TWI636852B - 直驅式兩軸加工頭 - Google Patents
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Abstract
一種直驅式兩軸加工頭,包括有:本體驅動單元及主軸驅動單元,本體驅動單元再包括頭部安裝介面、第一馬達、A軸支撐座、第一軸承與第一煞車模組;主軸驅動單元再包括A軸安裝介面、第二馬達、主軸轉接座、第二軸承與第二煞車模組;其中A軸支撐座連結A軸安裝介面,第一馬達安裝於頭部安裝介面之下方,第一煞車模組相對安裝在第一馬達定子之最外側,本體驅動單元再包括拖鏈固定鈑金與拖鏈護管並安裝於頭部安裝介面內側空間中以包覆各式管線。
Description
本發明是有關於一種安裝於加工機台之兩軸加工頭,尤指一種可減輕重量、優化油路、電路與切削液管線配置與提升切削性能之直驅式兩軸加工頭。
當前直驅式兩軸加工頭廣泛地被裝設於加工機台中使用,現有的直驅式兩軸加工頭主要由直驅馬達、頭部安裝介面、軸承、主軸與煞車等所組成,但因為直驅馬達是配置於頭部安裝介面的上方,使得直驅式兩軸加工頭內部可應用之空間相對不足,影響了油電氣管線之配置,因而必須使用額外之流體分配器進行跑線,不僅增加跑線困難度,也增加了加工頭的重量,使得加工頭之動態剛性表現不佳,無法滿足精密加工之需求。
針對現有直驅式兩軸加工頭動態剛性不佳之缺點,因此現有的直驅式兩軸加工頭在空間配置上仍亟待改善。
本發明提供一種直驅式兩軸加工頭,包括有一本體驅動單元與一主軸驅動單元,本體驅動單元再包括:頭部安裝介面,其下方具有第一馬達座;第一馬達,具有定子與轉子,該定子安裝於第一馬達座上,該轉子安裝於轉子座;A軸支撐座,連結該轉子座;及第一煞車模組,安裝於該第一馬達座或第一馬達定子之最外側,用以煞停該A軸支撐座;主軸驅動單元再包括:A軸安裝
介面,其一側具有第二馬達座;第二馬達,安裝於該第二馬達座上;主軸轉接座,用以安裝主軸並為該第二馬達所驅動;及第二煞車模組,安裝於第二馬達座之最外側,用以煞停該主軸轉接座。
1‧‧‧本體驅動單元
10‧‧‧頭部安裝介面
11‧‧‧拖鏈固定鈑金
12‧‧‧拖鏈護管
13‧‧‧第一馬達座
14‧‧‧第一馬達
140‧‧‧定子
141‧‧‧轉子
15‧‧‧第一軸承
16‧‧‧A軸支撐座
17‧‧‧第一煞車模組
18‧‧‧轉子座
2‧‧‧主軸驅動單元
20‧‧‧A軸安裝介面
21‧‧‧第二馬達座
22‧‧‧第二馬達(定子)
23‧‧‧主軸轉接座
24‧‧‧主軸
25‧‧‧第二煞車模組
26‧‧‧第二軸承
A~F‧‧‧曲線
第1圖為本發明之直驅式兩軸加工頭之剖面圖。
第2圖為本發明第1圖所示加工頭之俯視圖。
第3圖為本發明之直驅式兩軸加工頭之X軸動態響應頻率之示意圖。
第4圖為本發明之直驅式兩軸加工頭之Y軸動態響應頻率之示意圖。
第5圖為本發明之直驅式兩軸加工頭之Z軸動態響應頻率之示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式,所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容,輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。
請配合參考第1圖所示,本發明是一種直驅式兩軸加工頭,主要由一本體驅動單元1與一主軸驅動單元2所組成,並以頭部安裝介面10為介面鎖固於加工機台上。
本體驅動單元1主要具有一頭部安裝介面10、一拖鏈固定鈑金11、至少一拖鏈護管12、一第一馬達座13、第一馬達14、一第一軸承15、一A軸支撐座16與一第一煞車模組17。
管狀之拖鏈固定鈑金11設置於頭部安裝介面10內側空間之下方。請配合參考第2圖與第1圖所示。拖鏈護管12則設置於拖鏈固定鈑金11之一端面上,用以包覆油路、電路與氣體與切削液等管線,拖鏈護管12的一端連結拖鏈固定鈑金11,而另一端則固定於頭部安裝介面10之內緣,由於頭部安裝介面10是固鎖在加工機台上,因此拖鏈護管12將隨拖鏈固定鈑金11於該內側空間
偏轉,以避免各管線在此處相互纏繞。頭部安裝介面10內側空間除安裝拖鏈固定鈑金11、拖鏈護管12外,尚可依據設計需求安置其他零組件。
第一馬達座13位於頭部安裝介面10的下方,用以安裝第一馬達14之定子140,第一馬達14之轉子141則安裝於轉子座18,而轉子座18再連結拖鏈固定鈑金11以帶動拖鏈固定鈑金11偏轉。第一軸承15則位於頭部安裝介面10內緣下方與轉子座18之間,或第一馬達14是位於第一軸承15之下方。
A軸支撐座16位於第一馬達座13的底端並連結轉子座18,因此將連帶被第一馬達14所驅動而以C軸為中心軸進行偏轉,而A軸支撐座16則連結下方之主軸驅動單元2。
第一煞車模組17設置於頭部安裝介面10或第一馬達座13最外側之周緣上,即是相對安裝於第一馬達14之定子140之最外側,用以接受外部控制以煞停偏轉之A軸支撐座16,也即是煞停主軸驅動單元2對C軸之偏轉。由於安裝於最外側,第一煞車模組17具有較大的煞停轉矩。
主軸驅動單元2主要具有一A軸安裝介面20、一第二馬達座21、一第二馬達22、一主軸轉接座23、一主軸24、一第二煞車模組25與一第二軸承26。主軸驅動單元2是藉由A軸安裝介面20或第二馬達座21連結在A軸支撐座16之下方。
A軸安裝介面20連結於A軸支撐座16下方,第二馬達座21則位於A軸安裝介面20的一側,用以安裝第二馬達22(圖中以定子代表)。
主軸轉接座23用以安裝主軸24,並受第二馬達22所驅動,主軸驅動單元2與主軸24之馬達電路、切削液與潤滑油管路或氣壓迴路等管線則經由本體驅動單元1之孔(圖中未示)拉出到拖鏈護管12。該些管線於本體驅動單元1之內部以拖鏈護管12所包覆固定。
第二煞車模組25設置於第二馬達座21與主軸轉接座23之間,或是位於主軸轉接座23最外側周緣上,或是位於第二馬達座
21之最外側,同理第二煞車模組25可以較大之轉矩煞停主軸轉接座23,也即是煞停主軸驅動單元2對A軸為中心軸之偏轉。
第二軸承26設置於第二馬達座21與主軸轉接座23之間。第一軸承15與第二軸承26舉例為三片式軸承。
如第1圖與第2圖所示,頭部安裝介面10可以多數之螺栓固定於一加工機台之安裝面上。舉例而言,該機台為一天車式龍門機台或一臥式加工機台,該安裝面可為天車式龍門機台之機頭或臥式加工機台之W軸頭座。
第一馬達14驅動A軸支撐座16偏轉,被驅動之A軸支撐座16再驅傳動主軸轉接座23。被驅動之主軸轉接座23再驅動主軸24,而使主軸24於C軸呈±3600旋轉。若欲停止旋轉中的主軸24,第一馬達14停止驅動A軸支撐座16,第一煞車模組17對A軸支撐座16煞停,故主軸24停止對C軸之旋轉。
第一煞車模組17設於頭部安裝介面10或第一馬達座13與A軸支撐座16之間,若更進一步論述,第一煞車模組17位於第一馬達14之定子140的最外側,其可大幅增加有效煞停轉矩。
第二馬達22驅動主軸轉接座23,被驅動之主軸轉接座23使主軸24於A軸呈±1100~1200旋轉。若欲提止旋轉中的主軸24,第二馬達22停止驅動主軸轉接座23,第二煞車模組25對主軸轉接座23煞停,故主軸24停止對A軸之旋轉。
第二煞車模組25設於第二馬達座21與主軸轉接座23之間。若更進一步論述,第二煞車模組25位於第二馬達22定子的最外側,其可大幅增加有效煞停轉矩。
如上所述之本發明之直驅式兩軸加工頭具有重量輕、切削性能佳與管線使用壽命長之優點,若施以一作用力於本發明之直驅式兩軸加工頭之三軸向時,舉例而言,該作用力可為1000牛頓(N),該三軸向為X軸向、Y軸向、Z軸向。本發明之靜態剛性於X軸向提升至少4%,於Y軸向提升至少18%,於Z軸向提升至少4%。
請配合參考第3圖所示,其為本發明之X軸動態響應頻率之
示意圖。如第3圖所示,曲線A(虛線)表示本發明於X軸向之動態響應頻率的變化。曲線B(實線)表示現有的直驅式兩軸加工頭於X軸向之動態響應頻率的變化。由第3圖可知,本發明之動態剛性相較於現有的直驅式兩軸加工頭之動態剛性增加至少11.5%。
請配合參考第4圖所示,其為本發明之Y軸動態響應頻率之示意圖。如第4圖所示,曲線C(虛線)表示本發明於Y軸向之動態響應頻率的變化。曲線D(實線)表示現有的直驅式兩軸加工頭於Y軸向之動態響應頻率的變化。由第4圖可知,本發明之動態剛性相較於現有的直驅式兩軸加工頭之動態剛性增加至少20.7%。
請配合參考第5圖所示,其為本發明之Z軸動態響應頻率之示意圖。如第5圖所示,曲線E(虛線)表示本發明於Z軸向之動態響應頻率的變化。曲線F(實線)表示現有的直驅式兩軸加工頭於Z軸向之動態響應頻率的變化。由第5圖可知,本發明之動態剛性相較於現有的直驅式兩軸加工頭之動態剛性增加至少63.3%。
綜合上述,本發明之一種直驅式兩軸加工頭之特點在於:一、將第一馬達14安置於頭部安裝介面10之下方,或是第一軸承15之下方以取得較大的內側空間。二、在增大的內側空間中安裝拖鏈固定鈑金11與拖鏈護管12以妥善整理各式管線。三、將第一與第二煞車模組17,25分別安裝於第一與第二馬達14,22定子之最外側,以取得較大的煞停轉矩。
現有的直驅式兩軸加工頭之馬達是安裝於頭部安裝介面之上方,使得馬達尺寸受到了限制,各式管線必須穿過狹窄的內部空間也易受損壞,煞車模組之煞停轉矩也相對較小而必須選用較強規格,因此以本發明之直驅式兩軸加工頭將能有效地改善上述各缺點,並且提升切削性能,具有符合發明專利之條件。
以上所述之具體實施例,僅用於例釋本發明之特點及功效,而非用於限定本發明之可實施範疇,於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下,任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾,均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。
Claims (6)
- 一種直驅式兩軸加工頭,包括有:一本體驅動單元,包括:一頭部安裝介面,其下方具有一第一馬達座;一第一馬達,具有一定子與一轉子,該定子安裝於該第一馬達座,該轉子安裝於一轉子座;一A軸支撐座,連結該轉子座;及一第一煞車模組,安裝於該第一馬達座最外側,用以煞停該A軸支撐座;一主軸驅動單元,包括:一A軸安裝介面,其一側具有一第二馬達座;一第二馬達,安裝於該第二馬達座;一主軸轉接座,用以安裝一主軸並為該第二馬達所驅動;及一第二煞車模組,安裝於該第二馬達座最外側,用以煞停該主軸轉接座;以及一第一軸承,安裝於該頭部安裝介面與該轉子座之間,該第一馬達是位於該第一軸承之下方。
- 如申請專利範圍第1項所述之直驅式兩軸加工頭,其中該本體驅動單元更包括一拖鏈固定鈑金與一拖鏈護管,該拖鏈固定鈑金連結該轉子座,該拖鏈護管一端連結該拖鏈固定鈑金,另一端連結該頭部安裝介面,用以包覆多數管線。
- 如申請專利範圍第1項所述之直驅式兩軸加工頭,其中該第一軸承為三片式軸承。
- 如申請專利範圍第1項所述之直驅式兩軸加工頭,其中該主軸驅動單元更包括一第二軸承,該第二軸承安裝於該第二馬達座與該主軸轉接座之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之直驅式兩軸加工頭,其中該第一煞車模組更相對安裝於該第一馬達之該定子之最外側。
- 如申請專利範圍第1項所述之直驅式兩軸加工頭,其中該第 二煞車模組更相對安裝於該第二馬達之一定子之最外側。
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