CN102430821A

CN102430821A - 攻丝单元

Info

Publication number: CN102430821A
Application number: CN2011102289440A
Authority: CN
Inventors: 村井隆广; 内生藏秀树
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2012-05-02
Also published as: JP2012051088A

Abstract

一种攻丝单元，具备将驱动马达(2)的正反旋转力分别向旋转主轴(4)作为其轴旋转力来传递的第一传递机构(6)、将驱动马达的正反旋转力改变为前进·后退的直线运动，分别向旋转主轴传递的第二传递机构(7)，由与覆盖第一以及第二传递机构的壳体(3)连通地设置的缸部(20)对旋转主轴以其前端部能够突出滑动的方式且以密闭状态进行覆盖，具备从外部向由一体地设置在旋转主轴上的活塞部件(23)将缸部的内部空间分隔而成的前侧室(24)供给流体，通过其流体压将活塞部件向反加工方向加载的流体供给机构(31)。

Description

攻丝单元

技术领域

本发明涉及电钻单元等开孔加工单元。

背景技术

以往，作为用于对被加工物实施加工的装置，广泛使用电钻单元。它是在旋转主轴的前端安装加工头，使该旋转主轴一面轴旋转，一面前进，进行由头进行的切屑等加工，在完成后使旋转主轴后退的单元。

在这样的加工装置中，通过电动机的旋转力，使旋转主轴轴旋转，且通过基于流体压的位置控制、位置转换，进行转轴的前进·后退的装置是一般的装置(例如，参见实用新型公报日本实公昭57-57857；实用新型公报日本实公平7-13944注册实用新型公报第3130456号)。

另一方面，利用这样的方式，在旋转主轴的前端安装丝锥，相对于预先形成在被加工物上的螺纹底孔，使该旋转主轴一面轴旋转，一面前进，据此，一面使丝锥在螺纹底孔内前进，一面实施了形成螺纹牙的阴螺纹加工。这样的加工装置被称为攻丝单元，通常通过在阴螺纹加工结束后使电动机反旋转，来使转轴一面反旋转，一面后退。据此，丝锥一面沿被形成的螺纹牙反旋转，一面被卸下，因此，被加工的阴螺纹的形状得以保持。

但是，在攻丝单元中，为了精度良好地加工所希望的阴螺纹，需要使螺纹牙一个间距量的前进与丝锥的一圈旋转同步，但是，使基于上述那样的电动机的转轴的轴旋转和基于流体压控制的转轴的前进同步是非常困难的。而且，将流体压控制机构设置在装置主体上使得安装方法复杂化，装置也大型化，不适合高精度的阴螺纹加工。

因此，考虑使转轴的前进·后退不依靠这样的使装置大型化的流体压控制机构，而将用于得到旋转力的电动机作为同一驱动源来利用的结构。在这种情况下，将来自同一电动机的旋转力经传递机构分支，作为使转轴旋转的力和直线进给转轴的推进力来传递。据此，仅通过恰当地设定构成传递机构的齿轮系统的变速比率，即可使转轴的轴旋转和前进·后退的直线移动同步。

但是，在像这样能够将同一电动机作为驱动源，使旋转主轴的轴旋转和直线移动同步的结构中，通过设置在传递机构上的背隙，难以进行高精度的阴螺纹加工。

即，在传递机构内，由于为了使齿轮圆滑地旋转而在齿轮之间设置的游隙、所谓的背隙，在轴旋转力传递到旋转主轴的时间和用于直线移动的推进力传递到旋转主轴的时间上产生微小的差。因此，在旋转主轴的轴旋转开始和前进开始之间产生偏差，再有，由于在加工结束后的转轴的反旋转开始和后退开始之间也产生偏差，所以，存在未形成符合设计的螺纹牙，不能进行高精度的阴螺纹加工的问题。

再有，在基于齿轮系统的传递机构中，难以进行旋转主轴的位置保持，例如，在向下加工的情况下，存在由于其自重旋转主轴随意下降(前进)的危险性。尤其是在作为加工头，将多轴的重量大的加工头安装在旋转主轴的前端的情况下，该危险性大。

本发明的目的是提供一种攻丝单元，该攻丝单元在将同一电动机作为驱动源，将用于使在前端安装丝锥的旋转主轴轴旋转的旋转力和用于使之直线移动的推进力经传递机构传递，并使之同步时，消除传递机构固有的背隙造成的各力的传递时间的偏差，且在进行向下的加工时也能够进行良好的旋转主轴的位置保持，与以往相比能够有效地稳定地进行高精度的阴螺纹加工。

发明内容

为了实现上述目的，基于本发明的攻丝单元具备

驱动马达(2)、

在前端可拆装地安装丝锥的旋转主轴(4)、

将上述驱动马达(2)的正反旋转力分别向上述旋转主轴(4)作为其轴旋转力来传递的第一传递机构(6)、

从第一传递机构(6)分支，将上述驱动马达(2)的正反旋转力分别改变为沿加工方向的前进和沿反加工方向的后退的直线运动，并向上述旋转主轴(4)传递的第二传递机构(7)，其特征在于，具备

覆盖上述第一以及第二传递机构的壳体(3)、

与该壳体(3)连通地设置，以该旋转主轴(4)的前端部能够突出滑动的方式且以密闭状态对上述旋转主轴(4)进行覆盖的缸部(20)、

一体地设置在上述旋转主轴(4)上，将上述缸部(20)的内部空间分隔为加工方向侧的前侧室(24)和后侧室(25)，并伴随在上述旋转主轴(4)的前进·后退在缸部(20)内滑动的活塞部件(23)、

从外部经流体供给路(32)向上述前侧室(24)内供给流体，通过该流体压将上述活塞部件(23)向反加工方向加载的流体供给机构(31)。

另外，基于本发明的其它的有利的一个方式的攻丝单元的特征在于，

上述流体供给机构(31)

具备配置在与流体供给路(32)的向上述前侧室(24)的导入部相比位于上游位置的、具有残压释放阀(36)的先导单向阀(38)。

基于本发明的另外的优选方式的攻丝单元的特征在于，

具备限制上述旋转主轴(4)的直线移动的范围的构件，

该限制构件具有

在上述旋转主轴(4)的预定的前进端位置与旋转主轴的延长部(12)接触，传输指令上述驱动马达(2)反旋转的信号的第一限位开关(13)、

在上述旋转主轴(4)的预定的后退端位置与上述延长部(12)接触，传输指令上述驱动马达(2)停止的信号的第二限位开关(14)、

在上述前进端位置和后退端位置之间的预定的位置与上述延长部(12)接触，指令上述驱动马达(2)停止的第三限位开关(15)。

发明效果

在本发明的攻丝单元中，在将同一驱动马达的旋转力经第一传递机构和第二传递机构分别作为旋转主轴的轴旋转力和使旋转主轴前进·后退的直线运动相互同步传递时，能够由流体供给机构向被活塞部件分隔的前侧室内供给流体，通过其流体压将旋转主轴向反加工方向加载，所述活塞部件被一体地设置在以前端部能够突出滑动的方式且以密闭状态覆盖旋转主轴的缸部内的旋转主轴上。据此，不仅能够除去传递机构内部的齿轮之间的背隙，能够进行高精度的阴螺纹加工，而不会在旋转主轴的前进开始和轴旋转开始之间以及旋转主轴的后退开始和轴反旋转开始之间产生偏差，而且还能够避免向下加工时的因旋转主轴的自重、重的头的安装造成的旋转主轴的下降以及前进时的加速的危险，进行旋转主轴的良好的位置保持和所希望的前进速度的控制。

附图说明

图1是基于本发明的一实施例的攻丝单元的概略结构图。

图2a是表示由图1的攻丝单元进行的反复加工的周期时间的长度的线图。

图2b是表示由以往的攻丝单元进行的反复加工的周期时间的长度的线图。

符号说明

1：攻丝单元的主体部；2：电动机；3：壳体；4：旋转主轴；5：前端转轴；6：第一传递机构；7：第二传递机构；10：滚珠丝杆；11：丝杠支架部件；12：延长部；13：第一限位开关；14：第二限位开关；15：第三限位开关；20：缸部；21：连杆；22：流体导入路；23：活塞部件；24：前侧室；25：后侧室；26：空气流路；27：衬垫；30：空气供给源；31：流体供给机构；32：流体供给路；33：开闭阀；34：过滤器；35：加油器；36：残压释放阀；37：高速溢流调节器(ハィリリ一フレギュレ一タ)；38：先导单向阀；PL：先导流路。

具体实施方式

基于本发明的攻丝单元是通过向驱动马达和在前端安装了丝锥的旋转主轴经第一传递机构将驱动马达的正反旋转力作为各自的轴旋转力传递，且经从第一传递机构分支的第二传递机构将驱动马达的正反旋转力分别转换为沿加工方向的前进和沿反加工方向的后退的直线运动进行传递，能够使旋转主轴一面轴旋转，一面前进，进行攻丝加工的攻丝单元。

在本发明中，由与该壳体连通地设置的缸部，对旋转主轴以该旋转主轴的前端部能够突出滑动的方式且以密闭状态进行覆盖，一体地设置在旋转主轴上的活塞部件将缸部的内部空间分隔为加工方向侧的前侧室和后侧室，且伴随着旋转主轴的前进·后退，在缸部内滑动，由流体供给机构从外部向上述前侧室内供给流体，通过其流体压将活塞部件向反加工方向加载。

因此，由于能够在攻丝单元的驱动开始时刻，通过预先由流体供给机构向前侧室内供给的流体的压力，借助活塞部件将旋转主轴向反加工(反攻丝)方向推压，将各传递机构内部的齿轮间的背隙在实质上除去，所以，不会在由来自同一驱动源的旋转力的分支传递所产生的旋转主轴的轴旋转开始和前进开始的同步中产生偏差，能够进行高精度的阴螺纹加工。

而且，由于在由旋转主轴的前进所进行的阴螺纹加工结束后，也能够在通过上述加载力将旋转主轴向反攻丝方向推压的状态下，开始由驱动马达的反旋转进行的旋转主轴的后退，所以，旋转主轴的后退也与由马达反旋转进行的旋转主轴的反轴旋转同时开始。因此，后退的开始滞后，即使是短时间，也处于停滞在加工结束位置的状态，不存在因丝锥的轴反旋转而损坏已形成的螺纹牙的情况，能够良好地进行与沿该螺纹牙反旋转的同时进行的后退，能够完成高精度的阴螺纹加工。

另外，通过这样的由流体压产生的加载力，即使加工方向向下，也能够保持旋转主轴在缸部内的位置，因此，即使将重量重的多轴的头安装在前端部，旋转主轴随意下降的危险也得以避免。再有，由于在加工时的向下方向行进中也能够得到该加载力，所以，前进不会被过度地加速，能够良好地控制加工作业。

另外，在流体供给机构，由于通过在向前侧室内的导入部上游位置的流体供给路上设置先导单向阀，能够阻止流体从前侧室内向供给源侧的逆流，将流体封入，所以，即使切断单元的电源，停止流体供给，也能够保持旋转主轴的位置。

另外，即使停止流体的供给，若残留有先导压，则存在应在单向阀打开的状态下封入的流体向逆流方向泄漏，流体压降低的危险性，但是，若具备残压释放阀，则能够通过由该残压释放阀进行的流体排出来使残留的先导压下降，将单向阀关闭，隔断流体的返回，将流体封入前侧室内，确保旋转主轴的向反攻丝方向的良好的加载力。

旋转主轴的直线移动范围被限制在从预定的后退端到前进端之间，前进端成为攻丝加工完成位置。以往，在攻丝单元上设置在旋转主轴到达了前进端位置的时刻旋转主轴的延长部与第一限位开关接触，该第一限位开关传输指令驱动马达反旋转的信号这样的限制构件。据此，在旋转主轴到达前进端，攻丝加工完成的同时，驱动马达的旋转被转换为反旋转，旋转主轴和丝锥一面反旋转，一面开始后退。另外，在这样的限制构件中，若在旋转主轴到达了后退端位置的时刻，旋转主轴的延长部接触第二限位开关，则传输指令驱动马达停止的信号。据此，若旋转主轴返回后退端，则驱动马达的旋转停止，成为待机状态。

另外，如图2(b)所示，通常在从后退端B到前进端A之间，实际的切屑加工从途中的位置C开始，在该开始位置之前，仅仅使单位丝锥接近被加工部。因此，为了作业的效率化，在旋转主轴从后退端B到达上述途中位置C之前，提高驱动马达的旋转速度，使旋转主轴的前进为高速模式，进行快速进给，从上述途中位置C开始，转换为规定的加工用的低速模式，以该加工用速度前进至前进端A。再有，在加工在前进端A结束，旋转主轴后退时，也是在上述途中位置C之前保持同样的加工用的低速度，从该途中位置C开始，再次提高驱动马达的旋转速度，转换为高速模式，在后退端B之前进行快速返回这样的控制。

上述的转换是通过下述的方式来执行的，即，还设置在旋转主轴到达了上述途中位置C的时刻与旋转主轴的延长部接触的中间限位开关，该中间限位开关在前进的旋转主轴到达上述途中位置后，传输指令驱动马达从高速模式向加工用的低速模式转换的信号，且在后退的旋转主轴从前进端A到达上述途中位置后，传输指令驱动马达从低速模式向高速模式转换的信号。

若进行这样的、在规定的加工速度为必要的区域以外，使旋转主轴快速进给以及快速返回的控制，则能够缩短作为每一次攻丝加工的作业时间的一个周期时间，尤其在反复进行同样的攻丝加工的情况下有效。

但是，由于对驱动马达频繁进行这样的用于快速进给、快速返回的高速模式和加工用的低速模式的转换，控制系统变得繁复，因此，希望更简便的效率化。

在本发明的攻丝单元中，能够通过在前进端位置(第一限位开关LS1)和后退端位置(第二限位开关LS2)之间的预定位置与旋转主轴的延长部接触，设置指令上述驱动马达停止的第三限位开关LS3，实现简便且更佳的效率化。

即，在进行反复加工的情况下，如图2(a)所示，将由第三限位开关LS3限制的途中位置设置在实质上的后退端，能够在从前进端(LS1)到途中位置(LS3)之间转换旋转主轴的移动范围。因此，由于旋转主轴能够保持加工用的恒定速度不进行变更地仅将其移动缩小在加工所必要的范围，所以，节省了上述图2(b)那样的快速进给·快速返回的量的距离，一个周期时间被进一步缩短，结果，通过简便的控制转换，即可进行更有效的攻丝加工。

另外，在本发明中，向前侧室内供给的流体可以是液体，也可以是气体，但由于使用气体时成本低，处理也简单，所以，最好是气体。例如，虽然相对于缸部的后侧室内而言，也需要用于与活塞部件的滑动相应地进行流体的导入、排出的流路结构，但是，若流体为空气，则在缸部的后方仅形成使后侧室内与外部连通的空气流路即可。

另外，为了防止在攻丝加工中成为过负荷，部件破损，希望具备在过负荷时隔断旋转力的传递的过负荷限制机构。

通过图1所示的有关恰当的实施方式的下述说明，能够更明确地理解本发明的上述以及上述以外的特征和优点。

图1是表示作为流体使用空气的情况。另外，在该实施例中，将接近被加工物的方向，即，加工方向作为前方向以及前端侧，将离开被加工物的方向，即，反加工方向定位为后方向以及后端侧。

本实施例的攻丝单元主要由一体地具备外置的电动机(驱动马达)2的主体部1、通过流体供给路32与该主体部1连接，并从外部供给空气的流体供给机构31构成。

在主体部1上，在壳体3内，设置使电动机2的旋转轴和旋转主轴4联动，将电动机2的正反旋转力作为其正反轴旋转力向旋转主轴4传递的第一传递机构6。作为该第一传递机构6，例如可以由通过正时皮带使安装在电动机2的旋转轴上的皮带轮和安装在旋转主轴4的后端部的皮带轮联动的机构构成。旋转主轴4的前端成为可拆装地安装丝锥的转轴5。

再有，在壳体3上配置将电动机2的正反旋转力改变为沿旋转主轴4的加工方向的前进和沿反加工方向的后退的直线运动并进行传递的第二传递机构7。该第二传递机构7是使电动机2的旋转轴经齿轮系统与滚珠丝杆10联动的部件，具备与滚珠丝杆10旋合的螺母部的丝杠支架部件11被连接在旋转主轴4的后端部分。因此，若电动机2的旋转力向滚珠丝杆10传递，则丝杠支架部件11沿轴旋转的滚珠丝杆10伴随着旋转主轴4在与该滚珠丝杆10平行的方向移动，据此，旋转主轴4直线移动。

在电动机2正旋转时，旋转主轴4前进，在电动机2反旋转时，旋转主轴4后退。另外，在主体部1上，在将第二传递机构配置在内部的壳体3的外侧面，沿与滚珠丝杆10平行的方向，配置用于限制旋转主轴4的前进端的第一限位开关13、用于限制后退端的第二限位开关14和用于在两者之间限制第二后退端的第三限位开关15。

第一限位开关13是在旋转主轴4到达预定的前进端位置的时刻与丝杠支架部件11的延长部12接触，传输指令电动机2反旋转的信号的部件，第二限位开关14是在旋转主轴4到达预定的后退端位置的时刻与上述延长部12接触，传输指令电动机2停止的信号的部件。

另外，第三限位开关15是为了在反复进行攻丝加工时，将旋转主轴4的往复移动范围限定在必要距离，通过缩短一个周期时间来进一步提高作业效率，而限定第二后退端的部件，若将后退端侧的有效限位开关从第二限位开关转换为该第三限位开关，则旋转主轴4从前进端后退，在达到相当于上述必要距离的中间位置的时刻与上述延长部12接触，传输指令电动机2停止的信号的部件。

旋转主轴4的前方区域由与壳体3连通地设置的缸部20以在前端部分突出的状态覆盖。在缸部20的开口端嵌合着连杆21，通过该连杆21，可使上述旋转主轴4的前端部突出滑动地使缸部20内成为密闭状态。

再有，在旋转主轴4上一体地设置将缸部20的内部空间分隔为加工方向侧的前侧室24和后侧室25，且伴随着旋转主轴4的前进·后退在缸部20内滑动的活塞部件23。通过在与缸部20的内壁接触的活塞部件23的外周配置衬垫27，确保前侧室24相对于后侧室25的密闭性。而且，从设置在连杆21上的流体导入路22经流体供给机构31向前侧室24内供给来自外部的空气供给源30的空气。

流体供给机构31是具备被依次配置在从空气供给源30连接到流体导入路22的流体供给路32上的下述要素的部件。即，所述要素为，开闭流体供给路32，对从空气供给源30送来的空气的流通·停止进行转换的开闭阀33、将供给空气中的尘土、尘埃等清除的过滤器34、为了系统内的防锈和润滑而使雾状的机油混合在供给空气中的加油器35、将先导流路内的残压排出，隔断先导压的残压释放阀36、检测压力变化，以总是保持为恒定压的方式供给或排出空气的高速溢流调节器37、先导单向阀38。在流体供给路32上设置用于将先导压向先导单向阀38引导的先导流路PL。先导单向阀38是作为单向阀(逆止阀)防止空气的逆流，且引导先导压，通过内置的先导活塞的驱动，将单向阀打开的部件。因此，在压力施加在该先导流路PL的期间，能够使空气从先导单向阀逆流。

由具备上述结构的攻丝单元进行的攻丝加工通过下述的动作进行。首先，将丝锥安装在前端转轴5上，将主体部1设定在用于加工开始的初期位置，然后，在接通攻丝单元的主电源的同时打开开闭阀33。据此，从空气供给源30送来的空气在过滤器34通过，将灰尘、尘埃清除后，在加油器35被混合雾状机油后，经流体导入路22向前侧室24内供给。该空气压作用于活塞部件23，向反攻丝方向加载旋转主轴4，将传递机构固有的齿轮系统的背隙除去。此时，作为初期设定，旋转主轴4位于后退端，即使加工方向向下，其位置也由上述空气压良好地保持。

接着，按压起动按钮，开始电动机2的正旋转。旋转主轴4在开始正轴旋转的同时，开始向攻丝方向前进。伴随着该前进，活塞部件23也在缸部20内向前方滑动，前侧室24内的空气逐渐被压缩。因此，前侧室24的内部压力逐渐上升，但是，由于压缩空气经先导单向阀38从高速溢流调节器37被排气，所以，前侧室24内被保持为恒定压。因此，由于旋转主轴4总是向反攻丝方向被加载，所以，即使是向下加工，也不会在旋转主轴4的前进中产生因向下方的载荷而引起的加速，以确定的速度持续前进。

这样，以恒定速度前进的旋转主轴4持续对被加工物进行攻丝加工。此时，在到达前进端前，旋转主轴4的一个螺纹牙量的轴旋转间距和前进间距同步，实施符合设计的高精度的阴螺纹加工。在旋转主轴4到达前进端位置，攻丝加工结束的同时，根据来自第一限位开关13的信号，电动机2被转换为逆旋转，在开始旋转主轴4的逆轴旋转的同时，开始后退。

此时，由于旋转主轴4经活塞部件23通过前侧室24内的空气压被向反攻丝方向加载，所以，在电动机2的逆旋转转换时，与旋转主轴4的逆轴旋转的开始不会偏差地同时开始后退，因此，逆轴旋转的间距和后退的间距同步，丝锥不会损坏已形成的螺纹牙，通过沿其螺纹牙的逆旋转逐渐后退。

再有，伴随着旋转主轴4的后退，活塞部件23也在缸部20内向后方滑动，前侧室24内的内部压力逐渐降低，但是，由于从流体供给机构31供给空气，所以，前侧室24内被保持为恒定压，通过该空气压的加载力，以恒定的速度后退。因此，由于与旋转主轴4的逆轴旋转间距同步的恒定的后退速度一直被维持到旋转主轴4到达后退端位置，所以，作为其结果，能够无问题地完成高精度的阴螺纹加工。

在旋转主轴4达到后退端位置的时刻，根据来自第二限位开关的信号，电动机2的旋转停止，旋转主轴4与活塞部件23一起被保持在后退端位置。即使在向下的状态下切断丝锥单元电源，若持续空气的供给，则旋转主轴4因该空气压不会下降地被保持在该后退端位置。

再有，在本实施例的流体供给机构31中，由于具有针对先导单向阀38的残压释放阀36，所以，即使隔断空气的供给，也能够通过将先导流路PL内的残留先导压排出，来立即关闭先导单向阀38，防止空气的返回。据此，能够封入前侧室24内的空气压，确保旋转主轴4相对于活塞部件23的向反攻丝方向的加载力，能够就这样维持在后退端位置上的旋转主轴4的位置保持。

另外，在本实施例中，在缸部20的后方形成了使后侧室25与外部连通的空气流路26。据此，与后侧室25的伴随着缸部20内的活塞部件23的滑动而产生的内部压力的变化相应地自动进行外部空气的导入·排出，不存在后侧室25的空气压阻碍活塞部件23的滑动的情况。

Claims

1.一种攻丝单元，所述攻丝单元具备驱动马达(2)、

在前端可拆装地安装丝锥的旋转主轴(4)、

覆盖上述第一以及第二传递机构的壳体(3)、

一体地设置在上述旋转主轴(4)上，将上述缸部(20)的内部空间分隔为加工方向侧的前侧室(24)和后侧室(25)，并伴随上述旋转主轴(4)的前进·后退在缸部(20)内滑动的活塞部件(23)、

2.如权利要求1所述的攻丝单元，其特征在于，上述流体供给机构(31)

3.如权利要求1或2所述的攻丝单元，其特征在于，具备限制上述旋转主轴(4)的直线移动的范围的构件，

该限制构件具有