导组件,使用了由竖立设在接地架座3和可以旋转地对单一纵向驱动轴18进行支承的上部基础座架块29之间的圆形断面的三根柱状构件30...,以及固定在挤压构件8侧并嵌合保持在各柱状构件30...上的三个滑动体31...组成的滑动导向机构32;同时作为挤压构件8的升降机构,使用了固定在纵向驱动轴18的下端部并可一体旋转的滚珠丝杠螺母21、其下端部被固定在挤压构件8的上面凸起部8a并旋合在滚珠丝杠螺母21上的滚珠丝杠轴20、以及具有多个滚珠群25的单一滚珠丝杠9;并且,作为固定支持在上部基础座架块29后部上的伺服电动机6和上述纵向驱动轴18的旋转连动组件,使用了固定在伺服电动机6的输出轴6a以及纵向驱动轴18上的定时皮带轮33·34和架在这些皮带轮33·34间的定时皮带35;进而,没有使用顶出用上、下部的液压缸。其他构成与上述的实施形态相同,所以这些部分使用同一符号,省略它们说明。
如图8~图11所示的冲压机械,由于也是挤压构件8的驱动机构通过NC控制装置用强电盘27由可控制旋转的、具有自动跟随性能的伺服电动机6和摩擦小且机械效率高的滚珠丝杠9的组合而构成,所以与使用飞轮的冲压机械相比,可实现冲压机整体小型化、轻量化,由于电动机噪音及振动的降低使作业环境大幅度改善,由于消耗电能的节减使运转成本的大幅降低,而且在整个升降冲程中可输出最大功率,可以适用于必要加压力大小不同的、较宽范围的冲压加工。进而,很容易根据加工产品灵活且高精度地控制挤压构件8的升降动作速度以及位置或者升降冲程等,从而实现规定的冲压加工精度的显著提高。
此外,通过使用由柱状构件30和嵌合保持在该柱状构件30上的滑动体31组成的滑动导向机构32,作为对挤压构件8进行导向的升降引导组件,与使用包围挤压构件8周围部那样的、具有较大面积的壁结构的支持导向架的情况相比,不仅可以实现冲压机整体的小型化,同时防止挤压构件8在冲压负荷进入时的扭曲,并且通过确保以较小的滚动阻力的一直稳定的平滑升降运动可以实现冲压加工精度的进一步提高。
产业上应用可能性
如上所述,本发明是介于可控制旋转的伺服电动机和摩擦小且机械效率高的滚珠丝杠,可对挤压工件的挤压构件进行驱动升降而构成,由此,可以实现小型轻量化以及低噪音、低振动化的同时,由于消耗电能少而可实现降低运转成本,并且,动作控制及加工条件可数据化,从而可以实现冲压加工精度的显著提高。
Claims (9)
1.一种冲压机械,其中,具有被支持在基础座架侧上的电动机、由该电动机的旋转驱动而升降的升降机构、固定连结在该升降机构下端部并挤压工件的挤压构件,其特征在于,
上述电动机由利用控制机构可控制旋转的伺服电动机构成的同时,
上述升降机构由滚珠丝杠构成,该滚珠丝杠具有滚珠丝杠轴、旋合在该滚珠丝杠轴上的滚珠丝杠螺母、以及可滚动运动地介入于在这些滚珠丝杠轴及滚珠丝杠螺母上形成的滚动沟内的滚珠群,
上述升降机构的滚珠丝杠轴和滚珠丝杠螺母中,任何一方被连结在由伺服电动机旋转连动的驱动轴侧,另一方被固定连结在上述挤压构件侧。
2.如权利要求1所述的冲压机械,其中,上述控制机构由可对冲压加工条件的数据进行数值化并且可以进行设定输入的NC控制装置构成。
3.如权利要求1所述的冲压机械,其中,作为上述挤压构件的升降引导组件,设置了多个由固定在基础座架侧上的轨道、固定在挤压构件侧上的升降块、外周面与上述轨道及上述升降块滚动接触的滚柱组成的滚柱导向件。
4.如权利要求1所述的冲压机械,其中,上述伺服电动机以及滚珠丝杠相对挤压构件的单体设置了多个。
5.如权利要求4所述的冲压机械,其中,相对上述挤压构件的单体设置了多个伺服电动机以及滚珠丝杠的同时,在挤压构件单体的周围部设置了多个滚柱导向件。
6.如权利要求1所述的冲压机械,其中,作为上述挤压构件的升降引导组件,设置了由竖立设在基础座架侧上的柱状构件和固定在挤压构件侧上并嵌合保持在柱状构件上的滑动体组成的滑动导向机构。
7.如权利要求6所述的冲压机械,其中,有多个上述滑动导向机构设置在挤压构件单体的周围部。
8.如权利要求1所述的冲压机械,其中,上述伺服电动机和驱动轴介于定时皮带以及定时皮带轮旋转连动。
9.如权利要求4所述的冲压机械,其中,上述多个伺服电动机和与它们对应的驱动轴介于齿轮列旋转连动。
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