TWI598180B - Gantry spindle gearbox power transmission device - Google Patents

Description

龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置

本創作係有關於加工機械變速相關之技術領域，尤指一種可減少噪音及震動、降低加工成本及虛功負載之龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置。

習知加工機之變速齒輪箱結構，如我國公告第M442227號專利。請參閱第5、6圖所示，其包括一箱體91、一驅動馬達92、一輸入軸93、一輸出軸94、一變速軸95、一連動齒輪96及一連結件97。該輸入軸93與驅動馬達92之轉軸921連接，並被驅動旋轉，該輸出軸94上端同心且可轉動地結合在該輸入軸93下端，該變速軸95平行該輸出軸94與該輸入軸93且可轉動地結合在該箱體91中，該變速軸95上的傳動齒輪951與該輸出軸94上的輸出齒輪941常態嚙合，透過控制，該連動齒輪96於該變速軸95上軸向移動，以與該輸入軸93下段之輸入齒輪931嚙合或脫離，使輸出的轉速小於輸入的轉速(低速狀態、如第5圖所示)，進而達到減速之目的。或令該連結件97於該輸出軸94上軸向移動，並於該連動齒輪96脫離該輸入齒輪931時，該連結件97可移動使其齒槽971供該輸入齒輪931嵌入(高速狀態、如第6圖所示)，以使輸出與輸入 的轉速相同。

習知前案雖可達成改變輸出軸94轉速之目的，但其結構設計，將變速軸95上的傳動齒輪951與輸出軸94上的輸出齒輪941常態嚙合；在高速狀態時，反而更容易形成噪音、震動、溫升、機件磨損、及虛功負載等缺失。

因為在高速狀態時，連結件97與輸入齒輪931嚙合(連動齒輪96分離)，使驅動馬達92轉軸921輸出之動力，依序透過輸入軸93、輸入齒輪931、及連結件97(齒槽971)後驅動輸出軸94旋轉。在輸出軸94旋轉的同時，同動輸出齒輪941反向驅動傳動齒輪951旋轉，導致與其連接之變速軸95、連動齒輪96形成虛功旋轉，且該虛功旋轉之轉速，遠大於輸入轉速(增速)；例如，原設計減速齒比數為1比2時，當輸入轉速為六千轉的狀態下，該虛功旋轉的轉速則會被加速至一萬二千轉。

承上所述，如此高速旋轉下，各構件(傳動齒輪951、變速軸95、連動齒輪96)容易形成風切噪音及震動，且構件間(傳動齒輪951、輸出齒輪941及變速軸95上下兩端的定位軸承)在高速作動下，彼此磨擦必然形成溫升及磨損等缺失。上述所產生的問題實際上是可以完全避免的。

有鑑於上述習知技藝之問題與缺失，本發明之主 要目的，乃在於提供一種龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置，藉由同步分離方式，避免習知前案結構上的無效虛功，以及風切、齒輪嚙合、軸承滾珠滾動噪音及震動、機件溫升、磨損等缺失。

根據本發明上述目的，提出一種龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置，其包括一齒輪箱、一驅動馬達、一輸入軸、一輸出軸、一多槽軸、一連結件、一花鍵套、及一變速撥臂。該輸入軸與該驅動馬達轉軸連接且受其驅動，並設有一第一齒輪。該輸出軸為同軸心樞接該輸入軸，並設有一多槽軸套及一第四齒輪作為動力輸出。該多槽軸設置於該齒輪箱中且與輸出軸平行。該連結件滑設套接於該多槽軸套上，並設有一內齒輪。該花鍵套滑設套接於該多槽軸上，且具有一第二齒輪與一第三齒輪。該變速撥臂與花鍵套及連結件樞接，受一外力作動，選擇性的令花鍵套上之齒輪或連結件，擇一與輸入軸嚙合或分離，俾以傳遞該驅動馬達之動力至該輸出軸輸出。藉由上述構件之組成，解決習知前案會有虛功負載、風切及齒輪嚙合之噪音及震動、機件溫升與磨損等缺失。

12‧‧‧齒輪箱

122‧‧‧容置空間

14‧‧‧驅動馬達

142‧‧‧轉軸

16‧‧‧輸入軸

162‧‧‧第一齒輪

20‧‧‧輸出軸

22‧‧‧多槽軸套

24‧‧‧第四齒輪

32‧‧‧多槽軸

34‧‧‧花鍵套

342‧‧‧第二齒輪

346‧‧‧第三齒輪

40‧‧‧連結件

42‧‧‧穿孔

44‧‧‧內齒輪

52‧‧‧壓缸

522‧‧‧活塞桿

54‧‧‧變速撥臂

第1圖 係本發明龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置實施例示意圖。

第2圖 係第1圖所示實施例局部構件立體示意圖。

第3圖 係本發明龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置低速狀態 實施例剖面示意圖。

第4圖 係本發明龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置高速狀態實施例剖面示意圖。

第5圖 係習知龍門主軸變速齒輪箱低速狀態實施例剖面示意圖。

第6圖 係習知龍門主軸變速齒輪箱高速狀態實施例剖面示意圖。

以下請參照相關圖式進一步說明本發明龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置實施例，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。

請參閱第1至4圖所示，本發明之龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置，其包括一齒輪箱12、一驅動馬達14、一輸入軸16、一輸出軸20、一多槽軸32、一花鍵套34、一連結件40、一壓缸52、及一變速撥臂54，其中：上述齒輪箱12係設置於一龍門加工機之主軸頭中下段位置內(圖中未示)，齒輪箱12內具有一容置空間122。

上述驅動馬達14(如第3、4圖所示)，係設置於齒輪箱12頂端，且驅動馬達14之轉軸142穿伸至齒輪箱12內。實施時，驅動馬達14可為伺服馬達。

上述輸入軸16，一端係與驅動馬達14之轉軸142套接固設，另端具有一第一齒輪162。所述第一齒輪162係固 設於輸入軸16之下端。實施時，第一齒輪162與輸入軸16可一體形成，或以鍵槽及鍵的方式固設。

上述輸出軸20具有同步轉動之一多槽軸套22及一第四齒輪24。所述輸出軸20上端可轉動的與輸入軸16同心樞接(但不被輸入軸16直接驅動)，下端穿伸至齒輪箱12外部(下方)，提供加工機之主軸串接。該多槽軸套22及該第四齒輪24，係上、下配置的固設於輪出軸20外周緣，且容置於齒輪箱12內。所述多槽軸套22頂端與第一齒輪162毗鄰，並在多槽軸套22外表面，軸向延伸具有複數間隔形成之鍵槽。實施時，第四齒輪24與多槽軸套22可選擇性的與輪出軸20一體形成，或以鍵槽及鍵的方式固設。

上述多槽軸32係可轉動的以上、下端樞設於齒輪箱12內之頂、底端，且平行配置在輸出軸20與輸入軸16的一側。所述多槽軸32外表面，軸向延伸具有複數間隔形成之鍵槽。

上述花鍵套34，係滑接套設於多槽軸32外周緣。所述花鍵套34具有一鍵槽孔及一第二齒輪342與一第三齒輪346。該鍵槽孔係匹配多槽軸32外表之形狀相互契合連動。該第二齒輪342與該第三齒輪346則上、下固設於花鍵套34外周緣。實施時，第二齒輪342與第三齒輪346可與花鍵套34一體形成，或以鍵槽及鍵的方式組合固設。

另外，該花鍵套34受一外力作動，可選擇性的沿多槽軸32作軸向往復運動，以同步位移第二齒輪342及第三齒 輪346，達到選擇性的分別與第一齒輪162及第四齒輪24相互嚙合或分離。該第二齒輪342對應第一齒輪162，而第三齒輪346對應第四齒輪24，分別具有預設之減速齒比數，以作為低速輸出之作動型態。

上述連結件40係滑設於輸出軸20上之多槽軸套22外周緣，且與多槽軸套22及輸出軸20同步轉動。所述連結件40具有一穿孔42及一內齒輪44；其中，該穿孔42係頂、底貫穿連結件40形成，其內周緣具有複數鍵，藉以匹配契合多槽軸套22之鍵槽。該內齒輪44與穿孔42係同軸心，且一端朝上為開放端，並形成於連結件40頂端，且與第一齒輪162相匹配。實施時，當該連結件40受一外力驅動時，可選擇性的沿多槽軸套22作軸向往復運動，使連接件40頂端之內齒輪44，與輸入軸16上之第一齒輪162相互嚙合以獲得高速動力輸出，或則是相互分離以解除高速動力輸出。

上述壓缸52係設置於齒輪箱12頂端，且壓缸52之活塞桿522穿伸至齒輪箱12內。實施時，壓缸52可為一油壓缸或一氣壓缸。

上述變速撥臂54係套銜於花鍵套34及連結件40外周緣，並與壓缸52之活塞桿522連接，受壓缸52之作動令變速撥臂54於一高速位置及一低速位置之間運動；過程中，同步連動花鍵套34及連結件40，分別沿多槽軸32及多槽軸套22軸向運動。

是以，上述即為本發明所提供一較佳實施例龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置，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，請參照第3圖所示，為本發明龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置低速狀態實施例，齒比數大於或小於1比4。

壓缸52透過活塞桿522提供一外力，驅動變速撥臂54至低速位置(透過減速齒輪機構獲得減速速率)，過程中同步連動花鍵套34及連結件40，分別沿多槽軸32及多槽軸套22向下運動。俾使花鍵套34上固設之第二齒輪342與第三齒輪346，分別與輸入軸16上之第一齒輪162及輸出軸20上之第四齒輪24相互嚙合，藉由上述齒輪間之減速機構而獲得低速運轉效果。而因變速撥臂54同時帶動連結件40沿多槽軸套22向下移動，促使連結件40上端之內齒輪44，得以與輸入軸16之第一齒輪162脫離嚙合狀態，使第一齒輪162可以與花鍵套34上的第二齒輪342嚙合連動，完成高、低速率之切換。

如此，當驅動馬達14轉軸142作動時，依序驅動輸入軸16(第一齒輪162)、花鍵套34(第二齒輪342、第三齒輪346)、第四齒輪24、及輸出軸20，以連動連接於軸出軸20下段之加工機主軸。透過第二齒輪342對應第一齒輪162，而第三齒輪346對應第四齒輪24，分別具有預設之減速齒比數，以調降輸出軸20相對驅動馬達14轉軸142輸出之轉速。

請參照第4圖所示，為本發明龍門主軸齒輪箱動 力傳遞裝置高速狀態實施例，齒比數為1比1。

壓缸52透過活塞桿522提供一外力，推栘變速撥臂54自低速位置位移到高速位置，過程中同步連動花鍵套34及連結件40，分別沿多槽軸32及多槽軸套22向上運動。俾使花鍵套34上固設之第二齒輪342與第三齒輪346，分別與輸入軸16之第一齒輪162，及輸出軸20之第四齒輪24分離，並使連結件40之內齒輪44與第一齒輪162相互進入嚙合，達到直接傳動的高速運轉狀態。

承上所述，當驅動馬達14轉軸142作動時，依序驅動輸入軸16、第一齒輪162、連結件40(內齒輪44)、多槽軸套22、及輸出軸20，以連動連接於軸出軸20下段之加工機主軸。如此驅動馬達14轉軸142輸出之轉速，可透過上述傳動，反應於輸出軸20上(輸入與輸出相同)。

最關鍵及重要的是，與多槽軸32連動的花鍵套34，所固設之第二齒輪342、第三齒輪346，與第一齒輪162、第四齒輪24呈分離狀態，使高速轉動的第四齒輪24在無嚙合第三齒輪346的情況下，不會再將高速運轉動力反饋增速到第三齒輪346、第二齒輪342及多槽軸32；也不會在驅動馬達14直接作動與輸出軸20時形成負載。也由於花鍵套34及其固設之第二齒輪342與第三齒輪346不被驅動，相對的花鍵套34也將無法同步轉動，進而與花鍵套34同動的多槽軸32也會產生高速轉動，故可避免習用前案之虛功負載及噪音、震動、溫升、 及機件磨損的產生。

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。

12‧‧‧齒輪箱

122‧‧‧容置空間

24‧‧‧第四齒輪

342‧‧‧第二齒輪

52‧‧‧壓缸

522‧‧‧活塞桿

54‧‧‧變速撥臂

Claims (4)

1. 一種龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置，其包括一齒輪箱，係設置於一加工機之主軸頭內；一驅動馬達，係設置於該齒輪箱上方，且該驅動馬達之轉軸穿伸至該齒輪箱內；一輸入軸，一端與該驅動馬達之轉軸連接，另端具有一第一齒輪；一輸出軸，具有同步轉動之一多槽軸套及一第四齒輪；該輸出軸上端與該輸入軸同心樞接，而該輪出軸下端穿伸至該齒輪箱外部；該多槽軸套及該第四齒輪係上、下配置的固設於該輪出軸外周緣，並容置於該齒輪箱內；一多槽軸，係可轉動的以上、下端樞設於該齒輪箱內，並平行配置在該輸出軸與該輸入軸之一側；一花鍵套，係滑套於該多槽軸外周緣隨其同步轉動，並可沿該多槽軸延伸之軸向運動，該花鍵套更具有一鍵槽孔及一第二齒輪與一第三齒輪；一連結件，係滑設於該多槽軸套外周緣隨其轉動，並可沿該多槽軸套延伸之軸向運動，該連結件具有一內齒輪，可選擇性提供該第一齒輪嵌入，而可受其驅動；一變速撥臂，係套銜於該花鍵套及該連結件外周緣，受該齒輪箱外之推力，以令該變速撥臂於一高速位置及 一低速位置之間運動，並同步使該花鍵套及該連結件，分別沿該多槽軸及該多槽軸套軸向運動；其中，該變速撥臂於該低速位置時，該第二齒輪與該第三齒輪，分別與該第一齒輪、該第四齒輪嚙合；而該變速撥臂於該高速位置時，僅只有該連結件之內齒輪與該第一齒輪相互嚙合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置，其中該變速撥臂進一步與一壓缸之活塞桿連接，受該壓缸之驅動於該高速位置及該低速位置之間運動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置，其中該壓缸係為一油壓缸或一氣壓缸。
4. 如申請專利範圍第3項所述之龍門主軸齒輪箱動力傳遞裝置，其中該驅動馬達係為一伺服馬達。