專利名稱：切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是與切削加工機(jī)有關(guān)，更詳而言之是指一種切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知切削加工機(jī)的換刀系統(tǒng)有利用兩個(gè)伺服馬達(dá)各別達(dá)成控制換刀夾臂的轉(zhuǎn)動(dòng) 與直線位移的動(dòng)作，如中國臺(tái)灣專利公告號(hào)第1310717號(hào)“刀庫換刀機(jī)構(gòu)”，該專利揭示一 第一伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸直接穿設(shè)一中空的臂軸，且臂軸固接一換刀夾臂，該第一伺服馬達(dá)驅(qū) 使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)臂軸同步旋轉(zhuǎn)，由此以達(dá)成控制旋轉(zhuǎn)換刀的目的；該專利另揭示一第二 伺服馬達(dá)結(jié)合一螺桿，螺桿上設(shè)有一螺帽，螺帽固接一連接件，連接件另一端再固接一樞 套，樞套是可移動(dòng)地套設(shè)在前述第一伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸上且與臂軸連結(jié)，利用控制第二伺服 馬達(dá)正反向驅(qū)轉(zhuǎn)螺桿，以促使螺帽沿著螺桿前進(jìn)或后退，間接地造成樞套往前推動(dòng)或往后 拉動(dòng)該臂軸，據(jù)以達(dá)成控制該換刀夾臂軸向移動(dòng)定位的目的。誠然，上述結(jié)構(gòu)可達(dá)成換刀夾臂的旋轉(zhuǎn)換刀與軸向移動(dòng)控制，惟，其仍有未臻完善 之處，即1.第一伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸直接穿設(shè)更大直徑的臂軸，于帶動(dòng)臂軸及換刀夾臂同步旋 轉(zhuǎn)時(shí)，該轉(zhuǎn)軸承受極大的扭力作用，并將造成第一伺服馬達(dá)負(fù)載過重。2.承上，第一伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸是以其軸身凹設(shè)的鍵槽與臂軸的凸出鍵件配合的方 式來達(dá)成轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)臂軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作，此結(jié)構(gòu)關(guān)系容易在轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)于臂軸上的凸出鍵 件造成剪力破壞。3.為避免第一伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸呈懸設(shè)，其另一端必須由一固定不動(dòng)的樞座以為支 撐，該樞座通常是加工機(jī)的一部分，因此造成樞座與第一伺服馬達(dá)之間的空間不便再被作 為其它利用。4.換刀夾臂的直線往復(fù)移動(dòng)雖是由第二伺服馬達(dá)驅(qū)使，然而在推動(dòng)或拉動(dòng)臂軸方 面，是由螺帽固接連接件，連接件再以螺栓鎖固樞套，樞套再由一軸套而與臂軸結(jié)合，前述 連接構(gòu)件多，不僅徒增組裝不便，更容易在構(gòu)件尺寸精度配合不佳時(shí)產(chǎn)生干涉情形。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，具 有結(jié)構(gòu)穩(wěn)固及穩(wěn)定的特性。緣以達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型所提供切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)包括一機(jī)座、 一主軸、一換刀夾臂、一第一傳動(dòng)組與一第二傳動(dòng)組。其中，主軸是可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于該機(jī)座， 且可沿著該機(jī)座提供的一軸向往復(fù)移動(dòng)；換刀夾臂結(jié)合于該主軸的一端，且隨著該主軸往 復(fù)移動(dòng)而于一第一位置與一第二位置之間變換位置；第一傳動(dòng)組具有一軸套提供該主軸可 直線移動(dòng)地穿設(shè)其中，以及一第一動(dòng)力源由一皮帶驅(qū)使該軸套轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的軸套將同步帶 動(dòng)該主軸旋轉(zhuǎn)；第二傳動(dòng)組包括一推進(jìn)件與該主軸結(jié)合，且主軸是可相對(duì)該推進(jìn)件轉(zhuǎn)動(dòng)，以及一第二動(dòng)力源用以驅(qū)使該推進(jìn)件帶動(dòng)該主軸相對(duì)該軸套直線往復(fù)移動(dòng)。本實(shí)用新型的有益效果是換刀夾臂隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，而達(dá)成旋轉(zhuǎn)換刀與 軸向移動(dòng)定位的動(dòng)作。

為能更清楚地說明本實(shí)用新型，以下列舉較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后， 其中圖1為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的立體示意圖。圖2、圖3為本實(shí)用新型上述較佳實(shí)施例的部分構(gòu)件分解立體圖。圖4為一平面圖，揭示換刀夾臂位于一第一位置。圖5為一平面圖，揭示換刀夾臂位于一第二位置。圖6為一剖視圖，揭示本實(shí)用新型壓迫單元與軸套及主軸的關(guān)系。圖7為一立體圖，揭示本發(fā)明采直立應(yīng)用。圖8為一立體示意圖，揭示另一態(tài)樣的軸套內(nèi)壁具有凸塊與主軸的導(dǎo)槽配合。圖9為一立體圖，揭示本發(fā)明采直立反轉(zhuǎn)式應(yīng)用。圖10為一立體圖，揭示本發(fā)明采臥式反轉(zhuǎn)應(yīng)用。圖11為一立體圖，揭示本發(fā)明采水平式應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)配合圖1至圖3所示，本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng) 100包括一機(jī)座10、一主軸20、一第一傳動(dòng)組30、一第二傳動(dòng)組40與一換刀夾臂50，其中機(jī)座10為固接于加工機(jī)主體(圖未示)上的一箱體，箱體具有對(duì)稱設(shè)置的一第一 組穿孔12與一第二組穿孔14。主軸20為經(jīng)過特殊加工處理而具有良好剛性與耐磨性的圓柱體，主軸20前端20a 用以固結(jié)該換刀夾臂50 (請(qǐng)參閱圖4所示)，主軸20身部具有一自表面突起的環(huán)狀凸垣， 該凸垣構(gòu)成一第一限制環(huán)22，必須說明的是，第一限制環(huán)22在本實(shí)施例中為一體成形的凸 垣，惟不以此為限，例如將一鎖緊螺帽直接固定于主軸的身部亦可構(gòu)成第一限制環(huán)。主軸20 于第一限制環(huán)22至其后端20b的表面則凹設(shè)有多道軸向設(shè)置且底面為弧形的導(dǎo)槽24。如 圖1所示，主軸20穿設(shè)機(jī)座10的第一組穿孔12，且主軸20與各穿孔12之間設(shè)有包括軸承 等構(gòu)件的端蓋26，使得主軸20是可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于該機(jī)座10。第一傳動(dòng)組30包括一軸套31、一第一皮帶輪32、多個(gè)壓迫單元33、一第一動(dòng)力源 34、一第二皮帶輪35與一皮帶36，其中軸套31為一圓筒體且自主軸20后端20b套入主軸20，軸套31部分位于機(jī)座10 內(nèi)部且其前段31a環(huán)面設(shè)有多道對(duì)應(yīng)主軸20導(dǎo)槽24的切槽31b，切槽31b附近設(shè)有螺孔 31c，軸套31后段31d則凸伸出機(jī)座10外部且固接該第一皮帶輪32 ；每一壓迫單元33包括有多個(gè)滾珠33a、一定位塊33b、一壓板33c與多個(gè)螺栓33d， 其中該些滾珠33a收納于軸套31的切槽31b中，請(qǐng)配合圖6所示，滾珠33a部分落于主軸 20的導(dǎo)槽24內(nèi)，定位塊33b則用以將滾珠33a局限于切槽31b中，壓板33c由螺栓33d穿 設(shè)且鎖入螺孔31c而確實(shí)地限制定位塊33b與滾珠33a的位置；[0028]第一動(dòng)力源34于本實(shí)施例中是采用伺服馬達(dá)，惟并不以此為限，伺服馬達(dá)固接于 機(jī)座10外部，其一輸出軸34a前端固接該第二皮帶輪35 ；該皮帶36則繞跨該第一皮帶輪32與該第二皮帶輪35。第二傳動(dòng)組40包括一第二動(dòng)力源41、一螺桿42、一推進(jìn)件43、一螺帽44、一轉(zhuǎn)動(dòng) 套45、二止推軸承46與一第二限制環(huán)47，其中第二動(dòng)力源41亦采用伺服馬達(dá)，惟不以此為限，其固接于機(jī)座10外部；螺桿42穿設(shè)機(jī)座10的第二組穿孔14，且與部分傳動(dòng)元件連接而受該第二動(dòng)力源 41驅(qū)轉(zhuǎn)，在各穿孔14中亦由包括軸承等構(gòu)件的端蓋(圖未示)居間設(shè)置而使得螺桿42可 原處轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于該機(jī)座10 ；推進(jìn)件43為一板體，其一側(cè)穿孔43a固接該螺帽44而構(gòu)成一受驅(qū)動(dòng)端，該螺帽44 套設(shè)該螺桿42，且隨著螺桿42正反向轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)推進(jìn)件43沿軸向往復(fù)位移，推進(jìn)件43另 一側(cè)則具有一由穿孔43b與該轉(zhuǎn)動(dòng)套45共同構(gòu)成的一連接端，如圖4所示，該主軸20不僅 穿過轉(zhuǎn)動(dòng)套45，其上更套設(shè)有該二止推軸承46，其中一止推軸承46是位于該第一限制環(huán)22 與推進(jìn)件43頂面之間，另一止推軸承46則設(shè)于推進(jìn)件43的底面外側(cè)；第二限制環(huán)47于本實(shí)施例中是一固接于主軸20的鎖緊螺帽，用以將該另一止推 軸承46夾設(shè)于第二限制環(huán)47與推進(jìn)件43底面之間，至此，主軸20是以可相對(duì)推進(jìn)件43 轉(zhuǎn)動(dòng)但不能恣意移動(dòng)的方式與該推進(jìn)件43結(jié)合。以上即為本實(shí)用新型切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)100結(jié)構(gòu)說明，接著說明該自動(dòng) 換刀系統(tǒng)100對(duì)于換刀夾臂50的旋轉(zhuǎn)換刀與軸向移動(dòng)控制敘述如后其中，上述第一傳動(dòng)組30在其第一動(dòng)力源34驅(qū)使輸出軸34a連同第二皮帶輪35 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將連帶地扯動(dòng)皮帶36繞轉(zhuǎn)且第一皮帶輪32亦受皮帶36牽動(dòng)而帶動(dòng)軸套31同步轉(zhuǎn) 動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的軸套31因與的固接的壓迫單元33的滾珠33a部分落于主軸20的導(dǎo)槽24內(nèi)，將 使得滾珠33a據(jù)以牽動(dòng)主軸20旋轉(zhuǎn)，在主軸20前端20a固結(jié)該換刀夾臂50時(shí)，則達(dá)成控 制旋轉(zhuǎn)換刀的目的，如圖7所示，控制系統(tǒng)100是采直立應(yīng)用，切削加工機(jī)用以驅(qū)轉(zhuǎn)刀具的 主軸頭200位于旁側(cè)。在上述實(shí)施例中是以滾珠33a與導(dǎo)槽24配合以驅(qū)轉(zhuǎn)主軸20為例， 惟，壓迫單元33亦可被省去，而直接將軸套31’內(nèi)壁制作成如圖8所示的具有多個(gè)與導(dǎo)槽 24配合的長(zhǎng)條形凸塊31e，在第一動(dòng)力源34驅(qū)轉(zhuǎn)軸套31’時(shí)，凸塊31e牽動(dòng)主軸20轉(zhuǎn)動(dòng)。另，本實(shí)施例壓迫單元33的滾珠33a由設(shè)定螺栓33d的鎖緊力而與主軸20導(dǎo)槽 24的底面保持良好的接觸關(guān)系，在滾珠33a與導(dǎo)槽24彼此長(zhǎng)期接觸摩擦致生磨損而有間隙 產(chǎn)生時(shí)，得再旋緊螺栓33d以改變滾珠33a位置，致滾珠33a再與導(dǎo)槽24底面維持良好的 接觸關(guān)系。上述第二傳動(dòng)組40是在第一傳動(dòng)組30未作動(dòng)的情形下被操控，其第二動(dòng)力源41 驅(qū)使螺桿42正反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過螺帽44帶動(dòng)推進(jìn)件43，且推進(jìn)件43連接端的兩側(cè)分別受 到第一限制環(huán)22與第二限制環(huán)47的局限，因此造就移動(dòng)的推進(jìn)件43將同步帶動(dòng)主軸20 連同換刀夾臂50順從滾珠33a的限制而沿著軸向于一第一位置Pl (參照?qǐng)D4)與一第二位 置P2 (參照?qǐng)D5)之間往復(fù)移動(dòng)，據(jù)以達(dá)成控制換刀夾臂50移動(dòng)定位的目的。最后歸納本實(shí)用新型切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)100帶來的功效其中，對(duì)于控制主軸20轉(zhuǎn)動(dòng)的方式因采間接方式傳動(dòng)，亦即第一動(dòng)力源34是通過 皮帶36及軸套31而將作用力傳遞至主軸20，因此主軸20并未承受過大的扭力作用，相對(duì)地，無造成第一動(dòng)力源34負(fù)載過重的問題。其次，軸套31帶動(dòng)主軸20轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)是以多個(gè)滾珠33a與導(dǎo)槽24配合方式制作， 因此不易有剪力破壞的情形發(fā)生，且滾珠33a位置是可被調(diào)整以因應(yīng)結(jié)構(gòu)磨損的問題。再者，主軸20前端20a為一自由端，不需其它構(gòu)件的支撐，故而不受拘束，因此，主 軸20與換刀夾臂50的擺設(shè)與應(yīng)用將更具彈性與廣泛，如圖7所示的直立應(yīng)用、如圖9所示 的直立反轉(zhuǎn)式應(yīng)用，即切削加工機(jī)的主軸頭200位于控制系統(tǒng)100的對(duì)向側(cè)、如圖10所示 的臥式反轉(zhuǎn)應(yīng)用，即控制系統(tǒng)100水平擺放而切削加工機(jī)的主軸頭200位于控制系統(tǒng)100 的對(duì)向側(cè)、以及圖11所示的水平式應(yīng)用，即控制系統(tǒng)100水平擺放而切削加工機(jī)的主軸頭 200位于旁側(cè)。又，第二傳動(dòng)組40的推進(jìn)件43直接與主軸20及螺桿42結(jié)合，不僅構(gòu)件簡(jiǎn)單且使 得組裝更為簡(jiǎn)便。以上所述僅為本實(shí)用新型較佳可行實(shí)施例而已，凡是應(yīng)用本實(shí)用新型說明書及申 請(qǐng)專利范圍所為的等效結(jié)構(gòu)變化，理應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，包含有一機(jī)座，具有一穿孔；一主軸，穿設(shè)于該機(jī)座的穿孔，且可沿著該穿孔往復(fù)移動(dòng)；一換刀夾臂，結(jié)合于該主軸的一端，且隨著該主軸往復(fù)移動(dòng)而于一第一位置與一第二位置之間變換位置；一第一傳動(dòng)組，具有一軸套提供該主軸可直線移動(dòng)地穿設(shè)其中，以及一第一動(dòng)力源由一皮帶驅(qū)使該軸套轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的軸套將同步帶動(dòng)該主軸旋轉(zhuǎn)；以及一第二傳動(dòng)組，包括一推進(jìn)件與該主軸結(jié)合，且主軸可相對(duì)該推進(jìn)件轉(zhuǎn)動(dòng)，以及一第二動(dòng)力源用以驅(qū)使該推進(jìn)件帶動(dòng)該主軸相對(duì)該軸套直線往復(fù)移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，其中該主軸身部凹設(shè) 至少一道軸向的導(dǎo)槽，該第一傳動(dòng)組的軸套內(nèi)壁具有與該導(dǎo)槽配合的凸塊，在該第一動(dòng)力 源驅(qū)轉(zhuǎn)該軸套時(shí)，凸塊牽動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在該第二動(dòng)力源帶動(dòng)該推進(jìn)件移動(dòng)時(shí)，凸塊限制該主 軸沿著軸向位移。
3.如權(quán)利要求1所述切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，其中該主軸身部凹設(shè) 至少一道軸向的導(dǎo)槽，該第一傳動(dòng)組還包括至少一壓迫單元，該壓迫單元結(jié)合于該軸套，且 具有至少一可調(diào)整位置的滾珠，滾珠落于該主軸的導(dǎo)槽，在該第一動(dòng)力源驅(qū)轉(zhuǎn)該軸套時(shí)，滾 珠牽動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在該第二動(dòng)力源帶動(dòng)該推進(jìn)件移動(dòng)時(shí)，滾珠限制該主軸沿著軸向位移。
4.如權(quán)利要求3所述切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，其中該軸套環(huán)面設(shè)有 多道切槽及多個(gè)螺孔，該壓迫單元還包括一壓板與多個(gè)螺栓，壓迫單元的滾珠位于軸套的 切槽，且部分落于主軸的導(dǎo)槽內(nèi)，壓板由螺栓穿設(shè)且鎖入螺孔而限制滾珠的位置。
5.如權(quán)利要求2或3所述切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，其中該第一傳動(dòng)組 具有一第一皮帶輪固接于該軸套，一第二皮帶輪固接于該第一動(dòng)力源的一輸出軸上，該皮 帶繞跨該第一皮帶輪與該第二皮帶輪。
6.如權(quán)利要求1所述切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，其中該第二傳動(dòng)組包 括一受該第二動(dòng)力源驅(qū)轉(zhuǎn)的螺桿，該推進(jìn)件具有一受驅(qū)動(dòng)端與該螺桿螺合，以及一連接端 與該主軸結(jié)合。
7.如權(quán)利要求6所述切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，其中該推進(jìn)件為一板 體，其一側(cè)固接一螺帽而構(gòu)成該受驅(qū)動(dòng)端，另一側(cè)由一穿孔構(gòu)成該連接端，該穿孔為主軸穿 設(shè)，該自動(dòng)換刀系統(tǒng)還包括固接于主軸的一第一限制環(huán)與一第二限制環(huán)，該第一限制環(huán)與 第二限制環(huán)呈上下夾制該推進(jìn)件的頂、底面。
8.如權(quán)利要求7所述切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，其中該第二傳動(dòng)組還 包括二止推軸承，分設(shè)于該第一限制環(huán)與推進(jìn)件的頂面，以及第二限制環(huán)與推進(jìn)件的底面 之間。
9.如權(quán)利要求7所述切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，其中該第一限制環(huán)是 為該主軸表面突起的凸垣構(gòu)成，該第二限制環(huán)為一鎖緊螺帽。
10.如權(quán)利要求1所述切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其特征在于，其中該第一、第二動(dòng) 力源為一馬達(dá)。
專利摘要一種切削加工機(jī)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，包括一機(jī)座、一主軸、一換刀夾臂、一第一傳動(dòng)組與一第二傳動(dòng)組。其中，主軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于該機(jī)座，且可沿著該機(jī)座提供的一軸向往復(fù)移動(dòng)；換刀夾臂結(jié)合于該主軸的一端，且隨著該主軸往復(fù)移動(dòng)而于一第一位置與一第二位置之間變換位置；第一傳動(dòng)組具有一軸套提供主軸可直線移動(dòng)地穿設(shè)其中，以及一第一動(dòng)力源由一皮帶驅(qū)使軸套轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的軸套將同步帶動(dòng)該主軸旋轉(zhuǎn)；第二傳動(dòng)組包括一推進(jìn)件與主軸結(jié)合，以及一第二動(dòng)力源用以驅(qū)使該推進(jìn)件帶動(dòng)該主軸相對(duì)該軸套直線往復(fù)移動(dòng)。由此，換刀夾臂隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，而達(dá)成旋轉(zhuǎn)換刀與軸向移動(dòng)定位的動(dòng)作。
文檔編號(hào)B23Q3/157GK201685126SQ20092027267
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者張慶三, 朱家寬 申請(qǐng)人:圣杰國際股份有限公司