TWI621003B - The workpiece alignment module and the assembled workpiece for the numerical control processing machine can be used Numerical control processing machine - Google Patents

Abstract

一種可使用於數值控制加工機之工件列製模組及組裝有工件列製模組 之數值控制加工機，包括一可在三個直交軸線的方向上運動的機體和設置在機體上的可轉動共用樞接部；共用樞接部具有一頭部和一安裝孔；以及，一連接電源的噴頭模組，可裝卸的安裝在該安裝孔或頭部。實質上，噴頭模組具有一噴頭和組合頭或組合部，對應組合在該安裝孔或頭部；噴頭模組也設有一材料入口，使噴頭模組加熱該材料成熔融狀態的從噴頭射出到一載台，列製一類似實體物的立體工件，而建立一三維列印之數值控制工具裝置。

Description

可使用於數值控制加工機之工件列製模組及組裝有工件 列製模組之數值控制加工機

本發明係有關於一種可使用於數值控制加工機之工件列製模組及組裝有工件列製模組之數值控制加工機；特別是指一種數值控制工具機之裝卸組合裝置，執行三維列印、修整立體工件的形體輪廓之手段者。

應用刀具配合參數控制和操作刀具在三維空間運動，對工件執行車、銑、削、磨等加工作業之數值控制工具機或加工機具(例如，CNC)，係已屬習知技藝。例如，台灣第87221929號「CNC銑床工具機之改良」專利案，係提供了一個典型的實施例。

就像那些熟習此技藝的人所知悉，這類數值控制工具機或加工機具在該行業係已屬一技術成熟之領域。這是因為在已揭露的前案中，包括了數值控制工具機或加工機具各部分結構之改良或設計；例如，台灣第82201161號「CNC工具機軸向徑向加工頭改良結構」、第91214140號「CNC工具機迴轉式固定角度分割工作台」專利案等，係提供了具體的實施例。

代表性的來說，這些參考資料顯示了在有關數值控制加工機具或其相關技藝在使用和結構設計方面的情形。如果重行設計考量該數值控制加工機具，以及上述的應用情形，使其不同於習用者，將可改變它的使用型態，增 加它的應用範圍，而有別於舊法。例如，在相較於習知技藝而言，使所述的數值控制工具機對工件執行車、銑、削、磨等加工作業的作用下，同時具備執行三維列製工件的作用；並且，配合刀具或雷射操作，對該列製完成的立體工件執行修整作業，使其更趨近於實體物的形體輪廓，提高列印工件的精確性和外觀視覺感的作用，進一步改善舊法應用人工方式修整列印工件粗糙表面的麻煩、費時和提高製作成本等情形。而這些課題在上述的專利案中均未被具體教示或揭露。

爰是，本發明之主要目的即在於提供一種可使用於數值控制加工機之工件列製模組及組裝有工件列製模組之數值控制加工機，包括一可在三個直交軸線的方向上運動的機體和設置在機體上的可轉動共用樞接部；共用樞接部具有一頭部和一安裝孔；以及，一連接電源的噴頭模組，可裝卸的安裝在該安裝孔或頭部。實質上，噴頭模組具有一噴頭和組合頭或組合部，對應組合在該安裝孔或頭部；噴頭模組也設有一材料入口，使噴頭模組加熱該材料成熔融狀態的從噴頭射出到一載台，列製一類似實體物的立體工件，而建立一三維列印之數值控制工具裝置。並且，對列印完成的立體工件執行修整加工作業，使該立體工件形成精確形體輪廓；改善舊法應用人工方式修整印引物件粗糙表面的麻煩、費時和提高製作成本等情形。

根據本發明之可使用於數值控制加工機之工件列製模組及組裝有工件列製模組之數值控制加工機，該噴頭模組的組合頭具有一錐狀頭端；對應噴頭模組的錐狀頭端，共用樞接部的安裝孔配置有一彈性夾具，在組合頭進入 安裝孔後，容許彈性夾具抓住該錐狀頭端，使噴頭模組和共用樞接部形成一整體型態。因此，噴頭模組可隨機體或共用樞接部運動，執行三維列製立體工件的作業。

根據本發明之可使用於數值控制加工機之工件列製模組及組裝有工件列製模組之數值控制加工機，該噴頭模組的組合部係一板狀體結構，包含第一區和第二區。該第一區裝配該噴頭；以及，對應機體共用樞接部的頭部，該第二區設置有組裝孔，使組合部組裝在該共用樞接部的頭部上。因此，噴頭模組可隨機體或共用樞接部運動，執行三維列製立體工件的作業。

在所述的實施例中，該共用樞接部的安裝孔可組裝一刀具或雷射模組；所述刀具或雷射(除料)模組可隨共用樞接部運動，執行車、銑、削、磨和對列印完成的立體工件執行修整加工等作業。

10‧‧‧機體

20‧‧‧機台

21‧‧‧軌道

22‧‧‧載台

30‧‧‧共用樞接部

31‧‧‧頭部

32‧‧‧安裝孔

33‧‧‧彈性夾具

40‧‧‧噴頭模組

41‧‧‧基部

42‧‧‧材料入口

43‧‧‧噴頭

44‧‧‧肩部

45‧‧‧組合頭

46‧‧‧頸部

47‧‧‧錐狀頭端

50‧‧‧電源

60‧‧‧立體工件

70‧‧‧刀具或雷射模組

71‧‧‧組合頭

72‧‧‧頸部

73‧‧‧錐狀頭端

80‧‧‧組合部

81‧‧‧第一區

82‧‧‧第二區

83‧‧‧組裝孔

84‧‧‧鎖接孔

85‧‧‧固定器

第1圖係本發明之結構組合示意圖；描繪了機體、共用樞接部、噴頭模組和載台等部分的結構配合情形；圖中假想線部份顯示了共用樞接部的運動情形。

第2圖係本發明之噴頭模組的結構示意圖；顯示了噴頭模組包括有組合頭結構的情形。

第3圖係本發明噴頭模組和共用樞接部組合之結構剖視示意圖；描繪了噴頭模組的組合頭和共用樞接部安裝孔的組合情形。

第4圖係本發明噴頭模組之一修正實施例的結構示意圖；顯示了噴頭模組包括有一組合部及組合部配置噴頭結構的情形。

第5圖係本發明之一結構剖視示意圖；描繪了噴頭模組的組合部和機體共用樞接部組合的情形。

請參閱第1、2及3圖，本發明可使用於數值控制加工機之工件列製模組及組裝有工件列製模組之數值控制加工機選擇一數值控制工具機或其類似加工機具(例如，CNC)為說明實施例；包括一機體，概以參考編號10表示之。第1圖依據機體10的方向也定義出三個直交的軸線；分別是χ參考軸、y參考軸和z參考軸。機體10設置在一機台20上；機台20配置有承載工件的載台22和軌道21；所述軌道21使機體10至少可在該χ參考軸、y參考軸的方向上運動。

在所採的實施例中，機體10包括有一共用樞接部30，共用樞接部30可在z參考軸的方向上運動；以及，共用樞接部30可在三維空間轉動，此部份屬習知技藝，故未予詳述。

第2、3圖顯示了共用樞接部30包括一用以組裝工具頭的頭部31和一位在內部的安裝孔32；安裝孔32配置有一彈性夾具33。彈性夾具33係配合安裝孔32可裝卸的組合一噴頭模組40。

圖中描繪了該噴頭模組40包括一連接電源50的基部41，電源50供電給設置在噴頭模組40內的加熱元件(圖未顯示)使用，使噴頭模組40具有加熱或溫控作用；基部41設有一材料入口42，讓線性塑料或顆粒狀塑料或其類似材料進入基部41內部加熱。假設以y參考軸為基準，該基部41一端(或基部41下方)設有一噴頭43，輸出形成熔融狀態的塑料。 基部41另一端(或基部41上方)設有一肩部44和連接肩部44的組合頭45；組合頭45係一錐狀體的結構，具有一頸部46和連接頸部46的錐狀頭端47。

在所採的實施例中，該組合頭45的寬度(或直徑)大於錐狀頭端47的寬度(或直徑)；錐狀頭端47的寬度(或直徑)大於頸部46的寬度(或直徑)。

請參考第3圖，當人員操作噴頭模組40的組合頭45進入機體共用樞接部30的安裝孔32，直到肩部44被共用樞接部30的頭部31阻止的位置，彈性夾具33會抓住或扣合該組合頭45的頸部46和錐狀頭端47，使噴頭模組40和共用樞接部30組合成一整體型態；並且，容許噴頭模組40隨機體10和共用樞接部30在三維空間運動。以及，配合噴頭模組40的噴頭43將熔融狀態的塑料射出到載台22，使熔融狀態的塑料一層一層的平面形狀連續積疊在一起的模式，在載台22上列製出一類似實體物的立體工件60，而建立一三維列印之數值控制工具裝置。

在可行的實施例中，人員拆卸拉出噴頭模組40，解除噴頭模組40和共用樞接部30的組合狀態後，可操作一進行除料的刀具或雷射模組70(編號顯示在第5圖)組裝在共用樞接部30的安裝孔32。因此，該刀具或雷射模組70(輸出雷射光線實施除料作業)可隨機體10和共用樞接部30在三維空間運動，對列印完成的立體工件60執行修整加工作業，使該立體工件60形成精確形體輪廓。

請參閱第4、5圖，顯示了一個修正的實施例。該噴頭模組40包括有一組合部80；組合部80係一板狀體結構，包含第一區81和第二區 82。該第一區81裝配該具有材料入口42的基部41和噴頭43；基部41連接該電源50，使噴頭模組40具有溫控作用。對應機體共用樞接部30的頭部31，該第二區82設置有組裝孔83，使組合部80組裝在該共用樞接部30的頭部31上；以及，該第二區82設有複數個鎖接孔84，配合固定器85將噴頭模組40的組合部80和共用樞接部30的頭部31固定在一起。因此，噴頭模組40(或組合部80)可隨機體10或共用樞接部30運動，執行三維列製立體工件60的作業。

第5圖特別描繪了該共用樞接部30的安裝孔32組裝有刀具或雷射模組70；所述刀具或雷射模組70也包括一組合頭71、頸部72和錐狀頭端73，來和共用樞接部30的安裝孔32、彈性夾具33配合，形成可裝卸的型態。

第5圖顯示了組合部80帶動噴頭模組40的噴頭43隨共用樞接部30在三維空間運動，噴頭43將熔融狀態的塑料射出到載台22，列製出該立體工件60。然後，共用樞接部30操作該刀具或雷射模組70對列印完成的立體工件60執行修整加工作業，使該立體工件60形成精確形體輪廓。可了解的是，共用樞接部30也可帶動該刀具或雷射模組70對一般工件執行車、銑、削、磨等加工作業。

代表性的來說，這可使用於數值控制加工機之工件列製模組及組裝有工件列製模組之數值控制加工機相較於舊法而言，係具有下列的考量和優點：

1.該數值控制加工機和相關組件結構已被重行設計考量，使其不同於習用者和改變了它的使用、操作型態，而有別於舊法。例如，使該噴頭模組40包括 基部41和噴頭43、該基部41上設置肩部44和組合頭45、頸部46和錐狀頭端47，可裝卸的組合共用樞接部30的安裝孔32；或噴頭模組40設置組合部80，來配合刀具或雷射模組70等部份，使該數值控制加工機在具備對工件實施車、銑、削、磨等加工作業的作用外，同時使共用樞接部30控制噴頭模組40在三維空間運動，在載台22上列製出一類似實體物的立體工件60，而建立一三維列印之數值控制工具裝置。

2.特別是，該數值控制加工機配合刀具或雷射模組70對立體工件60執行修整加工作業的作用，使立體工件60更趨近於實體物的形體輪廓，提高了列印工件的精確性和外觀視覺感的效果；並且，進一步改善了舊法應用人工方式修整列印引工件粗糙表面的麻煩、費時和提高製作成本等情形。

故，本發明係提供了一有效的可使用於數值控制加工機之工件列製模組及組裝有工件列製模組之數值控制加工機，其空間型態係不同於習知者，且具有舊法中無法比擬之優點，係展現了相當大的進步，誠已充份符合發明專利之要件。

惟，以上所述者，僅為本發明之可行實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

Claims (21)

1. 一種組裝有工件列製模組之數值控制加工機，包括一可在三個直交軸線的方向上運動的機體和設置在該機體上的共用樞接部；該三個直交軸線定義為χ參考軸、y參考軸和z參考軸；該共用樞接部具有一頭部和一位在該共用樞接部內部的安裝孔；一可裝卸組合在該共用樞接部的噴頭模組；該噴頭模組具有一基部和設置在該基部上的噴頭、組合頭；所述組合頭配裝在該安裝孔裏面，使該噴頭模組和該共用樞接部形成一整體結構；以及該噴頭模組也設有一材料入口，容許材料進入該噴頭模組加熱成熔融狀態的從該噴頭射出到一載台，列製一立體工件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之組裝有工件列製模組之數值控制加工機，其中該材料入口設置在該基部上，以容許材料進入該基部內部；該噴頭模組連接有電源，供電給設置在該噴頭模組之一加熱元件使用；以該y參考軸為基準，該基部下方設置該噴頭；該基部上方設置有一肩部；該肩部連接該組合頭；該組合頭具有一頸部和連接該頸部的錐狀頭端；該安裝孔配置有一彈性夾具，扣合該頸部和該錐狀頭端；以及該肩部位在被該頭部阻止的位置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之組裝有工件列製模組之數值控制加工機，其中該組合頭係一錐狀體結構；該組合頭的寬度大於該錐狀頭端的寬度；以及該錐狀頭端的寬度大於該頸部的寬度。
4. 如申請專利範圍第1或2或3項所述之組裝有工件列製模組之數值控制加工機，其中該機體設置在一機台上；該載台係配置在該機台上；以及該機台設有軌道，使該機體至少可在該χ參考軸、y參考軸的方向上運動；該共用樞接部係可轉動的在該z參考軸的方向上運動。
5. 一種組裝有工件列製模組之數值控制加工機，包括一可在三個直交軸線的方向上運動的機體和設置在該機體上的共用樞接部；該三個直交軸線定義為χ參考軸、y參考軸和z參考軸；該共用樞接部具有一頭部和一位在該共用樞接部內部的安裝孔；一可裝卸組合在該共用樞接部的噴頭模組；該噴頭模組具有一組合部；該組合部包含第一區和第二區；該第一區裝配有基部和噴頭；該組合部組裝在該共用樞接部的頭部上，而使該噴頭模組和該共用樞接部形成一整體結構；以及該噴頭模組也設有一材料入口，容許材料進入該噴頭模組加熱成熔融狀態的從該噴頭射出到一載台，列製一立體工件。
6. 如申請專利範圍第5項所述之組裝有工件列製模組之數值控制加工機，其中該噴頭模組的組合部第二區設有一組裝孔，對應該共用樞接部的安裝孔。
7. 如申請專利範圍第5項所述之組裝有工件列製模組之數值控制加工機，其中該材料入口設置在該基部上；該噴頭模組連接有電源，供電給設置在該噴頭模組之一加熱元件使用； 該第二區設有複數個鎖接孔，配合該固定器將該噴頭模組的組合部和該共用樞接部的頭部固定在一起。
8. 如申請專利範圍第5項所述之組裝有工件列製模組之數值控制加工機，其中該安裝孔配置有一彈性夾具；該安裝孔組裝有刀具和雷射模組的其中之一；所述刀具和雷射模組的其中之一包括一組合頭、頸部和連接該頸部的錐狀頭端，可裝卸的組合該共用樞接部的安裝孔和彈性夾具。
9. 如申請專利範圍第5或6或7項所述之組裝有工件列製模組之數值控制加工機，其中該機體設置在一機台上；該載台係配置在該機台上；以及該機台設有軌道，使該機體至少可在該χ參考軸、y參考軸的方向上運動；該共用樞接部係可轉動的在該z參考軸的方向上運動。
10. 如申請專利範圍第5或6或7項所述之組裝有工件列製模組之數值控制加工機，其中該組合部係一板狀體結構。
11. 一種可使用於數值控制加工機之工件列製模組，包括：可裝設在數值控制加工機上之噴頭模組；該噴頭模組具有一供工件列製材料進入之材料入口；供該工件列製材料射出之噴頭；以及該噴頭模組具有一組合頭及一組合部的至少其中之一。
12. 如申請專利範圍第11項所述之可使用於數值控制加工機之工件列製模組，其中該噴頭模組具有一基部，該噴頭設置在該基部上的一端；該組合頭設在該基部另一端，該組合頭可直接配裝在一數值控制加工機上；該數值控制工具機包括一共用樞接部和頭部；以及 該組合頭係配裝在該共用樞接部之一安裝孔內，使該噴頭模組和該共用樞接部組合在一起。
13. 如申請專利範圍第12項所述之可使用於數值控制加工機之工件列製模組，其中該基部下方設置該噴頭；該基部上方設置有一肩部；該肩部連接該組合頭；該組合頭具有一頸部和連接該頸部的錐狀頭端；該安裝孔配置有一彈性夾具，扣合該頸部和錐狀頭端；以及該肩部位在被該頭部阻止的位置。
14. 如申請專利範圍第13項所述之可使用於數值控制加工機之工件列製模組，其中該組合頭係一錐狀體結構；該組合頭的寬度大於該錐狀頭端的寬度；以及該錐狀頭端的寬度大於該頸部的寬度。
15. 如申請專利範圍第11項所述之可使用於數值控制加工機之工件列製模組，其中該組合部包含第一區和第二區；該第一區裝配該噴頭；該第二區對應裝設在該數值控制加工機之一共用樞接部，使該組合部組裝在該共用樞接部上。
16. 如申請專利範圍第15項所述之可使用於數值控制加工機之工件列製模組，其中該組合部第二區設有一組裝孔，對應該共用樞接部內之一安裝孔。
17. 如申請專利範圍第15或16項所述之可使用於數值控制加工機之工件列製模組，其中該第二區設有複數個鎖接孔，配合該固定器將該噴頭模組的組合部固定在該共用樞接部上。
18. 如申請專利範圍第11~16項任一項所述之可使用於數值控制加工機之工件列製模組，其中該噴頭模組連接有電源，供電給一配置在該噴頭模組的加熱元件。
19. 如申請專利範圍第12~16項任一項所述之可使用於數值控制加工機之工件列製模組，其中該共用樞接部組裝有一可進行除料加工之刀具和雷射模組的其中之一。
20. 如申請專利範圍第18項所述之可使用於數值控制加工機之工件列製模組，其中該共用樞接部組裝有一可進行除料加工之刀具和雷射模組的其中之一。
21. 如申請專利範圍第15或16項所述之可使用於數值控制加工機之工件列製模組，其中該組合部係一板狀體結構。