TWI681849B

TWI681849B - 用於工具機的機動裝置，用於該裝置的導引件和方法，電腦資料支援及系統

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Publication number: TWI681849B
Application number: TW107130149A
Authority: TW
Inventors: 山謬爾尼可拉斯
Original assignee: 瑞士商羅伯特雷諾德有限公司
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2020-01-11
Also published as: JP7221621B2; EP3456482A1; JP2019054719A; TW201912339A; CH714136A1; CN109482910B; CN109482910A

Abstract

本發明係關於一種用於一工具機之機動裝置，尤其為一電轉軸或一轉軸馬達(1)，其中該裝置(1)包含一殼體(2)，該殼體(2)具有由至少一個電力供應電纜(3)供電之一電動馬達。該裝置(1)包含該殼體(2)之一個末端處的一旋轉軸(4)及該殼體(2)之相對末端處用於該電纜(3)的一導引件(5)，其中該軸(4)經設計以用於驅動一工具，該導引件(5)允許自該殼體(2)中導引出該電力供應電纜(3)。該轉軸(1)之特徵在於，該導引件(5)包含一公連接器(6)及一母連接器(7)，其中該公連接器(6)在該母連接器(7)中沿相對於該裝置(1)之縱向軸線(B)傾斜的一樞轉軸線(A)樞轉，以便相對於該裝置(1)之該縱向軸線(B)將該電纜(3)定位於橫向位置或軸向位置中。

本發明亦關於一種用於該裝置(1)之導引件(5)及一種用於將該裝置(1)安裝於一工具機中之方法。

Description

用於工具機的機動裝置，用於該裝置的導引件和方法，電腦資料支援及系統

本發明係關於一種用於工具機之裝置、一種包含該裝置之系統、一種用於該裝置之導引件及一種用於製造該導引件之電腦資料支援。本發明亦關於一種用於將該裝置組裝於工具機中之方法。

用於工具機之轉軸配備有安裝於轉軸之外殼中的電動馬達，從而驅動附接於頂端上之工具旋轉且因此驅動該部分之機械加工。馬達由自與機械加工頂端相對之末端處之轉軸離開的電力供應電纜供電。

軸向地將轉軸安裝於工具機中：操作者沿轉軸之縱向軸線插入轉軸，同時確保正確地定位轉軸背部處之電力供應電纜以避免電纜卡在轉軸與工具機之間。

用於定向轉軸之電纜的鉸接式連接器為吾人所知。文件EP1996373描述了包含樞轉單元之轉軸，該樞轉單元承載經設計以收納電纜之連接插頭的母連接器。樞轉單元包含兩個部分一安裝於外殼上之第一部分及安裝於第一部分上之第二部分。每一部分圍繞不同軸線轉向以定向母連接器。然而，樞轉單元不允許母連接器沿外殼之縱向軸線對準。

文件EP 0922540亦為吾人所知，且描述了包含在外殼之出口處用於電力供應電纜之支撐件的轉軸。電纜支撐件包含兩個滾珠軸承，一個滾珠軸承在另一者之頂部上。在外殼之出口處，電纜橫穿第一軸承，接著成環以穿過第二軸承。當兩個軸承中之一者定位於另一者上方時，空間需求相當大，此係因為電纜沿軸線(y)在電纜支撐件之出口處在兩個層級上重疊。此外，第一軸承與第二軸承之間的電纜迴路防止轉軸軸向地插入於工具機中。

因此，現有裝置無法提供令人滿意的控制轉軸之電力供應電纜之定向的方案，且無法使其在工具機中之組裝更容易。

本發明之一個目標為提出一種用於工具機之機動裝置，該機動裝置無已知裝置之限制或使該等限制最小化。

根據本發明，此等目標尤其藉助於用於工具機之機動裝置，尤其是電轉軸或轉軸馬達來達成，其中該裝置包含：殼體，其具有由至少一個電力供應電纜供電之電動馬達，該裝置包含殼體之一個末端處的旋轉軸及殼體之相對末端處用於該電纜的導引件，軸經設計以用於驅動工具，導引件使得電力供應電纜能夠自殼體中離開，其特徵在於導引件包含公連接器及母連接器，其中公連接器在母連接器中沿相對於裝置之縱向軸線傾斜的樞轉軸線樞轉，以便相對於裝置之縱向軸線(B)將該電纜定位於橫向位置或軸向位置中。

此方案尤其具有優於先前技術之以下優點：提出一種裝置，其導引件包含在母連接器中沿相對於裝置之縱向軸線傾斜的樞轉軸線樞轉之公連接器。公連接器在母連接器中沿傾斜樞轉軸線之樞轉使得有可能將電纜定位於軸向或橫向位置中。

在軸向位置中，公連接器之出口處的電纜使裝置之縱向軸線延伸，此使得更易於將裝置插入於工具機中。在軸向位置中，裝置在導引件層級上受殼體之出口處的電纜阻礙較少，此使得該裝置相比於先前技術之裝置更易於操縱以將其插入於工具機中。實際上，在根據EP1996373及EP 0922540之轉軸中，在連接器出口處，電纜相對於轉軸之縱向軸線徑向移位；換言之，電纜沿轉軸之縱向軸線處於平面上方，此增加了電纜導引件層級下轉軸之空間需求。

在本發明中，公連接器沿單一樞轉軸線樞轉至母連接器中使得有可能在軸向位置與橫向位置之間交替，而先前技術連接器不允許進行此操作。先前技術轉軸使用兩個旋轉軸線自軸向位置切換至橫向位置。根據本發明之方案使得轉軸之人體工學能夠得以改良。

樞轉至橫向位置中使得有可能在已插入裝置之後將裝置之後部處的電纜定向成橫向方向，此在一些工具機組態中較為便利。

根據一個實施例，傾斜樞轉軸線相對於裝置之縱向軸線(B)形成30至60度，較佳40至50度，甚至更佳45度之角度。

有利地，當樞轉軸線相對於裝置之縱向軸線形成45度之角度時，公連接器及母連接器沿裝置之縱向軸線側對側對準。在此狀況下，在公連接器之出口處的電纜、公連接器、母連接器沿裝置之縱向軸線對準。

在一個實施例中，公連接器包含公導管，且母連接器包含母導管，其中當公連接器與母連接器耦接時，公導管引入至母導管中。公導管及母導管允許經由導引件界定通道，例如以供容納工具機至裝置之電連接。

根據一個實施例，公導管及該母導管包含至少一個通道。該通道使得有可能引導流體(例如，潤滑劑)或氣體(例如空氣)，尤其是壓縮空氣。氣體(例如壓縮空氣)可使得裝置能夠冷卻。

根據一個實施例，公連接器或母連接器包含至少一個溝槽及至少一個墊片，其中該墊片容納於設置在該連接器之壁中的溝槽中。連接器中之電纜因此與空氣、裝置之液體及外部隔離。

在一個實施例中，公連接器及母連接器包含附接構件以便阻止公連接器及母連接器沿樞轉軸線平移，其中公連接器之附接構件與母連接器之附接構件互補。

根據一個實施例，母連接器包含自外壁突出之凸耳且公連接器包含經設計以收納該凸耳之溝槽，或公連接器包含自外壁突出之凸耳且母連接器包含經設計以收納該凸耳之溝槽。凸耳及溝槽為附接構件之實例。舉例而言，凸耳可採用自母/公連接器之壁徑向延伸之環的形狀，且經設計以嵌入(lodge)，換言之收納於互補連接器之溝槽中。

在一個實施例中，藉由夾緊(clipping)或換言之搭扣配合將公連接器安裝於母連接器中。夾緊應理解為意謂「彈性形變」；舉例而言，公連接器強有力地按壓配合至母連接器中，直至自公連接器之壁突出的環變得嵌入於母連接器之對應溝槽中。

根據一個實施例，公連接器包含外殼，套筒變得嵌入於外殼中，該套筒允許在公導管之出口處導引該電纜。有利地，該套筒經進一步鉸接以在該套筒之出口處控制電纜之定向。舉例而言，套筒為環形套筒，例如聚醯胺之環形套筒，尤其是PMA套筒。

在一個實施例中，該套筒被夾緊、模製或旋擰至公連接器之該外殼中。

根據一個實施例，該公連接器包含用於阻止套筒沿裝置之縱向軸線平移的鎖定構件。舉例而言，連接器包含外殼之壁上的至少兩個完全相對開口，呈馬蹄形形狀之附接跨接線或夾具的兩個末端變得嵌入於該等開口中。跨接線或夾具使得有可能阻擋外殼中之套筒。

根據一個實施例，殼體之直徑介於12mm與40mm之間。

在一個實施例中，導引件屬於金屬或合金。金屬或合金導引件尤其可抵抗壓縮空氣之流動，此係因為其不易變形。金屬或合金導引件亦耐久且可長期使用，尤其是對於長時間段工作的工具機。

根據一個實施例，公連接器及母連接器包含用於限制公連接器在母連接器中沿樞轉軸線(A)之旋轉幅度的阻擋構件，該幅度例如在軸向位置與橫向位置之間介於80度與100度之間，較佳85度與90度之間，甚至更佳90度的幅度。阻擋構件可為自公連接器之壁(且分別自母壁)突出之節段。根據所要旋轉幅度，節段在壁之周邊之部分上徑向延伸。當公連接器之節段變得擱置於母連接器之節段上時，阻止旋轉。

有利的是能夠阻止連接器旋轉以防止電力電纜(例如電動馬達定子之線圈導線)變得扭曲。當旋轉大於360度時，換言之當旋轉超過一圈時，可能發生扭轉。

根據一個實施例，裝置為轉軸，較佳為電轉軸。在另一實施例中，裝置為用於轉軸之馬達。

在一個實施例中，殼體包含用於將裝置緊固於工具機上，較佳緊固於經設計以收納該裝置之工具機之模組上的凸緣。

在一個實施例中，在殼體中旋擰導引件。亦可在殼體中驅動或膠合導引件。在此狀況下，阻止導引件相對於殼體旋轉及平移。

在一個實施例中，公連接器及殼體包含額外旋轉構件，該等旋轉構件協作以允許導引件沿與縱向軸線B平行或對準之軸線C相對於殼體旋轉。在公連接器上，旋轉構件在與公連接器之末端相對的末端處，公連接器與母連接器包含附接構件。旋轉構件允許連接器及因此導引件相對於殼體旋轉。但旋轉構件阻止公連接器相對於殼體平移。

舉例而言，旋轉構件一方面包含自殼體之內壁突出的環形突出部，且另一方面包含設置於插入至殼體中之公連接器一部分之外部壁中的空腔，其中突出部藉由(例如)夾緊嚙合於空腔中。旋轉構件可與自公連接器至母連接器之附接構件相同。

在後一實施例中，歸功於用於在一個平面(x,y)中相對於殼體定位電纜之附接構件，公連接器在母連接器中沿樞轉軸線樞轉。導引件相對於殼體之旋轉歸功於旋轉構件允許增加一個維度(z)且允許沿樞轉軸線定向之電纜以錐形形狀定位於三維空間中。因此，在此實施例中，使用者可選擇電纜在錐形空間中之位置。

旋轉構件亦可有利地包含用於限制公連接器在外殼中之旋轉幅度的阻擋構件。此等阻擋構件可呈如針對用於阻擋公連接器在母連接器中樞轉之構件所描述的額外節段之形狀。

本發明亦關於一種用於根據本發明之裝置的導引件，其中該導引件包含公連接器及母連接器，其中公連接器在母連接器中沿相對於裝置之縱向軸線傾斜的樞轉軸線樞轉，以便相對於裝置之縱向軸線將裝置之電力供應電纜定位於橫向位置或軸向位置中。

導引件可藉由積層製造(例如3D打印)而製成。

本發明進一步關於一種用於將機動裝置組裝於工具機中之方法，其中該方法包含：-供應根據本發明之機動裝置；-使公連接器或母連接器沿傾斜樞轉軸線樞轉以便相對於裝置之縱向軸線將電纜定位於軸向位置中；-將裝置插入於工具機中；-使公連接器或母連接器沿傾斜樞轉軸線樞轉以便相對於裝置之縱向軸線將電纜定位於橫向位置中。

在一個實施例中，該方法包含：-供應根據本發明之裝置，其中母連接器包含自外壁突出之凸耳且公連接器包含經設計以收納該凸耳之溝槽，或公連接器包含自外壁突出之凸耳且母連接器包含經設計以收納該凸耳之溝槽；-將公連接器夾緊於母連接器中以便將該凸耳定位於該溝槽中。

在一個實施例中，該方法包含：i)供應如技術方案1至9中任一項所述之裝置，其中公連接器及殼體包含額外旋轉構件，該等旋轉構件協作以允許導引件沿與縱向軸線B平行或對準之軸線C相對於殼體旋轉；v)在將裝置插入至工具機中之前或之後，使導引件根據旋轉軸C相對於殼體轉動。

在此實施例中，系統為使用者提供較大靈活性，使用者可選擇將電纜定位於三維空間(x,y,z)中。使用者有若干選項：A)使公連接器在殼體中轉動直至所選位置；接著將裝置插入於工具機中；且最終使公連接器在母連接器中樞轉以按需要定向電纜；B)將裝置插入至工具機中；使公連接器在殼體中轉動直至選定位置；且最終使公連接器在母連接器中樞轉以按需要定向電纜。

本發明亦關於一種系統，其包含：-根據本發明之裝置；-模組，其經設計以安裝於工具機上，該模組包含用以收納該裝置之凹槽，該模組包含用於在該裝置插入至嵌入部分(lodging)中時將該裝置緊固至該模組上之固定構件。

模組為經設計以安設或安裝於工具機上之元件。舉例而言，模組為經設計以收納裝置的工具機之元件。模組可以可逆或不可逆的方式安裝於工具機上。模組包含尺寸與殼體之尺寸互補的凹槽，亦即嵌入部分。為此，凹槽之寬度略微大於殼體之直徑，以便能夠將殼體插入其中。在將殼體插入至凹槽中之後，導引件在凹槽外部，使得在插入之後，使用者可操縱導引件以便將電纜定向在所要位置中。

在一個實施例中，裝置之殼體包含配備有至少兩個通孔之凸緣，該等通孔較佳帶螺紋以將該裝置緊固至該模組。凸緣孔可引導至模組中之對應孔(例如盲孔或長橢圓孔)上。可設想允許裝置緊固至模組之其他附接構件。

本發明亦關於一種電腦資料支援，其含有經設計以由積層製造裝置讀取從而製造物件之資料，其中該資料表示用於根據本發明之裝置之導引件的形狀，其中該導引件包含公連接器及母連接器，其中公連接器在母連接器中沿相對於裝置之縱向軸線傾斜的樞轉軸線樞轉，以便相對於裝置之縱向軸線將該電力供應電纜定位於橫向位置或軸向位置中。

在本發明中，「軸向位置」應理解為意謂電纜沿裝置之縱向軸線定向的位置，其中電纜在裝置之縱向軸線上對準。表達「軸向位置」亦表示電纜實質上沿裝置之縱向軸線之位置：換言之，表示在導引件之出口處的電纜之至少部分沿裝置之縱向軸線的位置，接著電纜可與裝置之縱向軸線偏離數度，例如1與10度之間。

在本發明中，「橫向位置」應理解為意謂電纜相對於裝置之縱向軸線形成90度之角度的位置。表達「橫向位置」亦表示電纜相對於裝置之縱向軸線形成60度至120度，較佳75與105度之間的角度之位置。

在本發明中，導引件允許導引電動馬達之電力供應電纜。在第一狀況下，馬達可包含於轉軸中。在此第一狀況下，機動裝置為電轉軸，其中馬達及軸承在殼體中。替代地，在第二狀況下，馬達可在轉軸之外殼外部。在此第二狀況下，機動裝置為轉軸馬達，其中該馬達經設計以耦接於轉軸上。在此第二狀況下，轉軸指定殼體，該殼體尤其包含旋轉軸在其中旋轉之軸承。

針對根據本發明之裝置所描述的實施例在細節上作必要修改後應用於根據本發明之導引件、方法及電腦資料支援，且反之亦然。

根據本發明之術語「裝置」及「機動裝置」可互換。

1‧‧‧轉軸

2‧‧‧殼體

3‧‧‧電力供應電纜

4‧‧‧軸

5‧‧‧用於電力電纜之導引件

6‧‧‧公連接器

7‧‧‧母連接器

8‧‧‧母導管

9‧‧‧公導管

10‧‧‧溝槽

11‧‧‧墊片

12‧‧‧環形凸耳

13‧‧‧溝槽

14‧‧‧外殼

15‧‧‧套筒

16‧‧‧夾具或跨接線

17‧‧‧開口

18‧‧‧凸緣

19‧‧‧孔

20‧‧‧公節段

21‧‧‧母節段

22‧‧‧環形突出部

23‧‧‧空腔

100‧‧‧根據一個實施例之系統

101‧‧‧模組

102‧‧‧工具機之部分

103‧‧‧凹槽

104‧‧‧帶螺紋盲孔

A‧‧‧傾斜軸線

B‧‧‧轉軸之縱向軸線

在由所附圖式說明之描述中給出本發明之實施例的實例，在圖式中：圖1說明根據木發明之裝置之第一實施例的橫剖面圖；圖2表示根據圖1之第一實施例之導引件的放大圖。

圖3表示根據第二實施例之裝置之導引件的母連接器；圖4表示根據第二實施例之裝置之導引件之公連接器的視圖。

圖5表示根據第三實施例之裝置；圖6表示根據本發明之系統。

本發明之若干實施例表示於圖1至圖6中，但本發明不限於此等實施例。

在圖1至圖6中所表示之實施例中，裝置為轉軸，更特定言之為電轉軸。

根據第一實施例及第二實施例之轉軸1包含具有電動馬達(未表示)之殼體2。該馬達由電力供應電纜3供電。

轉軸2包含緊固至殼體2之一個末端的軸4及緊固至殼體2之相對末端的用於該電纜3之導引件5。軸4耦接至經設計以裝納工具(未表示)之夾盤坯料(未表示)，該工具例如研磨工具或用於對一部分進行機械加工之任何其他工具。殼體2包含配備有兩個通孔19之凸緣18，該等通孔19可帶螺紋，以將轉軸緊固至工具機上。導引件5使得有可能自殼體2中導引出電力電纜3之出口。

導引件5包含公連接器6及母連接器7，其中公連接器6在母連接器7中沿相對於轉軸1之縱向軸線傾斜的樞轉軸線A樞轉。公連接器6在母連接器7中之樞轉使得有可能相對於轉軸1之縱向軸線將電纜3定位於橫向位置或軸向位置中。

在第一實施例中，樞轉軸線A相對於轉軸1之縱向軸線B形成45度之角度。因此，在軸向位置中，公連接器6與母連接器7並排對準。公連接器6及母連接器7因此在轉軸之縱向軸線B上對準。

為了切換至橫向位置，操作者操縱公連接器6以引發沿傾斜軸線A之樞轉，直至公連接器與縱向軸線B形成90度之角度。因此，在此實施例中，樞轉軸線傾斜45度使得電力供應電纜能夠沿轉軸之縱向軸線B且相對於轉軸之縱向軸線B以90度之角度定位於軸向位置中。

公連接器6包含公節段20，且母連接器7包含母節段21，以便限制公連接器6在母連接器7中沿樞轉軸線(A)之旋轉幅度。在此實施例中，軸向位置與橫向位置之間的幅度為90度。

母連接器7包含母導管8。公連接器6包含公導管9。當公連接器6與母連接器7耦接時，公導管9引導至母導管8中，其中電力供應電纜3穿過公導管9及母導管8。

公連接器6或母連接器7可包含容納於溝槽中之一個或若干個墊片：墊片確保導引件5保持密封以防止液體浸潤至定位於電力供應電纜3之導管8、9中。

根據圖1及圖2中所表示之第一實施例，公連接器6包含兩個溝槽10，兩個墊片11嵌入或收納於該等溝槽10中。

根據圖3及圖4中所表示之第二實施例，母連接器7包含兩個溝槽10，兩個墊片11嵌入或收納於該等溝槽10中。

公連接器6包含環形凸耳12，該環形凸耳12自公連接器6之壁徑向延伸，且經設計以變得嵌入於母連接器7之溝槽13中。當凸耳12(亦稱為突片或麥角)在溝槽13中時，公連接器6耦接至母連接器7：阻止公連接器6及母連接器7沿傾斜樞轉軸線(A)平移。在一個實施例中，凸耳在母連接器7上，且溝槽在公連接器上(未表示)。

公連接器6包含外殼14，套筒15插入於外殼14中。套筒15使得有可能在公導管9之出口處導引電纜3。在此實施例中，套筒15經鉸接以在該套筒15之出口處控制電纜3之定向。套筒15藉由跨越套筒15之夾具或跨接線16搭扣配合或夾緊至連接器，其中夾具16之兩個末端嵌入於設置在外殼16之壁中的兩個開口17中。以此方式，套筒15沿轉軸之縱向軸線的平移被鎖定。

可藉由積層製造或3D曝光來打印根據本發明之導引件5。替代地，可對導引件5進行機械加工。在此實施例中，藉由3D打印對導引件進行金屬打印。

圖5及圖6分別表示裝置之第三實施例及根據本發明之系統。為了簡化理解及閱讀，已對先前在圖1至圖4中所描述之元件再使用相同的參考符號。

圖5之轉軸1包含旋轉構件以允許公連接器6圍繞對準於轉軸1之縱向軸線B上的軸線C相對於殼體2旋轉。旋轉構件因此允許導引件5在公連接器 6與母連接器7耦接時旋轉。旋轉構件一方面包含自殼體2之內壁突出的環形突出部22，且另一方面包含設置於插入至殼體2中之公連接器6之一部分之外部壁中的空腔23。

圖6表示根據本發明之系統100，系統100包含根據第一實施例之轉軸1。在一個實施例中，系統可包含根據第三實施例之轉軸(未表示)。系統100包含安裝於工具機102上之模組101(部分地表示)。模組101包含凹槽103，轉軸1插入於凹槽103中。在插入之後，殼體2嵌入於凹槽103中，同時導引件自凹槽103中延伸出。模組102包含引導至轉軸1之凸緣18之通孔19上的兩個盲孔。通孔19及盲孔帶螺紋，此使得有可能將轉軸1旋擰至模組102上。