CN201279691Y - 改良的自动换刀机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种改良的自动换刀机，包括一自动换刀装置以及一感测编码器。该自动换刀装置包含一机体、一设于机体上的驱动装置和一连接于机体下的换刀臂，机体内设有凸轮转轴和传动机构组，驱动装置通过传动机构组而带动凸轮转轴和换刀臂动作；该感测编码器为非接触式感测且能直接对该凸轮转轴进行旋转角度的感测，感测编码器设于自动换刀装置的机体上，且该感测编码器具有一用以感测的感测部，其对应于凸轮转轴的自由端而感测凸轮转轴的旋转角度。由此，能精确地感测出自动换刀机的凸轮转轴的旋转角度以供控制换刀臂的动作定位点，且该感测编码器本身还具有极不易于烧毁的功效。

Description

改良的自动换刀机

技术领域

本实用新型涉及一种改良的自动换刀机，特别是关于复合式加工机的自动换刀机改良，其改良特征在于该自动换刀机中用以感测凸轮转轴的旋转角度的装置。

背景技术

一般复合式加工机包括有一加工机本体、一刀库以及一设于加工机本体与刀库之间的自动换刀机，该自动换刀机设有一换刀臂，并运转于刀库与加工机本体之间而进行更换刀具的动作。如中国台湾专利公告编号中国台湾330453号“加工机自动换刀机构”，其具有一动力源、一机体及一固设于该机体内的自动换刀装置，其中，该动力源为一马达，该马达则连动一凸轮转轴，而该自动换刀装置包含一设有换刀臂的换刀装置、一转动装置及一摆臂装置，该转动装置包含一第一转动装置及一用以使该换刀装置产生往复旋转以进行抓刀、换刀及归位动作的第二转动装置，且该第一与第二转动装置可为一体同轴的复合凸轮，并固定于前述的凸轮转轴上，而该摆臂装置的一端枢接于第一转动装置上，另一端则枢接于换刀装置上，以利换刀装置顺利进行拔刀、插刀的换刀动作。此外，上述自动换刀机于运作时须搭配一感测装置，以经由所述的感测而控制换刀臂作动到换刀的动作定位点，而供进行拔刀、插刀及归位等动作。

请参阅图1～3，为现有自动换刀机及其感测装置的相关图标。该自动换刀机具有一机体A，机体A内设有一凸轮转轴A1及一传动装置，以供连动一换刀臂A2旋转而进行换刀。机体A一侧设有一感测装置B，该感测装置B(如图2所示)包括一讯号感应轮B1及多个传感器B2，其中，讯号感应轮B1上设有多个供该些传感器B2进行感测的凹部B11，而该些传感器B2设于该讯号感应轮B1上方。各该传感器B2通过光感测的方式来感测讯号感应轮B1上是否有凹部B11的存在而产生相应的＂0、1、0、1...＂讯号，组合该些传感器B2所测得的＂0、1、0、1...＂讯号，则能得出当时讯号感应轮B1的旋转角度。

请配合参阅图2、3所示，该讯号感应轮B1与凸轮转轴A1之间通过一连动装置而形成连动关系，该连动装置包含一链轮B3、另一链轮B4、一连接于该二链轮B3、B4之间的链条B5以及一用以调整该链条B5的松紧度的惰轮B6，其中，链轮B4套接于讯号感应轮B1而形成同轴转动，另一链轮B3则套接于凸轮转轴A1而形成同轴转动，该两链轮B3、B4之间则通过所连接的链条B5而使讯号感应轮B1与凸轮转轴A1的传动系数为1：1，因此经由该些传感器B2的感测所得出讯号感应轮B1的旋转角度，即等同于凸轮转轴A1的旋转角度；又，因为凸轮转轴A1与凸轮A3同轴旋转，而该凸轮A3与换刀臂A2(如图1、3所示)之间存在有彼此连动的关系，因此，可通过凸轮转轴A1不同的旋转角度而通过该连动关系来间接控制换刀臂A2作动到不同的动作定位点，例如：设定凸轮转轴A1旋转到第一角度时，使换刀臂A2旋转作动至待进行拔刀动作的动作定位点，又当凸轮转轴A1旋转到第二角度时，使换刀臂A2进行伸缩的直线运动至拔刀或插刀等换刀动作的动作定位点...等等。简言之，凸轮转轴A1的旋转角度可经由讯号感应轮B1而得知，而此即为该些传感器B2感测该讯号感应轮B1的原因。

然而，上述现有的感测装置具有以下缺点：1、链条B5具有容易松脱及断裂的缺点，因为链条B5容易松脱，造成凸轮转轴A1与讯号感应轮B1的传动已非前述的1：1，故，不时需要调整链条B5的松紧度，以避免感测装置B所感测的旋转角度会有不正确的问题，而不正确的旋转角度还会影响换刀动作的进行，也容易让刀具受损；而当链条B5断裂时，自动换刀机仍在运转中，断裂的链条B5会造成周围零元件的损毁，而使自动换刀机无法继续运作。2、该感测装置B中的多个传感器B2采用光感测的方式，故感测装置B在执行感测工作前须精确调整每一个传感器B2与被测物(讯号感应轮的凹部B11)之间的距离，而此等调整工作又需要技术熟练的人员来进行精密的校准，不能太远也不能太近，造成现有的感测装置B具有人为调整不易且麻烦的缺点，甚至于每拆装一次，就必须重新进行精密的校准。3、现有感测装置B中所采用的传感器B2还存在有容易烧毁的问题，传感器B2一旦烧毁，换刀臂A2的动作即不正常，严重者将易于造成刀具的损毁。

为了改善前述现有感测装置B的缺点，本设计人进行广泛地资料搜集以及研究后，发现有一种可感测转体的旋转角度的非接触式的感测装置，例如：磁性感测式的感测编码器，磁性感测式的感测编码器有多种，以下仅举其中一种(如图4所示)进行说明，磁性感测式的感测编码器C包括有一可以其圆心为轴而旋转的永久磁铁C1、一环状固定体C2、多个磁场检测元件C3及讯号处理电路C4，该环状固定体C2环设于该永久磁铁C1周缘，该些磁场检测元件C3设于该环状固定体C2上且对应于永久磁铁C1的周缘，以供侦测永久磁铁C1于旋转时所产生磁场相位变化的讯号，而该些磁场检测元件C3又与讯号处理电路C4电性连接，并通过将感测的讯号传递至该讯号处理电路C4中，进行处理、运算及编码后，即可得知该永久磁铁C1的精确旋转角度。本设计人研究发现使用此等感测编码器C而不再使用现有的感测装置B，不仅可以改善现有感测装置B的缺点，亦不再需要加装链条B5及链轮B3、B4等连动装置(如图3所示)，而可避免因为链条B5易松与易断所造成的问题，甚至于还能因为不再使用现有感测装置B，除了能缩减自动换刀机的体积之外，还能避免光感测式传感器B2易于烧毁、极不易于调整以及一旦拆装就须重新精密调整的问题。

发明内容

本实用新型的目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种改良的自动换刀机，通过将一非接触式的感测编码器以特殊的结构设计，而让感测编码器能精确地感测出自动换刀机的凸轮转轴的旋转角度，由此，除了能够让换刀臂精确地到达动作定位点，不再需要链条之外，还能避免该链条的易于松脱而导致感测结果失准以及必须时常调整的问题，更能避免该链条的易于断裂而导致链条周围零件损毁的问题，甚至于该感测编码器本身还具有极不易于烧毁的功效。

本实用新型的目的之二在于，提出一种改良的自动换刀机，通过一设置于机体上的定位机构，以将该感测编码器以可自由拆、装的方式予以定位于机体上，除了方便拆、装之外，更能让感测编码器与机体之间能够以固定的角度(旋转角度)彼此定位在一起，以让每次的拆、装都不需重新调整感测编码器的角度。

本实用新型的目的之三在于，提出一种改良的自动换刀机，通过增设一控制单元，以具有易于设定凸轮转轴在哪些旋转角度时，为换刀臂的动作定位点的容易设定功效。

为达上述目的，本实用新型提供一种改良的自动换刀机，包括：一自动换刀装置，包含一机体、一设于该机体上的驱动装置和一连接于该机体下方的换刀臂，该机体内设有一传动机构组和一凸轮转轴，该驱动装置通过该传动机构组而带动凸轮转轴和换刀臂动作；以及一感测编码器，其为非接触式感测且能直接对该凸轮转轴进行感测以感测出凸轮转轴的旋转角度，该感测编码器设于该自动换刀装置的机体上，该感测编码器具有一用以感测的感测部，该感测部对应于该凸轮转轴的自由端而感测凸轮转轴的旋转角度。

本实用新型具有以下有益技术效果：

1、通过使用非接触式感测的感测编码器，再以特殊的结构设计而让感测编码器能精确地感测出自动换刀机的凸轮转轴的旋转角度，以具有：能精确地测得旋转角度以控制换刀臂的动作定位点、不再需要链条、能避免该链条的易于松脱而导致感测结果失准以及必须时常调整的问题、能避免该链条的易于断裂而导致链条周围零件损毁的问题、以及感测编码器本身还具有极不易于烧毁...等等的功效，更不会再有因为使用现有的讯号感应轮和传感器，而有着极不易于调整其间距离以及每拆装一次就必须重新调整的缺失。

2、通过一设置于机体上的定位机构，以将该感测编码器以可自由拆、装的方式予以定位于机体上，除了方便拆、装之外，更能让感测编码器与机体之间能够以固定的角度(旋转角度)彼此定位在一起，以让每次的拆、装都不需重新调整感测编码器的角度。除了定位的功效之外，该定位机构于扣合时，还兼具有将感测编码器固定于孔体内而不致脱出或松动的功效。

3、通过增设一控制单元，以具有易于设定凸轮转轴在哪些旋转角度时，为换刀臂的动作定位点的容易设定功效，且还有利于换刀臂的归零校准作业的功效。

4、通过使用非接触式感测的感测编码器以及特殊的结构设计，能舍去现有感测装置，因而缩小自动换刀机的体积。

附图说明

图1为现有自动换刀机及其感测装置的立体外观图；

图2为现有自动换刀机的感测装置的平面放大图；

图3为现有自动换刀机的俯视剖面图；

图4为现有磁性感测式的感测编码器的结构示意图；

图5为本实用新型自动换刀机的立体外观图；

图6为本实用新型自动换刀机的侧视剖面图(因本图的剖面位置已使部分相关的元件位于本图之外，为了清楚表达相关元件彼此间的关系，故于本图中以假想线标示该些已于本图之外的元件)；

图6A为本实用新型自动换刀机的俯视剖面示意图(已省略定位机构)；

图7为本实用新型中，定位机构的第一实施例的局部放大图；

图8为本实用新型中，定位机构的第一实施例于拆开时的局部放大图；

图9为本实用新型中，定位机构的第二实施例的局部放大图。

图中符号说明

[现有技术]

A      机体

A1     凸轮转轴         A2    换刀臂

A3     凸轮

B      感测装置

B1     讯号感应轮       B11   凹部

B2     传感器           B3    链轮

B4     链轮             B5    链条

B6     惰轮

C      感测编码器

C1     永久磁铁         C2    环状固定体

C3     磁场检测元件     C4    讯号处理电路

[本实用新型]

1      自动换刀装置

11     机体

110    孔体             111   传动机构组

112    凸轮转轴         113   定位部

114    凸轮

12     驱动装置

13     换刀臂

2      感测编码器

21     感测部

210    内周壁           211   感测元件

22     磁性体           23    讯号处理电路

24     定位沟           25    定位体

3      定位机构

31     第一扣件         311   扣合部

32     第二扣件         321   枢接部

33    第三扣件       331     定位臂

332   枢接段

4     控制单元

41    显示屏         42      按键

具体实施方式

本实用新型提供一种改良的自动换刀机，为应用于复合式加工机的加工机本体与刀库之间，以在其间进行更换刀具的动作。本实用新型改良的自动换刀机包括一自动换刀装置1以及一感测编码器2(如图5、6)，较佳者进一步包括一定位机构3(如图7～9)。

请参阅图5～6所示，该自动换刀装置1包括有一机体11、一设在机体11上的驱动装置12以及一连接于机体11下方且可被带动旋转的换刀臂13。该机体11内设有一传动机构组111(如图6所示，指机体11内所有用以传动、带动...等的机构)及一凸轮转轴112，该驱动装置12通过传动机构组111而带动凸轮转轴112和换刀臂13动作。

该感测编码器2为非接触式感测且能直接对凸轮转轴112进行感测以感测出凸轮转轴112的旋转角度(如图6A所示，由于凸轮转轴112与凸轮114同轴旋转，因此，感测凸轮转轴112的旋转角度即等同于感测凸轮114的旋转角度)。该感测编码器2以任意可行的方式设置于自动换刀装置的机体11上，如图所示的本实用新型较佳设置方式先在该机体11上进一步设有一孔体110(如图5、7、8、9所示)，再让该感测编码器2对应地安装于该孔体110内。请参阅图6A、7及8所示，该感测编码器2具有一用以感测的感测部21，而该凸轮转轴112具有一前端和一后端，该感测部21对应于凸轮转轴112的自由端(亦即对应于凸轮转轴呈自由状态的其中一端，也就是前端<如图所示>或后端<图未示>，如图所示，本实用新型对应于凸轮转轴112的前端)而感测凸轮转轴112的旋转角度(亦即凸轮114的旋转角度，因为凸轮转轴112与凸轮114同轴旋转)；该感测编码器2可为磁性感测式的感测编码器或其它非接触式的感测(例如：通过设置有射频识别(RFID)卷标而利用无线电波的发射与接收的感测方式...等的感测编码器)。

请配合参阅图6A～8，于本实施例中，该感测编码器2为一磁性感测式的感测编码器，该凸轮转轴112的自由端则设置有一磁性体22而供该感测编码器2进行磁性感测式的感测。其中，该感测编码器2包括有多个感测元件211和一讯号处理电路23，该感测部21为具有内周壁210的凹槽状，该些感测元件211则环设于感测部21的内周壁210，而设于凸轮转轴112自由端的磁性体22位于感测部21内，该些感测元件211则围绕于磁性体22之外，此外，该些感测元件211电性连接于讯号处理电路23，讯号处理电路23将来自于各该感测元件211的感测讯号予以编码处理而计算出凸轮转轴112的旋转角度。

请参阅图5所示，本实用新型改良的自动换刀机可进一步包括有一定位机构3，该定位机构3设于自动换刀装置1的机体11上，通过该定位机构3可将感测编码器2固定于机体11的孔体110内，并将感测编码器2与机体11彼此定位在一起。

请再参阅图7、8所示的定位机构3的第一实施例。该定位机构3包括有一固设于机体11上的第一扣件31、一固设于机体11上的第二扣件32以及一设于该第一扣件31与第二扣件32之间的第三扣件33，第一扣件31及第二扣件32的位置分别对应于该感测编码器2周缘的相对两侧，第一扣件31具有二扣合部311，第二扣件32具有一枢接部321，第三扣件33包括有二定位臂331以及连接于该二定位臂13的一端之间的枢接段332，第三扣件33的枢接段332枢接于第二扣件32的枢接部321，第三扣件33的二定位臂331的另一端则分别对应扣合于第一扣件31的二扣合部311而卡扣固定住，且，感测编码器2上还设有与第三扣件33的二定位臂331相对应的二定位沟24，第三扣件33的二定位臂331分别卡入于感测编码器2的二定位沟24内而定位且无法旋转，角度乃因而均固定不变。

请参阅图9所示的定位机构3的第二实施例。本实用新型于实际实施时，该定位机构3还能有第二实施例的变化，其包括相同于第一实施例的第一～第三扣件31、32、33，以及用以取代第一实施例的定位沟24的定位体25和定位部113，其中，感测编码器2的周缘形成有至少一定位体25，机体11的孔体110内壁则形成有至少一与该定位体25相对应的定位部113，定位体25卡入于定位部113内而定位且无法旋转，角度因而均固定不变。当感测编码器2周缘的定位体25为多个时，各该定位体25彼此之间的间距须不相等，以使感测编码器2与机体11仅有单一定位的结合位置，进而使感测编码器2的安装角度能固定不变。此外，本实用新型的定位机构3除了上述所提的二种实施态样之外，也可改采用其它让感测编码器2可定位结合于机体11上的实施态样。

另外，请参阅图5所示，感测编码器2进一步电性连接有一控制单元4，通过控制单元4能设定凸轮转轴112在哪些旋转角度时，为换刀臂13的动作定位点(例如旋转定位点、伸缩等直线运动定位点、拔刀、插刀的换刀定位点以及归位定位点...等等)，以在各该动作定位点经由控制而让换刀臂13进行相应的动作。该控制单元4设有一显示屏41而供显示所述的角度，该控制单元4又可进一步设有多个设定旋转角度用的按键42，以供精确设定凸轮转轴112的旋转角度。而显示屏41上所显示的角度可为该感测编码器2所感测出的凸轮转轴112的旋转角度、或经由控制单元4所设定的凸轮转轴112的旋转角度，且均可利用数字方式显示，又，该控制单元4的设定功能还能使用于感测编码器2的感测以及凸轮转轴112的旋转...等的归零校准作业，使归零校准作业能很容易地进行。另外，该感测编码器2电性连接有前述的控制单元4以及一图未示的处理单元，以将感测编码器2所测得的旋转角度以及控制单元4所设定的设定讯号...等提供给处理单元，而，经由处理单元的运算处理后，将会输出控制讯号来控制换刀臂13执行相应的动作，例如：感测编码器2测得一感测角度时，处理单元会将其内部的数据库与该感测角度比对，数据库内建立有多组彼此对应的设定角度和设定动作，当该感测角度等于数据库内的其中一设定角度时，将输出控制讯号来控制换刀臂13执行相对应于该设定角度的设定动作。

以上所述者仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此即局限本实用新型的权利范围，举凡运用本实用新型说明书及附图内容所为之等效结构变化，均理同包含于本实用新型的权利范围内。

Claims (9)

1.一种改良的自动换刀机，其特征在于，包括：

一自动换刀装置，包含一机体、一设于该机体上的驱动装置和一连接于该机体下方的换刀臂，该机体内设有一传动机构组和一凸轮转轴，该驱动装置通过该传动机构组而带动凸轮转轴和换刀臂动作；以及

一感测编码器，其为非接触式感测且能直接对该凸轮转轴进行感测以感测出凸轮转轴的旋转角度，该感测编码器设于该自动换刀装置的机体上，该感测编码器具有一用以感测的感测部，该感测部对应于该凸轮转轴的自由端而感测凸轮转轴的旋转角度。

2.如权利要求1所述改良的自动换刀机，其特征在于，该感测编码器为一磁性感测式的感测编码器，该凸轮转轴自由端则设置有一磁性体而供该感测编码器进行磁性感测式的感测。

3.如权利要求2所述改良的自动换刀机，其特征在于，该感测编码器包含多个感测元件和一讯号处理电路，该感测编码器的感测部为具有内周壁的凹槽状，该些感测元件则环设于该感测部的内周壁，该设于凸轮转轴自由端的磁性体位于该感测部内，该些感测元件则围绕于该磁性体之外，该些感测元件电性连接于该讯号处理电路，该讯号处理电路将来自于各该感测元件的感测讯号予以编码处理而计算出旋转角度。

4.如权利要求1所述改良的自动换刀机，其特征在于，进一步包括有一定位机构，该定位机构设于该自动换刀装置的机体上，该定位机构将该感测编码器与该机体彼此定位在一起。

5.如权利要求4所述改良的自动换刀机，其特征在于，该定位机构包含一设置于机体上的第一扣件、一设置于机体上的第二扣件和一设于该第一扣件与第二扣件之间的第三扣件，该第一扣件和第二扣件的位置分别对应于该感测编码器周缘的相对两侧，该第一扣件具有二扣合部，该第二扣件具有一枢接部，该第三扣件包含二定位臂以及连接于该二定位臂的一端之间的枢接段，该第三扣件的枢接段枢接于该第二扣件的枢接部，该第三扣件的二定位臂的另一端则分别对应扣合于该第一扣件的二扣合部，此外，该感测编码器上还设有与该二定位臂相对应的二定位沟，该第三扣件的二定位臂分别卡入于该感测编码器的二定位沟内而定位。

6.如权利要求4所述改良的自动换刀机，其特征在于，该定位机构包含一设置于机体上的第一扣件、一设置于机体上的第二扣件和一设于该第一扣件与第二扣件之间的第三扣件，该第一扣件和第二扣件的位置分别对应于该感测编码器周缘的相对两侧，该第一扣件具有二扣合部，该第二扣件具有一枢接部，该第三扣件包含二定位臂以及连接于该二定位臂的一端之间的枢接段，该第三扣件的枢接段枢接于该第二扣件的枢接部，该第三扣件的二定位臂的另一端则分别对应扣合于该第一扣件的二扣合部，此外，该感测编码器的周缘还形成有至少一定位体，而该机体上则形成有至少一与该定位体相对应的定位部，该至少一定位体卡入于该机体的至少一定位部内而定位。

7.如权利要求1所述改良的自动换刀机，其特征在于，该感测编码器进一步电性连接有一控制单元，该自动换刀机的换刀臂通过该控制单元而设定该凸轮转轴在哪些旋转角度时，为换刀臂的动作定位点，且该控制单元还设有一显示屏而供显示角度。

8.如权利要求7所述改良的自动换刀机，其特征在于，该控制单元进一步设有多个设定旋转角度用的按键。

9.如权利要求7所述改良的自动换刀机，其特征在于，该感测编码器所测得的旋转角度以及控制单元所设定的设定讯号提供给一处理单元而进行运算处理，经过该处理单元的运算处理后，该处理单元将会输出控制讯号来控制换刀臂执行相应的动作。

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