CN102485417B - 主轴拉刀倍力机构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种主轴拉刀倍力机构，主轴的转动轴内部叠设有碟形弹簧，中心位置穿设有拉刀杆，拉刀杆上端连动于打刀动力源，下端则连结可拉、松刀的夹掣部，该夹掣部上设有拉刀倍力机构，该拉刀倍力机构于拉刀杆下端连结一限位环座，该限位环座的环面上开设有复数个长孔，内环面设有容置槽及第一顶掣斜面，限位环座内圈设一定位弹簧，定位弹簧下端抵接复数个夹掣环片，该夹掣环片于下端侧壁上容设一可横向位移且对应于第一顶掣斜面的顶珠，上端穿伸出限位环座的长孔，刀把头端部设有第二顶掣斜面。利用拉刀杆下端夹掣部的顶珠及双顶掣斜面，确保主轴于拉刀时产生倍力拉刀的效果及动作的顺畅性，进而可降低松刀时所需的动力，加速进行换刀作业。

Description

主轴拉刀倍力机构

技术领域

本发明涉及一种综合加工机。

背景技术

综合加工机可对加工件执行多种不同加工作业，因此除了配置有加工主轴外，另外还配置有架置多种不同加工型态刀具的刀库以及与刀库搭配的换刀装置，而依据预先设定的程式由换刀装置执行自动换刀作业，以供加工主轴选取并执行各种加工作业。就自动换刀作业而言，其换刀臂的动作包括有旋转扣刀、后退拔刀、180度旋转换刀、直进插刀及旋转复位，在换刀臂后退拔刀时，其必须等待主轴完成松刀的动作，才能接续进行拔刀的动作，而主轴松刀的动作一般利用打刀压缸顶压主轴内的弹簧，以推出拉刀杆并松开夹持加工刀具的夹爪，此时换刀臂才可以进行拔刀的动作；由于打刀压缸出力顶压主轴内的弹簧的弹力所需力量愈大时，打刀压缸等待加压的时间就愈长，从而影响到换刀作业的时间，然而主轴内的弹簧的弹力又关系着主轴拉刀所需的力量，因此若单纯降低弹簧的弹力，虽可减少打刀压缸作动松刀的时间，但却反而使主轴拉刀的力量不足，故在确保主轴拉刀所需力量的基础上，如何设计一种降低打刀压缸的出力，此即为业者目前所努力的发展方向

请参阅图1所示，其是中国台湾公告第574955号新型专利案，在打刀压缸10的底部设有一可驱动升降的打刀碰块11，于打刀碰块11外侧连设有一压缸推块12，主轴20包括有一转动轴21、一主轴封套22、一主轴拉杆23、数组导销24、一压力环25、一压力环固定片26、一倍力滑套27、蝶型弹簧28、一夹刀爪29及一弹性束套30等构件所组成，其中主轴封套22锁固于转动轴21顶端以供限制压力环25与连动的主轴拉杆23脱离，主轴拉杆23穿伸于转动轴21内，其底端结合连动夹刀爪29，该夹刀爪29末端形成有一爪部291可随夹刀爪29上升而产生弹性内缩的拉刀动作，以及随着夹刀爪29退出而产生弹性外撑的松刀动作；该蝶型弹簧28与倍力滑套27依序容置于转动轴21的上端并与主轴拉杆23相互套设；该弹性束套30搭设于倍力滑套27与转动轴21内壁缘间，且弹性束套30顶端两侧壁缘与倍力滑套27顶端侧缘、转动轴21内侧壁缘间分别形成相对斜面301、271、302、211；该压力环25与压力环固定片26依序锁设于主轴拉杆23上，并令压力环25恰可限位于主轴封套22的内侧，且令导销24分别活动滑置于压力环25与压力环固定片26上，使该导销24恰可受打刀压缸10气缸推块12的压抵间接向下抵顶倍力滑套27，而主轴拉杆23则可于打刀压缸10气缸推块12压抵导销24位移一段距离后，由打刀压缸10的打刀碰块11压抵以行打刀动作。

请参阅图2所示，在松刀时，打刀压缸10作动会先使气缸推块12向下位移接触导销24，并使导销24推动倍力滑套27位移，以解除倍力拉刀，此时打刀压缸10的打刀碰块11会接触到主轴拉杆23；请参阅图3所示，打刀压缸10继续推动主轴拉杆23位移，将使主轴拉杆23得以连动夹刀爪29伸出，以进行松刀动作，此时主轴拉杆23将同时连动压力环25压抵弹性束套30向下移动，进而完成松刀作业。当进行拉刀动作时，打刀压缸10往回拉掣，该倍力滑套27会受蝶型弹簧28回复力作用而往上推移接触弹性束套30；请参阅第2、1图所示，当倍力滑套27继续往上推移时，将凭借倍力滑套27顶端侧缘与弹性束套30顶端内侧壁缘间的斜面271、302作用，而将弹性束套30推回定位于转动轴21顶端的斜面211部位，同时凭借弹性束套30推移压力环25连动主轴拉杆23上升，再凭借主轴拉杆23连动夹刀爪29内缩，以进行拉刀动作。由于弹性束套30顶端内外两侧壁缘与倍力滑套27顶端外侧缘、转动轴21顶端内侧缘间，分别形成有具斜率倍数比（以3倍论的）的斜面301、271、302、211，因此若将蝶型弹簧28的弹力调整在350kg时（参考值），该倍力滑套27压抵弹性束套30后，则会因为该3倍斜率使最终拉刀力量增为1050kg，进而达成主轴拉刀的倍力效果。然而，该倍力的设计仍有如下的缺弊：

在松刀时，打刀压缸10必须作动先使气缸推块12向下位移接触导销24，并使导销24推动倍力滑套27位移，以解除倍力拉刀，于解除倍力拉刀后打刀压缸10再接续推动主轴拉杆23位移，以进行松刀动作，因此动作程序上分别包括有解除倍力拉刀及松刀的动作，而显得较为复杂。

在拉刀时，利用夹刀爪29末端的爪部291随着夹刀爪29上升而产生弹性内缩的拉刀动作，而松刀时，爪部291则随着夹刀爪29退出而产生弹性外撑的松刀动作，在长期高频率的拉刀、松刀的动作下，爪部291容易造成弹性疲乏，使得爪部291在松刀时不容易做完全的外张，而影响换刀臂的拔刀动作。

弹性束套30在受到压力环25压抵向下移动或受到倍力滑套27推回向上移动时，其斜面302的边角与转动轴21的内管壁摩擦接触，除了容易造成转动轴21内管壁的刮损外，也容易造成弹性束套30升降移动不顺畅，而影响主轴20松刀、拉刀作业的顺畅性。

弹性束套30在受到压力环25压抵向下移动或受到倍力滑套27推回向上移动时，其斜面302的边角与转动轴21的内管壁摩擦接触，而容易造成弹性束套30的斜面302的磨损，而可能导致减损倍力的效果。

弹性束套30在受到倍力滑套27推回向上移动时，其仍需要利用本身的弹性外张，才能使其斜面302贴合于转动轴21顶端的斜面211部位，接着倍力滑套27顶端侧缘的斜面271再将弹性束套30顶推定位，由于弹性束套30必需利用本身的弹性外张，因此当长期使用导致弹性疲乏时，将造成弹性束套30的斜面302不容易复位贴合于转动轴21顶端的斜面211部位，而产生不确动的情形，影响主轴20拉刀作业的顺畅性。

有鉴于此，本发明人遂以其多年从事相关行业的研发与制作经验，针对目前所面临的问题深入研究，经过长期努力的研究与试作，终究研创出一种可确保主轴于拉刀时产生倍力抓刀的效果，以降低松刀时所需的动力，并以大幅改善习式的缺弊，此即为本发明的设计宗旨。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种主轴拉刀倍力机构，确保主轴于拉刀时产生倍力抓刀的效果，以降低松刀时所需的动力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种主轴拉刀倍力机构，其特征在于，包括有：

转动轴：在内部叠设有复位弹簧；

拉刀杆：穿设于转动轴内，其上端连动于打刀动力源，以升降位移；

限位环座：连结于拉刀杆下端而升降位移，该限位环座在环面周侧上开设有至少一个长孔，并在下端内环面设有容置槽，以及，在容置槽下方设有第一顶掣斜面，另在限位环座内部容设有定位弹簧；

夹掣环片：设于限位环座内，该夹掣环片下端侧壁上容设有横向位移的顶珠，该顶珠在限位环座升降位移时，分别对应限位环座的第一顶掣斜面及容置槽，该夹掣环片上端穿伸出限位环座的长孔，而抵接定位于转动轴的内环面；

刀把：具有球形的头端部，并在头端部下方设有抵顶于夹掣环片的顶珠的第二顶掣斜面。

其中，该转动轴内叠设的复位弹簧是碟形弹簧。

其中，该限位环座以螺合的方式连结于拉刀杆下端，而由拉刀杆带动升降位移。

其中，该限位环座的第一顶掣斜面呈12.5度抵顶于顶珠外侧的下方位置。

其中，更包含在限位环座内以螺合的方式连结有松刀杆，而由限位环座带动升降位移。

其中，该转动轴内环面开设有限位槽，限位环座内的定位弹簧则在下端以一环垫抵接夹掣环片，夹掣环片上端穿伸出限位环座的长孔，并抵接定位于转动轴内环面的限位槽内。

其中，该刀把头端部的第二顶掣斜面呈45度抵顶于顶珠内侧的上方位置。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：

本发明提供一种主轴拉刀倍力机构，其于拉刀杆下端连结可拉、松刀的夹掣部，并于该夹掣部上设有拉刀倍力机构，其中，该拉刀倍力机构于复数个夹掣环片的侧壁上容设顶珠，并使限位环座的第一顶掣斜面抵顶于顶珠的下方位置，而刀把头端部的第二顶掣斜面则抵顶于顶珠的上方位置；如此，于拉刀时，利用拉刀杆下端夹掣部的顶珠及双顶掣斜面的设计，即可确保主轴于拉刀时产生倍力拉刀的效果及动作的顺畅性，不仅可使主轴易于达到拉刀力量的要求，且可降低松刀时动力源所需打刀的力量，进而达到加速进行换刀作业的目的。

本发明提供一种主轴拉刀倍力机构，其于拉刀杆下端连结可拉、松刀的夹掣部，并于该夹掣部上设有拉刀倍力机构，其中，该拉刀倍力机构于复数个夹掣环片的侧壁上容设顶珠，并使限位环座的第一顶掣斜面抵顶于顶珠外侧的下方位置，而刀把头端部的第二顶掣斜面则抵顶于顶珠内侧的上方位置；如此，于拉刀时，利用顶珠抵顶于刀把头端部的第二顶掣斜面的下方位置，即可将刀把稳固的拉刀于主轴内，不仅可使主轴产生倍力拉刀的效果及确保动作的顺畅性，且不须再设置弹性的爪部，进而达到结构简单化及有效降低制作成本的目的。

本发明提供一种主轴拉刀倍力机构，其于拉刀杆下端连结可拉、松刀的夹掣部，并于该夹掣部上设有拉刀倍力机构，其中，该拉刀倍力机构于复数个夹掣环片的侧壁上容设一可横向位移的顶珠，并于拉刀杆松刀作动时，可使顶珠横向位移退至限位环座的容置槽内，而同时完成解除倍力拉刀及松刀的动作，不仅简化松刀的动作程序，且不须再设置弹性的爪部，进而达到结构简单化及有效降低制作成本的目的。

附图说明

图1是中国台湾公告第574955号新型专利案的示意图（一）；

图2是中国台湾公告第574955号新型专利案的示意图（二）；

图3是中国台湾公告第574955号新型专利案的示意图（三）；

图4是本发明的剖面示意图；

图5是本发明部分放大的剖面示意图；

图6是本发明松刀时的动作示意图；

图7是本发明拉刀时的动作示意图；

图8是本发明拉刀时的力量分析图。

附图标记说明：

现有部分：10-打刀压缸；11-打刀碰块；12-压缸推块；20-主轴；211-斜面；21-转动轴；22-主轴封套；23-主轴拉杆；24-导销；25-压力环；26-压力环固定片；27-倍力滑套；271-斜面；28-蝶型弹簧；29-夹刀爪；291-爪部；30-弹性束套；301-斜面；302-斜面；

本发明部分：40-主轴；41-转动轴；411-限位槽；42-碟形弹簧；43-拉刀杆；44-限位环座；441-长孔；442-容置槽；443-第一顶掣斜面；45-松刀杆；46-定位弹簧；47-环垫；48-夹掣环片；49-顶珠；50-刀把；51-头端部；511-第二顶掣斜面；60-换刀臂。

具体实施方式

为使贵审查委员对本发明作更进一步的了解，兹举一较佳实施例并配合图式，详述如后：

请参阅图4、图5，本发明于主轴40的转动轴41内部叠设有复位弹簧，在本实施例中，该复位弹簧为碟形弹簧42；转动轴41内并于中心位置穿设有拉刀杆43，拉刀杆43上端连动于打刀动力源（图式未示），而在打刀动力源作动时，可使拉刀杆43向下位移，该拉刀杆43下端则连结可拉、松刀的夹掣部，并于该夹掣部上设有拉刀倍力机构，其中，该夹掣部上的拉刀倍力机构于拉刀杆43下端连结一限位环座44，于本实施例中，该拉刀杆43下端以螺合的方式连结限位环座44；该限位环座44的环面周侧上于等高位置开设有至少一个长孔441，于本实施例中，开设有三个长孔441，并于下端内环面设有容置槽442，以及于容置槽442下方设有第一顶掣斜面443，于本实施例中，该第一顶掣斜面443呈12.5度；另于限位环座44内连结一松刀杆45，于本实施例中，该限位环座44内以螺合的方式连结松刀杆45；该松刀杆45的外部圈设一定位弹簧46，并于该定位弹簧46下端以一环垫47抵接至少一个阶级状的夹掣环片48，于本实施例中，抵接有三个阶级状的夹掣环片48；该夹掣环片48于下端侧壁上容设一可横向位移的顶珠49，而上端则可穿伸出限位环座44的长孔441并抵接于转动轴41内环面的限位槽411内，使得夹掣环片48可受到定位弹簧46及限位槽411的上、下抵顶而定位，夹掣环片48并于定位后，可使顶珠49对应于限位环座44的第一顶掣斜面443，另装设有加工刀具的刀把50，其球形的头端部51于下方设有第二顶掣斜面511，于本实施例中，该第二顶掣斜面511呈45度；刀把50于插刀时将头端部51置入于限位环座44内，并以顶珠49抵顶卡掣于刀把50头端部51的第二顶掣斜面511，以完成刀把50的插刀作业。

请参阅图6，本发明的主轴40当进行松刀时，打刀动力源将会带动拉刀杆43位移下降，并同时带动限位环座44及连结于限位环座44内的松刀杆45位移下降，限位环座44位移下降后将使得其容置槽442对应于顶珠49的位置，而使顶珠49可横向位移退至容置槽442内，此时不仅解除倍力拉刀的状态，且可使顶珠49脱离卡掣刀把50的头端部51，而同时作松刀的动作；另由于刀把50的前端以斜锥面插入于转动轴41，而形成斜锥面紧贴的状态，为降低换刀臂60向下的拔刀力量，本发明于拉刀杆43位移下降时，可同时带动松刀杆45位移下降，并以松刀杆45的下端将刀把50的头端部51顶出约0.5mm，以使刀把50脱离斜锥面紧贴的状态，进而便于换刀臂60进行拔刀的作业。

请参阅图7，当换刀臂60完成后退拔刀、旋转换刀及直进插刀作业后，打刀动力源将脱离带动拉刀杆43，此时碟形弹簧42的弹性回复力将反向带动拉刀杆43位移上升，拉刀杆43并同时带动限位环座44及连结于限位环座44内的松刀杆45位移上升，限位环座44位移上升后，将使得其第一顶掣斜面443对应于顶珠49外侧的下方位置，并推抵顶珠49横向位移，使顶珠49凸伸出夹掣环片48，同时并由内侧上方位置推抵刀把50头端部51的第二顶掣斜面511，而利用顶珠49夹掣刀把头端部51，即可将刀把50稳固的拉刀于主轴40内，而不需于拉刀杆43下端再设置弹性的爪部，即可完成拉刀的作业。

请参阅图7、图8，本发明完成拉刀作业时，顶珠49的受力状态包括有第二顶掣斜面511向下的侧向力F1、夹掣环片48侧壁垂直向上的反力F2y，以及第一顶掣斜面443向上推抵的侧向力F3，其中，F1可分解为F1x及F1y两种向量分力，F3则可分解为F3x及F3y两种向量分力（F3y=碟形弹簧42的弹性回复力），根据静力平衡得出：

F1x=F3x………①

F2y+F3y=F1y=拉刀力……②

因第二顶掣斜面511呈45度抵顶于顶珠49

……………代入第①式

因第一顶掣斜面443呈12.5度抵顶于顶珠49

…代入第①式

假设所需拉刀力为1000㎏

=碟形弹簧的弹性回复力

也即主轴设定所需的拉刀力为1000㎏时，利用顶珠49、第一顶掣斜面443及第二顶掣斜面511的设计，于使用弹性回复力为222㎏的碟形弹簧，即可以倍力的方式产生1000㎏的拉刀力量，以符合规范需求；相对的，因碟形弹簧的弹性回复力为222㎏，因此当进行松刀时，打刀动力源只需出力稍大于222㎏即可克服碟形弹簧42的弹性回复力，使拉刀杆43进行松刀作业，进而降低松刀时打刀动力源所需的力量，达到加速进行换刀作业的目的。

据此，本发明利用拉刀杆下端夹掣部的顶珠及双顶掣斜面的设计，不仅可确保主轴于拉刀时产生倍力拉刀的效果及确保作动的顺畅性，且可将刀把头端部稳固的夹掣于主轴内，进而达到结构简单化及有效降低制作成本及加速进行换刀作业的目的。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种主轴拉刀倍力机构，其特征在于，包括有：

转动轴：在内部叠设有复位弹簧；

拉刀杆：穿设于转动轴内，其上端连动于打刀动力源，以升降位移；

限位环座：连结于拉刀杆下端而升降位移，该限位环座在环面周侧上开设有至少一个长孔，并在下端内环面设有容置槽，以及，在容置槽下方设有第一顶掣斜面，另在限位环座内部容设有定位弹簧；

夹掣环片：设于限位环座内，该夹掣环片下端侧壁上容设有横向位移的顶珠，该顶珠在限位环座升降位移时，分别对应限位环座的第一顶掣斜面及容置槽，该夹掣环片上端穿伸出限位环座的长孔，而抵接定位于转动轴的内环面；

刀把：具有球形的头端部，并在头端部下方设有抵顶于夹掣环片的顶珠的第二顶掣斜面。

2.根据权利要求1所述的主轴拉刀倍力机构，其特征在于：该转动轴内叠设的复位弹簧是碟形弹簧。

3.根据权利要求1所述的主轴拉刀倍力机构，其特征在于：该限位环座以螺合的方式连结于拉刀杆下端，而由拉刀杆带动升降位移。

4.根据权利要求1所述的主轴拉刀倍力机构，其特征在于：该限位环座的第一顶掣斜面呈12.5度抵顶于顶珠外侧的下方位置。

5.根据权利要求1所述的主轴拉刀倍力机构，其特征在于：更包含在限位环座内以螺合的方式连结有松刀杆，而由限位环座带动升降位移。

6.根据权利要求1所述的主轴拉刀倍力机构，其特征在于：该转动轴内环面开设有限位槽，限位环座内的定位弹簧则在下端以一环垫抵接夹掣环片，夹掣环片上端穿伸出限位环座的长孔，并抵接定位于转动轴内环面的限位槽内。

7.根据权利要求1所述的主轴拉刀倍力机构，其特征在于：该刀把头端部的第二顶掣斜面呈45度抵顶于顶珠内侧的上方位置。

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