CN100421921C

CN100421921C - 压力机械与机床

Info

Publication number: CN100421921C
Application number: CNB028006380A
Authority: CN
Inventors: 佐野定男
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: US20030164099A1; US7000537B2; WO2002090096A1; CN1458877A

Abstract

具有机框部分(10)及相对于机框部分可做垂直往复运动的可动部分，通过一对金属模生产制品的压力机械。可动部分包含安装着金属模的一方的滑板(24)，机框部分与可动部分中一方的部分具有水平导向面。驱动滑块(51、52、53、54)具有对着水平导向面的水平滑动面和仅倾斜规定角度的倾斜滑动面，可移动地结合于一方的部分。斜板(41、42、43、44)具有对着倾斜滑动面的倾斜导向面，固定于机框部分与可动部分中另一方部分。线性马达(1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b)使驱动滑块沿斜板的倾斜导向面以大行程往复运动。通过往复运动的驱动滑块的能量使滑板以更小的行程、更大的压力垂直地往复运动。

Description

压力机械与机床

技术领域

本发明涉及由线性马达使可动部分沿直线滑动路径往复运动来生产制品的机械。特别是，本发明是关于由线性马达使装着金属模的一方滑板往复运动成形被加工物的压力机械，或由线性马达使工具与金属被加工物的一方相对另一方移动从被加工物去除材料的机床。

背景技术

一般，压力机械的上模安装于滑板的下面，下模安装于装在静止机框的垫板上面。进给装置，连同滑板的垂直往复运动，将被加工物送入金属模之间。由线性马达使滑板垂直往复运动的压力机械近年来被实用化。日专利公开10-202397，展示了在机框垂直内面与滑板垂直面之间设置6个线性马达的压力机械。在该公报中还展示了将2个移动件安装于对着连结构件的垂直面的压力机械。连结构件固定于4根垂直延伸的导向柱、而滑板固定于导向柱上部。日专利公开11-254191号，展示了4个线性马达设于机框垂直内面与可动框垂直面之间的压力机械。4根垂直延伸的导向柱固定于可动框，滑板固定于4根导向柱上端。日专利公开2000-312992号，展示了滑板固定于4根垂直延伸的导向柱上端，而一对线性马达安装于各导向柱的压力机械。

使用具有良好控制性能的线性马达，给压力机械带来若干好处：

1.由于力的传递所需要的零件少，可望达到高精度。

2.与将被加工物送入金属模间的进给装置那样的周边机器高精度同步，可容易地控制线性马达。

3.可由数值控制装置自由设定压力-行程曲线。

4.可自由改变下死点。

5.可自由选择行程。

但是，现在使用的线性马达有着不能产生大的压力的缺点。从而，在现有技术中，为产生大的压力，只有增加线性马达的个数。

发明内容

本发明的目的即在于提供不增加线性马达个数而能产生大的压力的压力机械。

压力F与滑板行程S的乘积为作功量W。为达到本发明的目的，须使驱动滑块通过线性马达的力F1以大的行程S1往复运动，以比行程S1小的行程S2往复运动的滑板，根据驱动滑块作功量W1产生比力F1大的力F2。

根据本发明，具有机框部分，和相对机框部分可垂直往复运动的可动部分，通过一对金属模生产制品的压力机械包括有第一驱动滑块，第一斜板和第一线性马达。其中，

第一驱动滑动具有对着形成于机框部分与可动部分中一方的部分的水平导向面的水平滑动面和仅倾斜规定角度的倾斜滑动面，且可移动地结合于一方的部分；

第一斜板具有对着倾斜滑动面的倾斜导向面、且固定于机框部分与可动部分中的另一方部分；

第一线性马达使第一驱动滑块沿第一斜板的倾斜导向面移动。

可动部分最好是包括安装着金属模一方的滑板、第一驱动滑块可沿水平导向面移动地结合的作动体、固定滑板与作动体可垂直延伸的多个导向柱。

第一驱动滑块由线性马达驱动沿第一斜板的倾斜滑动面以更大的行程往复运动。往复运动的第一驱动滑块的能量传递到滑板，滑板以比驱动滑块的行程小的行程垂直往复运动。从而，压力机械可产生更大的压力。

本发明的压力机械最好包括有第二驱动滑块、第二斜板、和第二线性马达，其中，第二驱动滑块具有对着水平导向面的水平滑动面和仅倾斜规定角度的倾斜滑动面、并可移动地结合于一方的部分；第二斜板具有对着第二驱动滑块的倾斜滑动面的倾斜导向面、并固定于另一方的部分；第二线性马达使第二驱动滑块沿第二斜板的倾斜导向面移动。第一与第二驱动滑块相互平行配置，第一及第二驱动滑块的倾斜滑动面倾斜方向相反。其结果，可抵消在驱动滑块产生的非所望的振动。

可产生更大力的线性马达驱动机构，也可适用于压力机械以外的其他机械。例如，也可适用于具有固定部分及沿直线滑动路径相对于固定部分可往复运动的可动部分，并使用工具从被加工物去除材料而生产制品的机床。

本发明的机床包括有第一斜板、第一驱动滑块和第一线性马达，其中，第一斜板具有形成于固定部分与可动部分中一方的部分，相对滑动路径成直角的导向平面仅倾斜规定角度的第一倾斜导向面，并固定于固定部分与可动部分中另一方部分上；第一驱动滑块具有对着第一倾斜导向面的第一倾斜滑动面，并可沿导向平面移动地结合于一方部分；第一线性马达使第一驱动滑块沿第一倾斜导向面移动。

关于其他新的特征与发明优点，在接下来的说明中叙述。

附图说明

图1是取下前面壁图示本发明的压力机械的正视图。

图2是取下左侧壁局部图示滑板位于上死点的图1压力机械的左侧视图。

图3是取下左侧壁局部图示滑板位于下死点的图1压力机械的左侧视图。

图4是对图1的压力机械从斜板看下方的俯视图。

图5是对图1的压力机械从作动体看下方的俯视图。

图6是图示本发明的刻模放电加工机的正视图。

具体实施方式

参照图1、2、3、4、5，来说明用于成形金属薄板那样的被加工物的本发明的压力机械。

压力机械的静止机框10包括水平的机台板11、12及垂直的侧壁13、14。4根导向柱21插通机台板11、12垂直延伸。4个导向构件16安装于上侧机台板11，4个导向构件17安装于下侧机台板12。滑板24固定于导向柱21的上端，垫板15安装于上侧机台板11的上面。上模安装于滑板24的下面，下模安装于垫板15的上面。可垂直移动的板状作动体22一体固定于导向柱21，位于机台板11、12之间。滑板24、导向柱21、与作动体22形成了可沿着垂直滑动路径P移动的可动部分。作动体22具有与滑动路径P成直角的导向平面。像直动轴承那样的导向构件16、17，与导向柱21协同动作，垂直地引导可动部分。由作动体22与导向柱21，可使得滑板24的驱动机构处在比金属模还低的位置。这样将高度降低的压力机械，被称作下部驱动压力机。通过作动体22的垂直往复运动，使得通过导向柱21连结到作动体22的滑板24做往复运动。这样，供给金属模间的金属被加工物被成形为所希望的形状。用于检测滑板24的在滑动路径P中的位置与速度的位置检测装置35设置于机台板11与滑板24间。

滑板24的驱动机构，包括：可移动地结合于作动体22的驱动滑块51、52、53、54，固定于上侧机台板11的水平的下面的斜板41、42、43、44，和使驱动滑块51、52、53、54沿斜板41、42、43、44的倾斜导向面做往复运动的线性马达。斜板与驱动滑块的组合，图示中为4组，最好放置2n组(n＝1、2、3……)的斜板与驱动滑块。斜板41、42、43、44，在侧壁13、14之间的方向相互平行并置，其各自下缘具有倾斜导向面。倾斜导向面相对水平方向成一定角度，比如倾斜11.5°。斜板41、43具有向机械后方成下降的倾斜导向面；斜板42、44具有向机械后方成上升的倾斜导向面。这样，相邻斜板的倾斜导向面倾斜方向相反。驱动滑块51、52、53、54分别在斜板41、42、43、44下面，相互平行并置。驱动滑块在各自上缘具有对着倾斜导向面的倾斜滑动面，可在倾斜导向面上滑动。从而，如从机械侧面看，相邻驱动滑块成X状地交叉移动。导向轨道51a、52a、53a、54a配备在驱动滑块51、52、53、54的各自倾斜滑动面上。可分别与导向轨道51a、52a、53a、54a相结合的4对轴承座41a、42a、43a、44a配备在斜板41、42、43、44各自的倾斜导向面上。驱动滑块51、52、53、54在其各自下缘具有水平滑动面。在各自的水平滑动面上具有导向轨道51b、52b、53b、54b。可与导向轨道51b、52b、53b、54b相结合的4对轴承座22a，安装于作动体22上侧水平的导向平面上。轴承座41a、42a、43a、44a其内部具有滚珠或滚子。驱动滑块51、52，53、54在结合于作动体22的同时，可相对作动体22沿其导向平面移动。

线性马达移动件81a、81b，安装于驱动滑块51两侧的垂直面上。同样，移动件82a、82b安装于驱动滑块52两侧的垂直面上；移动件83a、83b安装于驱动滑块53两侧的垂直面上；移动件84a、84b安装于驱动滑块54两侧的垂直面上。移动件，比如包含有软磁性铁板，和在铁板上沿移动方向粘贴成一列的多个永久磁铁片。移动件81a、81b、82a、82b、83a、83b、84a、84b，配置成与对应的固定件91a、91b、92a、92b、93a、93b、94a、94b空出微小的间隙，构成线性马达1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b。固定件，包含有比如由层叠硅钢板粘接形成的铁心，和在每个磁极缠绕于铁心的多个线圈。固定件91a安装于侧壁13的内面。安装板47在斜板41与42间从机台板11垂下。同样，安装板48设置于斜板42与43之间，安装板49设置于斜板43与44之间。固定件91b、92a安装于安装板47的垂直面，固定件92b、93a安装于安装板48的垂直面，固定件93b、94a安装于安装板49的垂直面。固定件94b安装于侧壁14的内面。安装板47的下端由弯曲迂回于作动体22上的钩状固定件18、19牢固地固定于机台板12。其他的安装板48、49同样也由固定件18、19牢固地固定于机台板12。一对线性马达1a、1b定位成可在驱动滑块51的倾斜滑动面上产生平行推力。同样，其他线性马达2a、2b、3a、3b、4a、4b也被定位成在对应的驱动滑块52、53、54的倾斜滑动面上产生平行的推力。由于一对线性马达设置于各驱动滑块两侧的垂直面上，各线性马达的磁吸引力相互抵消，驱动滑块可平滑移动。

移动体的运动能量根据推力与移动长度来表示。由线性马达可在驱动滑块51、52、53、54产生更大行程的往复运动。由更大行程的往复运动的能量，可产生比滑板24更小行程的往复运动。从而，滑板24可产生更大的压缩力。例如，每1个线性马达1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b的推力2800N、斜板41、42、43、44的倾斜角度为11.5°，可设定驱动滑块51、52、53、54的行程为200mm。即使是考虑由于摩擦(摩擦系数约为0.01)引起的损失，滑板24的行程为约40mm，可实现能产生11吨压力的大型压力机。

在可动部分上升时，导向轨道51a、52a、53a、54a与轴承座41a、42a、43a、44a间的间隙，或导向轨道51a、52a、53a、54a与轴承座22a间的间隙的尺寸可能会变大。因此，在机框10与各导向柱21间设进行预压用的弹簧31。或者代替弹簧31，也可以设置克服重力将可动部分保持于机框10上的空气均压器，或由电空调节器控制的气缸。

也可以考虑驱动滑块51、52、53、54可移动地设置于机框10、斜板41、42、43、44固定于可动部分的其他实施例。在这样的实施例中，斜板41、42、43、44固定于作动体22上侧的平面上，其各自上缘具有倾斜导向面。水平的导向平面形成于上侧机台板11的底面。驱动滑块51、52、53、54通过适当的导向轨道和轴承座可沿导向平面移动地结合于机台板11。驱动滑块51、52、53、54，在其各自下缘具有倾斜滑动面，通过适当的导向轨道与轴承座、可沿斜板41、42、43、44的倾斜导向面移动。与图示出的实施例不同，线性马达1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b配置成推力方向成水平方向。

图示的仅是下部驱动压力机，但也可以使本发明适用于滑动驱动机构位于金属模上面的上部驱动压力机。这种情况下，可动部分仅由滑板24构成，滑板24沿垂直的滑动路径P在机框10的内面滑动。机框10与滑板24的一方上形成导向平面。驱动滑块51、52、53、54可沿导向平面移动地结合于机框10与滑板24的一方。斜板41、42、43、44固定于机框10与滑板24的另一方。

本发明也适用于移动体沿直线滑动路径往复运动的其他机械，例如机床。

参照图6来说明适用本发明的作为一种机床的刻模放电加工机。

图1、2、3、4、5中使用过的相同参照符号，用于表示相同的要素，省略该要素的详细说明。

门形的立柱70在Y轴方向可移动地设置于头部60上。设置于头部60上的X工作台61可在X方向移动。用于贮存电介质液的加工槽64安装于X工作台61上。用于安装被加工物66的被加工物安装盘65，在加工槽64中固定于X工作台61上。设置于立柱70前面的头部71，通过驱动马达72可垂直移动。头部71具有向下方敞开的矩形断面的滑动孔71a。滑块74通过适当的导向轨道与轴承座导向可在与头部71同轴的滑动孔71a内滑动。工具安装装置75固定于滑块74的下端，大的工具电极76安装于工具安装装置75上。滑块74具有向上方敞开的孔74a。使滑块74沿垂直的滑动路径P往复运动的驱动机构配置于孔74a之中。与滑动路径P成直角的导向平面形成于孔74a的底部。4个斜板41…的上缘固定于头部71，在斜板41…的各自的下缘形成倾斜导向面。4个驱动滑块51、52…通过适当的导向轨道与轴承座，可沿孔74a的水平导向平面移动。移动件81a、82a…安装于对应的驱动滑块51、52…。固定件91a…，安装于固定在头部71的适当的安装板，连同移动件81a、82a…构成8个线性马达1a…。在通过驱动马达72使头部71移动时，驱动滑块51、52…通过线性马达1a…的励磁相对停止于头部71。或者节约向线性马达1a…的供电，也可以通过适当的制动装置或均压器使滑块74固定于头部71。

在加工之前，工具电极76通过驱动马达72定位于非常接近被加工物66的位置。工具电极76与被加工物66之间形成的微小加工间隙的尺寸从几μm到几十μm。加工中，电压脉冲施加于微小的加工间隙，在加工间隙上产生放电。通过放电，被加工物66的材料一点点地逐渐被除去。为维持加工间隙为一定的尺寸，随着被加工物材料的除去，滑块74通过8个线性马达1a…沿路径P慢慢下降。加工中头部71静止。这样，在形状上，相补于工具电极76的凹凸66a形成于被加工物66。为将从被加工物66上除下的破片从加工间隙冲洗出去，放电加工机中具有将新鲜电介质液供向加工间隙的装置(未图示)。出于同一目的，可进行使工具电极76周期性急速上升、急速下降将加工间隙中被污染的电介质液几乎全部从凹凸66a中逐出的所谓“跳变”的熟知的动作。“跳变”动作通过由8个线性马达1a…使滑块74的垂直移动来进行。在跳变动作中有着线性马达的高速、高加速的优点，不管凹陷66a形状怎样，滞留于加工间隙中的破片可有效除去。这时，本发明的驱动机构不用使线性马达的推力过大，即可在滑块74上作用较大的力。从而，即使使用重量较大的工具电极76，也可进行高速、高加速的跳变动作。

另外，在图示的实施例中，是由工具安装装置75将工具电极76安装于滑块74，但也可以将被加工物66安装于滑块74，而将工具电极76固定于X工作台61上。

选择图示的实施例用来说明发明的本质与其实际应用。发明的范围由附上的权利要求范围来定义。

Claims

1. 一种压力机械，具有固定部分和相对于固定部分可垂直往复运动的可动部分，通过一对金属模生产制品，其特征在于，

固定部分与可动部分中一方的部分具有水平导向面；

该压力机械包含有第一驱动滑块，第一斜板、第一对线性马达、第二驱动滑块、第二斜板和第二对线性马达；其中，

第一驱动滑块具有对着水平导向面的水平滑动面和仅倾斜规定角度的倾斜滑动面，并可移动地结合于一方的部分上；

第一斜板具有对着倾斜滑动面的倾斜导向面，并固定于固定部分与可动部分中另一方的部分；

第一对线性马达具有安装在第一驱动滑块的两侧面的移动件，可使第一驱动滑块沿第一斜板的倾斜导向面移动；

第二驱动滑块具有对着水平导向面的水平滑动面和仅倾斜规定角度的倾斜滑动面，并可移动地结合于一方的部分；

第二斜板具有对着第二驱动滑块的倾斜滑动面的倾斜导向面、并固定于另一方的部分；

第二对线性马达具有安装在第二驱动滑块的两侧面的移动件，使第二驱动滑块沿第二斜板的倾斜导向面移动；

第一及第二驱动滑块相互平行地配置，第一及第二驱动滑块的倾斜滑动面的倾斜方向相反。

2. 如权利要求1所述的压力机械，其特征在于，它包含第三驱动滑块、第三斜板、第三对线性马达、第四驱动滑块、第四斜板及第四对线性马达；其中，第三驱动滑块具有对着水平导向面的水平滑动面和仅倾斜规定角度的倾斜滑动面并可移动地结合于一方的部分；第三斜板具有对着第三驱动滑块的倾斜滑动面的倾斜导向面、并固定于另一方的部分；第三对线性马达具有安装在第三驱动滑块的两侧面的移动件，使第三驱动滑块沿第三斜板的倾斜导向面移动；第四驱动滑块具有对着水平导向面的水平滑动面和仅倾斜规定角度的倾斜滑动面、并可移动地结合于一方的部分；第四斜板具有对着第四驱动滑块的倾斜滑动面的倾斜导向面并固定于另一方的部分；第四对线性马达具有安装在第四驱动滑块的两侧面的移动件，使第四驱动滑块沿第四斜板的倾斜导向面移动。

3. 如权利要求2所述的压力机械，其特征在于，第一、第二、第三、第四驱动滑块相互平行成一列配置，相邻接驱动滑块的倾斜滑动面倾斜方向相反。

4. 如权利要求1所述的压力机械，其特征在于，第一驱动滑块在水平滑动面具有导向轨道，一方的部分在水平导向面上具有与导向轨道相结合的轴承座。

5. 如权利要求1所述的压力机械，其特征在于，第一驱动滑块在倾斜滑动面上具有导向轨道，第一斜板在倾斜导向面上具有与导向轨道相结合的轴承座。

6. 如权利要求1所述的压力机械，其特征在于，可动部分包含安装着金属模的一方的滑动件、第一驱动滑块可沿水平导向面移动地结合的作动体、和固定着滑动件与作动体垂直地延伸的多个导向柱。

7. 如权利要求6所述的压力机械，其特征在于，固定部分包括安装着金属模另一方的垫板、固定着垫板与第一斜板的机框、安装于机框垂直地引导多个导向柱的直动轴承。

8. 如权利要求7所述的压力机械，其特征在于，它还包括设置于机框与多个导向柱之间的预压用弹簧。

9. 一种压力机械，具有固定部分和可沿直线滑动路径相对于固定部分往复运动的可动部分，通过一对金属模生产制品，其特征在于，

固定部分与可动部分中的一方的部分具有滑动路径成直角的导向平面；

该压力机械包含有第一斜板、第一驱动滑块、第一对线性马达、第二斜板、第二驱动滑块和第二对线性马达；其中，

第一斜板具有相对导向平面仅倾斜规定角度的第一倾斜导向面，并固定于固定部分与可动部分中的另一方部分；

第一驱动滑块具有对着第一倾斜导向面的第一倾斜滑动面、并可沿导向平面移动地结合于一方的部分；

第一对线性马达具有安装在第一驱动滑块的两侧面的移动件，使第一驱动滑块沿第一倾斜导向面移动；

第二斜板具有相对导向平面仅倾斜规定角度的第二倾斜导向面并固定于另一方的部分；

第二驱动滑块具有对着第二倾斜导向面的第二倾斜滑动面并可沿导向平面移动地结合于一方的部分；

第二对线性马达使第二驱动滑块沿第二倾斜导向面移动；

第一及第二驱动滑块相互平行地配置，第一及第二倾斜滑动面倾斜方向相反。

10. 如权利要求9所述的压力机械，其特征在于，它包含有第三斜板、第三驱动滑块、第三对线性马达、第四斜板，第四驱动滑块，第四对线性马达；其中，第三斜板具有相对导向平面仅倾斜规定角度的第三倾斜导向面并固定于另一方部分；第三驱动滑块具有对着第三倾斜导向面的第三倾斜滑动面、并可沿导向平面移动地结合于一方的部分；第三对线性马达具有安装在第三驱动滑块的两侧面的移动件，使第三驱动滑块沿第三倾斜导向面移动；第四斜板具有相对导向平面仅倾斜规定角度的第四倾斜导向面并固定于另一方部分；第四驱动滑块具有对着第四倾斜导向面的第四倾斜滑动面、并可沿导向平面移动地结合于一方的部分；第四对线性马达具有安装在第四驱动滑块的两侧面的移动件，使第四驱动滑块沿第四倾斜导向面移动。

11. 如权利要求10所述的压力机械，其特征在于，第一、第二、第三、第四驱动滑块相互平行成一列配置，相邻接的驱动滑块的倾斜滑动面倾斜方向相反。

12. 如权利要求9所述的压力机械，其特征在于，第一驱动滑块在第一倾斜滑动面上具有导向轨道，第一斜板在第一倾斜导向面上具有结合于导向轨道的轴承座。

13. 一种机床，具有固定部分和可沿直线滑动路径相对于固定部分往复运动的可动部分，使用工具从被加工物去除材料生产制品，其特征在于，

固定部分和可动部分中一方的部分具有滑动路径成直角的导向平面；

该机床具有第一斜板、第一驱动滑块、第一对线性马达、第二斜板、第二驱动滑块和第二对线性马达；其中，

第一斜板具有相对于导向平面仅倾斜规定角度的第一倾斜导向面、并固定于固定部分与可动部分中的另一方部分；

第一驱动滑块具有对着第一倾斜导向面的第一倾斜滑动面并可沿导向平面移动地结合于一方的部分；

第二斜板具有相对于导向平面仅倾斜规定角度的第二倾斜导向面，并固定于另一方的部分；

第二驱动滑块具有对着第二倾斜导向面的第二倾斜滑动面、并可沿导向平面移动地结合于一方的部分；

第二对线性马达具有安装在第二驱动滑块的两侧面的移动件，使第二驱动滑块沿第二倾斜导向面移动；

14. 如权利要求13所述的机床，其特征在于，它包含有第三斜板、第三驱动滑块、第三对线性马达、第四斜板、第四驱动滑块、第四对线性马达；其中，第三斜板具有相对导向平面仅倾斜规定角度的第三倾斜导向面、并固定于另一方的部分；第三驱动滑块具有对着第三倾斜导向面的第三倾斜滑动面、并可沿导向平面移动地结合于一方的部分；第三对线性马达具有安装在第三驱动滑块的两侧面的移动件，使第三驱动滑块沿第三倾斜导向面移动；第四斜板具有相对导向平面仅倾斜规定角度的第四倾斜导向面并固定于另一方的部分；第四驱动滑块具有对着第四倾斜导向面的第四倾斜滑动面、并可沿导向平面移动地结合于一方的部分；第四对线性马达具有安装在第四驱动滑块的两侧面的移动件，使第四驱动滑块沿第四倾斜导向面移动。

15. 如权利要求14所述的机床，其特征在于，第一、第二、第三、第四驱动滑块相互平行成一列配置，相邻接的驱动滑块的倾斜滑动面倾斜方向相反。

16. 如权利要求13所述的机床，其特征在于，第一驱动滑块在第一倾斜滑动面上具有导向轨道，第一斜板在第一倾斜导向面上具有结合于该导向轨道的轴承座。

17. 如权利要求13所述的机床，其特征在于，可动部分包括安装着工具和被加工物中的一方的工具安装装置、和固定工具安装装置并结合第一驱动滑块的滑块。

18. 如权利要求13所述的机床，其特征在于，固定部分包括具有滑块在其内部滑动的孔的头部。