CN1689736A - 中心切削机的主轴结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中心切削机的主轴结构，主要是在于主轴上直接设置有离合器与动力源连接，再利用主轴的联轴套作啮合或分开，配合离合器转盘上的斜导槽的导引控制，可以直接切换该动力源作主轴的驱动旋转或是对拉杆的位移操作以控制刀具轴套的松脱或夹固以配合换刀装置的换刀及选刀操作，成为一种以动力源直接驱动主轴转动且可适时切换直接作为拉杆的位移操作动力，而不必另设油压装置作为驱动力且大幅减少盘簧数与简化机构的中心切削机的主轴结构。

Description

中心切削机的主轴结构

技术领域

本发明涉及一种中心切削机的主轴结构，尤其是指一种不必再利用油压连结，而是利用该主轴的动力源所带动的离合器及其相关搭配的元件，可以直接作所需的刀具的夹固或松开操作，并藉此达到大幅减少强力的盘簧组设数量且具有更为牢靠、且明确的操作特性的中心切削机专用的主轴结构。

背景技术

如图14、15所示，为中心切削机的主轴结构，该主轴结构8由主轴轴座81配合轴套82供套置主轴套83；主轴轴座81的内孔811所组设的油压装置84的油路841、842，使之可以驱动活塞843作动。活塞843的中孔844连结拉杆85的凸环851使之随作动而位移。再于主轴轴座81顶端利用一联轴器86与动力源87的出力轴871固接，此出力轴871的通孔872可连接动力源87另端的旋转接头88以提供所需的冷却水自拉杆85送出，作为切削时的冷却。

由上述的结构可知，拉杆85的作动完全仰赖油压装置84的驱动以控制刀具轴套89的松夹或夹固；而该油压装置84深藏在主轴轴座81的内孔811之中，其进、出的油路841、842设计及加工、安装均较为困难，故障排除及检修更是不易，对于生产线的加工工作效率及流程有相当不利的影响。

再者，油压装置必须再另外配合成本较高的油压单元及控制设备，且会有相当恼人的漏油及油垢的问题，而日常运作的维持成本亦高。另外，以油压单元的供油，当不预警的停电或油压系统故障失灵时，会产生无法操作及意外；所以以油压驱动拉杆作进、退刀的操作的主轴结构有许多的缺点。

另外，请再参阅图16所示，为另外一种常见的主轴9，为达到有足够的弹性及提供合宜的夹固力，于拉杆91之外会套置诸多强力的盘簧92，再配合顶端枢接连设的推杆93，使推杆93另端所连设的动力源可以驱动该拉杆91作上下升降供夹固或放开对刀具轴套的操作。利用盘簧92虽可达到所需的弹性及夹固力量，但每一片盘簧92受力时的变形位移量相当小，无法应付拉杆91的上下位移所需，故盘簧92需交互叠置有相当的数量，从该图所示可知，其叠置的数量相当多，累积的长度几乎是整支拉杆91一半的长度，造成组设不便，且随主轴转动时会产生噪音，亦会影响重心平衡，不利于高速机型的应用。

发明人有鉴于此，为克服公知结构的缺点，提供一种创新的中心切削机专用的主轴结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种中心切削机的主轴结构，藉由该主轴的顶端直接连设有动力源(如大马力的伺服马达)作为转动的动力，且直接驱动主轴配合离合器及该离合器转盘的控制以带动拉杆作动，加上少量强力的盘簧辅助以达到确实夹紧刀具轴套的目的，且放松时亦利用该动力源即可直接达成，不需要再另外设置昂贵、可靠度不佳且会产生许多缺点的油压控制装置，以避免液压供油及控制系统所产生的缺点，可以降低整体传动系统的惯量，可以大幅缩短主轴加速的时间，成为一种能有效提高工作效率与速度的中心切削机的主轴结构。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种中心切削机的主轴结构，包括有：

一轴座，内有诸多轴承恰可组设主轴套；

一主轴套，出力端设有锥孔可供日后组设连结刀具的刀具轴套夹的插入，以夹固刀具作所需的加工；

一拉杆，套置于主轴套内，出力端具有夹爪可配合主轴套内的内凹环以夹固刀具轴套；且内具中孔供套置导管；其中：

于主轴套的顶端连设有联轴套及轴承座，且内套置有盘簧及一活动隔环；联轴套之外有外栓槽键恰与离合器的内栓槽键作滑动套合以套接离合器，且联轴套与轴承座之间套设一间隔凸缘，而轴承座外除组设有轴承之外，内设有诸多凹孔供组设弹簧及推杆；推杆的端面及活动隔环的上端面间分别设有止推轴承，此两止推轴承恰好顶持于下拉杆螺套的凸缘上下两端面；

离合器内亦设有诸多凹孔供容置弹簧及推杆，使推杆的端面恰好顶持于间隔凸缘的上端面，使该离合器可以有一向上位移的弹性力量，且该离合器上、下端分别设有上、下啮合齿，利用下啮合齿可与固定于轴座的上端面的固定环的啮合齿作对应卡入啮合或分离，利用上啮合齿恰可与轴承座上利用轴承所枢设的爪型离合器的啮合爪作啮合或分离；

拉杆上段具有螺牙段，该螺牙段可同时供螺合上下拉杆螺套，该上、下拉杆螺套间设有啮合爪可相互啮合定位，且上拉杆螺套的凸缘上活动套入于爪型离合器内，且上拉杆螺套的凸缘上等距设有诸多向外固设的插销，其可活动穿设于爪型离合器的的直长孔内之后凸伸于该爪型离合器的表面，藉此诸多插销的外端设有一感应环；

爪型离合器除具有啮合爪及直长孔之外，以内栓槽键与外拉杆螺套的外栓槽键作活动套接传动，上端面另设有定位环及螺孔；

凸轮环座利用螺栓与固定环固接，且恰好套设在离合器之外，该凸轮环座内具诸多斜导槽，可供套设于外的离合器转盘所组设的导轮置入，离合器转盘上设有检知器，且其内端面恰在此时好与离合器的上端面相互对应；离合器转盘外设有凸耳可供枢设动力杆的出力轴，且其另端则活动枢设固定于轴座的凸耳上；

藉此，可利用活动杆驱动离合器转盘转动，配合凸轮环座的斜导槽的导引，使旋转的离合器转盘同步作位移，以改变离合器的上、下位置作啮合定位不动或分离可旋转，使动力源驱动爪型离合器作动时可以先啮合定位作拉杆的位移以夹紧刀具轴套，之后的分离作同步驱动主轴套旋转以加工工作物，之后的定位可再放开刀具轴套的操作，成为一种不必油压系统而以动力源直接操作拉杆的中心切削机的主轴结构。

如上所述的中心切削机的主轴结构，其中：爪型离合器的定位环配合螺孔可直接连结动力源。

如上所述的中心切削机的主轴结构，其中：轴座上端面上设有支架可供组设上、下检知器，且该上、下检知器对应于感应环的上下端端面处。

综上所述，本发明与公知结构相较具有下列优点：

1、由主轴套的入力端直接连设有离合器，配合离合器转盘的自动操作定位，可以使连接直结动力的爪型离合器将动力直接传动以作刀具轴套的夹持固定与松夹放开，有效提高工作效率。

2、藉由此等结构可以利用本身的动力源操作拉杆作刀具轴套的夹持与松夹，完全取代以往的油压系统及结构，可以有效降低整体主轴的传动系统的惯量，大幅缩短主轴的加速时间，为目前最优良且效率最佳的结构。

3、配合盘簧的顶持所形成的拉杆作动的结构，使之不必如以往的主轴结构必须连续套设为数相当可观的大量盘簧，仅以数片盘簧即可达到所需的强力弹性力量，组合相当方便。

4、由此操作机构取代以往的油压系统，可以减少油压系统所需的额外能源与动力的浪费，更可避免以往高温液压油对机械精度的影响，且免除油压系统的保养与维修，一举数得。

5、于轴座上及离合器转盘上分设数个检知器，可以明确检测离合器的作动及位置，并能有效掌握拉杆作动时的夹持固定与松夹放开工作物等的定位与操作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的部分放大示意图一；

图3为本发明的端视剖面图一；

图4为本发明的部分俯视图；

图5为本发明的端视剖面图二；

图6为本发明的端视剖面图三；

图7为本发明的端视剖面图四；

图8为本发明的各端视图的剖视示意图；

图9为本发明的部分放大示意图；

图10为本发明的端面示意图；

图11为本发明的组合实施例；

图12为本发明的操作示意图(夹固)；

图13为本发明的操作示意图(松夹)；

图14为公知结构示意图一；

图15为公知的结构示意图二；

图16为另一公知结构的示意图。

附图标号说明：

1、轴座            11、轴承           12、轴承        13、固定环

131、啮合齿        14、凸耳           15、支架        151、上检知器

152、下检知器      16、联轴器         17、动力源      171、出力轴

2、主轴套          21、锥孔段         22、联轴套      221、外栓槽键

23、轴承座         231、轴承          232、凹孔       233、弹簧

234、推杆          235、止推轴承      24、盘簧        25、活动隔环

251、凸缘          26、间隔凸缘       27、内凹环      3、离合器

31、内栓槽键       32、凹孔           33、弹簧        34、推杆

35、内啮合齿       36、外啮合齿       37、上端面      4、拉杆

40、螺牙段         41、下拉杆螺套     411、凸缘       412、啮合爪

42、上拉杆螺套     421、啮合爪        422、凸缘       423、插销

424、感应环        425、外栓槽键      43、中孔        44、夹爪

5、爪型离合器      51、啮合爪         52、直长孔      54、定位环

55、螺孔             6、凸轮环座     61、螺栓            62、斜导槽

63、离合器转盘       631、导轮       632、内端面         633、凸耳

64、检知器           65、动力杆      651、出力轴         7、导管

8、主轴结构          81、主轴轴座    82、轴套            83、主轴套

84、油压装置         841、油路       842、油路           843、活塞

85、拉杆             86、联轴器      87、活动源          871、出力轴

872、通孔            88、旋转接头    89、刀具轴套        9、主轴

91、拉杆             92、盘簧        93、推杆

具体实施方式

首先，请参阅图1所示，本发明的中心切削机的主轴由轴座1、主轴套2、离合器3、拉杆4、爪型离合器5、凸轮环座6及导管7等组合而成。

请再配合图1-3所示，轴座1横设的轴孔配合诸多轴承11、12供枢设主轴套2。

主轴套2的底端的锥孔段21可供组设刀具轴套89，顶端则固设有联轴套22及轴承座23，且内套置有盘簧24及一活动隔环25。联轴套2 2外有外栓槽键221恰与离合器3的内栓槽键31作滑动套合以套接离合器3，且联轴套22与轴承11间套设一间隔凸缘26，而轴承座23外除组设有轴承231之外，内设有诸多凹孔232供组设弹簧233及推杆234。于推杆234的端面及活动隔环25的上端面间分别设有止推轴承235、251，此两止推轴承235、251恰好顶持于下拉杆螺套41的凸缘411上、下两端。

离合器3内亦设有诸多凹孔32供容置弹簧33及推杆34，使推杆34的端面恰好顶持于间隔凸缘26的上端面，使该离合器3可以有一向上推移的弹性力量，且该离合器3上、下端分别设有上、下啮合齿35、36，利用下啮合齿36可与固定于轴座1的上端面的固定环13的啮合齿131作对应卡入啮合或分离，利用上啮合齿35恰可与轴承座23上利用轴承231所枢设的爪型离合器5的下啮合爪51作啮合或分离(如图2、3、6、11、12所示)。

请再一并参阅图1-3、5-9所示，拉杆4上端具有螺牙段40，该螺牙段40可为角牙或梯型牙等可承受较大力量的牙型，同时供螺合上、下拉杆螺套42、41，且拉杆4的中孔43恰可供导管7穿过，该上、下拉杆螺套42、41间设有啮合爪421、412可相互啮合定位，且上拉杆螺套42的凸缘422上活动套入于爪型离合器5内，该凸缘422朝外等距设有诸多插销423可活动穿设于爪型离合器5的直长孔52内之后凸伸于该爪型离合器5的表面，藉此诸多插销423的外端固设有一感应环424(如图7、9所示)。另外，如图1所示，该拉杆4的底端固接有一夹爪44可配合主轴2内的内凹环27于拉杆4作上、下位移时作夹固或放开刀具轴套89的操作。

爪型离合器5除具有啮合爪51及直长孔52之外，以内栓槽键53与上拉杆螺套42的外栓槽键425作活动套接传动，上端面另设有定位环54及螺孔55可供直接连结动力源17或传动轮，作为动力的入力连接(如图9、11及12所示)。

请再一并参阅图3、4、9、10所示凸轮环座6利用螺栓61与固定环13固接，且恰好套设于离合器3之外，该凸轮环座6内具诸多斜导槽62，可供套设于外的离合器转盘63所组设的导轮631置入，离合器转盘63上设有检知器64，且其内端面632恰好与离合器3的上端面37相互对应(如图9所示)。另外如图10所示，离合器转盘63外设有凸耳633可供枢设动力杆65的出力轴651，该动力杆65可为气缸或其它直线进出的动力机构，且其另端则活动枢设固定于轴座1的凸耳14上。藉此可推动该离合器转盘63作旋转，且配合导轮631及斜导槽62的导引(如图4、9所示)，于旋转时同时作上下方向的位移，可达到顶推离合器3的位移以形成与固定环13或爪型离合器5的啮合或分开的目的。

另外，于轴座1的上端面另设有支架15供组设上、下检知器151、152并对应于感应环424的上下端端面处，如图2所示。

请再参阅图9、11及12所示，本发明的中心切削机的主轴可利用爪型离合器5的定位环54供固接一联轴器16，该联轴器16与动力源17的出力轴171固接，使动力源17的动力可以直接带动爪型离合器5转动及主轴套2及其底端固接的刀具轴套89及其刀具作转动及加工。

该爪型离合器5可利用离合爪51及内栓槽键53分别与离合器3的上啮合齿35及外拉杆螺套42的外栓槽键425作啮合，而离合爪51与上啮合齿35啮合与否可以达到同时带动离合器3及上拉杆螺套42的旋转，如图9所示；若离合爪51并未与离合器3的上啮合齿35作啮合而是分开状(如图12所示)，则主轴套2被定位不动，此时利用动力源17作旋转，使上拉杆螺套42同步带动内拉杆螺套41的转动及向下位移可以顶推活动隔环25并压迫盘簧24，使拉杆4可以向下位移以拉动夹爪44，使夹爪44可以放开刀具轴套89，供中心切削机的换刀机构取拿作换刀的操作。

此时，感应环424受插销423的拉动同步向下移，使感应环424的下端面可以受下检知器152的检知提供讯号使动力源17停止并得知夹爪44此时已经确实放开刀具轴套89。

反之，将动力源17作反转，上、下拉杆螺套42、41开始慢慢回转且向上位移，并同步带动拉杆4向上位移以向上拉动夹爪44，使之可以再次对新插入的刀具轴套89作夹紧的操作，此时感应环424受插销423的带动亦向上位移，使该感应环424的上端受上检知器151感测到并提供讯号使动力源17停止反转，表示夹爪44已夹紧刀具轴套89(如图13所示)。

当利用凸耳14上的动力杆65推动离合器转盘63旋转时，再参阅图4、10所示，旋转的离合器转盘63受导轮631及斜导槽62的导引而向上同步移动，使该离合器3不再受离合器转盘63的压持，配合诸多弹簧33的向上顶推同步向上移动，使下啮合齿36与固定环13上的啮合齿131脱离(如图9所示)，上啮合齿35则顺利卡入爪型离合器5的啮合爪51内作啮合定位，且离合器3的上端面37恰好受检知器64检知而确定位置，此时动力源17即可利用爪型离合器5同步带动主轴套2及拉杆4转动，使刀具轴套89上的刀具作所需的加工(如图1、2所示)。

加工完成后，停止主轴套2的转动，再次利用动力杆65反向作动，参阅图9、10所示，即可带动离合转盘63转动同时利用内端面632与上端面37压触而顶推离合器3向下移动，使离合器3利用下啮合齿36再度卡入固定环13上的啮合齿131形成定位不动的状态，使拉杆4可以被拉动以作为夹爪44对刀具轴套89的夹紧与松夹的操作(如图13所示)。由于具有相当顶推力的盘簧24可于拉杆4作夹固刀具轴套89时，被强力压迫并可藉此夹紧刀具轴套89，以顺利达到所需的夹固目的。

Claims (3)

1、一种中心切削机的主轴结构，包括有：

一轴座，内有诸多轴承恰可组设主轴套；

一主轴套，出力端设有锥孔可供日后组设连结刀具的刀具轴套夹的插入，以夹固刀具作所需的加工；

一拉杆，套置于主轴套内，出力端具有夹爪可配合主轴套内的内凹环以夹固刀具轴套；且内具中孔供套置导管；其特征在于：

于主轴套的顶端连设有联轴套及轴承座，且内套置有盘簧及一活动隔环；联轴套之外有外栓槽键恰与离合器的内栓槽键作滑动套合以套接离合器，且联轴套与轴承座之间套设一间隔凸缘，而轴承座外除组设有轴承之外，内设有诸多凹孔供组设弹簧及推杆；推杆的端面及活动隔环的上端面间分别设有止推轴承，此两止推轴承恰好顶持于下拉杆螺套的凸缘上下两端面；

离合器内亦设有诸多凹孔供容置弹簧及推杆，使推杆的端面恰好顶持于间隔凸缘的上端面，使该离合器可以有一向上位移的弹性力量，且该离合器上、下端分别设有上、下啮合齿，利用下啮合齿可与固定于轴座的上端面的固定环的啮合齿作对应卡入啮合或分离，利用上啮合齿恰可与轴承座上利用轴承所枢设的爪型离合器的啮合爪作啮合或分离；

拉杆上段具有螺牙段，该螺牙段可同时供螺合上下拉杆螺套，该上、下拉杆螺套间设有啮合爪可相互啮合定位，且上拉杆螺套的凸缘上活动套入于爪型离合器内，且上拉杆螺套的凸缘上等距设有诸多向外固设的插销，其可活动穿设于爪型离合器的的直长孔内之后凸伸于该爪型离合器的表面，藉此诸多插销的外端设有一感应环；

爪型离合器除具有啮合爪及直长孔之外，以内栓槽键与外拉杆螺套的外栓槽键作活动套接传动，上端面另设有定位环及螺孔；

凸轮环座利用螺栓与固定环固接，且恰好套设在离合器之外，该凸轮环座内具诸多斜导槽，可供套设于外的离合器转盘所组设的导轮置入，离合器转盘上设有检知器，且其内端面恰在此时好与离合器的上端面相互对应；离合器转盘外设有凸耳可供枢设动力杆的出力轴，且其另端则活动枢设固定于轴座的凸耳上；

藉此，可利用活动杆驱动离合器转盘转动，配合凸轮环座的斜导槽的导引，使旋转的离合器转盘同步作位移，以改变离合器的上、下位置作啮合定位不动或分离可旋转，使动力源驱动爪型离合器作动时可以先啮合定位作拉杆的位移以夹紧刀具轴套，之后的分离作同步驱动主轴套旋转以加工工作物，之后的定位可再放开刀具轴套的操作，成为一种不必油压系统而以动力源直接操作拉杆的中心切削机的主轴结构。

2、如权利要求1所述的中心切削机的主轴结构，其特征在于：爪型离合器的定位环配合螺孔可直接连结动力源。

3、如权利要求1所述的中心切削机的主轴结构，其特征在于：轴座上端面上设有支架可供组设上、下检知器，且该上、下检知器对应于感应环的上下端端面处。

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