綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置的製作方法
2023-05-21 16:58:31
專利名稱：綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種綜合加機，特別是一種綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置。
設於一立式綜合加工機的主軸內，設置一種夾爪，利用夾爪的夾片張開或收縮而釋放或抓固刀具的刀軸，並以若干組端部設成圓滑面的彈性扣合件設在刀軸孔內，且刀具的刀軸本身亦相對設置扣合凹環，而能在刀具被置入或移出之間，具有一種緩衝性質作用，以在綜合加工機的置換刀具機構在夾刀與松刀之間，使刀軸在置入與卸出主軸孔內的皆先由對扣合凹環作彈性卡扣，而能減少刀具轉換的抓與放的時間差，以減少換刀所需的時間。
目前工業界所普遍使用的立式綜合加工機中，多具有自動刀具轉換裝置，以便將主軸頭和刀庫中的刀具進行自動交換，以適應各種不同的加工狀況。然而，已知的一般綜合加工機中，如
圖1所示，綜合加工機1通常在其床臺10的上方部位，設置一組存放有多種不同刀具的刀庫2、一組加工用的切削主軸3、一自動換刀機構4；其自動換刀機構4利用滾齒凸輪帶動一被動滾子組以轉動一換刀臂口，並以設於該滾齒凸輪上的凸輪驅動連杆組以便上下移動該換刀臂口(此部份非本案的研究重點，故圖中未示)，而當此換刀臂口旋轉至主軸下方的適當位置時，主軸上刀具的松刀或夾刀的動作，皆需另外藉由感測器偵測換刀臂的位置，待確定換刀臂口至定位時，感測器將確認的電子信號傳出，始得掣動主軸頭上的油壓缸或氣壓缸，進行松、夾刀的動作(clamp及unclamp)。
此處所欲探討的重點在於在主軸上所進行的換刀過程中，不論卸刀或置刀，必需有數次停頓的時間以確認感測器的信號，方能確保刀具不會因「接棒失誤」而掉落，因此，目前綜合加工機的換刀時間通常皆需4秒鐘以上，以換刀頻繁的加工機而言，加工機的工作效率無法有效地提升；究其原因，是主軸內拉刀與放刀對應換刀機構的置刀與卸刀兩者間，並無具有緩衝性質的暫時銜接部；因此我們可以假設，一旦在主軸放刀對應換刀機構卸刀間、在主軸拉刀對應換刀機構置刀間，有一暫時性、非強固性的卡固機構，將可省去如前述的「由感測器偵測換刀臂的位置，待確定換刀臂口至定位時，感測器將確認的電子信號傳出，始得掣動主軸頭上油壓缸或氣壓缸，進行松、夾刀的動作」…等等裝置以及該裝置所需的動作時間。
故本案擬在主軸內裝置一種夾爪，使在刀具的刀柄被置入時利用機械原理使其自然抓夾固定，又在主軸之中心杆外推時即能使夾爪張開而使刀具脫落；又在主軸的刀柄孔內，設置有彈性的卡扣件，使換刀機構將刀送入主軸內即能先行作暫時性的卡扣定位，在夾爪抓固前換刀機構可先行鬆開並退離而不會使刀具掉落，同理，其在換刀機構對刀具進行卸刀時，主軸的夾爪可先行對刀具松刀，而使該彈性卡扣件暫將刀具卡固於主軸內，在換刀機構將之夾走前而使刀具不會掉落。
本實用新型的目的在於提供一種綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，能快速的抓固刀具或鬆開刀具，使刀具於主軸內的置換更為迅速且確實的抓固，且該裝置構造精簡、不易損壞、便於維修或更換；該裝置還可以在換刀機構將刀送入主軸內時即能先行將刀具卡扣定位，在換刀機構對刀具進行卸刀時，能暫將刀具卡固於主軸內，使刀具不會掉落，使主軸與換刀機構的對應動作不必進行精確的訊號交換及等待時間，可極大的提高換刀效率。
本實用新型提供一種綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，是裝設在綜合加工機的主軸內，其特徵在於包括一夾爪，具有一桿體，其上段杆為螺紋軸杆，該螺紋軸杆與主軸的中心杆螺合固定；其下段杆為末端突大的突端軸杆，在突端軸杆的周邊設有多片各自獨立的爪塊並向下延伸，每一爪塊的下部具向外伸出的外斜張面，而爪塊的內面則設有內斜張面；且所有爪塊下方皆保持彈性外張的狀態，於爪塊上部外側箍繞有彈簧圈，或在突端軸杆上設置一橡膠環；該爪塊的外斜張面在內軸管內上拉時，外斜張面將因遭遇斜錐孔而使爪塊收縮，而使其內斜張面收攏而夾住刀具的擴大端；又夾爪受力下推時，外斜張面脫離斜錐孔恢復為外張狀態，而使其內斜張面外張而鬆開刀具的擴大端；及多個彈性卡固件，每一彈性卡固件皆相對於內軸管的垂直方向，而設置在內軸管周邊水平方向的鑽孔內，該鑽孔於內軸管上環繞其中心呈水平幅射狀設置，使彈性卡固件的圓滑的端部伸入內軸管的管孔內。
所述綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，其特徵在於該彈性卡固件的位置恰在夾爪的高度位置，每一彈性卡固件皆位在該夾爪的爪塊的間隙上。
所述的綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，其特徵在於該彈性卡固件包括螺固端子、彈簧及鋼珠，使鋼珠突出於內軸管的管孔內而牴觸刀具，鋼珠後端受彈簧抵推，螺固端子設於該彈簧後部。
所述的綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，其特徵在於該彈性卡固件所裝設位置是在內軸管較下方的錐狀管口部位，彈性卡固件的鋼珠直接對應於刀具刀柄的錐度部位，刀柄上與鋼珠的相對的接觸位置設置一環溝，使鋼珠嵌入該環溝而將刀具卡固於內軸管中。
本實用新型的效果是本實用新型提供一種綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，是於一立式綜合加工機的主軸內設置一種夾爪，利用夾爪的夾片張開或收縮而釋放或抓固刀具的刀軸，並以若干組端部設成圓滑面的彈性扣合件設在刀軸孔內，且刀具的刀軸本身亦相對設置扣合環溝，而能在刀具被置入或移出之間，具有一種緩衝作用，以在綜合加工機的置換刀具機構在夾刀與松刀之間，使刀軸在置入與卸出主軸孔內時皆先由彈性扣合件對扣合環溝作彈性卡扣，而能減少刀具轉換的抓與放的時間差，以減少換刀所需的時間。
本實用新型能快速的抓固刀具或鬆開刀具，使刀具於主軸內的置換更為迅速且確實的抓固，且該裝置構造精簡、不易損壞、便於維修或更換。
本實用新型可以在換刀機構將刀送入主軸內時即能先行將刀具卡扣定位，在夾爪抓固前換刀機構可先行鬆開並退離而刀具不會掉落；在換刀機構對刀具進行卸刀時，主軸的夾爪可先行對刀具松刀，而使該彈性卡扣件暫將刀具卡固於主軸內，在換刀機構將之夾走前而刀具不會掉落，這樣，使主軸與換刀機構的對應動作不必進行精確的訊號交換及等待時間，可極大的提高其換刀效率。
本實用新型的構造與特點，可參閱下列圖示及較佳實施例的詳細說明而獲得清楚地了解。
附圖的圖面的簡單說明
圖1為習知綜合加工機的立體示意圖；圖2為綜合加工機的自動換刀機構的立體示意圖；圖3為自動換刀機構與裝設本實用新型的主軸的剖面圖；圖4為相同於圖3的主軸驅動的另一實施狀態示意圖；圖5為本實用新型裝置於主軸內且為拉刀狀態的剖面示意圖；圖6為本實用新型裝置於主軸內且為松刀狀態的剖面示意圖；圖7為本實用新型的縱向剖視圖；圖8為本實用新型的橫向剖視圖；圖9為對照圖5的另一實施例圖；
圖10為對照圖6的另一實施例
圖11為本實用新型的彈性卡固件與刀具的另一實施例圖。
如圖2、3所示，本實用新型的綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，包括一夾爪6與彈性卡固件7是設在綜合加工機的主軸3內，即在主軸3的內套管34的管孔間，受中心杆31的軸向推動而作用，或受刀柄50的推力以及受其中心杆的彈簧39回復力而作用；其中，自動換刀機構4即藉由驅動馬達43控制其旋轉升降軸42升降及旋轉，進而驅動該換刀臂40作旋轉與升降，以藉由換刀臂40兩端的換刀夾口41，能將刀具5自刀庫2的置刀筒21內取出下降，並以180度旋轉至主軸3的下方，再予置入主軸3的內軸管34或，將刀具5自主軸3內取出下降，旋轉180度至刀庫2的置刀筒21下方再予插入(其相關的機構與傳動在此不予贅述)。
如圖3，本圖中顯示一種主軸3的驅動實施例，其中，使用一種油壓缸32(或氣壓缸)藉其出力軸39直接對中心杆31作升降驅動，而中心杆31的末端是與夾爪6鎖合，故其升降將可影響夾爪6的爪塊63張開或收攏。在第一次裝置刀具5時(每一支刀具皆需如此)，需令刀具5先行裝在主軸3上，再由自動換刀機構4將其夾回刀庫。為使中心杆31做同樣的動作，如圖4所示裝置有一種驅動中心杆31的實施例，是令該油壓缸32(或氣壓缸)以若干距離反向設置而可以作手動控制，即藉一開關的按壓使油壓缸32(或氣壓缸)推升擺臂36，藉由擺臂36端部的滾輪37與側座38的滾動作用，而對中心杆31作推的動作，以張開夾爪6而供手持刀具5置入。
圖5、6皆顯示中心杆31、夾爪6、刀具5等於主軸3的內軸管34的關係位置，且圖5顯示為一種拉刀狀態，圖6則顯示為一種松刀狀態。
其中如圖5，並請一併參考圖7、8，其中夾爪6具有一桿體，上段杆為螺紋軸杆61，以螺紋軸杆61與中心杆31螺合固定；下段杆為末端突大的突端軸杆60，在突端軸杆60的周邊設有多片各自獨立的爪塊63並向下延伸，每一爪塊63的下部具有向外伸出的外斜張面65，而爪塊63的內面則設有內斜張面66；且所有爪塊63的集合，其下方皆保持彈性外張的狀態，其可藉由箍繞於爪塊63上部外側的收縮彈簧圈64(如圖7虛線所示)，或在突端軸杆60上設置一橡膠環62，使爪塊63的下方內面受向外的彈性壓力，該爪塊63的的外斜張面65在內軸管34內上下運動產生作用，即因彈簧張力而令中心杆31上拉時，外斜張面65將因遭遇斜錐孔35而使爪塊63收縮，而使其內斜張面66收攏而夾往刀具5的擴大端51(如圖5的拉刀時)；又中心杆31受力下推時，外斜張面65因脫離斜錐孔35而由收縮彈簧圈64或橡膠環62的彈性力量恢復為外張狀態，而使其內斜張面66外張而鬆開刀具5的擴大端51(如圖6的松刀時)。
如圖8，其中，彈性卡固件7是由螺固端子71、彈簧72、鋼珠73所組成，使鋼珠73受外力推迫時可以自行收縮，當推迫力消失則反彈至定位處；每一彈性卡固件7皆相對於內軸管34的垂直方向，而在內軸管周邊作水平方向設置，多組(三組)彈性卡固件7於內軸管34上環繞其中心設置於水平幅射狀的鑽孔內，使其鋼珠73能伸入內軸管34的管孔內；如果其位置恰在夾爪6的高度位置，則須令每彈性卡固件7皆位在爪塊與爪塊63之間隙上，以不會相互幹涉為原則。
當刀具5的刀柄50插入後，先行由彈性卡固件7的鋼珠73對刀柄50上端的擴大端51作扣夾，此刻，換刀臂40可以不理會夾爪6是否已抓固刀具5即可帶換刀夾口41退離並轉開；而中心杆31亦隨之將夾爪6上拉，致使爪塊63之外張斜面65因遭遇斜錐孔35而向內收攏致將刀具抓固而為拉刀狀態，刀具除了依賴拉刀狀態的夾固，更藉由刀柄50的錐度而與內軸管34的錐形管孔密合，而可由主軸3驅動刀具5進行旋轉切削加工。
當此刀具5加工完畢而欲作自動換刀時，中心杆31與夾爪6可以不理會換刀臂40的換刀夾口中是否已抓固刀具5，而直接作下推的動作使爪塊63張開；但因刀具5仍由彈性卡固件7的卡固而停滯在內軸管34間，隨即換刀臂40旋轉並上升使換刀夾41抓固刀具5即可帶刀具退離並轉開。
圖9及
圖10則顯示彈性卡固件7所設位置的另一實施例，即在內軸管34的較下方部位，即錐狀管口部位，彈性卡固件7的鋼珠73將直接對應到刀具5的刀柄50(即錐度部位)，同時，刀柄50的相對位置需設置一環溝53，使鋼珠73因嵌入環溝53而將刀具5卡固於內軸管34中。
圖11顯示另一種刀具構造的裝置剖面圖，該種刀具5』之刀柄50』不具有擴大的頭端，其配合的夾爪6』是自其刀柄50』的中孔部54』作外張式夾固。該彈性卡固件7配合者並非環溝，而是定位的穿孔53』使彈簧72可推進鋼珠73扣入穿孔53』而使刀具5』達到定位與暫時卡固的效果。
權利要求1.一種綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，是裝設在綜合加工機的主軸內，其特徵在於包括一夾爪，具有一桿體，其上段杆為螺紋軸杆，該螺紋軸杆與主軸的中心杆螺合固定；其下段杆為末端突大的突端軸杆，在突端軸杆的周邊設有多片各自獨立的爪塊並向下延伸，每一爪塊的下部具向外伸出的外斜張面，而爪塊的內面則設有內斜張面；且所有爪塊下方皆保持彈性外張的狀態，於爪塊上部外側箍繞有彈簧圈，或在突端軸杆上設置一橡膠環；多個彈性卡固件，每一彈性卡固件皆相對於內軸管的垂直方向，而設置在內軸管周邊水平方向的鑽孔內，該鑽孔於內軸管上環繞其中心呈水平幅射狀設置，使彈性卡固件的圓滑的端部伸入內軸管的管孔內。該爪塊的外斜張面在內軸管內上拉時，外斜張面將因遭遇斜錐孔而使爪塊收縮，而使其內斜張面收攏而夾住刀具的擴大端；又夾爪受力下推時，外斜張面脫離斜錐孔恢復為外張狀態，而使其內斜張面外張而鬆開刀具的擴大端；及多個彈性卡固件，每一彈性卡固件皆相對於內軸管的垂直方向，而設置在內軸管周邊水平方向的鑽孔內，該鑽孔於內軸管上環繞其中心呈水平幅射狀設置，使彈性卡固件的圓滑的端部伸入內軸管的管孔內。
2.如權利要求1所述綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，其特徵在於該彈性卡固件的位置恰在夾爪的高度位置，每一彈性卡固件皆位在該夾爪的爪塊的間隙上。
3.如權利要求1或2所述的綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，其特徵在於該彈性卡固件包括螺固端子、彈簧及鋼珠，使鋼珠突出於內軸管的管孔內而牴觸刀具，鋼珠後端受彈簧抵推，螺固端子設於該彈簧後部。
4.如權利要求3所述的綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置，其特徵在於該彈性卡固件所裝設位置是在內軸管較下方的錐狀管口部位，彈性卡固件的鋼珠直接對應於刀具刀柄的錐度部位，刀柄上與鋼珠的相對的接觸位置設置一環溝，使鋼珠嵌入該環溝而將刀具卡固於內軸管中。
專利摘要一種綜合加工機的刀具換裝自動卡固裝置,設於一立式綜合加工機的主軸內,包括夾爪,利用夾爪的夾片張開或收縮而釋放或抓固刀具的刀軸,夾爪上段杆為螺紋軸杆與主軸的中心杆螺合固定,其下段杆為突端軸杆,在突端軸杆的周邊設有多片各自獨立的爪塊並向下延伸,並以若干組端部設成圓滑面的彈性扣合件設在刀軸孔內,且刀具的刀軸相對設置扣合環溝。本實用新型能減少刀具轉換的抓與放的時間差,以減少換刀所需的時間。
文檔編號B23Q15/20GK2413845SQ0020058
公開日2001年1月10日 申請日期2000年1月12日 優先權日2000年1月12日
發明者陳錫寬 申請人:臺灣凸輪股份有限公司