TWI599439B - High-speed gate machining center machine - Google Patents

Description

高速門型加工中心機

本發明係與門型加工中心機有關；特別是指一種不占空間的高速門型加工中心機。

已知門型加工中心機屬於一種體積較大的加工設備，用以對大型工件進行鑽孔、銑削、車削等加工使用。為了能應付前述多種加工型態，並且有效提升工作效能，已知的門型加工中心機多配備有可同時收納多種不同刀具的機構。

以圖1與圖2所示的已知門型加工中心機為例，其機體1包括有一底座1a、二立柱1b與一橫樑1c，且一工作臺1d設置於該底座1a上並位於該二立柱1b之間。該門型加工中心機在其中一立柱1b的外側加裝有一圓盤型的刀盤2，該刀盤2周緣安裝有多數個結合有刀具3a的刀桿3，該刀盤2受控制地轉動，以便一主軸4適時地抓取刀桿3以進行後續加工用。然而，前述刀盤2以水平向擺設的方式，致使該刀盤2過度突出於該機體1外，即該工作臺1d中心處至刀盤2最外緣的距離L1過大，形成占用過多空間而不利於工作環境的布置，以及不利於動線的安排。又，不同規格的門型加工中心機，經常為了增加該主軸4的移動範圍而加長橫樑1c的長度，致使該刀盤2被迫往更偏離該機體1的位置設置，該情形導致占用過多空間。

圖3與圖4所示的另一已知門型加工中心機，其圓盤型的 刀盤5雖是以垂直擺設方式設置在機體6的一側以圖減縮占空間。但安裝於該刀盤5周緣的刀桿7於常態下係呈水平擺設，再加上刀桿7上所結合刀具7a的長度之後，仍呈現過度突出於該機體6外，即機體6的工作臺6a中心處至刀具7a自由端的距離L2仍是過大，同樣不利於工作環境的布置，以及不利於動線的安排。再者，為配合垂直擺設的刀盤5，該門型加工中心機必須加設有一換刀臂8方能取刀，亦增加成本的支出。

另外，為便於精準選用特定的刀具，該刀盤必須被精確地 控制轉動角度。已知方式係在刀盤背面加裝一旋轉編碼器，用以感測刀盤的旋轉位置並回授一訊號予驅使該刀盤轉動的驅動系統，進而達到精確控制目的。然而，已知將旋轉編碼器與刀盤結合的方式，不僅組裝不易，亦潛藏感測失真的缺失。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種高速門型加工中心機，具有減縮占用空間以利工作環境的布置及動線的安排。

緣以達成上述目的，本發明提供的一種高速門型加工中心機包括有一機體與一刀盤。該機體包括有一工作臺與一主軸，其中該工作臺受控制地沿著一Y軸方向前後移動，該主軸被架高於該工作臺上方，且受控制地沿著一X軸方向左右移動，以及沿著一Z軸方向上下移動；該刀盤設置於該機體一側，且以一軸線為中心而受控制地轉動；其中該軸線與一水平線之間夾設一銳角。

本發明之效果在於將刀盤斜擺，以騰出空間，對於體積龐大的加工設備而言，其效果彰顯。

〔本發明〕

100、100A‧‧‧高速門型加工中心機

10‧‧‧機體

11‧‧‧底座

12‧‧‧立柱

13‧‧‧橫樑

14‧‧‧工作臺

15‧‧‧鞍座

16‧‧‧主軸箱

17‧‧‧主軸

20‧‧‧刀盤

22、22A‧‧‧刀桿

24‧‧‧刀具

30‧‧‧軸座

30a‧‧‧斜靠面

32‧‧‧支架

40‧‧‧分度機構

42‧‧‧分度盤

44‧‧‧凸輪軸

46‧‧‧馬達

50‧‧‧偵測模組

52‧‧‧轉盤

52a‧‧‧套接孔

52b‧‧‧第一凹窩

54‧‧‧接合盤

54a‧‧‧軸孔

54b‧‧‧第二凹窩

56‧‧‧旋轉編碼器

56a‧‧‧心軸

58‧‧‧珠體

59‧‧‧彈簧

L‧‧‧水平線

L3‧‧‧工作臺中心處至刀具自由端的距離

S‧‧‧軸線

θ‧‧‧銳角

圖1與圖2為已知門型加工中心機的示意圖。

圖3與圖4為另一已知門型加工中心機的示意圖。

圖5為本發明一較佳實施例之高速門型加工中心機的前視圖。

圖6為圖5所示之高速門型加工中心機的俯側圖。

圖7為圖5所示之高速門型加工中心機的側視圖。

圖8與圖9各為一分解圖，揭示高速門型加工中心機的刀盤、分度機構與軸座的相關位置。

圖10類同圖5，說明刀盤的斜擺角度可因應橫樑長度而事前被設定。

圖11為另一高速門型加工中心機的前視圖，揭示包括二刀盤。

圖12為一分解圖，揭示高速門型加工中心機的偵測模組。

圖13為一平面圖，揭示高速門型加工中心機的偵測模組。

為能更清楚地說明本發明，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖5至圖7所示，為本發明一較佳實施例之高速門型加工中心機100，其包含有一機體10與一刀盤20。該機體10包括有一底座11、二立柱12、一橫樑13與一工作臺14，其中該二立柱12底端連結該底座11，該二立柱12頂端連結該橫樑13；該工作臺14設置於該底座11上且位於該二立柱12之間，且受控制地沿著一Y軸方向前後移動。該機體10另包括有一鞍座15、一主軸箱16與一主軸17，其中該鞍座15可滑移地結合於該橫樑13上，且受控制地沿著一X軸方向左右移動；該主軸箱16結合於該鞍座15且受控制地沿著一Z軸方向上下移動；該主軸17設置 於該主軸箱16下方，用以抓取刀桿，易言之，該主軸17呈被架高於該工作臺14的上方，且可於X軸及Z軸的方向上移動。

請配合圖5與圖8所示，該刀盤20設置於該機體10一側， 且以一與水平線L夾設一銳角θ的軸線S為中心而受控制地轉動。在本實施例中，該刀盤20係設置於一軸座30上，該軸座30連結於一支架32一端，該支架32另一端連結該機體10的底座11。請再配合圖9所示，該軸座30具有一斜靠面30a，該軸線S垂直通過該斜靠面30a，以使組裝後的刀盤20靠近該斜靠面30a並呈斜擺，前述刀盤20斜擺角度介於大於0度至小於90度之間，實際角度視需求而定，例如可為75度、60度、45度或30度等。

從圖5所示可知，斜擺的刀盤20使得以工作臺14中心處至 刀盤20最外緣的距離獲得減縮，縱然刀盤20周緣安裝有刀桿22，且刀桿22結合有刀具24，在相較上述圖1所揭示的距離L1，及圖3所揭示的距離L2之後，本實施例因該刀盤20呈斜擺而使得該工作臺14中心處至刀具24自由端的距離L3有效地被控制在小於距離L1或距離L2的預定範圍內，藉以減縮占用空間，以利工作環境的布置及動線的安排。

另外值得一提的是，結合於該刀盤20周緣的刀桿22，在隨 著刀盤20旋轉而移動至最低位時(如圖5中標號22A之刀桿)恰呈直立狀，配合著該主軸17被控制於X軸及Z軸方向上的位移，即可在不須加裝換刀臂的情形下，逕為抓取刀桿22A，可降低成本支出。

請再配合圖10所示，縱然不同規格的門型加工中心機因應 使用需求而必須對該橫樑13加長設計，本發明的軸座30仍可在事前配合購買者的需求而預先改變該斜靠面30a的傾斜角度，以使安裝其上的刀盤20的最終斜擺角度能騰出空間，不至於與加長後的橫樑13產生干涉。

本發明的刀盤20以斜擺設計確實可收減縮占用空間之效 果，對於體積龐大的加工設備而言，該效果更顯益大。例如圖11所示的高速門型加工中心機100A，其為了提供更多規格的加工刀具以供選用，而於該機體10兩側各別安裝有一組刀盤20，雖然會增加整體體積並占去較多的空間，但在將該兩組刀盤20皆採斜擺設計之後，相較於以往的水平擺設方式，仍能騰出更多空間。

另外，請配合圖8與圖9所示，該高速門型加工中心機100 更因配置有一分度機構40與一偵測模組50而具有快速拆裝及精準感測刀盤20旋轉角度的效果，茲說明於後。上述刀盤20是透過該分度機構40而連結該軸座30，該分度機構40包括有一分度盤42、一凸輪軸44及一馬達46。其中，該分度盤42連結於該刀盤20背面，該凸輪軸44穿置於該軸座30中，該馬達46則用於驅使該凸輪軸44轉動以帶動該分度盤42旋轉。 前述分度盤42、凸輪軸44與馬達46係屬習知技術，容不贅述。

請再配合圖12與圖13所示，該偵測模組50穿設於該分度盤 42的中央部位，且彼此間裝設有軸承(圖未示)，以使該偵測模組50不受到轉動的分度盤42的影響。該偵測模組50包括有一轉盤52、一接合盤54與一旋轉編碼器56。其中該轉盤52固結於該刀盤20而隨著之轉動，該轉盤52具有一套接孔52a；該接合盤54嵌入該轉盤52之套接孔52a中，並隨著該轉盤52同步且同向轉動，該接合盤54的中央部位具有一軸孔54a；該旋轉編碼器56具有一心軸56a穿入該接合盤54的軸孔54a中而為該接合盤54帶動旋轉，該旋轉編碼器56即依據該心軸56a的轉動量轉換並輸出一訊號予一驅動系統(圖未示)，前述訊號為即時感測刀盤20的轉動量，藉以作為後續對該刀盤20的轉動角度及/或轉速調整用。

在上述中，該接合盤54與該轉盤52是同步且同向轉動的， 為了便於快速組裝，以及確保彼此同時轉動，該偵測模組50更提供有一間隙消彌結構設置於該轉盤52與該接合盤54之間，用以消彌該轉盤52與該接合盤54結合之間的轉動間隙。在本實施例中，該間隙消彌結構包括有多數個珠體58、多數個第一凹窩52b自該轉盤52之套接孔52a的孔壁凹陷形成、多數個第二凹窩54b自該接合盤54的外環面凹陷形成，各該珠體58分別位於對應的一個第一凹窩52b與一個第二凹窩54b之間，且在每一個第二凹窩54b中更放置一個彈簧59，該彈簧59頂推珠體58，以使珠體58的部分維持落入第一凹窩52b中，如此即可將該接合盤54快速安裝至轉盤52中，並確保該接合盤54隨著該轉盤52同步轉動。

在上述中，為確保該旋轉編碼器56的心軸56a能被該接合 盤54帶動，該心軸56a與該軸孔54a之間除了可選擇以非圓形配合之外，亦可採取在心軸56a周面製作出一平面，再以一插銷(圖未示)穿過接合盤54，且插銷一端抵於該心軸56a的平面上，如此，皆能達成心軸56a被接合盤54帶動的目的。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本創作說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本創作之專利範圍內。

100‧‧‧高速門型加工中心機

10‧‧‧機體

11‧‧‧底座

12‧‧‧立柱

13‧‧‧橫樑

14‧‧‧工作臺

15‧‧‧鞍座

16‧‧‧主軸箱

17‧‧‧主軸

20‧‧‧刀盤

22、22A‧‧‧刀桿

24‧‧‧刀具

30‧‧‧軸座

32‧‧‧支架

Claims (7)

1. 一種高速門型加工中心機，包含有：一機體，包括有一工作臺與一主軸，其中該工作臺受控制地沿著一Y軸方向前後移動，該主軸被架高於該工作臺上方，且受控制地沿著一X軸方向左右移動，以及沿著一Z軸方向上下移動；一刀盤，係設置於該機體一側，且以一軸線為中心而受控制地轉動；其中該軸線與一水平線之間夾設一銳角。
2. 如請求項1所述之高速門型加工中心機，包括有一支架與一軸座；該支架一端連結該機體，另一端連結該軸座；該軸座具有一斜靠面，該軸線垂直通過該斜靠面，該刀盤連結於該軸座上且靠近該斜靠面。
3. 如請求項2所述之高速門型加工中心機，包括有一分度機構，該刀盤透過該分度機構而連結該軸座；該分度機構包括有一分度盤、一凸輪軸及一馬達，其中，該分度盤連結於該刀盤背面，該凸輪軸穿置於該軸座中，該馬達驅使該凸輪軸轉動以帶動該分度盤旋轉。
4. 如請求項3所述之高速門型加工中心機，包括有一偵測模組穿設於該分度盤的中央部位，該偵測模組包括有：一轉盤，係固結於該刀盤且隨著該刀盤轉動，該轉盤具有一套接孔；一接合盤，係嵌入該轉盤之該套接孔中，且隨著該轉盤轉動；一間隙消彌結構，設置於該轉盤與該接合盤之間，用以消彌該轉盤與該接合盤結合之間的轉動間隙；以及一旋轉編碼器，具有一心軸連結該接合盤，該心軸為該接合盤帶動旋轉，該旋轉編碼器依據該心軸的轉動量轉換並輸出一訊號。
5. 如請求項4所述之高速門型加工中心機，其中該間隙消彌結構包括有多數個珠體、多數個第一凹窩自該轉盤之套接孔的孔壁凹陷形 成、多數個第二凹窩自該接合盤的外環面凹陷形成，各該珠體分別位於一個第一凹窩與一個第二凹窩之間。
6. 如請求項4所述之高速門型加工中心機，其中該接合盤的中央部位具有一軸孔，該旋轉編碼器之該心軸穿入該軸孔中，且該心軸與該軸孔之間為非圓形配合。
7. 如請求項1所述之高速門型加工中心機，其中該刀盤周緣結合有多數個刀桿，隨著該刀盤旋轉而移動至最低位的刀桿呈直立擺設。