TW201302376A - Ｃｎｃ綜合加工機自動換刀機構 - Google Patents

Abstract

一種CNC綜合加工機自動換刀機構，包含有一驅動單元、一刀庫單元及一換刀單元，驅動單元內部水平設置有一第一、第二驅動輪，驅動單元內部垂直設有一第一、第二傳動軸，第一、第二傳動軸分別與第一、第二驅動輪作嚙合傳動，驅動單元上活動設置有一驅動伺服馬達及一驅動元件，驅動伺服馬達伸入第一、第二傳動軸之間的動力輸出軸，驅動元件可帶動驅動伺服馬達移動，使動力輸出軸選擇與第一或第二傳動軸嚙合傳動，用以控制刀庫單元或換刀單元運轉，藉此達到節省設備成本的效果。

Description

CNC綜合加工機自動換刀機構

本發明是有關於一種加工中心機，特別是指一種可減少驅動伺服馬達設置以達到降低成本效果的CNC綜合加工機自動換刀機構。

參閱圖1，一般加工機的換刀機構10包括有一本體11、一軸設在本體11內的換刀主軸12、一接設在換刀主軸12下端處的換刀臂14、一軸設在本體11內的凸輪件15、一設置在本體11上可帶動凸輪件15運轉的驅動伺服馬達16、以及一軸設在本體11內且末端與該換刀主軸12相聯的搖臂17，該驅動伺服馬達16下端處伸設有一動力輸出軸161，該凸輪件15外周處設有一齒盤151，該齒盤151與動力輸出軸161嚙合接觸，使驅動伺服馬達16可帶動整個凸輪件15作運轉，凸輪件15端面處凹設有一具有預定形狀的軌道152，該搖臂17上設有一套入該軌道152內的導引件171，當凸輪件15轉動時，搖臂17會隨著軌道152作上下偏擺動作，藉此帶動整個換刀主軸12上下移動，如此便可讓換刀臂14完成一般換刀動作。

換刀機構10通常會與一刀庫機構2結合在一起，以便於讓換刀臂14能就近抓取刀具，參閱圖2，習知的刀庫機構2具有一本體201、一軸設在本體201上的刀盤202、以及一設置在本體201上可驅動該刀盤202旋轉的驅動伺服馬達203，刀盤202上環列設有多數個刀套204，每個刀套204皆可供一組刀具(圖未示)放入，當使用者要選擇適當刀具進行加工時，驅動伺服馬達203會帶動刀盤202旋轉，讓選中的刀套204移動至刀盤202下方處，如此便可讓換刀臂14伸入夾取刀具以進行換刀動作。

上述換刀機構10及刀庫機構2雖然可完成一般換刀動作，惟，其整體機構設備仍有可改良的部分，由於換刀機構10本身具有驅動伺服馬達16，而刀庫機構2也具備有另一組驅動伺服馬達203，因此整體機構需要使用到兩組驅動伺服馬達16、203，所需的設備成本相當高。

因此，本發明目的在提供一種能有效降低設備成本的CNC綜合加工機自動換刀機構。

於是，本發明提供一種CNC綜合加工機自動換刀機構，其包含有一驅動單元、一刀庫單元及一換刀單元，其中：該驅動單元具有一第一本體、一水平軸設在第一本體內部的第一驅動輪、一水平軸設在第一本體內部的第二驅動輪、一垂直軸設在第一本體上且與第一驅動輪相嚙合的第一傳動軸、一垂直軸設在第一本體上且與第二驅動輪相嚙合的第二傳動軸、一活動設置在第一本體上的驅動伺服馬達、以及一設置在第一本體上可帶動驅動伺服馬達移動的驅動元件，該驅動伺服馬達具有一動力輸出軸，該驅動元件帶動驅動伺服馬達可令動力輸出軸選擇與第一傳動軸或第二傳動軸作嚙合傳動；該刀庫單元具有一設置在第一本體前方處可接受第一驅動輪驅轉的刀盤、以及複數個環列設置在刀盤上的刀套；換刀單元具有一設置在第一本體後方處的第二本體、一垂直軸設在第二本體內的換刀主軸、一接設在換刀主軸下端處可迴轉移動的換刀臂、一軸設在第二本體內可接受第二驅動輪驅轉的凸輪件、以及一軸設在第二本體內接受凸輪件帶動可作用該換刀主軸上下移動的搖臂。

本發明之功效是利用單一驅動伺服馬達，可選擇地帶動刀庫單元或換刀單元，藉此達到節省設備成本的效果。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之數較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖3、圖4，說明本發明CNC綜合加工機自動換刀機構在第一較佳實施例中，主要包含有一驅動單元20、一刀庫單元30及一換刀單元40，接著，再將上述各單元的組成構件及空間組合型態詳述於后。

參閱圖5至圖10，該驅動單元20具有一第一本體21、一水平軸設在第一本體21內部的第一驅動輪22、一水平軸設在第一本體21內部的第二驅動輪23、一垂直軸設在第一本體21上且與第一驅動輪22相嚙合的第一傳動軸24、一垂直軸設在第一本體21上且與第二驅動輪23相嚙合的第二傳動軸25、一活動設置在第一本體21上的驅動伺服馬達26、以及一設置在第一本體21上可帶動驅動伺服馬達26移動的驅動元件27。第一、第二驅動輪22、23外周處設有一蝸齒部221、231，第一、第二傳動軸24、25下端處皆設有一與第一、第二驅動輪22、23蝸齒部221、231相嚙合的蝸桿部241、251，第二驅動輪23中央處設有一穿透延伸至換刀單元40內的驅動心軸232(如圖7所示)。再參閱圖6，第一本體21上方處設有一內部中空的齒輪箱211，齒輪箱211兩側處設有二滑軌212，二滑軌212上活動設置有一供驅動伺服馬達26固接的滑座213，該驅動伺服馬達26下端處設有一伸入齒輪箱211內的動力輸出軸261，第一、第二傳動軸24、25上端處分別設有一伸入齒輪箱211內的第一、第二齒輪242、252，驅動伺服馬達26的動力輸出軸261伸至第一、第二齒輪242、252之間，該驅動元件27具有一固設在第一本體21上的壓缸271、以及一伸設在壓缸271上可頂推該滑座213移動的軸桿272，其中該壓缸271可以採用電磁、油壓或氣壓等等驅動型式，如此該驅動元件27可作動該驅動伺服馬達26移動，可令動力輸出軸261選擇與第一齒輪242或第二齒輪252作嚙合傳動。

再參閱圖4，該刀庫單元30具有一設置在第一本體21前方處的刀盤31、複數個環列設置在刀盤31上的刀套32、以及一設置在刀盤31中央處的倒刀機構33，該刀盤31中央套設在第一驅動輪22上，使第一驅動輪22運轉後便可帶動整個刀盤31作旋轉，每個刀套32皆可供置入一刀具(圖未示)，使用者可選擇刀具到達刀盤31下方位置後，利用倒刀機構33可推送刀具進行換刀，由於刀庫單元30的構造與一般刀庫機構相似，在此即不再多加贅述。

參閱圖11，該換刀單元40具有一設置在第一本體21後方處的第二本體41、一垂直軸設在第二本體41內的換刀主軸42、一接設在換刀主軸42下端處可迴轉移動的換刀臂43、一軸設在第二本體41內可接受第二驅動輪23驅轉的凸輪件44、以及一軸設在第二本體21內接受凸輪件44帶動可作用該換刀主軸42上下移動的搖臂45，上述機構與習知換刀機構10相類似，其詳細結構及動作就不再多加贅述，而本發明改良重點是在凸輪件44中心處軸設有一凸輪心軸441，該凸輪心軸441與第二驅動輪23的驅動心軸232相互套合形成連動，如此第二驅動輪23可傳動凸輪件44作運轉，進而完成換刀的動作。

以上即為本發明CNC綜合加工機自動換刀機構各構件形狀的概述；接著，再將本發明的動作以及預期所能達成之功效陳述如后：參閱圖9及圖12，當使用者要讓刀庫單元30運作時，首先，讓驅動元件27帶動驅動伺服馬達26往一方向移動，使動力輸出軸261與第一傳動軸24的第一齒輪242相嚙合，驅動伺服馬達26透過第一傳動軸24帶動第一驅動輪22作運轉，第一驅動輪22再帶動刀庫單元30的刀盤31作轉動，如此刀庫單元30便可正常迴轉進行選刀作業。

參閱圖10及圖13，當使用者要讓換刀單元40運作時，讓驅動元件27帶動驅動伺服馬達26往另一方向移動，使動力輸出軸261與第二傳動軸25的第二齒輪252相嚙合，驅動伺服馬達26透過第二傳動軸25帶動第二驅動輪23作運轉，第二驅動輪23再帶動換刀單元40內部的凸輪件44作轉動，如此換刀單元40便可正常進行換刀作業。

參閱圖14，本發明在第二較佳實施例中，該驅動單元20在第一本體21內部設置有一第一驅動輪22’、一第二驅動輪23’、一第一傳動軸24’及一第二傳動軸25’，與上一實施例不同的是，第一、第二驅動輪22’、23’端面處設有一螺旋齒輪221’、231’，第一、第二傳動軸24’、25’下端處皆設有一與第一、第二驅動輪22’、23’螺旋齒輪221’、231’相嚙合的螺旋傘齒部241’、251’。

綜上所述，本發明CNC綜合加工機自動換刀機構主要是為了解決習知加工機的設備成本問題，其採用的技術手段是在驅動單元20內部設置有第一、第二驅動輪22、23，第一、第二驅動輪22、23分別受到第一、第二傳動軸24、25嚙合傳動，驅動單元20上設置有一可移動的驅動伺服馬達26，利用驅動元件27對驅動伺服馬達26推頂移動，使驅動伺服馬達26可選擇對第一驅動輪22或第二驅動輪23進行驅轉，藉此可各別讓刀庫單元30或換刀單元40運轉，如此本發明讓刀庫單元30及換刀單元40共用同一組驅動伺服馬達26，可有效達到節省設備成本的效果。

惟以上所述者，僅為本發明之數較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

20．．．驅動單元

21．．．第一本體

211．．．齒輪箱

212．．．滑軌

213．．．滑座

22．．．第一驅動輪

221．．．蝸齒部

23．．．第二驅動輪

231．．．蝸齒部

232．．．驅動心軸

24．．．第一傳動軸

241．．．蝸桿部

242．．．第一齒輪

25．．．第二傳動軸

251．．．蝸桿部

252．．．第二齒輪

26．．．驅動伺服馬達

261．．．動力輸出軸

27．．．驅動元件

271．．．壓缸

272．．．軸桿

22’．．．第一驅動輪

221’．．．螺旋齒輪

23’．．．第二驅動輪

231’．．．螺旋齒輪

24’．．．第一傳動軸

241’．．．螺旋傘齒部

25’．．．第二傳動軸

251’．．．螺旋傘齒部

30．．．刀庫單元

31．．．刀盤

32．．．刀套

33．．．倒刀機構

40．．．換刀單元

41．．．第二本體

42．．．換刀主軸

43．．．換刀臂

44．．．凸輪件

441．．．凸輪心軸

45．．．搖臂

圖1是習知加工機換刀機構的剖視圖；

圖2是習知加工機刀庫機構的組合圖；

圖3是本發明CNC綜合加工機自動換刀機構第一較佳實施例的立體圖，說明本發明包含有一驅動單元、一刀庫單元及一換刀單元；

圖4是上述較佳實施例的分解圖；

圖5是上述較佳實施例的分解立體圖，說明該驅動單元內部設有一第一驅動輪、一第二驅動輪、一第一傳動軸及一第二傳動軸；

圖6是上述較佳實施例的分解立體圖，說明該驅動單元上設置有一可活動的驅動伺服馬達、以及一可推動驅動伺服馬達移動的驅動元件；

圖7是上述較佳實施例的立體圖，說明該驅動單元的背面情形，第二驅動輪中央處伸設有一驅動心軸；

圖8是上述較佳實施例的平面圖；

圖9是圖8沿Ⅸ-Ⅸ線的剖視圖；

圖10是圖8沿Ⅹ-Ⅹ線的剖視圖；

圖11是上述較佳實施例的剖視圖，說明換刀單元內部構造的情形；

圖12是上述較佳實施例的動作圖，說明驅動伺服馬達帶動第一傳動軸的情形；

圖13是上述較佳實施例的動作圖，說明驅動伺服馬達帶動第二傳動軸的情形；及

圖14是本發明第二較佳實施例的分解圖，說明第一、第二驅動輪與第一、第二傳動軸是採用螺旋傘齒輪嚙合的型態。

20．．．驅動單元

21．．．第一本體

211．．．齒輪箱

212．．．滑軌

213．．．滑座

22．．．第一驅動輪

23．．．第二驅動輪

24．．．第一傳動軸

25．．．第二傳動軸

26．．．驅動伺服馬達

27．．．驅動元件

30．．．刀庫單元

31．．．刀盤

32．．．刀套

33．．．倒刀機構

40．．．換刀單元

41．．．第二本體

42．．．換刀主軸

43．．．換刀臂

441．．．凸輪心軸

Claims (6)

1. 一種CNC綜合加工機自動換刀機構，其包含有：一驅動單元，具有一第一本體、一水平軸設在第一本體內部的第一驅動輪、一水平軸設在第一本體內部的第二驅動輪、一垂直軸設在第一本體上且與第一驅動輪相嚙合的第一傳動軸、一垂直軸設在第一本體上且與第二驅動輪相嚙合的第二傳動軸、一活動設置在第一本體上的驅動伺服馬達、以及一設置在第一本體上可帶動驅動伺服馬達移動的驅動元件，該驅動伺服馬達具有一動力輸出軸，該驅動元件帶動驅動伺服馬達可令動力輸出軸選擇與第一傳動軸或第二傳動軸作嚙合傳動；一刀庫單元，具有一設置在第一本體前方處可接受第一驅動輪驅轉的刀盤、以及複數個環列設置在刀盤上的刀套；及一換刀單元，具有一設置在第一本體後方處的第二本體、一垂直軸設在第二本體內的換刀主軸、一接設在換刀主軸下端處可迴轉移動的換刀臂、一軸設在第二本體內可接受第二驅動輪驅轉的凸輪件、以及一軸設在第二本體內接受凸輪件帶動可作用該換刀主軸上下移動的搖臂。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之CNC綜合加工機自動換刀機構，其中，第一本體上方處設有一齒輪箱，齒輪箱兩側處設有二滑軌，二滑軌上活動設置有一供驅動伺服馬達固接的滑座，第一、第二傳動軸上端處分別設有一伸入齒輪箱內的第一、第二齒輪，驅動伺服馬達的動力輸出軸伸至第一、第二齒輪之間，該驅動元件可對滑座頂推移動，可令動力輸出軸選擇與第一或第二齒輪作嚙合傳動。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之CNC綜合加工機自動換刀機構，其中，該驅動元件具有一固設在第一本體上的壓缸、以及一伸設在壓缸上可帶動驅動伺服馬達移動的軸桿。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之CNC綜合加工機自動換刀機構，其中，第一、第二驅動輪外周處設有一蝸齒部，第一、第二傳動軸下端處皆設有一與第一、第二驅動輪蝸齒部相嚙合的蝸桿部。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之CNC綜合加工機自動換刀機構，其中，第一、第二驅動輪端面處設有一螺旋齒輪，第一、第二傳動軸下端處設有一與第一、第二驅動輪螺旋齒輪相嚙合的螺旋傘齒部。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之CNC綜合加工機自動換刀機構，其中，第二驅動輪中央處設有一驅動心軸，該凸輪件中央處設有一與驅動心軸相互套合連動的凸輪心軸。