CN101180477A - 致动器、使用该致动器的平行连杆机构及长尺寸材料的弯曲加工装置 - Google Patents

Abstract

划时代地减小致动器的安装部的尺寸，另外，在致动器的外围安装驱动电动机、位置传感器等标准件的控制用设备。为此，致动器具有耳轴方式万向接头、滚珠螺杆、及滚珠螺杆导向构件；该耳轴方式万向接头由安装轴、夹持构件、及配置了螺母的回转块构成；该滚珠螺杆螺旋接合地插通到该万向接头的螺母，与驱动部进行作动连接，可在螺母进退；该滚珠螺杆导向构件配置于该万向接头，对滚珠螺杆的进退方向进行引导。

Description

致动器、使用该致动器的平行连杆机构及长尺寸材料的弯曲加工装置

技术领域

本发明涉及一种适于管材、棒材、型材等的加工的滚珠螺杆式的致动器、使用该致动器的平行连杆机构、及长尺寸材料的弯曲加工装置。

背景技术

以前，已知这种致动器、使用该致动器的平行连杆机构、及各种机床。其一例公开于专利文献1。这种机床由机架、载置工件的台、保持工具的主轴箱、用滚珠螺杆驱动主轴箱的多台主轴箱驱动装置(致动器)、及控制各驱动装置的数控装置(NC装置)构成。特别是在该机床的场合，滚珠螺杆的中间可自由倾转地由贯通型的万向接头支承于机架的顶板，滚珠螺杆的前端直接连接于万向联轴节，可自由倾动地连接于主轴箱。在该滚珠螺杆螺旋接合螺母时，螺母可由电动机回转地接合。由数控装置，根据滚珠螺杆的绕轴的所需回转量和轴向的所需移动量，控制电动机的转速，从而与万向联轴节一体地绕轴使滚珠螺杆回转，同时，朝轴向平移(平行连杆机构)，将主轴箱控制为目标的位置和姿势。在该机床中，由于用贯通型的万向接头将致动器的中间安装于安装板(顶板)，所以，可将固定侧支点的位置设定在致动器的任意位置，减小致动器的安装部。

专利文献1：日本特开2001-241526公报

发明内容

然而，如将上述现有的机床那样的、由贯通型的万向接头将滚珠螺杆的中间安装于安装板(顶板)的形式适用于图1所示那样的长尺寸材料的弯曲加工装置，则与图2所示那样的致动器的一般的安装形式(通过一般型的万向联轴节将致动器的前端安装于可动板、通过同样的万向联轴节将后端安装于安装板的形式)相比，可在某种程度上减小安装板，但在贯通型的万向接头的场合，由于将致动器通到万向接头的中心，所以，万向接头伸到致动器的周围，难以大幅度缩小安装板的尺寸，另外，由于不能将驱动电动机、位置传感器等标准件的控制用设备安装到致动器的周围，所以，存在不得不增大成本的问题。

本发明的目的在于解决这样的现有技术中的问题，在这种致动器和使用该致动器的平行连杆机构及长尺寸材料的弯曲加工装置中，由致动器的新的万向接头方式，划时代地减小致动器的安装部的尺寸，紧凑地构成装置整体，另外，可在致动器的周围安装驱动电动机、位置传感器等标准件的控制用设备，降低制造成本，另外，缩短致动器的固定侧支点与可动侧支点的距离，提高对压曲的安全系数，提高机械刚性等。

为了达到上述目的，本发明的致动器具有耳轴方式万向接头、滚珠螺杆、及滚珠螺杆导向构件；该耳轴方式万向接头由安装轴、夹持构件、及回转块构成；该夹持构件可将上述安装轴的轴心作为回转中心进行回转地配置于上述安装轴上，朝上述安装轴的轴心方向突出；该回转块可朝与上述夹持构件的回转方向正交的方向回转地支承于上述夹持构件间，在该回转两端间配置螺母；该滚珠螺杆螺旋接合地插通到上述耳轴方式万向接头的螺母，与驱动源进行作动连接，可在上述螺母进退；该滚珠螺杆导向构件由导向块和导向轴构成，对上述滚珠螺杆的进退方向进行引导，该导向块固定于上述耳轴方式万向接头的回转块上并具有与上述螺母的轴心平行的导向部，该导向轴在上述驱动源侧固定一端并可与上述导向块的导向部接合。

本发明的平行连杆机构由座板、可动板、及6个伸缩装置构成；该可动板在中心部设置工具；该6个伸缩装置安装在上述座板与上述可动板间，由上述致动器和设于该致动器的前端的万向联轴节构成；上述6个伸缩装置大致成为桁架状地接合于两板面周缘部，由上述致动器的进退运动进行上述可动板相对设定于上述座板的XYZ座标的平移3自由度和回转3自由度的运动。

本发明的长尺寸材料的弯曲加工装置具有将长尺寸材料弯曲成弯曲状的弯曲加工头、将长尺寸材料供给到该弯曲加工头的材料供给装置、及控制上述弯曲加工头和上述材料供给装置的控制系统；其中：上述弯曲加工头具有座板、可动板、及6个伸缩装置；该座板在中心部直立地设置具有导向孔的导向管，该导向孔用于插通从上述材料供给装置供给的长尺寸材料；该可动板在中心部设置模具，该模具用于一边插通从上述导向管送往前方的长尺寸材料，一边施加弯曲力；该6个伸缩装置由设置于上述座板与上述可动板间的上述致动器和设于该致动器前端的万向联轴节构成；上述6个伸缩装置大致成为桁架状地接合于两板面周缘部，构成由上述致动器的伸缩进行上述可动板相对设定于上述座板的XYZ座标的平移3自由度和回转3自由度的运动的平行连杆机构。在该场合，控制系统通过设定可动板相对座板的位置和倾斜及上述可动板的绕中心轴的扭转角，从而调节致动器的长度。

本发明的致动器可由上述构成的耳轴方式万向接头任意地选定固定侧的支点位置，划时代地减小致动器的安装部的尺寸，紧凑地构成致动器整体。另外，可在致动器的周围安装驱动电动机、位置传感器等标准件的控制用设备，可降低制造成本。另外，可缩短致动器的固定侧支点与可动侧支点的距离，提高对压曲的安全系数，提高机械刚性等。

本发明的使用上述致动器的平行连杆机构可由上述构成的致动器任意地选定固定侧的支点位置，划时代地减小致动器的安装部的尺寸，紧凑地构成平行连杆机构整体。另外，可在致动器的周围安装驱动电动机、位置传感器等标准件的控制用设备，可降低制造成本。另外，可缩短致动器的固定侧支点与可动侧支点的距离，提高对压曲的安全系数，提高机械刚性等。

本发明的使用上述致动器的长尺寸材料弯曲加工装置可由上述构成的致动器任意地选定固定侧的支点位置，在确保可动模具的动作范围的同时，划时代地减小致动器的安装部的尺寸，使弯曲加工头小型化，紧凑地构成弯曲加工装置整体。另外，可在致动器的周围安装驱动电动机、位置传感器等标准件的控制用设备，可降低制造成本。另外，可缩短致动器的固定侧支点与可动侧支点的距离，提高对压曲的安全系数，提高机械刚性等。

附图说明

图1(A)为示出采用现有的平行连杆机构的机床的构成的概略正面图，(B)为上述现有的机床的概略侧面图。

图2(A)为示出采用现有的一般的平行连杆机构的机床的构成的概略正面图，(B)为上述现有的机床的概略侧面图。

图3为示出本发明一实施形式的致动器的构成的透视图。

图4(A)为示出含有使用上述实施形式的致动器的平行连杆机构的长尺寸材料弯曲加工装置的构成的概略正面图，(B)为示出含有使用上述实施形式的致动器的平行连杆机构的长尺寸材料弯曲加工装置的概略侧面图。

图5为使用上述实施形式的致动器的平行连杆机构的透视图。

图6(A)为使用上述实施形式的致动器的另一形式的平行连杆机构的构成的概略正面图，(B)为使用该致动器的另一形式的平行连杆机构的概略侧面图。

符号说明

1致动器

2耳轴方式万向接头

21安装轴

211凸缘

22夹持构件

221根部

222夹持部

223支轴

23可动块

230螺母

3滚珠螺杆

4滚珠螺杆的驱动部

41驱动部构架

441滚珠螺杆插通支承部

412电动机安装部

42驱动电动机

43皮带轮

44定时皮带

5滚珠螺杆导向构件

51导向块

510导向部

52导向轴

53固定构件

6万向联轴节

11平行连杆机构

111座板

112可动板

U1伸缩装置

12长尺寸材料弯曲加工装置

121弯曲加工头

W长尺寸材料

122导向管

123模具

124材料供给装置

125框体

126致动器

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的一实施形式。图3为示出本发明一实施形式的致动器的构成的透视图。在图3中，致动器1作为基本构成具有耳轴方式万向接头2、滚珠螺杆3、滚珠螺杆的驱动部4、及滚珠螺杆导向构件5。下面详细说明各部分。

耳轴方式万向接头2由安装轴21、夹持构件22、及回转块23构成。在该场合，安装轴21由在上端(一端)具有凸缘221的圆筒状的构件构成，在内周面配置轴承。该安装轴21的外形可为方形，其形状也可为任意。夹持构件22由槽形的构件构成，具有中间的根部221和其两侧的夹持部222。在根部221的下面中央朝下方固定图中未示出的轴，在各夹持部222安装支轴223。该夹持构件22将下面的轴插通到安装轴21的内周面，在安装轴21(的下面)可将安装轴21的轴心作为回转中心朝水平方向回转地配置，两夹持部222朝安装轴21的轴心方向突出。回转块23为横长的长方体的块，在其两端面间具有螺母插通部，在该螺母插通部安装螺母230。该回转块23由支轴223可朝垂直方向(与夹持构件22的回转方向正交的方向)回转地支承于夹持构件22的夹持部222间。该回转块23的外形可为圆筒形、方筒形或球形，其形状为任意。

滚珠螺杆3采用一般的滚珠螺杆，螺旋接合地插通到回转块23的螺母230。滚珠螺杆的基端作动连接到驱动部4。在该场合，驱动部4由驱动部构架41、内装编码器的驱动电动机42、一对皮带轮43、43、及卷挂于这些皮带轮43、43间的定时皮带44构成。在驱动构架41的单侧一方的面具有滚珠螺杆插通支承部411的电动机安装部412。在滚珠螺杆插通支承部411上安装轴承，在该滚珠螺杆插通支承部411插通滚珠螺杆3，在从驱动部构架41的单侧另一方的面突出的轴端(基端)安装一方的皮带轮43。在电动机安装部412插通并固定驱动电动机42的前端侧，在从驱动部构架41的单侧另一方的面突出的驱动轴安装另一方的皮带轮43。在这些皮带轮43、43间卷挂定时皮带44。

滚珠螺杆导向构件5由导向块51和导向轴52构成。在该场合，导向块由比回转块23小的横长的长方体状的块构成，在其两端面间设置与螺母230的轴心平行的孔，在该孔安装线性导向构件(线性套筒)，形成导向部510。该导向块51固定于回转块23的上面。导向轴52采用可在导向块51的导向部510滑动的线性轴。该导向轴52插通到导向块51的导向部510进行接合，由安装于驱动部构架41的滚珠螺杆插通支承部411上部的固定构件53固定基端。另一方面，在滚珠螺杆3的前端通过利用推力滚柱轴承等的空转机构接合一般型的万向联轴节6。

这样构成致动器1，致动器1的中间由耳轴方式万向接头2的安装轴21固定于致动器1的安装板，前端的万向联轴节6安装于可动板。由这样的致动器1的安装构造，可任意地选定固定侧的支点位置，除了可发挥与现有的贯通型的万向接头同等的功能外，与现有的一般型和贯通型的万向接头相比，还可大幅度缩小致动器的安装板的尺寸，可紧凑地构成致动器1整体。在按立姿使用致动器1的场合，可缩小装置的设置面积。另外，致动器1的周围与现有的贯通型的万向接头不同，处于开放状态，所以，可按简单的构造在致动器1的侧面设置驱动电动机、位置传感器等标准件的控制用设备，通过利用标准件的控制用设备，可降低制造成本。另外，可缩短致动器1的固定侧支点与可动侧支点的距离，所以，对于压曲的安全系数提高，可提高机械刚性。通过该刚性的提高，还可将致动器1适用于压力加工。

该致动器1为对在各种机床中采用的平行连杆机构和长尺寸材料的弯曲加工装置有效的构造。下面，使用图4(A)、图4(B)及图5说明使用致动器1的6轴平行连杆机构。图4(A)为示出含有使用本实施形式的致动器的平行连杆机构的长尺寸材料弯曲加工装置的概略正面图。图4(B)为示出含有使用上述实施形式的致动器的平行连杆机构的长尺寸材料弯曲加工装置的概略侧面图。图5为使用上述实施形式的致动器的平行连杆机构的透视图。

在图4(A)和图4(B)中，包含于该长尺寸弯曲加工装置12的平行连杆机构11由座板111、在中心部设置工具的可动板112、及6个伸缩装置U1构成；该6个伸缩装置U1由跨于座板111与可动板112间安装的致动器1和设于致动器1前端的万向联轴节6构成。这些6个伸缩装置U1如图5所示那样，成为大致桁架状地接合于两板面周缘部，由致动器1的进退运动进行可动板112相对设定于座板111的XYZ座标的平移3自由度和回转3自由度的运动。

通过这样在平行连杆机构11的各致动器1的固定侧支点使用耳轴方式万向接头2，从而与现有的一般型和贯通型的万向接头相比，可大幅度缩小致动器1的座板111的尺寸，可紧凑地构成致动器1整体。在按立姿使用致动器1的场合，可缩小装置的设置面积。另外，致动器1的外围与现有的贯通型的万向接头不同，处于开放状态，所以，可按简单的构造在各致动器1的侧面外装驱动电动机、位置传感器等标准件的控制用设备，通过利用标准件的控制用设备，可降低制造成本。另外，可缩短各致动器1的固定侧支点与可动侧支点的距离，所以，对于压曲的安全系数提高，可提高机械刚性。通过该刚性的提高，还可将致动器1适用于冲压加工。

在图4(A)、图4(B)及图5所示平行连杆机构11中，采用将耳轴方式万向接头2的安装轴21朝着从回转块23侧观看时的内侧方向安装于座板111的外周的构成。然而，也可如图6(A)和图6(B)所示那样将上述安装轴21朝着从回转块23侧观看时的外侧方向安装于开设在座板111的圆形孔113的内周。按照该构成，可自由地使用固定侧支点的内部空间。这可用于被加工物的取出和放入、搬入等的空间，也可用于物体的搬运等，应用范围广。

下面，使用图4(A)、(B)进一步说明采用了致动器1的长尺寸材料的弯曲装置。在图4中，该弯曲加工装置12由弯曲加工头121、将长尺寸材料供给到弯曲加工头121的材料供给装置124、及控制弯曲加工头121和材料供给装置124的控制系统(未图示)构成。

弯曲加工头121由座板111、可动板112、及6根伸缩装置U1构成；该座板111在中心部直立地设置导向管122，该导向管122具有使长尺寸材料W插通的导向孔；该可动板112在中心部具有模具123，该模具123对从导向管122送出的长尺寸材料W施加弯曲力；该6根伸缩装置U1跨于座板111与可动板112间设置。各伸缩装置U1由致动器1和设于其前端的万向联轴节6构成，各致动器1的中间安装于座板111的周缘部，前端的万向联轴节6安装于可动板112后面缘部。可动板112的外形尺寸最好比座板111小，以在长尺寸材料W弯曲时不进行干涉。这样，弯曲加工头121构成6轴平行连杆机构，该6轴平行连杆机构通过伸缩装置U1的伸缩进行可动板112相对座板111的平移3自由度和回转3自由度的共6自由度的运动。

座板111侧的耳轴方式万向接头2的安装位置为这样的位置，即，在座板111的外周上以座板111的中心点为中心形成假想圆，将该假想圆的圆周3等分，在该3等分的点的各个的位置，按相等距离位于该点两侧而且处于该圆周上的2点；另一方面，可动板112侧的万向联轴节6的安装位置为这样的位置，即，在与可动板112的后面相同的平面上，以可动板112的中心点为中心形成假想圆，将该假想圆的圆周3等分，在该3等分的点的各个的位置，按相等距离位于该点两侧而且处于该圆周上的2点。6个伸缩装置U1按使连接座板111的3等分点的三角形与连接可动板112的3等分点的三角形相互错开180°的状态，在座板111与可动板112间跨于处在最近距离的6对安装位置间设置成大致桁架状。

在该6轴平行连杆机构中，在座板111的前面以导向管122的中心为原点设定xyz直角坐标，将z轴作为导向管122的中心轴。另外，以安装于可动板112的模具123的中心点为原点设定uvw直角坐标，将w轴设为模具123的中心轴，将uv面设为与模具123的模孔相同的面。通过使6个伸缩装置U1伸缩，可动板112的中心点，换言之模具123的中心点朝设定于座板111的xyz轴的3方向平移，另外，绕设定于可动板112的uvw的各轴回转。总之，可动板112相对座板111进行平移3自由度和回转3自由度的共6自由度的运动。在弯曲加工头121中，将模具123中心点从导向管122的轴心的偏移(オフセット)、从导向管122前面到模具123中心点的距离(模间距离)、模具123相对与导向管122的轴心正交的面的倾斜角设定为参数。

材料供给装置124由固定于弯曲加工头121后部的框体125和设置于该框体125的致动器126构成，由致动器126按定速推进长尺寸材料W的后端，通过弯曲加工头121的导向管122供给长尺寸材料W。在致动器126的前端部设置用于固定长尺寸材料W的终端的的凹部或夹子。在致动器126与导向管122间，为了防止长尺寸材料W的压曲，也可根据需要设置导辊。

控制系统由通用微机构成。通用微机根据加工参数的输入值计算各伸缩装置U1的长度，使致动器1作动，控制弯曲加工头121的可动板112的位置、姿势，另外，材料供给装置124的致动器126产生的长尺寸材料W的供给速度也受到控制。加工参数根据长尺寸材料的形状、尺寸、材质等而不同，所以，预先通过实验求出并存储。

由该弯曲加工装置12加工的长尺寸材料W为圆形、椭圆形、方形截面的管材、棒材、型材及带材等，通过按在板压方向按某一半径弯曲这些长尺寸材料W，同时施加扭转，从而可加工成螺旋状。另外，在对横截面为弯曲状或山形、左右非对称的带材进行弯曲的场合，通过施加扭转，从而可矫正由弯曲产生的扭转变形。

通过这样在弯曲加工头121的致动器1的固定侧支点使用耳轴方式万向接头2，从而与现有的一般型和贯通型的万向接头相比，可大幅度缩小致动器1的安装板的尺寸，可在确保可动模具123的动作范围的同时，使弯曲加工头121小型化，紧凑地构成弯曲加工装置12整体。在按立姿使用致动器1的场合，可缩小装置的设置面积。另外，各致动器1的周围与现有的贯通型的万向接头不同，处于开放状态，所以，可按简单的构造在各致动器1的侧面设置驱动电动机、位置传感器等标准件的控制用设备，通过利用标准件，可降低制造成本。另外，可缩短致动器1的固定侧支点与可动侧支点的距离，所以，对于压曲的安全系数提高，可提高机械刚性。

本发明根据附图所示优选实施例进行了说明，但本领域的技术人员当然可容易地变更和改变本发明，这样的变更部分也包含于本发明的范围。

Claims (4)

1.一种致动器，其特征在于：具有耳轴方式万向接头、滚珠螺杆、及滚珠螺杆导向构件；

该耳轴方式万向接头由安装轴、夹持构件、及回转块构成；该夹持构件可将上述安装轴的轴心作为回转中心进行回转地配置于上述安装轴上，朝上述安装轴的轴心方向突出；该回转块可朝与上述夹持构件的回转方向正交的方向回转地支承于上述夹持构件间，在该回转两端间配置有螺母；

该滚珠螺杆螺旋接合地插通到上述耳轴方式万向接头的螺母，与驱动源进行作动连接，可在上述螺母进退；

该滚珠螺杆导向构件由导向块和导向轴构成，对上述滚珠螺杆的进退方向进行引导，该导向块固定于上述耳轴方式万向接头的回转块上并具有与上述螺母的轴心平行的导向部，该导向轴在上述驱动源侧固定一端并可与上述导向块的导向部接合。

2.一种平行连杆机构，其特征在于：由座板、可动板、及6个伸缩装置构成；

该可动板在中心部设置工具；

该6个伸缩装置安装在上述座板与上述可动板间，由权利要求1所述的致动器和设于该致动器的前端的万向联轴节构成；

上述6个伸缩装置大致成为桁架状地接合于两板面周缘部，由上述致动器的进退运动进行上述可动板相对设定于上述座板的XYZ座标的平移3自由度和回转3自由度的运动。

3.一种长尺寸材料的弯曲加工装置，具有将长尺寸材料弯曲成弯曲状的弯曲加工头、将长尺寸材料供给到该弯曲加工头的材料供给装置，及控制上述弯曲加工头和上述材料供给装置的控制系统；其特征在于：

上述弯曲加工头具有座板、可动板、及6个伸缩装置；

该座板在中心部直立地设置具有导向孔的导向管，该导向孔用于插通从上述材料供给装置供给的长尺寸材料；

该可动板在中心部设置模具，该模具用于一边插通从上述导向管送往前方的长尺寸材料一边施加弯曲力；

该6个伸缩装置由设置于上述座板与上述可动板间的如权利要求1所述的致动器和设于该致动器前端的万向联轴节构成；

上述6个伸缩装置大致成为桁架状地接合于两板面周缘部，构成由上述致动器的伸缩进行上述可动板相对设定于上述座板的XYZ座标的平移3自由度和回转3自由度的运动的平行连杆机构。

4.根据权利要求3所述的长尺寸材料的弯曲加工装置，其特征在于：控制系统通过设定可动板相对座板的位置和倾斜及上述可动板的绕中心轴的扭转角，从而调节致动器的长度。

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