TWI577491B - 具旋轉工作台之多軸工具機 - Google Patents

Description

具旋轉工作台之多軸工具機

本發明是有關於一種工具機，且特別是有關於一種具旋轉工作台之多軸工具機。

在進行加工時，通常會將待加工物件放置在工作台的工作平台上，以方便工作人員以手工或透過操作機械的方式對物體加工。初期，簡易工作台僅具有由基座或支撐座穩固支撐的工作平台，操作人員可將待加工物件放置在工作平台上，一手握持住加工物件，另一手持工具對加工物件進行加工操作。

在進入工業時代之後，為了增進加工速度，開始有業者進行多軸加工機的設計。由於多軸加工機具備有更多作動軸向的加工選擇性，故能夠滿足更多元化、難度更高的加工需求，因此目前被相關加工業界所普遍採用。然而，隨著時代的進步，目前的多軸加工機已不足以提供更進一步的加工性能。

因此，本發明之一目的在於提供一種具旋轉工作台之多軸工具機，其可使設置在工作平台上的待加工物件傾 斜，並且透過可移動式加工設備可在三個方向上進行線性移動，藉此可使刀具對待加工物件進行多角度以及多面向加工。

本發明之另一目的是在提供一種具旋轉工作台之多軸工具機，其傾斜軸具有高負載能力以及高抗扭轉能力。

本發明之又一目的是在提供一種具旋轉工作台之多軸工具機，其可具有五軸以上的自由度。

根據本發明之上述目的，提出一種具旋轉工作台之多軸工具機，其包含工作設備及可移動式加工設備。工作設備包含基座、承載座體、工作平台、旋轉軸、第一傾斜裝置以及第二傾斜裝置。基座具有相對之第一側壁及第二側壁。承載座體設置於基座上。工作平台嵌設於承載座體內，其中待加工物件可設置於工作平台上。旋轉軸連接工作平台。第一傾斜裝置包含第一傾斜軸、複數個第一滾子、第一凸輪軸以及第一驅動單元。第一傾斜軸穿過並固鎖於第一側壁上且連接承載座體。第一滾子環設於第一傾斜軸外。第一滾子係與第一凸輪軸對應接合。第一驅動單元連接第一凸輪軸。第二傾斜裝置包含第二傾斜軸，第二傾斜軸穿過並固鎖於第二側壁上且連接承載座體，且第二傾斜軸之軸向與第一傾斜軸之軸向相同，其中承載座體透過第一傾斜裝置及第二傾斜裝置設置於基座上。可移動式加工設備設於工作設備之上且可對待加工物件進行加工處理。

依據本發明一實施例，上述之第一凸輪軸包含第一本體以及複數個第一凸輪齒。第一凸輪齒螺旋地凸設於第 一本體之表面上，其中每二相鄰之第一凸輪齒間形成第一凸輪槽，且第一凸輪槽與這些第一滾子係對應接合。

依據本發明一實施例，上述之第一滾子之至少一者凸伸至第一凸輪槽中。

依據本發明一實施例，上述之第二傾斜裝置更包含複數個第二滾子、第二凸輪軸以及第二驅動單元。第二滾子環設於第二傾斜軸外。第二滾子係與第二凸輪軸對應接合。第二驅動單元連接第二凸輪軸。

依據本發明一實施例，上述之第二凸輪軸包含第二本體以及複數個第二凸輪齒。第二凸輪齒螺旋地凸設於第二本體之表面上，其中每二相鄰之第二凸輪齒間形成第二凸輪槽，且第二凸輪槽與這些第二滾子係對應接合。

依據本發明一實施例，上述之第二滾子之至少一者凸伸至第二凸輪槽中。

依據本發明一實施例，上述之工作設備更包含第一定位裝置。第一定位裝置包含第一固定座以及第一定位環。第一定位環設置於第一固定座與第一傾斜軸之間，且第一定位環具有相對之第一側及第二側。當施加液壓予第一定位環之第一側時，第一定位環產生形變且第一定位環之第二側接觸第一傾斜軸，以定位第一傾斜軸。

依據本發明一實施例，上述之工作設備更包含第二定位裝置。第二定位裝置包含第二固定座以及第二定位環。第二定位環設置於第二固定座與第二傾斜軸之間，且第二定位環具有相對之第一側及第二側。當施加液壓予第 二定位環之第一側時，第二定位環產生形變且第二定位環之第二側接觸第二傾斜軸，以定位第二傾斜軸。

依據本發明一實施例，上述之工作設備更包含第三定位裝置。第三定位裝置包含第三固定座以及第三定位環。第三定位環設置於第三固定座與旋轉軸之間，且第三定位環具有相對之第一側及第二側。當施加液壓予第三定位環之第一側時，第三定位環產生形變且第三定位環之第二側接觸旋轉軸，以定位旋轉軸。

因此，本發明之具旋轉工作台之多軸工具機之一優點是利用傾斜軸使設置在工作平台上的待加工物件產生傾斜運動，並且透過可移動式加工設備在三個方向上的線性移動，以使刀具可對待加工物件進行多角度以及多面向加工。

本發明之具旋轉工作台之多軸工具機之另一優點在於可透過基座以及可移動式加工設備的相對移動、相對轉動或相對傾斜運動達成五軸以上的自由度。

本發明之具旋轉工作台之多軸工具機之又一優點在於利用凸輪軸來帶動位於傾斜軸上的滾子，以調整工作平台的傾斜程度，故傾斜軸具有高負載能力以及高抗扭轉能力。

10、11‧‧‧多軸工具機

100、101‧‧‧工作設備

100a‧‧‧一側

110‧‧‧基座

110a‧‧‧第一側壁

110b‧‧‧第二側壁

120‧‧‧承載座體

130‧‧‧工作平台

140‧‧‧第一傾斜裝置

141‧‧‧第一傾斜軸

142‧‧‧第一滾子

143‧‧‧第一凸輪軸

143a‧‧‧第一本體

143b‧‧‧第一凸輪齒

143c‧‧‧第一凸輪槽

144‧‧‧第一驅動單元

150、150a‧‧‧第二傾斜裝置

151‧‧‧第二傾斜軸

152‧‧‧第二滾子

153‧‧‧第二凸輪軸

153a‧‧‧第二本體

153b‧‧‧第二凸輪齒

153c‧‧‧第二凸輪槽

154‧‧‧第二驅動單元

160‧‧‧旋轉軸

170‧‧‧第一定位裝置

171‧‧‧第一固定座

172‧‧‧第一定位環

172a‧‧‧第一側

172b‧‧‧第二側

172c‧‧‧容置部

180‧‧‧第二定位裝置

181‧‧‧第二固定座

182‧‧‧第二定位環

190‧‧‧第三定位裝置

191‧‧‧第三固定座

192‧‧‧第三定位環

200‧‧‧可移動式加工設備

210‧‧‧刀具

x‧‧‧第二方向

y‧‧‧第一方向

z‧‧‧第三方向

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，所附圖式之說明如下：第1A圖係繪示依照本發明一實施例之一種具旋轉工 作台之多軸工具機的裝置示意圖。

第1B圖係繪示依照本發明一實施例之一種工作設備的爆炸圖。

第1C圖係繪示依照本發明一實施例之一種第一傾斜裝置的剖面示意圖。

第1D圖係繪示依照本發明一實施例之一種具旋轉工作台之多軸工具機的剖面示意圖。

第2A圖係繪示依照本發明另一實施例之一種具旋轉工作台之多軸工具機的剖面示意圖。

第2B圖係繪示依照本發明另一實施例之一種第二傾斜裝置之第二傾斜軸、第二滾子、第二凸輪軸以及第二驅動單元的剖面示意圖。

以下配合本發明之實施例詳細說明本發明之技術內容、構造特徵、所達成目的及功效。

請參照第1A圖，第1A圖係繪示依照本發明一實施例之一種具旋轉工作台之多軸工具機10的裝置示意圖。如第1A圖所示，具旋轉工作台之多軸工具機10包含工作設備100以及可移動式加工設備200，其中可移動式加工設備200可設有主軸210與刀具系統(未繪示)。在一例子中，多軸工具機10可以是五軸工具機或是六軸以上之工具機，其中多軸工具機10係依據對待加工物件進行各種軸向的自由度來決定其為五軸工具機或是六軸以上之工具機。

請參照第1B圖，第1B圖係繪示依照本發明一實 施例之一種工作設備100的爆炸圖。工作設備100包含基座110、承載座體120、工作平台130、第一傾斜裝置140以及第二傾斜裝置150。基座110具有相對之第一側壁110a及第二側壁110b。承載座體120透過第一傾斜裝置140及第二傾斜裝置150設置於基座110上。工作平台130嵌設於承載座體120內。待加工物件(未繪示)可設置於工作平台130上，藉由刀具(未繪示)可對工作平台130上之待加工物件進行加工處理，如第1A及1B圖所示。在一例子中，工作設備100可更包含連接工作平台130的旋轉軸160，且旋轉軸160可利用馬達(未繪示)驅動。當旋轉軸160受到馬達驅動而旋轉時，工作平台130也會被帶動旋轉，以使工作平台130形成旋轉工作台，因此可透過工作平台130的旋轉來調整待加工物件與刀具之間的相對角度。

請一併參照第1B及1C圖，第1C圖係繪示依照本發明一實施例之一種第一傾斜裝置140的剖面示意圖。如第1C圖所示，第一傾斜裝置140可包含第一傾斜軸141、複數個第一滾子142、第一凸輪軸143以及第一驅動單元144。如第1B圖所示，第一傾斜軸141穿過並固鎖於第一側壁上110a且連接承載座體120。第一滾子142環設於第一傾斜軸141外，且這些第一滾子142可與第一凸輪軸143對應接合。在一例子中，如第1C圖所示，第一凸輪軸143包含第一本體143a以及複數個第一凸輪齒143b。第一凸輪齒143b螺旋地凸設於第一本體143a之表面上，其中每二相鄰之第一凸輪齒143b間形成第一凸輪槽143c，且第一凸 輪槽143c可與這些第一滾子142對應接合。在一示範例子中，至少一第一滾子142凸伸至第一凸輪槽143c中。第一驅動單元144連接第一凸輪軸143，藉以驅動第一凸輪軸143旋轉。第一驅動單元144可為馬達。當第一凸輪軸143旋轉時，第一凸輪軸143便帶動第一滾子142，以使第一傾斜軸141受第一滾子142的驅動而旋轉，並連帶的使承載座體120產生傾斜效果。由於第一傾斜裝置140是利用第一凸輪軸143與第一滾子142的相互配合來帶動第一傾斜軸141旋轉，所以第一傾斜軸141具有高負載能力以及高抗扭轉能力。

請再參照第1B圖，第二傾斜裝置150包含第二傾斜軸151，第二傾斜軸151穿過並固鎖於第二側壁110b上且連接承載座體120，且第二傾斜軸151之軸向與第一傾斜軸141之軸向相同。在一例子中，第二傾斜裝置150是配合第一傾斜裝置140作動，所以工作設備100進行傾斜操作時不至於對承載座體120產生扭轉應力。要提到的是，本發明實施例之工作設備100中，由於第一傾斜軸141以及第二傾斜軸151是分別固鎖在基座110的第一側壁110a上及第二側壁110b上，所以可以增加基座110的剛性，進而維持機械加工穩定度。

在一例子中，如第1A及1B圖所示，連接工作平台130的旋轉軸160係垂直地面，且第一傾斜裝置140的第一傾斜軸141與第二傾斜裝置150的第二傾斜軸151係平行地面。所以，待加工物件可透過旋轉軸160、第一傾斜 軸141與第二傾斜軸151來進行旋轉運動或傾斜運動，藉以調整待加工物件與刀具之間的相對角度，以使刀具可對待加工物件的進行多角度加工。

如第1A圖所示，可移動式加工設備200設於工作設備100之一側100a之上，且可對待加工物件進行加工處理。在一例子中，可移動式加工設備200之刀具的位置係對應工作平台130的位置，藉以對待加工物件進行加工處理。在一例子中，可移動式加工設備200整體可在第一方向y上進行線性移動，並且可移動式加工設備200之主軸210可在第二方向x上或第三方向z上進行線性移動，其中第二方向x、第三方向z以及第一方向y係兩兩相互垂直。在另一例子中，請一併參照第1A及1B圖，第一傾斜軸141與第二傾斜軸151之軸向係與第二方向x平行，且旋轉軸160之軸向係與第三方向z平行。所以，透過可移動式加工設備200以及基座110的相對移動，可對待加工物件產生三軸相對線性移動的自由度。此外，第一傾斜裝置140與第二傾斜裝置150還可傾斜承載座體120，所以可對待加工物件產生一軸相對傾斜運動的自由度。由此可見，本發明實施例之具旋轉工作台之多軸工具機10至少可具有對待加工物件進行共計四軸相對移動或傾斜的自由度。在另一例子中，請參照第1B圖，旋轉軸160可對待加工物件產生一軸相對旋轉運動的自由度，因此多軸工具機10可具有對待加工物件進行共計五軸相對移動、傾斜或轉動的自由度。

請參照第1D圖，第1D圖係繪示依照本發明一實 施例之一種具旋轉工作台之多軸工具機10的剖面示意圖。在一例子中，工作設備100可包含第一定位裝置170。第一定位裝置170包含第一固定座171以及第一定位環172。第一定位環172設置在第一固定座171與第一傾斜軸141之間。第一定位環172具有第一側172a及相對第一側172a之第二側172b。第一固定座171可具有液體輸出管路，分別連接至液壓機(未繪示)以及第一側172a，以使液壓機所提供之液體可提供液壓於第一側172a。較佳地，第一定位環172具有容置部172c，其中容置部172c凹設於第一定位環172的第一側172a，用以容納液壓機所提供之液體。當液壓機提供液體，且液體施予壓力至第一定位環172之第一側172a時，第一定位環172會產生形變，使得第一定位環172之第二側172b接觸第一傾斜軸141，藉以定位第一傾斜軸141。在另一例子中，第一定位環172係設置在第一固定座171上，並且第一定位環172在未產生形變時不會與第一傾斜軸141相接觸，因此在不需要產生定位效果時，第一定位環172不會接觸到旋轉中的第一傾斜軸141。反之，當需要產生定位效果時，第一定位環172的第一側172a會受到液壓而產生形變，促使第一定位環172的第二側172b接觸並磨擦旋轉中的第一傾斜軸141，而達到定位第一傾斜軸141的效果。

請一併參照第1D及2A圖，第2A圖係繪示依照本發明另一實施例之一種具旋轉工作台之多軸工具機11的剖面示意圖。具旋轉工作台之多軸工具機11包含工作設備 101以及可移動式加工設備200，其中可移動式加工設備200可設有主軸210與刀具系統(未繪示)。工作設備101包含基座110、承載座體120、工作平台130、第一傾斜裝置140以及第二傾斜裝置150a。其中，多軸工具機11係類似於多軸工具機10，唯其不同之處在於多軸工具機11的第二傾斜裝置150a除了包含第二傾斜軸151之外，還包含複數個第二滾子152、第二凸輪軸153以及第二驅動單元154。

請參照第2B圖，第2B圖係繪示依照本發明另一實施例之一種第二傾斜裝置150a的剖面示意圖。第二滾子152環設於第二傾斜軸151外，且這些第二滾子152可與第二凸輪軸153對應接合。在一例子中，第二凸輪軸153包含第二本體153a以及複數個第二凸輪齒153b。第二凸輪齒153b螺旋地凸設於第二本體153a之表面上，其中每二相鄰之第二凸輪齒153b間形成第二凸輪槽153c，且第二凸輪槽153c可與這些第二滾子152對應接合。在一示範例子中，至少一第二滾子152凸伸至第二凸輪槽153c中。第二驅動單元154連接第二凸輪軸153，藉以驅動第二凸輪軸153旋轉。在一例子中，第二驅動單元154可為馬達。當第二凸輪軸153旋轉時，第二凸輪軸153便帶動第二滾子152，以使第二傾斜軸151受第二滾子152的驅動而旋轉，並連帶的使承載座體120產生傾斜效果。由於第二傾斜裝置150a是利用第二凸輪軸153與第二滾子152的相互配合來帶動第二傾斜軸151旋轉，所以第二傾斜軸151具有高負載能力以及高抗扭轉能力。此外，如第2A圖所示，由於第 二傾斜裝置150a是與第一傾斜裝置140同時作動，所以工作設備101進行傾斜操作時不至於對承載座體120產生扭轉應力。

在一例子中，請參照第2A圖，工作設備101除了包含第一定位裝置170之外，還可包含第二定位裝置180或第三定位裝置190。在另一例子中，工作設備101可同時包含有第二定位裝置180及第三定位裝置190。第二定位裝置180包含第二固定座181以及第二定位環182。第三定位裝置190包含第三固定座191以及第三定位環192。第二定位裝置180與第三定位裝置190係類似於第一定位裝置170，唯其不同之處在於第二定位環182設置在第二固定座181與第二傾斜軸151之間，第三定位環192設置在第三固定座191與旋轉軸160之間。因此，第二定位裝置180與第三定位裝置190可用以分別定位第二傾斜軸151及旋轉軸160。

綜上所述，本發明實施例之具旋轉工作台之多軸工具機至少具有下述優點。一、利用第一傾斜軸及第二傾斜軸使設置在工作平台上的待加工物件產生傾斜運動，並且透過可移動式加工設備在三方向上線性移動，以使刀具可對待加工物件進行多角度以及多面向加工。二、透過基座以及可移動式加工設備的相對移動、相對轉動或相對傾斜運動，可達成五軸以上的自由度。三、可分別利用第一凸輪軸及第二凸輪軸來帶動位於第一傾斜軸上的第一滾子以及第二傾斜軸上第二滾子，以調整工作平台的傾斜程度， 故第一傾斜軸及第二傾斜軸具有高負載能力以及高抗扭轉能力。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧工作設備

110‧‧‧基座

110a‧‧‧第一側壁

110b‧‧‧第二側壁

120‧‧‧承載座體

130‧‧‧工作平台

140‧‧‧第一傾斜裝置

141‧‧‧第一傾斜軸

142‧‧‧第一滾子

143‧‧‧第一凸輪軸

150‧‧‧第二傾斜裝置

151‧‧‧第二傾斜軸

160‧‧‧旋轉軸

Claims (9)

1. 一種具旋轉工作台之多軸工具機，包含：一工作設備，包含：一基座，具有相對之一第一側壁及一第二側壁；一承載座體，設置於該基座上；一工作平台，嵌設於該承載座體內，其中一待加工物件可設置於該工作平台上；一旋轉軸，連接該工作平台；一第一傾斜裝置，包含：一第一傾斜軸，穿過並固鎖於該第一側壁上且連接該承載座體；複數個第一滾子，環設於該第一傾斜軸外；一第一凸輪軸，該複數個第一滾子係與該第一凸輪軸對應接合；以及一第一驅動單元，連接該第一凸輪軸；以及一第二傾斜裝置，包含：一第二傾斜軸，穿過並固鎖於該第二側壁上且連接該承載座體，且該第二傾斜軸之軸向與該第一傾斜軸之軸向相同，其中該承載座體透過該第一傾斜裝置及該第二傾斜裝置設置於該基座上；複數個第二滾子，環設於該第二傾斜軸外；一第二凸輪軸，該複數個第二滾子係與該第二凸輪軸對應接合；以及一第二驅動單元，連接該第二凸輪軸；以及 一可移動式加工設備，設於該工作設備之上且可對該待加工物件進行一加工處理。
2. 如請求項1所述之具旋轉工作台之多軸工具機，其中該第一凸輪軸包含：一第一本體；以及複數個第一凸輪齒，螺旋地凸設於該第一本體之表面上，其中每二相鄰之該複數個第一凸輪齒間形成一第一凸輪槽，且該第一凸輪槽與該複數個第一滾子係對應接合。
3. 如請求項2所述之具旋轉工作台之多軸工具機，其中該複數個第一滾子之至少一者凸伸至該第一凸輪槽中。
4. 如請求項1所述之具旋轉工作台之多軸工具機，其中該第一凸輪軸包含：一第一本體；以及複數個第一凸輪齒，螺旋地凸設於該第一本體之表面上，其中每二相鄰之該複數個第一凸輪齒間形成一第一凸輪槽，且該第一凸輪槽與該複數個第一滾子係對應接合。
5. 如請求項4所述之具旋轉工作台之多軸工具機，其中該第二凸輪軸包含：一第二本體；以及複數個第二凸輪齒，螺旋地凸設於該第二本體之表面 上，其中每二相鄰之該複數個第二凸輪齒間形成一第二凸輪槽，且該第二凸輪槽與該複數個第二滾子係對應接合。
6. 如請求項5所述之具旋轉工作台之多軸工具機，其中該複數個第二滾子之至少一者凸伸至該第二凸輪槽中。
7. 如請求項1所述之具旋轉工作台之多軸工具機，其中該工作設備更包含一第一定位裝置，包含：一第一固定座；以及一第一定位環，設置於該第一固定座與該第一傾斜軸之間，且該第一定位環具有相對之一第一側及一第二側，當施加一液壓予該第一定位環之該第一側時，該第一定位環產生形變且該第一定位環之該第二側接觸該第一傾斜軸，以定位該第一傾斜軸。
8. 如請求項7所述之具旋轉工作台之多軸工具機，其中該工作設備更包含一第二定位裝置，包含：一第二固定座；以及一第二定位環，設置於該第二固定座與該第二傾斜軸之間，且該第二定位環具有相對之一第一側及一第二側，當施加一液壓予該第二定位環之該第一側時，該第二定位環產生形變且該第二定位環之該第二側接觸該第二傾斜軸，以定位該第二傾斜軸。
9. 如請求項1所述之具旋轉工作台之多軸工具機，其中該工作設備更包含一第三定位裝置，包含：一第三固定座；以及一第三定位環，設置於該第三固定座與該旋轉軸之間，且該第三定位環具有相對之一第一側及一第二側，當施加一液壓予該第三定位環之該第一側時，該第三定位環產生形變且該第三定位環之該第二側接觸該旋轉軸，以定位該旋轉軸。