TWI830506B - 自動工具交換裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供的自動工具交換裝置用於設置在加工中心的工具庫與主軸之間，包括：凸輪箱，安裝有驅動部；旋轉部，設置在所述凸輪箱的內部，以從所述驅動部接收動力進行軸旋轉；及夾緊部，在兩側端部設置有能夾緊或鬆開工具的指狀部，其固定在所述旋轉部的下端，隨著所述旋轉部的旋轉而旋轉，所述旋轉部包括：上臂，在所述凸輪箱的內部通過所述驅動部的動力進行軸旋轉；及雙臂，在內部的中空部插入有所述上臂的規定長度而與所述上臂相連接，隨著所述上臂的軸旋轉而一同進行軸旋轉，能够通過施加於固定在下端的所述夾緊部的外力來沿所述上臂的長度方向上下移動。

Description

自動工具交換裝置

本發明涉及自動工具交換裝置。

通常，工具機廣泛用於加工中心、車削中心、放電加工機、臥式數控（NC）鏜床等多種工作用途。尤其，加工中心（machining center）作為自動執行鑽孔、鏜孔、銑削、鉸孔、攻絲等的工具機，在工具庫排列有各種工具的狀態下，通過數控系統交換所需工具的同時自動按照規定順序對加工物進行加工。這種加工中心為了自動實現多種類型的加工而需要選擇性地交換多種工具來進行加工，因此，若安裝在主軸的工具完成對於一個工序的加工，則為了下一工序而需要能够將安裝在主軸的工具與收容於工具庫的工具進行交換的自動工具交換裝置（ATC, automatic tool changer）。

簡而言之，通過工具機用於存放（收容）適用於多種加工工具的工具庫，以及按照加工工序確定工具的程序來向主軸安裝工具並基於主軸的旋轉而執行所需加工。作為用於向主軸供給工具庫收容工具的裝置，自動工具交換裝置可透過多種方法來構成。

習知的自動工具交換裝置分為使用內置有凸輪的雙臂方式及沒有凸輪的一體型、轉塔型或稱為向日葵型的方式。

在內置有輥齒輪凸輪結構的情况下，透過輥齒輪凸輪的旋轉來使得上臂軸旋轉，組裝在輥齒輪凸輪的連桿結構透過上下移動與上臂軸聯動的雙臂軸來使得工具上下移動。亦即，在習知的自動工具交換裝置中，透過因輥齒輪凸輪而軸旋轉的上臂軸來使得雙臂軸旋轉，透過因輥齒輪凸輪而工作的連桿結構來使得雙臂軸上下移動。並且，在習知的自動工具交換裝置結構的輥齒輪凸輪方式中，為了將馬達的動力傳遞給雙臂而需要在輥齒輪凸輪安裝一個用於接收馬達動力的齒輪（准雙曲面齒輪或錐齒輪、正齒輪），因此，隨著輥齒輪旋轉，使得配置在雙臂軸的凸輪從動件在輥齒輪凸輪的凹部滑動運動的同時進行旋轉。

像這樣，由於習知的輥齒輪凸輪結構為了將旋轉運動轉換為直線運動的結構，將産生破損等問題。具體地，習知的輥齒輪凸輪結構透過輥齒輪的旋轉運動及附著在雙臂軸的凸輪從動件進行旋轉。而且，隨著雙臂的上下移動，配置在輥齒輪凸輪的凸輪從動件使得連桿移動，由於連桿的一側變為旋轉支撑點（旋轉中的軸的固定位置），因此，在輥齒輪凸輪旋轉的情况下，隨著連桿的展開角度産生變化，連桿的上下移動長度也會産生變化，而組裝在連桿一端的凸輪從動件因滑動結合在雙臂軸的凹部而與旋轉運動無關地進行上下運動。使得透過連接旋轉運動的輥齒輪凸輪的槽移送的雙臂軸的凸輪從動件組裝一體及雙臂上下運動的連桿結構因在驅動過程中頻繁産生破損而經常發生無法工作的情况。並且，在上下移動的雙臂軸通過連桿結構與輥齒輪凸輪相結合的情况下，因在工作過程中的力平衡點（亦即「死點」）或聯動工作的不準確或異物而時常發生連桿受損的問題。

本發明是考慮到如上所述的缺陷而提出的，本發明的目的在於，提供結構簡單且最大限度地減少部件受損的自動工具交換裝置。

並且，本發明的再一目的在於，提供通過簡化凸輪箱內部結構來消除誤工作、發生故障、受損等問題的自動工具交換裝置。

為了實現所述目的，本發明提供的自動工具交換裝置用於設置在加工中心的工具庫與主軸之間，包括：凸輪箱，安裝有驅動部；旋轉部，設置在所述凸輪箱的內部，從所述驅動部接收動力來進行軸旋轉；以及夾緊部，在兩側端部設置有能夾緊或鬆開工具的指狀部，其固定在所述旋轉部的下端，以隨著所述旋轉部的旋轉而旋轉，所述旋轉部包括：上臂，在所述凸輪箱的內部通過所述驅動部的動力來進行軸旋轉；以及雙臂，其內部的中空部插入有所述上臂的規定長度而與所述上臂相連接，隨著所述上臂的軸旋轉而一同進行軸旋轉，能够通過施加於固定在下端的所述夾緊部的外力來沿著所述上臂的長度方向上下移動。

以下，參照附圖說明本發明的具體實施方式。但是，這僅為示例，本發明並不限定於此。

參照圖1至圖11，本發明一實施例的自動工具交換裝置1設置在加工中心的工具庫與主軸3之間，可將夾緊在主軸3的使用完的工具交換成儲存在工具庫中的待使用的工具。換言之，在主軸3與工具庫之間，本發明一實施例的自動工具交換裝置1使得主軸3使用完的工具收容在工具庫，而且可從工具庫接收新的待使用工具並供給於主軸3。

本發明的自動工具交換裝置1通過動力進行軸旋轉，透過主軸3的工作實現上下移動，因此，可透過機械裝置2連接主軸3來上下工作。

自動工具交換裝置1可包括：凸輪箱10；驅動部20；聯軸器30；旋轉部40；以及夾緊部50。

可在凸輪箱10安裝有驅動部20和旋轉部40。作為一例，可在凸輪箱10的上側安裝有驅動部20，在凸輪箱10的內部安裝有旋轉部40，在凸輪箱10的下側安裝有夾緊部50。

凸輪箱10可包括：安裝槽11；銷設置槽12；位置設定銷13；銷滑動槽14；位置固定銷15；以及氣缸16。

其中，參照圖5，安裝槽11為形成在凸輪箱10內部的中空部分，可以是能够安裝驅動部20、聯軸器30及旋轉部40的槽。安裝槽11可包括：第一安裝槽111；第二安裝槽112；以及第三安裝槽113。

可在第一安裝槽111安裝有驅動部20。例如，第一安裝槽111形成在凸輪箱10上部的內部，上面可開放地形成。具體地，在凸輪箱10的上側設置有驅動部20，驅動部20的驅動軸23插入在第一安裝槽111內側，可以與聯軸器30相結合。第一安裝槽111內側的驅動軸23可通過聯軸器30與下述上臂41的軸承411相連接。

可在第二安裝槽112安裝有下述旋轉部40的輥軸承42。第二安裝槽112形成在第一安裝槽111與第三安裝槽113之間，可與第一安裝槽111及第三安裝槽113連通。第二安裝槽112的直徑尺寸與輥軸承42的直徑尺寸相對應，可在第二安裝槽112內部設置有位置固定的輥軸承42。

可在第三安裝槽113安裝有下述旋轉部40。形成在凸輪箱10下部的第三安裝槽113的直徑大於第二安裝槽112的直徑，可在內部設置有旋轉部40。設置在第三安裝槽113內部的旋轉部40可以進行軸旋轉。並且，第三安裝槽113的下面開放地形成，因此，與外部連通，位於第三安裝槽113的雙臂45可定位在第三安裝槽113內，或者，雙臂45可朝第三安裝槽113的下側下降。

其中，參照圖6，銷設置槽12可形成在凸輪箱10。具體地，銷設置槽12可在形成第三安裝槽113的高度內形成在凸輪箱10的上部。當雙臂45因上升而位於第三安裝槽113內時，形成在凸輪箱10的銷設置槽12的位置可以是下部凸緣453的下側，銷設置槽12的高度可小於下部凸緣453的高度。

銷設置槽12可形成在凸輪箱10的第三安裝槽113的上部。具體地，可形成在凸輪箱10形成第三安裝槽113的內周面的上部。銷設置槽12可以是能够插入位置設定銷13的槽。

作為一例，一個銷設置槽12可形成在雙臂45位於內部的部分的凸輪箱10的上部。具體地，在雙臂45下降之前的初始狀態下(例如，在雙臂45上升以進入第三安裝槽113內部的狀態下)，在凸輪箱10形成第三安裝槽113的內周面上部形成銷設置槽12的高度可形成在雙臂45的下部凸緣453的下面的下側。具體地，銷設置槽12的上端可位於雙臂45的下部凸緣453的下面的高度。

位置設定銷13可插入配置在銷設置槽12。亦即，位置設定銷13可位於凸輪箱10的第三安裝槽113的上部。固定在銷設置槽12的位置設定銷13可沿著第三安裝槽113內側突出規定長度。具體地，位置設定銷13插入固定在銷設置槽12，該銷設置槽12形成在凸輪箱10所形成第三安裝槽113的內周面，端部可沿著第三安裝槽113內側突出規定長度。其中，位置設定銷13沿著第三安裝槽113內側突出的規定長度可在形成有第三安裝槽113的凸輪箱10的內周面與雙臂45的外周面相鄰突出。

沿著第三安裝槽113內側突出的位置設定銷13的規定長度從下降之前狀態的下部凸緣453的下側高度突出，下部凸緣453的下面可放置在位置設定銷13的上面。與下部凸緣453的下面突出的位置設定銷13的上端(或上面)接觸，在下部凸緣453被位置設定銷13支撑的情况下，可防止雙臂45因位置設定銷 13而下降。亦即，位置設定銷13可透過在下部凸緣453的下側支撑下部凸緣453來防止雙臂45因重力而下降。

並且，位置設定銷13沿著第三安裝槽113的邊緣突出的周圍的一位置可配置在以使得雙臂45軸旋轉時的軸中心點為基準與下述移動槽455錯開預設角度A的位置。對此，將在有關下述旋轉部40的說明中詳細說明。在本發明中，在雙臂45下降之前的狀態下，將位置設定銷13與移動槽455錯開預設角度A的狀態作為初始狀態進行說明。

在本發明中，銷設置槽12形成在凸輪箱10的一側，在一側的銷設置槽12設置有位置設定銷13。亦即，在附圖中，雖然顯示一個位置設定銷13分別設置在凸輪箱10一側的示例，但並不限定於此，銷設置槽12也可形成在凸輪箱10的兩側，並設置有兩個位置設定銷13。這意味著位置設定銷13的數量可根據設計人員或工作人員(管理人員)的需求產生變化。

其中，參照圖7，銷滑動槽14可形成在凸輪箱10的第三安裝槽113的下部。具體地，在凸輪箱10中，在第三安裝槽113的下部，銷滑動槽14可形成在形成第三安裝槽113的內周面。在本發明中，雖然顯示在凸輪箱10的一側形成有一個銷滑動槽14的示例，但並不限定於此，可根據設計人員或工作人員(管理人員)的需求使得兩個銷滑動槽14沿著第三安裝槽113的周圍相向形成。在從第三安裝槽113的內部下降到雙臂45的狀態下(例如，在下部凸緣453與凸輪箱10的底面相鄰狀態下)，在凸輪箱10形成第三安裝槽113的下部形成銷滑動槽14的高度可形成在雙臂45的上部凸緣452的上表面的上側。更具體地，在雙臂45下降狀態下，與雙臂45的上側相結合的花鍵軸套44的上面的高度可位於銷滑動槽14的下端。可在銷滑動溝槽14設置有位置固定銷15以能够進入第三安裝槽113內部或向外部伸出。

位置固定銷15設置在銷滑動槽14，可透過氣缸16沿著第三安裝槽113內側進入或向外側伸出。氣缸16可使得位置固定銷15進入第三安裝槽113內側或向外側伸出。具體地，氣缸16設置在凸輪箱10的外側面，可使得位置固定銷15沿著側方向進行工作。作為一例，氣缸16可以是液壓氣缸、空壓氣缸等多種氣缸中的一個。

在雙臂45下降狀態下，通過氣缸16進入第三安裝槽113內側的位置固定銷15可位於上部凸緣452的上側。具體地，在下部凸緣453因雙臂45下降 而與凸輪箱10的底部相鄰的狀態下，當位置固定銷15通過氣缸16進入第三安裝槽113內部時，位置固定銷15可插入固定在上部凸緣452的上表面的花鍵軸套44的底盤部442上表面。因此，在雙臂45下降狀態下，使得位置固定銷15位於雙臂45的上表面上側，因此，亦即使雙臂45受到上升方向的外力，上部凸緣452與固定在上部凸緣452的花鍵軸套44與位置固定銷15相衝突，可通過阻隔雙臂45的上升來固定雙臂45下降狀態的位置。

並且，在初始狀態下，當旋轉部40正旋轉預設角度A時，位置固定銷15可位於與移動槽455的位置錯開的位置。並且，在形成第三安裝槽113的內周面形成的位置設定銷13與位置固定銷15可形成在相互錯開的垂直線上。亦即，在初始狀態下，當旋轉部40正旋轉預設角度A時，移動槽455和位置固定銷15可位於互不相同的垂直線上。驅動部20可包括：馬達21；減速器22；以及驅動軸23。

馬達21可通過傳遞動力使得旋轉部40能够軸旋轉。減速器22與馬達21相連接，隨著馬達21傳遞的動力傳遞到旋轉部40，當旋轉部40進行軸旋轉時，可降低旋轉速度。亦即，可通過減速器22調節旋轉部40因接收從馬達21傳遞的動力而旋轉的速度及角度。

驅動軸23與馬達21及減速器22相連接，從減速器22的下部突出形成，可透過聯軸器30與旋轉部40相連接。

所述驅動部20安裝在凸輪箱的上部，驅動軸23可位於第一安裝槽111內部。

聯軸器30可使得驅動軸23與旋轉部40相連接。更具體地，聯軸器30可使得驅動軸23與上臂41的軸承411相連接。驅動軸23緊固地固定在聯軸器30的上部，軸承411可緊固地固定在聯軸器30的下部。

驅動軸23與軸承411沿著上下方向位於相同線上，可透過聯軸器30相連接。

因此，軸承411可隨著驅動軸23的旋轉而一起旋轉。

旋轉部40設置在凸輪箱10的第三安裝槽113，可從驅動部20接收動力來進行軸旋轉。旋轉部40可包括：上臂41；輥軸承42；螺帽部43；花鍵軸套44；以及雙臂45。

上臂41可在凸輪箱10內部通過驅動部20的動力來進行軸旋轉。亦即，上臂41可通過接收驅動部20的動力來使得雙臂45軸旋轉。

上臂41可包括：軸承411；以及移動引導軸412。

軸承411可通過聯軸器30與驅動軸23相連接。並且，軸承411可插入於安裝在第二安裝槽112的輥軸承42內側。具體地，軸承411與安裝在第二安裝槽112的輥軸承42相緊固，上部可突出規定長度直至第一安裝槽111。軸承411的上部緊固在聯軸器30，可以與驅動軸23相連接。位於第二安裝槽112的軸承411可以與輥軸承42相連接。軸承411從驅動軸23接收動力，可在輥軸承42的內側穩定地進行軸旋轉。在軸承411可形成有緊固突起部4111及螺栓部4112。

緊固突起部4111作為形成在軸承411下部的部分，緊固突起部4111的直徑大於軸承411上部的長度，可形成在軸承411的下部。作為一例，緊固突起部4111的直徑可以與第二安裝槽112的尺寸相同。並且，緊固突起部4111的尺寸可以與移動引導軸412的直徑相同。亦即，緊固突起部4111、移動引導軸412的直徑可以與第二安裝槽112的直徑尺寸相同或相似。例如，軸承411可以是「⊥」形，包括緊固突起部4111的一部分。可透過緊固突起部4111連接固定軸承411和移動引導軸412。所述緊固突起部4111可位於第二安裝槽112的下部。

螺栓部4112為形成有螺紋的部分，可形成在軸承411上部。具體地，螺栓部4112可形成在與聯軸器30相結合的軸承411的上部下側，緊固突起部4111與螺栓部4112之間的高度可以與輥軸承42高度相對應。螺栓部4112可以與下述螺帽部43螺紋結合。

移動引導軸412可從軸承411的下端沿著下方延伸形成，可插入在雙臂45內部的中空部451。具體地，移動引導軸412從緊固突起部4111的下端沿著下方延伸，直徑可以與緊固突起部4111相同。

移動引導軸412透過花鍵軸套44與雙臂45相連接，可插入在雙臂45的中空部451。通過花鍵軸套44與雙臂45相結合的移動，引導軸412可向雙臂45傳遞從軸承411接收的軸旋轉力。

具體地，可在移動引導軸412的外周面反復形成有突出形成的花鍵部4121。花鍵部4121可以是沿著上下方向延伸形成的突出部分。在此情况下，花鍵部4121可沿著移動引導軸412的外周面相互隔開形成有多個。

輥軸承42設置在第二安裝槽112的固定位置，在內側設置有所述軸承411，可引導位於內側的軸承411的軸旋轉。輥軸承42可以是圓筒輥軸承42、圓錐輥軸承42等通常使用的輥軸承42中的一個。

輥軸承42可安裝在第二安裝槽112以位於軸承411的緊固突起部4111與螺栓部4112之間。具體地，輥軸承42的尺寸與第二安裝槽112的尺寸相同，其設置高度可對應於緊固突起部4111與螺栓部4112之間的高度。因此，輥軸承42可透過緊固在緊固突起部4111與螺栓部4112的螺帽部43固定在第二安裝槽112內部的位置（高度）。

螺帽部43緊固在軸承411的螺栓部4112，可防止輥軸承42因旋轉而沿著軸承411向上側移動。作為一例，在輥軸承42位於緊固突起部4111上端的狀態下，隨著螺帽部43與緊固部螺紋結合，可使得輥軸承42位於緊固突起部4111與螺帽部43之間。

花鍵軸套44插入固定在雙臂45的中空部451上側，可使得移動引導軸412沿著內側貫通。

花鍵軸套44可包括：花鍵槽441；以及底盤部442。

花鍵槽441可以是在花鍵軸套44的內周面與形成在移動引導軸412的外周面的花鍵部4121相嚙合的槽。亦即，隨著花鍵部4121通過插入與花鍵槽441相嚙合，可使得移動引導軸412的旋轉力傳遞到花鍵軸套44。並且，花鍵槽441與花鍵部4121沿著上下方向延伸形成，因此，可沿著花鍵槽441的上下長度方向與花鍵部4121上下移動。因此，可使得花鍵軸套44沿著移動引導軸412的上下長度方向上下移動，在移動引導軸412軸旋轉的情况下，使得花鍵軸套44也一起軸旋轉。

底盤部442作為從花鍵軸套44的上端外周面沿著外側突出的部分，可以與雙臂45的上部凸緣452緊固固定。由於花鍵軸套44通過底盤部442固定在雙臂45的上部，因此，可使得花鍵軸套44與雙臂45作為一個結構體並工作。像這樣，在移動引導軸412軸旋轉的情况下，可通過底盤部442緊固固定花鍵軸套44與雙臂45來使得雙臂45一同旋轉，因此，雙臂45可通過花鍵軸套44沿著移動引導軸412的上下長度方向上下移動。

雙臂45與上臂41相連接，在其內部的中空部451插入有上臂41的規定長度，隨著上臂41的軸旋轉而一同軸旋轉，可通過施加於固定在下端的夾緊部50的外力沿著所述上臂41的長度方向上下移動。雙臂45可透過夾緊部50與主軸3相連接來實現工作。亦即，雙臂45的上升或下降通過夾緊部50接收主軸3的上升或下降的力，可以與主軸3一同工作。對於雙臂45的工作狀態，以下，將參照圖14進行說明。

具體地，雙臂45位於第三安裝槽113，以移動引導軸412為基準進行升降來位於第三安裝槽113內部或向第三安裝槽113下側突出。作為一例，雙臂45的長度可以是第三安裝槽113的長度以上。

雙臂45可包括：中空部451；上部凸緣452；下部凸緣453；連接軸454；以及移動槽455。

中空部451可形成在雙臂45的內部。亦即，雙臂45可以是在內部形成有中空部451的管形狀。花鍵軸套44插入固定在雙臂45的中空部451上側，移動引導軸412插入花鍵軸套44內部並插入中空部451內部。亦即，雙臂45通過花鍵軸套44與上臂41的移動引導軸412機械結合，隨著上臂41的軸旋轉而一起軸旋轉，可通過連接軸454施加於固定在雙臂45下端的夾緊部50的外力沿著移動引導軸412的花鍵部4121上下移動。

上部凸緣452及下部凸緣453可在雙臂45的上部沿著周圍向外側突出，可上下相互隔開規定間隔。由於上部凸緣452在雙臂45的上端沿著周圍向外側突出，因此，可以與花鍵軸套44的底盤部442相固定。下部凸緣453可以與上部凸緣452沿著下側隔開規定間隔突出。

連接軸454在雙臂45的下端沿著下方突出形成，插入固定在夾緊部50的中心，可以與夾緊部50相連接。

移動槽455可沿著上部凸緣452及下部凸緣453的周圍形成在預設位置。具體地，當旋轉部40正旋轉預設角度A時，移動槽455可形成在上部凸緣452及下部凸緣453周圍的位置，使得移動槽455與位置設定銷13位於相同垂直線上。並且，當旋轉部40正旋轉預設角度A時，移動槽455可形成在與位置固定銷15的位置錯開的位置。

其中，參照圖11，圖11的（a）部分可以是旋轉部40旋轉之前的初始狀態。初始狀態可以是如下狀態，亦即，雙臂45與主軸3沿著左右方向位於水平線上，第一指狀部51及第二指狀部52沿著前後方向配置。

如圖11的（a）部分所示，在旋轉部40旋轉之前的初始狀態中，以雙臂45的中心點為基準的移動槽455與位置設定銷13之間的角度可以是預設角度A。在此情况下，預設角度A可以是70度。其中，當旋轉部40旋轉時，預設角度A可以是夾緊部50的第一指狀部51或第二指狀部52配置在主軸3下側的角度。具體地，可以是如下角度，亦即，夾緊部50的第一指狀部51或第二指狀部52在主軸3下側使得主軸3的中心軸與第一指狀部51或第二指狀部52夾緊的工具的中心軸位於相同線上的角度。

圖11的（b）部分為旋轉部40正旋轉預設角度A的狀態圖。在本發明中，正旋轉可意味著旋轉部40因旋轉預設角度A而導致移動槽455與位置設定銷13位於相同線上的方向。例如，在本實施例中，正旋轉可意味著逆時針方向的旋轉。

如圖11的（b）部分所示，若旋轉部40正旋轉預設角度A，則雙臂45的移動槽455可以與位置設定銷13位於相同垂直線上。並且，夾緊部50的第一指狀部51或第二指狀部52可位於主軸3的下側。在此情况下，位置固定銷15可位於與移動槽455錯開的垂直線上。

在夾緊部50的兩側端部設置有能够夾緊/鬆開工具的指狀部，固定在旋轉部40的下端，可隨著旋轉部40的旋轉而旋轉。

具體地，夾緊部50與雙臂45的連接軸454相連接，隨著雙臂45的旋轉而一起旋轉，可隨著雙臂45的上升或下降而一起上升或下降。

夾緊部50可包括：第一指狀部51；第二指狀部52；第一加壓部53；以及第二加壓部54。

第一指狀部51可用於夾緊從工具庫接收的要更換的新的第一工具T1。第二指狀部52可用於夾緊在主軸3使用完的第二工具T2。

第一加壓部53設置在第一指狀部51內側，可對位於第一指狀部51內側的第一工具T1進行加壓來提高固定力。第二加壓部54設置在第二指狀部52內側，可對位於第二指狀部52內側的第二工具T2進行加壓來提高固定力。

參照圖12至圖21，針對本發明一實施例的自動工具交換裝置1的工作方法進行說明。

首先，圖12的情况為自動工具交換裝置1進行工作之前的初始狀態。如上所述，初始狀態可以是如下狀態，亦即，雙臂45與主軸3沿著左右方向位於水平線上，第一指狀部51及第二指狀部52沿著前後方向配置。在此情况下，第一指狀部51可處於夾緊從工具庫接收之要更換的第一工具T1的狀態，第二指狀部52可處於空狀態。

如圖13所示，在此狀態下，可通過接收驅動部20的動力來使得旋轉部40正旋轉預設角度A。其中，預設角度A可以是70度。但是，並不限定於此，預設角度A可基於製造方的裝置特性確定。具體地，在從驅動部20產生動力的情况下，隨著與驅動軸23相連接的上臂41的軸承411進行正旋轉，若上臂41正旋轉預設角度A，則通過上臂41和花鍵結構連接的雙臂45可一同正旋轉預設角度A。並且，隨著雙臂45進行旋轉，固定在雙臂45下端的連接軸454的夾緊部50也可一同正旋轉預設角度A。

如上所述，若旋轉部40正旋轉預設角度A，則第二指狀部52位於主軸3的下側。在此情况下，如圖11的(b)部分所示，正旋轉預設角度A的雙臂45可處於旋轉狀態，使得移動槽455與位置設定銷13位於相同垂直線上。由於形成在上部凸緣452及下部凸緣453的移動槽455與位置設定銷13沿著上下方位於相同線上，隨著移動槽455通過位置設定銷13，雙臂45處於能够下降的狀態。

位於主軸3下側的第二指狀部52可夾緊被主軸3夾緊之使用完而需要更換的第二工具T2。

其中，參照圖14至圖16，在旋轉部40正旋轉預設角度A後，在第二指狀部52夾緊被所述主軸3夾緊的所述第二工具T2的狀態下，隨著主軸3下降，雙臂45可沿著上臂41的長度方向下降。

具體地，在固定在雙臂45下端的夾緊部50的第二指狀部52同時夾緊第二工具T2和主軸3的狀態下，若主軸3下降，則雙臂45可通過主軸3下降的力一同下降。

雙臂45可通過夾緊部50接收主軸3上升或下降的力來一同機械工作。在此情况下，位置設定銷13通過移動槽455貫通，隨著花鍵軸套44的花鍵槽441沿著移動引導軸412的花鍵部4121向下移動，可使得雙臂45下降。

在雙臂45和主軸3同時夾緊第二工具T2的狀態下，在雙臂45隨著主軸3下降而下降的過程中，主軸3可逐漸鬆開第二工具T2並下降。亦即，第二指狀部52夾緊第二工具T2後，主軸3可在下降過程中鬆開第二工具T2。

如圖15及圖16所示，若下部凸緣453因雙臂45下降而位於第三安裝槽113的下部，則隨著位置固定銷15可通過氣缸16的工作進入第三安裝槽113內部並位於上部凸緣452上側。具體地，若下部凸緣453相鄰位於凸輪箱10底面，則位置固定銷15進入第三安裝槽113內部，可使得上部凸緣452上側的花鍵軸套44的底盤部442向上側插入。通過位於花鍵軸套44的上表面的位置固定銷15使得雙臂45無法向上側移動，可固定雙臂45的高度。

參照圖17，在第二指狀部52夾緊第二工具T2且主軸3鬆開第二工具T2後，主軸3可上升。在此情况下，如圖15及圖16所示，位置固定銷15進入第三安裝槽113，使得位置固定銷15位於下部凸緣453上側來使得雙臂45無法隨著主軸3的上升而上升，由於雙臂45因位置固定銷15而處於位置固定狀態，因此，可維持下降狀態。

如圖18所示，主軸3上升後，在第一指狀部51夾緊第一工具T1且第二指狀部52夾緊第二工具T2的狀態下，夾緊部50可旋轉180度。夾緊部50旋轉180度的狀態可以是以初始狀態為基準旋轉預設角度A+180度的狀態。作為一例，在圖12所示的初始狀態下，可以是夾緊部50旋轉70度+180度的狀態。

在圖17所示的狀態下，若夾緊部50旋轉180度，則第一指狀部51夾緊的第一工具T1位於主軸3的下側，夾緊第二工具T2的第二指狀部52位於主軸3對面的工具庫側。

參照圖19及圖20，若夾緊第一工具T1的第一指狀部51位於主軸3下側，則主軸3可再次下降並夾緊第一工具T1。

隨著主軸3夾緊第一工具T1，在第一指狀部51與主軸3同時夾緊第一工具T1的狀態下，可向外部再次伸出位置固定銷15。亦即，若阻隔朝向雙臂45上側移動的位置固定銷15再次從第三安裝槽113向外部伸出，則朝雙臂45上側的移動可變得自由。

如上所述，在向第三安裝槽113外側伸出位置固定銷15後，若主軸3上升，則主軸3上升的力通過夾緊部50傳遞到雙臂45，隨著雙臂45上升，下部凸緣453可上升至位置設定銷13的上側。換言之，在主軸3和第一指狀部51同時夾緊第一工具T1的狀態下，若主軸3上升，則第一工具T1與主軸3一同上升，夾緊第一工具T1的第一指狀部51與主軸3也一同上升，若夾緊部50隨著第一指狀部51的上升而上升，則與夾緊部50固定的雙臂45也會上升。

接著，在雙臂45的下部凸緣453上升至位置設定銷13的上側後，第一指狀部51鬆開第一工具T1。隨後，如圖21所示，從驅動部20接收動力的上臂41逆旋轉預設角度A，使得移動槽455與位置設定銷13的位置相互錯開。亦即，再次回到初始狀態，隨著移動槽455與位置設定銷13相互錯開，使得下部凸緣453的下面被位置設定銷13上端支撑，因此，可透過位置設定銷13防止下部凸緣453下降。

如上所述，本發明一實施例的自動工具交換裝置1接收驅動部20的動力來進行軸旋轉，升降工作透過工具從主軸3接收升降力來進行。亦即，可透過與主軸3的機械連接來夾緊工具。

如上所述，本發明實施例透過聯軸器結合驅動部與上臂實現簡單結構來向雙臂傳遞軸旋轉運動，並且，透過與加工中心的主軸實現機械聯動來使得雙臂因主軸的上下移動而沿著上下方向移動，因此，對習知的通過輥齒輪凸輪複雜驅動的旋轉運動及上下運動進行分離，可透過簡化內部結構來大幅減少機器工作過程中產生的問題。

並且，可藉由習知的連桿結構去除允許雙臂上下移動的凸輪箱內部的輥齒輪凸輪及傳動部分來簡化凸輪箱內部結構，因此，可消除誤工作、發生故障、受損等問題。

以上，雖然詳細說明了本發明的特定實施例，但應當理解的是，本發明所屬技術領域的普通技術人員可在不脫離本發明範疇的前提下對所述實施例進行多種變化。因此，本案的申請專利範圍並不侷限於以上說明的實施例，應基於申請專利範圍及其均等技術方案加以定義。

1:自動工具交換裝置

2:機械裝置

3:主軸

10:凸輪箱

11:安裝槽

111:第一安裝槽

112:第二安裝槽 113:第三安裝槽 12:銷設置槽 13:位置設定銷 14:銷滑動槽 15:位置固定銷 16:氣缸 20:驅動部 21:馬達 22:減速器 23:驅動軸 30:聯軸器 40:旋轉部 41:上臂 411:軸承 4111:緊固突起部 4112:螺栓部 412:引導軸 4121:花鍵部 42:輥軸承 43:螺帽部 44:花鍵軸套 441:花鍵槽 442:底盤部 45:雙臂 451:中空部 452:上部凸緣 453:下部凸緣 454:連接軸 455:移動槽 50:夾緊部 51:第一指狀部 52:第二指狀部 53:第一加壓部 54:第二加壓部 T1:第一工具 T2:第二工具 A:預設角度

圖1及圖2為分別顯示本發明一實施例的自動工具交換裝置設置在加工中心的主軸一側的狀態的立體圖； 圖3為本發明一實施例的自動工具交換裝置的上側立體圖； 圖4為本發明一實施例的自動工具交換裝置的下側立體圖； 圖5為圖1所示的自動工具交換裝置的A-A線剖視圖； 圖6為圖1所示的自動工具交換裝置的B-B線剖視圖； 圖7為圖1所示的自動工具交換裝置的C-C線剖視圖； 圖8為圖1所示的C-C線剖面立體圖； 圖9為顯示本發明一實施例的驅動部、聯軸器、旋轉部及夾緊部的視圖； 圖10為顯示圖9所示的結構的分解立體圖； 圖11為顯示本發明一實施例的位置設定銷、位置固定銷及移動槽的位置的示意圖； 圖12為顯示本發明一實施例的自動工具交換裝置工作之前的初始狀態的圖； 圖13為顯示本發明一實施例的通過旋轉部正旋轉預設角度使得夾緊部的第二指狀部配置在主軸下側的工作狀態的視圖； 圖14為顯示本發明一實施例的夾緊部與雙臂因主軸下降而下降的工作狀態的視圖； 圖15為顯示圖14所示的自動工具交換裝置的工作狀態的剖視圖； 圖16為顯示圖14所示的自動工具交換裝置的工作狀態的前視圖； 圖17為顯示圖16所示的自動工具交換裝置的工作狀態中主軸鬆開第二工具後上升的狀態圖； 圖18為顯示本發明一實施例在第二指狀部夾緊第二工具的狀態下夾緊部旋轉180度的狀態圖； 圖19為顯示本發明一實施例在夾緊第一工具的第一指狀部位於主軸下側的狀態下主軸下降夾緊第一工具的工作狀態的圖； 圖20為顯示本發明一實施例的雙臂隨著主軸上升而一起上升的工作狀態的視圖；以及 圖21為顯示本發明一實施例的旋轉部逆旋轉預設角度的工作狀態的視圖。

1:自動工具交換裝置

2:機械裝置

3:主軸

10:凸輪箱

16:氣缸

20:驅動部

50:夾緊部

51:第一指狀部

52:第二指狀部

T1:第一工具

Claims (10)

1. 一種自動工具交換裝置，用於設置在一加工中心的一工具庫與一主軸之間，包括：一凸輪箱，安裝有一驅動部；一旋轉部，設置在所述凸輪箱的內部，用以從所述驅動部接收動力來進行軸旋轉；以及一夾緊部，在兩側端部設置有能够夾緊或鬆開一工具的一指狀部，所述夾緊部固定在所述旋轉部的下端，以隨著所述旋轉部的旋轉而旋轉，其中，所述旋轉部包括：一上臂，在所述凸輪箱的內部通過所述驅動部的動力來進行軸旋轉；以及一雙臂，其內部的中空部插入有所述上臂的規定長度而與所述上臂相連接，以隨著所述上臂的軸旋轉而一同進行軸旋轉，能够通過施加於固定在下端的所述夾緊部的外力來沿著所述上臂的長度方向上下移動，所述雙臂包括：一上部凸緣和一下部凸緣，在上部沿著周圍向外側突出，並且上下隔開一規定間隔而形成；以及一移動槽，分別形成在所述上部凸緣及所述下部凸緣的周圍預設位置，其中，所述凸輪箱包括一位置設定銷，所述位置設定銷在所述雙臂配置在所述凸輪箱內部的一安裝槽內時朝所述安裝槽的內側突出，並在所述雙臂下降之前的狀態下從低於所述下部凸緣所在高度的下側高度突出，以及以所述雙臂軸旋轉時的軸中心點為基準與所述移動槽錯開一預設角度來配置，以及其中，所述夾緊部包括：一第一指狀部，用於夾緊從所述工具庫接收之要更換的新的一第一工具；以及一第二指狀部，用於夾緊在所述主軸使用完的一第二工具。
2. 根據請求項1所述的自動工具交換裝置，其中，當所述夾緊部的所述指狀部與所述主軸同時夾緊所述工具，並在所述主軸上升或下降時，所述雙臂通過所述主軸上升或下降的力一同上升或下降。
3. 根據請求項1所述的自動工具交換裝置，其中，在所述雙臂通過旋轉使得所述移動槽與所述位置設定銷錯開所述預設角度的情况下，所述下部凸緣的下面與在所述凸輪箱突出的所述位置設定銷的上端接觸，所述下部凸緣被所述位置設定銷支撑，從而所述位置設定銷防止所述雙臂因自重而下降。
4. 根據請求項1所述的自動工具交換裝置，其中，當所述雙臂與所述主軸沿著左右方向位於水平線上、所述第一指狀部及所述第二指狀部沿著前後方向配置的狀態下、以及所述旋轉部正旋轉所述預設角度時，所述第二指狀部位於所述主軸的下側，並形成在所述上部凸緣及所述下部凸緣的所述移動槽與所述位置設定銷沿著上下方向位於相同線上，從而，所述移動槽通過所述位置設定銷並使所述雙臂下降。
5. 根據請求項1所述的自動工具交換裝置，其中，所述凸輪箱包括：一位置固定銷，從配置有所述雙臂的所述安裝槽的下部進入所述安裝槽的內側；以及一氣缸，用以使得所述位置固定銷進入到所述安裝槽的內側或向外側伸出，其中，在所述雙臂下降的狀態下，通過所述氣缸進入到所述安裝槽內側的所述位置固定銷將位於所述上部凸緣的上側。
6. 根據請求項5所述的自動工具交換裝置，其中，所述位置固定銷從與在所述旋轉部正旋轉所述預設角度的狀態下的所述移動槽的位置錯開的所述安裝槽的周圍的一位置進入。
7. 根據請求項6所述的自動工具交換裝置，其中，當所述旋轉部正旋轉所述預設角度後，在所述第二指狀部夾緊被所述主軸夾緊的所述第二工具的狀態下，所述雙臂隨著所述主軸的下降而沿著所述上臂的長 度方向下降，當所述下部凸緣因所述雙臂的下降而位於所述安裝槽的下部時，通過所述氣缸的工作，所述位置固定銷進入到所述安裝槽的內部並位於所述上部凸緣的上側，當所述主軸鬆開所述第二工具後上升時，在所述第一指狀部夾緊所述第一工具且所述第二指狀部夾緊所述第二工具的狀態下，所述夾緊部旋轉180度使得所述第一指狀部夾緊的所述第一工具位於所述主軸的下側。
8. 根據請求項7所述的自動工具交換裝置，其中，當所述主軸再次下降並夾緊被所述第一指狀部夾緊的所述第一工具來使得所述第一指狀部與所述主軸同時夾緊所述第一工具時，所述位置固定銷通過所述氣缸向所述安裝槽的外側伸出，隨著所述主軸的上升，所述主軸上升的力將透過所述夾緊部傳遞到所述雙臂使得所述雙臂上升，所述雙臂上升使得所述移動槽貫通所述位置設定槽，以使所述下部凸緣位於所述位置設定銷的上側，在所述第一指狀部鬆開所述第一工具後，當從所述驅動部接收動力的所述上臂逆旋轉所述預設角度而使得所述移動槽與所述位置設定銷的位置錯開時，透過所述位置設定銷支撑所述下部凸緣。
9. 根據請求項1所述的自動工具交換裝置，其中，所述上臂包括：一軸承，透過一聯軸器與所述驅動部的一驅動軸相連接；以及一移動引導軸，在所述軸承的下部沿著下方延伸形成，以插入在所述雙臂內部的所述中空部，其中，所述旋轉部包括一輥軸承，設置在所述凸輪箱內的固定位置，在內側設置有所述軸承，用於引導所述軸承的軸旋轉。
10. 根據請求項9所述的自動工具交換裝置，其中，在所述移動引導軸的外周面形成有一花鍵部，以及所述旋轉部還包括一花鍵軸套，用以插入在所述雙臂的所述中空部的上側，使得所述移動引導軸向內側貫通，以在內周面形成有與所述花鍵部相嚙合的一花鍵槽。