TWI317310B - Gantry type machine tool - Google Patents

Description

1317310 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種龍門型工具機，且特別是有關於 利用傳動桿和滾動輪來傳動的龍門型工具機。 【先前技術】 工具機通常係用於精密切削金屬以生產其他機器的金 屬零件。亦稱為機床。隨著用1^的不$，工具機又分為車 床銑床、磨床、鐵床等等。以龍門型工具機為例，其為 加工大尺寸工件平面最經濟的金屬加工機器，它也是最大 =用加m乏用於機器製造f、模具製造業以及 般金屬加工業。由於龍門型工具機係採用橋式（門式）結 冓，因而具有優異的穩定性與剛性。 早期傳統的工具機具有細長的機床，其主轴設有不同 :之：輪’以獲得不同主轴轉速’並藉由集中動力方式 其!在廠房的某一地方(-般選用天花板) 袓機村a #紅由天輪、皮帶及皮帶輪’將動力傳給多 各=:組機械與天輪之間係利用鬆脫皮帶以傳達 浪費的Γ動的動力方式具有侷限機械於特定位置及 =力的缺點’後來發展的工具機即採用個別專用馬 皮帶和齒輪變速機構來傳動主軸， 孓 來獲仔不同的主軸轉速 丁加工。此種皮帶傳動配合 常運用於大型立式工具機中的承置盤，的方式尤其 用从轉動放置大型 1317310 工作件。 時：二當工具機利用皮帶與齒輪變速機構來進行傳動 :，由於皮帶傳動係利用皮帶摩擦與齒輪組減速滑 擦力來傳動，故可鈐士认E„ 錢迷α動的摩 „ b ;長期制，而導致皮帶傳動與齒 =的摩擦力下降’因而降低皮帶傳動的傳動效率， -工具機的機械效率。另外，皮 機構容易產生振動，不但產生噪音，更會影继車=逮 =和Γ:Γ，由於皮帶傳動係利用《來纏繞轉: 此，當皮帶傳動機構與齒輪變 時，(例如當皮帶磨耗嚴舌“ S 例馎為進仃維修 台，方可進行= 需更換時），必須折解整組機 再者，當龍門型工具機對工作進行圓形加工時， 大部分係以座標方式來對卫作進行圓形加卫 1 圓形加工.精度不佳的問題。 今易產生 【發明内容】 因此本發明之—方面係在於提供-ΜΗ型工具機 藉以直接旋轉工作件來進行圓形加I，以確保加工= 本發明之又-方面係在於提供_種龍門型 ==動方式來控制工作件的旋轉，因而可精確St 控制加工精度，制是在進㈣形加工上的加工精度。』 可提升整體機械效率和改善機台的振動問題，因而可 能源耗費，達到環保和綠色革命的目的。 本發明之又—方面係在於提供-種龍Η型工具機，μ 由直接驅動馬達（DlrectDriveM。㈣來直接轉動傳動桿，以曰 1317310 間化傳動構件，並傳動穩定性。 根據本發明之實施例，本發明之龍門型工具機至少包 此有床σ、一個立柱、橫樑、主軸、旋轉盤及傳動裝置。 些此立柱係分別設置於床台之兩側，橫樑係設置於此些立 柱的頂端’主軸係設置於橫樑上，其中主軸設有刀座，用 以對工作件進行加工。旋轉盤係設置於床台上’用以旋轉 工作件’其中旋轉盤的外周面環設有複數個滾動輪。傳動 裝置係設置於床台上，用以轉動旋轉盤，其中傳動裝置至 少包含有致動器和傳動桿。致動器係用以產生一旋轉動 作傳動桿係連接於致動器，並對應於旋轉盤設置，以使 傳動杯的軸向係實質相同於旋轉盤之外周面的切線方向， 其中傳動桿具有螺紋，用以使旋轉盤之此些滾動輪的至少 一者喫合於螺紋中。 因此，本發明之龍門型工具機可利用傳動裝置的傳動 桿和旋轉盤的滾動輪來轉動旋轉盤，以直接旋轉工作件來 進行加工，因而確保圓形加工精度。另外，本發明之龍門 型工具機可提升整體機械效率，並改善機台的振動問題， 進而減少噪音，提升加工精度。且本發明之龍門型工具機 的機構簡易，因而降低設備成本。 【實施方式】 請參照第1圖和第2圖’第1圖係繪示依照本發明之 第一實施例之龍門型工具機的立體示意圖，第2圖係緣示 依照本發明第一實施例的龍門型工具機的正面示意圖。本 實施例之龍門型工具機100包含有床台11〇、二個立柱 1317310 120、橫襟130、主軸14〇、旋轉盤ι5〇及傳動裝置16〇。此 些立柱120係分別設置於床台11〇之兩侧，橫樑13〇係設 置於此些立柱120的頂端，因而此些立柱丨2〇和橫樑】3〇 可形成一門形結構，並跨設於床台11〇上。主軸14〇係設 於輪樑130上，用以對工作件（未繪示）進行加工。旋轉盤 15〇係用以旋轉工作件，傳動裝置16()係用以轉動旋轉盤 150 〇 如第1圖和第2圖所示，本實施例之龍門型工具機 的床〇 110其係呈長形機床，而例如設置於X軸方向上， 在本實施例中，龍門型工具機100例如為定柱式龍門型工 具機，亦即此些立柱120係固定不動，而床台110設有移 動平台111，其可相對於床台110和立柱12〇在X軸上進 仃移動’因而可在X軸上進行加工，其中移動平台⑴可 例如藉由滚珠導螺桿機構及滑軌機構的組合或線性馬達來 進行驅動。此些立柱12G和橫樑13()係形成⑽結構於床 台110上，橫樑130設有γ軸滑軌13卜主軸14〇設置於 橫樑y軸滑軌131上，因而使主轴14〇彳相對於橫 樑130在Y軸上進行移動，藉以在¥軸上進行加工，且主 軸140可在在Z軸上進行移動，藉以在2轴上進行加工。 主轴14G設有至少〜刀座141 1以進行例如：車工或銳 削’因而使本實施例的龍門仏具機⑽形成龍門型坪人 加工機。且刀纟⑷㈣可對卫作件進行料軸向（例㈣ 定的旋轉軸）上的加玉，藉以對工作件進行例如：五面加工 或五軸加工（X軸、γ轴、Z轴、輯定 旋轉轴）。 特疋輔向及旋轉盤150的 1317310 請參照第3圖和第4圖，第3圖係緣示依照本發明之 第實施例之龍門型工具機之旋轉盤和傳動桿的俯視示意 圖，第4圖係繪示依照本發明第一實施例的龍門型工具機 之傳動裝置的側視剖面圖。本實施例之旋轉盤15〇係設置 於床台110的移動平台U1上，用以旋轉工作件。本實施 例之旋轉盤150可固接承置盤15卜用以承置固定工作件， 承置盤151可設有夾具（未繪示）或真空吸引裝置（未繪示）， 以使工作件在加工時可固定於承置盤151上。旋轉盤15〇 设有複數個滾動輪152,其中此些滾動輪152分別係以一預 設間距d來環設於旋轉盤15〇的外周面，且此些滾動輪152 可相對於旋轉盤150滾動。本實施例的傳動裝置16〇係設 置床台no的移動平台lu上，用以轉動旋轉盤15〇。傳動 裝置160設有致動器161、傳動桿162及軸承163，致動器 161係連接於傳動桿162的至少一端，以軸向轉動此傳動桿 162。傳動桿162係切合於旋轉盤16〇，並使傳動桿的 軸向恰可相同於旋轉盤150之圓周面的切線方向。傳動桿 162的和身具有螺紋162a，此螺紋162a的螺距s係實質相 同於旋轉盤150之滾動輪152的預設間距d，並使此些滾動 輪152的其中至少一者可卡合於傳動桿162的螺紋162a 中，當致動器161軸向轉動此傳動桿162時，傳動桿i62 的螺紋162a即可不斷地帶動滾動輪152移動，進而使旋轉 盤15〇形成轉動。軸承163設置於傳動桿162的兩端，用 以承載傳動桿162的轉動。 如第4圖所示，本實施例之致動器161可例如為電動 馬達，此時，傳動桿162可藉由聯軸器164來組接於致動 1317310 器141 ;或者，傳動桿162亦可藉由皮帶傳動組（未繪示）來 連接致動器161。另外，致動器161可為兩組馬達，分別設 置於傳動桿162的兩端，因而形成重心驅動方式（Ddven以 the Center 〇f Gravity) ’以避免僅單一馬達組在一側可能造 成的偏位（Offset)問題，進一步改善振動問題。 因此，當使用本實施例之龍門型工具機1〇〇時，傳動 裝置160的傳動桿162可喫合旋轉盤15〇的滾動輪並 帶動旋轉盤150旋轉，使主軸14〇可對工作件進行加工。 由於旋轉盤150係藉由傳動桿162與滾動輪152之滾動傳 動來產生旋轉，因而可直接旋轉工作件來 以確保龍門型工具機H)0在進行圓形加工上的:二 並可避免習知皮帶傳動的滑動摩擦問題（皮帶在使長期使 用後會降低摩擦力，影響傳動效率），因此，以滾動傳動來 取代滑動傳動可改善傳動效率，增進整體的機械效率。且 可改善機台振動問冑(相較於習知的皮帶傳動），減少噪音， 提高加工精度和品質。另外，由於旋轉盤150的轉動行日程 係藉由傳動裝置160的傳動桿162來控制，因而可獲得較 佳的精度控制’避免發生習知皮帶傳動的精度控制不佳情 形。再者，本實施例之傳動裝置⑽的機構簡易（相較於 知的皮帶傳動機構）’因而可降低設備成本。 d、第5圖’其係繪示依照本發明之第 龍門型工具機的正面示意圖。以下僅就本實施例與第^ 施例之相異處進行說明，關於相似處在 述= 於第-實施例，箆-香^ 幵Μ相較 垤⑼門刑 帛—實鼽例之龍門型工具機1〇〇例如為動 、機此時，床台110a可省略設置移動平台 1317310 111 ’且床台110a設有x軸驅動機構U2a，其例如係由滚 珠導螺桿機構及滑軌機構所組合而成，並設置於床台110 的兩側，並對應於此些立柱12〇a，用以使此些立柱12〇a可 相對於床台110a在X軸上進行移動，因而可在X軸上進行 加工。此時’旋轉盤15〇和傳動裝置16〇係設置床台u〇 上’而未相對於床台ll〇a移動’其係藉由立柱12〇a的移 動來形成X軸上的加工進給。 請參照第6圖’其繪示依照本發明之第三實施例之龍 門型工具機之傳動裝置的侧視剖面圖。相較於第一實施 例’第二實施例之傳動裝置16〇b的致動器161b為直接驅 動馬達（Direct Drive Motor)，意即致動器161b係直接設置 於傳動桿162b上，來驅動傳動桿162b轉動，因而無需聯 軸器164或皮帶傳動組來連接致動器161b，進一步減少傳 動桿162b在高速轉動時的振動，提升傳動穩定性，並增加 機械效率。 請參照第7圖，其係繪示依照本發明之第四實施例之 龍門型工具機的正面示意圖。以下僅就本實施例與第一實 施例之相異處進行說明，關於相似處在此不再贅述。相較 於第一實施例，第四實施例之龍門型工具機1〇()的立柱 120c係一體成型於床台11〇(；上，因而床台u〇c和立柱12〇c 形成一 u型機台結構。此時，每一此些立柱12〇c設有χ 軸驅動機構121c，其例如係由滾珠導螺桿機構及滑軌機構 所組合而成，並設置於每一此些立柱12〇c的頂端，用以使 橫樑130c可相對於此些立柱12〇c在χ轴上進行移動，因 而可在χ軸上進行加工。此時，旋轉盤15〇和傳動裝置16〇 11 1317310 係设置床台110c上，而未相對於床台110c移動，其係藉 由橫樑130c的移動來形成χ軸上的加工進給。 由上述本發明的實施例可知，本發明之龍門型工具機 係直接旋轉工作件來進行圓形加工，以確保龍門型工具機 的加工精度’並利用傳動裝置的傳動桿和旋轉盤的滾動輪 來驅動工作件的旋轉，因而可提升加卫精度和機械效率， 並了節省能源，達到綠色環保的目的，且可改善機台振動 問題’並減少澡音H相較於習知的皮帶傳動機構， 本發明之龍門型工具機的機構簡易，因而可進一步降低設 備成本。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 濩範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例 能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 第1圖係繪示依照本發明之第一實施例之龍門型工具 機的立體示意圖。 第2圖係綠示依照本發明之第一實施例之龍門型工具 機的正面示意圖。 第3圖係緣示依照本發明之第一實施例之龍門型工具 機之旋轉盤和傳動桿的俯視示意圖。 第4圖係緣示依照本發明之第一實施例之龍門型工具 12 1317310 機之傳動裝置的侧視剖面圖。 第5圖係繪示依照本發明之第二實施例之龍門型工具 機的正面示意圖。 第6圖係緣示依照本發明之第三實施例之龍門型工且 機之傳動裝置的側視剖面圖。 八 第7圖係緣示依照本發明之篦眘 <弟四實施例之龍門型工且 機的正面示意圖。 八 主要元件符號說明 d :預設間距 100 :龍門型工具機 s :螺, 110、110a、110c :床台 111 :移動平台 112a : 120、120a、120c :立柱 121c : 130、130c :橫樑 131 : 140 :主軸 141 : 150 :旋轉盤 152 :滾動輪 151 : 160、160b :傳動裝置 161、161b :致動器 162a :縲紋 164 :聯轴器 162、 163 ： 刀座 機構 傳動桿 13

Claims (1)

1317310 十、申請專利範圍： 1. 一種龍門型工具機，至少包含： 一床台； 二個立柱’分別設置於該床台之兩側 一橫樑’設置於該些立柱的頂端； 一主軸，設置於該橫樑上，其中該主軸設有至少—刀 座，用以對一工作件進行加工； 一旋轉盤，設置於該床台上，用以旋轉該工作件，其 中該旋轉盤的外周面環設有複數個滾動輪；以及 一傳動裝置，設置於該床台上，用以轉動該旋轉盤， 其中該傳動裝置至少包含： 一致動器’用以產生一旋轉動作；以及 一傳動桿，連接於該致動器，並對應於該旋轉盤 設置’以使該傳動桿的轴向係實質相同於該旋轉盤之 外周面的切線方向’其中該傳動桿具有一螺紋，用以 使該旋轉盤之該些滾動輪的至少一者喫合於該嫘紋 中。 2. 如申請專利範圍第1項所述之龍門型工具機，其中 S亥龍門型工具機係一定柱式龍門型工具機。 3. 如申請專利範圍第1項所述之龍門型工具機，其中 該龍門型工具機係一動柱式龍門型工具機。

14 1317310 4.如申請專利範圍第1項所述之龍門型工具機，其中 该龍門型工具機係一龍門型五面加工機。 5·如申請專利範圍第丨項所述之龍門型工具機，其中 該龍門型工具機係一龍門型五軸加工機。 6·如申請專利範圍帛i項所述之龍門型工具機，盆中 • 1些立柱係一體成型於該床台上，藉以形成-u型機：結 其中 7·如申凊專利範圍帛！項所述之龍門型工具機， 更至少包含： 用以承置該工作件 承置盤，固接於該旋轉盤， 8. 如申清專利範圍第7項所述之龍門型 該承置盤設有-夾具，以固定該工作件。 ^ 9. 如申請專利範圍第1項所述之龍門型工具機，其中 該致動器係一電動馬達。 八微具中 二所述之_工具機’其 irect Drive Motor) 11.如申請專利範圍笫彳 中第1項所述之龍Η型工具機，其 傳動#可藉由—聯轴器來連接於該致動器。 15 1317310 12. 如申請專利範圍第1項所述之龍門型工具機，其 中該傳動桿可藉由一皮帶傳動組來連接於該致動器。 13. 如申請專利範圍第1項所述之龍門型工具機，其 中該致動器係二個馬達組，分別設置於該傳動桿的兩端。 14. 如申請專利範圍第1項所述之龍門型工具機，其 中該些滾動輪分別係以一預設間距來環設於該旋轉盤的外 周面’而該預設間距係實質相同於該螺紋的螺距。 ^ 一種龍門型工具機，至少包含： '^床台， 二個立柱’分別設置於該床台之兩側； 一橫樑’設置於該些立柱的頂端； 一主軸，設置於該橫樑上，並可相對於該橫樑進行移 動，其中§亥主軸設有至少一刀座，用以對一工作件進行加 工； 一旋轉盤，設置於該床台上，用以旋轉該工作件，其 中該旋轉盤的外周面環設有複數個滾動輪；以及 一傳動裝置，設置於該床台上，用以轉動該旋轉盤， 其中該傳動裝置至少包含： 一致動器’用以產生一旋轉動作；以及 一傳動桿，連接於該致動器，並對應於該旋轉盤 設置’以使該傳動桿的轴向係實質相同於該旋轉盤之 16 1317310 外周面的切線方向’其中該傳動桿具有—螺紋，用以 使該旋轉盤之該些滾動輪的至少—者喫合於該螺紋 中且該些滾動輪分別係以-預設間距來環設於該旋 轉盤的外周面，而該預設間距係實f相同於該螺紋的 螺距。

16. 如申請專利範圍第15項所述之龍門型工具機，其 中該龍門型工具機係一定柱式龍門型工具機。 17. 如申請專利範圍帛15項所述之龍門型工且機，装 中該龍門型卫具機係—動柱式龍門型工具機。 18. 如申請專利範圍帛15項所述之龍門型工具機，立 中該龍門型工具機係一龍門型五面加工機。

19.如中請專利範㈣15項所述之龍門型卫具機，其 中該龍門型工具機係—龍門型五軸加卫機。 、 2〇.如申凊專利範圍帛u項所述之龍門型工具機，其 該些立柱係一體成型於該床台 結構。 不〇上猎以形成一 U型機台 21·如申請專利範圍第15項所述之龍門型 中更至少包含·· 工 具機，其 以承置該工作件 承置盤，固接於該旋轉盤，用 S 17 1317310 22.如申請專利範圍第21項所述之龍門型工具機，其 中該承置盤設有一夾具，以固定該工作件。 23·如申請專利範圍第15項所述之龍門型工具機，其 中該致動器係一電動馬達。 24. 如申請專利範圍第15項所述之龍門型工具機，其 中該致動器係一直接驅動馬達（Direct Drive Motor)。 25. 如申請專利範圍第15項所述之龍門型工具機，其 中該傳動桿可藉由一聯軸器來連接於該致動器。 26. 如申請專利範圍第15項所述之龍門型工具機，其 中该傳動桿可藉由_皮帶傳動組來連接於該致動器。 27. 如申請專利範圍第15項所述之 中該致動器係二個馬達組，分別設置於該傳動桿的具:端其