TWM601160U - 無間歇運動之工具機刀庫 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種無間歇運動之工具機刀庫，其包含基座、刀盤、複數刀套、馬達、剎車結構、凸輪、角度感測器及控制終端；刀盤架設於基座；各刀套透過軸承環設於刀盤之周緣；馬達驅使凸輪作動，各軸承隨凸輪之輪廓依序運作，連動驅使刀盤能無間歇連續轉動；角度感測器設於刀盤與凸輪間之動力傳遞路徑上，角度感測器感應刀盤轉動時之轉動角度，控制終端判斷轉動角度符合換刀指令時，控制終端剎車結構令馬達停止運轉，以進行換刀作業；藉此，刀盤之無間歇連續轉動，能夠使刀盤運轉順暢及節省運作時間，進而有效提升換刀作業之效率。

Description

無間歇運動之工具機刀庫

本創作係關於一種工具機刀庫相關領域，尤指一種無間歇運動之工具機刀庫。

按，目前習知加工機之刀庫所設刀盤驅動結構，其係包括換刀機構及刀庫所構成，而刀庫設有轉動盤，轉動盤連接一旋轉刀盤，且轉動盤設有一滾柱，而旋轉刀盤以減速機馬達帶動凸輪轉動，藉由凸輪的轉動使轉動盤之滾柱沿凸輪之輪廓運作，連帶驅使連接於轉動盤前端之旋轉刀盤產生作動；其中，滾柱受凸輪之輪廓影響，會使旋轉刀盤產生靜止與轉動狀態間變換之間歇運動。

再者，於刀盤上環設有複數刀套，每一刀套供刀具插設，每一刀具之重量不相同，且刀具會因加工需求被取出，當刀具被取出加工時，對應刀套之重量便會減輕，而刀盤之重心受刀具重量影響，導致刀盤重心不穩；因此，靜止狀態能夠防止旋轉刀盤因重心不穩所產生之不預期轉動。

然而，間歇運動會導致旋轉刀盤順轉不順暢，而且旋轉刀盤之轉動速度亦不能過快，如此一來，若需要更換之刀具間隔距離較遠時，便會提高換刀作業之時間，導致換刀效率降低。

另外，刀庫之刀盤驅動結構整體組成複雜，而機構間運行所產生之噪音大，且構件間經長時間使用易產生磨耗，會造成刀盤停止角度判斷誤差，導致換刀作業失誤。

此外，為了改善減速機馬達帶動凸輪轉動，刀盤會產生間歇運動的缺點，能夠透過伺服馬達以無間歇運動方式控制刀盤轉動，但是伺服馬達成本較高，且若伺服馬達損壞，需花費較高的維修費用及維修時間，進而增加了工具機之整體成本。

為解決上述課題，本創作提供一種無間歇運動之工具機刀庫，藉由各軸承隨凸輪之輪廓依序運作，連動驅使刀盤能無間歇連續轉動，能夠使刀盤運轉順暢及節省運作時間，並且透過角度感測器精準測得刀盤轉動角度，藉由剎車結構精確將刀盤停止於所需角度，以有效提升換刀作業之效率。

本創作之一項實施例提供一種無間歇運動之工具機刀庫，其包含：一基座；一刀盤，其架設於基座；複數刀套，其分別透過一軸承環設於刀盤之周緣，各刀套供加工刀具插設；以及一驅動裝置，其具有一馬達、一剎車結構、一凸輪、一角度感測器及一控制終端，剎車結構設於馬達內，馬達驅使凸輪作動，各軸承與凸輪之輪廓接觸，各軸承隨凸輪之輪廓依序運作，連動驅使刀盤能無間歇連續轉動；角度感測器設於刀盤與凸輪間之動力傳遞路徑上，角度感測器感應刀盤轉動時之一轉動角度，控制終端接收轉動角度及一換刀指令，其中，當控制終端判斷轉動角度符合換刀指令時，控制終端操控剎車結構令馬達停止運轉，以使刀盤停止轉動，以進行換刀作業。

藉由上述，本創作藉由各軸承隨凸輪之輪廓依序運作，連動驅使刀盤能無間歇連續轉動；藉此，使刀盤運轉順暢及節省運作時間，以改善習知間歇運動導致旋轉刀盤轉動不順暢及轉動速度慢之問題，進而有效提升換刀作業之效率。

再者，本創作透過角度感測器能夠準確感測刀盤之轉動角度，以提供控制終端控制剎車結構，由剎車結構控制馬達於適當時機讓刀盤停止轉動，以利進行快速且精準之換刀作業，而且能夠避免刀盤產生無法預期之轉動意外。

此外，本創作的結構組成能夠達到如同伺服馬達的控制功效，能有效取代伺服馬達，進而降低製造成本及後續維修保養的成本。

為便於說明本創作於上述新型內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖8所示，本創作提供一種無間歇運動之工具機刀庫，其包含：

一基座10，其用於架設於工具機(圖中未示)，基座10概呈圓盤狀，基座10具有一第一側面11及一第二側面12，基座10之第二側面12且於基座10之中心處凸設有一安裝部13，基座10穿設一容置部14，容置部14位於安裝部13之一側。

一刀盤20，其中心處具有一中心軸21，刀盤20透過中心軸21架設於基座10之安裝部13。

複數刀套30，其環設於刀盤20之周緣，於本創作實施例中，各刀套30等間隔角度設置於刀盤20的周緣，各刀套30供加工刀具(圖中未示)插設。

複數軸承40，其環設於刀盤20，於本創作實施例中，各軸承40等間隔角度設置於刀盤20，每一軸承40對應每一刀套30，各軸承40環設於各刀套30與中心軸21間。

一驅動裝置50，其具有一馬達51、一剎車結構52、一凸輪53、一驅動軸54、一第一齒輪55、一第二齒輪56、一角度感測器57及一控制終端58，剎車結構52設於馬達51內，馬達51及凸輪53設於基座10，馬達51設於基座10之第一側面11，凸輪53設於基座10之容置部14，第一齒輪55套設於馬達51之轉軸，第二齒輪56與凸輪53套設於驅動軸54，第一齒輪55與第二齒輪56相互嚙合，馬達51透過第一齒輪55嚙合第二齒輪56，以驅使驅動軸54帶動凸輪53繞驅動軸54之軸向轉動；於本創作實施例中，馬達51為減速馬達。

剎車結構52套設於馬達51之轉軸，剎車結構52具有一底座521、一電磁組522、一來令片523、一導磁壓板524、複數壓力彈簧525、一軸套526、複數螺柱527、複數壓力調整件528及複數空隙調整件529，底座521沿馬達51之轉軸的軸向設置，導磁壓板524與電磁組522透過各螺柱527與底座521螺設，各壓力調整件528及各空隙調整件529螺設於各螺柱527，而且各壓力調整件528設於各壓力彈簧525及電磁組522間，各空隙調整件529螺設於電磁組522之兩側面。

來令片523與馬達51之轉軸間設有軸套526，來令片523滑設於軸套526之外緣，於本創作實施例中，軸套526之外緣概呈矩形狀，軸套526之中心設有圓孔，馬達51之轉軸穿設於圓孔中。

再者，電磁組522具有一電磁導線522a及一電磁線圈522b及，當電磁組522之電磁導線522a通電時，電磁線圈522b會產生磁場，導磁壓板524會被電磁組522之電磁線圈522b吸引，以使導磁壓板524遠離來令片523，而馬達51能夠驅使凸輪53作動，其中，導磁壓板524會抵壓各壓力彈簧525，使各壓力彈簧525呈壓縮狀態。

當電磁組522之電磁導線522a斷電時，電磁線圈522b之磁場會消失，導磁壓板524不再被電磁線圈522b之磁力吸引，各壓力彈簧525之舒張力會抵推導磁壓板524與來令片523摩擦，馬達51之轉軸受來令片523壓制而停止轉動。

馬達51驅使凸輪53作動，各軸承40與凸輪53之輪廓531接觸，各軸承40隨凸輪53之輪廓531依序運作，連動驅使刀盤20能無間歇連續轉動；於本創作實施例中，凸輪53為等速圓柱形凸輪，凸輪53之輪廓531設於凸輪53之周緣，凸輪53之輪廓531為曲線凹槽，而各軸承40能夠處於輪廓531中。

再者，角度感測器57用於感應刀盤20轉動時之一轉動角度，角度感測器57設於刀盤20與凸輪53間之動力傳遞路徑上，其中，角度感測器57能夠設於驅動軸54之一端或刀盤20；請參閱圖2、圖3、圖6及圖7所示，於本創作第一及第二實施例中，角度感測器57設於驅動軸54之一端，凸輪53設在第二齒輪56與角度感測器57間；請參閱圖8所示，於本創作第三實施例中，角度感測器57設於刀盤20。

角度感測器57能夠係編碼器或電感式感測器；請參閱圖2及圖3所示，於本創作第一及第三實施例中，角度感測器57能夠係編碼器。

請參閱圖6及圖7所示，於本創作第二實施例中，角度感測器57係電感式感測器；角度感測器57具有一感應塊571及一感應模組572，感應塊571套設於驅動軸54之一端，感應塊571與感應模組572間隔設置，感應塊571之外周緣概呈弧形曲線，由感應塊571外周緣之弧形曲線展開軌跡為漸開線，感應模組572之感應端朝向感應塊571之外周緣，感應塊571的外周緣上不同位置與感應模組572之感應端距離不同，感應模組572能偵測與感應塊571之外周緣間的距離，以產生一距離訊號，控制終端58接收距離訊號並且處理轉換距離訊號，以取得刀盤20之轉動角度。

於本實施例中，感應模組572之感應端能夠投射光線至感應塊571之外周緣，感應模組572藉由光線能偵測與感應塊571之外周緣間的距離，感應模組572將距離訊號作為電壓伏特值輸出至控制終端58；感應模組572的電壓變化為1伏特至30伏特，控制終端58存有不同距離所對應之電壓值，而感應塊571之外周緣以電壓伏特區間作360分割，例如：感應塊571轉一圈360度為1個刀位；1伏特表示刀盤20之轉動角度為0度；26.25伏特表示刀盤20之轉動角度為315度，前述為舉例說明，本創作不以此為限。

控制終端58耦接馬達51，控制終端58能夠係電腦，本創作不限制控制終端58之型態；控制終端58儲存有對應各刀套30相對設置於刀盤20之一位置角度。

當驅動裝置50控制刀盤20轉動之過程中，角度感測器57會不間斷連續感應刀盤20當前之轉動角度，角度感測器57會持續傳送轉動角度至控制終端58；當控制終端58接收到一換刀指令時，表示將進行換刀作業，需要由其中一刀套30上取出刀具，而換刀指令為欲進行更換刀具所在之其中一刀套30，控制終端58依據刀具所處刀套30讀取對應之位置角度，並將讀取之位置角度與當前接收到之轉動角度進行匹配判斷，當控制終端58判斷轉動角度符合換刀指令時，控制終端58操控剎車結構52，由剎車結構52控制馬達51停止運轉，使刀盤20停止轉動，以進行換刀作業。

若所欲更換之刀具所處刀套30位置與當前刀盤20之轉動角度間隔較遠時，由於刀盤20是無間歇連續轉動，所以能夠快速且有效轉動至所需之轉動角度，並且透過剎車結構52令刀盤20準確停止轉動，以利快速進行換刀作業。

綜合上述，本創作能夠達成下列功效：

1.本創作藉由各軸承40隨凸輪53之輪廓531依序運作，連動驅使刀盤20能無間歇連續轉動；藉此，使刀盤20運轉順暢及節省運作時間，進而有效提升換刀作業之效率。

2.本創作透過角度感測器57能夠準確感測刀盤20之轉動角度，以提供控制終端58精準控制剎車結構52，讓馬達51於適當時讓機刀盤20停止轉動，以利進行快速且精準之換刀作業。

3.本創作於馬達51內設置剎車結構52，能夠確保刀盤20於準確位置停止，避免產生無法預期之轉動意外發生。

4.本創作將角度感測器57裝設於驅動軸54之一端，能夠達到易於安裝之效果。

5.刀盤20與凸輪53間之動力傳遞路徑上之各元件長期下來，各元件會有磨損，以使角度感測器57測得之轉動角度會有誤差，因此，將角度感測器57安裝於刀盤20之中心，能夠避免各元件之磨損影響轉動角度之偵測精準度，以有效提升角度感測器57之量測精準度。

6. 本創作的結構組成能夠達到如同伺服馬達的控制功效，進而降低製造成本及後續維修保養的成本。

以上所舉實施例僅用以說明本創作而已，非用以限制本創作之範圍。舉凡不違本創作精神所從事的種種修改或變化，俱屬本創作意欲保護之範疇。

10:基座 523:來令片 11:第一側面 524:導磁壓板 12:第二側面 525:壓力彈簧 13:安裝部 526:軸套 14:容置部 527:螺柱 20:刀盤 528:壓力調整件 21:中心軸 529:空隙調整件 30:刀套 53:凸輪 40:軸承 531:輪廓 50:驅動裝置 54:驅動軸 51:馬達 55:第一齒輪 52:剎車結構 56:第二齒輪 521:底座 57:角度感測器 522:電磁組 571:感應塊 522a:電磁導線 572:感應模組 522b:電磁線圈 58:控制終端

圖1係本創作第一實施例外觀示意圖。 圖2係本創作第一實施例分解示意圖。 圖3係本創作第一實施例局部剖面示意圖。 圖4係本創作第一實施例作動示意圖。 圖5係本創作第一實施例剎車結構分解示意圖。 圖6係本創作第二實施例示意圖。 圖7係本創作第二實施例局部放大示意圖。 圖8係本創作第三實施例局部剖面示意圖。

10:基座

11:第一側面

12:第二側面

14:容置部

20:刀盤

30:刀套

40:軸承

50:驅動裝置

51:馬達

52:剎車結構

53:凸輪

531:輪廓

54:驅動軸

55:第一齒輪

56:第二齒輪

57:角度感測器

58:控制終端

Claims (10)

1. 一種無間歇運動之工具機刀庫，其包含： 一基座； 一刀盤，其架設於該基座； 複數刀套，其環設於該刀盤之周緣，各該刀套供加工刀具插設 複數軸承，其環設於該刀盤，每一軸承對應每一刀套；以及 一驅動裝置，其具有一馬達、一剎車結構、一凸輪、一角度感測器及一控制終端，該剎車結構設於該馬達內，該馬達驅使該凸輪作動，各該軸承與該凸輪之輪廓接觸，各該軸承隨該凸輪之輪廓依序運作，連動驅使該刀盤能無間歇連續轉動；該角度感測器設於該刀盤與該凸輪間之動力傳遞路徑上，該角度感測器感應該刀盤轉動時之一轉動角度，該控制終端接收該轉動角度及一換刀指令，其中，當該控制終端判斷該轉動角度符合該換刀指令時，該控制終端操控該剎車結構令該馬達停止運轉，以使該刀盤停止轉動，以進行換刀作業。
2. 如請求項1所述之無間歇運動之工具機刀庫，其中，該控制終端儲存有對應各該刀套設置於該刀盤之一位置角度，該換刀指令為欲進行更換刀具所在之其中一刀套，該控制終端依據所述刀套讀取對應之所述位置角度，並將讀取之所述位置角度與該轉動角度進行匹配判斷。
3. 如請求項1所述之無間歇運動之工具機刀庫，其中，該剎車結構套設於該馬達之轉軸，該剎車結構具有一電磁組、一來令片、一導磁壓板及複數壓力彈簧，該電磁組通電時，該導磁壓板被該電磁組吸引，該導磁壓板遠離該來令片，該馬達驅使該凸輪作動，該導磁壓板抵壓各該壓力彈簧，使各該壓力彈簧呈壓縮狀態；該電磁組斷電時，各該壓力彈簧抵推該導磁壓板與該來令片摩擦，該馬達之轉軸受該來令片壓制而停止轉動。
4. 如請求項3所述之無間歇運動之工具機刀庫，其中，該剎車結構具有一底座、一軸套、複數螺柱、複數壓力調整件及複數空隙調整件，該底座沿該馬達之轉軸的軸向設置，各該螺柱穿設於該底座、該導磁壓板及該電磁組，各該壓力調整件及各該空隙調整件螺設於各該螺柱且設於各該壓力彈簧及該電磁組間，該來令片與該馬達之轉軸間設有該軸套，該來令片滑設於該軸套之外緣。
5. 如請求項1所述之無間歇運動之工具機刀庫，其中，該驅動裝置具有一驅動軸、一第一齒輪及一第二齒輪，該第一齒輪套設於該馬達之轉軸，該第二齒輪與該凸輪套設於該驅動軸，該第一齒輪與該第二齒輪相互嚙合，該馬達驅使該驅動軸帶動該凸輪繞該驅動軸之軸向轉動。
6. 如請求項5所述之無間歇運動之工具機刀庫，其中，該角度感測器設於該驅動軸之一端或該刀盤之轉動中心；該馬達及該凸輪設於該基座。
7. 如請求項6所述之無間歇運動之工具機刀庫，其中，該角度感測器係編碼器。
8. 如請求項6所述之無間歇運動之工具機刀庫，其中，該角度感測器係電感式感測器，該角度感測器具有一感應塊及一感應模組，該感應塊與該感應模組間隔設置，該感應塊之外周緣概呈弧形曲線，該感應模組能偵測與該感應塊之外周緣間之距離，以產生一距離訊號，該控制終端處理轉換該距離訊號，以取得該刀盤之轉動角度。
9. 如請求項1所述之無間歇運動之工具機刀庫，其中，該刀盤之中心處具有一中心軸，該刀盤透過該中心軸架設於該基座，各該軸承環設於各該刀套與該中心軸間。
10. 如請求項1所述之無間歇運動之工具機刀庫，其中，該凸輪為等速圓柱形凸輪，該凸輪之輪廓設於該凸輪之周緣，該凸輪之輪廓為曲線凹槽。

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