TWI381903B - 主軸箱平衡機構 - Google Patents

Description

主軸箱平衡機構

　　 本發明係有關於一種主軸箱平衡機構，尤指一種利用主軸箱重量平衡機構以保持主軸箱本身的重量的平衡，再利用一滑枕位移平衡機構，以配合滑枕位移的每一進給量的時點變化，輸出對應拉力，而達到隨時將主軸箱自動導正至平衡狀態之實質效益。

　　 按，製造業係一個國家工業發展的樞鈕，產品的生產製造有賴於工具機的輔助，日常生活當中，許多日常用品及機械元件等都是由工具機所輔助生產製造，並隨著NC〔數值控制〕工具機引進製造產業後，NC工具機藉著自動調整進刀量及刀具位置、…等效益，而使得生產效能更大幅提高。
　　 ㄧ般具有滑枕設計之搪銑床於進刀時，主要係驅動其組裝於主軸箱內的滑枕前後位移，而使裝置於滑枕前端的搪銑頭座位移至加工處，進行切削加工之動作；然，隨著滑枕的前後位移之進給量改變，主軸箱、滑枕及搪銑頭座整體重心亦會跟著變化，而失去原有的平衡，致使組裝於最前端的搪銑頭座加工中心產生大幅度的偏斜，進而造成極大的加工誤差，導致不良品的產生。
　　 於是，為了修正此一缺失，乃有業者研擬調節主軸箱重量平衡之機構，請參閱美國公告第3853423號所示，即為現有之一種主軸箱重量平衡機構，其主要係藉由一重錘為調節平衡之主體，再由此重錘二側分別連伸鋼索，並使其一鋼索與主軸箱後側相連接，以為一定位點，而另ㄧ鋼索則接設於主軸箱前側處，並配合與滑枕相連動之蝸桿-蝸輪組，以調節鋼索的拉伸量，藉此，當滑枕進給位移時，與滑枕連結動作之蝸桿-蝸輪組即會同時拉動接設於主軸箱前側之鋼索做調節之動作，藉由將鋼索拉緊或放鬆，以達到配合滑枕的伸長量，將主軸箱拉回至平衡位置；然，此美國公告第3853423號之主軸箱重量平衡機構，因使用機構方式係需調整鋼索長度，當滑枕前方再裝設一銑頭時，主軸箱整體重心位置便會改變，而失去原有平衡效果，另在調整鋼索長度，此時，重錘會產生傾斜之情形，而為了防止重錘擺動情形，故該公告第3853423號之主軸箱重量平衡機構，必須做較為複雜之結構設計，而不利於動柱型之機械使用。
　　 因此，為更正此一現有主軸箱重量平衡機構之實施缺失，乃有業者研發以伺服馬達作為平衡主軸箱的機構，請參閱美國公告第US 6821064 B2專利案，該專利主要運用雙伺服的方式來達到滑枕位移平衡調整的效果，實施方式在主軸箱前後均裝設一伺服傳動機構，在滑枕做前後位移時，配合滑枕之進給量修正前後伺服馬達之進給量，達到主軸箱平衡效果；然，此專利之缺點係以雙伺服馬達方式驅動，故價格較為昂貴，控制上亦較為複雜，而不利於製造及操作上之實施。
　　 緣是，本發明者有鑑於現有主軸箱重量平衡機構設計上的缺失，乃藉其多年於相關領域的製造及設計經驗和知識的輔佐，並經多方巧思，針對該現有主軸箱重量平衡機構作更新的研發改良，以期發揮其更高的實用效益性。

　　 本發明係有關於一種主軸箱平衡機構，其主要實施目的係為了提供業界一種價格便宜且利於操作，並且可以隨時將主軸箱自動導正至平衡狀態之主軸平衡機構。
　　 於是，為了達到上述實施目的，本創作人乃研擬如下主軸箱平衡機構，係於豎柱上組裝主軸箱，並於主軸箱內活動裝設滑枕，再於豎柱上組裝滑枕位移平衡機構及主軸箱重量平衡機構；其中：
　　 該滑枕位移平衡機構，係包含滑枕位移平衡油壓缸，以及與滑枕位移平衡油壓缸相連接之滑枕位移平衡油路系統，乃使滑枕位移平衡油壓缸之出力軸與主軸箱相連設，再使滑枕位移平衡油路系統內設比例閥，並使該比例閥與一控制電路相連接，又使該比例閥連接至平衡閥之遙控埠；
　　 該主軸箱重量平衡機構，乃包含主軸箱重量平衡油壓缸，以及與主軸箱重量平衡油壓缸相連接之主軸箱重量平衡油路系統，乃使主軸箱重量平衡油壓缸之出力軸與主軸箱相連設，再使該主軸箱重量平衡油路系統包含一調壓閥，以及與調壓閥相連接之方向閥，再於此方向閥接設平衡閥之遙控埠。
　　 據此，係利用主軸箱重量平衡機構以保持主軸箱本身重量的平衡，再利用滑枕位移平衡機構，以配合滑枕位移的每一進給量的時點變化，使滑枕位移平衡機構輸出對應之拉力，拉掣主軸箱，依此，以達到隨時將主軸箱自動導正至平衡狀態之實質效益。
　　 本發明更進一步利用滑輪-牽引組與滑枕位移平衡油壓缸及主軸箱重量平衡油壓缸之出力軸相連設，依此，以使本發明可以便利組裝適用於定柱型及動柱型等機型之搪銑床使用。

　　 而為令本發明之技術手段、發明目的及達成功效能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，並請一併參閱所附之圖式及圖號。
　　首先，請參閱第一、二圖所示，為本發明之主軸箱平衡機構，係於豎柱（１）上組裝主軸箱（２），並於主軸箱（２）內活動裝設滑枕（３），再於豎柱（１）上組裝滑枕位移平衡機構（４）及主軸箱重量平衡機構（５）；其中：
　　 該滑枕位移平衡機構（４），係包含連設於主軸箱（２）上端前、後側位置之滑輪組（４１）、（４２），以及由豎柱（１）底部拉伸而上，再穿設於前、後滑輪組（４１）、（４２）之牽引組（４３）〔該牽引組（４３）可為鏈條或鋼索〕，並使該牽引組（４３）一端拉伸至連設於豎柱（１）上端之滑枕位移平衡油壓缸（４４）處，並與滑枕位移平衡油壓缸（４４）之出力軸（４４１）相接設，再使該滑枕位移平衡油壓缸（４４）連接一滑枕位移平衡油路系統（４５），而此滑枕位移平衡油路系統（４５）係包含一比例閥（４６），並使該比例閥（４６）與一控制電路相連接，且使該比例閥（４６）連接至平衡閥（４７）之遙控埠（４８）；
　　 該主軸箱重量平衡機構（５），乃包含設於豎柱（１）上端之滑輪組（５１），再於滑輪組（５１）上穿接牽引組（５２）〔該牽引組（５２）可為鏈條或鋼索〕，而此牽引組（５２）一端係連設於主軸箱（２）上端位置，又使該牽引組（５２）另端穿設於一中間輪（５３），又使該中間輪（５３）與固接於豎柱（１）之主軸箱重量平衡油壓缸（５４）之出力軸（５４１）相連設，再於該主軸箱重量平衡油壓缸（５４）連接一主軸箱重量平衡油路系統（５５），而此主軸箱重量平衡油路系統（５５）係包含一調壓閥（５６），以及與調壓閥（５６）相連接之方向閥（５７），再於此方向閥（５７）接設平衡閥（５８）之遙控埠（５９）。
　　 據此，當實施加工時，請一併參閱第三圖所示，裝設於主軸箱（２）內之滑枕（３）係因應加工所需，而進給一定行程，並隨著滑枕（３）進給量的改變，主軸箱（２）與滑枕（３）重量位置亦產生偏移；
　　 而於滑枕（３）進給之際，滑枕（３）的每一進給位移訊號係會傳輸至控制電路，並由控制電路將此數位位移訊號轉換成類比信號，以控制輸出至滑枕位移平衡機構（４）其比例閥（４６）之電壓，進而使比例閥（４６）可以因應滑枕（３）每個時點的進給量，調整通過比例閥（４６）之油壓力，再藉由此油壓力之調整，透過遙控埠（４８）來調節平衡閥（４７）之出口壓力，進而調整滑枕位移平衡油路系統（４５）內的油壓力，以使與滑枕位移平衡油路系統（４５）相連接之滑枕位移平衡油壓缸（４４），可以配合滑枕（３）每個時點的進給量，而使其出力軸（４４１）施以適當之拉力拉動相連設之牽引組（４３），以拉引主軸箱（２）之前側位置，藉此，即可使滑枕位移平衡機構（４）隨時調整主軸箱（２）因滑枕（３）進給位移，而產生的傾斜現象，以將主軸箱（２）及滑枕（３）自動導正至平衡狀態。
　　 再者，於滑枕（３）作動之初，主軸箱重量平衡機構（５）係預先作動其平衡閥（５８）將液壓油輸入主軸箱重量平衡油路系統（５５）中，以驅動相連接之主軸箱重量平衡油壓缸（５４）作動其出力軸（５４１）拉引相連設之中間輪（５３），進而拉掣穿設於中間輪（５３）之牽引組（５２），藉此，以保持一適當之拉力拉住相接設之主軸箱（２），以維持主軸箱（２）及滑枕（３）本身重量之平衡。
　　 又請一併參閱第四、五圖所示，為配合滑枕（３）於有、無組裝搪銑頭座（６）之情形下，所造成整體主軸箱（２）重量之變化，乃可以進一步切換主軸箱重量平衡機構（５）之方向閥（５７），以藉由方向閥（５７）之切換作動調壓閥（５６）調節通過調壓閥（５６）之油壓力，並進而連動遙控埠（５９）調節平衡閥（５８）之出口壓力，依此，以調節主軸箱重量平衡油路系統（５５）整體油壓，變換與主軸箱重量平衡油路系統（５５）相連接之主軸箱重量平衡油壓缸（５４）其出力軸（５４１）拉掣主軸箱（２）之拉掣力，而使得該輸出之拉掣力恰好可以保持主軸箱（２）及滑枕（３）在有、無組裝搪銑頭座（６）的情形下，整體重量的平衡。
　　 另為了使主軸箱（２）重量平衡之調節更具便利性，以因應多個搪銑頭之組裝使用，係可以將主軸箱重量平衡機構（５）中之方向閥（５７）、調壓閥（５６），以具調節功能之比例閥作取代，據此，藉由該具自動調節功能之比例閥的作動，即可無段式配合每一替換之搪銑頭重量，而自動調整輸出至主軸箱重量平衡油壓缸（５４）之油壓力，而達到全自動調整主軸箱（２）重量平衡之實質效益。
　　經由以上的實施說明，可知本發明具有數多優點，如：
　　 1.本發明係利用油壓系統為主之主軸箱重量平衡機構及滑枕位移平衡機構，以有效保持主軸箱平衡之效益，並藉此價格便宜且操作便利之油壓系統，以達到利於操作及節省製造成本等實質效益。
　　 2.本發明之滑枕位移平衡機構係主要利用具自動調節功能之比例閥作油壓力之控制，依此，於滑枕位移時所發出的數位信號經由控制電路轉換成類比信號後，傳輸予比例閥，以使比例閥隨時調整滑枕位移平衡油壓缸之油壓力，使主軸箱在滑枕伸出時，可以隨時將主軸箱和滑枕自動導正至平衡狀態，而不致有下垂偏移之現象。
　　 3.本發明係可利用主軸箱重量平衡機構之方向閥的切換，以作動調壓閥連動遙控埠來調整平衡閥壓力，而變換主軸箱重量平衡油壓缸對主軸箱的拉掣力，使滑枕在有、無聯結搪銑頭座時，都可以達到保持主軸箱重量平衡效果。
　　 4.本發明係可進一步使主軸箱重量平衡機構，以具調節功能之比例閥取代方向閥及調壓閥，藉由該比例閥的作動，即可無段式配合替換之搪銑頭的重量，而自動調整輸出至主軸箱重量平衡油壓缸之油壓力，達到全自動調整主軸箱重量平衡之效益。
　　 5.本發明係以油壓缸配合牽引組與滑輪組之設置，來調整主軸箱的平衡，故實施上可以便利配合定柱型及動柱型之搪銑床使用。
　　綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

（１）‧‧‧豎柱
（２）‧‧‧主軸箱
（３）‧‧‧滑枕
（４）‧‧‧滑枕位移平衡機構
（４１）‧‧‧滑輪組
（４２）‧‧‧滑輪組
（４３）‧‧‧牽引組
（４４）‧‧‧滑枕位移平衡油壓缸
（４４１）‧‧‧出力軸
（４５）‧‧‧滑枕位移平衡油路系統
（４６）‧‧‧比例閥
（４７）‧‧‧平衡閥
（４８）‧‧‧遙控埠
（５）‧‧‧主軸箱重量平衡機構
（５１）‧‧‧滑輪組
（５２）‧‧‧牽引組
（５３）‧‧‧中間輪
（５４）‧‧‧主軸箱重量平衡油壓缸
（５４１）‧‧‧出力軸
（５５）‧‧‧主軸箱重量平衡油路系統
（５６）‧‧‧調壓閥
（５７）‧‧‧方向閥
（５８）‧‧‧平衡閥
（５９）‧‧‧遙控埠
（６）‧‧‧搪銑頭座

第一圖：本發明之正視圖
第二圖：本發明之側視圖
第三圖：本發明之滑枕位移平衡機構油路圖
第四圖：本發明之主軸箱重量平衡機構油路圖〔無搪銑頭座之油路實施狀態〕
第五圖：本發明之主軸箱重量平衡機構油路圖〔有搪銑頭座之油路實施狀態〕

(1)‧‧‧豎柱

(2)‧‧‧主軸箱

(3)‧‧‧滑枕

(4)‧‧‧滑枕位移平衡機構

(41)‧‧‧滑輪組

(42)‧‧‧滑輪組

(43)‧‧‧牽引組

(44)‧‧‧滑枕位移平衡油壓缸

(441)‧‧‧出力軸

(5)‧‧‧主軸箱重量平衡機構

(51)‧‧‧滑輪組

(52)‧‧‧牽引組

(6)‧‧‧搪銑頭座

Claims (4)

1. 一種主軸箱平衡機構，係於豎柱上組裝主軸箱，並於主軸箱內活動裝設滑枕，再於豎柱上組裝滑枕位移平衡機構及主軸箱重量平衡機構；其中：該滑枕位移平衡機構，係包含連設於主軸箱上端前、後側位置之滑輪組，以及由豎柱底部拉伸而上，再穿設於前、後側滑輪組之牽引組，且使該牽引組一端拉伸至連設於豎柱上端滑枕位移平衡油壓缸處，並使該牽引組一端與滑枕位移平衡油壓缸之出力軸相連設，又使該滑枕位移平衡油壓缸連接滑枕位移平衡油路系統，再使滑枕位移平衡油路系統內設比例閥，且使該比例閥與一控制電路相連接，復使該比例閥連接至平衡閥之遙控埠；該主軸箱重量平衡機構，乃設有主軸箱重量平衡油壓缸，並使該主軸箱重量平衡油壓缸之出力軸與主軸箱相連設，又使主軸箱重量平衡油壓缸連接主軸箱重量平衡油路系統，而該主軸箱重量平衡油路系統係內設一調壓閥，以及與調壓閥相連接之方向閥，並使該方向閥接設於一平衡閥之遙控埠。
2. 如申請專利範圍第1項所述主軸箱平衡機構，其中，該主軸箱重量平衡機構係進一步包含連設於豎柱上端之滑輪組，以及穿接於該滑輪組之牽引組，並使該牽引組一端連設於主軸箱上端處，再使該牽引組另端穿設於一中間輪，復使該中間輪與固接於豎柱之主軸箱重量平衡油壓缸的出力軸相連設。
3. 一種主軸箱平衡機構，係於豎柱上組裝主軸箱，並於主軸 箱內活動裝設滑枕，再於豎柱上組裝滑枕位移平衡機構及主軸箱重量平衡機構；其中：該滑枕位移平衡機構，係包含連設於主軸箱上端前、後側位置之滑輪組，以及由豎柱底部拉伸而上，再穿設於前、後側滑輪組之牽引組，且使該牽引組一端拉伸至連設於豎柱上端滑枕位移平衡油壓缸處，並使該牽引組一端與滑枕位移平衡油壓缸之出力軸相連設，又使該滑枕位移平衡油壓缸連接滑枕位移平衡油路系統，再使滑枕位移平衡油路系統內設比例閥，且使該比例閥與一控制電路相連接，復使該比例閥連接至平衡閥之遙控埠；該主軸箱重量平衡機構，乃設有主軸箱重量平衡油壓缸，並使該主軸箱重量平衡油壓缸之出力軸與主軸箱相連設，又使主軸箱重量平衡油壓缸連接主軸箱重量平衡油路系統，而該主軸箱重量平衡油路系統係內設一比例閥，並使該比例閥接設於一平衡閥之遙控埠。
4. 如申請專利範圍第3項所述主軸箱平衡機構，其中，該主軸箱重量平衡機構係進一步包含連設於豎柱上端之滑輪組，以及穿接於該滑輪組之牽引組，並使該牽引組一端連設於主軸箱上端處，再使該牽引組另端穿設於一中間輪，復使該中間輪與固接於豎柱之主軸箱重量平衡油壓缸的出力軸相連設。