TWM450450U - 主軸及刀庫同步位移聯動快速換刀機構 - Google Patents

Description

主軸及刀庫同步位移聯動快速換刀機構

本創作係提供一種刀庫同步聯動快速動換刀機構，係利用刀庫側邊滾輪調整座上滾輪在聯動板上平部、凹部滑動，完成刀庫同步位移聯動快速換刀動作，其刀庫支架上樞設有擺臂，擺臂前端開設凹槽容納強力預壓扭簧，並以心軸穿設及螺絲固定強力預壓扭簧，使擺臂上結合的刀庫箱體上刀盤、滾輪調整座、滾輪，受強力預壓扭簧壓制定位不抖動，使滾輪在聯動板上平部、凹部滑動時動作平順，且刀盤間歇回轉機構配合抓刀座不掉刀飛刀等特性，可配合完成刀庫同步位移聯動快速換刀動作。

按，現有的機械加工中心用換刀機構，例如：斗笠式刀庫利用氣缸將刀盤推至主軸中心位置插刀後主軸鬆刀上升到換刀位置確認，刀盤馬達分割鬆刀定位完成後，主軸下降刀把位置夾刀缸確認後，刀庫刀盤氣缸後退到原來刀庫位置無誤後，主軸才可進行加工，整體刀庫做動作機械與主軸換刀時間過長約需9秒，雖成本低但換刀速度沒有競爭力、換刀經濟效益不高，而刀盤夾刀沒有鎖刀裝置，易產生掉刀現象；另，機械手換刀刀庫利用主軸換刀原點校正扣刀角度及定位確認，機械手刀庫進行刀套氣缸倒刀， 刀臂扣刀角度，主軸刀把位置，主軸鬆刀確認後，機械手刀臂往下拉刀、脫離主軸刀把、回轉180度、換刀動作完成，機械手上升到主軸及刀套位置無誤後，主軸夾緊刀把確認後，機械手刀臂回到原位無誤後，方可進行加工動作，其機構零件太多，結構複雜，易產生主軸刀庫機構跟機械手動作換刀時刀把掉刀、飛刀安全之不穩定性、產生售服維修不便，成本太高。本創作之創作人從事機械加工中心用換刀機構及其相關產品製造多年深知其優缺點，乃致力於改良其缺點，期使快速換刀機構更為實用，符合使用者之需求，經由多年試驗改良，終於創作出本創作。

一種主軸及刀庫同步位移聯動快速換刀機構，係用於加工中心用機械，包括：機床本體上設有伺服馬達可驅動主軸升降，主軸兩側邊設有聯動板可與主軸同步位移，聯動板上設有平部及凹部具有高低落差，滾輪在連動板上滑移時其高低落差，可使擺臂受強力預壓扭簧旋動下壓，進而完成刀庫同步位移聯動快速換刀動作，擺臂兩側設有單桿軸承，可於擺臂旋動時使擺臂動作平順不抖動。

一機床本體前側設有刀庫支架，刀庫支架內固定座可樞設擺臂，擺臂前端開設凹槽可容納強力預壓扭簧，並以 心軸穿設及螺絲固定強力預壓扭簧，強力預壓扭簧將擺臂下壓，使擺臂結合的刀庫箱體，及側邊滾輪調整座上樞設的滾輪，刀庫箱體結合的刀盤，於滾輪在聯動板上平部、凹部滑動時動作平順不抖動，擺臂末端結合刀庫，刀庫內設有刀庫箱體，刀庫箱體內設有刀盤間歇回轉機構，刀盤間歇回轉機構，以驅動馬達嚙合傳動齒輪帶動刀庫凸輪及凸輪齒輪、凸輪心軸，凸輪心軸上設有定位信號塊配合進階開關，使刀庫凸輪驅動分度單桿軸承時刀盤選刀，及完成刀盤選刀後主軸向下抓刀完成時，鬆刀撞塊推抵抓刀座上鎖刀桿，完成換刀等動作，刀庫箱體側邊設有滾輪調整座樞設滾輪，刀庫箱體前側結合刀盤，側邊設有驅動馬達帶動刀庫凸輪及刀盤，當伺服馬達驅動主軸升降時聯動板同步位移，配合刀庫側邊滾輪調整座上滾輪在聯動板上滑動，完成刀庫同步位移聯動快速換刀動作，且刀盤圓周上刀具皆設有抓刀座，抓刀座上設有鎖刀桿及鬆緊彈簧，配合鬆刀撞塊可完成扣刀及鬆刀動作，並防止換刀動作時刀具掉落及飛出。

綜上所述，當主軸加工欲換刀具時，刀盤上抓刀座呈現空刀等待換刀狀態，伺服馬達將主軸及聯動板往上驅動後，滾輪由聯動板上平部滑至凹部時，因平部與凹部具高低落差使強力預壓扭簧將擺臂旋動下壓，且此時刀盤上抓刀座恰好扣住主軸上欲更換之刀具，刀具扣住後伺服馬達 再將主軸驅動往上退刀，完成主軸退刀，此時刀盤間歇回轉機構可控制進行選刀，選刀完成後伺服馬達再將主軸驅動往下抓刀，主軸抓刀後抓刀座上鎖刀桿受鬆刀撞塊壓制鬆開刀具，抓刀座鬆開刀具後伺服馬達繼續驅動主軸向下至加工位置，此時滾輪由聯動板上凹部滑至平部定位，刀盤上抓刀座呈現空刀等待換刀狀態，主軸進行加工及換刀動作時，強力預壓扭簧可旋動下壓擺臂，使與擺臂結合的刀庫定位不抖動。

請參閱第一圖及第十一圖所示，一種主軸及刀庫同步位移聯動快速換刀機構，包括：機床本體(60)上設有伺服馬達(11)可驅動主軸(13)升降，主軸(13)兩側邊設有聯動板(14)可與主軸(13)同步位移，聯動板(14)上設有平部(141)及凹部(142)具有高低落差，滾輪(24)在聯動板(14)上滑移時其高低落差，可使擺臂(35)受強力預壓扭簧(38)旋動下壓，進而完成刀庫(50)同步位移聯動快速換刀動作，擺臂(35)兩側設有單桿軸承(40)，可於擺臂(35)旋動時使擺臂動作平順不抖動。

一機床本體(60)前側設有刀庫支架(12)，刀庫支架(12)內固定座(36)可樞設擺臂(35)，擺臂(35)前端開設凹槽(351)可容納強力預壓扭簧(38)，並以心軸(37)穿設及固定螺絲(39)固定強力預壓扭簧(38)，強 力預壓扭簧(38)可使擺臂(35)結合的刀庫箱體(20)，及側邊滾輪調整座(23)上樞設的滾輪(24)，刀庫箱體(20)結合的刀盤(33)，於滾輪(24)在聯動板(14)上平部(141)、凹部(142)滑動時動作平順不抖動，擺臂(35)末端結合刀庫(50)，刀庫(50)內設有刀庫箱體(20)，刀庫箱體內(20)設有刀盤間歇回轉機構(201)，刀盤間歇回轉機構(201)，以驅動馬達(25)嚙合傳動齒輪(26)帶動刀庫凸輪(31)及凸輪齒輪(27)、凸輪心軸(28)，凸輪心軸(28)上設有定位信號塊(30)配合進階開關(29)，控制刀庫凸輪(31)驅動分度單桿軸承(32)，使刀盤(33)旋動選刀，及完成刀盤(33)選刀後主軸(13)向下抓刀完成時，鬆刀撞塊(17)推抵抓刀座(15)上鎖刀桿(16)，完成換刀等動作，刀庫箱體(20)側邊設有滾輪調整座(23)樞設滾輪(24)，刀庫箱體(20)前側結合刀盤(33)，側邊設有驅動馬達(25)帶動刀庫凸輪(31)及刀盤(33)，當伺服馬達(11)驅動主軸(13)升降時聯動板(14)同步位移，配合刀庫箱體(20)側邊滾輪調整座(23)上滾輪(24)在聯動板(14)上滑動，完成刀庫(50)同步位移聯動快速換刀動作，且刀盤(33)圓周上刀具(19)皆設有抓刀座(15)，抓刀座(15)上設有鎖刀桿(16)及鬆緊彈簧(18)，配合鬆刀撞塊(17)可完成扣刀及鬆刀動作，並防止換刀動作時刀具掉落及飛出。

當主軸(13)加工欲換刀具時，請參閱第七圖，刀盤(33)上抓刀座(15)呈現空刀等待換刀狀態，伺服馬達(11)將主軸(13)及聯動板(14)往上驅動後，滾輪(24)由聯動板(14)上平部(141)滑至凹部(142)時，請參閱第八圖，因平部(141)與凹部(142)高低落差使強力預壓扭簧(38)將擺臂(35)向下旋壓，且此時刀盤(33)上空刀等待之抓刀座(15)恰好扣住欲更換之刀具(19)，為抓刀座(15)扣刀動作；抓刀座(15)扣住刀具(19)後伺服馬達(11)再將主軸(13)往上驅動退刀，請參閱第九圖，完成主軸(13)退刀，此時刀盤間歇回轉機構(201)可控制進行選刀，為主軸(13)退刀及刀庫(50)選刀動作；選刀完成後伺服馬達(11)再將主軸(13)驅動往下抓刀，請參閱第十圖，為主軸(13)抓刀動作；主軸抓刀完成後，抓刀座(15)上鎖刀桿(16)受鬆刀撞塊(17)壓制鬆開刀具(19)後，伺服馬達(11)繼續驅動主軸(13)向下至加工位置，此時滾輪(24)由聯動板(14)上凹部(142)滑至平部(141)定位，刀盤(33)上抓刀座(15)呈現空刀等待換刀狀態，主軸(13)進行加工及換刀動作時，強力預壓扭簧(38)可旋壓擺臂(35)，使與擺臂(35)結合的刀庫(50)定位不抖動。

(11)‧‧‧伺服馬達

(12)‧‧‧刀庫支架

(13)‧‧‧主軸

(14)‧‧‧聯動板

(141)‧‧‧平部

(142)‧‧‧凹部

(15)‧‧‧抓刀座

(16)‧‧‧鎖刀桿

(17)‧‧‧鬆刀撞塊

(18)‧‧‧鬆緊彈簧

(19)‧‧‧刀具

(20)‧‧‧刀庫箱體

(201)‧‧‧刀盤間歇回轉機構

(21)‧‧‧刀盤軸承

(22)‧‧‧刀盤心軸

(23)‧‧‧滾輪調整座

(24)‧‧‧滾輪

(25)‧‧‧驅動馬達

(26)‧‧‧傳動齒輪

(27)‧‧‧凸輪齒輪

(28)‧‧‧凸輪心軸

(29)‧‧‧近接開關

(30)‧‧‧定位信號塊

(31)‧‧‧刀庫凸輪

(32)‧‧‧分度單桿軸承

(33)‧‧‧刀盤

(34)‧‧‧刀庫凸輪座

(35)‧‧‧擺臂

(351)‧‧‧凹槽

(36)‧‧‧固定座

(37)‧‧‧心軸

(38)‧‧‧強力預壓扭簧

(39)‧‧‧螺絲

(40)‧‧‧單桿軸承

(50)‧‧‧刀庫

(60)‧‧‧機床本體

(70)‧‧‧斗笠式刀庫

(80)‧‧‧機械手換刀刀庫

第一圖：係習用斗笠式刀庫平面示意圖。

第二圖：係機械手換刀刀庫平面示意圖。

第三圖：係本創作立體示意圖。

第四圖：係本創作刀盤間歇回轉機構示意圖。

第五圖：係本創作強力預壓扭簧示意圖。

第六圖：係本創作側面示意圖。

第七圖：係本創作抓刀座空刀等待換刀狀態示意圖。

第八圖：係本創作抓刀座扣刀動作示意圖。

第九圖：係本創作主軸退刀及刀庫選刀動作示意圖。

第十圖：係本創作主軸扣刀動作示意圖。

第十一圖：係本創作抓刀座平面示意圖。

(11)‧‧‧伺服馬達

(12)‧‧‧刀庫支架

(13)‧‧‧主軸

(14)‧‧‧聯動板

(141)‧‧‧平部

(142)‧‧‧凹部

(15)‧‧‧抓刀座

(16)‧‧‧鎖刀桿

(17)‧‧‧鬆刀撞塊

(18)‧‧‧鬆緊彈簧

(19)‧‧‧刀具

(20)‧‧‧刀庫箱體

(21)‧‧‧刀盤軸承

(22)‧‧‧刀盤心軸

(23)‧‧‧滾輪調整座

(24)‧‧‧滾輪

(33)‧‧‧刀盤

(35)‧‧‧擺臂

(37)‧‧‧心軸

(38)‧‧‧強力預壓扭簧

(40)‧‧‧單桿軸承

(50)‧‧‧刀庫

(60)‧‧‧機床本體

Claims (6)

1. 一種主軸及刀庫同步位移聯動快速換刀機構，其特徵為：機床本體上設有伺服馬達可驅動主軸升降，主軸兩側邊設有聯動板可與主軸同步位移，聯動板上設有具高低落差之平部及凹部，機床本體前側設有刀庫支架可樞設擺臂，擺臂前端開設凹槽可容納強力預壓扭簧，擺臂末端結合刀庫，刀庫內設有刀庫箱體，刀庫箱體內設有刀盤間歇回轉機構，刀盤間歇回轉機構以驅動馬達嚙合傳動齒輪帶動刀庫凸輪及凸輪齒輪、凸輪心軸，凸輪心軸上設有定位信號塊配合進階開關，刀庫箱體側邊設有滾輪調整座樞設滾輪，刀庫箱體前側結合刀盤，側邊設有驅動馬達帶動刀庫凸輪及刀盤，當伺服馬達驅動主軸升降時聯動板同步位移，配合刀庫側邊滾輪調整座上滾輪在聯動板上滑動，完成刀庫同步位移聯動快速換刀動作，且刀盤圓周上刀具皆設有抓刀座。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之一種主軸及刀庫同步位移聯動快速換刀機構，其中刀盤間歇回轉機構，利用設於凸輪心軸上進階開關及定位信號塊，使刀庫凸輪驅動分度單桿軸承時刀盤選刀，及完成刀盤選刀後主軸向下抓刀完成時，鬆刀撞塊推抵抓刀座上鎖刀桿，完成換刀等動作。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之一種主軸及刀庫同步位移聯動快速換刀機構，其中，抓刀座上設有鎖刀桿及鬆緊彈 簧，配合鬆刀撞塊可完成扣刀及鬆刀動作，並防止換刀動作時刀具掉落及飛出。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之一種主軸及刀庫同步位移聯動快速換刀機構，其中擺臂前端開設凹槽可容納強力預壓扭簧，並以心軸穿設及固定螺絲固定強力預壓扭簧。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之一種主軸及刀庫同步位移聯動快速換刀機構，其中強力預壓扭簧將擺臂壓制，使擺臂結合的刀庫箱體，及側邊滾輪調整座上樞設的滾輪，刀庫箱體結合的刀盤，於滾輪在聯動板上平部、凹部滑動時動作平順不抖動。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之一種主軸及刀庫同步位移聯動快速換刀機構，其中聯動板上設有平部及凹部具有高低落差，滾輪在聯動板上滑移時其高低落差，可使強力預壓扭簧旋動下壓擺臂，進而完成刀庫同步位移聯動快速換刀動作。