CN101347904A - 龙门型工具机 - Google Patents

Abstract

一种龙门型工具机，其至少包含床台、二个立柱、横梁、主轴、旋转盘及传动装置。立柱和横梁设置于床台上，主轴设置于横梁上。旋转盘是用以旋转工作件，其中旋转盘的外周面环设有多个滚动轮，传动装置是用以转动旋转盘，其中传动装置至少包含有致动器和传动杆，致动器是用以转动传动杆，其中传动杆具有螺纹，用以使旋转盘的这些滚动轮的至少一个啮合于螺纹。

Description

龙门型工具机

技术领域

本发明有关一种龙门型工具机，且特别是有关一种利用传动杆和滚动轮来传动的龙门型工具机。

背景技术

工具机通常是用于精密切削金属以生产其他机器的金属零件，也称为机床。随着用途的不同，工具机又分为车床、铣床、磨床、钻床等等。以龙门型工具机为例，其为加工大尺寸工件平面最经济的金属加工机器，它也是最大的专用加工机械，广泛用于机器制造业、模具制造业以及一般金属加工业。由于龙门型工具机是采用桥式(门式)结构，因而具有优异的稳定性与刚性。

早期传统的工具机具有细长的机床，其主轴设有不同直径的塔轮，以获得不同主轴转速，并通过集中动力方式来进行传动，其是在厂房的某一地方(一般选用天花板)来放置马达，再通过天轮、皮带及皮带轮，将动力传给多组机械，其中各组机械与天轮之间是利用松脱皮带以传达各机器所需动力。

由于集中驱动的动力方式具有局限机械于特定位置及浪费动力的缺点，后来发展的工具机即采用个别专用马达，使专用独立的马达装置于机台的床脚中，再利用V型皮带和齿轮变速机构来传动主轴，以获得不同的主轴转速来进行加工。此种皮带传动配合齿轮变速机构的方式尤其常运用于大型立式工具机中的承置盘，用以转动放置大型工件。

然而，当工具机利用皮带与齿轮变速机构来进行传动时，由于皮带传动是利用皮带摩擦与齿轮组减速滑动的摩擦力来传动，故可能由于长期使用，而导致皮带传动与齿轮组之间的摩擦力下降，因而降低皮带传动的传动效率，进而降低工具机的机械效率。另外，皮带传动与齿轮变速机构容易产生振动，不但产生噪音，还会影响车床的加工精度和品质。另外，由于皮带传动是利用皮带来缠绕转动主轴，因此，当皮带传动机构与齿轮变速机构需进行维修时，例如当皮带磨耗严重，而需更换时，必须拆解整组机台，方可进行维修。

再者，当龙门型工具机对工作进行圆形加工时，目前大部分是以座标方式来对工作进行圆形加工，而容易产生圆形加工精度不佳的问题。

发明内容

因此本发明的目的之一在于提供一种龙门型工具机，借以直接旋转工件来进行圆形加工，以确保加工精度。

本发明另一目的在于提供一种龙门型工具机，借以利用滚动传动方式来控制工件的旋转，因而可精确地控制加工精度，特别是在进行圆形加工上的加工精度，并可提升整体机械效率和改善机台的振动问题，因而可节省能源耗费，达到环保和绿色革命的要求。

本发明的又一目的在于提供一种龙门型工具机，通过直接传动马达(DirectDrive Motor)来直接转动传动杆，以简化传动构件，并提高传动稳定性。

根据本发明的的龙门型工具机，其特点是至少包含有床台、二个立柱、横梁、主轴、旋转盘及传动装置。这些立柱分别设置于床台的两侧，横梁设置于这些立柱的顶端，主轴设置于横梁上，主轴设有刀座，用以对工件进行加工。旋转盘设置于床台上，用以旋转工件，旋转盘的外周面环设有多个滚动轮。传动装置设置于床台上，用以转动旋转盘，传动装置至少包含有致动器和传动杆。致动器是用以产生一旋转动作，传动杆连接于致动器，并对应于旋转盘设置，以使传动杆的轴向与旋转盘的外周面的切线方向相同，其中传动杆具有螺纹，用以使旋转盘的这些滚动轮的至少一个啮合于螺纹中。

因此，本发明的龙门型工具机可利用传动装置的传动杆和旋转盘的滚动轮来转动旋转盘，以直接旋转工件来进行加工，因而确保圆形加工精度。另外，本发明的龙门型工具机可提升整体机械效率，并改善机台的振动问题，进而减少噪音，提升加工精度。且本发明的龙门型工具机的机构简易，因而降低设备成本。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特点、优点能更明显易懂，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，其中：

图1是依照本发明的第一实施例的龙门型工具机的立体示意图。

图2是依照本发明的第一实施例的龙门型工具机的正面示意图。

图3是依照本发明的第一实施例的龙门型工具机的旋转盘和传动杆的俯视示意图。

图4是依照本发明的第一实施例的龙门型工具机的传动装置的侧视剖面图。

图5是依照本发明的第二实施例的龙门型工具机的正面示意图。

图6是依照本发明的第三实施例的龙门型工具机的传动装置的侧视剖面图。

图7是依照本发明的第四实施例的龙门型工具机的正面示意图。

具体实施方式

请参照图1和图2，图1是依照本发明的第一实施例的龙门型工具机的立体示意图，图2是依照本发明第一实施例的龙门型工具机的正面示意图。本实施例的龙门型工具机100包含有床台110、二个立柱120、横梁130、主轴140、旋转盘150及传动装置160。这些立柱120分别设置于床台110的两侧，横梁130设置于这些立柱120的顶端，因而这些立柱120和横梁130可形成一门形结构，并跨设于床台110上。主轴140设置于横梁130上，用以对工件(未图示)进行加工。旋转盘150是用以旋转工件，传动装置160是用以转动旋转盘150。

如图1和图2所示，本实施例的龙门型工具机100的床台110，其是呈长形机台，而例如设置于X轴方向上，在本实施例中，龙门型工具机100例如为定柱式龙门型工具机，即这些立柱120是固定不动，而床台110设有移动平台111，其可相对于床台110和立柱120在X轴上进行移动，因而可在X轴上进行加工，其中移动平台111可例如通过滚珠导螺杆机构及滑轨机构的组合或线性马达来进行驱动。这些立柱120和横梁130形成门形结构于床台110上，横梁130设有Y轴滑轨131，主轴140设置于横梁130的Y轴滑轨131上，因而使主轴140可相对于横梁130在Y轴上进行移动，借以在Y轴上进行加工，且主轴140可在在Z轴上进行移动，借以在Z轴上进行加工。主轴140设有至少一刀座141，用以进行例如：车工或铣削，因而使本实施例的龙门型工具机100形成龙门型综合加工机。且刀座141较佳可对工件进行特定轴向(例如特定的旋转轴)上的加工，借以对工件进行例如：五面加工或五轴加工(X轴、Y轴、Z轴、特定轴向及旋转盘150的旋转轴)。

请参照图3和图4，图3是依照本发明的第一实施例的龙门型工具机的旋转盘和传动杆的俯视示意图，图4是依照本发明第一实施例的龙门型工具机的传动装置的侧视剖面图。本实施例的旋转盘150是设置于床台110的移动平台111上，用以旋转工件。本实施例的旋转盘150可固接承置盘151，用以承置固定工件，承置盘151可设有夹具(未图示)或真空吸引装置(未图示)，以使工件在加工时可固定于承置盘151上。旋转盘150设有多个滚动轮152，这些滚动轮152分别是以一预设间距d来环设于旋转盘150的外周面，且这些滚动轮152可相对于旋转盘150滚动。本实施例的传动装置160设置于床台110的移动平台111上，用以转动旋转盘150。传动装置160设有致动器161、传动杆162及轴承163，致动器161连接于传动杆162的至少一端，以轴向转动此传动杆162。传动杆162是切合于旋转盘160，并使传动杆162的轴向恰可与旋转盘150的圆周面的切线方向相同。传动杆162的杆身具有螺纹162a，此螺纹162a的螺距s与旋转盘150的滚动轮152的预设间距d相同，并使这些滚动轮152的其中至少一个可啮合于传动杆162的螺纹162a中，当致动器161绕轴向转动此传动杆162时，传动杆162的螺纹162a即可不断地带动滚动轮152移动，进而使旋转盘150形成转动。轴承163设置于传动杆162的两端，用以承载传动杆162的转动。

如图4所示，本实施例的致动器161可例如为电动马达，此时，传动杆162可通过联轴器164来组接于致动器141；或者，传动杆162也可通过皮带传动组(未图示)来连接致动器161。另外，致动器161可为两组马达，分别设置于传动杆162的两端，因而形成重心驱动方式(Driven at the Center of Gravity)，以避免仅单一马达组在一侧可能造成的偏位(Offset)问题，从而进一步改善振动问题。

因此，当使用本实施例的龙门型工具机100时，传动装置160的传动杆162可啮合旋转盘150的滚动轮152，并带动旋转盘150旋转，使主轴140可对工件进行加工。由于旋转盘150是通过传动杆162与滚动轮152的滚动传动来产生旋转，因而可直接旋转工件来进行圆形加工，以确保龙门型工具机100在进行圆形加工上的加工精度。并可避免现有的皮带传动的滑动摩擦问题(皮带在长期使用后会降低摩擦力，从而影响传动效率)，因此，以滚动传动来取代滑动传动可改善传动效率，从而增进整体的机械效率，且可解决机台振动问题(相较于现有的皮带传动)，减少噪音，从而提高加工精度和品质。另外，由于旋转盘150的转动行程是通过传动装置160的传动杆162来控制，因而可获得较佳的精度控制，避免发生现有的皮带传动的精度控制不佳情形。再者，本实施例的传动装置160的机构简易(相较于现有的皮带传动机构)，因而可降低设备成本。

请参照图5，其是依照本发明的第二实施例的龙门型工具机的正面示意图。以下仅就本实施例与第一实施例的相异处进行说明，关于相似处在此不再赘述。相较于第一实施例，第二实施例的龙门型工具机100例如为动柱式龙门型工具机，此时，床台110a可省略设置移动平台111，且床台110a设有X轴驱动机构112a，其例如是由滚珠导螺杆机构及滑轨机构所组合而成，并设置于床台110的两侧，并对应于这些立柱120a，用以使这些立柱120a可相对于床台110a在X轴上进行移动，因而可在X轴上进行加工。此时，旋转盘150和传动装置160是设置床台110上，而未相对于床台110a移动，其是通过立柱120a的移动来形成X轴上的加工进给。

请参照图6，其是依照本发明的第三实施例的龙门型工具机的传动装置的侧视剖面图。相较于第一实施例，第三实施例的传动装置160b的致动器161b为直接传动马达(Direct Drive Motor)，意即致动器161b是直接设置于传动杆162b上，来驱动传动杆162b转动，因而无需联轴器164或皮带传动组来连接致动器161b，进一步减少传动杆162b在高速转动时的振动，提升传动稳定性，并增加机械效率。

请参照图7，其是依照本发明的第四实施例的龙门型工具机的正面示意图。以下仅就本实施例与第一实施例的相异处进行说明，关于相似处在此不再赘述。相较于第一实施例，第四实施例的龙门型工具机100的立柱120c是一体成型于床台110c上，因而床台110c和立柱120c形成一U型机台结构。此时，这些立柱120c的每一个设有X轴驱动机构121c，其例如是由滚珠导螺杆机构及滑轨机构所组合而成，并设置于这些立柱120c每一个的顶端，用以使横梁130c可相对于这些立柱120c在X轴上进行移动，因而可在X轴上进行加工。此时，旋转盘150和传动装置160是设置床台110c上，而未相对于床台110c移动，其是通过横梁130c的移动来形成X轴上的加工进给。

由上述本发明的实施例可知，本发明的龙门型工具机是直接旋转工件来进行圆形加工，以确保龙门型工具机的加工精度，并利用传动装置的传动杆和旋转盘的滚动轮来驱动工件的旋转，因而可提升加工精度和机械效率，并可节省能源，达到绿色环保的目的，且可改善机台振动问题，并减少噪音。另外，相较于现有的皮带传动机构，本发明的龙门型工具机的机构简易，因而可进一步降低设备成本。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种龙门型工具机，其特征在于至少包含：

一床台；

二个立柱，分别设置于该床台的两侧；

一横梁，设置于这些立柱的顶端；

一主轴，其设置于该横梁上，该主轴设有至少一个刀座，用以对一个工件进行加工；

一旋转盘，其设置于该床台上，用以旋转该工件，该旋转盘的外周面环设有多个滚动轮；以及

一传动装置，其设置于该床台上，用以转动该旋转盘，该传动装置至少包含：

一致动器，其用以产生一旋转动作；以及

一传动杆，其连接于该致动器，并对应于该旋转盘设置，以使该传动杆的轴向与该旋转盘的外周面的切线方向相同，该传动杆具有一螺纹，用以使该旋转盘的这些滚动轮的至少一个啮合于该螺纹中。

2.根据权利要求1所述的龙门型工具机，其特征在于该龙门型工具机是一定柱式龙门型工具机或一动柱式龙门型工具机。

3.根据权利要求1所述的龙门型工具机，其特征在于该龙门型工具机是一龙门型五面加工机或一龙门型五轴加工机。

4.根据权利要求1所述的龙门型工具机，其特征在于这些立柱是一体成型于该床台上，借以形成一U型机台结构。

5.根据权利要求1所述的龙门型工具机，其特征在于该致动器是一直接传动马达。

6.根据权利要求1所述的龙门型工具机，其特征在于该传动杆通过一联轴器来连接于该致动器。

7.根据权利要求1所述的龙门型工具机，其特征在于该传动杆通过一皮带传动组来连接于该致动器。

8.根据权利要求1所述的龙门型工具机，其特征在于该致动器是二个马达组，分别设置于该传动杆的两端。

9.根据权利要求1所述的龙门型工具机，其特征在于这些滚动轮分别是以一预设间距来环设于该旋转盘的外周面，而该预设间距与该螺纹的螺距相同。

10.一种龙门型工具机，其特征在于至少包含：

一床台；

二个立柱，其分别设置于该床台的两侧；

一横梁，设置于这些立柱的顶端；

一主轴，其设置于该横梁上，并可相对于该横梁进行移动，该主轴设有至少一刀座，用以对一工件进行加工；

一旋转盘，设置于该床台上，用以旋转该工件，其中该旋转盘的外周面环设有多个滚动轮，；以及

一传动装置，其设置于该床台上，用以转动该旋转盘，该传动装置至少包含：

一致动器，其用以产生一旋转动作；以及

一传动杆，其连接于该致动器，并对应于该旋转盘设置，以使该传动杆的轴向与该旋转盘的外周面的切线方向相同，该传动杆具有一螺纹，用以使该旋转盘的这些滚动轮的至少一个啮合于该螺纹中，且这些滚动轮分别是以一预设间距来环设于该旋转盘的外周面，而该预设间距与该螺纹的螺距相同。

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