Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Werkstückzuführvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung
eines plattenförmigen
Werkstücks.
Eine derartige Werkstückzuführvorrichtung
für eine
Maschine ist aus der Druckschrift DE 37 00 430 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung
ist eine Kugelumlaufspindel mit einem ersten Antriebsmotor verbunden, der
an einem bewegbaren Tisch befestigt ist. Diese Kugelumlaufspindel
ist in einer Mutter gelagert, so daß beide relativ zueinander
drehbar, und in Abhängigkeit
der Drehbewegung axial zueinander verschiebbar sind. Ein weiterer
Antriebsmotor ist mit einem verlängerten
Abschnitt der Mutter verbunden. Dieser weitere Motor ist auf einem
Rahmen gelagert. Somit kann der erstgenannte Motor direkt die Kugelumlaufspindel
drehen, während
der zweite Motor direkt die Mutter in Drehbewegung versetzen kann. Beide
Motoren können
unabhängig
voneinander gesteuert werden, so daß bei gleicher Drehrichtung durch
geringe Drehzahlunterschiede eine Feinpositionierung des Tisches
ausgeführt
werden kann, während
bei gegenläufiger
Drehrichtung eine schnelle Bewegung des Tisches durchgeführt werden
kann.The present invention relates to a Werkstückzuführvorrichtung according to the preamble of patent claim 1 and a machine tool for machining a plate-shaped workpiece. Such a Werkstückzuführvorrichtung for a machine is from the document DE 37 00 430 A1 known. In this device, a ball screw is connected to a first drive motor which is fixed to a movable table. This ball screw is mounted in a nut, so that both are rotatable relative to each other, and in relation to the rotational movement axially displaceable. Another drive motor is connected to an extended portion of the nut. This further engine is mounted on a frame. Thus, the former motor can directly rotate the ball screw, while the second motor can directly put the nut in rotary motion. Both motors can be controlled independently of each other, so that with the same direction of rotation by low speed differences fine positioning of the table can be performed, while in the opposite direction of rotation rapid movement of the table can be performed.
1 zeigt eine konventionelle
Werkstückzuführvorrichtung
für einen
Arbeitstisch einer plattenförmige
Werkstücke
verarbeitenden Maschine, wie z.B. einer Stanzenpresse. 1 Fig. 13 shows a conventional workpiece feeding apparatus for a work table of a plate-shaped work processing machine such as a punch press.
In
der Zeichnung ist eine Kugelrollspindel 103 durch zwei
Lagerungen 101L und 101R auf ihren beiden Seiten
in Werkstückzuführrichtung
drehbar gelagert (rechte und linke Richtung in 1). Diese Kugelrollspindel 103 ist
durch einen Antriebsmotor 107 über z.B. einem Getriebemechanismus 105 angetrieben.
Auf der anderen Seite ist eine Kugelmutter 115, die sich
in Wälzeingriff
mit der Kugelrollspindel 103 befindet, an der Unterseite
eines Arbeitstisches 113 befestigt. Darüber hinaus ist der Arbeitstisch 113 mit
Gleitstücken 111 versehen,
die entlang zweier Führungsschienen 109 (von
denen nur eine gezeigt ist) gleitend beweglich sind, wobei jeweils
alle in der Arbeitsstückzuführrichtung
angeordnet sind.In the drawing is a ball screw 103 through two bearings 101L and 101R rotatably mounted on both sides in the workpiece feed direction (right and left direction in FIG 1 ). This ball screw 103 is by a drive motor 107 via, for example, a transmission mechanism 105 driven. On the other side is a ball nut 115 , which is in rolling engagement with the ball screw 103 located at the bottom of a workbench 113 attached. In addition, the work table 113 with sliders 111 provided along two guide rails 109 (only one of which is shown) are slidably movable, all of which are arranged in the Arbeitsstückzuführrichtung.
Dementsprechend,
sobald der Antriebsmotor 107 die Kugelrollspindel 103 über den
Getriebemechanismus 105 dreht, da die Kugelmutter 115 entlang
der Kugelrollspindel 103 bewegt wird, kann der Arbeitstisch 113 in
der Werkstückzuführrichtung
bewegt werden (nach rechts und links in 1).Accordingly, as soon as the drive motor 107 the ball screw 103 via the gear mechanism 105 turns, because the ball nut 115 along the ball screw 103 can be moved, the work table 113 be moved in the workpiece feed direction (to the right and left in 1 ).
Bei
der obengenannten konventionellen Werkstückzuführvorrichtung wird die maximale
Zuführgeschwindigkeit
des Arbeitstisches 113, auf dem das Werkstück W angebracht
ist, bestimmt durch die maximale Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors 107 und
der Steigung (eine Entfernung pro Umdrehung) der Kugelrollspindel 103.
Da hierbei eine obere Grenze der maximalen Drehgeschwindigkeit des
Antriebsmotors 107 besteht, war es notwendig, die Steigung
der Kugelrollspindel zu vergrößern, um
die Werkstückzuführgeschwindigkeit
zu erhöhen.In the above-mentioned conventional workpiece feeding apparatus, the maximum feeding speed of the work table becomes 113 on which the workpiece W is mounted, determined by the maximum rotational speed of the drive motor 107 and the pitch (one revolution per revolution) of the ball screw 103 , Since this is an upper limit of the maximum rotational speed of the drive motor 107 It was necessary to increase the pitch of the ball screw to increase the workpiece feeding speed.
Jedoch,
wenn die Steigung der Kugelrollspindel 103 einfach nur
vergrößert wird,
ist eine große
Abtriebsdrehmomentabgabe des Antriebsmotors 107 erforderlich,
da die Motorträgheitsbelastung
(umgesetzt in eine Motorwellenlast) sich erhöht. Jedoch, da auch eine obere
Grenze für
die Drehmomentabgabe des Antriebsmotors 107 existiert,
besteht insoweit ein Problem, daß es unmöglich ist, die Last der Werkstückzuführvorrichtung
zu erhöhen,
insbesondere wenn ein Betrieb mit hoher Beschleunigung und Abbremsung
für die
Stanzpresse benötigt
wird; d.h., das Werkstück
in einer kurzen Zeit zu bewegen und zu positionieren ist, um die
Arbeitseffizienz zu steigern.However, if the pitch of the ball screw 103 is simply increased, is a large output torque output of the drive motor 107 required, since the engine inertia load (converted into a motor shaft load) increases. However, there is also an upper limit to the torque output of the drive motor 107 there is such a problem that it is impossible to increase the load of the workpiece feeding apparatus, especially when a high-speed and deceleration operation is required for the punch press; that is, to move and position the workpiece in a short time to increase the work efficiency.
Darüber hinaus,
wenn die Last nur einfach erhöht
wird, besteht insoweit ein Problem, daß die Werkstückzuführeffizienz
eher reduziert wird.Furthermore,
when the load just increases
is a problem in that the Werkstückzuführeffizienz
rather reduced.
Zum
Beispiel zeigt 2A die
Beziehung zwischen der Motorgeschwindigkeit und der abgelaufenen
Zeit nach dem Start des Motors, wenn die Steigung der Kugelrollspindel
gering ist; und 2B zeigt
dieselbe Beziehung zwischen den beiden, wenn die Steigung der Kugelrollspindel
groß ist.
Im Fall der großen
Steigung (2B) ist, verglichen
mit einer geringen Steigung (2A),
obwohl die maximale Geschwindigkeit Vmax erhöht werden kann, wenn der Motor
mit einer niedrigen Beschleunigung angetrieben wird, eine Zeit (t2),
die benötigt
wird, um die maximale Geschwindigkeit Vmax vergleichsweise lang
(t1), mit dem Ergebnis, daß die
Gesamtzeit (t20), die benötigt
wird, um das Arbeitsstück
zu bewegen, wenn die Steigung groß ist, länger ist, als die Zeit (t10),
wenn die Steigung gering ist.For example, shows 2A the relationship between the engine speed and the elapsed time after the start of the engine when the pitch of the ball screw is low; and 2 B shows the same relationship between the two when the pitch of the ball screw is large. In the case of the big slope ( 2 B ), compared to a low slope ( 2A ), although the maximum speed Vmax can be increased when the engine is driven at a low acceleration, a time (t2) required to reach the maximum speed Vmax comparatively long (t1), with the result that the total time ( t20) required to move the workpiece when the slope is large is longer than the time (t10) when the slope is small.
Auf
der anderen Seite, da es eine Begrenzung des Drehmomentes des Antriebsmotors 107 gibt,
ist es unmöglich,
einfach die Beschleunigung des Motors zu erhöhen.On the other hand, as there is a limitation of the torque of the drive motor 107 It is impossible to simply increase the acceleration of the engine.
Aus
der Druckschrift US 4,775,135 ist
eine Stanzmaschine für
plattenförmige
Werkstücke
bekannt, wobei das plattenförmige
Werkstück
durch zwei Greifeinrichtungen gehalten wird, die im wesentlichen
senkrecht zueinander bewegbar sind. Jede dieser Greifenrichtungen
wird durch eine Kugelumlaufspindel mit jeweils einem Motor in linearer Richtung
angetrieben, so daß das
plattenförmige Werkstück in einer
Ebene im Arbeitsbereich der Stanzpresse bewegt werden kann.From the publication US 4,775,135 a punching machine for plate-shaped workpieces is known, wherein the plate-shaped workpiece is held by two gripping means which are movable substantially perpendicular to each other. Each of these gripping directions is driven by a ball screw, each with a motor in a linear direction, so that the plate-shaped workpiece can be moved in a plane in the working area of the punch press.
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkstückzuführvorrichtung
für eine
Maschine der eingangs genannten Art sowie eine Werkzeugmaschine
zur Bearbeitung eines plattenförmigen
Werkstücks
anzugeben, wobei das Werkstück mit
hoher Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung in einfacher und
kostengünstiger
Weise bewegt werden kann.It
The object of the present invention is a workpiece feeding device
for one
Machine of the type mentioned and a machine tool
for processing a plate-shaped
workpiece
specify the workpiece with
high speed and high acceleration in simple and
cost-effective
Way can be moved.
Gemäß einem
ersten Aspekt wird die vorliegende Erfindung gelöst durch eine Werkstückzuführvorrichtung
für eine
Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Bevorzugte Weiterbildungen
des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.According to one
In the first aspect, the present invention is achieved by a workpiece feeding apparatus
for one
Machine with the features of claim 1. Preferred developments
of the subject invention are set forth in the subclaims.
Bei
einer derartigen Werkstückzuführvorrichtung
kann, wenn als eine Mehrzahl der Antriebsmotoren zwei gleiche Antriebsmotoren
verwendet werden, die Steigung der Kugelrollspindel verdoppelt werden
und dadurch die Werkstückzuführgeschwindigkeit
verdoppelt werden, wobei die Motordrehmomentabgabe auf dem gleichen
Niveau gehalten werden kann, als wenn nur ein Antriebsmotor verwendet werden
würde,
wobei eine Beschleunigung ungefähr 2,8
mal höher
ist als die, die erhalten wird, wenn nur ein Antriebsmotor verwendet
wird. Dadurch kann die maximale Werkstückzuführgeschwindigkeit (2v) innerhalb
einer Zeit (0,78 t1) erhalten werden, die ungefähr 0,78 mal kürzer als
eine andere Zeit (t1) ist, innerhalb der die maximale Werkstückzuführgeschwindigkeit
(v) erhalten werden kann, wenn nur ein Antriebsmotor verwendet wird.at
such a workpiece feeding device
can, if as a majority of the drive motors, two identical drive motors
be used, the pitch of the ball screw be doubled
and thereby the workpiece feed speed
be doubled, with the engine torque output on the same
Level can be kept as if only one drive motor can be used
would,
where an acceleration is about 2.8
higher
is than the one obtained when using only one drive motor
becomes. This allows the maximum workpiece feed speed (2v) within
a time (0.78 t1) which is about 0.78 times shorter than
another time (t1) is within the maximum workpiece feed speed
(v) can be obtained when only one drive motor is used.
Weiterhin
wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines plattenförmigen Werkstücks mit
den Merkmalen des Anspruchs 5.Farther
the object is achieved by
a machine tool for machining a plate-shaped workpiece with
the features of claim 5.
Eine
bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist in dem Unteranspruch
dargelegt.A
preferred development of the subject invention is in the dependent claim
explained.
Bei
einer derartigen Werkstückzuführvorrichtung
kann, da zumindest zwei Antriebsmotoren verwendet werden, um eine
einzige Kugelrollspindel zu bewegen, sogar wenn die Steigung der
Kugelrollspindel vergrößert wird;
d.h. sogar wenn die Werkstückzuführgeschwindigkeit
erhöht
wird, ein großes Motordrehmoment
beibehalten werden, so daß eine hohe
Arbeitsstückzuführgeschwindigkeit
erreicht werden kann, insbesondere mit einer hohen Werkstückzuführbeschleunigung.
Mit anderen Worten, da das Arbeitsstück in einer kurzen Zeit bewegt
und darüber
hinaus positioniert werden kann, ist es möglich, die Arbeitseffizienz
merklich zu steigern.at
such a workpiece feeding device
can, because at least two drive motors are used to one
only ball screw to move, even if the slope of the
Ball screw is increased;
i.e. even if the workpiece feed speed
elevated
will, a great engine torque
be maintained, so that a high
Arbeitsstückzuführgeschwindigkeit
can be achieved, in particular with a high Werkstückzuführbeschleunigung.
In other words, because the work moves in a short time
and above
can be positioned out, it is possible the work efficiency
noticeably increase.
Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben und erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:following
The present invention is based on preferred embodiments
in conjunction with the attached
Drawings closer
described and explained.
In the drawings show:
1 eine
Seitenansicht, die ein Beispiel einer Werkstückzuführvorrichtung der plattenförmige Werkstücke verarbeitenden
Maschine aus dem Stand der Technik darstellt; 1 Fig. 11 is a side view showing an example of a workpiece feeding apparatus of the prior art plate-shaped work processing machine;
2A und 2B graphische
Darstellungen, welche die Beziehung zwischen der Motorgeschwindigkeit
und der abgelaufenen Zeit nach dem Start des Motors darstellen,
wenn die Steigung jeweils klein und groß ist; 2A and 2 B Graphs showing the relationship between the engine speed and the elapsed time after the start of the engine when the slope is small and large;
3 eine
Seitenansicht, die eine grundlegende Ausführungsform der Werkstückzuführvorrichtung
für die
plattenförmige
Werkstücke
verarbeitende Maschine darstellt; 3 a side view illustrating a basic embodiment of the workpiece feed device for the plate-shaped work piece processing machine;
4A bis 4D graphische
Darstellungen, die das Drehmoment, die Geschwindigkeit und die abgelaufene
Zeit nach dem Motorstart darstellen, wenn zwei Antriebsmotoren verwendet
werden; 4A to 4D graphs showing the torque, the speed and the elapsed time after engine start when two drive motors are used;
5A eine
Seitenansicht, die eine Konstruktion darstellt, wenn nur ein Antriebsmotor
verwendet wird; 5A a side view illustrating a construction when only a drive motor is used;
5B eine
Seitenansicht, die eine Konstruktion darstellt, wenn zwei Antriebsmotoren
verwendet werden; 5B a side view illustrating a construction when two drive motors are used;
6 eine
graphische Darstellung zum Unterstützen der Klärung des Bewegungsablaufes
der Werkstückzuführvorrichtung
gemäß der Ausführungsformen; 6 Fig. 4 is a graph for assisting clarification of the movement sequence of the workpiece feeding apparatus according to the embodiments;
7 eine
graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit,
Beschleunigung und der abgelaufenen Zeit nach dem Motorstart darstellt,
im Vergleich, wenn nur ein Antriebsmotor und wenn zwei Antriebsmotoren
verwendet werden; 7 a graph showing the relationship between the speed, acceleration and the elapsed time after engine start compared, when only one drive motor and when two drive motors are used;
8A eine
Seitenansicht, die eine Wechselkopfstanzpresse darstellt, die mit
einer Werkstückzuführvorrichtung
gemäß der Ausführungsformen verwendet
wird; und 8A FIG. 3 is a side view illustrating a replaceable head punching press used with a work feeding apparatus according to the embodiment; FIG. and
8B eine
Draufsicht, welche die gleiche Wechselkopfstanzpresse darstellt,
wie sie in 8A gezeigt ist. 8B a plan view showing the same replaceable head punch press as in 8A is shown.
Ausführungsformen
werden mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen detailliert beschrieben.embodiments
be with reference to the attached
Drawings described in detail.
3 zeigt
eine Werkstückzuführvorrichtung 1 für eine plattenförmige Werkstücke verarbeitende Maschine.
In der Zeichnung ist eine Kugelrollspindel 5 drehbar durch
zwei Lagerungen 3L und 3R auf ihren beiden Seiten
in der Werkstückzuführrichtung
gelagert (rechte und linke Richtung in 3). Diese
Kugelrollspindel 5 wird gedreht durch zwei Antriebsmotoren 9A und 9B z.B. über einen
Getriebemechanismus 7. Auf der anderen Seite ist eine Kugelmutter 17, die
sich in Eingriff mit der Kugelrollspindel 5 befindet, an
der Unterseite des Arbeitstisches 15 befestigt. Darüber hinaus
ist der Arbeitstisch 15 mit zwei Gleitstücken 13 versehen,
die gleitend beweglich entlang zweier Führungsschienen 11 sind
(von denen nur eine dargestellt ist), die jeweils in der Werkstückzuführrichtung
angeordnet sind. 3 shows a workpiece feeding device 1 for a plate-shaped workpieces processing machine. In the drawing is a ball screw 5 rotatable by two bearings 3L and 3R stored on both sides in the Werkstückzuführrichtung (right and left direction in 3 ). This ball screw 5 is rotated by two drive motors 9A and 9B eg via a gear mechanism 7 , On the other side is a ball nut 17 , which engage with the ball screw 5 located at the bottom of the workbench 15 attached. In addition, the work table 15 with two slides 13 provided, the sliding along two guide rails 11 are (only one of which is shown), which are respectively arranged in the Werkstückzuführrichtung.
Entsprechend,
sobald die beiden Antriebsmotoren 9A und 9B die
Kugelrollspindel 5 in der gleichen Richtung über den
Getriebemechanismus 7 antreiben, da die Kugelmutter 17 entlang
der Kugelrollspindel 5 bewegt werden kann, kann der Arbeitstisch 15 nach
rechts und links in der Werkstückzuführrichtung
bewegt werden.Accordingly, as soon as the two drive motors 9A and 9B the ball screw 5 in the same direction via the gear mechanism 7 drive, because the ball nut 17 along the ball screw 5 can be moved, the work table 15 be moved to the right and left in the Werkstückzuführrichtung.
Hiermit
wird nachfolgend mit Bezug auf 4A bis 4D, 5A und 6B und 6 der Unterschied
zwischen der konventionellen Zuführvorrichtung,
die nur einen einzigen Antriebsmotor 107 verwendet, wie
dies in 1 dargestellt ist, und der Zuführvorrichtung
gemäß der Ausführungsform, die
zwei Antriebsmotoren 9A und 9B, wie dies in 3 dargestellt
ist, beschrieben. 4A zeigt ein Drehmoment T1,
das erhalten wird, wenn ein erster Antriebsmotor verwendet wird; 4B zeigt
ein Drehmoment T2, das erhalten wird, wenn ein zweiter Antriebsmotor
verwendet wird; und 4C zeigt ein Drehmoment (T1
+ T2), wenn zwei Antriebsmotoren gleichzeitig verwendet werden.
Daher ist es offensichtlich, daß,
wenn die zwei gleichen Antriebsmotoren verwendet werden, ein erhaltenes
Antriebsmoment zweimal so groß ist,
als das eines einzigen Antriebsmotors. Hier jedoch werden die Unterschiede
in der Geschwindigkeit und Beschleunigung, wenn zwei Antriebsmotoren
verwendet werden (Ausführungsform)
und wenn ein einziger Antriebsmotor verwendet wird (konventioneller
Stand der Technik), nachfolgend unter Verwendung einiger Formeln
erklärt.Hereby, with reference to 4A to 4D . 5A and 6B and 6 the difference between the conventional feeder, the only one drive motor 107 used as in 1 is shown, and the feeding device according to the embodiment, the two drive motors 9A and 9B like this in 3 is shown described. 4A shows a torque T1 obtained when a first drive motor is used; 4B shows a torque T2 obtained when a second drive motor is used; and 4C shows a torque (T1 + T2) when two drive motors are used simultaneously. Therefore, it is obvious that when the two same drive motors are used, a drive torque obtained is twice as large as that of a single drive motor. Here, however, the differences in speed and acceleration when two drive motors are used (embodiment) and when a single drive motor is used (conventional prior art) will be explained below using some formulas.
Bei
der konventionellen Zuführvorrichtung, wie
sie in 5(A) dargestellt ist, wird
eine Trägheit des
Werkstückes
W und des Arbeitstisches 113 mit JW1 benannt; und die Steigung
der Kugelrollspindel 103 wird mit L1 benannt. Auf der anderen
Seite wird bei der Zuführvorrichtung
gemäß der Ausführungsform,
wie sie in 5B dargestellt ist, eine Trägheit des
Werkstückes
W und des Arbeitstisches 15 durch JW2 benannt; und die Steigung
der Kugelrollspindel 5 ist durch L2 (= 2 × L1) benannt.
Dann können
die folgenden Formeln erhalten werden: JW1 =
(W /G)(L1 /2Π)2, JW2 = (W /G)(L2
/2Π)2 = 4∙(W
/G) (L1 /2Π)2 = 4∙JW1,wobei
G die Gravitationsbeschleunigung ist.In the conventional feeder, as in 5 (A) is shown, an inertia of the workpiece W and the work table 113 named with JW1; and the pitch of the ball screw 103 is named L1. On the other hand, in the feeding apparatus according to the embodiment as shown in FIG 5B is shown, an inertia of the workpiece W and the work table 15 named by JW2; and the pitch of the ball screw 5 is named by L2 (= 2 × L1). Then the following formulas can be obtained: JW1 = (W / G) (L1 / 2Π) 2 . JW2 = (W / G) (L2 / 2Π) 2 = 4 ∙ (W / G) (L1 / 2Π) 2 = 4 ∙ JW1, where G is the gravitational acceleration.
Darüber hinaus,
wenn ein in 5A dargestelltes Belastungsdrehmoment
mit T1 und ein in 5B dargestelltes Belastungsdrehmoment
mit T2 benannt wird, ist T2 = 2∙T1. In addition, if a in 5A shown load torque with T1 and a in 5B is called load torque T2 is called T2 = 2 ∙ T1.
Hier
wird ein Bewegungszustand, wie er in 6 dargestellt
ist, berücksichtigt.
In 6, wenn die Zeit t, die benötigt wird, um die maximale
Zuführgeschwindigkeit
V zu erreichen, mit t1 im Fall des konventionellen Standes der Technik
(5A) und durch t2 im Falle der Ausführungsform
(5B) benannt wird, können die Belastungsdrehmomente
in beiden Fällen
(= Beschleunigungsdrehmoment + Reibungsdrehmoment) zum Beschleunigen
dargestellt werden wie folgt: T1 = (2ΠN /60 t1)
(JW1 + JS + JM) + Tf T2 = (2ΠN /60 t2)
(JW2 + JS + 2JM) + Tf,wobei JM die Motordrehträgheit benennt;
JS benennt die Trägheiten
des Kugelrollspindelgetriebes und einer Kupplung (die verwendet
wird, um eine Motorantriebswelle mit der Kugelrollspindel zu verbinden);
N benennt die Anzahl der Umdrehungen der Kugelrollspindel; und Tf
benennt das Reibungsdrehmoment.Here is a state of motion, as in 6 is considered. In 6 when the time t required to reach the maximum feeding speed V is t1 in the case of the conventional art (FIG. 5A ) and by t2 in the case of the embodiment ( 5B ), the load torques in both cases (= acceleration torque + friction torque) for acceleration can be represented as follows: T1 = (2ΠN / 60t1) (JW1 + JS + JM) + Tf T2 = (2ΠN / 60 t2) (JW2 + JS + 2JM) + Tf, where JM is the engine rotational inertia; JS designates the inertias of the ball screw transmission and a clutch (used to connect a motor drive shaft to the ball screw); N denotes the number of revolutions of the ball screw; and Tf designates the friction torque.
Im
Falle der allgemeinen Stanzpresse, wo die Annahme wie folgt betroffen
wird: JW1 = JM und JW1 = JS können die
Belastungsdrehmomente beider Fälle
geschrieben werden als T1 = (2ΠN /60 t1)∙3∙JW1 +
Tf
= (3 /t1) (2ΠN
/60)∙JW1
+ Tf
=(3 /t1)A + Tf (worin A = 2ΠN /60∙JW1) T2
= (2ΠN /60t2)(4∙JW1 +
JS + 2∙JM)
+ Tf
= (2ΠN
/60 t2)7∙JW1
+ Tf
= (7 /t2) A + Tf In the case of the general punch press, where the assumption is as follows: JW1 = JM and JW1 = JS The load torques of both cases can be written as T1 = (2ΠN / 60 t1) ∙3 ∙ JW1 + Tf = (3 / t1) (2ΠN / 60) ∙ JW1 + Tf = (3 / t1) A + Tf (where A = 2ΠN / 60∙JW1) T2 = (2ΠN / 60t2) (4 ∙ JW1 + JS + 2 ∙ JM) + Tf = (2ΠN / 60 t2) 7 ∙ JW1 + Tf = (7 / t2) A + Tf
Hier
ist, da T2 = 2∙T1, (7 /t2)∙A
+ Tf = 2∙[(3
/t1)∙A
+ Tf] (7 /t2)∙A = (6
/t1)∙A
+ Tf (1) Here, since T2 = 2 ∙ T1, (7 / t2) ∙ A + Tf = 2 ∙ [(3 / t1) ∙ A + Tf] (7 / t2) ∙ A = (6 / t1) ∙ A + Tf (1)
Weiter,
da T1 =(3 /t1)∙A + Tfund da das Beschleunigungsdrehmoment
gleich oder größer ist
als das Reibungsdrehmoment im allgemeinen, (3 /t1)∙A ≥ Tf (2) Next, there T1 = (3 / t1) ∙ A + Tf and since the acceleration torque is equal to or greater than the friction torque in general, (3 / t1) ∙ A ≥ Tf (2)
Durch
Ersetzen der Bedingung (2) durch (1), (7 /t2)∙A ≤ (6 /t1)∙A + (3
/t1)∙A 7 /t2 ≤ 9
/t1 By replacing condition (2) with (1), (7 / t2) ∙ A ≤ (6 / t1) ∙ A + (3 / t1) ∙ A 7 / t2 ≤ 9 / t1
Daher
ist t2 /t1 ≥ 7
/9Therefore
is t2 / t1 ≥ 7
/ 9
Dadurch
kann die folgende Beziehung erhalten werden: t2 ≥ 0,78∙t1 Thereby, the following relationship can be obtained: t2 ≥ 0.78 ∙ t1
Die
maximale Beschleunigung α2
zu dieser Zeit kann dargestellt werden als α2 = 2∙V /t2
= 2∙V
/(0,78∙t1)
= v /(0,39∙t1) The maximum acceleration α2 at this time can be represented as α2 = 2 ∙ V / t2 = 2 ∙ V / (0.78 ∙ t1) = v / (0.39 ∙ t1)
Darüber hinaus,
da α1 =
v /t1, α2
/α1 = [v
/(0,39∙t1)]
/(v /t1) = 2,8 In addition, since α1 = v / t1, α2 / α1 = [v / (0.39 ∙ t1)] / (v / t1) = 2.8
Mit
anderen Worten ist es möglich
eine Beschleunigung α2
zu erhalten (die Ausführungsform), die
2,8 mal höher
ist als α1
(Stand der Technik).With
in other words it is possible
an acceleration α2
to obtain (the embodiment), the
2.8 times higher
is as α1
(State of the art).
Wie
oben dargestellt, wie auch in 7 veranschaulicht,
wenn zwei Antriebsmotoren 9A und 9B verwendet
werden, ist es möglich
die Beschleunigung auf das 2,8-fache zu erhöhen gegenüber der, die erhalten wird,
wenn nur ein Motor verwendet wird.As shown above, as well as in 7 illustrates when two drive motors 9A and 9B can be used, it is possible to increase the acceleration to 2.8 times over that obtained when only one motor is used.
Darüber hinaus,
wenn die Anzahl von Umdrehungen der zwei Antriebsmotoren 9A und 9B gleich
zueinander ist, kann die Steigung der Kugelrollspindel 5 verdoppelt
werden und dabei die Werkstückzuführgeschwindigkeit
verdoppelt werden, während
ein Motordrehmoment auf dem gleichen Level gehalten wird, wie wenn
nur ein Antriebsmotor verwendet wird. Als Ergebnis, wenn zwei Antriebsmotoren
verwendet werden, ist es möglich,
die Werkstückzuführgeschwindigkeit
auf den maximalen Wert 2v in einer kurzen Zeit (0,78 t1) zu erhöhen, verglichen
mit der, wenn nur ein Antriebsmotor verwendet wird (bei denen die
maximale Geschwindigkeit v nach der Zeit t1 erhalten wird), wie
dies in 7 dargestellt ist.In addition, if the number of revolutions of the two drive motors 9A and 9B is equal to each other, the slope of the ball screw 5 while doubling the workpiece feed speed while maintaining engine torque at the same level as when only one drive motor is used. As a result, when two drive motors are used, it is possible to increase the workpiece feed speed to the maximum value 2v in a short time (0.78 t1) compared with when only one drive motor is used (where the maximum speed v obtained after the time t1), as in 7 is shown.
Zusammenfassend
heißt
dies, wenn zwei Antriebsmotoren 9A und 9B verwendet
werden, da eine hohe Beschleunigung unter Verwendung der Kugelrollspindel
mit großer
Steigung erhalten werden kann, kann das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit
und hoher Beschleunigung zugeführt
werden, mit dem Ergebnis, daß die
Arbeitseffizienz erheblich gesteigert werden kann.In summary, this means when two drive motors 9A and 9B Since high acceleration can be obtained by using the ball screw of large pitch, the workpiece can be fed at high speed and high acceleration, with the result that the working efficiency can be increased considerably.
Darüber hinaus,
da die Werkstückzuführgeschwindigkeit
erhöht
werden kann durch Erhöhen
der Steigung der Kugelrollspindel, ohne die Anzahl der Umdrehungen
der Kugelrollspindel zu erhöhen,
ist es nicht notwendig, das Verhältnis
von D (Durchmesser)/N (Anzahl der Umdrehungen) der Kugelrollspindel
zu verändern.Furthermore,
because the workpiece feed speed
elevated
can be by increasing
the pitch of the ball screw, without the number of revolutions
to increase the ball screw,
it is not necessary, the ratio
of D (diameter) / N (number of revolutions) of the ball screw
to change.
Darüber hinaus,
wie dies in 3 dargestellt ist, wenn der
Antriebsmotor 9A direkt mit der Kugelrollspindel 5 über eine
Kupplung (ohne die Verwendung jeglicher Getriebe) verbunden ist,
da die Kugelrollspindel nicht dem Einfluß von Getriebeleergang unterworfen
ist, ist es möglich,
das Werkstück
W mit hoher Genauigkeit zu positionieren, insbesondere wenn das
Werkstück
W in seiner Endstellung positioniert wird.In addition, as in 3 is shown when the drive motor 9A directly with the ball screw 5 is connected via a clutch (without the use of any gear), since the ball screw is not subject to the influence of gear transmission, it is possible to position the workpiece W with high accuracy, especially when the workpiece W is positioned in its final position.
Mit
Bezug auf die 8A und 8B wird eine
Wechselkopfstanzpresse, auf welche die Werkstückzuführvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, erklärt.With reference to the 8A and 8B An exchange head punching press to which the work feeding apparatus according to the present invention is applied is explained.
In
den Zeichnungen ist eine Wechselkopfstanzpresse 19 mit
einem vertikalen Rahmen 21 versehen, der einen mittigen
Lückenabschnitt 23 in
seiner Mitte aufweist. Innerhalb dieses Lückenabschnittes 23 sind
ein oberer Wechselkopf 25, auf dem eine Mehrzahl von oberen
Stanzwerkzeugen P (Matrizen) angeordnet sind, und ein unterer Wechselkopf 27, auf
dem eine Mehrzahl von unteren Stanzwerkzeugen D (Patrize) drehbar
und indexierbar angeordnet sind. Darüber hinaus ist ein Stößel 29 zum
Stoßen des
oberen Werkzeuges P oberhalb des oberen Wechselkopfes 25 vorgesehen.In the drawings is a replaceable head punch press 19 with a vertical frame 21 provided, which has a central gap section 23 in its middle. Within this gap section 23 are an upper replaceable head 25 on which a plurality of upper punching tools P (dies) are arranged, and a lower replaceable head 27 on which a plurality of lower punching tools D (male) are rotatably and indexably arranged. In addition, a pestle 29 for pushing the upper tool P above the upper replaceable head 25 intended.
Demgemäß, nachdem
ein gewünschtes Paar
von Matrize und Patrize ausgewählt
wurden, und nachdem darüber
hinaus das Werkstück
W zwischen den oberen und unteren Stanzwerkzeugen P und D angeordnet
wurde, kann das Werkstück
W unter Zusammenarbeit mit dem oberen Werkzeug D, durch Stoßen des
oberen Werkzeuges P mit dem Stößel 29 gestanzt
werden.Accordingly, after a desired pair of the die and the male are selected, and moreover, the work W is interposed between the upper and lower punches P and D, the work W can be worked by cooperating with the upper die D by pushing the upper die P with the pestle 29 be punched.
In
der Mitte des Lückenabschnittes 23 ist
ein fester Tisch 31 vorgesehen. Darüber hinaus sind zwei bewegliche
Tische 33L und 33R sowohl an der rechten als auch
linken Seite des festen Tisches 31 vorgesehen. Ein Paar
von Führungsschienen 35 sind unter
der Unterseite der zwei beweglichen Tische 33L und 33R jeweils
so angeordnet, daß sie
sich in Y-Achsenrichtung erstrecken (in der rechten und linken Richtung
in 8B). Darüber
hinaus sind zwei Gleitstücke
(nicht dargestellt), die entlang dieser Führungsschiene 35 bewegbar
sind, an der Unterseite der beiden beweglichen Tische 33L und 33R jeweils
befestigt. Darüber
hinaus ist eine Anzahl von Kugellagern auf der Oberseite des festen
Tisches 31 und der beweglichen Tische 33L und 33R für eine drehbare
Unterstützung
des Werkstückes
W vorgesehen.In the middle of the gap section 23 is a solid table 31 intended. In addition, there are two movable tables 33L and 33R on both the right and left sides of the fixed table 31 intended. A pair of guide rails 35 are under the bottom of the two moving tables 33L and 33R each arranged so as to extend in the Y-axis direction (in the right and left direction in FIG 8B ). In addition, two sliders (not shown) running along this guide rail 35 are movable, at the bottom of the two movable tables 33L and 33R each attached. In addition, a number of Ball bearings on the top of the fixed table 31 and the movable table 33L and 33R provided for a rotatable support of the workpiece W.
Auf
der rechten Seite in 8B und auf den Oberseiten der
beweglichen Tische 33L und 33R ist eine Trägerbasis 39,
die auf den zwei beweglichen Tischen 33L und 33R befestigt
ist, derart vorgesehen, so daß sie
sich quer über
den festen Tisch 31 erstreckt. Dadurch kann die Trägerbasis 39 in
der horizontalen Richtung (Y-Achse) zusammen mit den beweglichen
Tischen 33L und 33R bewegt werden.On the right in 8B and on the tops of the moving tables 33L and 33R is a carrier base 39 on the two moving tables 33L and 33R is fixed, provided so that they are across the fixed table 31 extends. This allows the carrier base 39 in the horizontal direction (Y-axis) together with the moving tables 33L and 33R to be moved.
Darüber hinaus
sind zwei in der Y-Achse angeordnete Antriebsmotoren 41A und 41B auf
der rechten Seite des Rahmens 21 vorgesehen, um die beweglichen
Tische 33L und 33R und die Trägerbasis 39 zusammen
in horizontaler Richtung zu bewegen. Eine Kugelrollspindel 43 ist
drehbar an dem mittigen Abschnitt des Rahmens 21 in solch
einer Weise angeordnet, um durch diese beiden Antriebsmotoren 41A und 41B über z.B.
einen Getriebemechanismus (nicht dargestellt) angetrieben zu werden.In addition, two are arranged in the Y-axis drive motors 41A and 41B on the right side of the frame 21 provided to the moving tables 33L and 33R and the carrier base 39 move together in a horizontal direction. A ball screw 43 is rotatable at the central portion of the frame 21 arranged in such a way to pass through these two drive motors 41A and 41B via eg a gear mechanism (not shown) to be driven.
Auf
der anderen Seite ist eine in Y-Achsenrichtung angeordnete Kugelmutter 45,
die sich in Eingriff mit der in Y-Achsenrichtung angeordneten Kugelrollspindel 43 in
Eingriff befindet, an der mittleren Unterseite der Trägerbasis 39 angebracht.
Dadurch kann, wenn die in Y-Achsenrichtung angeordnete Kugelrollspindel 43 durch
die beiden Antriebsmotoren 41A und 41B gedreht
wird, die Trägerbasis 39 in Y-Achsenrichtung
bewegt und positioniert werden.On the other side is a ball nut arranged in the Y-axis direction 45 , which engage with the ball-and-socket spindle arranged in the Y-axis direction 43 engaged at the middle bottom of the support base 39 appropriate. Thereby, when the ball screw arranged in the Y-axis direction 43 through the two drive motors 41A and 41B is rotated, the carrier base 39 moved and positioned in the Y-axis direction.
Auf
der Trägerbasis 39 ist
ein Träger 49,
der zwei Werkstückklemmen 47 zum
Klemmen des Werkstückes
W aufweist, in X-Achsenrichtung beweglich vorgesehen (in der vertikalen
Richtung in 8B). An einem Ende der Trägerbasis 39 sind zwei
Trägermotoren 51A und 51B angebracht,
und ist darüber
hinaus eine in X-Achsenrichtung angeordnete Kugelrollspindel 53 mit
diesen Trägermotoren 51A und 51B über einen
Getriebemechanismus verbunden (nicht dargestellt). Darüber hinaus
ist eine in X-Achsenrichtung angeordnete Kugelmutter 55,
die sich in Eingriff mit der in X-Achsenrichtung angeordneten Kugelrollspindel 53 in
Eingriff befindet, an dem Träger 49 befestigt,
der zwei Werkstückklemmen 47 aufweist.
Der X-Achsenbewegungsmechanismus, der aus den Trägermotoren 51A und 51B besteht,
die auf der Trägerbasis 39 angebracht
sind, die in X-Achsenrichtung
angeordnete Kugelrollspindel 53 und die in X-Achsenrichtung
angeord nete Kugelmutter 55 ist in der gleichen Weise konstruiert,
wie dies der Fall war bei dem zuvor genannten Y-Achsenbewegungsmechanismus.On the carrier base 39 is a carrier 49 , the two workpiece clamps 47 for clamping the workpiece W, provided in the X-axis direction movable (in the vertical direction in 8B ). At one end of the carrier base 39 are two carrier motors 51A and 51B mounted, and is also an arranged in the X-axis ball screw 53 with these carrier motors 51A and 51B connected via a gear mechanism (not shown). In addition, a ball-nut arranged in the X-axis direction 55 , which engage with the ball screw arranged in the X-axis direction 53 is engaged on the carrier 49 attached, the two workpiece clamps 47 having. The X-axis motion mechanism, which consists of the carrier motors 51A and 51B that is on the support base 39 mounted, the arranged in the X-axis ball screw 53 and in the X-axis angeord designated ball nut 55 is constructed in the same manner as was the case with the aforementioned Y-axis movement mechanism.
Daher,
sobald die in Y-Achsenrichtung angeordneten Motoren 41A und 41B angetrieben
werden, da die in Y-Achsenrichtung angeordnete Kugelrollspindel 43 sich
dreht, kann die Trägerbasis 39 in Y-Achsenrichtung
bewegt und positioniert werden. Darüber hinaus, wenn die beiden
Trägermotoren 51A und 51B angetrieben
werden, da die in X-Achsenrichtung
angeordnete Kugelrollspindel 53 sich dreht, kann der Träger 49 zum
Klemmen des Werkstückes W
in X-Achsenrichtung bewegt und positioniert werden. Nachdem das
Werkstück
W genau zwischen dem ausgewählten
Paar des oberen Werkzeuges P des oberen Werkzeugwechslers 25 und
dem unteren Werkzeug D des unteren Werkzeugwechslers 27 positioniert
wurde, wird das obere Werkzeug P durch den Stößel 29 getroffen,
um das Werkstück
W zu bearbeiten.Therefore, once the arranged in the Y-axis motors 41A and 41B are driven, since the arranged in the Y-axis ball screw 43 can turn, the carrier base 39 moved and positioned in the Y-axis direction. In addition, if the two carrier motors 51A and 51B be driven, since the arranged in the X-axis ball screw 53 turns, the carrier can 49 be moved and positioned for clamping the workpiece W in the X-axis direction. After the workpiece W exactly between the selected pair of the upper tool P of the upper tool changer 25 and the lower tool D of the lower tool changer 27 was positioned, the upper tool P by the plunger 29 taken to machine the workpiece W.
Bei
der Werkzeugwechslerstanzpresse 19, welche die beiden in
X- und Y-Achsenrichtung
angeordneten Werkstückzuführvorrichtungen
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet, da das Werkzeug sowohl in der X-Achsenrichtung, als auch der
Y-Achsenrichtung mit hoher Geschwindigkeit bewegt und positioniert
werden kann, ist es möglich,
die Arbeitseffizienz zu steigern.In the tool changer punch press 19 , which uses the two X and Y axis direction workpiece feeders according to the present embodiment, since the tool can be moved and positioned at high speed in both the X-axis direction and the Y-axis direction, it is possible to improve the work efficiency to increase.
Darüber hinaus,
ohne auf nur die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt zu sein, kann
die Werkstückzuführvorrichtung
gemäß der vorliegenden
technischen Lehre auf verschiedene Weise modifiziert werden. Zum
Beispiel kann, ohne auf nur Werkzeugwechselkopfstanzpressen beschränkt zu sein,
die Werkstückzuführvorrichtung
gemäß der vorliegenden
technischen Lehre auf verschiedene Maschinen als Werkstückzuführ- und
Positioniermechanismen angewendet werden. Darüber hinaus, in der Werkzeugwechselkopfstanzpresse 19,
die in den 8A und 8B dargestellt
ist, obwohl die beiden Werkstückzuführvorrichtungen
gemäß der vorliegenden
technischen Lehre sowohl in der X-Achsenrichtung, als auch der Y-Achsenrichtung
jeweils verwendet wurden, ist es natürlich auch möglich, die
Werkstückzuführvorrichtung
zu irgendeiner Richtung oder beiden zuzuordnen.Moreover, without being limited to only the above-described embodiments, the workpiece feeding apparatus according to the present teachings may be modified in various ways. For example, without being limited to only tool changing head punch presses, the workpiece feeding apparatus according to the present teachings can be applied to various machines as workpiece feeding and positioning mechanisms. In addition, in the tool changing head punch press 19 that in the 8A and 8B Although the two workpiece feeders according to the present teachings have been respectively used in both the X-axis direction and the Y-axis direction, it is of course possible to assign the workpiece feed device to either direction or both.
Bei
der Werkstückzuführvorrichtung
gemäß der vorliegenden
technischen Lehre, da zumindest zwei Antriebsmotoren verwendet werden
um eine einzige Kugelrollspindel anzutreiben, sogar wenn die Steigung
der Kugelrollspindel erhöht
wird; d.h., sogar wenn die Werkstückzuführgeschwindigkeit erhöht wird,
kann ein großes
Motordrehmoment beibehalten werden, so daß eine hohe Werkstückzuführgeschwindigkeit
erhalten werden kann, insbesondere bei einer hohen Werkstückzuführbeschleunigung.
Mit anderen Worten, da das Werkstück in einer kurzen Zeit bewegt
und darüber
hinaus positioniert werden kann, ist es möglich, die Arbeitseffizienz
erheblich zu steigern.at
the workpiece feeding device
according to the present
technical teaching, since at least two drive motors are used
to drive a single ball screw, even if the slope
the ball screw increases
becomes; that is, even if the workpiece feed speed is increased,
can be a big one
Motor torque can be maintained, so that a high Werkstückzuführgeschwindigkeit
can be obtained, especially at a high Werkstückzuführbeschleunigung.
In other words, because the workpiece moves in a short time
and above
can be positioned out, it is possible the work efficiency
significantly increase.
Zum
Beispiel, wenn zwei gleiche Antriebsmotoren verwendet werden, um
eine einzige Kugelrollspindel zu drehen, kann die Steigung der Kugelrollspindel
verdoppelt werden, wobei die Werkstückzuführgeschwindigkeit verdoppelt
werden kann, während
ein Motorausgangsdrehmoment auf dem gleichen Niveau bleibt, wie
wenn nur ein Antriebsmotor verwendet werden würde, wobei eine Beschleunigung
ungefähr
2,8 mal größer ist
als die, die man erhalten würde,
wenn nur ein Antriebsmotor verwendet werden würde. Als ein Ergebnis kann
die maximale Werkstückzuführgeschwindigkeit
in einer kurzen Zeit erreicht werden (ungefähr 0,78 mal kürzer als
wie sie erreicht werden würde,
wenn nur ein Antriebsmotor verwendet wird).For example, if two same drive can be used to rotate a single ball screw, the pitch of the ball screw can be doubled, whereby the workpiece feed speed can be doubled, while an engine output torque remains at the same level as if only one drive motor were used, with an acceleration of about 2, 8 times greater than that which would be obtained if only one drive motor were used. As a result, the maximum workpiece feed speed can be achieved in a short time (about 0.78 times shorter than how it would be achieved if only one drive motor is used).
