TWI603809B - Spindle gearshift - Google Patents

Description

主軸換檔裝置

本發明是有關於一種加工機的零件，特別是指一種主軸換檔裝置。

參閱圖1，一種現有主軸換檔裝置10安裝在一加工機20的一加工頭21內，該主軸換檔裝置10包括一安裝在一馬達22的一輸出軸221與一主軸23之間的轉動軸11，一套結於該輸出軸221的動力輪12，一套結於該轉動軸11可被該動力輪12傳動並連動該轉動軸11的傳動輪13，一安裝在該轉動軸11與該主軸23之間的變速齒輪單元14，及一安裝於該加工頭21的驅動單元(圖未示)。該變速齒輪單元14具有套結於該轉動軸11並彼此連結且可沿該轉動軸11的軸向線性移動的一第一大齒輪141與一第一小齒輪142，及分別套結於該主軸23的一第二小齒輪143與一第二大齒輪144。該驅動單元具有一安裝固定於該加工頭21的壓缸，及一安裝於該壓缸的活塞桿並可帶動該第一大齒輪141與該第一小齒輪142線性移動的Ｕ形撥塊。

當該第一大齒輪141與該第二小齒輪143嚙合，該主軸23處於高速檔，當該第一小齒輪142與該第二大齒輪144嚙合，該主軸23處於低速檔，主要是藉由該壓缸的活塞桿伸出或縮回，驅動該Ｕ形撥塊帶動該第一大齒輪141與該第一小齒輪142移動，進而改變前述齒輪的嚙合以產生換檔變速效果，但是該主軸換檔裝置10仍存在下列問題：

一、該驅動單元與該主軸23、該轉動軸11分別位於不同軸線位置，如此會佔據較大的空間，使該加工頭21的整體體積較大。

二、該驅動單元的Ｕ形撥塊只與該第一大齒輪141的局部接觸，極易使該第一大齒輪141因為受力不平均產生歪斜，嚴重影響該第一大齒輪141與該第一小齒輪142的線性移動與轉動順暢度，造成該變速齒輪單元14的損壞率、維修成本及使用成本較高。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以縮小加工頭的體積，可以降低變速齒輪單元的損壞率、降低維修成本及使用成本的主軸換檔裝置。

於是，本發明主軸換檔裝置適用於安裝於一加工機，該加工機具有一加工頭，及一呈可轉動地安裝在該加工頭內的主軸，該主軸換檔裝置包含一動力單元、一轉動單元、一變速齒輪單元、一驅動單元及一連動單元。

該動力單元包括一安裝於該加工頭的馬達，該轉動單元包括一呈可轉動地安裝在該加工頭內並與該輸出軸及該主軸平行的轉動軸，且該轉動輪被該馬達傳動，該變速齒輪單元包括一套結於該轉動軸並可沿該轉動軸的軸向在一第一位置與一第二位置之間線性移動的套筒，安裝於該套筒且三者彼此連動的一傳動小齒輪與一傳動大齒輪，及套結於該主軸並可連動該主軸的一從動大齒輪與一從動小齒輪，該驅動單元包括一套置於該轉動軸並可沿該轉動軸的軸向線性移動的作動桿，安裝固定在該作動桿外並彼此間隔的一頂承座與一底承座，一安裝在該頂承座與該底承座之間且位於該作動桿外的中空缸桿，一由該作動桿、該頂承座、該底承座與該中空缸桿配合形成的置油室，該作動桿具有一區隔環將該置油室區隔成一頂容室與一底容室，當該頂容室的油壓大於該底容室的油壓，該作動桿位於一低速驅動位置，當該頂容室的油壓小於該底容室的油壓，該作動桿位於一高速驅動位置，該連動單元包括一與該作動桿連結並可帶動該套筒在該第一位置與該第二位置之間移動的連動座，當該作動桿位於該低速驅動位置，該套筒在該第一位置，該傳動小齒輪傳動該從動大齒輪，使該主軸處於一低速檔，當該作動桿位於該高速驅動位置，該套筒在該第二位置，該傳動大齒輪傳動該從動小齒輪，使該主軸處於一高速檔。

本發明之功效在於：將該驅動單元整合在該轉動軸上，可以減少元件佔用空間，能縮小該加工頭的體積，藉由該連動單元帶動該套筒、該傳動小齒輪與該傳動大齒輪移動，可以使該等元件維持良好的線性移動與轉動順暢度，進而可以降低該變速齒輪單元的損壞率、降低維修成本及使用成本。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中所使用的相對位置用語，例如“頂”、“底”，是以各圖所示方位暨正常使用方位為基準。

參閱圖2、圖3、圖4.，本發明主軸換檔裝置之一實施例安裝於一加工機30，特別適用於龍門加工機，該加工機30具有一加工頭31，及一沿一頂底方向呈可轉動地安裝於該加工頭31的主軸32，該實施例包含安裝在該加工頭31內的一動力單元40、一轉動單元50、一變速齒輪單元60、一驅動單元70、一連動單元80及一導移單元90。

該動力單元40包括一安裝固定於該加工頭31的馬達41，及一被該馬達41的一輸出軸411傳動的動力輪42。

該轉動單元50包括一呈可轉動地安裝在該加工頭31內並與該輸出軸411及該主軸32平行的轉動軸51，及一套結於該轉動軸51的頂部且被該動力輪42傳動的轉動輪52。

參閱圖2至圖5，該變速齒輪單元60包括一套結於該轉動軸51的底部並可沿該轉動軸51的軸向在一第一位置(見圖7)與一第二位置(見圖8)之間線性移動的套筒61，安裝於該套筒61且三者彼此連動的一傳動小齒輪62與一傳動大齒輪63，及套結於該主軸32並可連動該主軸32的一從動大齒輪64與一從動小齒輪65。

本實施例在該套筒61與該轉動軸51之間設置彼此嚙合的數軸向栓齒與數軸向栓槽，使該套筒61可與該轉動軸51連動轉動，並可相對該轉動軸51線性移動，該傳動小齒輪62直接設置於該套筒61的底段外，該傳動大齒輪63套裝在該套筒61外彼此鍵結並位於該傳動小齒輪62頂側，該傳動大齒輪63具有一朝向頂端成型且縱向截面呈階梯狀的凸環631，該從動小齒輪65位於該從動大齒輪64頂側，且該從動大齒輪64可與該傳動小齒輪62嚙合被傳動，該從動小齒輪65可與該傳動大齒輪63嚙合被傳動。

參閱圖2至圖6，該驅動單元70包括一套置於該轉動軸51並可沿該轉動軸51的軸向線性移動但不會轉動的作動桿71，安裝固定在該作動桿71外並彼此間隔的一頂承座72與一底承座73，一安裝在該頂承座72與該底承座73之間且位於該作動桿71外的中空缸桿74，一由該作動桿71、該頂承座72、該底承座73與該中空缸桿74配合形成的置油室75。

該作動桿71具有位於中段的一區隔環711及一位於底段並縮徑的第一螺紋段712，該區隔環711位於該置油室75內並將該置油室75區隔成一頂容室751與一底容室752，當該頂容室751的油壓大於該底容室752的油壓，該作動桿71位於一低速驅動位置(見圖7)，當該頂容室751的油壓小於該底容室752的油壓，該作動桿71位於一高速驅動位置(見圖8)，該頂承座72具有一連通該頂容室751的第一通孔721，該底承座73具有一連通該底容室752的第二通孔731，該驅動單元70還包括一安裝於該頂承座72並連通該第一通孔721的頂油嘴76，及一安裝於該底承座73並連通該第二通孔731的底油嘴77，藉此可以使油流進或流出該頂容室751、該底容室752，使該頂容室751與該底容室752的油壓產生變化，進而使該作動桿71產生線性移動。

該連動單元80包括一與該作動桿71連結並可帶動該套筒61在該第一位置與該第二位置之間移動的連動座81、一第一螺帽82、一鎖座83、一軸承84、一第二螺帽85。

該連動座81具有一套置於該作動桿71的第一螺紋段712的基板811，及一自該基板811朝向底端圈圍成型的鎖環812，該第一螺帽82螺鎖於該第一螺紋段712使該連動座81被該作動桿71連動，該鎖座83位於該傳動大齒輪63頂側，且與該凸環631配合形成一空間用於容置該軸承84，該第二螺帽85螺鎖於該套筒61的 一第二螺紋段611並壓置在該軸承84的內環與該凸環631上，此外，該連動座81的鎖環812壓置在該鎖座83與該軸承84的外環上，且數支螺栓86鎖置在該鎖環812與該鎖座83之間，藉由上述組成，使該連動單元80與該套筒61產生連動。

參閱圖3、圖5，該導移單元90包括一沿該轉動軸51的軸向設置於該連動座81的導槽91，一安裝固定於該加工頭31的固定塊92，及一固設於該固定塊92並位於該導槽91內的導塊93，藉由該導槽91與該導塊93的配合，可以使該連動座81的移動更穩固、更精準。

參閱圖2、圖4、圖7，當將油100經由該頂油嘴76注入該頂容室751，同時原本位於該底容室752的油100經由該底油嘴77流出，則該頂容室751的油壓大於該底容室751的油壓，使該作動桿71位於該低速驅動位置，此時，該傳動小齒輪62與該從動大齒輪64嚙合，啟動該馬達41使該轉動軸51轉動後，藉由傳動小齒輪62傳動該從動大齒輪64，就可以使該主軸32處於低速檔。

參閱圖8，要使該主軸32處於高速檔，只需使原本位於該頂容室751的油100經由該頂油嘴76流出，同時將油100經由該底油嘴77注入該底容室752，當該底容室752的油壓大於該頂容室751的油壓，該作動桿71就會朝向頂端移動至該高速驅動位置，同時藉由該連動單元80帶動該套筒61、該傳動小齒輪62與該傳動大 齒輪63移動，使該傳動小齒輪62與該從動大齒輪64脫離，變成該傳動大齒輪63與該從動小齒輪65嚙合，啟動該馬達41使該轉動軸51轉動後，藉由該傳動大齒輪63傳動該從動小齒輪65，就可以使該主軸32處於高速檔。

綜上所述，本發明主軸換檔裝置具有如下所述之功效及優點，故確實能達成本發明之目的：

一、本發明將該驅動單元70整合在該轉動軸51上，如此可以減少佔用空間，能縮小該加工頭31的體積。

二、本發明藉由該連動單元80帶動該套筒61、該傳動小齒輪62與該傳動大齒輪63移動，可以使該等元件受力平均，以維持良好的線性移動與轉動順暢度，進而可以降低該變速齒輪單元60的損壞率、降低維修成本及使用成本。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

30‧‧‧加工機

31‧‧‧加工頭

32‧‧‧主軸

721‧‧‧第一通孔

73‧‧‧底承座

731‧‧‧第二通孔

40‧‧‧動力單元

41‧‧‧馬達

411‧‧‧輸出軸

42‧‧‧動力輪

50‧‧‧轉動單元

51‧‧‧轉動軸

52‧‧‧轉動輪

60‧‧‧變速齒輪單元

61‧‧‧套筒

611‧‧‧第二螺紋段

62‧‧‧傳動小齒輪

63‧‧‧傳動大齒輪

631‧‧‧凸環

64‧‧‧從動大齒輪

65‧‧‧從動小齒輪

70‧‧‧驅動單元

71‧‧‧作動桿

711‧‧‧區隔環

712‧‧‧第一螺紋段

72‧‧‧頂承座

74‧‧‧中空缸桿

75‧‧‧置油室

751‧‧‧頂容室

752‧‧‧底容室

76‧‧‧頂油嘴

77‧‧‧底油嘴

80‧‧‧連動單元

81‧‧‧連動座

811‧‧‧基板

812‧‧‧鎖環

82‧‧‧第一螺帽

83‧‧‧鎖座

84‧‧‧軸承

85‧‧‧第二螺帽

86‧‧‧螺栓

90‧‧‧導移單元

91‧‧‧導槽

92‧‧‧固定塊

93‧‧‧導塊

100‧‧‧油

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一種現有主軸換檔裝置安裝於一加工頭的局部組合剖視圖； 圖2是一立體圖，顯示本發明主軸換檔裝置的一實施例安裝於一加工機的一加工頭； 圖3是該實施例的一立體圖，顯示一動力單元、一轉動單元、一變速齒輪單元、一驅動單元、一連動單元及一導移單元； 圖4是該實施例的一不完整局部剖面圖； 圖5是該實施例的一分解立體圖，顯示一轉動軸、該變速齒輪單元及該連動單元； 圖6是該實施例的驅動單元的局部分解立體圖； 圖7是該實施例的一不完整局部剖面圖，顯示該變速齒輪單元的一套筒位於一第一位置，一主軸處於一低速檔；及 圖8是類似圖7的視圖，顯示該變速齒輪單元的套筒位於一第二位置，該主軸處於一高速檔。

<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 32……主軸 50……轉動單元 51……轉動軸 60……變速齒輪單元 61……套筒 611……第二螺紋段 62……傳動小齒輪 63……傳動大齒輪 64……從動大齒輪 65……從動小齒輪 70……驅動單元 71……作動桿 711……區隔環 712……第一螺紋段 72……頂承座 </td><td> 73……底承座 74……中空缸桿 75……置油室 751……頂容室 752……底容室 76……頂油嘴 77……底油嘴 80……連動單元 81……連動座 82……第一螺帽 83……鎖座 84……軸承 85……第二螺帽 100……油 </td></tr></TBODY></TABLE>

Claims (6)

1. 一種主軸換檔裝置，適用於安裝於一加工機，該加工機具有一加工頭，及一呈可轉動地安裝在該加工頭內的主軸，該主軸換檔裝置包含： 一動力單元，包括一安裝於該加工頭的馬達； 一轉動單元，包括一呈可轉動地安裝在該加工頭內並與該輸出軸及該主軸平行的轉動軸，且該轉動軸被該馬達傳動； 一變速齒輪單元，包括一套結於該轉動軸並可沿該轉動軸的軸向在一第一位置與一第二位置之間線性移動的套筒，安裝於該套筒且三者彼此連動的一傳動小齒輪與一傳動大齒輪，及套結於該主軸並可連動該主軸的一從動大齒輪與一從動小齒輪； 一驅動單元，包括一套置於該轉動軸並可沿該轉動軸的軸向線性移動的作動桿，安裝固定在該作動桿外並彼此間隔的一頂承座與一底承座，一安裝在該頂承座與該底承座之間且位於該作動桿外的中空缸桿，一由該作動桿、該頂承座、該底承座與該中空缸桿配合形成的置油室，該作動桿具有一區隔環將該置油室區隔成一頂容室與一底容室，當該頂容室的油壓大於該底容室的油壓，該作動桿位於一低速驅動位置，當該頂容室的油壓小於該底容室的油壓，該作動桿位於一高速驅動位置；及 一連動單元，包括一與該作動桿連結並可帶動該套筒在該第一位置與該第二位置之間移動的連動座； 當該作動桿位於該低速驅動位置，該套筒在該第一位置，該傳動小齒輪傳動該從動大齒輪，使該主軸處於一低速檔，當該作動桿位於該高速驅動位置，該套筒在該第二位置，該傳動大齒輪傳動該從動小齒輪，使該主軸處於一高速檔。
2. 如請求項1所述的主軸換檔裝置，其中，該作動桿還具有一第一螺紋段，該連動座具有一套置於該第一螺紋段的基板，及自該基板朝向底端圈圍成型的鎖環，該連動單元還包括一螺鎖於該第一螺紋段使該連動座被該作動桿連動的第一螺帽。
3. 如請求項2所述的主軸換檔裝置，其中，該傳動大齒輪具有一朝向頂端成型的凸環，該連動單元還包括一位於該傳動大齒輪頂側的鎖座，一安裝在該凸環與該鎖座之間的軸承，及鎖置於該鎖環與該鎖座之間的數支螺栓。
4. 如請求項3所述的主軸換檔裝置，其中，該鎖環壓置在該鎖座與該軸承上，該套筒具有一第二螺紋段，該連動單元還包括一螺鎖於該第二螺紋段並壓置在該軸承與該凸環上的第二螺帽。
5. 如請求項1所述的主軸換檔裝置，其中，該頂承座具有一連通該頂容室的第一通孔，該底承座具有一連通該底容室的第二通孔，該驅動單元還包括一安裝於該頂承座並連通該第一通孔的頂油嘴，及一安裝於該底承座並連通該第二通孔的底油嘴。
6. 如請求項1至5中任一項所述的主軸換檔裝置，還包含一導移單元，包括一沿該轉動軸的軸向設置於該連動座的導槽，一安裝固定於該加工頭的固定塊，及一固設於該固定塊並位於該導槽內的導塊。