一種加工機換刀機構的刀庫固定裝置的製作方法

2023-06-05 15:03:16

專利名稱：一種加工機換刀機構的刀庫固定裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及加工機的換刀機構，特別是指一種繞著浮動式軸心迴轉的刀庫固
定裝置。
背景技術：
現有加工機是由數值控制器控制如CNC鑽頭等刀具的自動替換裝置，在替換刀具 期間，縮短替換刀具所需的時間並減輕替換刀具所產生的衝擊。 如圖l所示的自動替換裝置，是將一背後安裝有曲柄25的轉動器20設置在臂元 件2的端部，此轉動器20的周邊具有多個夾具21，各夾具21持有一刀具保持器24，用以保 持刀具；此轉動器20配備有減速設備22，透過嚙合主軸齒輪11的轉動器齒輪23來帶動轉 動器20慢速旋轉，並執行分配運動用以選擇所需的刀具。 此類加工機的主軸頭10設計為能夠沿著支撐柱1垂直往復運動(沿Z軸)，並在 主軸頭10上設有圍繞著迴轉軸14的擺動凸輪13，此擺動凸輪13包括直部15、曲部16和 另一直部17。前述曲柄25的一端旋轉地連接在和擺動凸輪13協同工作的擺輥18上，另端 可迴轉地支援在迴轉軸14上，此迴轉軸14是安裝於一固定在臂元件2的支架12上，並在 曲柄25中央連接一拉動裝置26，推動曲柄25繞著迴轉軸14旋轉擺動；易言之，拉動裝置 26將擺輥18壓向擺動凸輪13的表面。 如圖1所示的自動替換裝置，採取了控制驅動主軸頭10的Z軸速度，執行下列刀 具交換步驟而不會產生撞擊 a)通常是主軸頭10下降至較低的加工區域，讓保持器24的刀具進入加工狀態； 此時的擺輥18位於擺動凸輪13直部15的較高處。 b)當發布刀具交換指令時，主軸頭10開始上升，直到擺輥(凸輪輥)18位於擺動 凸輪13曲部16既定的開始點，用於轉動器20執行擺動運動的開始。 c)主軸頭10停頓並進入主軸定位的時間點，然後再次升起；此刻的轉動器20以 迴轉軸14為軸心開始旋轉擺動，夾具21的尖端會挾持刀具保持器24的V槽。 d)持續升起主軸頭10，使刀具保持器24從主軸上卸除。 另一加工機的自動替換裝置，如圖2所示，同樣是經由主軸頭10向上移動來進行 刀具的更換作業。刀具更換時，除了推拉動裝置26連接轉動器20背後所安裝的曲柄25，以 迴轉軸14為軸心，壓制曲柄25另端的滾子31運動於滾子接觸構件30邊緣以外；此主軸頭 10上方樞接的L形收納杆32 —端的固定滾子33，亦會隨著主軸頭10升降動作而進出於軌 道34中。尤其是，固定於軸35的螺帽36會抵住構件37，防止構件38連同轉動器20作預 料外的移動。 從上開刀具更換的敘述中，不難發現到撞擊的原因在於轉動器20以迴轉軸14為 固定的中心點，使夾具21宛如鐘擺般插入刀具保持器24呈現水平狀態的V槽；因為擺動是 沿著圓周作往復運動，和水平線之間為單點交叉的兩條線，在換刀期間自然無法避開地會 產生撞擊的弊端。針對此項缺失，現有技術則是利用Z軸速度的控制，降低更換刀具期間的
3撞擊；但是，這些先前技術的構造相當複雜，反而增加日後故障排除與維修的困難度。
實用新型內容因此，本實用新型針對加工機換刀機構，提供一種浮動式軸心的刀庫固定裝置，安 裝固定在持有刀具的轉動器上，讓轉動器繞著浮動式軸心擺動而扣住刀具，能夠改善更換 刀具期間的撞擊作用，且結構及其加工條件比現有技術更簡單。 本實用新型雖然同樣是為了改善更換刀具期間的撞擊，卻採用不同於兩前案的技 術手段，而是在持有刀具(有同業稱其為扣刀)期間，直接將轉動器(同業稱其為刀盤)從 固定式軸心擺動，改良為浮動式軸心擺動，讓夾具更順暢地挾住刀具保持器的V槽。簡單地 說，就是在扣刀的短暫時間內，讓轉動器的夾具以接近水平的運動方向插入V槽中，改善撞 擊的機率。 為達上述目的，本實用新型提供了一種加工機換刀機構的刀庫固定裝置，包含一 安裝於臂元件端部的轉動器；若干設置在轉動器周邊的夾具，轉動器使用這些夾具持有刀 具；一固定安裝於轉動器背後的曲柄；該曲柄一端連接有能與擺動凸輪協同工作的行走 輪，另端可迴轉地支持在連杆機構上，並在曲柄中央連接一拉動裝置，將行走輪壓向擺動凸 輪的表面，推動曲柄繞著連杆機構旋轉擺動；該連杆機構包括一滑動軸和一搖擺元件，該搖 擺元件兩端分別與曲柄端部、臂元件樞接在一起。 上述方案中，該連杆機構更包括一安裝在加工機的固定座，該固定座以構件形成 至少一曲軌，前述滑動軸穿過曲柄而在曲軌中滑動。 本實用新型還提供了一種加工機換刀機構的刀庫固定裝置，是在一加工機組裝一 執行刀具分配運動的轉動器，該轉動器背後固定安裝有一曲柄，該曲柄一端連接有能與擺 動凸輪協同工作的行走輪，另端與加工機相連而可迴轉地支持在連杆機構上，且曲柄中央 連接一拉動裝置，將行走輪壓向擺動凸輪的表面，推動曲柄繞著連杆機構旋轉擺動，改善刀 具交換的撞擊機率。 上述方案中，該連杆機構包含 —安裝固定於加工機的固定座，該固定座具有形成於構件中的曲軌； —滑動軸，穿過曲柄深入該固定座的曲軌裡面；以及 —搖擺元件， 一端具有可樞接於加工機的定位軸，另端則以一浮動樞軸和曲柄軸 接在一起，使曲柄圍繞著浮動樞軸和滑動軸旋轉擺動。 本實用新型提供一種加工機換刀機構的刀庫固定裝置，其技術內容如圖3和圖4 所示，同樣是在轉動器背後所安裝的曲柄25 —端，組設有運動於擺動凸輪13的行走輪40 ; 不同的是，曲柄25另端與加工機之間聯結有一連杆機構50。 該連杆機構50至少包括有一滑動軸51和一搖擺元件55。其中，該滑動軸51是 穿過曲柄25深入一固定座52的曲軌54裡面，此曲軌54形成於固定座52所安裝固定的構 件53中，該構件53可以是單一片體或塊體，也可以是邊緣形狀相符的兩片體或塊體；至於 搖擺元件55 —端具有可樞接於加工機的定位軸56，另端則以一浮動樞軸57和曲柄25軸接 在一起。該浮動樞軸57與滑動軸51各自轉動地聯結在曲柄25的同一端部，假設在二者的軸 心之間虛擬一連接線59，這條連接線59的方向及位置，會隨著連杆機構50作動而產生變化。 如前所述，曲柄25受力而使行走輪40壓向擺動凸輪13的表面。由於擺動凸輪13隨著主軸頭升降，運動在兩直部15、 17的行走輪40並不會影響到曲柄25變換角度，且換刀 步驟僅限於擺動凸輪13的曲部16這一段行程，其餘行程並不會使曲柄25的擺動幅度產生 變化，故往後的陳述重點會放在扣刀期間。 當行走輪40來到直部15與曲部16的交接處作為起點，順著曲部16移動到其與 直部17交接的終點。此刻的搖擺元件55以長度為半徑，會沿著圖面虛擬圓周線58擺動出 角度a的變化，帶動曲柄25端部的滑動軸51順著圖面滑行方向b而在曲軌54中運動，間 接影響連接線59的位置，並決定曲柄25和擺動凸輪13之間的夾角範圍。如前所述，該曲 柄25安裝在轉動器的背後，自然會因為曲柄25與擺動凸輪13的夾角變化，而使夾具擺動 插入刀具保持器的V槽中。 現有的固定式軸心擺動是指連接在固定軸心的對象進行宛如鐘擺般的往復運 動；但本文所稱的浮動式軸心擺動則是指曲柄25迴轉連接的軸心非固定於一點，而是因 應滑動軸51和搖擺元件55的浮動位置作變換，讓曲柄25依照近似於水平的位移運動，使 夾具順利挾住保持器的V槽，同時降低撞擊的機率。 至於本實用新型如何將曲柄實施於加工機，可以從下面的實施例配合圖面詳細說 明如後。

圖1為中國臺灣第200800479號實用新型專利公開案的刀具替換設備示意圖。 圖2為中國臺灣證書第1253372號實用新型專利案的更換刀具示意圖。 圖3和圖4為本實用新型刀庫固定裝置的操作示意圖。 圖5 圖7為本實用新型刀庫固定裝置實施於加工機的連續扣刀動作示意圖。主要元件符號說明100加工機l支撐柱2臂元件10主軸頭12支架13擺動凸輪15直部16曲部17直部20轉動器21夾具22減速設備24刀具保持器25曲柄26拉動裝置40行走輪50連杆機構51滑動軸52固定座53構件54曲軌55搖擺元件56定位軸57浮動樞軸58圓周線59連接線
具體實施方式如圖5 圖7所示， 一加工機100具有沿著支撐柱1 (沿Z軸)垂直往復運動的主軸頭IO，該主軸頭10設置供自動替換裝置行走的擺動凸輪13，該擺動凸輪13的表面具有 直部15、曲部16和另一直部17。 該自動替換裝置包括一安裝於臂元件2端部支架12的轉動器20 ;若干設置在轉 動器20周邊的夾具21，轉動器20使用這些夾具21持有刀具；配備在轉動器20的減速設 備22，慢速旋轉該轉動器20執行分配運動來選擇所需的刀具；若干刀具保持器24，轉動器 20通過夾具21持有這些刀具保持器24 ;以及，一固定安裝於轉動器20背後的曲柄25。該 曲柄25 —端連接有能與擺動凸輪13協同工作的行走輪40，另端可迴轉地支持在連杆機構 50上，並在曲柄25中央連接一拉動裝置26，將行走輪40壓向擺動凸輪13的表面，推動曲 柄25繞著連杆機構50旋轉擺動。 圖面中，該連杆機構50包括一滑動軸51和一搖擺元件55，該滑動軸51穿過曲柄 25而深入一固定座52的曲軌54裡面，此曲軌54形成於固定座52所安裝固定的構件53 中；至於搖擺元件55—端樞接於加工機，另端與曲柄25軸接在一起。該連杆機構50把曲 柄25端部與支架12聯結在一起，執行下列刀具交換步驟而降低撞擊的機率 a)主軸頭10因為下降到較低的加工區域，讓刀具保持器24的刀具進入加工狀態。 此刻的行走輪40位於擺動凸輪13的直部15較高處(圖面未示)。 b)當發布刀具交換指令時，主軸頭10開始上升。行走輪40從擺動凸輪13的直 部15較高處，滾動位移到與曲部16交接的起點，這段時間的轉動器20角度變化應不致於 過大(如圖5所示)。 c)主軸頭10進入短暫的定位時間點，開始執行刀具的交換。此刻的轉動器20以 滑動軸51和搖擺元件55為軸心開始旋轉擺動，夾具21的尖端會以接近水平的運動方向進 入V槽，用以挾持刀具保持器24而降低撞擊的機率(如圖6所示)。 d)持續升起主軸頭10。行走輪40沿著擺動凸輪13的直部17位移至較低處；在 此期間，直到從主軸頭10卸除為止，刀具保持器24仍保持在夾具21中(如圖7所示)。 當然，轉動器20以夾具21持有的刀具保持器24，可透過分配運動選擇所需的刀 具，然後依反向流程回到加工區域，繼續未完成的加工作業。
權利要求一種加工機換刀機構的刀庫固定裝置，其特徵在於，包含一安裝於臂元件端部的轉動器；若干設置在轉動器周邊的夾具，轉動器使用這些夾具持有刀具；一固定安裝於轉動器背後的曲柄；該曲柄一端連接有能與擺動凸輪協同工作的行走輪，另端可迴轉地支持在連杆機構上，並在曲柄中央連接一拉動裝置，將行走輪壓向擺動凸輪的表面，推動曲柄繞著連杆機構旋轉擺動；該連杆機構包括一滑動軸和一搖擺元件，該搖擺元件兩端分別與曲柄端部、臂元件樞接在一起。
2. 根據權利要求1所述的加工機換刀機構的刀庫固定裝置，其特徵在於，該連杆機構更包括一安裝在加工機的固定座，該固定座以構件形成至少一曲軌，前述滑動軸穿過曲柄而在曲軌中滑動。
3. —種加工機換刀機構的刀庫固定裝置，其特徵在於，是在一加工機組裝一執行刀具分配運動的轉動器，該轉動器背後固定安裝有一曲柄，該曲柄一端連接有能與擺動凸輪協同工作的行走輪，另端與加工機相連而可迴轉地支持在連杆機構上，且曲柄中央連接一拉動裝置，將行走輪壓向擺動凸輪的表面，推動曲柄繞著連杆機構旋轉擺動，改善刀具交換的撞擊機率。
4. 根據權利要求3所述的加工機換刀機構的刀庫固定裝置，其特徵在於，該連杆機構包含一安裝固定於加工機的固定座，該固定座具有形成於構件中的曲軌；一滑動軸，穿過曲柄深入該固定座的曲軌裡面；以及一搖擺元件， 一端具有可樞接於加工機的定位軸，另端則以一浮動樞軸和曲柄軸接在一起，使曲柄圍繞著浮動樞軸和滑動軸旋轉擺動。
專利摘要本實用新型公開了一種加工機換刀機構的刀庫固定裝置，是在加工機的換刀機構，設置圍繞著浮動式軸心的刀庫固定裝置。此換刀機構具有可執行刀具分配運動的轉動器，在轉動器的背後牢固一曲柄作為固定裝置。此曲柄一端連接有行走輪，另端可迴轉地支持在連杆機構而與加工機相連，並在曲柄中央連接一拉動裝置，將行走輪壓向擺動凸輪的表面，推動曲柄繞著連杆機構旋轉擺動，得以改善刀具交換的撞擊機率。
文檔編號B23Q3/157GK201524928SQ200920162300
公開日2010年7月14日 申請日期2009年8月11日 優先權日2008年8月19日
發明者孫頎, 孫穎 申請人:孫穎;孫頎