TWI632985B - 一種雙偏心軸異相位驅動機構 - Google Patents
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Abstract
一種雙偏心軸異相位驅動機構包含一馬達、一第一偏心軸與一第二偏心軸。第一偏心軸具有一第一偏心部;第二偏心軸具有一第二偏心部,並與第一偏心軸連接;馬達與第一偏心軸連接以帶動第一偏心軸與第二偏心軸轉動;其中第一偏心軸與第二偏心軸連接成具有相同的旋轉方向,且第一偏心部與第二偏心部之間保持有一相差一180度的相位差。相較於習知技術,本發明利用第二偏心部旋轉時產生的第二離心力來平衡第一偏心部旋轉時產生的第一離心力,以大幅減緩本發明運作時的振動。
Description
本發明係關於一種雙偏心軸異相位驅動機構,更明確地說,係關於一種利用一對相差180度相位角的偏心軸同轉向旋轉,以使兩偏心軸之間的離心力達到力平衡來減振的驅動機構。
高密度表面微結構陣列是表面微結構的典型代表,常用的表面微結構特徵形狀可以是圓形、橢圓形、凹型或凸型。實際應用如光電產業的精微陣列透鏡、生醫產業的陣列細胞培養槽、工具機產業的床台高密度微細鏟花之油池陣列,提供均佈儲油,增加床台潤滑性,減少表面摩擦效果,又如電化學產業的疏水紋路設計等用途。
習知技術上,高密度表面微結構陣列多以超精密加工、雷射加工或微機電製程技術製作,這些製程雖可獲得快速且高精度的特徵微結構,但實施製程所需成本與費用較高,故多用於需要量產的場合。
有鑑於此,發明人提出一種雙偏心軸異相位驅動機構,並依此機構建構出低製程成本的類高頻往復式進給系統,以提供高密度表面微結構陣列的快速創成加工。
本發明提供的雙偏心軸異相位驅動機構包含一馬達、一第一
偏心軸與一第二偏心軸。第一偏心軸具有一第一偏心部;第二偏心軸與第一偏心軸連接,具有一第二偏心部;馬達與第一偏心軸連接以帶動第一偏心軸轉動,並間接帶動第二偏心軸轉動;其中第一偏心軸與第二偏心軸連接成具有相同的旋轉方向,且當第一偏心軸與第二偏心軸旋轉時,第一偏心部與第二偏心部之間保持有一相差一180度的相位差。
於本發明之一實施例中,第一偏心軸與第二偏心軸旋轉時的轉速相同。
於本發明之一實施例中,第一偏心軸旋轉時產生一第一離心力;第二偏心軸旋轉時產生一第二離心力,第一離心力與第二離心力於雙偏心軸異相位驅動機構中保持力平衡。
於本發明之一實施例中,雙偏心軸異相位驅動機構進一步包含一加工機構,加工機構與第一偏心部連接,以對一工件進行一往復加工。
於本發明之一實施例中,其中加工機構對工件表面加工的一表面粗糙度不大於Ra 0.025μm,加工機構對工件表面加工的一加工位置精度不大於1μm。
於本發明之一實施例中,其中加工機構在工件表面上加工製成包含有複數個微結構的一微陣列結構,其中於微陣列結構中,複數個微結構於工件表面的密度不小於22個微結構/mm2。
於本發明之一實施例中,其中第一偏心部旋轉中心與第一偏心軸旋轉中心之間有一第一偏心距,第二偏心部旋轉中心與第二偏心軸旋轉中心之間有一第二偏心距,第一偏心距等於第二偏心距。
於本發明之一實施例中,其中馬達設置於第一偏心軸與第二
偏心軸之間;或是第二偏心軸設置於第一偏心軸與馬達之間。
於本發明之一實施例中,其中馬達為一伺服馬達;馬達、第一偏心軸與第二偏心軸之間的連接方式包含皮帶、齒輪皮帶以及齒輪。
相較於習知技術,本發明提出一種雙偏心軸異相位驅動機構,藉由此機構能建置出一種低成本的類高頻往復式進給系統,以提供高密度表面微結構陣列的快速創成加工。本發明透由雙偏心軸異相位的設計,能夠利用雙偏心軸各自產生的等大又異向的離心力進行振動抑制,以及藉由伺服馬達進行精密的偏心軸確動行程控制,著實能快速且精密地製作高密度表面微結構陣列,並獲得高密度表面微結構陣列加工的自主技術。
1‧‧‧雙偏心軸異相位驅動機構
10‧‧‧基座
12‧‧‧馬達座
122‧‧‧馬達
14‧‧‧軸承座
142‧‧‧第一偏心軸
1422‧‧‧第一偏心部
1424‧‧‧第一支撐部
144‧‧‧第二偏心軸
1442‧‧‧第二偏心部
1444‧‧‧第二支撐部
16‧‧‧連桿
18‧‧‧加工機構
C1‧‧‧第一支撐部旋轉中心、第二支撐部旋轉中心
C2‧‧‧第一偏心部旋轉中心、第二偏心部旋轉中心
d‧‧‧第一偏心距
F1‧‧‧第一離心力
F2‧‧‧第二離心力
R1‧‧‧第一支撐部直徑、第二支撐部直徑
R2‧‧‧第一偏心部直徑、第二偏心部直徑
T1~T3‧‧‧長度
圖1A至圖1C分別繪示了本發明一具體實施例之立體圖、上視圖與右視圖。
圖2繪示了本發明一具體實施例之爆炸圖。
圖3A繪示了本發明一具體實施例之平衡機構之示意圖。
圖3B繪示了本發明一具體實施例之第一偏心軸之側視圖。
圖4A至圖4D繪示了本發明之平衡機構之力平衡示意圖。
圖5A繪示了本發明一具體實施例之Z軸系統刀具驅動位置誤差比較分析圖。
圖5B繪示了本發明一具體實施例之Z軸系統刀具驅動與程式執行位置誤差比較分析圖。
圖6A至圖6D與圖7A至圖7D繪示了本發明一具體實施例與一實驗對照組之間之表面粗糙度實驗結果電子顯微鏡照片。
圖8繪示了本發明一具體實施例之與一實驗對照組之間之表面粗糙度比較分析圖。
圖9A繪示了一加工刀具於一工件表面加工時的示意圖。
圖9B繪示了根據圖9A加工流程之加工刀具切銷力負載分析的說明圖。
圖10A至圖10B繪示了本發明一具體實施例與一實驗對照組之間之刀具負載分析實驗結果之分析圖。
圖11繪示了本發明一具體實施例實際進行加工的實驗結果電子顯微鏡照片。
為了讓本發明的優點,精神與特徵可以更容易且明確地了解,後續將以實施例並參照所附圖式進行詳述與討論。值得注意的是,這些實施例僅為本發明代表性的實施例,其中所舉例的特定方法、裝置、條件、材質等並非用以限定本發明或對應的實施例。
請參考圖1A至圖1C,以及圖2。圖1A至圖1C分別繪示了本發明一具體實施例之立體圖、上視圖與右視圖。圖2繪示了本發明一具體實施例之爆炸圖。本發明提供的雙偏心軸異相位驅動機構1適於進行類高頻的精密加工,包含有一基座10、一馬達座12、一馬達122、一軸承座14、一第一偏心軸142、一第二偏心軸144、一連桿16以及一加工機構18。馬達座12用以收容與固定馬達122於基座10之上。第一偏心軸142與第二偏心軸144被相互平行地穿設於軸承座14中。而加工機構18藉由連桿16與第一偏心軸142連接。其中本發明的軸承座10設計成一體成型,具有增加剛性與減緩振動
的優點。
需注意的是,本發明所附之部分圖式係以真實比例繪述,故各個元件的大小、比例及絕對量等參數均應視為既存於本發明之一部份。再者,為明確地表示本發明之大小及絕對量,特於圖1B及圖1C中定義有長度T1、T2、T3三者,於較佳實施例中,長度T1為130毫米(mm)、長度T2為82.5毫米(mm),而長度T3則為190毫米(mm)。
於本實施例中,第二偏心軸144係設置於馬達122與第一偏心軸142之間。但本發明並不以此為限,馬達122亦可被設置於第一偏心軸142與第二偏心軸144之間,只要第一偏心軸142與第二偏心軸144能被馬達122帶動轉動即可。於一實施例中,馬達122與第一偏心軸142、第一偏心軸142與第二偏心軸144,或是於其他實施例中的馬達122與第二偏心軸142之間的連接方式包含利用皮帶、利用齒輪皮帶或是利用齒輪。
接著請參閱圖3A與圖3B,圖3A繪示了本發明一具體實施例之平衡機構之示意圖。圖3B繪示了本發明一具體實施例之第一偏心軸之側視圖。本發明提供的雙偏心軸異相位驅動機構1包含有一平衡機構11,係由馬達122、第一偏心軸142、第二偏心軸144以及連接前述元件的連接手段所組成,於本實施例中,前述的連接手段為齒輪與齒輪皮帶。第一偏心軸142上包含一第一偏心部1422與一第一支撐部1424,第一支撐部1424穿設於軸承座10中。於本實施例中,第一偏心部1422的兩端各設置有一個第一支撐部1424,亦即,第一偏心部1422設置於第一偏心軸142的中間部分。第一偏心部1422的直徑R2大於第一支撐部1424的直徑R1,且第一支撐部1424的旋轉中心C1與第一偏心部1422的旋轉中心C2之間相差有一第一偏心距d。隨著
第一偏心軸142被馬達122帶動旋轉,第一偏心部1422相較於第一偏心軸142進行偏心旋轉,並藉以驅動連桿16與加工機構18,使加工機構18能進行往復式的運動,以進行往復式的加工動作。例如當加工機構18包含有一切銷刀具時,加工機構即可對一欲加工的工件,進行往復式的切銷加工。
需注意的是,由於第一偏心部1422的直徑R2大於第一支撐部1424的直徑R1,且第一偏心部1422的旋轉中心C2與第一支撐部1424的旋轉中心C1之間相差有一第一偏心距d。故第一偏心軸142旋轉時會因為第一偏心部1422的偏心旋轉而產生一第一離心力,造成加工機構18因為第一離心力的作用而產生振動。但這振動對於精密加工來說是不需要的。故為了減緩因第一離心力所產生的振動,本發明設計出利用第二偏心軸144的旋轉產生的一第二離心力,來平衡因第一偏心軸142旋轉產生的第一離心力,進而減緩本發明雙偏心軸異相位驅動機構上因第一偏心軸142旋轉而生的振動。
請繼續參閱圖3A,於本實施例中,第二偏心軸144上包含一第二偏心部1442與一第二支撐部1444,第二支撐部1444穿設於軸承座10中。於本實施例中,第二偏心部1442的兩端各設置有一個第二支撐部1444,亦即,第二偏心部1442設置於第二偏心軸144的中間部分。於本實施例中,第二偏心軸144的外型與尺寸參數與第一偏心軸142相同,故於此延用第一偏心軸142的尺寸參數。即第二偏心部1442的直徑R2大於第二支撐部的直徑R1,且第二支撐部1444的旋轉中心C1與第二偏心部1442的旋轉中心C2之間相差有一第二偏心距d。而為了使第二離心力與第一離心力之間能夠達到力平衡,必須讓第二離心力與第一離心力之間保持作用力大小相等但作用力
方向相反的關係。
其中,離心力的計算公式為。於本實施例中,F代表離心力、d代表偏心距、m代表偏心部的質量、ω代表偏心軸旋轉時的角速度。由於第二偏心軸144與第一偏心軸142的外型與尺寸參數相同,亦即第二偏心部1442與第一偏心部1422的質量m以及偏心距d都相等。故只需第一偏心軸142與第二偏心軸144旋轉時的角速度ω也保持相同,第二離心力與第一離心力的作用力大小就會相等。然而為了使第二離心力與第一離心力的作用力方向相反,本發明設計出讓第二偏心部1442與第一偏心部1422在旋轉時保持有180度的相位角差,來達成第二離心力與第一離心力的作用力方向相反的目的。
請參閱圖4A至圖4D,圖4A至圖4D繪示了本發明之平衡機構之力平衡示意圖,其中以虛線表示第一偏心軸142與第二偏心軸144之間的連接皮帶。於本實施例中,由於離心力的作用方向是沿著第一支撐部1424的旋轉中心C1與第一偏心部1422的旋轉中心C2連線,往遠離第一支撐部1424的旋轉中心C1的方向作用。是以,第一偏心部1422與第二偏心部1442在旋轉時為了達成第二離心力與第一離心力的作用力方向相反的目的。第一偏心部1422與第二偏心部1442的轉向除了要相同之外,第一偏心部1422與第二偏心部1442之間在旋轉時要保持有180度的相位角差。
如圖4A所示,於本實施例中,定義當第一偏心部1422的旋轉中心C2在第一支撐部1424的旋轉中心C1的左側時為0相位角,而讓第一偏心軸142在0度相位角時與保持在180度相位角的第二偏心軸144連接,同時為了方便識圖,於圖4A至圖4D中加入了用來辨識第一偏心軸142與第二偏
心軸144目前相位角的一圓點與文字說明。如圖4B所示,隨著第一偏心部1422與第二偏心部1442以順時針方向旋轉了四分之一圈,亦即第一偏心軸142與第二偏心軸144的相位角分別指向270°與90°時的瞬間,第一偏心部1422在第一偏心軸142上產生的第一離心力F1是指向圖面的上方,而第二偏心部1442在第二偏心軸144上產生的第二離心力F2是指向圖面的下方;如圖4C所示,隨著第一偏心部1422與第二偏心部1442以順時針方向再旋轉了四分之一圈,亦即第一偏心軸142與第二偏心軸144的相位角分別指向180°與0°時的瞬間,第一偏心部1422在第一偏心軸142上產生的第一離心力F1是指向圖面的右方,而第二偏心部1442在第二偏心軸144上產生的第二離心力F2是指向圖面的左方;如圖4D所示,隨著第一偏心部1422與第二偏心部1442以順時針方向再旋轉了四分之一圈,亦即第一偏心軸142與第二偏心軸144的相位角分別指向90°與270°時的瞬間,第一偏心部1422在第一偏心軸142上產生的第一離心力F1是指向圖面的下方,而第二偏心部1442在第二偏心軸144上產生的第二離心力F2是指向圖面的上方;最後如圖4A所示,隨著第一偏心部1422與第二偏心部1442以順時針方向總共旋轉了一圈,亦即第一偏心軸142與第二偏心軸144的相位角分別指向0°與180°時的瞬間,第一偏心部1422在第一偏心軸142上產生的第一離心力F1是指向圖面的左方,而第二偏心部1442在第二偏心軸144上產生的第二離心力F2是指向圖面的右方。
根據圖4A至圖4D所示,以及以上說明,可以得知當第一偏心部1422與第二偏心部1442之間保持有180度的相位角差進行旋轉時,第一離心力F1的作用力方向與第二離心力F2的作用力方向將持續保持相反方
向。也藉由第一偏心部1422與第二偏心部1442之間保持有180度的相位角差的設計,本發明提供的雙偏心軸異相位驅動機構1能有效的大幅減緩運作時產生的振動,以保持有良好的加工精度與加工結果。
相較於習知的單偏心軸驅動機構,發明人也進行了實驗來證明本發明提供的雙偏心軸異相位驅動機構1是有著更加良好的加工表現。發明人設計了一組利用本發明提供的雙偏心軸異相位驅動機構進行加工的類高頻往復進給機構的實驗平台,其中欲加工的工件被設置於能沿著X-Y平面方向移動,且能轉動的載台,而本發明的雙偏心軸異相位驅動機構1則被懸掛於工件的上方,且沿著Z方向移動。
設定的實驗參數包含第一偏心距與第二偏心距設定為20μm、驅動機構空轉模擬的進給頻率包含:5~40Hz,搭配工件實際加工的進給頻率包含:5Hz,7.5Hz,10Hz,12Hz,實驗時間為每次兩分鐘。
實驗方法包含讓包含有本發明的類高頻往復進給機構的實驗平台在X軸、Y軸、Z軸三個方向上各進行一次本發明不含加工刀具空轉時的驅動位置誤差分析、實際規畫包含三軸運動加工路徑的驅動程式來進行本發明空轉時的驅動位置誤差分析、以及根據前述驅動程式實際讓本發明對工件進行加工實驗。
請參閱圖5A至圖5B,圖5A繪示了本發明一具體實施例之Z軸系統刀具驅動位置誤差比較分析圖,而圖5B繪示了本發明一具體實施例之Z軸系統刀具驅動與程式執行位置誤差比較分析圖,其中作為實驗對照組的單偏心軸驅動機構的實驗結果以含有圓點的線段代表,雙偏心軸驅動機構的實驗結果以含有方格的線段代表,橫軸為刀具驅動頻率(Hz),縱軸為位
置誤差量(μm)。如圖5A至圖5B所示,隨著刀具驅動頻率的上升,使用單偏心軸的驅動機構的加工位置誤差量近乎呈線性的增加;相對的,使用雙偏心軸的驅動機構的加工位置誤差量則是增加得相當平緩。例如,單偏心軸驅動機構在刀具驅動頻率約在12.5Hz時,位置誤差量達到了1μm;然而雙偏心軸驅動機構則在刀具驅動頻率約在相對高頻率的40Hz時,位置誤差量才達到了1μm。可見本發明藉由雙偏心軸異相位的設計,當第一偏心軸為驅動加工機構的主驅動軸時,第二偏心軸則為平衡第一偏心軸的平衡軸,是能有效且大幅減緩整個驅動機構因偏心軸旋轉而產生的振動,且適用於高頻率的加工製程。
如圖6A至圖6D,以及圖7A至圖7D所示,圖6A至圖6D與圖7A至圖7D繪示了本發明一具體實施例與一實驗對照組之間之表面粗糙度實驗結果電子顯微鏡照片。而在發明人進行的實際讓本發明對工件進行加工實驗中,以塑鋼(Fiber Reinforced Plastics,FRP)作為加工工件,加工機構為鑽石切銷刀,分別進行進給頻率包含:5Hz,7.5Hz,10Hz,12.5Hz的實際加工。以單偏心軸驅動結構作為實驗對照組,與雙偏心軸驅動結構進行表面粗糙度Ra比較的實驗照片。且進一步地將實驗結果整理歸納,並以圖8進行說明,其中圖8繪示了本發明一具體實施例之與一實驗對照組之間之表面粗糙度比較分析圖。
如圖8所示,以進行的加工結果,其表面粗糙度很容易受到刀具驅動頻率的影響。而相對的,以雙偏心軸驅動結構進行的加工結果,在四種刀具驅動頻率下,表面粗糙度的表現較能保持一致。亦即使用本發明提供的雙偏心軸異相位驅動機構1,在各種刀具驅動頻率下是能保持較為
一致的加工品質,具有相對的高一致性加工品質。
發明人又進一步地分析加工機構的刀具負載分析。同樣是以單偏心軸驅動結構作為對照組,與雙偏心軸驅動結構進行實驗比較。請參閱圖9A至圖9B,圖9A繪示了一加工刀具於一工件表面加工時的示意圖。圖9B繪示了根據圖9A加工流程之加工刀具切銷力負載分析的說明圖。首先要說明的是,在加工時,當加工刀具與被加工物接觸時,加工刀具上所受的力與切銷路徑以及切銷深度有關。如圖9A所示,當鑽石刀具對工件以切銷路徑1~5進行加工時,鑽石刀具所受的切銷力負載則如圖9B所示。
當刀具正與工件接觸時,即在路徑點1時,因為尚未開始切銷,故此時刀具所受的切銷力負載為零。而隨著切銷路徑的進給,以及切銷深度的增加,亦即從路徑點1至路徑點3時,刀具所受的切銷力負載也隨之增加,且在切銷深度最深時來到最大值。而再隨著切銷路徑的進給,以及切銷深度的減少,亦即從路徑點3至路徑點5時,刀具所受的切銷力負載也隨之減少,而在切銷完成的時點,亦即路徑點5時,刀具所受的切銷力負載減少至零。故在一切銷加工進程中,刀具負載就如圖9B所示。
接著請參閱圖10A至圖10B,圖10A至圖10B繪示了本發明一具體實施例與一實驗對照組之間之刀具負載分析實驗結果之分析圖,其中圖10A代表的是實驗對照組,單偏心軸驅動結構的刀具負載分析實驗結果;而圖10B代表的是本發明的一具體實施例,雙偏心軸驅動結構的刀具負載分析實驗結果。透過前段說明書內容與圖9A至圖9B的繪示內容之教示後,可解讀圖10A至圖10B的分析結果。其中被加工的工件為無氧銅(Oxygen-Free Copper,OFC),刀具的進給頻率皆為5Hz,分析加工時間2秒內刀具的負載。
在圖10A所示的單偏心軸驅動結構的刀具負載分析可看出,加工刀具運行方向上,亦即Z軸的位置誤差量變動相當劇烈,總誤差量可達到0.214μm。相對的,在圖10B所示的雙偏心軸驅動結構的刀具負載分析可看出,加工刀具運行方向上,亦即Z軸的位置誤差量變動相當平緩,總誤差量約為0.025μm。
從以上的實驗結果分析可知,在類高頻精密加工領域上,相較於單偏心軸驅動結構,本發明提供的雙偏心軸異相位驅動結構1具有減緩系統振動、減少刀具位置誤差量、保持一定的工件表面粗糙度以維持加工品質等功效。且如圖11所示,圖11繪示了本發明一具體實施例實際進行加工的實驗結果電子顯微鏡照片。利用本發明提供的雙偏心軸異相位驅動結構1,能在一工件的6 x 8mm2面積上加工出包含27 x 40個微結構的微陣列結構。換句話說,藉由本發明的雙偏心軸異相位驅動結構所加工製成的微陣列結構中,加工出來的微結構的密度表現至少為22個微結構/mm2。
綜上所述,本發明提供一種雙偏心軸異相位驅動結構,包含一馬達、一第一偏心軸、一第二偏心軸與一加工機構。馬達與第一偏心軸連接、第一偏心軸再與第二偏心軸連接以使馬達能帶動第一偏心軸與第二偏心軸轉動,第一偏心軸又與加工機構連接,以驅動加工機構進行加工。其中第一偏心軸與第二偏心軸之間以相差180°相位角的方式連接,且保持相同轉速與轉向,藉以使第一偏心軸產生的第一離心力能與第二偏心軸產生的第二離心力平衡,進而抑制雙偏心軸異相位驅動結構的振動。
相較於習知技術,本發明提出一種雙偏心軸異相位驅動機構,藉由此機構能建置出一種低成本的類高頻往復式進給系統,以提供高密度表面微結構陣列的快速創成加工。本發明透由雙偏心軸異相位的設
計,能夠利用雙偏心軸各自產生的等大又異向的離心力進行振動抑制,以及藉由伺服馬達進行精密的偏心軸確動行程控制,著實能快速且精密地製作高密度表面微結構陣列,並獲得高密度、高頻率、高一致性與高速表面微結構陣列加工的自主技術。
藉由以上較佳具體實施例之詳述,係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神,而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地,其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。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,任何熟習此技藝者,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。
Claims (8)
- 一種雙偏心軸異相位驅動機構,包含:一馬達;一第一偏心軸,與該馬達連接,具有一第一偏心部;一第二偏心軸,與該第一偏心軸連接,具有一第二偏心部;以及一加工機構,與該第一偏心部連接,以對一工件進行一往復加工;其中該第一偏心軸與該第二偏心軸連接成具有相同的旋轉方向,當該第一偏心軸與該第二偏心軸旋轉時,該第一偏心部與該第二偏心部之間保持有一相差180度的相位差;該加工機構對該工件一表面加工的一表面粗糙度不大於Ra 0.025μm,該加工機構對該工件該表面加工的一加工位置精度不大於1μm。
- 如申請專利範圍第1項所述的雙偏心軸異相位驅動機構,其中該第一偏心軸與該第二偏心軸旋轉時的轉速相同。
- 如申請專利範圍第1項所述的雙偏心軸異相位驅動機構,其中該第一偏心軸旋轉時產生一第一離心力;該第二偏心軸旋轉時產生一第二離心力,該第一離心力與該第二離心力於該雙偏心軸異相位驅動機構中保持力平衡。
- 如申請專利範圍第1項所述的雙偏心軸異相位驅動機構,其中該加工機構在該工件一表面上加工製成包含複數個微結構的一微陣列結構,其中於該微陣列結構中,該些微結構的密度不小於22個/mm2。
- 如申請專利範圍第1項所述的雙偏心軸異相位驅動機構,進一步包含一加工機構,該加工機構與該第二偏心部連接,以對一工件進行一往復加 工。
- 如申請專利範圍第1項所述的雙偏心軸異相位驅動機構,其中該第一偏心部旋轉中心與該第一偏心軸旋轉中心之間有一第一偏心距,該第二偏心部旋轉中心與該第二偏心軸旋轉中心之間有一第二偏心距,該第一偏心距等於該第二偏心距。
- 如申請專利範圍第1項所述的雙偏心軸異相位驅動機構,其中該馬達設置於該第一偏心軸與該第二偏心軸之間;其中該第二偏心軸設置於該第一偏心軸與該馬達之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的雙偏心軸異相位驅動機構,其中該馬達為一伺服馬達;該馬達、該第一偏心軸與該第二偏心軸之間的連接方式包含皮帶、齒輪皮帶或齒輪。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2082731U (zh) * | 1990-11-29 | 1991-08-14 | 黄晓华 | 新型压实机构 |
CN2258239Y (zh) * | 1996-04-01 | 1997-07-23 | 何卫东 | 同步带双曲柄环板式针摆减速器 |
CN101004201A (zh) * | 2007-01-19 | 2007-07-25 | 大连交通大学 | 新型环板式rv传动装置 |
CN204737637U (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-04 | 河南省中原矿山设备有限公司 | 一种起重机防摇摆小车架 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5177386A (en) * | 1990-08-30 | 1993-01-05 | Kencho Kobe Co., Ltd. | Vibration generator adjustable during operation |
FR2852648B1 (fr) * | 2003-03-20 | 2006-06-30 | Eurocopter France | Dispositif antivibratoire a masselottes rotatives |
FR2858034A1 (fr) * | 2003-07-23 | 2005-01-28 | Cf Gomma Spa | Dispositif d'attenuation/amortissement de vibrations |
DE102007028727A1 (de) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Massenausgleich für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine |
DE102009036794A1 (de) * | 2009-08-08 | 2011-02-10 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Massenausgleichsgetriebe |
KR101326946B1 (ko) * | 2011-11-16 | 2013-11-13 | 현대자동차주식회사 | 엔진의 밸런스 샤프트 모듈 |
-
2017
- 2017-09-27 TW TW106133103A patent/TWI632985B/zh active
-
2018
- 2018-02-09 US US15/893,172 patent/US10288146B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2082731U (zh) * | 1990-11-29 | 1991-08-14 | 黄晓华 | 新型压实机构 |
CN2258239Y (zh) * | 1996-04-01 | 1997-07-23 | 何卫东 | 同步带双曲柄环板式针摆减速器 |
CN101004201A (zh) * | 2007-01-19 | 2007-07-25 | 大连交通大学 | 新型环板式rv传动装置 |
CN204737637U (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-04 | 河南省中原矿山设备有限公司 | 一种起重机防摇摆小车架 |
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