TWM560963U - Cnc綜合加工機油壓同動換刀系統 - Google Patents

Abstract

一種CNC綜合加工機油壓同動換刀系統，包含一換刀單元、一主軸單元、一打刀單元，及一驅動單元。該換刀單元包括一凸輪組、一受該凸輪組連動的搖臂、一受該搖臂連動的滑動軸，及一設置於該滑動軸的換刀臂，該主軸單元包括一主軸本體，該主軸本體具有一用於夾持一刀具的夾持部，及一於受到撞擊時連動使該夾持部鬆脫該刀具的撞擊部，該打刀單元包括一用來撞擊該撞擊部的打刀壓缸組，該驅動單元包括一用來連動該凸輪組的驅動馬達、一受該驅動馬達帶動的增速輪組、一油壓幫浦及一油壓組，該油壓組用於將油壓幫浦運作所輸出的油送至該打刀壓缸組以驅使該打刀壓缸組撞擊該撞擊部進而使該夾持部鬆脫該刀具，而能穩定鬆刀作業的進行。

Description

CNC綜合加工機油壓同動換刀系統

本新型是有關於一種加工機，特別是指一種CNC綜合加工機油壓同動換刀系統。

參閱圖1、2，一種現有的CNC綜合加工機的自動換刀裝置，包括一主軸單元11、一換刀單元12、一打刀單元13，及一刀庫單元14，該主軸單元11具有一用於夾持一刀具10的夾持部111，及一於受撞擊後而連動使該夾持部111鬆脫該刀具10的撞擊部112，該換刀單元12具有一馬達121、一受該馬達121連動的凸輪組122、一受該凸輪組122連動的搖臂組123、一受該搖臂組123連動而上下移動的滑動軸124，及一設置於該滑動軸124底部並可作迴轉運動的換刀臂125，該打刀單元13具有一受該搖臂組123連動的輸油模組131，及一連接該輸油模組131並藉由該輸油模組131所輸送的油的動力而對該撞擊部112撞擊的伸縮模組132。

當需要進行換刀作業時，以該馬達121帶動該凸輪組122運轉，並透過該搖臂組123連動該換刀臂125迴轉，使該換刀臂125的兩端剛好對該夾持部111的刀具10以及該刀庫單元14內的刀具進行夾持，接著該搖臂組123連動該輸油模組131輸出油而使該伸縮模組132對該撞擊部112撞擊而鬆開該刀具10，該搖臂組123接著連動該滑動軸124下移後，該換刀臂125迴轉180度，於兩個刀具10交換位置後，再以該滑動軸124帶動該換刀臂125上移，使兩個刀具10分別進入該刀庫單元14及該夾持部111後，使該夾持部111對新的刀具10夾持固定，以完成整個換刀作業。

然而，前述的CNC綜合加工機的自動換刀裝置雖然具備自動換刀功能，但是該凸輪組122及該搖臂組123在連動時的傳動過程繁鎖，影響傳動效率，機械的穩定性亦不佳，因此，另有申請人進一步開發一CNC綜合加工機同動換刀裝置以解決上述問題。

參閱圖3、4，該CNC綜合加工機同動換刀裝置已公開於台灣公開號碼第200948531號專利，包括一主軸單元15、一換刀單元16，及一打刀單元17，該主軸單元15具有一用於夾持一刀具18的夾持部151，及一於受撞擊後而連動使該夾持部151鬆脫該刀具18的撞擊部152，該換刀單元16具有一馬達161、一受該馬達161連動的凸輪組162、一受該凸輪組162連動的搖臂組163、一受該搖臂組163連動而上下移動的滑動軸164，及一設置於該滑動軸164底部並可作迴轉運動的換刀臂165，該打刀單元17具有一受該馬達161連動的油壓幫浦171，及一連接該油壓幫浦171並藉由該油壓幫浦171所輸送的油的動力而對該撞擊部152撞擊的伸縮模組172。

進行鬆刀時，藉由該馬達161直接連動該油壓幫浦171，就能驅使該伸縮模組172運作，由於不需由該搖臂組163連動，因此該搖臂組163就能簡化設計，僅用來連動該滑動軸164。

然而，雖然該CNC綜合加工機同動換刀裝置已解決前述該現有的CNC綜合加工機的自動換刀裝置的傳動效率不佳的問題，但是藉由該馬達161直接連動該油壓幫浦171時，該油壓幫浦171有時會因為轉速不夠，使得油壓及油速不夠，而使該伸縮模組172的撞擊力道不足，導致鬆刀不穩定。

因此，本新型之目的，即在提供一種克服先前技術所述至少一缺點的CNC綜合加工機油壓同動換刀系統。

於是，本新型CNC綜合加工機油壓同動換刀系統，包含一換刀單元、一主軸單元、一打刀單元，及一驅動單元。

該換刀單元包括一換刀殼、一設置於該換刀殼內的凸輪組、一受該凸輪組連動的搖臂、一沿一換刀軸線延伸並受該搖臂連動而沿一平行該換刀軸線的上下方向往復移動的滑動軸，及一設置於該滑動軸下端並可繞該換刀軸線轉動的換刀臂，該主軸單元包括一主軸座、一沿一平行該換刀軸線的主軸線延伸並可繞該主軸線轉動地設置於該主軸座的主軸本體，及一設置於該主軸座且用於連動該主軸本體轉動的主軸馬達組，該主軸本體具有一位於底部並適用於夾持一刀具的夾持部，及一相反該夾持部並於受到撞擊時連動使該夾持部鬆脫該刀具的撞擊部，該打刀單元包括一設置於該主軸座上方的打刀座，及一設置於該打刀座並可伸縮地用來撞擊該撞擊部的打刀壓缸組，該驅動單元包括一設置於該換刀殼上方並用來連動該凸輪組的驅動馬達、一受該驅動馬達帶動的增速輪組、一受該增速輪組帶動並以轉速大於該驅動馬達的轉速運作的油壓幫浦，及一連接於該油壓幫浦及該打刀壓缸組之間的油壓組，該油壓組用於將油壓幫浦運作所輸出的油送至該打刀壓缸組以驅使該打刀壓缸組伸長而撞擊該撞擊部進而使該夾持部鬆脫該刀具。

本新型之功效在於：藉由該增速輪組的設置，使該油壓幫浦能提供更大的輸出以確保該打刀壓缸組能穩定撞擊該撞擊部而完成鬆刀作業。

參閱圖5、6、7，本新型CNC綜合加工機油壓同動換刀系統之一實施例，包含一換刀單元2、一主軸單元3、一打刀單元4、一驅動單元5，及一控制單元（圖未示）。

參閱圖5、6、8，該換刀單元2包括一換刀殼21、一設置於該換刀殼21內的凸輪組22、一受該凸輪組22連動的搖臂23、一沿一換刀軸線L1延伸並受該搖臂23連動而沿一平行該換刀軸線L1的上下方向Z往復移動的滑動軸24，及一設置於該滑動軸24下端並可繞該換刀軸線L1轉動的換刀臂25。要說明的是，該換刀臂25的兩相反端是分別可用來夾持兩個刀具9。

參閱圖5、9、10，該主軸單元3包括一主軸座31、一沿一平行該換刀軸線L1的主軸線L2延伸並可繞該主軸線L2轉動地設置於該主軸座31的主軸本體32，及一設置於該主軸座31且用於連動該主軸本體32轉動的主軸馬達組33。

參閱圖6、9、10，該主軸本體32具有一位於底部並適用於夾持其中一刀具9的夾持部321，及一相反該夾持部321並於受到撞擊時連動使該夾持部321鬆脫該刀具9的撞擊部322。要說明的是，以撞擊的方式進行鬆刀是本領域中常見的技術，因此在此不再進一步說明原理。

該打刀單元4包括一設置於該主軸座31上方的打刀座41，及一設置於該打刀座41並可伸縮地用來撞擊該撞擊部322的打刀壓缸組42。要說明的是，該打刀壓缸組42為單純的壓缸，壓缸的伸縮原理為相同技術領域的人員可輕易理解，因此本案中只針對加壓後伸長的部分進行說明，省略收縮時的細節。

參閱圖5、6、8，該驅動單元5包括一設置於該換刀殼21上方並用來連動該凸輪組22的驅動馬達51、一受該驅動馬達51帶動的增速輪組52、一受該增速輪組52帶動並以轉速大於該驅動馬達51的轉速運作的油壓幫浦53，及一連接於該油壓幫浦53及該打刀壓缸組42之間的油壓組54，該油壓組54用於將油壓幫浦53運作所輸出的油送至該打刀壓缸組42以驅使該打刀壓缸組42伸長而撞擊該撞擊部322進而使該夾持部321鬆脫該刀具9。

參閱圖8，該驅動馬達51具有一可受控制而轉動的驅動桿511，及一位於該驅動桿511及該凸輪組22之間並用來減速以連動該凸輪組22的減速機514，該驅動桿511具有一朝下延伸並可轉動地連動該減速機514的下驅動段512，及一相反該下驅動段512並朝上延伸的上驅動段513。

該增速輪組52具有一受該驅動馬達51的該上驅動段513連動的大徑輪521、一直徑小於該大徑輪521且設置並連動該油壓幫浦53的小徑輪522，及一環繞並與該大徑輪521及該小徑輪522連動的輪帶523。

參閱圖6、9、10，該油壓組54具有一連接該油壓幫浦53的進油管541、一連通該進油管541的蓄壓閥542、一連接該打刀壓缸組42的出油管543，及一連接該進油管541、該蓄壓閥542、該出油管543並可切換導通狀態的電磁閥544，該電磁閥544於該蓄壓閥542累積至一預定壓力後，可受控制而將該蓄壓閥542的油輸出至該出油管543，以使油送至該打刀壓缸組42以驅使該打刀壓缸組42伸長而撞擊該撞擊部322。

該控制單元電連接該主軸馬達組33、該驅動馬達51及該電磁閥544，並可依不同狀況驅使該主軸馬達組33、該驅動馬達51及該電磁閥544運作。

參閱圖6，當該CNC綜合加工機油壓同動換刀系統不需換刀時，該刀具9受到該主軸本體32的該夾持部321的夾持，該控制單元就能驅使該主軸馬達組33帶動該主軸本體32及該刀具9轉動，且驅使該驅動馬達51停止運作以及驅使該電磁閥544不導通，此時該打刀壓缸組42縮回而不撞擊該主軸本體32的該撞擊部322，而能以該刀具9對一待加工件（圖未示）進行加工。

參閱圖6、8、10，當該CNC綜合加工機油壓同動換刀系統需要換刀時，該控制單元驅使該主軸馬達組33停止運作，此時該刀具9不再轉動。

接著驅使該驅動馬達51轉動，使該驅動桿511的該下驅動段512連動該減速機514以低速連動該凸輪組22轉動，並連動該搖臂23、該滑動軸24及該換刀臂25運作，使該換刀臂25的兩端分別在該夾持部321及一刀庫（圖未示）的下方轉動。

對於該換刀臂25的其中一端而言，動作即為旋轉至該夾持部321下方，再上升至能夾持該刀具9的高度，在此過程中，該驅動馬達51的轉動會使該驅動桿511的該上驅動段513連動該大徑輪521轉動，接著透過該輪帶523連動該小徑輪522以更快的轉動速度連動該油壓幫浦53輸出油，進而通過該進油管541而於該蓄壓閥542建立油壓，直到累積至該預定壓力。

接著該控制單元驅使該電磁閥544導通，使累積至該預定壓力的油通過該出油管543而進入該打刀壓缸組42，並使該打刀壓缸組42伸長並撞擊該主軸本體32的該撞擊部322，以使該夾持部321鬆開而完成鬆刀作業，此時該刀具9不再受到夾持而由相對應的該換刀臂25的一端帶動朝下移動，並轉動至該刀庫的一側後，朝上移動而將換下來的該刀具9裝設於該刀庫內。

在將舊的該刀具9從該夾持部321取出並移動至該刀庫的過程中，該換刀臂25的其中另一端是用來將新的刀具9自該刀庫中取出並移動至該夾持部321進行安裝，如此一來，就能同步更換舊的該刀具9及新的該刀具9。

透過該控制單元依不同狀況驅使該驅動馬達51及該電磁閥544運作，使該換刀臂25的移動時序及該打刀壓缸組42的伸長時間能相互配合，因此能達到同動換刀的效果，而不會因為不同元件要分階段運作而造成時間浪費。

此外，由於該增速輪組52的設置，透過該大徑輪521及該小徑輪522的直徑比，能夠使該油壓幫浦53能夠有比該驅動馬達51更快的運轉速度來提供油的輸出，於本實施例中，該油壓幫浦53能以至少多一倍的輸出流量對該蓄壓閥542建立油壓，進而使該打刀壓缸組42撞擊該撞擊部322的動作更為穩定。

綜上所述，藉由該增速輪組52的設置，使該油壓幫浦53能提供更大的輸出以確保該打刀壓缸組42能穩定撞擊該撞擊部322而完成鬆刀作業，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧換刀單元
21‧‧‧換刀殼
22‧‧‧凸輪組
23‧‧‧搖臂
24‧‧‧滑動軸
25‧‧‧換刀臂
3‧‧‧主軸單元
31‧‧‧主軸座
32‧‧‧主軸本體
321‧‧‧夾持部
322‧‧‧撞擊部
33‧‧‧主軸馬達組
4‧‧‧打刀單元
41‧‧‧打刀座
42‧‧‧打刀壓缸組
5‧‧‧驅動單元
51‧‧‧驅動馬達
511‧‧‧驅動桿
512‧‧‧下驅動段
513‧‧‧上驅動段
514‧‧‧減速機
52‧‧‧增速輪組
521‧‧‧大徑輪
522‧‧‧小徑輪
523‧‧‧輪帶
53‧‧‧油壓幫浦
54‧‧‧油壓組
541‧‧‧進油管
542‧‧‧蓄壓閥
543‧‧‧出油管
544‧‧‧電磁閥
9‧‧‧刀具
L1‧‧‧換刀軸線
L2‧‧‧主軸線
Z‧‧‧上下方向

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一現有的CNC綜合加工機的自動換刀裝置的一局部剖視圖； 圖2是該現有的CNC綜合加工機的自動換刀裝置的一不完整的剖視示意圖； 圖3是一已公開的CNC綜合加工機同動換刀裝置的一局部剖視圖； 圖4是該已公開的CNC綜合加工機同動換刀裝置的一不完整的局部剖視圖； 圖5是本新型CNC綜合加工機油壓同動換刀系統的一實施例的一立體圖； 圖6是該實施例於另一視角的一立體圖； 圖7是該實施例的一俯視圖； 圖8是該實施例的一換刀單元及部份的一驅動單元的立體分解圖； 圖9是該實施例的一主軸單元、一打刀單元及另一部份的該驅動單元的立體圖；及 圖10是該實施例的該主軸單元、該打刀單元及另一部份的該驅動單元於另一視角的立體圖。

Claims (4)

1. 一種CNC綜合加工機油壓同動換刀系統，包含： 一換刀單元，包括一換刀殼、一設置於該換刀殼內的凸輪組、一受該凸輪組連動的搖臂、一沿一換刀軸線延伸並受該搖臂連動而沿一平行該換刀軸線的上下方向往復移動的滑動軸，及一設置於該滑動軸下端並可繞該換刀軸線轉動的換刀臂； 一主軸單元，包括一主軸座、一沿一平行該換刀軸線的主軸線延伸並可繞該主軸線轉動地設置於該主軸座的主軸本體，及一設置於該主軸座且用於連動該主軸本體轉動的主軸馬達組，該主軸本體具有一位於底部並適用於夾持一刀具的夾持部，及一相反該夾持部並於受到撞擊時連動使該夾持部鬆脫該刀具的撞擊部； 一打刀單元，包括一設置於該主軸座上方的打刀座，及一設置於該打刀座並可伸縮地用來撞擊該撞擊部的打刀壓缸組；及 一驅動單元，包括一設置於該換刀殼上方並用來連動該凸輪組的驅動馬達、一受該驅動馬達帶動的增速輪組、一受該增速輪組帶動並以轉速大於該驅動馬達的轉速運作的油壓幫浦，及一連接於該油壓幫浦及該打刀壓缸組之間的油壓組，該油壓組用於將油壓幫浦運作所輸出的油送至該打刀壓缸組以驅使該打刀壓缸組伸長而撞擊該撞擊部進而使該夾持部鬆脫該刀具。
2. 如請求項1所述的CNC綜合加工機油壓同動換刀系統，其中，該增速輪組具有一受該驅動馬達連動的大徑輪、一直徑小於該大徑輪且設置並連動該油壓幫浦的小徑輪，及一環繞並與該大徑輪及該小徑輪連動的輪帶。
3. 如請求項2所述的CNC綜合加工機油壓同動換刀系統，其中，該驅動馬達具有一可受控制而轉動的驅動桿，及一位於該驅動桿及該凸輪組之間並用來減速以連動該凸輪組的減速機，該驅動桿具有一朝下延伸並可轉動地連動該減速機的下驅動段，及一相反該下驅動段並朝上延伸以連動該大徑輪的上驅動段。
4. 如請求項3所述的CNC綜合加工機油壓同動換刀系統，其中，該油壓組具有一連接該油壓幫浦的進油管、一連通該進油管的蓄壓閥、一連接該打刀壓缸組的出油管，及一連接該進油管、該蓄壓閥、該出油管並可切換導通狀態的電磁閥，該電磁閥於該蓄壓閥於累積至一預定壓力後，可受控制而將該蓄壓閥的油輸出至該出油管，以使油送至該打刀壓缸組以驅使該打刀壓缸組撞擊該撞擊部。