TWM465984U - 換刀裝置 - Google Patents

Description

換刀裝置

本揭露係有關於一種換刀裝置，尤指一種利用無油壓缸形式的內藏式主軸配合槓桿機構之機械式同步換刀裝置。

近年來3C產品快速崛起，帶動3C電子產業新一波熱潮，目前於加工3C產品機殼的機器設備中，主要包括一種兼具銑削、鑽孔及攻牙加工功能之高速加工工具機，3C產品機殼可於該類機台進行銑削、鑽孔及攻牙連續加工，為提高加工速率，除了改善加工製程及機台特性之外，更必須縮短置換加工刀具的時間。

就目前習知高速加工工具機中，其換刀裝置主要採用直結式主軸，而直結式主軸可分為無油壓缸及有油壓缸二種形式，無油壓缸形式的直結式主軸是利用機械式換刀，而油壓缸形式的直結式主軸則是利用油壓缸的驅動力換刀。一般而言，直結式主軸雖然成本較低且可提供較大出力，但其缺點包括：組裝完成的長度長，其自然頻率低，較不利於高速運轉，以及，驅動馬達體積大、慣性高，不利加減速，且重量大，將直結式主軸安裝於機台頭部上方時，易形成機台振動源，故頭部設計必須強化剛性，否則易產生振動，此外，必須同時兼顧主軸、驅動馬達、聯軸器三者之間的同心度，否則會產生高頻振動而導致主軸軸承損壞。

此外，少部分習知高速加工工具機之換刀裝置係採用內藏式 主軸，該內藏式主軸也分為有油壓缸及無油壓缸二種形式，油壓缸形式的內藏式主軸是利用油壓缸的驅動力換刀，其缺點為主軸結構長，且油壓缸成本高(約佔2~3成的成本)，雖然提高油壓壓力可提高換刀速度，但是提升的效果有限。至於無油壓缸形式的內藏式主軸則必須搭配複雜的連桿機構驅動換刀。

於一實施例中，本揭露提出一種換刀裝置，其包含一座體、一導塊、一槓桿及一主軸，座體係被驅動於一第一位置與一第二位置間往復移動；導塊具有串聯之一第一接觸段以及一第二接觸段；槓桿具有相對之一第一端以及一第二端，於第一端與第二端之間設有一支點，槓桿係藉由支點樞設於座體並可與座體同步往復移動，第一端與第二端係可相對於支點相對擺動；主軸係用以設置刀具，主軸具有一連動機構，連動機構係連接刀具，主軸係設置於座體並可與座體同步往復移動；當座體由第一位置移動至第二位置時，可同步帶動槓桿及主軸移動，使第一端由第一接觸段移動至第二接觸段，由第二接觸段對第一端提供一第一作用力，並使第二端同步對連動機構產生一第二作用力，以驅動連動機構釋放設置於主軸之刀具。

為使 貴審查委員對於本揭露之結構目的和功效有更進一步之了解與認同，茲配合圖示詳細說明如后。

10、100‧‧‧座體

20、200‧‧‧導塊

21、210‧‧‧第一接觸段

22、220‧‧‧第二接觸段

30、300‧‧‧槓桿

31、310‧‧‧第一端

311、3110‧‧‧滾柱軸承

32、320‧‧‧第二端

321、3210‧‧‧滾輪

33‧‧‧支點

40、400‧‧‧主軸

41、410‧‧‧打刀環

42‧‧‧盤形彈簧

43、430‧‧‧夾爪

50、500‧‧‧機台

A‧‧‧第一方向

B‧‧‧第二方向

D1‧‧‧距離

F1‧‧‧第一作用力

F2‧‧‧第二作用力

P1‧‧‧第一位置

P2‧‧‧第二位置

θ1‧‧‧夾角

第一圖係本揭露之一實施例之組合結構示意圖。

第二圖及第三圖係第一圖實施例之連續動作示意圖。

第四圖係本揭露另一實施例之立體組合結構示意圖。

第五圖係第四圖實施例之局部結構放大圖。

以下將參照隨附之圖式來描述本揭露為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利貴審查委員瞭解，但本案之技術手段並不限於所列舉圖式。

請參閱第一圖所示換刀裝置實施例，其主要係由一座體10、一導塊20、一槓桿30以及一主軸40構成。

座體10係可活動地設置於一機台50，座體10可被驅動於一第一位置P1與一第二位置P2間往復移動，就第一圖所示，座體10係平行於第一方向F上下移動，第一圖所示座體10係位於第一位置P1。至於驅動座體10移動之驅動裝置之種類或形式沒有一定限制，例如可採用馬達、齒輪、螺桿、齒條、氣壓、液壓等裝置。

導塊20係固設於機台50，導塊20具有串聯之一第一接觸段21以及一第二接觸段22，第一接觸段21之長度延伸方向係平行於一第二方向B，第二接觸段22之長度延伸方向係平行於第一方向A，第二方向B與第一方向A之間具有一小於九十度之夾角θ1。

槓桿30具有相對之一第一端31以及一第二端32，於第一端31設有一滾柱軸承311，於第二端32設有至少一滾輪321，於第一端31與第二端32之間設有一支點33，槓桿30係藉由支點33樞設於座體10，第一端31與第二端32係可相對於33支點相對如蹺蹺板一般擺動，槓桿30可與座體10同步往復移動。

主軸40係一無油壓缸形式的內藏式主軸，主軸40係設置於座體10並可與座體10同步往復移動。主軸40具有一連動機構，於本實施例之連動機構包括一打刀環41、一盤形彈簧42以及一組 夾爪43，盤形彈簧42係連接打刀環41以及夾爪43，夾爪43具有一夾緊狀態以及一釋放狀態，當夾爪43處於夾緊狀態時，可用以夾持刀具(圖中未示出)，當夾爪43處於釋放狀態時，則可釋放刀具。

導塊20、槓桿30及主軸40之相對位置關係為，導塊20與主軸40係分別位於槓桿30之支點33之相對二側，導塊20與槓桿30之第一端31係位於支點33之同一側(圖示支點33之右側)，主軸40與第二端32則係位於支點33之另外同一側(圖示支點33之左側)。

請參閱第一圖至第三圖所示，說明本揭露之連續作動方式。如第一圖所示座體10位於第一位置P1時，槓桿30之第一端31之滾柱軸承311係與導塊20分離，且槓桿30之第二端32之滾輪321與打刀環41之間具有一距離D1，第二端32之滾輪321未接觸至打刀環41，此時夾爪43係處於夾緊狀態，於夾爪43一端若設有刀具，則夾爪43可緊抓刀具。

請續參閱第二圖所示，當座體10平行於第一方向A向上朝向第二位置P2移動時，可同步帶動槓桿30及主軸40向上移動，可使槓桿30之第一端31之滾柱軸承311係抵靠於導塊20之第一接觸段21，由於第一接觸段21具有一平行於第二方向B之斜度，且第二方向B與第一方向A之間具有一小於九十度之夾角θ1，因此第一接觸段21可對滾柱軸承311(亦即槓桿30之第一端31)產生一第一作用力F1(相當於一推力)，同時對槓桿30之第二端32產生一向下之第二作用力F2，使槓桿30第二端32之滾輪321與打刀環41相互接觸，此時滾輪321對打刀環41產生之第二作用力F2尚 不足以使夾爪43轉換至釋放狀態。

請續參閱第三圖所示，當座體10上升至第二位置P2時，槓桿30之第一端31之滾柱軸承311可由第一接觸段21移動至第二接觸段22，此時，槓桿30第二端32之滾輪321所產生之第二作用力F2增大並足以將打刀環41下壓，可驅動打刀環41壓迫並撐開盤形彈簧42，繼而使夾爪43呈釋放狀態以釋放刀具。於夾爪43呈釋放狀態之過程中，除了進行鬆刀步驟之外，可同時進行換刀步驟，當換刀步驟完成時，則驅動座體10由第二位置P2下降至第一位置P1，亦即由第三圖返回第一圖所示狀態，使滾輪321脫離打刀環41，如此即可使夾爪43由釋放狀態回復至夾緊狀態，將置換的刀具牢牢抓緊而不致鬆脫。換言之，依第一圖至第三圖順序係進行鬆刀步驟，而依第三圖至第一圖順序則係進行夾刀步驟，若二者組合即可完成一次完整的換刀步驟。

請參閱第四圖及第五圖所示另一實施例之立體結構，本實施例具備第一圖所示主要架構，包括一座體100、一導塊200、一槓桿300以及一主軸400構成，座體100係可活動地設置於一機台500，導塊200係固設於機台500，槓桿300係樞設於座體100並可與座體100同步往復移動，主軸400係設置於座體100並可與座體100同步往復移動。於本實施例中，槓桿300的第一端310係呈一叉狀結構，於該叉狀結構之第一端310內設有一滾柱軸承3110，當槓桿300與座體100同步往復移動時，藉由該叉狀結構之第一端310之支撐，可使得滾柱軸承3110平穩地抵靠及滑行於第一接觸段210與第二接觸段220。此外，槓桿300的第二端320也呈一叉狀結構，於槓桿300的第二端320內部之相對二側分別設有一滾輪 3210，可藉由該二滾輪3210對稱壓迫於打刀環410之二側，可控制夾爪430釋放或夾緊刀具。

惟以上所述者，僅為本揭露之實施例而已，當不能以此限定本揭露實施之範圍；故，凡依本揭露申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本揭露專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧座體

20‧‧‧導塊

21‧‧‧第一接觸段

22‧‧‧第二接觸段

30‧‧‧槓桿

31‧‧‧第一端

311‧‧‧滾柱軸承

32‧‧‧第二端

321‧‧‧滾輪

33‧‧‧支點

40‧‧‧主軸

41‧‧‧打刀環

42‧‧‧盤形彈簧

43‧‧‧夾爪

A‧‧‧第一方向

B‧‧‧第二方向

F1‧‧‧第一作用力

F2‧‧‧第二作用力

P1‧‧‧第一位置

P2‧‧‧第二位置

Claims (9)

1. 一種換刀裝置，包含：一座體，其係被驅動於一第一位置與一第二位置間往復移動；一導塊，其具有串聯之一第一接觸段以及一第二接觸段；一槓桿，其具有相對之一第一端以及一第二端，於該第一端與該第二端之間設有一支點，該槓桿係藉由該支點樞設於該座體並可與該座體同步往復移動，該第一端與該第二端係可相對於該支點相對擺動；以及一主軸，係用以設置刀具，該主軸具有一連動機構，該連動機構係連接該刀具，該主軸係設置於該座體並可與該座體同步往復移動；該座體由該第一位置移動至該第二位置時，可同步帶動該槓桿及該主軸移動，使該第一端由該第一接觸段移動至該第二接觸段，由該第二接觸段對該第一端提供一第一作用力，並使該第二端同步對該連動機構產生一第二作用力，以驅動該連動機構釋放設置於該主軸之該刀具。
2. 如申請專利範圍第1項所述之換刀裝置，其中該主軸係一無油壓缸形式的內藏式主軸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之換刀裝置，其中該第二接觸段之長度延伸方向係平行於一第一方向，該第一接觸段之長度延伸方向係平行於一第二方向，該第二方向與該第一方向之間具有一小於九十度之夾角。
4. 如申請專利範圍第1項所述之換刀裝置，其中該導塊與該主軸 係分別位於該槓桿之該支點之相對二側，該導塊與該第一端係位於該支點之同一側，該主軸與該第二端係位於該支點之另同一側。
5. 如申請專利範圍第1項所述之換刀裝置，其中該第一端設有一滾柱軸承，該槓桿與該座體同步往復移動時，該滾柱軸承係可抵靠於該第一接觸段與該第二接觸段。
6. 如申請專利範圍第1項所述之換刀裝置，其中該連動機構包括一打刀環、一盤形彈簧以及一組夾爪，該盤形彈簧係連接該打刀環以及該夾爪，該夾爪係用以夾持該刀具，該第二作用力係施加於該打刀環，並同步壓迫並撐開該盤形彈簧，且使該夾爪釋放該刀具。
7. 如申請專利範圍第6項所述之換刀裝置，其中該第二端設有二滾輪，該二滾輪係用以對稱壓迫於該打刀環之二側，以釋放該刀具。
8. 如申請專利範圍第6項所述之換刀裝置，其中該座體位於該第一位置時，該槓桿之該第一端係與該導塊分離，且該槓桿之該第二端與該打刀環之間具有一距離。
9. 如申請專利範圍第1項所述之換刀裝置，其中該座體係可活動地設置於一機台，該導塊係固設於該機台。