Cnc綜合加工機單一動力換刀裝置制造方法
【專利摘要】一種CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，包含有一刀庫單元、一凸輪換刀單元及一動力離合單元，刀庫單元包括一刀庫本體、一回轉盤及數個刀具組，凸輪換刀單元包括一換刀座體、一凸輪機構及一換刀機構，其特征在于：動力離合單元包括一可帶動刀庫單元運轉的第一出力軸、一可帶動凸輪換刀單元運轉的第二出力軸、以及一動力機構，該動力機構可選擇對第一出力軸或第二出力軸進行傳動，借此本發明使用單一動力驅動源就能夠完成選刀及換刀兩種不同作業，以達到節省設備成本的優點。
【專利說明】CNC綜合加工機單一動力換刀裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種CNC綜合加工機，特別是涉及一種使用單一動力驅動源可分別進行選刀及換刀兩種不同作業的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置。
【背景技術】
[0002]參見圖1，一般CNC綜合加工機10通常設置有一加工主軸頭11、一刀庫單元12及一換刀單元13，加工主軸頭11下端處可供一刀具100裝入固定，該刀庫單元12包括有一刀庫本體121、一套設在刀庫本體121上可作回轉移動的回轉盤122、數個套設在回轉盤122上可供各種刀具100安裝的刀套123、以及一設置在刀庫本體121上可帶動回轉盤122旋轉的第一馬達124，該換刀單元13包括有一換刀座體131、一設置在換刀座體131內部的凸輪機構(圖未示)、一軸設在換刀座體131上可接受凸輪機構驅動的換刀臂132、以及一設置在換刀座體131上可帶動凸輪機構運轉的第二馬達133，當用戶想要進行選刀作業時，首先啟動第一馬達124對刀庫單元12的回轉盤122進行驅轉，回轉盤122可讓用戶想要使用的刀具100轉移至下方的換刀位置進行待機，當用戶想要進行換刀作業時，啟動第二馬達133對換刀單元13的凸輪機構進行驅轉，凸輪機構利用本身設定的凸輪路徑，并且配合換刀程序的運作，就可讓換刀臂132兩端分別旋擺至刀庫單元12及加工主軸頭11的換刀位置，接著對兩邊刀具100同時抓持固定，再將兩邊刀具100同時拔出后，接著讓換刀臂132作180度回轉，如此兩邊刀具100的位置就可互相對調，最后，換刀臂132將二邊刀具100同時組入刀套123及加工主軸頭11上，如此就完成整個換刀作業。
[0003]上述刀庫單元12及換刀單元13雖然可達到一般選刀及換刀作業，然而此種構造仍有其缺點存在，一般CNC綜合加工機10都是在刀庫單元12設置一專門用來啟動回轉盤122運轉的第一馬達124，以及在換刀單元13設置一專門用來啟動凸輪機構運轉的第二馬達133，第一馬達124及第二馬達133分別對應設置在刀庫單元12及換刀單元13上，彼此不具有任何關聯性，因此整套換刀系統需要使用到二組馬達124、133，而且二組馬達124、133還需要安裝配合的伺服控制電路等設施，馬達設置數量愈多，造成設備成本的增加。
【發明內容】
[0004]本發明目的在于提供一種使用單一動力可完成選刀及換刀兩種不同作業的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置。
[0005]本發明提供一種CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，包含有一個刀庫單元、一個凸輪換刀單元及一個動力離合單元，刀庫單元包括一個刀庫本體、一個軸設在刀庫本體上的回轉盤、以及數個裝設在回轉盤上的刀具組，凸輪換刀單元包括一個鄰設在刀庫本體旁側處的換刀座體、一個設置在換刀座體內的凸輪機構、以及一個設置在換刀座體上能接受凸輪機構驅動的換刀機構，該刀庫單元，包括一個連動接設在回轉盤上的第一轉動件；該凸輪換刀單元，包括一個連動接設在凸輪機構上的第二轉動件；該動力離合單元，包括一個固定座、一個滑設在固定座上的活動座、一個作動該活動座移動的推動件、一個設置在固定座上能對第一轉動件驅轉的第一出力軸、一個設置在固定座上能對第二轉動件驅轉的第二出力軸、以及一個動力機構，該動力機構包括一個馬達及一個設置在活動座上且與馬達相接連動的動力輸出軸，該動力輸出軸接受活動座帶動能選擇與第一出力軸或第二出力軸作嚙合傳動。
[0006]本發明所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，該回轉盤與刀庫本體的配合是由一個圓座及數個呈環形排列滾抵在圓座上的軸承所構成。
[0007]本發明所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，該回轉盤上凹設有一個環槽，第一轉動件包括一個套設且固定在環槽內的第一鏈條、以及一個蓋設在環槽上對第一鏈條作封閉限位的環蓋，第一出力軸包括一個與第一鏈條嚙合傳動的第一鏈輪。
[0008]本發明所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，該動力離合單元設置在刀庫本體外側處，第一鏈輪是對應哨合在第一鏈條外周緣處。
[0009]本發明所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，該動力離合單元設置在刀庫本體中央處，第一鏈輪是對應嚙合在第一鏈條內周緣處。
[0010]本發明所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，該凸輪機構包括一個驅動鏈輪，第二出力軸包括一個第二鏈輪，第二轉動件包括一個套繞在驅動鏈輪與第二鏈輪中間的第二鏈條。
[0011]本發明所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，第一出力軸包括一個第一傳動齒輪，第二出力軸包括一個第二傳動齒輪，動力輸出軸包括一個能對第一傳動齒輪或第二傳動齒輪進行嚙合傳動的主動齒輪，動力離合單元還包括一個連動接設在活動座上且能離合地對第一傳動齒輪作閉鎖的第一剎車件、以及一個連動接設在活動座上能離合地對第二傳動齒輪作閉鎖的第二剎車件。
[0012]本發明所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，該動力機構的馬達是固定裝設在固定座上，動力輸出軸是設置在活動座上，馬達與動力輸出軸中間連接有一個能作各種角度傾斜的萬向接頭。
[0013]本發明的有益效果在于:利用動力離合單元設置一動力機構，該動力機構可分別對刀庫單元或凸輪換刀單元帶動運轉，借此讓本發明使用單一動力驅動源就可完成選刀及換刀兩種不同作業，達到節省設備成本的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是一般工具機換刀裝置的組合圖；
[0015]圖2是本發明CNC綜合加工機單一動力換刀裝置第一較佳實施例的組合立體圖，說明本發明包含有一刀庫單元、一凸輪換刀單元及一動力離合單元，動力離合單元是設置在刀庫單元外周位置處；
[0016]圖3是上述較佳實施例的分解立體圖；
[0017]圖4是上述較佳實施例由另一視角觀視的分解立體圖；
[0018]圖5是上述較佳實施例的組合圖；
[0019]圖6是圖5沿V1-VI線的剖視圖，說明動力離合單元借由一第一轉動件帶動刀庫單元運轉的情形；
[0020]圖7是圖5沿YD - YD線的剖視圖，說明動力離合單元借由一第二轉動件帶動凸輪換刀單元運轉的情形；
[0021]圖8是圖7沿VD1- VDI線的組合剖視圖，說明動力離合單元與第一轉動件及第二轉動件嚙合傳動的狀態；
[0022]圖9是上述較佳實施例的分解立體圖，說明該動力離合單元包括一第一出力軸、一第二出力軸、一第一剎車件、一第二剎車件及一動力機構；
[0023]圖10是上述較佳實施例的動作圖，說明該動力機構帶動第一出力軸運轉的情形；
[0024]圖11是圖10沿X 1-XI線的剖視圖；
[0025]圖12是上述較佳實施例的動作圖，說明該動力機構帶動第二出力軸運轉的情形；
[0026]圖13是圖12沿XII1- XIII線的剖視圖；
[0027]圖14是本發明第二較佳實施例的分解立體圖，說明本發明包含有一刀庫單元、一凸輪換刀單元及另一動力離合單元；
[0028]圖15是上述較佳實施例的組合剖視圖，說明動力離合單元是設置在刀庫單元中央位置處；
[0029]圖16是圖15沿XV1- X VI線的剖視圖；
[0030]圖17是圖15沿XVB - XVII線的剖視圖；
[0031]圖18是上述較佳實施例的動作圖，說明動力離合單元包含有一可上下移動的動力機構，該動力機構包括有一馬達、一動力輸出軸及一萬向接頭；
[0032]圖19是本發明第三較佳實施例的剖視圖，說明本發明動力離合單元包括一剎車件，該剎車件對第一出力軸及第二出力軸是以正齒輪嚙合型態形成閉鎖；
[0033]圖20是本發明第四較佳實施例的剖視圖，說明本發明動力離合單元包括一剎車件，該剎車件對第一出力軸及第二出力軸是以摩擦面接觸型態形成閉鎖；
[0034]圖21是本發明第五較佳實施例的剖視圖，說明本發明動力離合單元包括一剎車件，該剎車件對第一出力軸及第二出力軸是以傘齒輪嚙合型態形成閉鎖。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。
[0036]參見圖2，本發明CNC綜合加工機單一動力換刀裝置在第一較佳實施例中，主要包含有一刀庫單元20、一凸輪換刀單元30及一動力離合單元40，接著，再將本發明上述各單元的組成構件及空間組合型態詳述于后。
[0037]參見圖3?8，刀庫單元20包括一刀庫本體21、一軸設在刀庫本體21上可作環繞回轉的回轉盤22、一連動接設在回轉盤22上的第一轉動件23、數個排列裝設在回轉盤22上的刀具組24、以及一設置在刀庫本體21下方處可對刀具組24下推至換刀位置的導刀機構25，回轉盤22與刀庫本體21的軸設配合是由一個圓座211及數個呈環形排列滾抵在圓座211上的軸承222所構成，在本實施例中，具體而言，刀庫本體21中央處凸設有該圓座211，刀庫本體21在上方位置處透空凹設有一開孔212，該回轉盤22在中央處凹設有一圓形座孔221，位在圓形座孔221內周壁以環形排列方式設置有所述數個圓筒形軸承222，上述軸承222剛好滾抵在刀庫本體21的圓座211外圍上，該回轉盤22雖然裝設有數個大重量負荷的刀具組24，但是借由上述軸承222的組合，可使回轉盤22能穩定且順暢地在刀庫本體21上作回轉運動，該回轉盤22上還凹設有一環槽223，本實施例的第一轉動件23主要包括有一套設在環槽223內的第一鏈條231、以及一蓋設在環槽223上可對第一鏈條231作限位的環蓋232，第一鏈條231是具有可撓性的圓環狀鏈條，且在每個鏈節樞接處兩邊與回轉盤22是以銷跟孔的形式作孔位配合，借此第一鏈條231可與回轉盤22固定呈一體連動狀，由于鏈條的制作相當簡單且成本便宜，且不需要高度精密尺寸，組裝及更換維護上都相當方便，相較于傳統以硬式齒輪嚙合的傳動結構，本發明此種鏈條傳動方式更具有降低成本的使用效果，每一刀具組24包括一刀套241及一裝設在刀套241上的刀具(圖未示)，數個刀具組24裝設在回轉盤22上，使用者在選擇想要使用的刀具后，可讓回轉盤22帶動刀具組24轉移至回轉盤22下方處，再借由導刀機構25將刀具組24推出至下方換刀位置處進行待機。
[0038]凸輪換刀單元30包括一鄰設在刀庫本體21旁側處的換刀座體31、一設置在換刀座體31內的凸輪機構32、一設置在換刀座體31外側處且連動接設在凸輪機構32上的第二轉動件33、以及一設置在換刀座體31上可接受凸輪機構32驅動的換刀機構34，該換刀座體31內部中空可供凸輪機構32及換刀機構34裝設，凸輪機構32與換刀機構34由于在一般工具機中是常見的構造，在此不再詳述其構造及動作，該換刀機構34包括一可作回轉移動的換刀臂341，換刀臂341受到凸輪機構32的帶動下，兩端可各自抓取刀具進行換刀，在本實施例中，該凸輪機構32包括一設置在換刀座體31外處的驅動鏈輪321，第二轉動件33包括一套繞在驅動鏈輪321上的第二鏈條331，借由第二鏈條331傳動該驅動鏈輪321，可令凸輪機構32運轉并且帶動換刀機構34進行換刀作業。
[0039]參見圖9?11，動力離合單元40是設置在刀庫本體21的外側位置處，包括一固定座41、一滑設在固定座41上的活動座42、一可對該活動座42進行推動的推動件43、一軸設在固定座41上的第一出力軸44、一軸設在固定座41上的第二出力軸45、一連動接設在活動座42 —端處且伸至固定座41內部的第一剎車件46、一連動接設在活動座42另一端處且伸至固定座41內部的第二剎車件47、以及一裝設在活動座42上的動力機構48，該固定座41裝設在刀庫本體21上方處，該固定座41上方處橫設有二滑軌411，活動座42設置在二滑軌411上可作滑動狀，該推動件43可以采用氣壓、液壓組件或電磁閥等構造，在本實施例中，該推動件43包括一固接在活動座42上的缸體431、以及一伸設在缸體431上可伸縮移動的心軸432，心軸432末端與固定座41相接，當心軸432伸縮移動時，可帶動整個活動座42沿著滑軌411作線性移動，同時參見圖4、圖6及圖7，第一出力軸44包括一設置在固定座41內部的第一傳動齒輪441、以及一設置在固定座41外部的第一鏈輪442，第一鏈輪442向前伸出穿過刀庫本體21的開孔212，再對應嚙合在第一鏈條231的外周處，借此第一出力軸44可對該刀庫單元20進行驅轉，第二出力軸45包括一設置在固定座41內部的第二傳動齒輪451、以及一設置在固定座41外部的第二鏈輪452，第二鏈輪452借由套繞第二鏈條331與驅動鏈輪321形成傳動，借此第二出力軸45可對該凸輪換刀單元30進行驅轉，第一剎車件46及第二剎車件47都是固接在活動座42上，可隨著活動座42與動力機構48呈一體連動狀，第一剎車件46設有一可離合地對第一傳動齒輪441嚙合的第一閉鎖齒輪461，第二剎車件47設有一可離合地對第二傳動齒輪451嚙合的第二閉鎖齒輪471，在本實施例中，上述傳動齒輪441 (451)與閉鎖齒輪461 (471)是采用蝸輪蝸桿的組合，當然業者也可采用其他嚙合型式的組合，此點容后再述，該動力機構48包括一固定設置在活動座42上的馬達481、一軸設在活動座42上且與馬達481相接連動的動力輸出軸482、以及一接設在動力輸出軸482末端處的主動齒輪483，在本實施例中，該馬達481指的是伺服馬達，該動力輸出軸482的位置剛好是位在第一出力軸44與第二出力軸45中間，借由活動座42的移動，使主動齒輪483可選擇與第一傳動齒輪441或第二傳動齒輪451進行哨合傳動。
[0040]以上為本發明CNC綜合加工機單一動力換刀裝置結構及形狀的概述；接著，再將本發明的使用動作以及預期能達成的功效陳述如后:
[0041]參見圖6、圖10及圖11，當使用者選擇要讓刀庫單元20運轉時，動力離合單元40的推動件43會帶動活動座42移至第一位置，該位置會讓動力機構48的主動齒輪483與第一出力軸44的第一傳動齒輪441相互嚙合傳動，第一出力軸44再借由第一鏈輪442驅動第一轉動件23，透過第一轉動件23可帶動刀庫單元20的回轉盤22進行回轉，如此使用者選擇想要的刀具組24就會被移至回轉盤22下方處的換刀位置，借此完成選刀動作，此時，在動力離合單元40內部的第一閉鎖齒輪461與第一傳動齒輪441會呈脫離狀，而第二閉鎖齒輪471則與第二傳動齒輪451嚙合形成閉鎖，如此整個第二出力軸45就會呈鎖固狀態。
[0042]參見圖3、圖7、圖12及圖13，當使用者選擇要讓凸輪換刀單元30運轉時，動力離合單元40的推動件43會帶動活動座42移至第二位置，該位置會讓動力機構48的主動齒輪483與第二出力軸45的第二傳動齒輪451相互嚙合傳動，第二出力軸45再借由第二鏈輪452驅動第二轉動件33，第二轉動件33會對凸輪換刀單元30的驅動鏈輪321驅轉，使內部的凸輪機構32及換刀機構34開始動作，如此換刀臂341會對位于換刀位置的刀具組24進行抓取，并且讓加工主軸頭(圖未示)與刀庫單元20上的刀具進行互換，借此完成換刀動作，此時，在動力離合單元40內部的第二閉鎖齒輪471與第二傳動齒輪451會呈脫離狀，而第一閉鎖齒輪461則與第一傳動齒輪441嚙合形成閉鎖，如此整個第一出力軸44會呈鎖固狀態，第一出力軸44要作鎖固的原因，主要是因為回轉盤22承載刀具組24時，一旦失去驅轉力量，回轉盤22會因為刀具組24的重量而瞬間往下掉落，因此本發明借由將第一出力軸44鎖固定，就可避免產生回轉盤22突然掉落的危險。
[0043]綜上所述，本發明CNC綜合加工機單一動力換刀裝置主要是為了改良一般換刀裝置使用上的問題，本發明主要的技術手段是在刀庫單元20上設置有一可驅使回轉盤22轉動進行選刀動作的第一轉動件23，在凸輪換刀單元30上設置有一可驅使換刀機構34進行換刀動作的第二轉動件33，在動力離合單元40上設置有一固定座41、一活動座42、一第一出力軸44、一第二出力軸45及一動力機構48，第一出力軸44可帶動第一轉動件23，第二出力軸45可帶動第二轉動件33，借由控制該活動座42的移動，可讓動力機構48分別對第一出力軸44或第二出力軸45嚙合傳動，借此本發明使用單一組動力機構48，就可同時做為刀庫單元20及凸輪換刀單元30運作的動力傳輸來源，如此可避免重復設置馬達481，可大幅降低整套換刀系統的設備成本。
[0044]本發明除了上述實施例，還可作出不同實施例的變化，參見圖14?18，本發明第二較佳實施例同樣包含有一刀庫單元50、一凸輪換刀單元60及一動力離合單元70，刀庫單元50包括一刀庫本體51、一回轉盤52及一第一轉動件53，凸輪換刀單元60包括一換刀座體61、一凸輪機構62、一第二轉動件63及一換刀機構64，與第一實施例不同的是，動力離合單元70是設置在刀庫單元50的中心位置上，包括一固定座71、一活動座72、一推動件73、一第一出力軸74、一第二出力軸75及一動力機構76，第一出力軸74接設出有一第一鏈輪741，第一鏈輪741嚙合在第一轉動件53的內周緣處，可帶動回轉盤52旋轉以進行選刀動作，第二出力軸75嚙接傳動接設出有一第二鏈輪751，第二鏈輪751與第二轉動件63嚙合傳動，可帶動凸輪機構62的驅動鏈輪621，凸輪機構62再帶動換刀機構64進行換刀動作，借此同樣可達到以單一動力傳輸帶動換刀功能，另外，該動力機構76包括一馬達761、一軸設在活動座72上的動力輸出軸762、以及一連接在馬達761與動力輸出軸762中間的萬向接頭763，該馬達761是固接在固定座71外部，該萬向接頭763可隨著活動座72的移動，能夠傾斜各種角度對動力輸出軸762傳輸動力，借此活動座72不需承載該馬達761的重量，使馬達761在靜止不動狀態下,可對活動座72上的動力輸出軸762正常進行動力傳輸。
[0045]另外，本發明的動力離合單元對于剎車件還有數種實施例，參見圖19，本發明第三較佳實施例的動力離合單元40 I包括一第一出力軸44 1、一第二出力軸45 I及一可線性移動的剎車件46 I，該剎車件46 I上設有一正齒輪461 I，該正齒輪461 I可分別與第一出力軸44 I或第二出力軸45 I嚙合形成剎車閉鎖。
[0046]參見圖20，本發明第四較佳實施例的動力離合單元40 II包括一第一出力軸44 I1、一第二出力軸45 II及一可線性移動的剎車件46 II，該剎車件46 II上設有二摩擦面461 II,二摩擦面461 II可分別對第一出力軸44 II或第二出力軸45 II貼抵接觸而形成剎車閉鎖。
[0047]參見圖21，本發明第五較佳實施例的動力離合單元40III包括一第一出力軸44111、一第二出力軸45 III及一可線性移動的剎車件46 III，該剎車件46 III兩端處設有二傘齒輪461 III，二傘齒輪461 III可分別對第一出力軸44 III或第二出力軸45 III嚙合形成剎車閉鎖。
【權利要求】
1.一種CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，包含有一個刀庫單元及一個凸輪換刀單元，刀庫單元包括一個刀庫本體、一個軸設在刀庫本體上的回轉盤、以及數個裝設在回轉盤上的刀具組，凸輪換刀單元包括一個鄰設在刀庫本體旁側處的換刀座體、一個設置在換刀座體內的凸輪機構、以及一個設置在換刀座體上能接受凸輪機構驅動的換刀機構，其特征在于: 該刀庫單元，包括一個連動接設在回轉盤上的第一轉動件； 該凸輪換刀單元，包括一個連動接設在凸輪機構上的第二轉動件；及 該CNC綜合加工機單一動力換刀裝置還包括一個動力離合單元,動力離合單元包括一個固定座、一個滑設在固定座上的活動座、一個作動該活動座移動的推動件、一個設置在固定座上能對第一轉動件驅轉的第一出力軸、一個設置在固定座上能對第二轉動件驅轉的第二出力軸、以及一個動力機構，該動力機構包括一個馬達及一個設置在活動座上且與馬達相接連動的動力輸出軸，該動力輸出軸接受活動座帶動能選擇與第一出力軸或第二出力軸作哨合傳動。
2.如權利要求1所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，其特征在于:該回轉盤與刀庫本體的配合是由一個圓座及數個呈環形排列滾抵在圓座上的軸承所構成。
3.如權利要求1所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，其特征在于:該回轉盤上凹設有一個環槽，第一轉動件包括一個套設且固定在環槽內的第一鏈條、以及一個蓋設在環槽上對第一鏈條作封閉限位的環蓋，第一出力軸包括一個與第一鏈條嚙合傳動的第一鏈輪。
4.如權利要求3所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，其特征在于:該動力離合單元設置在刀庫本體外側處，第一鏈輪是對應嚙合在第一鏈條外周緣處。
5.如權利要求3所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，其特征在于:該動力離合單元設置在刀庫本體中央處，第一鏈輪是對應嚙合在第一鏈條內周緣處。
6.如權利要求1所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，其特征在于:該凸輪機構包括一個驅動鏈輪，第二出力軸包括一個第二鏈輪，第二轉動件包括一個套繞在驅動鏈輪與第二鏈輪中間的第二鏈條。
7.如權利要求1所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，其特征在于:第一出力軸包括一個第一傳動齒輪，第二出力軸包括一個第二傳動齒輪，動力輸出軸包括一個能對第一傳動齒輪或第二傳動齒輪進行嚙合傳動的主動齒輪，動力離合單元還包括一個連動接設在活動座上且能離合地對第一傳動齒輪作閉鎖的第一剎車件、以及一個連動接設在活動座上能離合地對第二傳動齒輪作閉鎖的第二剎車件。
8.如權利要求1所述的CNC綜合加工機單一動力換刀裝置，其特征在于:該動力機構的馬達是固定裝設在固定座上，動力輸出軸是設置在活動座上，馬達與動力輸出軸中間連接有一個能作各種角度傾斜的萬向接頭。
【文檔編號】B23Q3/157GK104416401SQ201310366645
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】陳豐田 申請人:簡雪赺