CN1846916A - 齿轮加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种齿轮加工装置，是用来加工戟齿轮与伞齿轮。此齿轮加工装置具有封闭型框架结构，以增加齿轮加工装置的刚性与齿轮加工精度。此齿轮加工装置包含有一底座、一立柱结构、一第一线性移动装置、一第二线性移动装置、一旋转工作台以及一第三线性移动装置。其中，立柱结构与第一线性移动装置均具有封闭型框架结构，以降低整体的重量，提高共振频率。此齿轮加工装置更利用对称的线型马达以驱动线性移动装置，并利用直驱马达以驱动主轴头与旋转工作台。

Description

齿轮加工装置

技术领域

本发明涉及一种齿轮加工装置，特别是涉及一种伞齿轮与戟齿轮的齿轮加工装置以及戟齿轮创成机。

背景技术

随着制造技术的快速进步，各种不同的驱动装置与控制装置也日益进步。然而，现阶段传递动力与运动的机械元件中，齿轮仍是最常见的元件之一。其被广泛的应用在各种动力的传输上，例如是，船舶、汽车、飞机等大动力的传动，或者是重型机具、机械加工机具等大型机具的动力传输，乃至于日常生活中所使用的家电用品、手表小型机械或电子设备等都可见到齿轮应用的实例。

其中，齿轮的分类较常见是区分为平行轴齿轮组、交叉轴齿轮组、以及歪斜轴齿轮组。其中，具有歪斜轴齿轮特性的戟齿轮(hypoid gear)，其两装配轴在空间中既不相交也不平行，因此，加工戟齿轮一般十分的复杂且困难。

然而，戟齿轮具有较大的减速比、可平稳地运转且改善振动噪音的不良影响、更使得动力传递方向更具弹性、同时允许传递较大的动力、且同时有效的节省齿轮箱的空间等优点。因此，虽然加工困难且复杂，至今仍被广泛地应用在交错轴(crossed axes)的动力传递，尤其在汽车、航空、轮船及工业机械上。

然而，戟齿轮的加工复杂且精细，如何能够有效的增加戟齿轮加工的稳定性与精确性，不仅可提高戟齿轮的加工精度，更可以使动力传输的损耗降至最小，提高动力传输的准确性与利用率。

由此可见，上述现有的齿轮加工装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决齿轮加工装置存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的齿轮加工装置，便成了当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的齿轮加工装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的齿轮加工装置，能够改进一般现有的齿轮加工装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

鉴于上述的发明背景中，戟齿轮的加工是为齿轮加工中，较为复杂且精密之一种加工方式。如何能提高戟齿轮加工的稳定性与精确性，将可有效提高戟齿轮的加工精度，更可以提高动力传输的准确性与利用率。

本发明的目的在于，克服现有的齿轮加工装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的齿轮加工装置，所要解决的技术问题是使其具有封闭型框架结构，以提高齿轮加工时的共振频率，且增加齿轮加工装置的刚性与齿轮加工精度，此齿轮加工装置，可来加工一伞齿轮及/或一戟齿轮，其包含有一工具机底座、一立柱结构、一第一线性移动装置、一第二线性移动装置、一旋转工作台以及一第三线性移动装置，从而更加适于实用。

本发明的目的之一，是提供一种齿轮加工装置，具有封闭式的立柱结构，以有效的增加齿轮加工装置的强度。

本发明的另一目的，是提供一种齿轮加工装置，具有直驱马达，以有效的增加旋转速度、且增加扭力输出，提高加工精度。

本发明的又一目的，是提供一种齿轮加工装置，利用线型马达，以有效提高加工精度与速度。

本发明的又一目的，是提供一种戟齿轮创成机，不仅具有较佳的刚性，更提高加工精度与速度，使戟齿轮的加工精度更为提高，且可以使戟齿轮的生产更为方便与快速。

工具机底座之上设置有第一线性滑轨与第二线性滑轨，而立柱结构具有一封闭型框架结构，并安装于工具机底座之上。第一线性移动装置亦具有一封闭型框架结构，且安装于工具机底座与立柱结构之间，可在第一线性滑轨上线性移动，且第一线性移动装置上更可包含有第三线性滑轨。

第二线性移动装置安装于工具机底座的上方，以在第二线性滑轨上线性移动，而旋转工作台则安装于第二线性移动装置之上，以在第二线性移动装置上旋转。第三线性移动装置则安装于第一线性移动装置上，以在第三线性滑轨上移动。旋转工作台上更安装有一第一主轴头且第三线性移动装置上安装有一第二主轴头。

其中上述的线性滑轨较佳的是互相垂直，且每一线性滑轨均包含有一主要线性滑轨以及一辅助线性滑轨。而第一线性滑轨更包含有一另一辅助线性滑轨安装于立柱结构之上，并与第一线性滑轨的主要线性滑轨以及辅助线性滑轨相互平行，以使第一线性移动装置安装于其中，并可稳定在其上移动。

其中第一主轴头与第二主轴头的至少其中之一是由一直驱马达驱动。而旋转工作台较佳的亦是由一直驱马达驱动旋转。第一线性移动装置与第三线性移动装置较佳的是分别由各自之一组对称的线型马达所驱动。

第三线性滑轨则安装于第一线性移动装置之一开口的二侧，以使第三线性移动装置在其上移动。第二线性移动装置较佳的亦是由一线型马达所驱动，且线性马达的两侧分别平行安装有第二线性滑轨的主要线性滑轨以及辅助线性滑轨。

其中上述的第三线性移动装置更包含一配重系统，而立柱结构上则包含有一减振角，以提高齿轮加工装置的共振频率。

本发明的另一态样是为一种戟齿轮创成机，此戟齿轮创成机包含有一底座、一立柱结构、一移动装置、一刀具主轴以及一工件主轴。立柱结构具有一封闭型框架结构，并安装于底座之上，移动装置亦具有一封闭型框架结构，安装于底座之上，且位于立柱结构与底座之间，并在其上移动。刀具主轴与工件主轴，分别安装于移动装置或底座之上，并在其上移动，并可互换安装位置。其中刀具主轴与工件主轴具有沿着至少三个不同方向平移的能力，且刀具主轴与工件主轴绕着至少一旋转轴，并可调整一相对角度。

其中上述的三个不同方向均互相垂直，且刀具主轴与工件主轴其中之一具有调整与立柱结构之间的夹角的能力。而刀具主轴或工件主轴是由一直驱马达驱动，且上述的相对角度，可由一直驱马达进行调整。

刀具主轴或工件主轴其中之一的平移运动是由一组对称的线型马达来驱动并可利用一配重系统，以降低线型马达的负载。立柱结构则更可包含一减振角位于立柱结构的上方，以进一步降低立柱结构的重量。

借由上述技术方案，本发明齿轮加工装置至少具有下列优点：

本发明的齿轮加工装置或戟齿轮创成机，利用封闭式的立柱结构与线性移动装置，有效的增加齿轮加工装置的强度，且提高加工时的共振频率，同时利用直驱马达有效的增加旋转速度、并增加扭力输出，更提高了加工的精度，在结合线型马达后，更可以有效提高加工精度与速度。因此，本发明的齿轮加工装置与戟齿轮创成机可精确的进行齿轮的加工，特别是具有复杂齿型的戟齿轮与伞齿轮均可方便与快速进行加工。

综上所述，本发明特殊结构的齿轮加工装置，具有封闭型框架结构，以提高齿轮加工时的共振频率，且增加齿轮加工装置的刚性与齿轮加工精度与速度。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的齿轮加工装置具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是为本发明的齿轮加工装置的立体示意图。

图2是为本发明的齿轮加工装置的底座与立柱结构的示意图。

图3是为本发明的齿轮加工装置的线性移动装置的示意图。

100：齿轮加工装置                110：底座

112：线性滑轨                    114：线型马达

120：立柱                        121：开口

122：线性滑轨                    123：减振角

124：线型马达                    126：线性滑轨

128：线型马达                    130：线性移动装置

131：开口                        132：线性滑轨

134：线型马达                    136：线型马达

140：线性移动装置                150：线性移动装置

160：旋转工作台                  170：主轴头

180：主轴头                      190：配重系统

具体实施方式

本发明的齿轮加工装置具有封闭式的立柱结构，可有效的增加齿轮加工装置的强度，且可利用直驱马达以增加旋转速度与扭力输出，更可以配合线型马达，以有效提高加工精度与速度。以下将以图示及详细说明清楚说明本发明的精神，如熟悉此技术的人员在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。

请参阅图1所示，是为本发明的齿轮加工装置的立体示意图，图2是为其底座与立柱结构的示意图，而图3则是用来说明其上的线性移动装置的示意图。请同时参阅图1至3，以清楚说明本发明的齿轮加工装置100的各项特征。

如图中所示，齿轮加工装置100包含有一底座110，一立柱120，线性移动装置130、140、150，以及旋转工作台160。线性移动装置140与旋转工作台160上则分别安装有主轴头170与主轴头180，以用来夹持工件与刀具，进行戟齿轮或伞齿轮等齿轮的加工。此齿轮加工装置100较佳的是采用创成的方式进行齿轮的加工，也就是说，齿轮加工装置100较佳的是为一戟齿轮创成机。

其中，立柱120具有一L型的端面，并固定于底座110之上，因此与底座形成U型的结构，其中U型的开口朝向水平方向。线性移动装置130安装于此U型结构的开口之中，并利用线型马达124与线型马达128沿着线性滑轨122在水平轴上移动。而立柱120的上方更包含有线性滑轨126以进一步稳定与加强线性移动装置130在水平方向上的移动。

利用对称安装的线型马达124与线型马达128，一方面可增加线性移动装置130移动时所需的推力，另一方面更可以使线性移动装置130的两边受力均匀，使线性移动装置130移动时更为平稳。而线性滑轨122较佳的是水平安装于底座110之上，且更佳的是为利用二线性滑轨122平行安装于线型马达124的两侧。

立柱120之中更包含一开口121位于立柱120的中间，以形成一封闭型框架的立柱结构。开口121分别沿着线性滑轨122的方向左右与上下延伸，使开口121的宽度较佳的是大于立柱120宽度的一半以上，也就是说，大于线性滑轨122长度的一半以上。而开口121的高度较佳的则是大于立柱120高度的一半，也就是说，大于线性移动装置130高度的一半。藉由立柱120与开口121的设置，齿轮加工装置100可有效的增加整体的刚性强度，且使整体的重量不致于增加太多，因此，齿轮加工装置100的共振频率可被有效的提高，较佳的是提高至100Hz以上，以避开齿轮加工时的振动频率，使加工的稳定性与精确性均有效的被提高。

线性滑动装置140安装于底座110上的线性滑轨112，并且以线型马达114驱动，使线性滑动装置140可在底座110上朝向或远离线性滑轨122的方向上移动，较佳的线性滑轨112是与线性滑轨122呈垂直状。而线性滑轨112较佳的是具有二线性滑轨112分别平行的安装于线型马达114的两侧。

而线性驱动装置140上更可安装有旋转工作台160，以提供主轴头180在线性移动装置140上旋转的功能。其中旋转工作台160较佳的是利用一直驱马达来驱动，以调整主轴头180与主轴头170之间的一相对角度。此直驱马达安装于旋转工作台160之中，使有效的降低旋转工作台160的外观尺寸、同时提高旋转工作台160的反应速度与加工精度，使戟齿轮的加工精度更进一步的被提高。

主轴头180中较佳的亦安装有一直驱马达来驱动主轴头180，其亦可有效的降低主轴头180的外观尺寸，更提高主轴头180的反应速度与加工精度。

线性移动装置140与线性移动装置130分别具有水平两方向的移动能力，而线性移动装置150则提供主轴头170上下移动的能力。因此，安装于主轴头170与主轴头180上的工件与刀具，即可具有相互垂直的三个方向的移动能力。且线性移动装置150利用线型马达134以及线型马达136的驱动，使线性移动装置150可以在线性移动装置130上的线性滑轨132上下移动。其中线性滑轨132较佳的是具有二线性滑轨分别平行配置于线性移动装置130的两侧，使线性移动装置150可稳定沿着线性滑轨132上下移动。线性移动装置150更可以利用一配重系统190，例如是一汽压缸或一液压缸，以减少线型马达134与136的负载。

线型马达134与线型马达136较佳的是分别安装于线性移动装置130的中间的开口131中，以节省所需的安装空间，且利用开口131一方面形成一封闭型框架结构，以增加整体的刚性，且同时降低线性移动装置130的整体重量，以提高齿轮加工装置100的共振频率，进而避开齿轮加工时的振动频率，使加工的稳定性与精确性均有效的被提高。其中，开口131的宽度较佳的是大于线性移动装置130的宽度的一半，而开口131的高度较佳的是大于线型马达134的高度，而更佳的是大于线性移动装置130高度的一半以上。

而主轴头170则安装于线型移动装置150之上，使主轴头170可沿着线型滑轨122与线性滑轨132两个相互垂直的方向上移动。其中，主轴头170较佳的是其内部安装有一直驱马达，使降低主轴头170的外观尺寸，更提高主轴头170的反应速度与加工精度。而主轴头170与线性移动装置150之间，更可以安装一旋转工作台，以提供主轴头170另一角度的转动能力，而其较佳的亦是由直驱马达所驱动，以调整主轴头170与主轴头180之间的相对角度。而主轴头170与主轴头180之中仅需至少其中之一能与立柱120进行夹角的调整，以进行戟齿轮或伞齿轮的加工。

其中主轴头170与主轴头180至少其中之一是利用直驱马达所驱动，以加工形成所需的齿轮，且加工刀具与被加工的工件则安装于主轴头170与主轴头180之上，以进行戟齿轮或伞齿轮的加工。而立柱120的L型外侧折弯处则更包含有一减振角123，其可以有效的降低立柱120的整体重量，以提高齿轮加工装置100的共振频率

本发明的齿轮加工装置，较佳的是用来加工戟齿轮的戟齿轮创成机，利用具有封闭型框架的立柱结构，有效的增加齿轮加工装置的刚性强度，且利用中间的开口降低整体的重量，使共振频率因此提高。同时，安装于立柱与底座之间的线性移动装置亦具有封闭型框架的结构，以有效的增加齿轮加工装置整体的刚性强度，且利用中间的开口降低整体的重量，使共振频率因此提高。

本发明的齿轮加工装置更利用直驱马达，以有效的增加旋转速度、且增加扭力输出，提高加工精度，更可有效的降低旋转平台与主轴头的尺寸。本发明的齿轮加工装置同时利用线型马达，以有效提高加工精度与速度，且线型马达对称式的配置，更可以提供线性移动装置移动时所需的推力，同时使线性移动装置的两边受力均匀，使线性移动装置移动时更为平稳。而每一线性滑轨更包含有至少一主滑轨与另一平行的辅助滑轨，使线性移动装置的移动更为平稳与安全。因此，本发明的齿轮加工装置可大幅提高戟齿轮与伞齿轮的加工稳定性与加工精度，使戟齿轮与伞齿轮的应用更为广泛与方便。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (20)

1、一种齿轮加工装置，是用来加工一伞齿轮与一戟齿轮，其特征在于该齿轮加工装置至少包含：

一工具机底座，其上设置有第一线性滑轨与第二线性滑轨；

一立柱结构，具有一第一封闭型框架结构，设置于该工具机底座之上；

一第一线性移动装置，具有一第二封闭型框架结构，安装于该工具机底座与该立柱结构之间，以在该第一线性滑轨上线性移动，且该第一线性移动装置上更包含有第三线性滑轨；

一第二线性移动装置，安装于该工具机底座的上方，以在该第二线性滑轨上线性移动；

一旋转工作台，安装于该第二线性移动装置之上，以在该第二线性移动装置上旋转，该旋转工作台上更安装有一第一主轴头；以及

一第三线性移动装置，安装于该第一线性移动装置上，以在该第三线性滑轨上移动，且该第三线性移动装置上更安装有一第二主轴头。

2、根据权利要求1所述的齿轮加工装置，其特征在于其中所述的每一线性滑轨更包含一主要线性滑轨以及一辅助线性滑轨。

3、根据权利要求1所述的齿轮加工装置，其特征在于其中所述的线性滑轨互相垂直。

4、根据权利要求1所述的齿轮加工装置，其特征在于其中所述的第一主轴头与第二主轴头的至少其中之一是由一直驱马达驱动。

5、根据权利要求1所述的齿轮加工装置，其特征在于其中所述的旋转工作台是由一直驱马达驱动旋转。

6、根据权利要求1所述的齿轮加工装置，其特征在于其中所述的第一线性移动装置与第三线性移动装置，分别由各自之一组对称的线型马达所驱动。

7、根据权利要求2所述的齿轮加工装置，其特征在于其中所述的第一线性滑轨更包含一第二辅助线性滑轨安装于该立柱结构之上，并与该第一线性滑轨的该主要线性滑轨以及该辅助线性滑轨相互平行，以使该第一线性移动装置安装于其中，并在其上移动。

8、根据权利要求1所述的齿轮加工装置，其特征在于其中所述的第三线性滑轨是相互平行的安装于该第一线性移动装置之一开口的二侧，以供该第三线性移动装置在其上移动。

9、根据权利要求2所述的齿轮加工装置，其特征在于其中所述的第二线性移动装置是由一线型马达所驱动，且该线性马达的两侧分别平行安装有该第二线性滑轨的该主要线性滑轨以及该辅助线性滑轨。

10、根据权利要求1所述的齿轮加工装置，其特征在于其中所述的第三线性移动装置更包含一配重系统。

11、根据权利要求1所述的齿轮加工装置，其特征在于其中所述的立柱结构更包含一减振角位于该立柱结构的上方。

12、一种戟齿轮创成机，其特征在于其至少包含：

一底座；

一立柱结构，具有一第一封闭型框架结构，安装于该底座之上；

一移动装置，具有一第二封闭型框架结构，安装于该底座之上，且由该立柱结构与该底座共同支撑，以在其上移动；

一刀具主轴，安装于该移动装置上，并在该移动装置上移动；以及

一工件主轴，安装于该底座上，以在该底座上移动，其中该刀具主轴与该工件主轴具有沿着至少三个不同方向平移的能力，且该刀具主轴与该工件主轴的位置可互换，而该刀具主轴与该工件主轴绕着至少一旋转轴，以调整一相对角度。

13、根据权利要求12所述的戟齿轮创成机，其特征在于当该工件主轴安装于该移动装置上时，则该刀具主轴安装于该底座上。

14、根据权利要求12所述的戟齿轮创成机，其特征在于其中所述的至少三个不同方向是互相垂直。

15、根据权利要求12所述的戟齿轮创成机，其特征在于其中所述的刀具主轴与该工件主轴其中之一具有调整与该立柱结构之间之一夹角的能力。

16、根据权利要求12所述的戟齿轮创成机，其特征在于其中所述的刀具主轴与该工件主轴至少其中之一是由一直驱马达驱动。

17、根据权利要求12所述的戟齿轮创成机，其特征在于其中所述的刀具主轴与该工件主轴间的该相对角度，是由一直驱马达进行调整。

18、根据权利要求12所述的戟齿轮创成机，其特征在于其中所述的刀具主轴与该工件主轴至少其中之一的平移是由一组对称的线型马达来驱动。

19、根据权利要求12所述的戟齿轮创成机，其特征在于其中所述的刀具主轴与该工件主轴其中之一更包含一配重系统。

20、根据权利要求12所述的戟齿轮创成机，其特征在于其中所述的立柱结构更包含一减振角位于该立柱结构的上方。

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