专利名称：车床主轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车床主轴，尤其是指一种利用动力源配合离合器、轴心及齿轮直接传动，不必另接油压装置即可令夹头的夹爪产生所需的开合作动，且牢靠明确，克服了公知结构中需另外以油压驱动的缺点的高精密自动车床的主轴结构。
背景技术：
如图16所示，为常见的一种车床主轴7，该车床主轴7的主轴套71贯穿轴座72、且配合诸多轴承721予以枢接组合，一端可供连设夹头711，另一端则固设一皮带轮712及一油压回转缸73，且该主轴套71内另具有一拉杆74，拉杆74可为实心或相当直径的中空供加工杆件穿过。
请再参阅图17所示，拉杆74尾端固接有一具活塞751的端轴75，端轴75外设有罩体76，利用罩体76内的容室761供活塞751置入，该罩体76与皮带轮712固设，且罩体76内及活塞751上均设有防漏环762、752，且在端轴75另设有供油的油压回转缸73，内有进、出油环沟731、732与端轴75内的进、出油油路753、754连通，使液压油可以分别进入活塞751的左边或右边以推动活塞751左右位移，并藉此达到带动拉杆74同步位移的目的，以有效控制夹头上的夹爪动作。
从上述结构可知，拉杆74的作动完全靠供油装置的进、出油环沟731、732将液压油注入后由端轴75的进、出油油路753、754分别进入容室761的左右端以驱动活塞751使拉杆74同步作动与位移，以达到利用拉杆74控制车床夹头的夹爪的自动张合的目的。
但是，上述结构在实际使用上却有下列诸多缺点
1、利用液压供油来驱动拉杆，在长期操作下易漏油而形成难以清理的油污，且会增加作业上的困扰。
2、以油压驱动，其购买成本及日常维持运作的费用均较高，且开合操作的控制速度较慢。
3、此等结构只能外接皮带或其它传动元件配合外接的动力源驱动主轴转动，无形之中会使传动力形成损耗，且降低机械效率，其占用的空间亦较大。
4、为保持所需的定位状态及夹紧效果，该供油系统必须在运转中持续供油，则此液压油将在轴内转动，既会使油温上升、浪费动力，且高温液压油很容易产生变质而很快失去效用，且破坏防漏环，使整个供油系统产生更多的缺点与困扰。
5、另外，该夹爪的夹紧及定位完全靠油压单元以马达驱动油压泵供油来达成，当不预警的停电或油压系统与控制临时故障时，将会使加工中的工作物的夹紧发生变化或失效，很容易造成加工中的工作物松脱掉落而产生莫大的危险及潜在意外，所以不是理想的结构组成。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种车床主轴，藉由该主轴的入力端直接连设有动力源(如大马力的伺服马达)作为转动的动力，且于驱动主轴旋转带动拉杆作动加盘簧辅助以达到确实夹紧工作物，且放松时亦利用该动力源即可顺利达成，不需要再另外设置昂贵、可靠度不佳且会产生许多缺点的液压供油及控制系统，且降低整体传动系统的惯量，可以大幅缩短主轴加速的时间，能有效提高工作效率与速度。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种车床主轴，藉由动力源配合强力盘簧作为工作物的夹持与松夹的创新机构，使工作物的夹持与松夹的操作及控制不受瞬间停电或油压系统临时故障的影响而突然产生松脱掉落，故可以确保夹紧的稳固性，而大幅提高夹固的安全，避免意外的发生。
本发明要解决的又一技术问题是提供一种车床主轴，藉由主轴入力端的高马力动力源的直接连结与驱动所形成的直接传动机构，不需另加装空、油压回转缸及传动齿轮或皮带，能有效避免以往的传动齿轮或皮带传动时的振动及噪音，对铝合金轮圈等铝制品可以大幅降低振动对加工的影响，故可以加工出精细光亮的高优质表面，甚至可藉此取代抛光及另外的电镀工程，对于加工程序及成本有莫大的帮助。
本发明要解决的再一技术问题是提供一种车床主轴，藉由主轴入力端的动力直接连结，免除繁复且所费不赀的油压系统，可以减少能源及动力的损耗浪费，更可避免高温液压油对机械精度的影响，同时免除了油压系统的日常保养及维修成本，对于使用者有莫大的实用性，另藉由独特且有效的夹持确认检知机构，不会因加工素材的尺寸及差异大而需调整，可以有效避免如公知的油压系统夹持工作物时必须时常调整检出位置的困扰及不便。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种车床主轴，包括有一轴座，内有诸多轴承恰可组设主轴套；一主轴套，出力端设有阶级段可供日后组设连结夹头，以夹固工作物作所需的加工；一拉杆，套置于主轴套内，出力端插入夹头内连接夹爪驱动机构；其中于主轴套的入力端连设有联轴器及轴承座，且内套置有盘簧及一活动隔环；联轴器外有外栓槽键恰与离合器的内栓槽键作滑动套合以套接啮合，且联轴器与轴承间套设一间隔凸缘，而轴承座外除组设有轴承外，内设有诸多凹孔供组设弹簧及推杆；于推杆的端面及活动间隔环的端面间分别设有止推轴承，此两止推轴承恰好顶持于内拉杆螺套的凸缘两端；离合器内亦设有诸多凹孔供容置弹簧及推杆，使推杆的端面恰好顶持于间隔凸缘的端面，使于离合器可以有一向外推移的弹性力量，且该离合器内外分别设有内、外啮合齿，利用内啮合齿可与固定于轴座的端面的固定环的啮合齿作对应卡入啮合或分离，利用外啮合齿恰可与轴承座上利用轴承所枢设的爪型离合器的啮合爪作啮合或分离；拉杆具有螺牙段，该螺牙段可同时供螺合内、外拉杆螺套，该内、外拉杆螺套间设有啮合爪可相互啮合定位，且外拉杆螺套的凸缘上活动套入于爪型离合器内，上设有诸多插销可活动穿设于爪型离合器的横长孔之后凸伸于该爪型离合器的表面，藉此诸多插销的顶端固设有一感应环；爪型离合器除具有啮合爪及横长孔外，以内栓槽键与外拉杆螺套的外栓槽键作活动套接传动，外端面另设有定位环及螺孔；凸轮环座利用螺栓与固定环固接，且恰好套设于离合器之外，该凸轮环座内具诸多斜导槽，可供套设于外的离合器转盘所组设的导轮置入，离合器转盘上设有检知器，且其内端面恰好与离合器的外端面相互对应；离合器转盘外设有凸耳可供枢设动力杆的出力轴，且该动力杆另端则活动枢设固定于轴座的凸耳上；藉此，可利用动力杆驱动离合器转盘转动，配合凸轮环座的斜导槽的导引，使旋转的离合器转盘同步作位移，以改变离合器的位置作啮合定位或分离可旋转，使动力源驱动爪型离合器作动时可以先啮合定位作拉杆的位移夹紧工作物，之后的分离作同步驱动主轴套旋转以加工工作物，之后的定位可再放开工作物，而成为一种无油压系统而以动力源直接操作拉杆的车床主轴。
如上所述车床主轴，爪型离合器的定位环可直接连结动力源。
如上所述车床主轴，爪型离合器的定位环可连接一皮带轮再与动力源连接。
如上所述车床主轴，拉杆可为实心的杆体。
如上所述车床主轴，拉杆可为空心的杆体。
如上所述车床主轴，轴座端面上设有支架可供组设左、右检知器，且该左、右检知器对应于感应环的两端端面处。
综上所述，本发明与公知结构相较具有下列优点1·由主轴套的入力端直接连设有离合器，配合离合器转盘的自动操作定位，可以使连接直结动力的爪型离合器将动力直接传动，以作工作物的夹持固定与松夹放开，其夹持与松夹的特性，可有效提高工作效率。
2·藉由此等结构可以利用本身的动力源操作拉杆作工作物的夹持与松夹，完全取代以往的油压系统及结构，可以有效降低整体主轴的传动系统的惯量，大幅缩短主轴的加速时间，为目前最优良且效率最佳的结构。
3、配合盘簧的顶持所形成的拉杆作动的结构，不受瞬间停电，或油压系统临时故障的影响，随时保持所需的夹固，不会产生不轻易的松脱掉落，以确保工作的安全。
4、由此操作机构取代以往的油压系统，可以减少油压系统所需的额外能源与动力的浪费，更可避免以往高温液压油对机械精度的影响，且免除油压系统的保养与维修，一举数得。
5、没有停滞不动的油压回转缸在高速运转的主轴套入力端，且采用高马力的伺服马达作为动力源采用直接转动，避免以往的齿轮传动或皮带传动而产生的噪音与振动，故有效抑制了振动的产生，对于铝制品，如铝合金轮圈能加工出精细光亮的表面，甚至可藉此取代以往加工后的抛光及电镀工程，减少工作物的加工流程及处理成本，大幅提高工作效率及经济利益。
6·于轴座上及离合器转盘上分设数个检知器，可以明确检测离合器的作动及位置，并能有效掌握拉杆作动时的夹持固定与松夹放开工作物等的定位与操作，无使用传统油压系统夹持工件时，因素材差异大常需调整检测位置的缺点。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的部分放大示意图一；图3为本发明的端视剖面图一；图4为本发明的部分俯视图；图5为本发明的端视剖面图二；图6为本发明的端视剖面图三；
图7为本发明的端视剖面图四；图8为本发明的各端视图的剖视示意图；图9为本发明的部分放大示意图二；图10为本发明的端面示意图；图11为本发明的组合实施例示意图；图12为本发明的操作示意图(夹固)；图13为本发明的操作示意图(松夹)；图14为本发明的操作示意图(夹固及可加工)；图15为本发明的另一实施例示意图；图16为公知结构示意图一；图17为公知结构示意图二。
附图标号说明1、车座 11、轴承 12、轴承13、固定环131、啮合齿 14、凸耳 15、支架151、左检知器152、右检知器16、联轴器 17、动力源 171、出力轴172、皮带轮 173、皮带 18、夹头181、工作物2、主轴套21、阶级段 22、联轴器 221、外栓槽键23、轴承座 231、轴承 232、凹孔 233、弹簧234、推杆235、止推轴承 24、盘簧25、活动间隔环251、凸缘26、间隔凸缘 3、离合器 31、内栓槽键32、凹孔 33、弹簧 34、推杆35、内啮合齿36、外啮合齿 4、拉杆40、螺牙段 41、内拉杆螺套411、凸缘412、啮合爪42、外拉杆螺套 421、啮合爪422、凸缘423、插销 424、感应环 425、外栓槽键5、爪型离合器51、啮合爪 52、横长孔 54、定位环55、螺孔 6、凸轮环座61、螺栓62、斜导槽
63、离合器转盘631、导轮 632、内端面633、凸耳64、检知器65、动力杆 651、出力轴7、车床主轴71、主轴套711、夹头 712、皮带轮72、轴座721、轴承 73、回转缸 731、进油环沟 732、出油环沟74、拉杆 75、端轴 751、活塞 752、防漏环753、出油油路 754、进油油路 76、罩体 761、容室具体实施方式
首先，请参阅图1所示，本发明的车床主轴由轴座1、主轴套2、离合器3、拉杆4、爪型离合器5及凸轮环座6等组合而成。
请再配合图1-3所示，轴座1横设的轴孔配合诸多轴承11、12供枢设主轴套2。
主轴套2的出力端的阶级段21可供组设夹头，入力端则固设有联轴器22及轴承座23，且内套置有盘簧24及一活动间隔环25；联轴器22外有外栓槽键221恰与离合器3的内栓槽键31作滑动套合以套接离合器3，且联轴器22与轴承11间套设一间隔凸缘26，而轴承座23外除组设有轴承231之外，内设有诸多凹孔232供组设弹簧233及推杆234；于推杆234的端面及活动间隔环25的端面间分别设有止推轴承235、251，此两止推轴承235、251恰好顶持于内拉杆螺套41的凸缘411两端。
离合器3内亦设有诸多凹孔32供容置弹簧33及推杆34，使推杆34的端面恰好顶持于间隔凸缘26的端面，使于离合器3可以有一向外推移的弹性力量，且该离合器3内外分别设有内、外啮合齿35、36，利用内啮齿35可与固定于轴座1的端面的固定环13的啮合齿131作对应卡入啮合或分离，利用外啮合齿36恰可与轴承座23上利用轴承231所枢设的爪型离合器5的啮合爪51作啮合或分离(如图2、3、5、11、12所示)。
请再一并参阅图1、3、5-7所示，拉杆4具有螺牙段40，该螺牙段40可为角牙或梯型牙等可承受较大力量的牙型，同时供螺合内、外拉杆螺套41、42，且可依拉杆4的直径大小分为实心或可供工作穿过的空心状，该内、外拉杆螺套41、42间设有啮合爪412、421可相互啮合定位，且外拉杆螺套42的凸缘422上活动套入于爪型离合器5内，等距设有诸多插销423可活动穿设于爪型离合器5的横长孔52内之后凸伸于该爪型离合器5的表面，藉此诸多插销423的顶端固设有一感应环424(如图7、9所示)。
爪型离合器5除具有啮合爪51及横长孔52之外，以内栓槽键53与外拉杆螺套42的外栓槽键425作活动套接传动，外端面另设有定位环54及螺孔55可供直接连结动力源或传动轮，作为动力的入力连接。
请再一并参阅图3、4、9、10所示凸轮环座6利用螺栓61与固定环13固接，且恰好套设于离合器3外，该凸轮环座6内具诸多斜导槽62，可供套设于外的离合器转盘63所组设的导轮631置入，离合器转盘63上设有检知器64，且其内端面632恰好与离合器3的外端面相互对应。如图10所示，离合器转盘63外设有凸耳633可供枢设动力杆65的出力轴651，该动力杆65可为气缸或其它直线进出的动力机构，且其另端则活动枢设固定于轴座1的凸耳14上；藉此可推动该离合器转盘63作旋转，且配合导轮631及斜导槽62的导引，于旋转时同时作左右方向的位移，可顶推离合器3的位移。
另外，于轴座1的端面另设有支架15供组设左、右检知器151、152并对应于感应环424的两端端面处。
请再参阅图11所示，本发明的车床主轴可利用爪型离合器5的定位环54供固接一联轴器16，该联轴器16与动力源17的出力轴171固接，使动力源17的动力可以直接带动爪型离合器5转动及主轴套2及出力端固接的夹头18转动，并带动工作物181旋转供刀塔上的刀具加工。
该爪型离合器5可利用离合爪51及内栓槽键53分别与离合器3及外拉杆螺套42的外啮合齿36、外栓槽键425的啮合与否以分别带动离合器3及外拉杆螺套42旋转；若离合爪51并未与离合器3的外啮合齿36作啮合而是分开状(如图12所示)，则主轴套2被定位不动，此时利用动力源17作缓慢的旋转，使外拉杆螺套42同步带动内拉杆螺套41的转动以顶推活动间隔环25压迫盘簧24，使拉杆4可以向左位移拉动夹头18内的机构，使夹头18上的爪夹可以确实夹紧工作物181。
此时，感应环424则受插销423的拉动同步向右移，使感应环424的内端面可以受右检知器152的检知提供讯号，使动力源17停止并得知此时已经确实夹紧工作物181。
反之，将已停止的动力源17作慢速反转，螺退的内、外拉杆螺套41、42开始慢慢回转带动拉杆4作位移以放松夹爪对工作物181的夹紧，以供操作者顺利取出工作物181，此时感应环424受插销423的带动亦向左位移，使该感应环424的外端受左检知器151感测到并提供讯号使动力源17停止反转，表示工作物181已放开(如图13所示)。
当利用凸耳14上的动力杆65推动离合器转盘63旋转时，旋转的离合器转盘63受导轮631及斜导槽62的导引而向左同步移动，使该离合器3不再受离合器转盘63的压持，配合诸多弹簧33的向左顶推同步向左移动，使内啮合齿35与固定环13上的啮合齿131脱离，外啮合齿36则顺利卡入爪型离合器5的啮合爪51内啮合定位，且离合器的端面恰好受检知器64检知而确定位置，此时动力源17即可利用爪型离合器5同步带动主轴套2及拉杆4转动，使工作物181配合刀塔上的刀具作所需的加工(如图11、14所示)。
加工完成后，停止主轴套2的转动，再次利用动力杆65反向作动，即可带动离合转盘63转动，同时利用内端面632顶推离合器3向右移动，使离合器3利用内啮合齿235再度卡入固定环13上的啮合齿131形成定位不动的状态，使拉杆4可以被拉动以供工作物181的夹紧与松夹(如图13所示)。
由于具有相当顶推力的盘簧24可于拉杆4作夹固工作物181时，被强力压迫，可藉此夹紧工作物181，且其压迫的位移恰好可以吸收工作物181的毛边的压迫变形，故即使工作物181直径差异较大时仍可顺利达到所需的夹固，而更能藉此有效的彰颁本发明具有更佳的实用性。
另外，如图15所示，加大直径且呈空心状的拉杆4可作为长杆状的工作物插入作加工，且可藉爪型离合器5的定位环54及螺孔55的配合以组设空心的皮带轮172，由皮带173另外边结动力源作驱动。
因此，本发明提出了一种动力直接传动，且利用该动力源同时驱动拉杆作动而省却传统的油压系统，以达到快速夹持与松夹，并可减少加减速的时间以提高工作效率的车床主轴结构。
权利要求
1.一种车床主轴，包括有一轴座，内有诸多轴承恰可组设主轴套；一主轴套，出力端设有阶级段可供日后组设连结夹头，以夹固工作物作所需的加工；一拉杆，套置于主轴套内，出力端插入夹头内连接夹爪驱动机构；其特征在于于主轴套的入力端连设有联轴器及轴承座，且内套置有盘簧及一活动隔环；联轴器外有外栓槽键恰与离合器的内栓槽键作滑动套合以套接啮合，且联轴器与轴承间套设一间隔凸缘，而轴承座外除组设有轴承外，内设有诸多凹孔供组设弹簧及推杆；于推杆的端面及活动间隔环的端面间分别设有止推轴承，此两止推轴承恰好顶持于内拉杆螺套的凸缘两端；离合器内亦设有诸多凹孔供容置弹簧及推杆，使推杆的端面恰好顶持于间隔凸缘的端面，使于离合器可以有一向外推移的弹性力量，且该离合器内外分别设有内、外啮合齿，利用内啮合齿可与固定于轴座的端面的固定环的啮合齿作对应卡入啮合或分离，利用外啮合齿恰可与轴承座上利用轴承所枢设的爪型离合器的啮合爪作啮合或分离；拉杆具有螺牙段，该螺牙段可同时螺合内、外拉杆螺套，该内、外拉杆螺套间设有啮合爪可相互啮合定位，且外拉杆螺套的凸缘上活动套入于爪型离合器内，上设有诸多插销可活动穿设于爪型离合器的横长孔之后凸伸于该爪型离合器的表面，藉此诸多插销的顶端固设有一感应环；爪型离合器除具有啮合爪及横长孔外，以内栓槽键与外拉杆螺套的外栓槽键作活动套接传动，外端面另设有定位环及螺孔；凸轮环座利用螺栓与固定环固接，且恰好套设于离合器之外，该凸轮环座内具诸多斜导槽，可供套设于外的离合器转盘所组设的导轮置入，离合器转盘上设有检知器，且其内端面恰好与离合器的外端面相互对应；离合器转盘外设有凸耳可供枢设动力杆的出力轴，且该动力杆另端则活动枢设固定于轴座的凸耳上；藉此，可利用动力杆驱动离合器转盘转动，配合凸轮环座的斜导槽的导引，使旋转的离合器转盘同步作位移，以改变离合器的位置作啮合定位或分离可旋转，使动力源驱动爪型离合器作动时可以先啮合定位作拉杆的位移夹紧工作物，之后的分离作同步驱动主轴套旋转以加工工作物，之后的定位可再放开工作物，而成为一种无油压系统而以动力源直接操作拉杆的车床主轴。
2.如权利要求1所述车床主轴，其特征在于爪型离合器的定位环可直接连结动力源。
3.如权利要求1所述车床主轴，其特征在于爪型离合器的定位环可连接一皮带轮再与动力源连接。
4.如权利要求1所述车床主轴，其特征在于拉杆可为实心的杆体。
5.如权利要求1所述车床主轴，其特征在于拉杆可为空心的杆体。
6.如权利要求1所述车床主轴，其特征在于轴座端面上设有支架可供组设左、右检知器，且该左、右检知器对应于感应环的两端端面处。
全文摘要
本发明公开了一种车床主轴，于主轴套的入力端组设有联轴器，其可与离合器啮合，该离合器受离合器转盘的控制，可与动力传入的爪型离合器作啮合或分开，使动力经此可以直接带动主轴套转动作工作物的加工，也可以使动力先经拉杆作工作物的夹持或松夹，成为一种动力直接传动，且利用该动力源同时驱动拉杆作动而省却传统的油压系统，以达到快速夹持与松夹，并可减少加减速的时间以提高工作效率的车床主轴结构。
文档编号B23B19/02GK1689735SQ20041003108
公开日2005年11月2日 申请日期2004年4月20日 优先权日2004年4月20日
发明者卢永祥 申请人:远东机械工业股份有限公司