TWM521504U - 直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構 - Google Patents

Description

直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構

本創作涉及一種既能滿足高速運動，又具有高剛性切削能力，同時又能實現主軸套筒與主軸頭鑄件殼中的主軸套筒殼內壁無摩擦移動的直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，屬動鑽、銑、鏜床動力主軸頭製造領域。

習知第CN103801729A號“液壓振動鑽削動力頭”前案，其包括鑽削動力頭機構，所述鑽削動力頭機構包括第一伺服電機、左端蓋、主軸、第一靜壓滑動軸承、第二靜壓滑動軸承、外殼體、右端蓋、顫振體、彈性端蓋和用於裝配鑽頭的卡頭，所述第一伺服電機的輸出軸與所述主軸連接，所述外殼體內部開有容腔，所述第一靜壓滑動軸承安裝於所述外殼體容腔左端，所述第二靜壓滑動軸承安裝於所述外殼體容腔右端，所述左端蓋與所述外殼體左端連接，所述右端蓋與所述外殼體右端連接，所述主軸依次穿過左端蓋、第一靜壓滑動軸承、容腔、第二靜壓滑動軸承和右端蓋並伸出所述右端蓋，所述第一靜壓滑動軸 承與第二靜壓滑動軸承的進油口通過所述外殼體中的進油流道連通，所述進油流道與外殼體的進油口連通，所述外殼體的進油口與減壓閥的出油口連接，所述第一靜壓滑動軸承與第二靜壓滑動軸承的回油口通過所述外殼體中部的回油流道與油箱回油口連接，所述顫振體與所述主軸的右端連接，所述顫振體中部開有進出油孔，高頻激振閥的出油口與外殼體的進出油口連接，並通過外殼體中的進出流道和所述主軸中的軸向流道與所述進出油孔連通，所述顫振體右端與彈性端蓋連接，所述顫振體右端與所述彈性端蓋左端構成一個振動容腔，所述彈性端蓋右端與卡頭固定連接。其不足之處：一是加工主軸行程範圍為固定式，適用範圍小；二是無法實現快速換刀；三是加工精度低。

是以，針對上述習知結構所存在之問題點，如何開發一種更具理想實用性之創新結構，實消費者所殷切企盼，亦係相關業者須努力研發突破之目標及方向。

有鑑於此，創作人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本創作。

本創作之主要目的在於提供一種直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，其可避免背景技術中的不足之處，設計一種既能滿足高速運動，又具有高剛性切削能 力，同時又能實現主軸套筒與主軸頭鑄件殼中的主軸套筒殼內壁無摩擦移動的直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構。

為達上述目的，本創作主軸由主軸心軸和花鍵主軸採用錐度螺絲插接對接而成且主軸心軸和花鍵主軸的軸心為通孔空心軸的設計，是本創作的主要技術特徵。這樣設計的目的在於：由於構成主軸的主軸心軸和花鍵主軸的長度在1米左右，如果不將其分段設計，不僅無法在軸的中心製造長在1米左右的通孔，而且長達1米左右的整體主軸的製造成本非常昂貴，並且難以確保其剛性。本申請將其設計成分體對接結構不僅可以實現主軸心軸和花鍵主軸軸心的順長開通孔，而且使主軸心軸和花鍵主軸軸心的開通孔的目的得以實現，即實現快速換刀的目，並且大大地降低了軸的製造成本，確保了其剛性要求。

為達上述目的，本創作提供一種直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，自動快速換刀機構中氣缸安裝於打刀底板和打刀油缸底板上，氣缸與打刀插片通過螺紋連接動作，打刀插片安裝在打刀底板中，打刀底板設有內槽可以定位打刀插片，推出打刀插片與花鍵環槽配合，氣缸推出一定行程後感應到換刀信號，打刀插片支撐花鍵環槽，防止換刀時油缸壓力對絲桿及軸承的的損傷，實現自動換刀或按下換刀按鈕，使得油缸動作，打刀油缸底板 壓住打刀插片；油缸活塞伸出，油缸接頭與油缸連接，油缸接頭與打刀連接桿接觸，推動打刀連接桿往前走動，打刀連接桿與主軸打刀桿接觸，壓縮主軸打刀桿上的碟簧，使得與主軸打刀桿上連接的拉爪往前動作，鬆開拉爪，實現快速換刀具；按下換刀按鈕，油缸連接油缸接頭退回到原行程位置，主軸打刀桿上的碟簧反作用力拉緊刀具，同時把打刀連接桿往後頂出，當PLC檢測到油缸活塞重定信號後，氣缸拉動打刀插片復位，氣缸活塞復位後，允許直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構操作；或手動快速快刀機構由拉桿及鎖固螺母構成，拉桿兩端制有絲扣，拉桿位於空心通孔主軸內且拉桿前端與刀具旋接、後端旋用鎖固螺母鎖定。

本創作可達成功效，其一是主軸頭無需滑台既可進行進給切削，且加工精度高、適用範圍廣；其二是位於絲桿連接板兩側的螺栓型圓柱滾子滾輪中的兩個圓柱滾子滾輪分別與位於主軸頭鑄件殼兩側中的長條圓孔內壁面上的螺栓型圓柱滾子滾輪墊板滾動配合的設計，既避免了主軸套筒的轉動，又實現了滿足了主軸行程前後調節，確保了主軸的平穩加工切削，提高絲桿傳動精度及絲桿使用壽命；其三是主軸套筒與主軸頭鑄件殼中主軸套筒鑄殼的配合公差尺寸內注滿潤滑油，採用油分子全方位支撐主軸套筒的設計，實現了主軸頭鑄件殼中主軸套筒鑄殼全支持 主軸套筒的長度尺寸大於兩倍主軸套筒直徑，從而確保主軸加工軸心度；其四是花鍵主軸與主軸的採用分體式方法設計，既實現了花鍵主軸與主軸軸心空心通孔的目的，減少主軸與花鍵主軸生產成本，實現了油壓動力頭及伺服動力頭自動換刀具的目的。

有關本創作所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本創作上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

1-1‧‧‧伺服電機

1-2‧‧‧聯軸器

1-3‧‧‧絲桿

1-4‧‧‧絲桿連接板

1-5‧‧‧圓柱滾子滾輪

1-6‧‧‧圓柱滾子滾輪墊板

1-8‧‧‧鎖緊螺母

1-9‧‧‧主軸套筒

1-10‧‧‧主軸頭鑄件殼

1-12‧‧‧拉桿

1-121‧‧‧鎖固螺母

2-1‧‧‧主軸

2-2‧‧‧錐度螺絲

2-3‧‧‧花鍵主軸

2-4‧‧‧主軸心軸

3-1‧‧‧伺服電機

3-2‧‧‧聯軸器

3-3‧‧‧絲桿

3-4‧‧‧絲桿連接板

3-5‧‧‧主軸套筒

3-6‧‧‧油缸支撐圈

3-7‧‧‧油缸

3-8‧‧‧油缸接頭

3-9‧‧‧打刀油缸底板

3-10‧‧‧氣缸

3-11‧‧‧打刀插片

3-12‧‧‧打刀底板

3-13‧‧‧花鍵環槽

3-14‧‧‧O型圈

3-16‧‧‧打刀連接桿

3-17‧‧‧O型圈

3-18‧‧‧調壓螺母

3-20‧‧‧碟簧

3-21‧‧‧主軸打刀桿

3-22‧‧‧拉爪

3-23‧‧‧刀具

第一圖係直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構的剖視結構示意圖。

第二圖係第一圖之立體結構示意圖。

第三圖係第一圖之手動快速換刀之結構示意圖。

第四圖係主軸的剖視結構示意圖。

本創作係提供一種直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構之設計者。

為使 貴審查委員對本創作之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，茲配合實施方式及圖式詳述如後： 實施例1：參閱第一至第四圖所示，一種直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，自動快速換刀機構由主軸2-1實現快速自動換刀，伺服電機3-1通過聯軸器3-2驅動絲桿3-3，絲桿3-3固定於絲桿連接板3-4上，絲桿連接板3-4與主軸套筒3-5連接，主軸套筒3-5與主軸心軸2-4通過軸承配合組裝完成主軸2-1，花鍵主軸2-3安裝於主軸心軸2-4尾端，實現花鍵主軸2-3退到換刀指定點，氣缸3-10安裝於打刀底板3-12和打刀油缸底板3-9上，氣缸3-10與打刀插片3-11通過螺紋連接動作，打刀插片3-11安裝在打刀底板3-12中，打刀底板3-12設有內槽可以定位打刀插片3-11，推出打刀插片與花鍵環槽3-13配合，氣缸3-10推出一定行程後感應到換刀信號，打刀插片3-11支撐花鍵環槽3-13，防止換刀時油缸3-7壓力對絲桿3-3及軸承的的損傷，實現自動換刀或按下換刀按鈕，使得油缸3-7動作，油缸3-7通過油缸支撐圈3-6安裝於打刀油缸底板3-9上，打刀油缸底板3-9固定在打刀底板3-12上，打刀油缸底板3-9壓住打刀插片3-11；油缸活塞伸出，油缸接頭與油缸連接，油缸接頭3-8與打刀連接桿3-16接觸，推動打刀連接桿3-16往前走動，打刀連接桿3-16與主軸打刀桿3-21接觸，壓縮主軸打刀桿3-21上的碟簧3-20，使得與主軸打刀桿3-21上連接的拉爪3-22往前動作，鬆開拉爪3-22，實現快速換刀具3-23；按下換刀按鈕，油缸3-7連接油缸接頭3-8退回 到原行程位置，主軸打刀桿3-21上的碟簧3-20反作用力拉緊刀具，同時把主軸打刀桿3-21往後頂出，打刀連接桿3-16安裝有O型圈3-14和3-17可以防止打刀連接桿3-16竄動，當PLC檢測到油缸活塞重定信號後，氣缸3-10拉動打刀插片3-11復位，氣缸活塞復位後，允許直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構操作；由快速換刀結構構成的直進式靜壓伺服動力主軸頭，包括PLC控制器，伺服電機1-1通過聯軸器1-2與絲桿1-3一端連接，絲桿1-3另與主軸頭鑄件殼1-10上絲桿支撐座配合，絲桿連接板1-4一端與絲桿螺母連接，絲桿連接板1-4另一端與主軸套筒1-9連接，主軸套筒1-9位於主軸頭鑄件殼中的主軸套筒鑄殼內，絲桿1-3與絲桿螺母旋接帶動主軸套筒1-9前後移動，絲桿連接板1-4兩側對開有螺栓型圓柱滾子滾輪安裝孔，兩個螺栓型圓柱滾子滾輪1-5分別穿過絲桿連接板1-4兩側的螺栓型圓柱滾子滾輪安裝孔且與鎖緊螺母1-8旋接，兩個螺栓型圓柱滾子滾輪1-5中的兩個圓柱滾子滾輪與位於主軸頭鑄件殼1-10兩側中的長條圓孔內壁面上的螺栓型圓柱滾子滾輪墊板1-6滾動配合，主軸2-1通過軸承位於主軸套筒1-9內，主軸2-1的動力輸入端為花鍵主軸2-3，花鍵主軸2-3上套有花鍵套，花鍵套上固有同步帶輪，同步帶輪通過同步帶與電機軸上的同步帶輪形成動力傳輸，主軸2-1為空心通孔主軸，空心通孔主軸設 有快速換刀機構。

或參閱第三圖所示，手動快速快刀機構由拉桿1-12及鎖固螺母1-121構成，拉桿1-12兩端制有絲扣，拉桿1-12位於空心通孔主軸內且拉桿1-12前端與刀具旋接、後端旋用鎖固螺母1-121鎖定；主軸2-1由主軸心軸2-4和花鍵主軸2-3採用錐度螺絲2-2插接對接而成，其主軸心軸2-4和花鍵主軸2-3的軸心為通孔空心軸。主軸頭鑄件殼1-10中主軸套筒鑄殼內壁與主軸套筒1-9外壁為間隙油膜配合。伺服電機1-1通過聯軸器1-2帶動絲桿1-3旋轉，絲桿通過與主軸套筒連接的絲桿連接板1-4帶動主軸套筒前後移動的設計。由於主軸套筒位於主軸頭鑄件殼中的主軸套筒鑄殼內，而主軸套筒鑄殼內壁與主軸套筒外壁為高精密間隙油膜配合，該油膜採用靜壓迴圈低壓給油產生油膜，因而消除主軸套筒與主軸頭鑄件殼中的主軸套筒鑄殼之間的裝配公差，其油膜使主軸頭鑄件殼中的主軸套筒鑄殼內壁與主軸套筒外壁之間不會產生摩擦，實現了高精度無磨損移動。主軸頭鑄件殼中的主軸套筒鑄殼內壁開有一道一以上油環槽。主軸套筒1-9位於主軸頭鑄件殼中的主軸套筒鑄殼內且主軸套筒鑄殼開有注油孔。調壓螺母3-18旋接在碟簧3-20一端的主軸打刀桿3-21上。

絲桿連接板1-4呈葫蘆形絲桿連接，葫蘆形絲 桿連接板上部與絲桿螺母連接、下部與主軸套筒1-9連接。

絲桿連接板兩側對開有螺栓型圓柱滾子滾輪安裝孔，兩個螺栓型圓柱滾子滾輪分別穿過絲桿連接板兩側的螺栓型圓柱滾子滾輪安裝孔且與鎖緊螺母旋接的設計。由於主軸頭鑄件殼兩側中的長條圓孔系為主軸套筒前後移動行程，而主軸與主軸套筒內壁採用高精密軸承定位一體，主軸帶動軸承內套旋轉，因而主軸套筒前後移動行程即為主軸的移動行程，為了確保主軸直線行程的高精準，防止主軸轉動帶動主軸套筒轉動，本申請採用兩個螺栓型圓柱滾子滾輪中的兩個圓柱滾子滾輪與位於主軸頭鑄件殼兩側中的長條圓孔內壁面上的螺栓型圓柱滾子滾輪墊板滾動配合，其螺栓型圓柱滾子滾輪中螺栓部穿過絲桿連接板兩側的螺栓型圓柱滾子滾輪安裝孔且採用鎖緊螺母鎖緊，這樣既實現了螺栓型圓柱滾子滾輪中的滾輪與位於主軸頭鑄件殼兩側中的長條圓孔內壁面上的螺栓型圓柱滾子滾輪墊板滾動配合，最大限度地降低了磨損，同時通過對螺栓型圓柱滾子滾輪墊板厚度的調整，確保了主軸同心度，使得主軸加工切削平穩進行，提高絲桿傳動精度及絲桿使用壽命，避免了主軸啟動旋轉對絲桿的衝擊及損害。

由其上述可知，本創作之直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，確為業界首見而符合新型專利之新穎性要件者，而其全面性之創新設計，符合新型專利之進 步性要件，而本創作既能滿足高速運動，又具有高剛性切削能力，同時又能實現主軸套筒與主軸頭鑄件殼中的主軸套筒殼內壁無摩擦移動的直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，符合較佳之產業利用性者。

前文係針對本創作之較佳實施例為本創作之技術特徵進行具體之說明；惟，熟悉此項技術之人士當可在不脫離本創作之精神與原則下對本創作進行變更與修改，而該等變更與修改，皆應涵蓋於如下申請專利範圍所界定之範疇中。

綜上所述，本創作係提供一種直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，其確已達到本創作之所有目的，另其組合結構之空間型態未見於同類產品，亦未曾公開於申請前，已符合專利法之規定，爰依法提出申請。

3-1‧‧‧伺服電機

3-2‧‧‧聯軸器

3-3‧‧‧絲桿

3-4‧‧‧絲桿連接板

3-5‧‧‧主軸套筒

3-7‧‧‧油缸

3-8‧‧‧油缸接頭

3-9‧‧‧打刀油缸底板

3-11‧‧‧打刀插片

3-13‧‧‧花鍵環槽

3-16‧‧‧打刀連接桿

3-17‧‧‧O型圈

3-18‧‧‧調壓螺母

3-20‧‧‧碟簧

3-21‧‧‧主軸打刀桿

3-22‧‧‧拉爪

3-23‧‧‧刀具

Claims (4)

1. 一種直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，包含有自動快速換刀機構，其特徵在於：自動快速換刀機構中氣缸(3-10)安裝於打刀底板(3-12)和打刀油缸底板(3-9)上，氣缸(3-10)與打刀插片(3-11)通過螺紋連接動作，打刀插片(3-11)安裝在打刀底板(3-12)中，打刀底板(3-12)設有內槽可以定位打刀插片(3-11)，推出打刀插片(3-11)與花鍵環槽(3-13)配合，氣缸(3-10)推出一定行程後感應到換刀信號，打刀插片(3-11)支撐花鍵環槽(3-13)，實現自動換刀或按下換刀按鈕，使得油缸(3-7)動作，打刀油缸底板(3-9)壓住打刀插片(3-11)；油缸活塞伸出，油缸接頭與油缸連接，油缸接頭(3-8)與打刀連接桿(3-16)接觸，推動打刀連接桿(3-16)往前走動，打刀連接桿(3-16)與主軸(2-1)內的主軸打刀桿(3-21)接觸，壓縮主軸打刀桿(3-21)上的碟簧(3-20)，使得與主軸打刀桿(3-21)上連接的拉爪(3-22)往前動作，鬆開拉爪(3-22)，實現快速換刀具(3-23)；按下換刀按鈕，油缸(3-7)連接油缸接頭(3-8)退回到原行程位置，主軸打刀桿(3-21)上的碟簧(3-20)反作用力拉緊刀具(3-23)，同時把打刀連接桿(3-16)往後頂出，當可程式邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)檢測到油缸活塞重定信號後，氣缸(3-10)拉動打刀插片(3-11)復位，氣缸活塞復位後，允許直進式靜壓伺服動力主軸頭自動快速換刀結構操作 。
2. 如申請專利範圍第1項所述之直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，其特徵是：主軸(2-1)由主軸心軸(2-4)和花鍵主軸(2-3)採用錐度螺絲(2-2)插接對接而成，其主軸心軸(2-4)和花鍵主軸(2-3)的軸心為通孔空心軸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，其特徵是：打刀連接桿(3-16)安裝有O型圈(3-14)和(3-17)可以防止打刀連接桿(3-16)竄動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之直進式靜壓伺服動力主軸頭快速換刀結構，其特徵是：油缸(3-7)通過油缸支撐圈(3-6)安裝於打刀油缸底板(3-9)上，打刀油缸底板(3-9)固定在打刀底板(3-12)上。