TWI511833B - 刀具交換刀庫之換刀臂結構 - Google Patents

Description

刀具交換刀庫之換刀臂結構

本發明係有關於刀庫之換刀臂技術領域，特別是扣刀時，不會產生金屬撞擊聲響，達到無聲扣刀之一種刀具交換刀庫之換刀臂結構。

按，綜合加工機係用以對加工件執行多種不同加工作業，因此除了配置有加工主軸外，尚配置有可架置多種加工型態之刀具的刀庫，以供加工主軸進行刀具交換，並執行加工作業；為達到換刀自動化之目的，一般綜合加工機上更設置有換刀機構(ATC)，可依據預先設定程式由刀庫擷取各式刀桿至加工主軸，執行自動換刀作業。

請參閱第7圖所示，習知的換刀機構，是在一機座900底端，設有一刀臂轉軸902及一抵板904，利用刀臂轉軸902帶動一換刀臂920，進行諸如旋轉扣刀、直進拔刀、換刀、後退插刀與旋轉復位等流程之換刀作業。其中，換刀臂920臨於刀臂轉軸902之處設有容室922，以供組設一可向上突伸的頂掣件940。換刀臂920端部設有扣刀口924，臨於扣刀口924處並設有與容室922連通的開槽926，以供組設一可相對於換刀臂920直線位移的推抵件960，推抵件960後端則係可抵 接於頂掣件940表面。

當頂掣件940因抵固於抵板904而往下移動時，會在容室922中形成一活動空間，推抵件960則因應多出之活動空間而得增加向後移動的活動範圍，使換刀臂920旋轉扣持刀桿980，推抵件960在"撞擊"刀桿980時，得具有向後"退讓"之功能。

又，當扣刀完成後，需進行拉刀及旋轉換刀的動作，此時刀臂轉軸902將往下移動，而該頂掣件940將脫離與抵板904接觸，並藉由頂掣件940內之彈性元件942的彈力，將頂掣件940往上推移，促使頂掣件940與推抵件960抵接，使推抵件960無後退的活動空間，據此將刀桿980卡制定位在扣刀口924中，避免隨後換刀臂920高速旋轉將刀桿980甩飛，影響整個換刀作業與安全性，此為傳統換刀作業的基本動作。

惟實施上，當換刀臂920扣持住刀桿980時，會產生一「卡嗒」的金屬撞擊聲響，此響聲源自於刀桿980與扣刀口924處的推抵件960端部彼此撞擊所致；常態時的推抵件960會據其後端之彈性元件962的抵撐作用，而朝著扣刀口924處位移，因而使推抵件960端部伸出扣刀口924，故不論是扣刀或換刀作業，該刀桿980均會與推抵件960端部發生"撞擊"，從而發出金屬撞擊聲響。此外，對於刀桿980與推抵件960而言，相互經常性撞擊，容易導致相關構件的震動及磨耗毀損，使用壽命減損，加速相關構件的汰換與維修成本，尤其是在講 究快速換刀的時代，在速度越來越快的情況下，撞擊力道更隨著速度的提升而增大，對相關構件的震動磨耗與時俱增。

有鑑於此，本發明主要目的，乃在提供一種刀具交換刀庫之換刀臂結構，以期在扣持刀庫及加工主軸的刀桿時，不會產生金屬撞擊震動及聲響，同時可避免相關構件因撞擊產生機構件的結合精度誤差，進而延長使用壽命。

有鑑於上述習知技藝之問題與缺失，本發明之主要目的，乃在於提供一種刀具交換刀庫之換刀臂結構，以期在扣持刀桿時，不會產生金屬撞擊震動及聲響，避免刀庫、刀桿、刀臂及加工主軸等相關構件因撞擊產生構件的耗損，進而延長使用壽命，同時可大幅精簡相關構件，降低構件之生產技術與成本。

根據本發明上述目的，提出一種刀具交換刀庫之換刀臂結構，其包括：一換刀臂以及設置於該換刀臂上，至少一扣合塊、曲柄連桿組、第一頂掣組及第二頂掣組。換刀臂其兩端分別設有一扣刀口，並臨於中心的兩側，分別設有一朝上開放之容室及滑槽，且滑槽兩端並連通扣刀口及容室，另外換刀臂更具有連通容室之穿孔及透孔。該扣合塊係容置於滑槽，具有一可活動凸伸於扣刀口之扣刀端。該曲柄連桿組係容置於容室，一端樞接於容室，另端則與扣合塊連接。該第一頂掣組，包含具容置孔之一容置座，以及容置於容置孔之一彈性元件及 一頂掣件，使頂掣件一端可活動的穿伸透孔後頂抵曲柄連桿組。該第二頂掣組，係可活動的容置於穿孔，一端壓抵曲柄連桿組，另端凸伸於穿孔外側。藉由上述構件之組成，利用第一、二頂掣組與曲柄連桿組之相互作動，俾以連動與曲柄連桿組之扣合塊位移，使得換刀臂扣持刀桿時，不會產生金屬撞擊聲響，同時可避免相關構件因撞擊產生磨耗，進而延長使用壽命。

200‧‧‧換刀臂

202‧‧‧扣刀口

204‧‧‧容室

206‧‧‧滑槽

208‧‧‧穿孔

210‧‧‧透孔

212‧‧‧壓板

220‧‧‧扣合塊

222‧‧‧扣刀端

240‧‧‧曲柄連桿組

242‧‧‧第一連桿

244‧‧‧第二連桿

260、260’‧‧‧第一頂掣組

262、262’‧‧‧容置座

264、264’‧‧‧彈性元件

266、266’‧‧‧頂掣件

268、268’‧‧‧容置孔

280‧‧‧第二頂掣組

282‧‧‧頂掣栓

284‧‧‧調整螺栓

286‧‧‧螺孔

400‧‧‧機座

402‧‧‧轉軸

404‧‧‧定位孔

600‧‧‧刀桿

900‧‧‧機座

902‧‧‧刀臂轉軸

904‧‧‧抵板

920‧‧‧換刀臂

922‧‧‧容室

924‧‧‧扣刀口

926‧‧‧開槽

940‧‧‧頂掣件

942‧‧‧彈性元件

960‧‧‧推抵件

962‧‧‧彈性元件

980‧‧‧刀桿

第1圖 係本發明刀具交換刀庫之換刀臂結構實施例示意圖。

第2圖 係本發明刀具交換刀庫之換刀臂結構實施例分解示意圖。

第3圖 係本發明刀具交換刀庫之換刀臂結構實施例作動剖面示意圖一。

第4圖 係本發明刀具交換刀庫之換刀臂結構實施例作動剖面示意圖二。

第5圖 係本發明刀具交換刀庫之換刀臂結構另一實施例作動剖面示意圖一。

第6圖 係本發明刀具交換刀庫之換刀臂結構另一實施例作動剖面示意圖二。

第7圖 係習知換刀臂實施例剖面示意圖。

以下請參照相關圖式進一步說明本發明刀具交換刀庫之換刀臂結構實施例。為便於理解本發明實施方式，以下相同元件係採相同符號標示說明。

請配合參閱第1至6圖所示，圖中，刀具交換刀庫之換刀臂結構，其包括：一換刀臂200以及設置於該換刀臂200上至少一扣合塊220、曲柄連桿組240、第一頂掣組260、第二頂掣組280及壓板212。藉由第一、二頂掣組260、280與曲柄連桿組240之相互作動，俾以連動與曲柄連桿組之扣合塊220位移，使得換刀臂200扣持刀桿600時，扣合塊220先行內縮，不會與刀桿600產生撞擊，即可避免相關構件因撞擊產生震動、聲響及磨耗，進而延長使用壽命。

實施時，除換刀臂200外，其它構件皆對稱設置於換刀臂200之兩端，故以下之構件說明以單邊之數量為主，合先陳述。

上述換刀臂200，兩端包含一扣刀口202、一容室204、一滑槽206、一穿孔208及一透孔210。扣刀口202形成於換刀臂兩端，而容室204及滑槽206則朝上呈開放的形成於換刀臂200臨於中心之兩側，並垂直於換刀臂200之軸線，又滑槽206更連通扣刀口202與容室204，另外；穿孔208及透孔210則分別連通容室204而形成於換刀臂200。

上述扣合塊220，係容置於滑槽206，扣合塊220之扣刀端222可活動的凸伸於扣刀口202。

上述曲柄連桿組240，係容置於換刀臂200之容室204，包含有相互樞接之一第一連桿242及一第二連桿244，其中，第一連桿242一端與扣合塊220相對於扣刀端222之另一端樞接，而第二連桿244一端則樞接於容室204空間。

上述第一頂掣組260，係設置於換刀臂200外側，包含一容置座262、一彈性元件264及一頂掣件266。容置座262具有一容置孔268，提供彈性元件264及頂掣件266之容置，且容置孔268位置與透孔210相互對應，俾使頂掣件266受彈性元件264彈性回復力之推頂，選擇性的穿伸透孔210並頂抵曲柄連桿組240。

實施時，如第5、6圖所示，第一頂掣組260’係呈一預設角度設置於換刀臂200外側，其容置座262’之容置孔268’、彈性元件264’及頂掣件266’與曲柄連桿組240其第二連桿244之法線方向趨近，使頂掣件266受彈性元件264彈性回復力之推頂，選擇性的沿第二連桿244法線方向，穿伸透孔210而推頂曲柄連桿組240。

上述第二頂掣組280，係可活動的容置於穿孔208，包含一頂掣栓282及一調整螺栓284。頂掣栓282可活動的容置於穿孔208，一端壓抵曲柄連桿組240，另端凸伸於穿孔208外側，並具有一螺孔286。而調整螺栓284則可調節的螺合 於螺孔286。

上述壓板212，係封閉容室204及滑槽206之開放端，並鎖設於換刀臂200。

是以，上述即為本發明所提供一較佳實施例刀具交換刀庫之換刀臂結構，各部構件及組裝方式之介紹，茲再將本發明之實施例作動特點介紹如下：首先，換刀臂200中心以一轉軸402與一機座400樞接，其中，機座400面向換刀臂200之表面上，並預設有數個定位孔404(如第3、5圖所示)，且各定位孔404係位於同一直徑上的相對位置。並可藉由調整螺栓284螺合頂掣栓282螺孔286之高低，以調整第二頂掣組280與機座400之間距，其目的在提供第二頂掣組280的長度變化，當第二頂掣組280越長，則會更早碰觸到機座400，如此；即可使頂掣栓282底部提早驅動曲柄連桿組240，進而使曲柄連桿組240擺動幅度增加，相對的可使與曲柄連桿組240樞接的第一連桿242行程產生變化，而與第一連桿242樞接的組合塊220活動行程也增加，其目的即在防止相關構件的加工組裝誤差時，該誤差可以被適時的修正。

在預備扣刀的狀態下，第二頂掣組280之頂掣栓282(調整螺栓284)係頂抵於機座400表面，俾使第二頂掣組280之頂掣栓282(調整螺栓284)一端朝容室204底部移動，並同步壓抵曲柄連桿組240之第二連桿244一端，造成以樞接軸為中心形成擺動狀態，俾使第二連桿244牽引第一連桿242及扣合 塊220後退，並使第一、二連桿242、244彼此之樞接端向下擺動，而壓抵第一頂掣組260，使第一頂掣組260之頂掣件266壓縮彈性元件264而縮入容置座262之容置孔268，並使第一頂掣組260處於壓縮蓄能狀態。扣合塊220受曲柄連桿組240連動，使扣合塊220原本凸伸於扣刀口202之扣刀端222退縮於滑槽206中，而不再凸伸於扣刀口202，避免扣刀瞬間與刀桿600發生撞擊之情事(如第4、6圖所示)。

當轉軸402帶動換刀臂200旋轉至預設角度時，換刀臂200之扣刀口202會分別扣住加工主軸與刀庫中的刀桿600，此即為換刀作業之旋轉扣刀程序。

實施旋轉扣刀期間，第二頂掣組280隨著換刀臂200而相對於機座400轉動。當換刀臂200到達完全扣刀位置，即扣刀口202扣持刀桿600時，第二頂掣組280之頂掣栓282(調整螺栓284)恰與機座400其中之一的定位孔404同軸對應，此時第一頂掣組260中的彈性元件264因其彈性回回復力，推頂頂掣件266再次穿伸透孔210而頂推曲柄連桿組240，俾使曲柄連桿組240連動扣合塊220，使扣合塊220之扣刀端222再次由滑槽206凸伸於扣刀口202，達到固持及定位刀桿600之目的，避免刀桿600於後續換刀臂200高速旋轉作業時自換刀臂200上脫落(如第3、5圖所示)。

扣合塊220固持刀桿600後，轉軸402會帶動換刀臂200往下移動適當位置後，將所扣合之刀桿600拔離加工主 軸及刀庫，此即為換刀作業之直進拔刀程序。此時曲柄連桿組240仍持續受到第一頂掣組260之頂推作用，從而使連動之扣合塊220其扣刀端222仍保持向扣刀口202凸伸的狀態，因此刀桿600不會自扣刀口202脫離(如第3、5圖所示)。

當拔刀動作完成後，轉軸402再繼續帶動換刀臂200旋轉定位後並往上移動適當位置，將拔離加工主軸之刀桿600置回刀庫，而拔取自刀庫之刀桿600則插置於加工主軸上，此即完成後退插刀的程序。之後令換刀臂200轉回至原始位置狀態，完成換刀所有步驟，以備下次換刀之作業。

承上所述，由於刀桿600未進入扣刀口202前，扣合塊220之扣刀端222即藉由第二頂掣組280與曲柄連桿組240相互作動，而臨於扣刀口202處縮回至換刀臂200之滑槽206，並使第一頂掣組260處於壓縮蓄能狀態。

因此當換刀臂200旋轉並以扣刀口202扣持刀桿600時，對應之刀桿600不會與扣合塊220之扣刀端222撞擊，產生震動及聲響。

嗣當扣合塊220隨著換刀臂200到達完全扣刀位置時，使第二頂掣組280恰與機座400之定位孔404同軸對應，使得第一頂掣組260藉由彈性元件264之彈性回復力，令第一頂掣組260之頂掣件266穿伸透孔210而推頂曲柄連桿組240，再由曲柄連桿組240連動扣合塊220，使扣合塊220之扣刀端222凸伸於換刀臂200之扣刀口202，以適時固持及定位刀桿 600。

以上所述說明，僅為本發明的較佳實施方式而已，意在明確本發明的特徵，並非用以限定本發明實施例的範圍，本技術領域內的一般技術人員根據本發明所作的均等變化，以及本領域內技術人員熟知的改變，仍應屬本發明涵蓋的範圍。

200‧‧‧換刀臂

202‧‧‧扣刀口

212‧‧‧壓板

222‧‧‧扣刀端

260‧‧‧第一頂掣組

280‧‧‧第二頂掣組

402‧‧‧轉軸

600‧‧‧刀桿

Claims (3)

1. 一種刀具交換刀庫之換刀臂結構，其包括：一換刀臂，其兩端分別設有一扣刀口，該換刀臂臨於中心的兩側，分別設有一垂直於該換刀臂軸線，且具朝上開放之容室及滑槽，該滑槽兩端更連通該容室及該扣刀口，另外，該換刀臂連通該容室分別設有一穿孔及一透孔；至少一扣合塊，係容置於該滑槽，具有一扣刀端，該扣刀端係可活動的凸伸於該扣刀口；至少一曲柄連桿組，係容置於該容室，包含相互樞接之一第一連桿及一第二連桿，該第一連桿一端與該扣合塊樞接，而該第二連桿一端則樞接於該容室；至少一第一頂掣組，係設置於該換刀臂，包含一容置座、一彈性元件及一頂掣件，該容置座具有一容置孔，提供該彈性元件及該頂掣件容置，且該容置孔位置與該透孔對應，俾使該頂掣件受該彈性元件之推頂，一端穿伸該透孔並頂抵該曲柄連桿組；以及至少一第二頂掣組，係可活動的容置於該穿孔，至少包含一頂掣栓，該頂掣栓一端壓抵該曲柄連桿組，另端凸伸於該穿孔外側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之刀具交換刀庫之換刀臂結構，其中該第二頂掣組，進一步包含有一調整螺栓，配合該頂掣栓設置之螺孔，提供該調整螺栓之鎖設，以調節該第二頂掣 組相對凸伸於該穿孔外側之高度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之刀具交換刀庫之換刀臂結構，其中該換刀臂進一步包含有一壓板，以封閉該容室及該滑槽之開放端。