TWM640959U

TWM640959U - 立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構

Info

Publication number: TWM640959U
Application number: TW111214005U
Authority: TW
Inventors: 劉哲森
Original assignee: 劉致宇
Priority date: 2022-12-19
Filing date: 2022-12-19
Publication date: 2023-05-11

Abstract

本創作是一種立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構，包含一線軌固定座上設置有線軌和中心輪排，中心輪排上設置有一個以上的滾子，且滾子在中心輪排的長度方向上均勻分佈，且該座板上設有一滑塊固定座，該滑塊固定座上固定連接有一渦桿式凸輪固定座，該渦桿式凸輪固定座上轉動支撐有一渦桿式凸輪，該渦桿式凸輪表面導螺分佈有一螺旋齒，該螺旋齒之各軸向齒距間形成一螺旋槽，令該螺旋槽與該滾子的直徑相等，以使該螺旋槽與該中心輪排上設置的滾子互相配合；藉由伺服馬達通過傳動皮帶帶動渦桿式凸輪之軸端轉動，轉動時該渦桿式凸輪之螺旋槽則嚙合該複數滾子，呈現連續槽對點方式作導引螺轉前進或後退，以使該渦桿式凸輪形成一軸向且直線並相對該複數滾子作位移運動，由於渦桿式凸輪與中心輪排上的一個以上的滾子相嚙合，因此渦桿式凸輪轉動時會驅動整個雙軌式凸輪滾子滑台相對該立式加工機的X、Y、Z軸作直線運動，實現了將伺服馬達的扭矩輸出轉化為直線輸出的目的。

Description

立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構

本創作是有關一種滑台，尤其是指立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構。

按，立式加工機三軸的導滑系統是一種能提供直線運動的機械結構，可臥式或者立式使用，也可以組合成特定的運動機構使用--即自動化行業中通常稱為XY軸、XYZ軸等多軸向運動機構。一般來說，導滑系統會具有驅動部分和滑動部分，傳統導滑系統的驅動部分各種各樣，但這些(傳動件)在使用過程中，均暴露出不同的問題：

1.油壓升降結構。油壓缸的活塞長期使用後會磨損油封，導致油壓缸出現漏油現象，在進行垂直升降運動時容易出現掉落的問題，存在安全隱患。

2.導螺桿螺母結構。導螺桿螺母結構作為傳動件，其工作行程由導螺桿的長度進行限制，如需要長行程的運動傳遞，則需要配置較長的導螺桿，成本相對較高，而且導螺桿螺母結構作為傳動件實現縱向上的運動時，在驅動馬達停機時，仍然存在一定的安全隱患。

3.吊索、鋼索結構。此類結構在長期使用且不檢修的情況下，存在鋼索斷裂的風險。

4.齒輪齒排結構。齒輪齒排傳動件在工作過程中，齒輪上始終只有三個齒面與齒排上的齒相互接觸，在啟動或停止的瞬間，傳動聲音較大，產生噪音；而且齒輪與齒排之間的接觸面積極小(實際上二者之間僅為線接觸)，一方面會產生應力集中，導致滑台的整體負載受到嚴重的限制，另一方面還會影響到滑台的整體使用壽命。

因此現在需要一種能夠解決上述問題的方法或裝置。

本創作是是為了解決現有技術所存在的上述不足，提出一種結構簡單，設計巧妙，佈局合理，安全係數高，負載大的渦桿式凸輪中心輪排的滑台。

本創作的技術解決方案是一種立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構，其特徵在於：三滑台包括主固定座上設置有線軌和中心輪排，主固定座上固定連接有副固定座，副固定座上轉動支撐有渦桿式凸輪，渦桿式凸輪與中心輪排滾子互相配合，在副固定座上設置有伺服馬達，伺服馬達通過皮帶輪傳動件與渦桿式凸輪的端部相連，在渦桿式凸輪固定座上設置有至少兩個支撐部，所有支撐部的頂端共同支撐有移動工作平台，渦桿式凸輪固定座的底端設置有滑塊，滑塊滑動連接在線軌上。

線軌為相互平行的兩條，中心輪排位於兩條線軌之間或者是線軌可為一條，且中心輪排位於線軌的上方。

本創作與習用裝置相較，具有如下優點：

立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構，其結構簡單，設計巧妙，佈局合理，它針對傳統滑台多使用凸輪滾子傳動件進行運動的傳遞，而由之產生的種種問題，設計出一種特殊的滑台結構，它創造性地設計出一個能夠與渦桿式凸輪嚙合的中心輪排的滾子配合傳動，當渦桿式凸輪轉動時，便能夠與該中心輪排發生相對運動，進而將馬達的扭矩輸出轉化為直線運動。與傳統的齒輪齒條式傳動機構相比，這種傳動機構在任意時刻，渦桿式凸輪都會與多個滾子相接觸，即渦桿式凸輪與中心輪排的滾子之間存在多條線接觸，而接觸線的數量則取決於渦桿式凸輪上螺旋齒的數量，因此設計者可根據設計需求進行螺旋齒數量的確定，進而達到調整接觸線數量的目的。接觸線的數量越多，本滑台所能承擔的負載越大，自鎖能力越強，因此即便出現了馬達停機的狀況，本種滑台在垂直方向上也不會掉落。同時本滑台運轉過程中發出的聲音極小，且能實現高扭矩旋轉以及大負載的高速緩衝定位；本種滑台的有效行程，取決於其中心輪排的長度，由於中心輪排及其滾子的結構相對簡單，因此理論上說這種滑台可實現任意長度的行程。並且這種滑台的製作工藝簡單，製造成本低廉，因此可以說它具備了多種優點，特別適合於在本領域中推廣應用，其實用性與前瞻性亦十分有利基點。

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，實使用消費者所殷切企盼，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。

即，本創作之主要目的，是為了解決現有技術所存在的上述不足，提出一種結構簡單，設計巧妙，佈局合理，安全係數高，負載大且使用壽命長的立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構。

本創作的技術解決方案是一種立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構，其包含：一立式加工機，包含有一底座，該底座一側設有一組裝部，該底座上方相對位置設有一鞍座，該底座與該鞍座之間設有一Y軸導滑空間，該鞍座上方相對位置設有一工作台，該鞍座與該工作台之間設有一X軸導滑空間，該工作台設有複數連組部；該底座之該組裝部係組設一立柱之一組設部，該立柱前端相對位置設有一主軸頭，該主軸頭設有複數固定部，該立柱與該主軸頭之間設有一Z軸導滑空間；其中該X軸導滑空間、該Y軸導滑空間及Z軸導滑空間係分別配置一雙軌式凸輪滾子滑台，其中該雙軌式凸輪滾子滑台包含一基面，該基面分別設於該底座上端面、該鞍座上端面及該立柱之前端面，該基面設有雙線軌和一中心輪排，該中心輪排則設於兩條線軌之間，該中心輪排包含有一個以上成排共構的滾子，且滾子在中心輪排的長度方向上均勻分佈，該基面上設有一主固定座，該主固定座上固定連接有一副固定座，該副固定座上轉動支撐有一渦桿式凸輪，該渦桿式凸輪具有兩軸端，該渦桿式凸輪表面導螺分佈有一螺旋齒，該螺旋齒之各軸向齒距間形成一螺旋槽，令該螺旋槽與該滾子的直徑相等，以使該螺旋槽與該中心輪排的滾子互相配合，該副固定座上設置有一伺服馬達，該伺服馬達一端相對該渦桿式凸輪之軸端通過一傳動皮帶相連，該主固定座上設置有至少一支撐部，而所有支撐部的頂端分別設一組設端，各該組設端分別組設該鞍座之該組合部、該工作台之該連組部及該主軸頭之該固定部，且該主固定座的底端設有複數連結部，各該連結部與該線軌相對位置設置有若干滑塊，各該滑塊係滑動連接於該線軌上，且各該滑塊之頂端設有一連結端，各該連結端係藉由一螺栓穿螺鎖固連結組設於該主固定座之該連結部。

本創作藉由伺服馬達通過傳動皮帶帶動渦桿式凸輪之軸端轉動，轉動時該渦桿式凸輪之螺旋槽則嚙合該複數滾子，呈現連續槽對點方式作導引螺轉前進或後退，以使該渦桿式凸輪形成一軸向且直線並相對該複數滾子作位移運動，由於渦桿式凸輪與中心輪排上的一個以上的滾子相嚙合，因此渦桿式凸輪轉動時會驅動整個雙軌式凸輪滾子滑台相對該立式加工機的X、Y、Z軸作直線運動，實現了將伺服馬達的扭矩輸出轉化為直線輸出的目的。

A:雙軌式凸輪滾子滑台

10:基面

12:線軌

13:滑塊

132:連結端

14:中心輪排

141:滾子

20:主固定座

21:長槽孔

22:連結部

23:支撐部

24:組設端

25:螺固端

30:副固定座

31:長槽口

32:螺固部

33:軸組端

34:馬達固定部

35:凸輪固定部

40:伺服馬達

41:傳動皮帶

50:渦桿式凸輪

51:螺旋齒

511:螺旋槽

52:軸端

S:螺栓

B:立式加工機

B1:底座

B11:組裝部

B2:鞍座

B21:組合部

B3:工作台

B31:連組部

B4:立柱

B41:組設部

B5:主軸頭

B51:油壓缸

B52:主軸件

B53:加工部

B54:固定面板

B55:固定部

X:X軸導滑空間

Y:Y軸導滑空間

Z:Z軸導滑空間

第1圖：係本創作立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構之組合立體圖。

第2圖：係本創作立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構之分解立體圖。

第3圖：係本創作立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構之側視局部剖視圖。

第4圖：係本創作雙軌式凸輪滾子滑台結構之立體圖。

第5圖：係本創作雙軌式凸輪滾子滑台結構之分解立體圖。

第6圖：係本創作雙軌式凸輪滾子滑台結構之局部剖視放大圖。

請參閱第1~6圖所示，係本創作立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構之較佳實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制，其係包括：一立式加工機B，包含有一底座B1，該底座B1一側設有一組裝部B11，該底座B1上方相對位置設有一鞍座B2，該底座B1與該鞍座B2之間設有一Y軸導滑空間Y，該鞍座B2上方相對位置設有一工作台B3，該鞍座B2與該工作台B3之間設有一X軸導滑空間X，該工作台B3設有複數連組部B31；該底座B1之該組裝部B11係組設一立柱B4之一組設部B41，該立柱B4前端相對位置設有一主軸頭B5，該主軸頭B5設有一油壓缸B51、一主軸件B52、一加工部B53及一固定面板B54，該立柱B4與該主軸頭B5之間設有一Z軸導滑空間；其中該X軸導滑空間X、該Y軸導滑空間Y及Z軸導滑空間Z係分別配置一雙軌式凸輪滾子141滑台A，其中該雙軌式凸輪滾子141滑台A包含一基面10，該基面10分別設於該底座B1上端面、該鞍座B2上端面及該立柱B4之前端面，該基面10設有雙線軌12和一中心輪排14，該中心輪排14則設於兩條線軌12之間，該中心輪排14包含有一個以上成排共構的滾子141，且滾子141在中心輪排14的長度方向上均勻分佈，該基面10上設有一主固定座20，該主固定座20上固定連接有一副固定座30，該副固定座30上轉動支撐有一渦桿式凸輪50，該副固定座30設有一軸組端33，一馬達固定部34及一凸輪固定部35，該渦桿式凸輪50具有兩軸端52，用以軸固定於軸組端33及凸輪固定部35，該渦桿式凸輪50表面導螺分佈有一螺旋齒 51，該螺旋齒51之各軸向齒距間形成一螺旋槽511，令該螺旋槽511與該滾子141的直徑相等，以使該螺旋槽511與該中心輪排14的滾子141互相配合，該副固定座30上設置有一伺服馬達40，該伺服馬達40一端軸固定於馬達固定部34，伺服馬達40一端相對該渦桿式凸輪50之軸端52通過一傳動皮帶41相連，該主固定座20上設置有至少一支撐部23，而所有支撐部23的頂端分別設一組設端24，該鞍座B2對應各該組設端24設有組合部B21，各該組設端24分別組設該鞍座B2之該組合部B21、該工作台B3之該連組部B31及該主軸頭B5之該固定部B55，且該主固定座20的底端設有複數連結部22，各該連結部22與該線軌12相對位置設置有若干滑塊13，各該滑塊13係滑動連接於該線軌12上，且各該滑塊13之頂端設有一連結端132，各該連結端132係藉由一螺栓S穿螺鎖固連結組設於該主固定座20之該連結部22。

較佳地，其中主固定座20頂端設有複數螺固端25，且該副固定座30對應該主固定座20之該螺固端25設有對應的螺固部32，該螺固端25與該螺固部32係藉由一螺栓S穿螺鎖固連結者。

較佳地，其中該主固定座20對應該渦桿式凸輪50位置貫設有一長槽孔21，且該副固定座30對應該長槽孔21設有一長槽口31，該長槽孔21及該長槽口31可供該渦桿式凸輪50穿伸出以配合於該中心輪排14之各該滾子141者。

本創作所述實施例的立式加工機之雙軌式凸輪滾子滑台結構的工作過程如下：啟動伺服馬達40，伺服馬達40通過傳動皮帶41帶動渦桿式凸輪50之軸端52轉動，轉動時該渦桿式凸輪50之螺旋槽511則嚙合該複數滾子141，呈現連續槽對點方式作導引螺轉前進或後退，以使該渦桿式凸輪50形成一軸向且直線並相對該複數滾子141作位移運動，由於渦桿式凸輪50與中心輪排14上的一個以上的滾子141相嚙合，因此渦桿式凸輪50轉動時會驅動整個雙軌式凸輪滾子滑台A相對該立式加工機B的X、Y、Z軸作直線運動，實現了將伺服馬達40的扭矩輸出轉化為直線輸出的目的；

本創作藉由該渦桿式凸輪50上的所有螺旋齒51之軸向齒距間的螺旋槽511都會與中心輪排14上的滾子141接觸，因此上述運動發生的過程中，渦桿式凸輪50與中心輪排14上的滾子141之間相當於存在多條接觸線，與傳統的齒輪及齒條傳動件相比，不僅接觸面積增大了，同時多條接觸線在中心輪排14的長度方向上均勻分佈，讓運動的傳遞更加穩定，同時也可以承載更大的負載。

歸納上述的說明，藉由本創作上述結構的設計，可有效克服習用新型所面臨的缺失，進一步具有上述眾多的優點及實用價值，因此本創作為一創意極佳之新型創作，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，故本創作已符合新型專利有關『新穎性』與『進步性』的要件，乃依法提出申請。