CN103769614B - 伸缩轴组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种伸缩轴组件，其包含一座体、一轴体以及多个滑块。轴体可活动地设置于座体，这些滑块介于轴体与座体之间。轴体具有相对的一凸部及一凹部。凸部远离凹部的一端具有一顶面，其中一滑块配置于顶面。凹部具有相面对的二内侧壁面以及介于二内侧壁面之间的一底面，二内侧壁面分别与底面夹一钝角，且其中二滑块分别配置于二内侧壁面。
Description
技术领域
本发明涉及一种伸缩轴组件，特别是涉及工具机的伸缩轴组件。
背景技术
在加工机具中，主轴总成的稳定性是关乎加工精度和完工度的关键之一。一般而言，加工机的主轴总成的主轴的外形一般是采用圆形柱或矩形柱。
以圆形柱的主轴为例，其理想的状态是保持其柱面的真圆度。但是要达到如此高的加工精度将会大幅提升主轴的制造成本。而以矩形柱的主轴为例，矩形柱的主轴与圆形柱的主轴相比，矩形柱的主轴的压力分散的效能较差，因此容易出现柱面变形的问题。
此外，在上述主轴的制造过程中，公差的存在是难以避免的。并且，圆形柱或矩形柱的主轴于受力时所产生的变形量较大，也将造成主轴总成的垂直度不佳、中心度偏移、加工端点精确度偏失，甚至发生震刀，使得在被加工物的完工度不佳的情形。并且，上述情况也将相对的缩短了主轴和刀具的使用寿命。
因此，如何减少主轴于受力时所产生的变形量，亦即提升主轴的刚性以及抗弯曲能力，便是研究人员所欲解决的问题。对此，便有厂商提出八角形柱的主轴的设计，以提升主轴的抗弯曲能力。然而，虽然八角形柱的主轴的抗弯曲能力可能优于圆形柱的主轴以及矩形柱的主轴，但以八角形柱的主轴来改善主轴的抗弯曲能力的效果依旧有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伸缩轴组件，用于提升主轴的刚性以及抗弯曲能力。
本发明所公开的伸缩轴组件，包含一座体、一可活动地设置于该座体的轴体以及多个介于该轴体与该座体间的滑块。其特征在于轴体具有相对的一凸部及一凹部。凸部远离凹部的一端具有一顶面，其中一滑块配置于顶面。凹部具有相面对的二内侧壁面以及介于二内侧壁面之间的一底面，二内侧壁面分别与底面夹一钝角，且其中二滑块分别配置于二内侧壁面。
根据上述本发明所公开的伸缩轴组件，是通过轴体具有相对的一凸部及一凹部。且凹部的二内侧壁面分别与底面夹一钝角的设计，使得轴体具有较佳的抗弯曲效果。并且，通过本实施例的轴体的结构设计，也可降低滑块的使用量，以降低伸缩轴组件的成本。
有关本发明的特征、实作与功效，兹配合附图作最佳实施例详细说明如下。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的伸缩轴组件的结构组合示意图；
图2为根据本发明一实施例的伸缩轴组件的结构分解示意图；
图3为根据本发明一实施例的伸缩轴组件的结构侧视图；
图4为根据本发明一实施例的轴体结构侧视图。
主要元件符号说明
10伸缩轴组件
11座体
111外壳
1111穿槽
112滑轨
1121滑移面
1122凹槽
113盖体
1131表面
12轴体
121凸部
1211顶面
1212外侧壁面
122凹部
1221底面
1222内侧壁面
123侧面
124通孔
13滑块
14进给模块
141驱动器
142导螺杆
143驱动块
15转轴
16轴头
具体实施方式
请参照图1至图4，图1为根据本发明一实施例的伸缩轴组件的结构组合示意图，图2为根据本发明一实施例的伸缩轴组件的结构分解示意图，图3为根据本发明一实施例的伸缩轴组件的结构侧视图，图4为根据本发明一实施例的轴体结构侧视图。
本发明的伸缩轴组件10包含一座体11、一轴体12以及多个滑块13。
座体11包含一外壳111、一滑轨112及一盖体113。外壳111具有一穿槽1111，滑轨112设置于穿槽1111内。滑轨112具有一凹槽1122以及位于凹槽1122相对两侧的二滑移面1121。盖体113覆盖住穿槽1111，轴体12可活动地穿设于穿槽1111且介于盖体113与滑轨112之间。
本发明的轴体12的横断截面为类似字母A的外型，轴体12具有相对的一凸部121及一凹部122。
凹部122具有相面对的二内侧壁面1222以及介于二内侧壁面1222之间的一底面1221。换句话说，二内侧壁面1222衔接于底面1221的相对两端。并且，每一内侧壁面1222与底面1221之间形成一夹角θ1，夹角θ1为一钝角，且夹角θ1范围为135度至165度。
凸部121远离凹部122的一端具有一顶面1211，顶面1211实质上平行底面1221。此外，凸部121另具有相对的二外侧壁面1212。二外侧壁面1212分别衔接于与顶面1211的相对两端，且每一外侧壁面1212与顶面1211之间形成一夹角θ2，夹角θ2为一钝角。
此外，轴体12还具有相对的二侧面123，此二侧面123彼此间实质上平行。此二侧面123分别衔接于凸部121的二外侧壁面1212，且此二侧面123由凸部121延伸至凹部122，此二侧面123实质上垂直于顶面1211及底面1221。
此外，在本实施例中，这些滑块13以液静压滑块为例，但不以此为限。所谓的液静压滑块是指在滑块设有储油凹槽来储藏润滑油，当滑块相对滑轨滑移时，滑块与滑轨的接触面将形成一层油膜，以使滑块与滑轨之间摩擦力能够显著地下降。
这些滑块13的至少其中之一配置并固定于轴体12的顶面1211。且固定于顶面1211上的滑块13是与盖体113面向滑轨112的一表面1131相接触，且固定于顶面1211上的滑块13可相对盖体113的表面1131位移。进一步来说，固定于顶面1211上的滑块13介于轴体12与盖体113之间。需注意的是，本实施例配置于轴体12的顶面1211的滑块13以二个为例，但配置于轴体12的顶面1211的滑块13的数量非用以限定本发明，熟悉此项技术者可根据实际需求而调整。
并且，这些滑块13的至少其中之二分别配置于轴体12的二内侧壁面1222。且固定于二内侧壁面1222上的二滑块13分别与滑轨112的相对二滑移面1121相接触，且固定于二内侧壁面1222上的二滑块13可相对滑轨112的此二滑移面1121位移。进一步来说，固定于内侧壁面1222上的滑块13介于轴体12与滑轨112之间。需注意的是，本实施例配置于轴体12的每一内侧壁面1222的滑块13以二个为例，但配置于轴体12的内侧壁面1222的滑块13的数量非用以限定本发明，熟悉此项技术者可根据实际需求而调整。
值得一提的是，在本实施例中，由于二内侧壁面1222与顶面1211之间两两互不平行，因此只需支撑住顶面1211与此二内侧壁面1222即可将轴体12以限制二轴向自由度的方式设置于座体11上。详细来说，当固定于二内侧壁面1222上的二滑块13分别与滑轨112的相对二滑移面1121相接触时，轴体12的X轴运动方向、-X轴运动方向以及-Y轴运动方向即被滑轨112所限制。而当固定于顶面1211上的滑块13与盖体113的表面1131相接触时，轴体12的Y轴运动方向即被盖体113所限制。如此一来，通过本实施例的轴体12的外型设计，使得最少只需设置三个滑块13于轴体12与座体11之间，即可令座体11支撑住轴体12，而使轴体12仅有一个轴向(Z轴向)的运动方向。由此，使本实施例的伸缩轴组件10的滑块13使用量可以较现有为减少。
此外，在本实施例中，伸缩轴组件10更可包含一进给模块14，进给模块14连接座体11的滑轨112及轴体12。进一步来说，进给模块14可包含一驱动器141、一导螺杆142及一驱动块143。驱动器141可以为一马达，且驱动器141设置于轴体12的一端。导螺杆142可通过驱动皮带而连接驱动器141，使驱动器141可带动导螺杆142旋转。驱动块143固定于座体11的滑轨112的凹槽1122内，且导螺杆142穿设驱动块143。如此，通过驱动器141驱动导螺杆142旋转而相对驱动块143位移，以带动轴体12相对座体11而沿着Z轴方向或-Z轴方向伸缩位移。
此外，本实施例的轴体12更可具有一通孔124，通孔124用以供一转轴15穿设。并且，轴体12的一端还可设置有一轴头16，轴头16连接转轴15。通过轴体12的一端设置不同类型的轴头16，可使本实施例的伸缩轴组件10可运用于车铣复合机、卧式加工设备、龙门加工设备或五轴加工设备，但不以此为限。
请接着参照下表，下表是针对本发明的轴体与现有轴体于相同条件下以模拟软件ansys12.0所模拟的应变数据比较表。
其中，本发明的轴体分别以θ1＝135度以及θ1=165度的两实施例来模拟。在设定参数方面，本发明的二实施例的轴体的长度为1400mm，且质量为336千克，而现有八角柱轴体与现有四方柱轴体的长度与本发明的二实施例的轴体等长，且质量相等。
在受力弯矩变形的部分，以一大小为5000牛顿的外力而施以各轴体的端缘距固定端670mm为边界条件来模拟各轴体的变形量。由下表可知，在相同受力条件下，本发明的二实施例的轴体的受力变形量皆小于现有八角柱轴体与现有四方柱轴体的受力变形量，代表本发明的轴体12的抗弯曲能力优于现有八角柱轴体与现有四方柱轴体。并且，当内侧壁面1222与底面1221之间的夹角θ1为135度时，轴体12具有更佳的抗弯曲能力。
在受热应变量的部分，模拟各轴体于增加5度时的热应变量。由表一可知，在相同升温条件下，本发明的二实施例的轴体的热应变量实质上相等于现有八角柱轴体与现有四方柱轴体的热应变量，代表本发明的轴体12的结构造型可具有一定水准的抗热应变的能力。
根据上述实施例的伸缩轴组件，通过轴体具有相对的一凸部及一凹部。且凹部的二内侧壁面分别与底面夹一钝角的设计，使得轴体具有较佳的抗弯曲效果。并且，通过本实施例的轴体的结构设计，也可降低滑块的使用量，以降低伸缩轴组件的成本。此外，于轴体的一端搭配不同类型的轴头结构，可使本实施例的伸缩轴组件运用于车铣复合机、卧式加工设备、龙门加工设备或五轴加工设备等各种加工设备。
Claims (9)
1.一种伸缩轴组件，包含座体、可活动地设置于该座体的轴体以及多个介于该轴体与该座体间的滑块，其特征在于：
该轴体具有相对的凸部及凹部，该凸部远离该凹部的一端具有顶面，其中一个该滑块配置于该顶面，该凹部具有相面对的二内侧壁面以及介于该二内侧壁面之间的一底面，该二内侧壁面分别与该底面夹一钝角，且其中二个该滑块分别配置于该二内侧壁面；
该轴体具有相对的二侧面，该二侧面由该凸部延伸至该凹部，该二侧面实质上垂直于该顶面及该底面。
2.如权利要求1所述的伸缩轴组件，其中，任一该内侧壁面与该底面之间的夹角范围为135度至165度。
3.如权利要求1所述的伸缩轴组件，其中，该顶面实质上平行该底面。
4.如权利要求1所述的伸缩轴组件，其中，该凸部具有相对的二外侧壁面，该二外侧壁面分别与该顶面夹一钝角。
5.如权利要求1所述的伸缩轴组件，其中，该轴体具有通孔，用以供一转轴穿设。
6.如权利要求1所述的伸缩轴组件，其中，该轴体的一端设置有轴头。
7.如权利要求1所述的伸缩轴组件，其中，该座体还包含外壳、滑轨及盖体，该外壳具有穿槽，该滑轨设置于该穿槽，该盖体覆盖住该穿槽，该轴体穿设于该穿槽，且位于该二内侧壁面的二该滑块可活动地接触该滑轨，位于该顶面的该滑块可活动地接触该盖体。
8.如权利要求1所述的伸缩轴组件，还包含进给模块，连接该座体及该轴体。
9.如权利要求1所述的伸缩轴组件，其中，每一该滑块为液静压滑块。
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