TWI743988B - 加工機主軸裝置 - Google Patents

Abstract

一種加工機主軸裝置，適用於輸入一流體並夾持一刀具。該加工機主軸裝置包含一主軸單元及一壓缸單元。該主軸單元包括一刀桿組及一主彈簧。該刀桿組具有一夾爪。該壓缸單元包括一壓缸座、一容室、一第一活塞件，及一第二活塞件。該容室適用於供該流體輸入，而使該第一活塞件沿一延伸軸線的延伸方向在一夾持位置與一鬆釋位置間移動，並能配合該主彈簧帶動該夾爪夾持或鬆釋該刀具。該第一活塞件由該夾持位置移動至該鬆釋位置的期間，該流體會同時驅動使該第一活塞件及該第二活塞件反向移動，因此能減緩該第一活塞件與該刀桿組的移動速度，並提供與該第一活塞件的移動方向相反的推力，進而降低對該主軸的衝擊力。

Description

加工機主軸裝置

本發明是有關於一種機床的零件，特別是指一種加工機主軸裝置。

參閱圖1與圖2，一種現有的加工機主軸裝置包括一上座單元11、一下座單元12，及一主軸單元13。

該上座單元11具有一支撐座111、一連接於該支撐座111上的壓缸座112，及一設置於該壓缸座112的活塞件113。該壓缸座112能被輸入液壓油而推動使該活塞件113上下位移。

該下座單元12連接於該支撐座111下，並具有一座體121、一由該座體121界定出的主軸室122，及數個設於該主軸室122的軸承123。

該主軸單元13具有一設於該主軸室122且外周面抵於該等軸承123的主軸131、一穿過該主軸131的中孔132、一穿設於該中孔132並能相對於該主軸131上下移動的刀桿組133，及數個設於該中孔132並能恆使該刀桿組133相對於該主軸131保持朝上移動的趨勢的彈簧134。該刀桿組133具有一位於下端的夾爪件135，及二位於上端且能被該活塞件113帶動而朝下移動的推塊136。

當一使用者在使用該現有的加工機主軸裝置時，須將液壓油輸入該壓缸座112而使該活塞件113朝上(圖1)或朝下(圖2)移動，該等推塊136與該夾爪件135就能被該等彈簧134及該活塞件113帶動而相對於該主軸131朝上或朝下位移，該夾爪件135就能配合該主軸131內周面的形狀而夾持(圖1)或放鬆(圖2)一刀具14。

然而，當該活塞件113帶動該等推塊136而使該刀桿組133朝下位移時，容易衝擊到該主軸131並容易造成該主軸131周圍的零件(例如：軸承123)的損壞，長久下來就會影響到該現有的加工機主軸裝置的精準度，並造成使用壽命縮短。

因此，本發明的目的，即在提供一種能降低退刀時對主軸產生的衝擊力的加工機主軸裝置。

於是，本發明加工機主軸裝置，適用於輸入一流體並夾持一刀具。該加工機主軸裝置包含一軸座單元、一主軸單元，及一壓缸單元。

該軸座單元包括一主軸座、一由該主軸座界定出的主軸室，及數個設於該主軸室的軸承。

該主軸單元包括一設於該主軸室且外周面抵於該等軸承的主軸、一穿過該主軸的中孔、一穿設於該中孔的刀桿組，及數個設於該中孔的主彈簧。定義該刀桿組沿一延伸軸線延伸。該主軸能 相對於該主軸座繞該延伸軸線轉動。該刀桿組具有一拉刀桿，及一設於該拉刀桿沿該延伸軸線的延伸方向的兩相反端的其中的一端的夾爪。該拉刀桿能相對於該主軸沿該延伸軸線的延伸方向往復移動而適用於帶動使該夾爪夾持或鬆釋該刀具。該等主彈簧能恆提供一使該拉刀桿沿該延伸軸線朝遠離該夾爪的方向移動的支撐力。

該壓缸單元設置於該主軸座相對遠離該夾爪的一端。該壓缸單元包括一壓缸座、一容室、一設於該容室且相對鄰近該主軸座並能帶動該拉刀桿沿該延伸軸線朝該夾爪的方向移動的第一活塞件，及一設於該容室且相對遠離該主軸座的第二活塞件。

該第一活塞件與該第二活塞件將該容室界定出沿該延伸軸線的延伸方向依序設置且彼此隔離並可變化容積的一第一區、一第二區與一緩衝區。該壓缸座具有一相對鄰近該夾爪的第一壁、一相對遠離該夾爪且沿該延伸軸線的延伸方向與該第一壁間隔設置的第二壁、一連接該第一壁與該第二壁的外周緣之間的環繞壁，及設於該環繞壁並分別連通該第一區與該第二區的一第一開口與一第二開口。該第一活塞件位於該第一開口與該第二開口之間。該第二活塞件位於該第一開口與該第二開口相對遠離該主軸座的一側。

該第一開口與該第二開口適用於供該流體分別輸入該第一區及該第二區，而使該第一活塞件沿該延伸軸線的延伸方向相對於該主軸座在一夾持位置與一鬆釋位置間移動。在該夾持位置時， 該流體流入該第一區而使該第一活塞件相對遠離該主軸座，該拉刀桿被該等主彈簧帶動而移動至使該夾爪適用於夾持該刀具。在該鬆釋位置時，該流體流入該第二區，而使該第一活塞件相對趨近該主軸座且使該第二活塞件相對遠離該主軸座，該拉刀桿被該第一活塞件帶動而移動至使該夾爪適用於鬆釋該刀具。

本發明的功效在於：藉由設置該第二活塞件，當一使用者要將夾持的該刀具鬆釋而操作使該流體流入該第二區時，該流體會同時驅動使該第一活塞件趨近該主軸座且使該第二活塞件遠離該主軸座，因此能減緩該第一活塞件與該刀桿組的移動速度，並提供與該第一活塞件的移動方向相反的推力，進而降低對該主軸的衝擊力。

2:軸座單元

21:主軸座

22:主軸室

23:軸承

3:主軸單元

31:主軸

311:迫緊面

32:中孔

321:夾爪區

322:穿伸區

323:間隙

33:槽孔

34:刀桿組

341:拉刀桿

342:夾爪

343:推塊

344:爪瓣

345:頸段

346:頭段

35:主彈簧

36:迫緊件

361:擴大部

362:延伸部

37:導引件

38:導引彈簧

4:壓缸單元

41:壓缸座

411:第一壁

412:第二壁

413:環繞壁

414:第一開口

415:第二開口

42:容室

421:第一區

422:第二區

423:緩衝區

43:第一活塞件

44:第二活塞件

45:彈性件組

451:復位彈簧

46:傳動件

L:延伸軸線

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一種現有的加工機主軸裝置的一剖視圖，說明一活塞件朝上移動且一夾爪件夾持一刀具；圖2是該現有的加工機主軸裝置的另一剖視圖，說明該活塞件朝下移動且該夾爪件鬆釋一刀具；圖3是本發明加工機主軸裝置的一實施例的一剖視圖，說明一第一活塞件在一鬆釋位置，該第一活塞件相對趨近一主軸座，兩個 迫緊件與一迫緊面之間具有一間隙而能供兩個爪瓣朝遠離一拉刀桿的方向轉動；及圖4是該實施例的另一剖視圖，說明該第一活塞件在一夾持位置，該第一活塞件相對遠離該主軸座，每一迫緊件貼合於該迫緊面而使每一爪瓣相對於該拉刀桿產生定位。

參閱圖3與圖4，本發明加工機主軸裝置的一實施例，適用於輸入一流體(圖未示)並夾持一刀具(圖未示)。在本實施例中，該流體是一液壓油，但不限於此。

該加工機主軸裝置包含一軸座單元2、一主軸單元3，及一壓缸單元4。

該軸座單元2包括一主軸座21、一由該主軸座21界定出的主軸室22，及數個設於該主軸室22的軸承23。

該主軸單元3包括一設於該主軸室22且外周面抵於該等軸承23的主軸31、一穿過該主軸31的中孔32、二穿過該主軸31並連通該中孔32的槽孔33、一穿設於該中孔32的刀桿組34、數個設於該中孔32的主彈簧35，及設於該中孔32並繞該刀桿組34間隔設置的數個迫緊件36、數個導引件37與數個導引彈簧38(在圖3及圖4中僅顯示其中的兩個迫緊件36、兩個導引件37及兩個導引彈簧38)。

定義該刀桿組34沿一延伸軸線L延伸。該主軸31能相對於該主軸座21繞該延伸軸線L轉動。

該刀桿組34具有一拉刀桿341、一設於該拉刀桿341沿該延伸軸線L的延伸方向的兩相反端的其中的一端的夾爪342，及二連接於該拉刀桿341相反於該夾爪342的一端並分別穿出該等槽孔33的推塊343。該拉刀桿341能相對於該主軸31沿該延伸軸線L的延伸方向往復移動而適用於帶動使該夾爪342夾持或鬆釋該刀具。

該夾爪342具有數個樞設於該拉刀桿341的爪瓣344(在圖3及圖4中僅顯示其中的兩個爪瓣344)。每一爪瓣344具有一相對鄰近該壓缸單元4且樞設於該拉刀桿341的頸段345，及一相對遠離該壓缸單元4且垂直於該延伸軸線L的外輪廓大於該頸段345的外輪廓的頭段346。

該中孔32具有一對應該夾爪342的夾爪區321，及一連通該夾爪區321且相對鄰近該壓缸單元4的穿伸區322。該穿伸區322是呈階級孔狀並朝該壓缸單元4的方向擴大。該等主彈簧35是設置於該穿伸區322並能恆提供一使該拉刀桿341沿該延伸軸線L朝遠離該夾爪342的方向移動的支撐力。

該主軸31具有一界定出該夾爪區321的迫緊面311。

該等迫緊件36設置於該夾爪區321並分別對應該等爪瓣344。每一迫緊件36具有一相對鄰近該壓缸單元4的擴大部361，及 一連接於該擴大部361並相對遠離該壓缸單元4的延伸部362。該擴大部361垂直於該延伸軸線L的內輪廓大於該延伸部362垂直於該延伸軸線L的內輪廓。

該等導引件37設於該夾爪區321並分別靠抵於該等迫緊件36。該等導引彈簧38分別連接於該等導引件37，且每一導引彈簧38能傳動各自的導引件37而恆提供一使各自的迫緊件36貼合於各自的爪瓣344的支撐力。

該壓缸單元4設置於該主軸座21相對遠離該夾爪342的一端。該壓缸單元4包括一壓缸座41、一容室42、一設於該容室42且相對鄰近該主軸座21並連接該等推塊343而能帶動該拉刀桿341沿該延伸軸線L朝該夾爪342的方向的第一活塞件43、一設於該容室42且相對遠離該主軸座21的第二活塞件44、一彈性件組45，及一供該等推塊343插設且能被該第一活塞件43帶動而沿該延伸軸線L朝該夾爪342的方向移動的傳動件46。

該第一活塞件43與該第二活塞件44將該容室42界定出沿該延伸軸線L的延伸方向依序設置且彼此隔離並可變化容積的一第一區421、一第二區422與一緩衝區423。

該壓缸座41具有一相對鄰近該夾爪342的第一壁411、一相對遠離該夾爪342且沿該延伸軸線L的延伸方向與該第一壁411間隔設置的第二壁412、一連接該第一壁411與該第二壁412的外周 緣之間的環繞壁413，及設於該環繞壁413並分別連通該第一區421與該第二區422的一第一開口414與一第二開口415。該第一活塞件43位於該第一開口414與該第二開口415之間，該第二活塞件44位於該第一開口414與該第二開口415相對遠離該主軸座21的一側。

該彈性件組45設置於該緩衝區423並能恆提供一使該第二活塞件44朝該第一活塞件43趨近的支撐力。該彈性件組45具有數個彼此繞該延伸軸線L間隔設置的復位彈簧451(在圖3及圖4中僅顯示其中的兩個復位彈簧451)。

該第一開口414與該第二開口415適用於供該流體分別輸入該第一區421及該第二區422，而使該第一活塞件43沿該延伸軸線L的延伸方向相對於該主軸座21在一夾持位置與一鬆釋位置間移動。

該第一活塞件43在該夾持位置時(見圖4)，該流體流入該第一區421而使該第一活塞件43相對遠離該主軸座21，該第一活塞件43相對遠離該傳動件46，該拉刀桿341被該等主彈簧35帶動而沿該延伸軸線L朝遠離該夾爪342的方向移動，並移動至使每一爪瓣344的頸段345及頭段346分別抵於各自的迫緊件36的擴大部361與延伸部362，且每一迫緊件36貼合於該迫緊面311而使每一爪瓣344相對於該拉刀桿341產生定位，因此能使該夾爪342適用於夾持該刀具。

該第一活塞件43在該鬆釋位置時(見圖3)，該流體流入該第二區422，而使該第一活塞件43相對趨近該主軸座21且使該第二活塞件44相對遠離該主軸座21，該第一活塞件43朝下壓迫使該傳動件46朝下移動，該等推塊343被該傳動件46帶動使該拉刀桿341沿該延伸軸線L朝該夾爪342的方向移動，並移動至使每一爪瓣344的頸段345對應各自的迫緊件36的延伸部362，且每一迫緊件36與該迫緊面311之間具有一間隙323而能供各自的爪瓣344的頭段346朝遠離該拉刀桿341的方向轉動，因此能使該夾爪342適用於鬆釋該刀具。

因此，當一使用者要操作使該加工機主軸裝置夾持或鬆釋該刀具時，只需要操作使該流體分別流入該第一區421及該第二區422，就可以利用上述各構件的傳動原理夾持或鬆釋該刀具。

當該使用者要將夾持的該刀具鬆釋時，需操作使該流體流入該第二區422，該流體會同時驅動使該第一活塞件43趨近該主軸座21且使該第二活塞件44遠離該主軸座21，因此能減緩該第一活塞件43與該刀桿組34的移動速度，並在該流體流入該第二區422的瞬間提供與該第一活塞件43的移動方向相反的反向推力，因此能抵銷該第一活塞件43瞬間移動時對該主軸31所產生的衝擊力，並進而能降低該主軸31周圍的零件(例如：該等軸承23)的損耗。

而當該使用者要再次夾持該刀具時，則需操作使該流體 流入該第一區421，該流體會驅動使該第一活塞件43遠離該主軸座21以回復至該夾持位置，而由於該第二區422內的該流體施加於該第二活塞件44的壓力減小，因此該彈性件組45就會推動使該第二活塞件44朝該第一活塞件43移動而復位至相對趨近該主軸座21的位置，以預留一個供該第二活塞件44在後續再次鬆釋該刀具時的移動空間。

要特別說明的是，藉由設置該等導引件37與該等導引彈簧38，能提供一使每一迫緊件36貼合於各自的爪瓣344的支撐力，因此在該第一活塞件43由該夾持位置移動至該鬆釋位置時能減少該刀桿組34的晃動，如此也能降低對該主軸31的衝擊力。

值得一提的是，由於該等主彈簧35能恆提供一使該等推塊343朝該遠離該主軸座21的方向移動的支撐力，因此當該第一活塞件43在該夾持位置時，該等主彈簧35能有助於使該第一活塞件43保持在該夾持位置，進而能避免該等夾爪342輕易地鬆釋。

綜上所述，本發明加工機主軸裝置，藉由設置該第二活塞件44，該使用者要將夾持的該刀具鬆釋而操作使該流體流入該第二區422時，該流體會同時驅動使該第一活塞件43趨近該主軸座21且使該第二活塞件44遠離該主軸座21，因此能減緩該第一活塞件43與該刀桿組34的移動速度，並在該流體流入該第二區422的瞬間提供與該第一活塞件43的移動方向相反的反向推力，因此能抵銷該 第一活塞件43瞬間移動時對該主軸31所產生的衝擊力，並進而能降低該主軸31周圍的零件(例如：該等軸承23)的損耗，故確實能達成本發明的目的。

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

2:軸座單元

21:主軸座

22:主軸室

23:軸承

3:主軸單元

31:主軸

311:迫緊面

32:中孔

321:夾爪區

322:穿伸區

323:間隙

33:槽孔

34:刀桿組

341:拉刀桿

342:夾爪

343:推塊

344:爪瓣

345:頸段

346:頭段

35:主彈簧

36:迫緊件

361:擴大部

362:延伸部

37:導引件

38:導引彈簧

4:壓缸單元

41:壓缸座

411:第一壁

412:第二壁

413:環繞壁

414:第一開口

415:第二開口

42:容室

421:第一區

422:第二區

423:緩衝區

43:第一活塞件

44:第二活塞件

45:彈性件組

451:復位彈簧

46:傳動件

L:延伸軸線

Claims (6)

1. 一種加工機主軸裝置，適用於輸入一流體並夾持一刀具，該加工機主軸裝置包含：一軸座單元，包括一主軸座、一由該主軸座界定出的主軸室，及數個設於該主軸室的軸承；一主軸單元，包括一設於該主軸室且外周面抵於該等軸承的主軸、一穿過該主軸的中孔、一穿設於該中孔的刀桿組，及數個設於該中孔的主彈簧，定義該刀桿組沿一延伸軸線延伸，該主軸能相對於該主軸座繞該延伸軸線轉動，該刀桿組具有一拉刀桿，及一設於該拉刀桿沿該延伸軸線的延伸方向的兩相反端的其中的一端的夾爪，該拉刀桿能相對於該主軸沿該延伸軸線的延伸方向往復移動而適用於帶動使該夾爪夾持或鬆釋該刀具，該等主彈簧能恆提供一使該拉刀桿沿該延伸軸線朝遠離該夾爪的方向移動的支撐力；及一壓缸單元，設置於該主軸座相對遠離該夾爪的一端，該壓缸單元包括一壓缸座、一容室、一設於該容室且相對鄰近該主軸座並能帶動該拉刀桿沿該延伸軸線朝該夾爪的方向移動的第一活塞件，及一設於該容室且相對遠離該主軸座的第二活塞件，該第一活塞件與該第二活塞件將該容室界定出沿該延伸軸線的延伸方向依序設置且彼此隔離並可變化容積的一第一區、一第二區與一緩衝區，該壓缸座具有一相對鄰近該夾爪的第一壁、一相對遠離該夾爪且沿該延伸軸線 的延伸方向與該第一壁間隔設置的第二壁、一連接該第一壁與該第二壁的外周緣之間的環繞壁，及設於該環繞壁並分別連通該第一區與該第二區的一第一開口與一第二開口，該第一活塞件位於該第一開口與該第二開口之間，該第二活塞件位於該第一開口與該第二開口相對遠離該主軸座的一側，該第一開口與該第二開口適用於供該流體分別輸入該第一區及該第二區，而使該第一活塞件沿該延伸軸線的延伸方向相對於該主軸座在一夾持位置與一鬆釋位置間移動，在該夾持位置時，該流體流入該第一區而使該第一活塞件相對遠離該主軸座，該拉刀桿被該等主彈簧帶動而移動至使該夾爪適用於夾持該刀具，在該鬆釋位置時，該流體流入該第二區，而使該第一活塞件相對趨近該主軸座且使該第二活塞件相對遠離該主軸座，該拉刀桿被該第一活塞件帶動而移動至使該夾爪適用於鬆釋該刀具。
2. 如請求項1所述的加工機主軸裝置，其中，該壓缸單元還包括一彈性件組，該彈性件組設置於該緩衝區並能恆提供一使該第二活塞件朝該第一活塞件趨近的支撐力。
3. 如請求項2所述的加工機主軸裝置，其中，該壓缸單元的該彈性件組具有數個彼此繞該延伸軸線間隔設置的復位彈簧。
4. 如請求項1所述的加工機主軸裝置，其中，該主軸單元的該夾爪具有數個樞設於該拉刀桿的爪瓣，該中孔具有一對應該夾爪的夾爪區，該主軸單元還包括數個設於該夾爪區 並分別對應該等爪瓣且繞該刀桿組間隔設置的迫緊件。
5. 如請求項4所述的加工機主軸裝置，其中，該主軸單元的該主軸具有一界定出該夾爪區的迫緊面，每一爪瓣具有一相對鄰近該壓缸單元且樞設於該拉刀桿的頸段，及一相對遠離該壓缸單元且垂直於該延伸軸線的外輪廓大於該頸段的外輪廓的頭段，每一迫緊件具有一相對鄰近該壓缸單元的擴大部，及一連接於該擴大部並相對遠離該壓缸單元的延伸部，該擴大部垂直於該延伸軸線的內輪廓大於該延伸部垂直於該延伸軸線的內輪廓，該第一活塞件在該夾持位置時，該拉刀桿移動至使每一爪瓣的頸段及頭段分別抵於各自的迫緊件的擴大部與延伸部，且每一迫緊件貼合於該迫緊面而使每一爪瓣相對於該拉刀桿產生定位，該第一活塞件在該鬆釋位置時，該拉刀桿移動至使每一爪瓣的頸段對應各自的迫緊件的延伸部，且每一迫緊件與該迫緊面之間具有一間隙而能供各自的爪瓣的頭段朝遠離該拉刀桿的方向轉動。
6. 如請求項4所述的加工機主軸裝置，其中，該主軸單元還包括數個設於該夾爪區並分別靠抵於該等迫緊件的導引件，及數個分別連接於該等導引件的導引彈簧，每一導引彈簧能傳動各自的導引件而恆提供一使各自的迫緊件貼合於各自的爪瓣的支撐力。

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