CN116652659A - 加工机的换刀机械手 - Google Patents

Abstract

一种加工机的换刀机械手，包括在一机体上安装有一第一马达、一传动结构及一旋转座，其中该传动结构包括有第一转轴、第二转轴、第一摇臂、第二摇臂以及连动件，该第一转轴与第二转轴平行设置，该第一摇臂接设该第一转轴，该第二摇臂接设该第二转轴，该连动件的两端分别枢接该第一摇臂与该第二摇臂，该第二转轴一端固接该旋转座；借此，当该第一马达驱使该第一转轴转动时，该旋转座将被带动产生翻转。是以，以第一马达搭配传动结构的方式能够改善现有以油压缸作为动力时存在液压油泄漏与液压油后续处理的不环保问题。

Description

加工机的换刀机械手

技术领域

本发明是与加工中心机有关，特别是指一种加工机的换刀机械手。

背景技术

已知配置有刀库的加工中心机是通过自动换刀机构来实现快速替换加工刀具的目的，前述自动换刀机构包括有一换刀臂，该换刀臂由一旋转轴一端接设一刀臂构成，所述旋转轴被驱转以带动该刀臂旋转而交换刀具。然于实务中，部分机种的换刀臂必须进一步地能够在两个定点之间被操控位移，以便顺利将加工中心机的主轴(spindle)上刀具与刀库(tool magazine)内的刀具完成换刀。

在一种换刀臂必须于角度0度及90度的两个定点之间往复移动的机构中，是将换刀臂安装在一个能够于九十度范围内转动的旋转座上，为能顺利且平稳地推动该旋转座，已知方式是采用能够产生较大输出功率的油压缸作为动力来源，惟油压缸存在液压油泄漏与液压油后续处理的不环保问题，且在使用上受有液压油温度不得过高的限制。因此，现有以油压手段作为推动该旋转座转动的方式有改善之处，除此之外，现有驱转该换刀臂的旋转轴的动力来源亦是采用油压方式而有一同再检讨之处。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种加工机的换刀机械手，是以电力控制作为驱使换刀机械手作动的主要动力。

缘以达成上述目的，本发明提供一种加工机的换刀机械手包括一机体、一传动结构、一第一马达及一旋转座。其中，传动结构包括有第一转轴、第二转轴、第一摇臂、第二摇臂以及连动件，该第一转轴与该第二转轴是以能够转动的方式分别穿设该机体，且该第一转轴与该第二转轴的一部分位于该机体外；该第一摇臂固接该第一转轴位于该机体外的部分，该第二摇臂固接该第二转轴位于该机体外的部分；该连动件具有两端且分别与该第一摇臂及该第二摇臂枢接；第一马达用以带动该第一转轴转动；旋转座与该第二转轴固接且能够于一第一位置与一第二位置之间往复转动。

本发明的效果在于以第一马达搭配传动结构的方式，即能够实现油压缸才会产生大输出功率的效果，改善现有油压缸存在液压油泄漏与液压油后续处理的不环保问题。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的加工机的换刀机械手的立体图；

图2为图1所示加工机的换刀机械手的前视图；

图3为图1所示加工机的换刀机械手的后视图；

图4为图1所示加工机的换刀机械手的分解图；

图5为图4当中部分构件的分解图；

图6为前视图，揭示加工机的换刀机械手的动作状态；

图7为加工机的换刀机械手当中的部分构件立体图；

图8为图7的右侧视图；

图9类同图8，揭示加工机的换刀机械手当中的旋转座翻转状态；

图10为图4当中部分构件的分解图；

图11为图10当中部分构件的分解图；

图12为加工机的换刀机械手当中的部分构件立体图；以及

图13为图12所示构件的组合后前视图。

【符号说明】

100:加工机的换刀机械手

10:机体

12:前侧板

20:换刀臂

22:旋转轴

24:刀臂

30:旋转座

32:第一侧面

34:第二侧面

40:传动结构

41:第一转轴

42:第二转轴

43:第一摇臂

44:第二摇臂

45:连动件

451:第一杆体

451a:T型头

452:第二杆体

452a:T型头

453:第一轴承座

454:第二轴承座

455:调整杆套

456:压盖

457:碟形弹片

458:碟形弹片

46:轴承座

47:螺栓

50:第一马达

52:减速机

60:第一凸轮分割器

61:机箱

61a:机钣

62:第一入力轴

63:螺栓

64:第一出力轴

66:第一分度结构

661:第一转位凸轮

661a:凸轮块

662:第一分度盘

663:第一分度件

70:限位结构

72:第一挡杆

721:第一头部

74:第二挡杆

741:第二头部

80:第二凸轮分割器

81:螺栓

82:机箱

83:连轴套

84:第二入力轴

86:第二出力轴

88:第二分度结构

881:第二转位凸轮

881a:凸轮块

882:第二分度盘

883:第二分度件

90:第二马达

92:减速机

L1:第一距离

L2:第二距离

P1:第一位置

P2:第二位置

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举一较佳实施例并配合附图详细说明如后。请参图1至图3所示，本发明一较佳实施例的加工机的换刀机械手100是用以将加工机的主轴上的刀具与刀库内的刀具进行交换，前述换刀机械手100包括有一机体10及一换刀臂20，该机体10固定不动，该换刀臂20透过一旋转座30而以能够被控制在两个定点之间往复移动的方式接设该机体10，前述定点的选择是依实际的工作需求而设定，本实施例的换刀臂20是被控制于角度0度(图2参照)及90度(图6参照)的两个定点之间往复翻转；此外，该换刀臂20包括有一旋转轴22及一刀臂24，该旋转轴22能被驱转，该刀臂24接设在该旋转轴22的一端且具有相对的两端分别用以夹扣一刀杆(图未示)，该刀臂24受该旋转轴22带动而进行180度的转动切换。

请配合图4至图11所示，本实施例的换刀机械手100还包括有一传动结构40、一第一马达50、一第一凸轮分割器60、一限位结构70、一第二凸轮分割器80与一第二马达90。

该传动结构40包括有一第一转轴41、一第二转轴42、一第一摇臂43、一第二摇臂44以及一连动件45。其中，该第一转轴41与该第二转轴42是以能够转动的方式分别穿过该机体10的前侧板12上的穿孔，较佳者，在前述穿孔处安装有轴承座46，转轴穿过轴承座46，轴承座46稳定支撑转轴并使转轴能够顺利转动，此外，该第二转轴42的一端透过多数个螺栓47而固接该旋转座30，且该第二转轴42能够带动该旋转座30翻转。该第一摇臂43及该第二摇臂44为一种偏心结构，其中第一摇臂43固接该第一转轴41位于该机体10外的部分，第二摇臂44固接该第二转轴42位于该机体10外的部分；该连动件45具有相对的两端且分别与该第一摇臂43及该第二摇臂44枢接并共同构成能够连动的结构。

上述第一转轴41及第二转轴42平行设置，请配合图2及图4所示，该第一摇臂43以该第一转轴41的轴心为转动中心，第二摇臂44以该第二转轴42的轴心为转动中心，于此定义该第一摇臂43与该连动件45的枢接中心至该第一摇臂43的转动中心为一第一距离L1，该第二摇臂44与该连动件45的枢接中心至该第二摇臂44的转动中心为一第二距离L2，其中该第一距离L1小于该第二距离L2。

该第一马达50是用以带动该第一转轴41转动，本实施例的第一马达50前端接设一减速机52，该第一凸轮分割器60设置于该减速机52与该传动结构40之间。如图5所示，该第一凸轮分割器60包括在一机箱61内设置有一第一入力轴62、一第一出力轴64及一第一分度结构66；其中，该第一入力轴62与该第一出力轴64平行设置且一端穿过该机箱61的一机钣61a，该第一入力轴62的一部分伸入该减速机52，该第一马达50通过该减速机52带动该第一入力轴62转动；该第一出力轴64通过多数根螺栓63与该第一转轴41同轴接设，然于实务上不排除该第一出力轴64与该第一转轴41可以是一体成形者；该第一分度结构66是用以连动该第一入力轴62与该第一出力轴64，本实施例的第一分度结构66包括有一第一转位凸轮661、一第一分度盘662与多数个第一分度件663，其中该第一入力轴62以能够带动该第一转位凸轮661转动的方式穿设该第一转位凸轮661，该第一分度盘662以能够连动该第一出力轴64或是该第一转轴41的方式套设在该第一出力轴64与该第一转轴41对接的部位，前述第一入力轴62与第一转位凸轮661连动的方式，以及第一分度盘662与该第一出力轴64或是第一分度盘662与该第一转轴41连动的方式在本实施例中是采取键与键槽配合的模式而实现连动的目的；至于该些第一分度件663则是间隔地设置在该第一分度盘662上。

在上述中，当该马达50驱使该第一入力轴62带动该第一转位凸轮661转动时，该第一转位凸轮661透过抵推该第一分度件663而使该第一分度盘662带动该第一转轴41转动，基于该连动件45的两端枢接该第一转轴41与该第二转轴42，以及该第一摇臂43与连动件45的枢接中心至该第一摇臂43的转动中心(即第一距离L1)小于该第二摇臂44与连动件45的枢接中心至该第二摇臂44的转动中心(即第二距离L2)的关系，使得被该第一转轴41带动的第一摇臂43能以大角度摆动的方式来带动该第二摇臂44以较小角度的范围摆动，并实现该第一转轴41同步带动该第二转轴42旋转的目的。在本实施例中，该第一转轴41带动该第一摇臂43于角度0度及180度之间正反向摆动(请对照图2及图6)，该第二摇臂44则是于角度0度及90度之间往复摆动。然于其他实施例中，不排除是该第一转轴41带动该第一摇臂43旋摆一圈时，该第二摇臂44通过该连动件45的连动而于角度0度及90度之间完成一次性的往复摆动。

此外，为了减缩该第一凸轮分割器60的整体体积，本实施例的第一分度件663采取分别设置在该第一分度盘662的正面与反面，该第一转位凸轮661包括有两个凸轮块661a分别以接力方式抵推设置在该第一分度盘662正面及反面的第一分度件663，以使该第一分度盘662转动顺畅。前述第一分度件663为一种带柄轴承，但不排除也可以是其他具有等效替代性的结构，例如滚子。由此可知，前述第一凸轮分割器60为一种可以产生大扭力的平行凸轮分割器，须说明的是，该凸轮分割器在其他实施例中的入力轴与出力轴可以是非平行设置的，例如当该入力轴是具有涡杆结构时，则该入力轴与出力轴之间呈垂直设置。

如图7及图8所示，本实施例的旋转座30概呈矩形体而具有一第一侧面32与一第二侧面34，由上述可知，该旋转座30是随同该第二转轴42的转动而翻转。该限位结构70包括有能够提供该第一侧面32抵接的第一抵挡面，以及能够提供该第二侧面34抵接的第二抵挡面，在本实施例中，限位结构70包括有立接在该机体10的一第一挡杆72及一第二挡杆74，该第一挡杆72具有一第一头部721，该第一头部721的顶面构成该第一抵挡面；该第二挡杆74具有一第二头部741，该第二头部741的顶面构成该第二抵挡面，较佳者，该第一头部721与该第二头部741是以能够被调整沿着轴向位移的方式设计，例如以螺接方式实现前述目的。其中图8表示该旋转座30的第一侧面32抵接该第一头部721而停留在一第一位置P1，图9表示被带动翻转的旋转座30以其第二侧面34抵接该第二头部741而停留在一第二位置P2。

请再配合图10及图11所示，该第二凸轮分割器80设置在该旋转座30与该换刀臂20之间，该第二马达90透过前端接设一减速机92而设置在该第二凸轮分割器80下方，因此当该旋转座30转动时，该换刀臂20、第二凸轮分割器80及第二马达90亦将随着该旋转座30的翻转而改变摆向。前述第二凸轮分割器80包括有一机箱82、一第二入力轴84、一第二出力轴86及一第二分度结构88。

该机箱82透过多数个螺栓81穿设而固接该旋转座30，机箱82内设置该第二入力轴84、第二出力轴86及第二分度结构88，其中该第二入力轴84与该第二出力轴86平行设置，该第二入力轴84的一端伸至该减速机92中，该第二马达90透过减速机92带动该第二入力轴84转动；该第二出力轴86的一端穿出该机箱82，且该第二出力轴86透过一连轴套83而与该换刀臂20的旋转轴22同轴连接。

该第二分度结构88用以连动该第二入力轴84与该第二出力轴86，本实施例的第二分度结构88包括有一第二转位凸轮881、一第二分度盘882与多数个第二分度件883，其中该第二入力轴84以能够带动该第二转位凸轮881转动的方式穿设该第二转位凸轮881，该第二出力轴86亦以能与该第二分度盘882连动的方式穿设该第二分度盘882，前述第二入力轴84与第二转位凸轮881、第二出力轴86与第二分度盘882的连动方式除了可以采取键与键槽配合的模式之外，亦可通过制作为一体成形的结构来实现连动目的；该些第二分度件883间隔设置在该第二分度盘882上。本实施例的第二转位凸轮881同样是由两个凸轮块881a构成，第二分度盘882的正面与反面分别设置有多数个以带柄轴承为例的第二分度件883，当第二马达90驱使该第二入力轴84转动时，凸轮块881a抵推第二分度件883连动该第二出力轴86旋转，转动的第二出力轴86带动该旋转轴22转动，该旋转轴22带动该刀臂24旋转。

综合以上所述，本发明的加工机的换刀机械手100主要是以电力控制作为驱使换刀机械手作动的动力源，包括以该第一马达50配合该第一凸轮分割器60与该传动结构40而实现以较大输出功率(如大扭力输出)带动该旋转座30，当该旋转座30上搭载该换刀臂20、第二凸轮分割器80及第二马达90等重物时，仍能顺畅地带动于两个定点之间往复翻转；以及，以该第二马达90配合该第二凸轮分割器80来控制该换刀臂20的该刀臂24进行180度的换刀转动切换。前述第一马达50及第二马达90为一种交流电三相电机马达，通过马达搭配分割器及传动结构40的方式，改善现有以油压缸作为带动换刀臂于两个定点之间移动时，存在液压油泄漏与液压油后续处理的不环保问题，且本发明的结构并无受到液压油温度过高的使用限制。值得一提的是，本实施例的旋转座30上所搭载的重物虽是换刀臂20及第二凸轮分割器80，然于实际的应用例上并不以前述重物为限。

此外，上述实施例的连动件45除了可以是单一构件之外，还可以是具备调整长度的结构，例如包括有一第一杆体451与一第二杆体452，该第一杆体451与该第二杆体452以能够调整对接长度的方式(如锁接)接设，其中该第一杆体451一端与该第一摇臂43枢接，该第二杆体452一端与该第二摇臂44枢接，透过前述可调整长度的结构设计，使得该连动件45在安装上更具灵活性，例如得适应于该第一转轴41及该第二转轴42的中心间距有所改变时。请再配合图12及图13所示，在一实施例中，第一杆体451是透过对接一第一轴承座453而枢接该第一摇臂43，第二杆体452是透过对接一第二轴承座454而枢接该第二摇臂44，第一杆体451与第二杆体452的另一端分别构成一T型头451a及452a，前述T型头容设在一调整杆套455中，并以一压盖456将T型头局限在该调整杆套455中，其中，在该T型头451a与该调整杆套455的底壁之间设置有碟形弹片457，在该T型头452a与该压盖456之间设置有碟形弹片458，借此，连动件45的长度调整机制具备补偿功效，能够使得该第一摇臂43及第二摇臂44的转动更为顺畅。

以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及权利要求书所为的等效变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (12)

1.一种加工机的换刀机械手，其特征在于，包含：

一机体；

一传动结构，包括一第一转轴、一第二转轴、一第一摇臂、一第二摇臂以及一连动件，其中该第一转轴与该第二转轴是以能够转动的方式分别穿设该机体，且该第一转轴与该第二转轴的一部分位于该机体外；该第一摇臂固接该第一转轴位于该机体外的部分，该第二摇臂固接该第二转轴位于该机体外的部分；该连动件具有两端且分别与该第一摇臂及该第二摇臂枢接；

一第一马达，用以带动该第一转轴转动；以及

一旋转座，是与该第二转轴固接且能够于一第一位置与一第二位置之间往复转动。

2.根据权利要求1所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，该第一摇臂以该第一转轴的轴心为转动中心，该第二摇臂以该第二转轴的轴心为转动中心，其中定义该第一摇臂与该连动件的枢接中心至该第一摇臂的转动中心为一第一距离，定义该第二摇臂与该连动件的枢接中心至该第二摇臂的转动中心为一第二距离，该第一距离小于该第二距离。

3.根据权利要求1所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，包含一第一凸轮分割器，该第一凸轮分割器包括有一第一入力轴、一第一出力轴及一第一分度结构，其中该第一马达带动该第一入力轴转动，该第一出力轴与该第一转轴同轴接设，该第一分度结构用以连动该第一入力轴与该第一出力轴。

4.根据权利要求3所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，该第一入力轴与该第一出力轴平行设置，该第一分度结构包括有一第一转位凸轮、一第一分度盘与多数个第一分度件；该第一入力轴穿设该第一转位凸轮，该第一出力轴穿设该第一分度盘，该些第一分度件间隔设置在该第一分度盘上，其中该第一转位凸轮用以抵推该第一分度件。

5.根据权利要求1所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，包含一限位结构，该限位结构包括有一第一抵挡面与一第二抵挡面，该旋转座具有一第一侧面与一第二侧面，其中当该第一侧面抵接该第一抵挡面时，该旋转座位于该第一位置，当该第二侧面抵接该第二抵挡面时，该旋转座位于该第二位置。

6.根据权利要求5所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，该限位结构包括有接设在该机体的一第一挡杆及一第二挡杆，该第一挡杆具有一第一头部，该第二挡杆具有一第二头部，其中该第一头部及该第二头部是能被调整沿着轴向位移，且该第一头部具有该第一抵挡面，该第二头部具有该第二抵挡面。

7.根据权利要求1所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，该传动结构的该连动件包括有一第一杆体与一第二杆体，该第一杆体与该第二杆体以能够调整对接长度的方式接设，其中该第一杆体一端与该第一摇臂枢接，该第二杆体一端与该第二摇臂枢接。

8.根据权利要求1所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，包含一接设在该旋转座的换刀臂，该换刀臂包括有一旋转轴及一刀臂，该旋转轴受操控转动，该刀臂接设在该旋转轴一端且具有相对的两端分别用以夹扣一刀杆。

9.根据权利要求8所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，包含一第二凸轮分割器与一第二马达，该第二凸轮分割器设置在该旋转座与该换刀臂之间，该第二凸轮分割器包括有一第二入力轴、一第二出力轴及一第二分度结构，其中该第二马达带动该第二入力轴转动，该第二出力轴与该旋转轴同轴接设，该第二分度结构用以连动该第二入力轴与该第二出力轴。

10.根据权利要求9所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，该第二入力轴与该第二出力轴平行设置，该第二分度结构包括有一第二转位凸轮、一第二分度盘与多数个第二分度件；该第二入力轴穿设该第二转位凸轮，该第二出力轴穿设该第二分度盘，该些第二分度件间隔设置在该第二分度盘上，其中该第二转位凸轮用以抵推该第二分度件。

11.根据权利要求1所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，该第一马达通过该第一转轴带动该第一摇臂于角度0度及180度之间正反向摆动，该第二摇臂通过该连动件的连动而于角度0度及90度之间往复摆动。

12.根据权利要求1所述的加工机的换刀机械手，其特征在于，该第一马达通过该第一转轴带动该第一摇臂旋摆一圈时，该第二摇臂通过该连动件的连动而于角度0度及90度之间完成一次性的往复摆动。