CN114425718B

CN114425718B - 加工轴反向动平衡方法与结构

Info

Publication number: CN114425718B
Application number: CN202210016292.2A
Authority: CN
Inventors: 简祯祈; 刘宣志
Original assignee: Nanjing Taliang Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Taliang Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2042-01-07
Also published as: CN114425718A

Abstract

本发明提供一种加工轴反向动平衡方法与结构，包括以下步骤：在工作模式中，通过加工主轴抓起刀具且预备进行加工作业；于加工状态，加工主轴进行第一孔加工时，于工作区域下降至作业工作高度；加工主轴进行下钻且平衡轴进行上升以维持平衡；加工主轴上升至作业工作高度且平衡轴下降以维持平衡；判断该加工主轴处于加工状态下或非加工状态下；如果加工主轴处于非加工状态，则加工主轴于工作区域上升至作业安全高度且平衡轴下降至起始位置。

Description

加工轴反向动平衡方法与结构

技术领域

本发明涉及一种加工机台，特别是指一种加工主轴与平衡轴反向移动的加工轴反向动平衡方法与结构。

背景技术

就近年来为加工业界所用综合加工机，系采具有X、Y、Z多轴动柱式的进给机构作为控制主轴座高速进给技术的型态，主要利用架设有刀具装置的主轴座定位于进给机构其一轴的移动结构上，所述进给机构都采用蜗轮蜗杆传动或直驱式马达系统作各轴间的驱动控制。

然而，此种现有结构型态于实际使用经验中发现仍存在下述的问题点：1、传统综合加工机机台结构惯量大，致使结构不易轻量化，造成整个机台加速性无法大幅提升，运动速度受到限制，加工速度无法提升。2、增加负荷量且相当浪费能量，容易造成马达的使用寿命降低，且主轴座移动时会产生运动惯量，将不利于主轴座达到既定位置时作剎止定位，此也是造成精准度不佳的原因。3、主轴座在立柱上沿Z轴上下运动时，因为重力加速度的关系会产生极大的运动惯量及摩擦力，直接影响到加工精准度及机台的使用寿命。4.平衡轴在任何时候都与加工轴进行反向、同速与同距离的作动，大幅增加平衡轴移动距离与作动时间，占据较大设备空间并缩短平衡轴的使用寿命。

因此，如何解决上述现有技术的问题与缺失，即为相关业者所亟欲研发的课题所在。

发明内容

本发明提出一种加工轴反向动平衡方法，能够有效减少加工时所产生的震动且延长平衡轴的使用寿命。

本发明提供一种加工轴反向动平衡方法，尤用于加工轴反向动平衡结构，加工轴反向动平衡结构包括基板、第一驱动模块、二滑轨、配重块、第二驱动模块、溜板与下钻驱动马达。基板具有上半部区域与下半部区域，第一驱动模块设置在基板的上半部区域。第一驱动模块具有上线圈与上磁铁，上线圈设置连接至基板，且上磁铁设置浮动连接至上线圈，其中上磁铁在上线圈的范围内移动。二滑轨彼此平行设置于基板的两侧，配重块设置连接至上磁铁与二滑轨上。第二驱动模块设置在基板的下半部区域，第二驱动模块具有下线圈与下磁铁，下线圈设置连接至基板，且下磁铁设置浮动连接至下线圈，其中下磁铁在下线圈的范围内移动。溜板设置连接至下磁铁与二滑轨上，下钻驱动马达设置连接至溜板，其中下钻驱动马达的一端具有刀具。上磁铁的移动方向与该下磁铁的移动方向相反，并且配重块与下钻驱动马达在同一Z轴线上。第一驱动模块与配重块为一平衡轴，并且第二驱动模块、溜板与下钻驱动马达为加工主轴，加工轴反向动平衡方法包括以下步骤：在工作模式中，通过加工主轴抓起该刀具且预备进行加工作业，在加工状态中，当加工主轴进行第一孔加工作业时，该加工主轴于工作区域下降至一作业工作高度，加工主轴进行下钻且平衡轴进行上升以维持平衡，该加工主轴上升至作业工作高度且平衡轴下降以维持平衡，判断加工主轴是否处于一非加工状态，如果加工主轴处于非加工状态，则加工主轴于工作区域上升至一作业安全高度且平衡轴下降至起始位置，加工主轴进行放置刀具或更换刀具，回到在工作模式中通过加工主轴抓起刀具且预备进行加工作业的步骤

在本发明的一实施例中，如果于加工状态下，则回到加工主轴进行下钻且平衡轴进行上升以维持平衡的步骤。

在本发明的一实施例中，配重块与下钻驱动马达的移动速度相同。

在本发明的一实施例中，配重块通过加速度来补偿本身的重量，并且配重块与下钻驱动马达的移动速度不同，且加速度为1g至6g之间。

在本发明的一实施例中，在下钻驱动马达的刀具于Z轴方向下降至作业工作高度，下钻第一孔即开始作业。

本发明提供一种加工轴反向动平衡结构，包括基板、第一驱动模块、二滑轨、配重块、第二驱动模块、溜板与下钻驱动马达。基板具有上半部区域与下半部区域。第一驱动模块设置在基板的上半部区域，第一驱动模块具有上线圈与上磁铁，上线圈设置连接至基板，且上磁铁设置浮动连接至上线圈，其中上磁铁在上线圈的范围内移动。二滑轨彼此平行设置于该基板的两侧。配重块设置连接至上磁铁与二滑轨上。第二驱动模块设置在基板的下半部区域，第二驱动模块具有下线圈与下磁铁，下线圈设置连接至基板，且下磁铁设置浮动连接至下线圈，其中下磁铁在下线圈的范围内移动。溜板设置连接至下磁铁与二滑轨上。下钻驱动马达设置连接至溜板，其中下钻驱动马达的一端具有一刀具，其中上磁铁的移动方向与下磁铁的移动方向相反，且配重块与下钻驱动马达在同一Z轴线上。加工轴反向动平衡结构进行以下步骤：在工作模式中，通过加工主轴抓起该刀具且预备进行加工作业，在加工状态中，当该加工主轴进行第一孔加工作业时，加工主轴于工作区域下降至作业工作高度，加工主轴进行下钻且平衡轴进行上升以维持平衡，加工主轴上升至作业工作高度且平衡轴下降以维持平衡，判断加工主轴是否处于非加工状态，如果加工主轴处于该非加工状态，则加工主轴于工作区域上升至作业安全高度且平衡轴下降至起始位置，加工主轴进行放置刀具或更换刀具，回到在工作模式中通过加工主轴抓起该刀具且预备进行加工作业的步骤。

在本发明的一实施例中，如果该加工主轴处于该加工状态下，则回到该加工主轴进行下钻且该平衡轴进行上升以维持平衡的步骤。

在本发明的一实施例中，该配重块通过加速度来补偿本身的重量，并且该配重块与该下钻驱动马达的移动速度不同，且加速度为1g至6g之间。

在本发明的一实施例中，在该下钻驱动马达的该刀具于Z轴方向下降至该作业工作高度，且下钻第一孔来开始作业。

综上所述，本发明所揭示的加工轴反向动平衡方法与结构能够达到以下功效：

1.减少加工时所产生的震动；

2.加工机台的动态平衡；

3.提高运动反应速率以及延长平衡轴的使用寿命。

底下借由具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1是本发明的加工轴反向动平衡结构的正视图。

图2是本发明的加工轴反向动平衡结构的剖视图。

图3是本发明的加工轴反向动平衡结构的作动示意图。

图4是本发明的加工轴反向动平衡方法的流程图。

附图标记说明：100-加工轴反向动平衡结构；101-基板；101A-上半部区域；101B-下半部区域；102-第一驱动模块；1021-上线圈；1022-上磁铁；103-滑轨；104-配重块；105-第二驱动模块；1051-下线圈；1052-下磁铁；106-溜板；107-下钻驱动马达；108-刀具；110-平衡轴；120-加工主轴；300-加工轴反向动平衡流程；S310、S320、S330、S340、S350、S360、S370-步骤。

具体实施方式

为能解决现有加工时产生震动与平衡轴寿命不够长的诸多问题，发明人经过多年的研究及开发，据以改善现有产品的诟病，后续将详细介绍本发明如何以一种加工轴反向动平衡方法与结构来达到最有效率的功能诉求。

请同时参阅图1至图4，图1是本发明的加工轴反向动平衡结构的正视图。图2是本发明的加工轴反向动平衡结构的剖视图。图3是本发明的加工轴反向动平衡结构的作动示意图。图4是本发明的加工轴反向动平衡方法的流程图。如图1与图2所示，本发明实施例的加工轴反向动平衡结构100包括基板101、第一驱动模块102、二滑轨103、配重块104、第二驱动模块105、溜板106与下钻驱动马达107。基板101具有一上半部区域101A与一下半部区域101B。第一驱动模块102设置在基板101的上半部区域101A，第一驱动模块102具有上线圈1021与上磁铁1022，上线圈1021设置连接至基板101，且上磁铁1022设置浮动连接至上线圈1021，其中上磁铁1022在上线圈1021的范围内移动并且在上线圈1021处于通电状态时，上磁铁1022会悬浮于上线圈1021的上面。二滑轨103彼此平行设置于基板101的两侧。配重块104设置连接至上磁铁1022与二滑轨103上。第一驱动模块102与配重块104为一平衡轴110。

此外，第二驱动模块105设置在基板101的下半部区域101B，第二驱动模块105具有下线圈1051与下磁铁1052，下线圈1051设置连接至基板101，且下磁铁1052设置浮动连接至下线圈1051，其中下磁铁1052在下线圈1051的范围内移动并且在下线圈1051处于通电状态时，下磁铁1052会悬浮于下线圈1051的上面。溜板106设置连接至下磁铁1052与二滑轨103上。下钻驱动马达107设置连接至溜板106，其中下钻驱动马达107的一端具有刀具108，第二驱动模块105、溜板106与下钻驱动马达107为加工主轴120。

进一步来说，请同时参照图1至图4，图3是本发明的加工轴反向动平衡结构的作动示意图。图4是本发明的加工轴反向动平衡方法的流程图。由图3与图4可以知道本发明实施例的加工轴反向动平衡结构100的运作机制。上磁铁1022的移动方向与下磁铁1052的移动方向相反，且配重块104与下钻驱动马达107在同一Z轴线上。在一发明实施例中，配重块104与下钻驱动马达107的移动速度相同，在另一发明实施例中，配重块104可以通过加速度来补偿本身的重量，其中配重块104与下钻驱动马达107的移动速度不同，且加速度为1g至6g之间，可视实际需求进行设定以达到不同的速度来达到动态平衡。值得注意的是，本发明实施例的加工轴反向动平衡方法包括以下步骤：在工作模式中，通过加工主轴抓起该刀具且预备进行加工作业(步骤S310)；在加工状态中，当加工主轴进行第一孔加工作业时，加工主轴于工作区域下降至一作业工作高度(步骤S320)；加工主轴进行下钻且平衡轴进行上升以维持平衡(步骤S330)；加工主轴上升至作业工作高度且该平衡轴下降以维持平衡(步骤S340)；判断加工主轴是否处于非加工状态(步骤S350)；如果加工主轴处于非加工状态，则加工主轴于工作区域上升至作业安全高度且该平衡轴下降至起始位置(步骤S360)；加工主轴进行放置刀具或更换刀具(步骤S370)；接下来回到在工作模式中通过加工主轴抓起刀具且预备进行加工作业的步骤S320。须了解的是，上述的加工状态与非加工状态都属于在工作模式下。

详细来说，本发明实施例的加工轴反向动平衡流程300主要用于本发明图1至图3的加工轴反向动平衡结构100，加工轴反向动平衡结构100会先进入工作模式，而在工作模式下，加工主轴120会抓起刀具180且预备进行一加工作业，接下来则会在加工作业的加工状态中，当加工主轴120进行第一孔加工作业时，加工主轴120在工作区域会下降至一作业工作高度，其作业工作高度可为操作者或设计者依据实际需求来设定，其不会作为限制本发明。接下来进入到步骤S330，加工主轴120会进行下钻，并且平衡轴110会进行上升以维持整体的平衡。在下钻的作业完成之后，进入到步骤S340，加工主轴120会上升至另一作业工作高度，并且平衡轴110同时也会下降以维持整体的平衡，上述的作业安全高度为一范围值，例如在X1～Y1之间的值都算是作业安全高度，可由设计者依据实际需求来进行设定。在本实施例中，于加工作业过程中(也即加工轴反向动平衡结构100处于加工状态下)，会重复步骤S330与步骤S340，后续会有更进一步的运作机制的说明。之后，加工轴反向动平衡结构100会进入步骤S350来判断加工主轴120是否处于一非加工状态。如果加工主轴120处于非加工状态中，则会直接进入到步骤S360，加工主轴120于工作区域会上升至作业安全高度且平衡轴110则同时会下降至起始位置，其作业安全高度可为操作者依据实际需求来设定，其不会作为限制本发明。

如果加工主轴120处于该加工状态下，则会回授进入到步骤S330来继续进行尚未完成的加工作业。上述的步骤S360完成后，则加工轴反向动平衡结构100会进入到步骤S370，加工主轴120会进行放置刀具108或更换刀具108，接下来加工轴反向动平衡结构100会回授至步骤S310，以在工作模式中再度开始进行下一个加工作业。值得注意的是，由上述流程可知，本发明实施例的平衡轴110只会在步骤S330与步骤S340中作动，也就是说平衡轴110只有在加工轴反向动平衡结构100进行加工作业时才会进行作动，如此一来，平衡轴110的移动距离或作动时间较少，其使用寿命或工作效率都可大幅提升。

另外，需要注意的，在加工轴反向动平衡结构100的下钻驱动马达107的刀具108于Z轴方向下降至作业工作高度，且下钻第一孔来开始作业上述的运作机制。当加工主轴120往下时，也就是第二驱动模块105的上磁铁1052在上线圈1051往下移动，并且带动溜板106在滑轨103的路径往下移动且溜板会带动下钻驱动马达107往下移动。同时，另一方面平衡轴110则会往上移动，也即第一驱动模块102的上磁铁1022在上线圈1021往上移动。同理，当加工主轴120往上时，平衡轴110则会往下，并且加工主轴120与平衡轴110都在同一轴线上，通过上述的反向作动达到加工轴反向动平衡结构100的动态平衡。此外，平衡轴110上可再增加重量以作为平衡负载的调节。

综上所述，本发明所揭示的加工轴反向动平衡结构能够达到以下功效：

1.减少加工时所产生的震动；

2.加工机台的动态平衡；

3.提高运动反应速率以及延长平衡轴的使用寿命。

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

1.一种加工轴反向动平衡方法，用于一加工轴反向动平衡结构，该加工轴反向动平衡结构包括一基板、一第一驱动模块、二滑轨、一配重块、一第二驱动模块、一溜板与一下钻驱动马达，该基板具有一上半部区域与一下半部区域，该第一驱动模块设置在该基板的该上半部区域，该第一驱动模块具有一上线圈与一上磁铁，该上线圈连接至该基板，且该上磁铁浮动连接至该上线圈，其中该上磁铁在该上线圈的范围内移动，该二滑轨彼此平行设置于该基板的两侧，该配重块连接至该上磁铁与该二滑轨上，该第二驱动模块设置在该基板的该下半部区域，该第二驱动模块具有一下线圈与一下磁铁，该下线圈连接至该基板，且该下磁铁浮动连接至该下线圈，其中该下磁铁在该下线圈的范围内移动，该溜板连接至该下磁铁与该二滑轨上，该下钻驱动马达连接至该溜板，其中该下钻驱动马达的一端具有一刀具，其中该上磁铁的移动方向与该下磁铁的移动方向相反，且该配重块与该下钻驱动马达在同一Z轴线上，该配重块通过加速度来补偿本身的重量，并且该配重块与该下钻驱动马达的移动速度不同，且加速度为1g至6g之间，其中该第一驱动模块与该配重块为一平衡轴，且该第二驱动模块、该溜板与该下钻驱动马达为一加工主轴，其特征在于，该加工轴反向动平衡方法包括：

在一工作模式中，通过该加工主轴抓起该刀具且预备进行一加工作业；

在一加工状态中，当该加工主轴进行第一孔加工作业时，该加工主轴于工作区域下降至一作业工作高度；

该加工主轴进行下钻且该平衡轴进行上升以维持平衡；

该加工主轴上升至该作业工作高度且该平衡轴下降以维持平衡；

判断该加工主轴是否处于一非加工状态；

如果该加工主轴处于该非加工状态，则该加工主轴于工作区域上升至一作业安全高度且该平衡轴下降至起始位置；以及

该加工主轴进行放置该刀具或更换该刀具；

回到在该工作模式中通过该加工主轴抓起该刀具且预备进行一加工作业的步骤。

2.如权利要求1所述的加工轴反向动平衡方法，其特征在于：如果该加工主轴处于该加工状态下，则回到该加工主轴进行下钻且该平衡轴进行上升以维持平衡的步骤。

3.如权利要求1所述的加工轴反向动平衡方法，其特征在于：在该下钻驱动马达的该刀具于Z轴方向下降至该作业工作高度，且下钻第一孔来开始作业。

4.一种加工轴反向动平衡结构，其特征在于，包括：

一基板，其具有一上半部区域与一下半部区域；

一第一驱动模块，其设置在该基板的该上半部区域，该第一驱动模块具有一上线圈与一上磁铁，该上线圈连接至该基板，且该上磁铁浮动连接至该上线圈，其中该上磁铁在该上线圈的范围内移动；

二滑轨，彼此平行设置于该基板的两侧；

一配重块，其连接至该上磁铁与该二滑轨上；

一第二驱动模块，其设置在该基板的该下半部区域，该第二驱动模块具有一下线圈与一下磁铁，该下线圈连接至该基板，且该下磁铁浮动连接至该下线圈，其中该下磁铁在该下线圈的范围内移动；

一溜板，其连接至该下磁铁与该二滑轨上；以及

一下钻驱动马达，其连接至该溜板，其中该下钻驱动马达的一端具有一刀具，其中该上磁铁的移动方向与该下磁铁的移动方向相反，且该配重块与该下钻驱动马达在同一Z轴线上，该配重块通过加速度来补偿本身的重量，并且该配重块与该下钻驱动马达的移动速度不同，且加速度为1g至6g之间；

其中该第一驱动模块与该配重块为一平衡轴，且该第二驱动模块、该溜板与该下钻驱动马达为一加工主轴，其中该加工轴反向动平衡结构进行以下步骤，在一工作模式中，通过该加工主轴抓起该刀具且预备进行一加工作业，在一加工状态中，当该加工主轴进行第一孔加工作业时，该加工主轴于工作区域下降至一作业工作高度，该加工主轴进行下钻且该平衡轴进行上升以维持平衡，该加工主轴上升至该作业工作高度且该平衡轴下降以维持平衡，判断该加工主轴是否处于一非加工状态，如果该加工主轴处于该非加工状态，则该加工主轴于工作区域上升至一作业安全高度且该平衡轴下降至起始位置，该加工主轴进行放置该刀具或更换该刀具，回到在该工作模式中通过该加工主轴抓起该刀具且预备进行一加工作业的步骤。

5.如权利要求4所述的加工轴反向动平衡结构，其特征在于：如果该加工主轴处于该加工状态下，则回到该加工主轴进行下钻且该平衡轴进行上升以维持平衡的步骤。

6.如权利要求4所述的加工轴反向动平衡结构，其特征在于：在该下钻驱动马达的该刀具于Z轴方向下降至该作业工作高度，且下钻第一孔来开始作业。