CN107150245B - 主轴换挡装置 - Google Patents

Abstract

一种主轴换挡装置，包含安装在一加工头内的一动力单元、一转动单元、一变速齿轮单元、一驱动单元及一连动单元。该转动单元的一转动轴可被该动力单元传动，该变速齿轮单元包括一与该转动轴套结并可线性移动的套筒，安装于该套筒且彼此连动的一传动小齿轮与一传动大齿轮，及套结于一主轴的一从动大齿轮与一从动小齿轮，该驱动单元包括一套置于该转动轴并可线性移动的作动杆，该连动单元包括一与该作动杆连结并可带动该套筒移动的连动座。通过将该驱动单元整合在该转动轴上，可以缩小该加工头的体积，可以降低该变速齿轮单元的损坏率、降低维修成本及使用成本。

Description

主轴换挡装置

技术领域

本发明涉及一种加工机的零件，特别是涉及一种主轴换挡装置。

背景技术

参阅图1，一种现有主轴换挡装置10安装在一加工机20的一加工头21内，该主轴换挡 装置10包括一安装在一马达22的一输出轴 221与一主轴23之间的转动轴11，一套结于该输出轴221的动力轮 12，一套结于该转动轴11可被该动力轮12传动并连动该转动轴11的传动轮13，一安装在该转动轴11与该主轴23之间的变速齿轮单元14，及一安装于该加工头21的驱动单元(图未示)。该变速齿轮单元 14具有套结于该转动轴11并彼此连结且可沿该转动轴11的轴向线性移动的一第一大齿轮141与一第一小齿轮142，及分别套结于该主轴23的一第二小齿轮143与一第二大齿轮144。该驱动单元具有一安装固定于该加工头21的压缸，及一安装于该压缸的活塞杆并可带动该第一大齿轮141与该第一小齿轮142线性移动的U形拨块。

当该第一大齿轮141与该第二小齿轮143啮合，该主轴23处于高速挡 ，当该第一小齿轮142与该第二大齿轮144啮合，该主轴23 处于低速挡，主要是通过该压缸的活塞杆伸出或缩回，驱动该U形拨块带动该第一大齿轮141与该第一小齿轮142移动，进而改变前述齿轮的啮合以产生换挡变速效果，但是该主轴换挡装置10仍存在下列问题：

一、该驱动单元与该主轴23、该转动轴11分别位于不同轴线位置，如此会占据较大的空间，使该加工头21的整体体积较大。

二、该驱动单元的U形拨块只与该第一大齿轮141的局部接触，极易使该第一大齿轮141因为受力不平均产生歪斜，严重影响该第一大齿轮141与该第一小齿轮142的线性移动与转动顺畅度，造成该变速齿轮单元14的损坏率、维修成本及使用成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以缩小加工头的体积，可以降低变速齿轮单元的损坏率、降低维修成本及使用成本的主轴换挡装置。

本发明主轴换挡 装置，适用于安装于一加工机，该加工机具有一加工头，及一安装在该加工头内的主轴，该主轴换挡装置包含一动力单元、一转动单元、一变速齿轮单元、一驱动单元及一连动单元，其特征在于：

该动力单元包括一安装于该加工头的马达，该马达具有一输出轴；

该转动单元包括一安装在该加工头内并与该输出轴及该主轴平行的转动轴，且该转动轴被该马达传动；

该变速齿轮单元包括一套结于该转动轴并能沿该转动轴的轴向在一第一位置与一第二位置之间线性移动的套筒，安装于该套筒且三者彼此连动的一传动小齿轮与一传动大齿轮，及套结于该主轴并能连动该主轴的一从动大齿轮与一从动小齿轮；

该驱动单元包括一套置于该转动轴并能沿该转动轴的轴向线性移动的作动杆，安装固定在该作动杆外并彼此间隔的一顶承座与一底承座，一安装在该顶承座与该底承座之间且位于该作动杆外的中空缸杆，一由该作动杆、该顶承座、该底承座与该中空缸杆配合形成的置油室，该作动杆具有一区隔环将该置油室区隔成一顶容室与一底容室，当该顶容室的油压大于该底容室的油压，该作动杆位于一低速驱动位置，当该顶容室的油压小于该底容室的油压，该作动杆位于一高速驱动位置；

该连动单元包括一与该作动杆连结并能带动该套筒在该第一位置与该第二位置之间移动的连动座；

当该作动杆位于该低速驱动位置，该套筒在该第一位置，该传动小齿轮传动该从动大齿轮，使该主轴处于一低速挡，当该作动杆位于该高速驱动位置，该套筒在该第二位置，该传动大齿轮传动该从动小齿轮，使该主轴处于一高速挡 。

本发明所述的主轴换挡装置，该作动杆还具有一个第一螺纹段，该连动座具有一套置于该第一螺纹段的基板，及自该基板朝向底端圈围成型的锁环，该连动单元还包括一螺锁于该第一螺纹段使该连动座被该作动杆连动的第一螺帽。

本发明所述的主轴换挡 装置，该传动大齿轮具有一朝向顶端成型的凸环，该连动单元还包括一位于该传动大齿轮顶侧的锁座，一安装在该凸环与该锁座之间的轴承，及锁置在该锁环与该锁座之间的数支螺栓。

本发明所述的主轴换挡装置，该锁环压置在该锁座与该轴承上，该套筒具有一个第二螺纹段，该连动单元还包括一螺锁于该第二螺纹段并压置在该轴承与该凸环上的第二螺帽。

本发明所述的主轴换挡装置，该顶承座具有一连通该顶容室的第一通孔，该底承座具有一连通该底容室的第二通孔，该驱动单元还包括一安装于该顶承座并连通该第一通孔的顶油嘴，及一安装于该底承座并连通该第二通孔的底油嘴。

本发明所述的主轴换挡装置，该主轴换挡装置还包含一导移单元，包括一沿该转动轴的轴向设置于该连动座的导槽，一安装固定于该加工头的固定块，及一固设于该固定块并位于该导槽内的导块。

本发明的有益效果在于：将该驱动单元整合在该转动轴上，可以减少组件占用空间，能缩小该加工头的体积，通过该连动单元带动该套筒、该传动小齿轮与该传动大齿轮移动，可以使所述组件维持良好的线性移动与转动顺畅度，进而可以降低该变速齿轮单元的损坏率、降低维修成本及使用成本。

附图说明

图1是一种现有主轴换挡装置安装于一加工头的局部组合剖视图；

图2是一立体图，显示本发明主轴换挡装置的一实施例安装于一加工机的一加工头；

图3是该实施例的一立体图，显示一转动单元、一变速齿轮单元、一驱动单元、一连动单元及一导移单元；

图4是该实施例的一不完整局部剖面图；

图5是该实施例的一分解立体图，显示一转动轴、该变速齿轮单元及该连动单元；

图6是该实施例的驱动单元的局部分解立体图；

图7是该实施例的一不完整局部剖面图，显示该变速齿轮单元的一套筒位于一第一位置，一主轴处于一低速挡 ；

图8是类似图7的视图，显示该变速齿轮单元的套筒位于一第二位置，该主轴处于一高速挡。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

在本发明被详细说明前，应当注意在以下的说明内容中所使用的相对位置用语，例如“顶”、“底”，是以各图所示方位暨正常使用方位为基准。

参阅图2、图3、图4，本发明主轴换挡装置的一实施例安装于一加工机30，特别适用于龙门加工机，该加工机30具有一加工头31，及一沿一顶底方向呈可转动地安装于该加工头31的主轴32，该实施例包含安装在该加工头31内的一动力单元40、一转动单元50、一变速齿轮单元60、一驱动单元70、一连动单元80及一导移单元90。

该动力单元40包括一安装固定于该加工头31的马达41，及一被该马达41的一输出轴411传动的动力轮42。

该转动单元50包括一呈可转动地安装在该加工头31内并与该输出轴411及该主轴32平行的转动轴51，及一套结于该转动轴51的顶部且被该动力轮42传动的转动轮52。

参阅图2至图5，该变速齿轮单元60包括一套结于该转动轴51 的底部并可沿该转动轴51的轴向在一第一位置(见图7)与一第二位置(见图8)之间线性移动的套筒61，安装于该套筒61且三者彼此连动的一传动小齿轮62与一传动大齿轮63，及套结于该主轴32并可连动该主轴32的一从动大齿轮64与一从动小齿轮65。

本实施例在该套筒61与该转动轴51之间设置彼此啮合的数个轴向栓齿与数个轴向栓槽，使该套筒61可与该转动轴51连动转动，并可相对该转动轴51线性移动，该传动小齿轮62直接设置于该套筒61 的底段外，该传动大齿轮63套装在该套筒61外彼此键结并位于该传动小齿轮62顶侧，该传动大齿轮63具有一朝向顶端成型且纵向截面呈阶梯状的凸环631，该从动小齿轮65位于该从动大齿轮64顶侧，且该从动大齿轮64可与该传动小齿轮62啮合被传动，该从动小齿轮 65可与该传动大齿轮63啮合被传动。

参阅图2至图6，该驱动单元70包括一套置于该转动轴51并可沿该转动轴51的轴向线性移动但不会转动的作动杆71，安装固定在该作动杆71外并彼此间隔的一顶承座72与一底承座73，一安装在该顶承座72与该底承座73之间且位于该作动杆71外的中空缸杆74，一由该作动杆71、该顶承座72、该底承座73与该中空缸杆74配合形成的置油室75。

该作动杆71具有位于中段的一区隔环711及一位于底段并缩径的第一螺纹段712，该区隔环711位于该置油室75内并将该置油室 75区隔成一顶容室751与一底容室752，当该顶容室751的油压大于该底容室752的油压，该作动杆71位于一低速驱动位置(见图7)，当该顶容室751的油压小于该底容室752的油压，该作动杆71位于一高速驱动位置(见图8)，该顶承座72具有一连通该顶容室751的第一通孔721，该底承座73具有一连通该底容室752的第二通孔731，该驱动单元70还包括一安装于该顶承座72并连通该第一通孔721的顶油嘴76，及一安装于该底承座73并连通该第二通孔731的底油嘴77，借此可以使油流进或流出该顶容室751、该底容室752，使该顶容室 751与该底容室752的油压产生变化，进而使该作动杆71产生线性移动。

该连动单元80包括一与该作动杆71连结并可带动该套筒61在该第一位置与该第二位置之间移动的连动座81、一第一螺帽82、一锁座83、一轴承84、一第二螺帽85。

该连动座81具有一套置于该作动杆71的第一螺纹段712的基板 811，及一自该基板811朝向底端圈围成型的锁环812，该第一螺帽 82螺锁于该第一螺纹段712使该连动座81被该作动杆71连动，该锁座83位于该传动大齿轮63顶侧，且与该凸环631配合形成一空间用于容置该轴承84，该第二螺帽85螺锁于该套筒61的一第二螺纹段 611并压置在该轴承84的内环与该凸环631上，此外，该连动座81 的锁环812压置在该锁座83与该轴承84的外环上，且数支螺栓86 锁置在该锁环812与该锁座83之间，通过上述组成，使该连动单元 80与该套筒61产生连动。

参阅图3、图5，该导移单元90包括一沿该转动轴51的轴向设置于该连动座81的导槽91，一安装固定于该加工头31的固定块92，及一固设于该固定块92并位于该导槽91内的导块93，通过该导槽 91与该导块93的配合，可以使该连动座81的移动更稳固、更精准。

参阅图2、图4、图7，当将油100经由该顶油嘴76注入该顶容室751，同时原本位于该底容室752的油100经由该底油嘴77流出，则该顶容室751的油压大于该底容室751的油压，使该作动杆71位于该低速驱动位置，此时，该传动小齿轮62与该从动大齿轮64啮合，启动该马达41使该转动轴51转动后，通过传动小齿轮62传动该从动大齿轮64，就可以使该主轴32处于低速挡。

参阅图8，要使该主轴32处于高速挡，只需使原本位于该顶容室 751的油100经由该顶油嘴76流出，同时将油100经由该底油嘴77 注入该底容室752，当该底容室752的油压大于该顶容室751的油压，该作动杆71就会朝向顶端移动至该高速驱动位置，同时通过该连动单元80带动该套筒61、该传动小齿轮62与该传动大齿轮63移动，使该传动小齿轮62与该从动大齿轮64脱离，变成该传动大齿轮63 与该从动小齿轮65啮合，启动该马达41使该转动轴51转动后，通过该传动大齿轮63传动该从动小齿轮65，就可以使该主轴32处于高速挡。

归纳上述，本发明主轴换挡装置具有如下所述的功效及优点︰

一、本发明将该驱动单元70整合在该转动轴51上，如此可以减少占用空间，能缩小该加工头31的体积。

二、本发明通过该连动单元80带动该套筒61、该传动小齿轮62 与该传动大齿轮63移动，可以使所述组件受力平均，以维持良好的线性移动与转动顺畅度，进而可以降低该变速齿轮单元60的损坏率、降低维修成本及使用成本。

Claims (6)

1.一种主轴换挡装置，适用于安装于一加工机，该加工机具有一加工头，及一安装在该加工头内的主轴，该主轴换挡装置包含一动力单元、一转动单元、一变速齿轮单元、一驱动单元及一连动单元，其特征在于：

该动力单元包括一安装于该加工头的马达，该马达具有一输出轴；

该转动单元包括一安装在该加工头内并与该输出轴及该主轴平行的转动轴，且该转动轴被该马达传动；

该变速齿轮单元包括一套结于该转动轴并能沿该转动轴的轴向在一第一位置与一第二位置之间线性移动的套筒，安装于该套筒且三者彼此连动的一传动小齿轮与一传动大齿轮，及套结于该主轴并能连动该主轴的一从动大齿轮与一从动小齿轮；

该驱动单元包括一套置于该转动轴并能沿该转动轴的轴向线性移动的作动杆，安装固定在该作动杆外并彼此间隔的一顶承座与一底承座，一安装在该顶承座与该底承座之间且位于该作动杆外的中空缸杆，一由该作动杆、该顶承座、该底承座与该中空缸杆配合形成的置油室，该作动杆具有一区隔环将该置油室区隔成一顶容室与一底容室，当该顶容室的油压大于该底容室的油压，该作动杆位于一低速驱动位置，当该顶容室的油压小于该底容室的油压，该作动杆位于一高速驱动位置；

该连动单元包括一与该作动杆连结并能带动该套筒在该第一位置与该第二位置之间移动的连动座；

当该作动杆位于该低速驱动位置，该套筒在该第一位置，该传动小齿轮传动该从动大齿轮，使该主轴处于一低速挡，当该作动杆位于该高速驱动位置，该套筒在该第二位置，该传动大齿轮传动该从动小齿轮，使该主轴处于一高速挡。

2.根据权利要求1所述的主轴换挡装置，其特征在于：

该作动杆还具有一个第一螺纹段，该连动座具有一套置于该第一螺纹段的基板，及自该基板朝向底端圈围成型的锁环，该连动单 元还包括一螺锁于该第一螺纹段使该连动座被该作动杆连动的第一螺帽。

3.根据权利要求2所述的主轴换挡装置，其特征在于：

该传动大齿轮具有一朝向顶端成型的凸环，该连动单元还包括一位于该传动大齿轮顶侧的锁座，一安装在该凸环与该锁座之间的轴承，及锁置在该锁环与该锁座之间的数支螺栓。

4.根据权利要求3所述的主轴换挡装置，其特征在于：

该锁环压置在该锁座与该轴承上，该套筒具有一个第二螺纹段，该连动单元还包括一螺锁于该第二螺纹段并压置在该轴承与该凸环上的第二螺帽。

5.根据权利要求1所述的主轴换挡装置，其特征在于：

该顶承座具有一连通该顶容室的第一通孔，该底承座具有一连通该底容室的第二通孔，该驱动单元还包括一安装于该顶承座并连通该第一通孔的顶油嘴，及一安装于该底承座并连通该第二通孔的底油嘴。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的主轴换挡装置，其特征在于：

该主轴换挡装置还包含一导移单元，包括一沿该转动轴的轴向设置于该连动座的导槽，一安装固定于该加工头的固定块，及一固设于该固定块并位于该导槽内的导块。