TWI478789B - 伸縮軸組件 - Google Patents

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TWI478789B TW101138825A TW101138825A TWI478789B TW I478789 B TWI478789 B TW I478789B TW 101138825 A TW101138825 A TW 101138825A TW 101138825 A TW101138825 A TW 101138825A TW I478789 B TWI478789 B TW I478789B
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

伸縮軸組件
本提案係關於一種伸縮軸組件，特別用於工具機的伸縮軸組件。
於加工機具中，主軸總成的穩定性是關乎加工精度和完工度的關鍵之一。一般而言，加工機的主軸總成之主軸之外形一般是採用圓形柱或矩形柱。
以圓形柱之主軸為例，其理想的狀態是保持其柱面的真圓度。但是要達到如此高的加工精度將會大幅提昇主軸的製造成本。而以矩形柱之主軸為例，矩形柱之主軸與圓形柱之主軸相比，矩形柱之主軸的壓力分散之效能較差，因此容易出現柱面變形的問題。
此外，於上述主軸的製造過程中，公差的存在是難以避免的。並且，圓形柱或矩形柱之主軸於受力時所產生的變形量較大，也將造成主軸總成的垂直度不佳、中心度偏移、加工端點精確度偏失，甚至發生震刀，使得在被加工物的完工度不佳的情形。並且，上述情況也將相對的縮短了主軸和刀具的使用壽命。
因此，如何減少主軸於受力時所產生的變形量，亦即提升主軸的剛性以及抗彎曲能力，便是研究人員所欲解決的問題。對此，便有廠商提出八角形柱之主軸的設計，以提升主軸的抗彎曲能力。然而，雖然八角形柱之主軸的抗彎曲能力可能優於圓形柱之主軸以及矩形柱之主軸，但以八角形柱之主軸來改善主軸的抗彎 曲能力之效果依舊有限。
本提案在於提供一種伸縮軸組件，藉以提升主軸的剛性以及抗彎曲能力。
本提案所揭露之伸縮軸組件，包含一座體、一可活動地設置於該座體之軸體以及多個介於該軸體與該座體間之滑塊。其特徵在於軸體具有相對的一凸部及一凹部。凸部遠離凹部的一端具有一頂面，其中一滑塊配置於頂面。凹部具有相面對的二內側壁面以及介於二內側壁面之間的一底面，二內側壁面分別與底面夾一鈍角，且其中二滑塊分別配置於二內側壁面。
根據上述本提案所揭露之伸縮軸組件，係藉由軸體具有相對的一凸部及一凹部。且凹部的二內側壁面分別與底面夾一鈍角之設計，使得軸體具有較佳的抗彎曲效果。並且，藉由本實施例之軸體的結構設計，也可降低滑塊的使用量，以降低伸縮軸組件的成本。
有關本提案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。
請參照第1圖至第4圖，第1圖係為根據本提案一實施例之伸縮軸組件的結構組合示意圖，第2圖係為根據本提案一實施例之伸縮軸組件的結構分解示意圖，第3圖係為根據本提案一實施例之伸縮軸組件的結構側視圖，第4圖係為根據本提案一實施例之軸體結構側視圖。
本提案之伸縮軸組件10包含一座體11、一軸體12以及多個滑塊13。
座體11包含一外殼111、一滑軌112及一蓋體113。外殼111具有一穿槽1111，滑軌112設置於穿槽1111內。滑軌112具有一凹槽1122以及位於凹槽1122相對兩側的二滑移面1121。蓋體113覆蓋住穿槽1111，軸體12可活動地穿設於穿槽1111且介於蓋體113與滑軌112之間。
本提案之軸體12的橫斷截面為類似字母A的外型，軸體12具有相對的一凸部121及一凹部122。
凹部122具有相面對的二內側壁面1222以及介於二內側壁面1222之間的一底面1221。換句話說，二內側壁面1222銜接於底面1221的相對兩端。並且，每一內側壁面1222與底面1221之間形成一夾角θ1，夾角θ1為一鈍角，且夾角θ1範圍為135度至165度。
凸部121遠離凹部122的一端具有一頂面1211，頂面1211實質上平行底面1221。此外，凸部121另具有相對的二外側壁面1212。二外側壁面1212分別銜接於與頂面1211的相對兩端，且每一外側壁面1212與頂面1211之間形成一夾角θ2，夾角θ2為一鈍角。
此外，軸體12還具有相對的二側面123，此二側面123彼此間實質上平行。此二側面123係分別銜接於凸部121的二外側壁面1212，且此二側面123由凸部121延伸至凹部122，此二側面123實質上垂直於頂面1211及底面1221。
此外，在本實施例中，這些滑塊13係以液靜壓滑塊為例，但不以此為限。所謂的液靜壓滑塊係指在滑塊設有儲油凹槽來儲藏潤滑油，當滑塊相對滑軌滑移時，滑塊與滑軌之接觸面將形成一層油膜，以使滑塊與滑軌之間摩擦力能夠顯著地下降。
這些滑塊13的至少其中之一配置並固定於軸體12的頂面1211。且固定於頂面1211上的滑塊13係與蓋體113面向滑軌112的一表面1131相接觸，且固定於頂面1211上的滑塊13可相對蓋體113的表面1131位移。進一步來說，固定於頂面1211上的滑塊13係介於軸體12與蓋體113之間。需注意的是，本實施例配置於軸體12之頂面1211的滑塊13係以二個為例，但配置於軸體12之頂面1211的滑塊13之數量非用以限定本提案，熟悉此項技藝者可根據實際需求而調整。
並且，這些滑塊13的至少其中之二分別配置於軸體12的二內側壁面1222。且固定於二內側壁面1222上的二滑塊13係分別與滑軌112的相對二滑移面1121相接觸，且固定於二內側壁面1222上的二滑塊13可相對滑軌112的此二滑移面1121位移。進一步來說，固定於內側壁面1222上的滑塊13係介於軸體12與滑軌112之間。需注意的是，本實施例配置於軸體12之每一內側壁面1222的滑塊13係以二個為例，但配置於軸體12之內側壁面1222的滑塊13之數量非用以限定本提案，熟悉此項技藝者可根據實際需求而調整。
值得一提的是，在本實施例中，由於二內側壁面1222與頂面1211之間係兩兩互不平行，因此只需支撐住頂面1211與此二內側 壁面1222即可將軸體12以限制二軸向自由度的方式設置於座體11上。詳細來說，當固定於二內側壁面1222上的二滑塊13係分別與滑軌112的相對二滑移面1121相接觸時，軸體12的X軸運動方向、-X軸運動方向以及-Y軸運動方向即被滑軌112所限制。而當固定於頂面1211上的滑塊13與蓋體113的表面1131相接觸時，軸體12的Y軸運動方向即被蓋體113所限制。如此一來，藉由本實施例之軸體12的外型設計，使得最少只需設置三個滑塊13於軸體12與座體11之間，即可令座體11支撐住軸體12，而使軸體12僅有一個軸向(Z軸向)的運動方向。藉此，使本實施例之伸縮軸組件10的滑塊13使用量可以較習知為減少。
此外，在本實施例中，伸縮軸組件10更可包含一進給模組14，進給模組14連接座體11的滑軌112及軸體12。進一步來說，進給模組14可包含一驅動器141、一導螺桿142及一驅動塊143。驅動器141可以為一馬達，且驅動器141設置於軸體12的一端。導螺桿142可透過驅動皮帶而連接驅動器141，使驅動器141可帶動導螺桿142旋轉。驅動塊143固定於座體11的滑軌112之凹槽1122內，且導螺桿142穿設驅動塊143。如此，藉由驅動器141驅動導螺桿142旋轉而相對驅動塊143位移，以帶動軸體12相對座體11而沿著Z軸方向或-Z軸方向伸縮位移。
此外，本實施例之軸體12更可具有一通孔124，通孔124用以供一轉軸15穿設。並且，軸體12的一端還可設置有一軸頭16，軸頭16連接轉軸15。藉由軸體12的一端設置不同類型的軸頭16，可使本實施例之伸縮軸組件10可運用於車銑複合機、臥式加工設 備、龍門加工設備或五軸加工設備，但不以此為限。
請接著參照下表，下表係針對本提案之軸體與習知軸體於相同條件下以模擬軟體ansys12.0所模擬之應變數據比較表。
其中，本提案之軸體系分別以θ1=135度以及θ1=165度之兩實施例來模擬。在設定參數方面，本提案之二實施例的軸體之長度為1400mm，且質量為336千克，而習知八角柱軸體與習知四方柱軸體的長度係與本提案之二實施例的軸體等長，且質量相等。
在受力彎矩變形的部分，係以一大小為5000牛頓之外力而施以各軸體之端緣距固定端670 mm為邊界條件來模擬各軸體的變形量。由下表可知，在相同受力條件下，本提案之二實施例的軸體之受力變形量皆小於習知八角柱軸體與習知四方柱軸體之受力變形量，代表本提案之軸體12的抗彎曲能力係優於習知八角柱軸體與習知四方柱軸體。並且，當內側壁面1222與底面1221之間的夾角θ1為135度時，軸體12具有更佳的抗彎曲能力。
在受熱應變量的部分，係模擬各軸體於增加5度時的熱應變量。由表一可知，在相同升溫條件下，本提案之二實施例的軸體之熱應變量實質上相等於習知八角柱軸體與習知四方柱軸體之熱應變量，代表本提案之軸體12的結構造型可具有一定水準的抗熱應變之能力。
根據上述實施例之伸縮軸組件，係藉由軸體具有相對的一凸部及一凹部。且凹部的二內側壁面分別與底面夾一鈍角之設計，使得軸體具有較佳的抗彎曲效果。並且，藉由本實施例之軸體的結構設計，也可降低滑塊的使用量，以降低伸縮軸組件的成本。此外，於軸體的一端搭配不同類型的軸頭結構，可使本實施例之伸縮軸組件運用於車銑複合機、臥式加工設備、龍門加工設備或五軸加工設備等各種加工設備。
雖然本提案以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案，任何熟習相像技藝者，在不脫離本提案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本提案之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧伸縮軸組件
11‧‧‧座體
111‧‧‧外殼
1111‧‧‧穿槽
112‧‧‧滑軌
1121‧‧‧滑移面
1122‧‧‧凹槽
113‧‧‧蓋體
1131‧‧‧表面
12‧‧‧軸體
121‧‧‧凸部
1211‧‧‧頂面
1212‧‧‧外側壁面
122‧‧‧凹部
1221‧‧‧底面
1222‧‧‧內側壁面
123‧‧‧側面
124‧‧‧通孔
13‧‧‧滑塊
14‧‧‧進給模組
141‧‧‧驅動器
142‧‧‧導螺桿
143‧‧‧驅動塊
15‧‧‧轉軸
16‧‧‧軸頭
第1圖係為根據本提案一實施例之伸縮軸組件的結構組合示意圖。
第2圖係為根據本提案一實施例之伸縮軸組件的結構分解示意圖。
第3圖係為根據本提案一實施例之伸縮軸組件的結構側視圖。
第4圖係為根據本提案一實施例之軸體結構側視圖。
10‧‧‧伸縮軸組件
11‧‧‧座體
111‧‧‧外殼
112‧‧‧滑軌
113‧‧‧蓋體
12‧‧‧軸體
15‧‧‧轉軸
16‧‧‧軸頭

Claims (10)

  1. 一種伸縮軸組件，包含一座體、一可活動地設置於該座體之軸體以及多個介於該軸體與該座體間之滑塊，其特徵在於：該軸體具有相對的一凸部及一凹部，該凸部遠離該凹部的一端具有一頂面，其中一該滑塊配置於該頂面，該凹部具有相面對的二內側壁面以及介於該二內側壁面之間的一底面，該二內側壁面分別與該底面夾一鈍角，且其中二該滑塊分別配置於該二內側壁面。
  2. 如請求項1所述之伸縮軸組件，其中，任一該內側壁面與該底面之間的夾角範圍為135度至165度。
  3. 如請求項1所述之伸縮軸組件，其中，該頂面實質上平行該底面。
  4. 如請求項1所述之伸縮軸組件，其中，該凸部具有相對的二外側壁面，該二外側壁面分別與該頂面夾一鈍角。
  5. 如請求項1所述之伸縮軸組件，其中，該軸體具有相對的二側面，該二側面係由該凸部延伸至該凹部，該二側面實質上垂直於該頂面及該底面。
  6. 如請求項1所述之伸縮軸組件，其中，該軸體具有一通孔，用以供一轉軸穿設。
  7. 如請求項1所述之伸縮軸組件，其中，該軸體的一端設置有一軸頭。
  8. 如請求項1所述之伸縮軸組件，其中，該座體更包含一外殼、一滑軌及一蓋體，該外殼具有一穿槽，該滑軌設置於該穿槽， 該蓋體覆蓋住該穿槽，該軸體穿設於該穿槽，且位於該二內側壁面的二該滑塊係可活動地接觸該滑軌，位於該頂面的該滑塊係可活動地接觸該蓋體。
  9. 如請求項1所述之伸縮軸組件，更包含一進給模組，連接該座體及該軸體。
  10. 如請求項1所述之伸縮軸組件，其中，每一該滑塊為一液靜壓滑塊。
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