CN2463109Y - 综合加工机自动换刀机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种综合加工机自动换刀机构,主要是利用换刀机构的减速马达驱使大伞形齿轮旋转,以驱动中心轴杆上的滚于齿凸轮及松刀凸轮;滚子齿凸轮环边的内沟凸轮槽可连动滚针轴承的分割滚子件,使其转轴及上端传动件旋转,以同步驱转抓刀臂轴心。轴杆转动时,大伞形齿轮的内沟凸轮槽内的第二滚子受内沟凸轮槽的行程变化,使上下摇臂作动,并使第一滚子同时驱动工型套筒,使抓刀臂轴心上、下进行换刀、取刀之动作。打刀机构进行换刀、取刀时,其中心轴杆驱使松刀凸轮转动,松刀拉刀摇臂抵置于松刀凸轮上的一端即可随其周缘的弧线变化而上、下动作,使松刀拉刀摇臂枢置于松刀压板的一端驱使CNC主轴内拉杆上、下作动,以控制CNC主轴夹持刀把的状态。

Description

综合加工机自动换刀机构

本实用新型提供一种综合加工机自动换刀机构，旨在省除油压动力源、送油机构等构件，以大幅缩减整个机体体积，增加作动时的确实性，并能达到有效加快换刀速度目的的自动换刀机构。

以计算机数值自动控制工具机因操作方便、加工精度及速度均大幅提升，因此已取代传统以电动机、机架、主轴等机械零组件所组成的工具机。该工具机中的自动换刀机构ATC(Automatic TooI Changer)因可用以交换刀具，用于不同的加工程序，因此广泛用于各种综合加工机中。

本发明人在研发综合加工机之自动换刀机构ATC时，曾发展出一种“综合加工机自动换刀传动装置”(台湾专利公告第398355号)，该自动换刀传动装置主要是藉由换刀机构的抓刀臂，进行刀盘及打刀机构的工作头主轴换取刀具的动作，而工作头上方则以油压动力装置撞击CNC主轴以进行卸刀。

上述的换刀机构中在本体内设有传动齿盘、滚齿凸轮、连秆、三支摇臂、六栓槽轴，前方则设有送油机构，该传动齿盘与滚齿凸轮上各形成有凸轮槽沟，分别传动连秆及三支摇臂，其中，连秆中端以支轴固定在盖体上，一端受传动齿盘凸轮槽沟的控制，而使另端连动送油机构的油压秆，另外第一、三摇臂一端固位在本体上，而第一摇臂另端以滚子人位于滚齿凸轮的凸轮沟槽中，并以第二摇臂连动第三摇臂，第三摇臂另端则控制六栓槽轴，送油机构连秆上端为油压杆头，并入位在油压缸体内，在油压杆头下方与油压缸体间设有弹簧，在缸盖上设有油管与位于工作头上的动力装置相通。

现有的换刀机构ATC是以油压(空压)作动为其动力装置，该动力装置主要是以驱动马达、液压电磁阀、打刀缸及CNC主轴所构成；该驱动马达作动时，抽使油箱内的液压油进入液压电磁阀，该液压电磁阀固定在驱动马达上，其分别与打刀缸、驱动马达及油箱相连接；该打刀缸包括缸体及作动轴，该作动轴置于缸体内，其中间处的抵制环将缸体内部区隔成上、下密室；CNC主轴壳体内设有轴杆，该轴杆的外环设有碟形弹簧，轴杆下方固定有一用以夹固工作头主轴的夹持件；其主要是利用液压电磁阀控制液压油进、出打刀缸的上、下密室，使打刀缸的作动轴向下或向下作动，以令CNC主轴的轴杆下压，使夹持件得以向外松开或向内夹持工作头主轴，以进行换刀作业。

上述综合加工机虽可达到换刀作业目的，但该综合加工机组不仅驱动马达所需的马力大，其油箱体积更是庞大，造成空间占用的缺点；再者，该油压缸在缸盖上设有油管与工作头上的动力装置相通，此油管管路的设置不仅易因管路过长，导致打刀缸作动反应速度变慢，且该油管在液压油流动时因会发生膨胀现象，故易增加油管的损耗率，因此，该综合加工机之结构实有进一步予以改进的必要。

本实用新型的主要目的在于：打刀机构可同时进行换刀、取刀作业时，打刀机构的换刀、取刀动作，主要是藉由轴杆驱使松刀凸轮转动，使抵置于松刀凸轮上的松刀拉刀摇臂产生上、下动作，以驱使CNC主轴内拉杆上、下作动控制下方刀把的夹持状态，该CNC主轴在进行加工时，主要是利用伺服马达驱动CNC主轴，令其下方的刀把旋转，以达到自动加工的目的。

本实用新型的另一个目的在于：藉由打刀机构的松刀凸轮与松刀拉刀摇臂等构件，省除油压动力装置的制造成本，以摒除机器发生误动的情形。

本实用新型的再一目的在于：该换刀机构及打刀机构组固于一机箱本体内，藉此，不仅可有效缩减刀库与机箱本体间的距离，以减少机体所占用的空间，更可藉以增进换刀速度并增加换刀、取刀的确实性。

具体言之，本实用新型的综合加工机自动换刀机构主要是令换刀机构的减速马达驱使大伞形齿轮旋转，以同步驱动中心轴杆上的滚子齿凸轮及松刀凸轮；滚子齿凸轮环边的内沟凸轮槽可连动滚针轴承周环的分割滚子件，使其中心转轴及上端传动件旋转，并同步驱使抓刀臂轴心旋转；轴杆转动时，大伞形齿轮内沟凸轮槽内的第二滚子受内沟凸轮槽行程变化，使上下摇臂上、下作动，使第一滚子同时驱动工型套简便抓刀臂轴心上、下作动，以进行换刀、取刀的动作；打刀机构进行换刀、取刀动作时，主要是藉由中心轴杆驱使松刀凸轮转动，其松刀拉刀摇臂抵置于松刀凸轮周缘上的滚子可随该周缘的弧线变化而上、下动作，使松刀拉刀摇臂枢置在松刀压板的一端驱使CNC主轴内拉秆上、下作动，以控制CNC主轴夹持刀把的状态。

本实用新型的具体实施例籍由以下配合图标及其详细说明可得以深入了解：

图1所示是本实用新型的结构俯视示意图；

图2所示是本实用新型的换刀机构的结构示意图；

图3所示是图2的作动状态图；

图4所示是本实用新型打刀机构的结构示意图；

图5所示是图4的作动状态图。

零件标号说明10刀库        11刀把         20换刀机构     21减速马达     210小伞形齿轮22滚子齿凸轮  220内沟凸轮槽  221轴杆        222大伞形齿轮  223内沟凸轮槽23滚针轴承    230转轴        231分割滚子件  232传动件      24上下摇臂240固定轴     241第一滚子    242第二滚子    25抓刀臂轴心   250连动件251六栓槽轴   252工型套筒    253夹刀        254刀杯        30打刀机构31伺服马达    32CNC主轴    320松刀压板      321连轴器    322内拉秆33松刀凸轮    330驱动曲线  34松刀拉刀摇臂   340轴件      341滚子342复位弹簧   40机箱本体

请参阅图1-5所示，本实用新型的综合加工机自动换刀机构旨在缩减综合加工机的体积、省除油压的动力源，且可达到增加作动时的确实性、加快换刀速度的目的。

本实用新型的自动换刀机构，基本上包括有刀库10、换刀机构20及打刀机构30(如图1所示)；其中：

该刀库10周边枢设有若干可依数质设定逐一进行换刀动作的刀把11；

换刀机构20，进一步包括有减速马达21、滚子齿凸轮22、滚针轴承23、上下摇臂24及抓刀臂轴心25(请同时参阅图2、3所示)；其中，减速马达21下方组设有一小伞形齿轮210，滚子齿凸轮22的环边设有内沟凸轮槽220，其中心轴杆221上并固定有一与滚子齿凸轮22紧邻的大伞形齿轮222，大伞形齿轮222的外侧面并凹设有弧曲状内沟凸轮槽223；

滚针轴承23利用转轴230定位于滚子齿凸轮22一侧，以随滚子齿凸轮22连动，其周环设有数个可逐一入位于内沟凸轮槽220内的分割滚子件231；当滚子齿凸轮22转动时，滚针轴承23即随内沟凸轮槽220的曲线变化同时连动转轴230，使转轴230产生旋转，该转轴230并籍其顶端固定的传动件232同步驱使抓刀臂轴心25进行旋转(如图4所示)；

上下摇臂24一端枢设于一固定轴240上，另端则设有第一滚子241，其中间处并设有可于内沟凸轮槽223行程内移动的第二滚子242；该抓刀臂轴心25上端固定一与转轴230传动件232啮合的连动件250，连动件250下方处固定有一六栓槽轴251，抓刀臂轴心25上端的周环系卡持于六栓槽轴251内，其中间处固定一可供第一滚子241人位的工型套筒252，而下端则固定一夹刀253，夹刀253两端并分别设有可抓持刀把11的刀杯254；

打刀机构30，进一步包括有伺服马达31、CNC主轴32、松刀凸轮33及松刀拉刀摇臂34(如图4、5所示)；其中，伺服马达31组设于CNC主轴32上方，以驱动CNC主轴32内拉秆322及其下方夹持的刀把11在加工时进行旋转；该CNC主轴32上方固定有一松刀压板320，松刀压板320上方并设有与伺服马达31连结的连轴器321；

松刀凸轮33固定在中心轴杆221上，并紧邻滚子齿凸轮22的另一侧，该松刀凸轮33的外周缘形成有一驱动曲线330；松刀拉刀摇臂34呈一“Y”字状，其中间枢固于一轴件340上，松刀拉刀摇臂34的叉端系对应枢设于松刀压板320两侧，而另端则枢设有一滚子341，该滚子341并顶置于松刀凸轮33的外周缘上方(如图5所示)，以随松刀凸轮33外周缘的弧线变化连动松刀压板320,CNC主轴32下方刀把11的夹持、松置状态。

再者，松刀拉刀摇臂34在滚子341上方处设有一复位弹簧342，一旦滚子341随松刀凸轮33外周缘及其驱动曲线330的弧线变化而上、下动作时，该滚子341即可藉由复位弹簧342的弹性伸缩，使其在上、下动作时，皆能紧迫松刀凸轮33的外周缘及其驱动曲线330上；

上述自动换刀机构的构件，当换刀机构20利用减速马达21作动时，减速马达21利用下方小伞形齿轮210带动大伞形齿轮222转动，大伞形齿轮222转动时同步驱动中心轴杆221上的滚子齿凸轮22及松刀凸轮33；其中：

该滚子齿凸轮22转动时，其环边的内沟凸轮槽220即连动滚针轴承23周环的分割滚子件231，令滚针轴承23及其中心转轴230产生旋转，滚针轴承23转动时，中心转轴230转动时并可带动上端传动件232，以同步驱使抓刀臂轴心25进行旋转；轴秆221转动时，入位于大伞形齿轮222内沟凸轮槽223内的第二滚子242可随内沟凸轮槽223行程，令上下摇臂24以固定轴240为轴心进行上、下作动；该上下摇臂24上、下摆动时，其第一滚子241即同时驱动工型套筒252，使抓刀臂轴心25同步产生上、下作动，以令抓刀臂轴心25下端固定的夹刀253进行刀把11换刀、取刀动作。

换刀机构20的抓刀臂轴心25在进行换刀、取刀作业时，打刀机构30同步完成换刀、取刀动作；该打刀机构30的换刀、取刀动作，主要是藉由中心轴秆221驱使松刀凸轮33转动，松刀凸轮33转动时，松刀拉刀摇臂34抵置于松刀凸轮33周缘上的滚子341，系随松刀凸轮33外周缘及其驱动曲线330的弧线变化，产生上、下动作，该松刀拉刀摇臂34并以轴件340为轴心使枢固于松刀压板320的一端，驱使CNC主轴32内拉秆322上、下作动，以控制CNC主轴32下方刀把11的夹持、松置状态。

再者，该CNC主轴32在夹持刀把11进行加工时，主要是利用伺服马达31驱动CNC主轴32，以令CNC主轴32下方之刀把11转动，进行加工作业；

另外，实施本实用新型时，该换刀机构20及打刀机构30系组固于一机箱本体40内(如图1所示的状态)，由于该滚子齿凸轮22、大伞形齿轮222及松刀凸轮33皆紧邻并同时藉由中心轴杆221连动，因此，不仅可有效缩减换刀机构20及打刀机构30所占用空间，以及刀库10与机箱本体40间的距离，以缩小整体机台体积，更可大幅增进换刀、取刀的速度及确实性，以摒除习式机器易产生误动的情形。

值得一提的是，由于本实用新型的CNC主轴32是利用打刀机构30的松刀凸轮33与松刀拉刀摇臂34等构件作动，因此可省除习式油压动力装置及送油机构等构件装置，进而达到大幅缩减整个机台体积及制造成本的功效。

Claims (5)

1、种综合加工机自动换刀机构，其特征在于它包括有：

刀库(10)，其周边枢设有若干刀把(11)，该刀把系可逐一进行换刀动作；

换刀机构(20)，进一步包括有驱动马达(21)、滚子齿凸轮(22)、滚针轴承(23)、上下摇臂(24)及抓刀臂轴心(25)；该滚子齿凸轮(22)环边设有内沟凸轮槽(220)，其中心的轴杆(221)上固定有紧邻滚子齿凸轮(22)的大伞形齿轮(222)，大伞形齿轮(222)之外侧面并凹设有内沟凸轮槽(223)；滚针轴承(23)以转轴(230)定位于滚子齿凸轮(22)一侧，其周环设有数个可逐一旋入内沟凸轮槽(220)内之分割滚子件(231)；滚子齿凸轮(22)转动时，滚针轴承(23)即随内沟凸轮槽(220)曲线变化同时连动转轴(230)旋转，该转轴(230)顶端并固定有可同步驱使抓刀臂轴心(25)旋转的传动件；再者，上下摇臂(24)一端系枢设于一固定轴(240)上，另端设有第一滚子(241)，其中间处并设有可在内沟凸轮槽(223)行程内移动的第二滚子(242)；抓刀臂轴心(25)上端固定一与转轴传动件(232)啮合的连动件，连动件下方固定有可供抓刀臂轴心(25)上周环卡持的六栓槽轴(251)，抓刀臂轴心(25)下端固定有夹刀(253)，中间处则固定有可供第一滚子(241)入位之工型套筒(252)，大伞形齿轮(222)转动时，顺其内沟凸轮槽(223)行程移动的第二滚子(242)即驱使上下摇臂(24)及抓刀臂轴心(25)上、下作动，以使抓刀臂轴心(25)的夹刀(253)进行换刀、取刀之动作；

打刀机构(30)，进一步包括有伺服马达(31)、CNC主轴(32)、松刀凸轮(33)及松刀拉刀摇臂(34)；伺服马达(31)用以驱动CNC主轴(32)，使其下方夹持的刀把(11)在加工时进行旋转；松刀凸轮(33)设于轴杆(221)上并紧邻于滚子齿凸轮(22)另侧，该松刀凸轮(33)的周缘形成有驱动曲线(330)；松刀拉刀摇臂(34)枢固于一轴件(340)上，其一端枢设于松刀压板(320)侧边，另端则顶置于松刀凸轮(33)外周缘上，并随外周缘的弧凹变化上、下起伏，以连动松刀压板(320)使cNC主轴(32)内拉杆产生上、下作动，以控制CNC主轴(32)下方刀把(11)的夹持状态。

2、如权利要求1所述的综合加工机自动换刀机构，其中，驱动马达的下方组设有一小伞形齿轮(210)，小伞形齿轮(210)可带动大伞形齿轮(222)旋转，其中心的轴杆并可同步驱动滚子齿凸轮(22)及松刀凸轮(33)转动。

3、如权利要求1所述的综合加工机自动换刀机构，其中，松刀拉刀摇臂(34)顶置于松刀凸轮(33)外周缘上一端固定有一滚子(341)，并于滚子(341)上方处顶置有一复位弹簧(342)，藉该复位弹簧(342)的弹性回复力，使松刀拉刀摇臂(34)设有滚子的一端于上、下动作时，皆能紧抵于松刀凸轮之外周缘上。

4、如权利要求1所述的综合加工机自动换刀机构，其中，该松刀拉刀摇臂(34)呈“Y”字状，其叉端并枢固于松刀压板(320)两侧。

5、如权利要求1所述的综合加工机自动换刀机构，其中，换刀机构(20)及打刀机构(30)系组设于刀库(10)一侧的机箱本体内。

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