CN2451286Y - 电脑数控综合中心加工机 - Google Patents
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Abstract
一种电脑数控综合中心加工机,包含:一机台底座、一机台立柱;一第一螺杆固定枢设于机台立柱,具有螺旋方向相反的正旋螺纹段及反旋螺纹段,沿第一轴方向可转动但不可移动地枢设于机台立柱;一工件置放台总成以一螺帽配合于第一螺杆的反旋螺纹段;一刀具固定座总成以一螺帽配合于第一螺杆的正旋螺纹段。本实用新型可提升整体加工速度及效率,不必另外增设配重,并且在停电或机台关机时,可使刀具座避免与工件或机台碰撞。
Description
本实用新型是关于一种电脑数值控制(Computer NumericalControl;CNC)的综合中心加工机。
一般CNC加工机具,为达成以刀具切削工件的目的,除必须设有可在切削操作期间进给刀具以接触工件材料的机构装置以外,亦必须设有可在非切削期间使刀具依设定程序接近或远离工件的机构设备。在切削期间,刀具进给速度必须根据被加工的材料特性而有特定要求,故无法加速。若在非切削期间提高刀具接近或远离工件的移动速度,则整体的操作速度及加工效率将可显著提升。
如图1所示为一般习知电脑数值控制综合中心加工机(CNCMachine Center),其工件置放台T是以一螺帽(未示)配合一螺杆R而结合于一平移台T1,使工件置放台T在伺服马达M转动螺杆R时,可在该平移台T1上沿X轴向移动。该平移台T1再以另一组螺杆/螺帽机构结合于机台底座F,使该平移台T1可相对于机台底座F在Y轴方向上移动。刀具座B亦以一螺帽N配合一螺杆R而设置于机台立柱FV,使刀具座B可在直立的Z轴方向上移动。因此,固设于刀具座B的刀具可在三维空间依需要而接近或远离固定于工件置放台T的工件,以便进行加工。
习知利用螺杆/螺帽机构以使刀具与工件可在一座标轴方向接近或远离的机构及操作方式,若欲加快刀具接近工件的速度,则仅可藉提高驱动螺杆转动的伺服马达的转速方可达成,以现有可供运用的伺服马达,尚无法使刀具及工件在非切削期间达到令人满意的移动速度。
尤其,当习知的螺杆/螺帽机构运用在使刀具座于直立方向移动时(例如运用在图1所示的CNC综合中心加工机的直立轴方向时),因刀具座B受重力影响,使伺服马达M用以正转驱动螺杆R以上升刀具座B所受的负荷明显大于反转驱动刀具座B下降所受的负荷,除影响伺服马达的寿命,并且不利于操作速度的控制。习知技术为克服该种因重力影响造成在上升/下降产生不同负荷的问题,利用链条或钢索连接一配重(balance weight),以平衡被上、下移动物体的重量,而避免伺服马达在正/反转驱动螺杆将刀具座向上、下移动时产生过度负荷差异。如此将使构造相当复杂而不利于制造及保养,并使机器笨重。
如图1所示的习知CNC综合中心加工机,其刀具座B是以一伺服马达M正、反向转动螺杆R以使刀具座B可在直立方向上升、下降移动。该种以伺服马达M配合螺杆/螺帽机构以将刀具座B上、下移动的机构及操作方式,在停电或伺服马达失去动力时,刀具座B将因本身的重量驱使螺杆R转动而使刀具座B逐渐下移,进而可能使刀具碰撞到工件、工件置放台或机器的其它部位而造成损伤。
本实用新型的目的在于提供一种电脑数控综合中心加工机,其刀具与工件之间的移动速度可为传统机构所达成的移动速度的二倍,从而提升整体加工速度及效率,该CNC综合中心加工机不必另外增设配重,并且在停电或机台关机时,可使刀具座避免与工件或机台碰撞。
为达成上述目的,本实用新型提供一种电脑数控综合中心加工机,其特征在于:包含:
一机台底座;
一机台立柱,于一第一轴方向直立地延伸于机台底座;
一第一螺杆,具有螺旋方向相反的正旋螺纹段及反旋螺蚊,沿第一轴方向可转动但不可移动地枢设于机台立柱;
一工件置放台总成,沿第一轴方向可相对移动地结合于机台立柱,包括一固定在该工件置放台总成上的螺帽,该螺帽配合于第一螺杆的反旋螺纹段;
一刀具固定座总成,沿第一轴方向可相对移动地结合于机台立柱,包括一固定在该刀具固定座总成上的螺帽,该螺帽配合于第一螺杆的正旋螺纹段。
所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该工件置放台总成可包含一Z轴下部座及一工件台,该Z轴下部座以该螺帽配合于第一螺杆的反旋螺纹段,该工件台沿一垂直于第一轴方向的第二轴方向可相对移动地结合于Z轴下部座。
所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该Z轴下部座沿第二轴方向枢设一可转动但不可移动的第二螺杆,而该工件台固设一与该第二螺杆配合的螺帽。
所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该刀具固定座总成可包含一Z轴上部座、X轴上部座及一Y轴平移座,该Z轴上部座以螺帽配合于第一螺杆的正旋螺纹段,该X轴上部座沿一垂直于第一轴方向的第二轴方向可相对移动地结合于该Z轴上部座,该Y轴平移座沿一垂直于第一轴方向及第二轴方向的第三轴方向可相对移动地结合于X轴上部座。
所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该Z轴上部座沿第二轴方向枢设一可转动但不可移动的第三螺杆,该X轴上部座固设一与该第三螺杆配合的螺帽。
所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该X轴上部座沿第三轴方向可枢设一可转动但不可移动的第四螺杆,该Y轴平移座则固设一与该第四螺杆配合的螺帽。
所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:另包含一第五螺杆,该第五螺杆具有螺旋方向相反的正旋螺纹段及反旋螺纹段,该第五螺杆沿垂直于第一轴方向的第二轴方向可转动但不可移动地结合于机台立柱。
所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该工件台以一螺帽结合于第五螺杆的反旋螺纹段,该螺帽固设于该工件台。
所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:另包含一第五螺杆,该第五螺杆包含有螺旋方向相反的正旋螺纹段及反旋螺纹段,该第五螺杆沿该第二轴方向可转动但不可移动地结合于机台立柱。
所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该X轴上部座以一螺帽结合于第五螺杆的正旋螺纹段,该螺帽固设于该X轴上部座。
根据上述技术方案可以得出,本实用新型具有下列优点:
本实用新型的电脑数控综合中心加工机,其刀具与工件之间的相对移动速度可为传统以伺服马达配合螺杆/螺帽机构所可达成的移动速度的二倍,亦即使用一螺杆的正、反旋螺纹段可以达成刀具与工件间的相对运动方式,可以显著缩短综合中心加工机的非切削操作时间,而提升整体加工速度及效率。
本实用新型的电脑数控综合中心加工机,其刀具座与工件置放台在直立方向移动是以伺服马达驱动一具有正、反旋螺纹段的螺杆配合二个分别固设于刀具座与工件置放台的螺帽所达成,该伺服马达正、反向转动螺杆以使刀具座相对于工件置放台接近或远离所受负荷是大致相同,而不必另外增设配重。
本实用新型的电脑数控综合中心加工机,其在停电或机台关机时,可使刀具座避免碰撞工件或机台。
本实用新型的目的、操作原理、构造特征及操作状态,经由所附图式显示的较佳具体实施例配合如下的详细说明,应可更具体被充分了解。
图示简述
图1是一般习知电脑数值控制综合中心加工机(CNC MachineCenter)立体构造示意图,显示用以使工件置放台及刀具座在X、Y、Z三轴方向上可互相接近或远离的构造;
图2是根据本实用新型的CNC综合中心加工机的第一较佳实施例的立体构造示意图,显示工件置放台与刀具座在直立方向(即Z轴方向)是以单一伺服马达驱动旋转一具有正、反向螺纹的螺杆,以分别配合固定于工件置放台与刀具座的螺帽,而使工件置放台与刀具座可沿查立轴方向以双倍速度互相接近或远离;
图3是根据本实用新型的具有反向螺纹的螺杆配合二分别固定于刀具座及工件置放台的螺帽的操作示意图,显示螺杆顺时钟方向转动(正转)而使分别固定于刀座及工件置放台的螺帽互相接近移动的状态;
图4是本实用新型的另一操作示意图,显示螺杆逆时钟方向转动(反转)而使分别固定于刀座及工件置放台的螺帽互相远离移动的状态;
图5是根据本实用新型的综合中心加工机的第二较佳实施例立体构造示意图;及
图6的是根据本实用新型的综合中心加工机的第三较佳实施例的立体构造示意图。
为便于说明,如下所称X、Y、Z轴方向是为互相垂直的三座标轴方向且为各相关附图中所标示的方向,直立方向则指大致垂直于地面的方向,而且相同的参考号码代表相同的元件。
如图2所示,根据本实用新型第一较佳具体实施例的CNC综合中心加工机,主要包含:一机台底座1、一机台立柱2、一工件置放台总成3及一刀具固定座总成4;其中该机台立柱2直立地延伸于机台底座1,并设有二直立方向平行延伸的滑轨21。一具有正、反旋螺纹段的第一螺杆(较佳为滚珠螺杆)22,如图2、3所示,其上形成有二段螺旋方向相反的螺纹,即正旋螺纹段221与反旋螺纹段222。该第一螺杆22沿直立Z轴方向可转动但不可移动地枢设于机台立柱2,并连接于一伺服马达M1,而可被正、反向转动。
工件置放台总成3,用以承置及固定待加工的工件,包含一Z轴下部座31及一工件台32;其中该Z轴下部座31形成有二滑块311,恰可配合二滑轨21而导引该的轴下部座31在直立Z轴方向上、下滑移,该Z轴下部座31另固设有一螺帽312,恰可与第一螺杆22的反旋螺纹段222配合,以于第一螺杆22受伺服马达M1转动时,使该Z轴下部座31可在Z轴方向上下移动。该Z轴下部座31沿X轴方向设有二条水平平行延伸的滑轨313以及一第二螺杆314。该第二螺杆314是可转动但不可移动地枢设于Z轴下部座31,且以一伺服马达M22驱动旋转。
工件台32包含有恰可与滑轨313配合的二滑块321以及一与第二螺杆314配合的螺帽(未示),使工件台32可受伺服马达M22驱动第二螺杆314,而被滑轨313导引以在X轴方向来回移动。
刀具固定座总成4包含一Z轴上部座41、一X轴上部座42及一Y轴平移座43,Z轴上部座41,类似Z轴下部座31,形成有可与滑轨21配合的滑块411及可与螺杆22的正旋螺纹段221配合的螺帽412,而可于螺杆22受马达M1转动时,沿Z轴方向上、下移动。该Z轴上部座41沿X轴方向设有二条水平平行延伸的滑轨413以及一第三螺杆414。该第三螺杆414是可转动但不可移动地枢设于沿X轴上部座41,且以一伺服马达M21驱动旋转。
X轴上部座42设有恰可与滑轨413配合的二滑块421以及一与第三螺杆414配合的螺帽(未示),使X轴上部座42可受伺服马达M21驱动第三螺杆414,而被滑轨413导引以在X轴方向来回移动。该X轴上部座42沿Y轴方向设有二条水平平行延伸的滑轨423以及一第四螺杆424。该第四螺杆424是可转动但不可移动地枢设于X轴上部座42,且以一伺服马达(未示)驱动旋转。
Y轴平移座43是用以固定结合刀具的主轴(未标号),包含有恰可与二滑轨423配合的二滑块431以及一与第四螺杆424配合的螺帽(未示),使Y轴平移台43可受伺服马达(未示)转动的第四螺杆424所驱动,而被滑轨423导引以在Y轴方向来回移动。
如图2、3、4所示,在直立的轴方向上,由于螺杆22具有正旋螺纹段221及反旋螺纹段222,用以分别配合连结于工件置放台总成3及刀具固定座总成4的螺帽312及412,因此当螺杆22被伺服马达M1顺时钟方向转动(如图2所示)或反时钟方向转动(如图3),工件置放台总成3及刀具固定座总成4同时反向移动而互相接近(如图3)或互相远离(如图4),使刀具固定座总成4在Z轴方向上相对于工件置放台总成3的移动速度为习知以单向螺纹螺杆(如图1的螺杆R)驱动移位的速度的二倍。无论用以驱动螺杆转动的伺服马达的转速如何改变,运用本实用新型所提供的具有二段不同螺旋方向的螺纹的螺杆使刀具及工件同时反向移动的驱动方式,其刀具与工件在同一轴方向的相对移动速度永远为习知以单向螺纹螺杆仅驱动刀具移向/移离工件的速度的二倍。
在X轴方向上,藉二伺服马达M21及M22分别同时转动第三、第二螺杆(单向螺纹螺杆)414及314,使X轴上座部42及工件台32同时反向移动,则可使刀具与工件在X轴方向的相对移动速度增加为习知仅移动刀具座或工件置放台的速度的二倍。
在Y轴方向上,由于刀具在该方向所需移动的距离相当短,因此可仅采用习知以伺服马达转动单向螺纹螺杆以移动Y轴平移台的构造及操作方式。
由于直立Z轴方向的第一螺杆22具有二段不同螺旋方向的螺纹段221及222用以分别配合刀具固定座总成4的螺帽412及工件置放台总成3的螺帽312,若使工件置放台总成3的总重量大致等于刀具固定座总成4的总重量,则工件置放台总成3受重力而对螺杆22在一转动方向产生的扭转力,恰可被刀具固定座总成4受重力而对第一螺杆22在一相反转动方向产生的扭转力所抵消;因此,伺服马达M1正、反向转动第一螺杆22所需的扭转力或负荷大致相同,故不必额外增设配重以平衡物体在直立方向被向上及向下移动所产生的显著负荷差异。
当工件台32上置放有工件时,若此时突然停电或机台关机,则工件置放台总成3的重量以及其上的工件的重量总合将略大于刀具固定座总成4的总重量,故可使工件置放台总成3缓慢下降,并对螺杆22产生一扭转力而使刀具固定座总成4缓慢向上移动。因此刀具在突然停电或机台关机的情况下不会使刀具座受重力影响而下移碰撞工件。
如图5所示为根据本实用新型第二较佳具体实施例的CNC综合中心加工机,其构造类似于前述如图2所示的第一实施例,尤其在Z轴及Y轴方向上使刀具固定座总成4及工件置放台总成3产生相对移动的构造是大致与如图2所示的第一实施例者相同;第一实施例(如图2所示)在X轴方向上是以二伺服马达M21及M22分别驱动二单向螺纹的第三、第二螺杆414及314以使X轴上部座42及工件台32在X轴方向上产生相对运动,而如图5所示的第二实施例在X轴方向上则是采用类似Z轴方向上利用单一伺服马达驱动一具有二段不同螺旋方向螺纹的螺杆而使X轴上部座42及工件台32在X轴方向上产生相对运动的方式。详言之,如图5所示的CNC综合中心加工机的第二实施例,包含一具有二段不同螺旋方向螺纹的第五螺杆5。该第五螺杆5包含有一段正旋螺纹段51及一段反旋螺纹段52,并沿X轴方向可转动但不可移动地枢设于机台立柱2,可受一伺服马达M5驱动而正、反向转动。该正、反旋螺纹段51、52上分别设有可与其配合的螺帽53、54。该二螺帽53、54分别固定连接二个沿Z轴方向延伸的滑轨55、56。该工件台32形成有一沿Z轴方向延伸的滑块322,恰可供滑轨56插入并可在其中沿Z轴方向相对滑动,类似工件台32的滑块322,X轴上部座42亦形成有一沿Z轴方向延伸的滑槽(未示),恰可供滑轨55插入并可在其中沿Z轴方向相对滑动。因此,当伺服马达M5转动第五螺杆5,二螺帽53及54即可互相接近或互相远离,进而经由滑轨55、56使X轴上部座42及工件台32可在X轴方向上互相接近或互相远离。
如图6所示为根据本实用新型第三较佳具体实施例的CNC综合中心加工机,其构造类似于前述如图5所示的第二实施例,其螺帽53、54是各形成有沿Z轴方向延伸的滑块55’、56’,而X轴上部座42及工件台32则各沿Z轴方向设有滑轨425、322’恰可分别与滑块55’、56’配合,使X轴上部座42及工件台32可相对于螺帽53、54而在Z轴方向自由滑移,并可于伺服马达M5转动第五螺杆5时,令二螺帽53、54驱使X轴上部座42及工件台32在X轴方向上互相接近或互相远离。
Claims (10)
1.一种电脑数控综合中心加工机,其特征在于:包含:
一机台底座;
一机台立柱,于一第一轴方向直立地延伸于机台底座;
一第一螺杆,具有螺旋方向相反的正旋螺纹段及反旋螺纹段,沿第一轴方向可转动但不可移动地枢设于机台立柱;
一工件置放台总成,沿第一轴方向可相对移动地结合于机台立柱,包括一固定在该工件置放台总成上的螺帽,该螺帽配合于第一螺杆的反旋螺纹段;
一刀具固定座总成,沿第一轴方向可相对移动地结合于机台立柱,包括一固定在该刀具固定座总成上的螺帽,该螺帽配合于第一螺杆的正旋螺纹段。
2.如权利要求1所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该工件置放台总成包含一Z轴下部座及一工件台,该Z轴下部座以该螺帽配合于第一螺杆的反旋螺纹段,该工件台沿一垂直于第一轴方向的第二轴方向可相对移动地结合于Z轴下部座。
3.如权利要求2所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该Z轴下部座沿第二轴方向枢设一可转动但不可移动的第二螺杆,而该工件台固设一与该第二螺杆配合的螺帽。
4.如权利要求1所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该刀具固定座总成包含一Z轴上部座、X轴上部座及一Y轴平移座,该Z轴上部座以螺帽配合于第一螺杆的正旋螺纹段,该X轴上部座沿一垂直于第一轴方向的第二轴方向可相对移动地结合于该Z轴上部座,该Y轴平移座沿一垂直于第一轴方向及第二轴方向的第三轴方向可相对移动地结合于X轴上部座。
5.如权利要求4所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该Z轴上部座沿第二轴方向枢设一可转动但不可移动的第三螺杆,该X轴上部座固设一与该第三螺杆配合的螺帽。
6.如权利要求4所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该X轴上部座沿第三轴方向枢设一可转动但不可移动的第四螺杆,该Y轴平移座则固设一与该第四螺杆配合的螺帽。
7.如权利要求2所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:另包含一第五螺杆,该第五螺杆包含有螺旋方向相反的正旋螺纹段及反旋螺纹段,该第五螺杆沿垂直于第一轴方向的第二轴方向可转动但不可移动地结合于机台立柱。
8.如权利要求7所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该工件台以一螺帽结合于第五螺杆的反旋螺纹段,该螺帽固设于该工件台。
9.如权利要求4所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:另包含一第五螺杆,该第五螺杆具有螺旋方向相反的正旋螺纹段及反旋螺纹段,该第五螺杆沿该第二轴方向可转动但不可移动地结合于机台立柱。
10.如权利要求9所述的电脑数控综合中心加工机,其特征在于:该X轴上部座以一螺帽结合于第五螺杆的正旋螺纹段,该螺帽固设于该X轴上部座。
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ZHANG JUNXIANG Free format text: FORMER OWNER: CHEN XIKUAN Effective date: 20050729 |
|
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20050729 Address after: Taiwan, China Patentee after: Zhang Junxiang Address before: Taiwan, China Patentee before: Chen Xikuan |
|
C17 | Cessation of patent right | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Expiration termination date: 20101110 Granted publication date: 20011003 |