专利名称：动梁式工具机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动梁式工具机，其涉及一种具有动态配重组，并且动态配重组可依据主轴鞍座的位置，而改变其压力，以使横梁两端维持于一平衡状态，用于提高精准度、 对压力反应的灵敏度、承受重量与平衡度的工具机。
背景技术：
现有的动梁式龙门加工机，其具有一机台，机台的两侧分别设有一立柱，其之间设有一可相对于立柱呈纵向移动的横梁，横梁处设有一可相对于横梁呈左右移动的主轴鞍座，主轴鞍座设有一相对于主轴鞍座转动的主轴头部，另于机台的顶端设有一可相对于机台呈前后移动的工作台。在进行加工时，待加工物件则置放于工作台，以使工作台得以将待加工物件移动至横梁的下方，横梁再相对于待加工物件呈纵向上下移动，以使横梁趋近于待加工物件，主轴鞍座则朝待加工物件呈横向移动，主轴头部则相对于待加工物件旋转，以加工待加工物件。然现有的动梁式龙门加工机有其使用上的缺陷所在，其主要是主轴鞍座与主轴头部二者具有相当的重量，故当主轴鞍座相对于横梁呈横向移动时，其易造成横梁两端不平衡，进而影响加工品质。为了克服上述的缺陷，目前的解决方式有气压配重、多段式滚珠螺杆传动或多个导轨导弓I，其可分别见于美国专利第6161995号、世界专利申请公开第W020080500M 号、美国专利申请公开第20040090126号、美国专利第73842M号与美国专利申请公开第 20080096746号，其分别教示一种解决现有动梁式龙门加工机的缺陷的方式或结构，但该所教示的方式或结构，其对压力调整的反应不够灵敏，并且所能承受的结构重量也受到限制， 再者，滚珠螺杆的驱动方式，其却造成精度性不足。综合上述，现有的的动梁式龙门加工机具有精准度不足、对压力反应不够灵敏、承受重量有限或易产生不平衡等缺点，所以现有的动梁式龙门加工机仍有改善空间。
发明内容
有鉴于上述的缺点，本发明的目的在于提供一种动梁式工具机，其提供一种具有动态配重组，并配合横轴位置反馈装置的定位，以改变动态配重组的压力输出，由此提高精准度、对压力反应的灵敏度、承受重量与平衡度。为了达到上述的目的，本发明的技术手段在于提供一种动梁式工具机，其具有一
机台、一立柱、一横梁与一动态配重组。机台具有一 X轴方向、一 Y轴方向与一 Z轴方向，机台的至两端具有一 Y轴方向限制器；立柱设于机台的一端，并且垂直X轴方向设置，立柱的至少一侧，并且位于该侧的两端分别具有一 Z轴方向限制器；横梁移动地设于立柱处，并且平行X轴方向，横梁沿着Z轴方向往复移动，横梁的两端分别具有一 χ轴方向限制器；主轴鞍座移动地设于横梁，并且沿着X轴方向往复移动；主轴头部转动地设于主轴鞍座；动态配重组设于横梁的两相对端；其中，当主轴鞍座沿着X轴方向移动，并且接近一端时，动态配重组增加该侧压力，而当主轴鞍座远离时，动态配重组减少压力，以使横梁两侧的负载维持于一平衡状态。如上所述的动态配重组，其具有二油压缸，各油压缸分别设于横梁的一端，当主轴鞍座接近其一油压缸时，该油压缸增加压力，另一油压缸减少压力。该动梁式工具机进一步具有一控制单元，控制单元电连接动态配重组。如上所述的主轴鞍座，其至少一侧具有一 X轴位置反馈装置，主轴鞍座两侧分别具有一 X轴方向驱动装置，X轴方向驱动装置具有至少一 X轴线性马达，X轴线性马达设于主轴鞍座的一侧，以驱动主轴鞍座沿着X轴方向移动，X轴线性马达与X轴位置反馈装置电连接控制单元，控制单元通过X轴线性马达驱动主轴鞍座，控制单元通过X轴位置反馈装置定位主轴鞍座，以改变油压缸的压力。X轴方向驱动装置进一步具有一 X轴轨道与至少一 X轴滑块，X轴轨道沿着X轴方向设于横梁，X轴滑块移动地设于X轴轨道，并且设于主轴鞍座的一侧，以引导主轴鞍座沿着X轴轨道往复运动。如上所述的横梁，其至少一端具有一 Z轴位置反馈装置，横梁的两端分别具有一 Z 轴方向驱动装置，Z轴方向驱动装置具有至少一 Z轴线性马达，Z轴线性马达设于横梁的一端，以驱动横梁沿着Z轴方向往复移动，Z轴线性马达与Z轴位置反馈装置电连接该控制单元，控制单元通过该Z轴位置反馈装置定位该横梁，控制单元通过Z轴线性马达驱动横梁。Z轴方向驱动装置进一步具有一 Z轴轨道与至少一 Z轴滑块，Z轴轨道沿着Z轴方向设于立柱，Z轴滑块移动地设于Z轴轨道，并且设于横梁的一端，以引导横梁沿着Z轴轨道往复移动。如上所述的动梁式工具机，其进一步具有一旋转工作台，旋转工作台移动且转动地设于机台，旋转工作台沿着Y轴方向往复移动，旋转工作台具有一旋动部与一移动部，旋动部转动地设于移动部，移动部移动地设于机台，并且沿着Y轴方向往复移动，移动部的底端且位于其两侧分别具有一 Y轴方向驱动装置，移动部的至少一侧具有一 Y轴位置反馈装置，Y轴线性马达设于移动部的底端的一侧，以驱动移动部沿着Y轴方向移动，Y轴线性马达与Y轴位置反馈装置电连接控制单元，控制单元通过Y轴位置反馈装置定位旋转工作台，控制单元通过驱动移动部。Y轴方向驱动装置进一步具有一 Y轴轨道与至少一 Y轴滑块，Y轴轨道沿着Y轴方向设于机台，Y轴滑块移动地设于Y轴轨道，并且设于移动部的底端的一侧，以引导移动部沿着Y轴方向往复移动。如上所述的Y轴位置反馈装置、Z轴位置反馈装置与X轴位置反馈装置，其为一光学尺。综合上述，本发明通过X轴位置反馈装置定位主轴鞍座于X轴方向的位置，控制单元依据此一定位，改变动态配重组的输出压力，即当主轴鞍座接近其一油压缸时，油压缸增大压力，另一油压缸则降低压力，以使横梁维持于一平衡状态，通过此一定位模式，以机动改变动态配重组的压力，而使横梁维持平衡，并能提升承受重量、平衡度、精准度与对压力反应的灵敏度。
图1是本发明的动梁式工具机的立体外观示意图；图2是本发明的动梁式工具机的侧视示意图；图3是本发明的动梁式工具机的局部俯视示意图；图4是本发明的动梁式工具机的局部侧视示意图；图5是本发明的动梁式工具机的动作示意图；图6是本发明的动梁式工具机的另一动作示意图。主要元件符号说明1机台10 Y轴方向限制器2立柱20 Z轴方向限制器3横梁30 Z轴方向驱动装置300 Z 轴轨道301 Z轴线性马达302 Z 轴滑块31 Z轴位置反馈装置32 X轴方向限制器4 主轴鞍座40 X轴方向驱动装置400 X 轴轨道401 X轴线性马达402 X 轴滑块41 X轴位置反馈装置5主轴头部6动态配重组60 油压紅7旋转工作台70 旋动部71 移动部72 Y轴方向驱动装置720 Y 轴轨道721 Y轴线性马达722 Y 轴滑块73 Y轴位置反馈装置8控制单元
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，所属技术领域中具有通常知识者可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。请参阅图1所示，本发明是一种动梁式工具机，其具有一机台1、一立柱2、一横梁 3、一主轴鞍座4、一主轴头部5、一动态配重组6、一旋转工作台7与一控制单元8。机台1具有X、Y、Z三轴方向，机台1的至少一端具有至少一 Y轴方向限制器10。立柱2设于机台1的一端，并且垂直X轴方向设置，立柱2的至少一侧，并且位于该侧的两端分别具有一 Z轴方向限制器20。横梁3移动地设于立柱2，并且沿着Z轴方向往复移动，而且平行X轴方向，请参阅图2及图3所示，横梁3的两端分别具有一 Z轴方向驱动装置30，横梁3的至少一端具有一 Z轴位置反馈装置31，各Z轴方向驱动装置30具有一 Z轴轨道300、至少一 Z轴线性马达301与至少一 Z轴滑块302，Z轴轨道300延着Z轴方向设于立柱2，Z轴滑块302移动地设于Z轴轨道300，并且设于横梁3的一端，以引导横梁3沿着Z轴轨道300往复移动，Z 轴线性马达301设于横梁3的一端，以驱动横梁3于Z轴方向往复移动，该横梁的两端分别具有一 X轴方向限制器32。主轴鞍座4移动地设于横梁3，并且沿着X轴方向往复移动，请参阅图4所示，主轴鞍座4两侧分别具有一 X轴方向驱动装置40，主轴鞍座4的至少一侧具有一 X轴位置反馈装置41，各X轴方向驱动装置40具有一 X轴轨道400、至少一 X轴线性马达401与至少一 X轴滑块402，X轴轨道400沿着X轴方向设于横梁3，X轴滑块402移动地设于X轴轨道 400，并且设于主轴鞍座4的一侧，以引导主轴鞍座4沿着X轴轨道400往复运动，X轴线性马达401设于主轴鞍座4的一侧，以驱动主轴鞍座4于X轴方向往复运动。主轴头部5转动地设于主轴鞍座4，主轴头部5是供加工刀具设置或用于夹持待加工物件。动态配重组6具有二油压缸60，各油压缸60分别设于横梁3的两端，并且各油压缸60对应主轴鞍座4于X轴向的位置，而改变其负载，即当主轴鞍座4距离油压缸60的距离越近时，油压缸60增加压力，若主轴鞍座4远离油压缸60时，油压缸60则降低压力。旋转工作台7移动且转动地设于机台1的另端，旋转工作台7具有一旋动部70与一移动部71，旋动部70转动地设于移动部71的顶端，移动部71移动地设于机台1的顶端， 并且沿着Y轴方向往复移动，移动部71的底端且位于其两侧分别具有一 Y轴方向驱动装置 72，移动部71的至少一侧具有一 Y轴位置反馈装置73，Y轴方向驱动装置72具有一 Y轴轨道720、至少一 Y轴线性马达721与至少一 Y轴滑块722，Y轴轨道720沿着Y轴方向设于机台1的顶端，Y轴滑块722移动地设于Y轴轨道720，并且设于移动部71的底端的一侧， 以引导移动部71沿着Y轴方向往复移动，Y轴线性马达721设于移动部71的底端的一侧， 以驱动移动部71于Y轴方向往复移动。控制单元8电连接Y轴线性马达721、Υ轴位置反馈装置73、动态配重组6、Χ轴线性马达401、X轴位置反馈装置41、Z轴线性马达301、Z轴位置反馈装置31与主轴头部5。请参阅图5及图6所示，一待加工物件可置放于旋转部70的顶端，Y轴线性马达 721使移动部71于Y轴轨道720往复移动，以使待加工物件朝向立柱2方向移动，Z轴位置反馈装置31告知控制单元8，旋转工作台7于Z轴方向的位置，控制单元8可控制Y轴线性马达721，以停止旋转工作台7的移动，或者进一步使旋转工作台7移动更多的距离。
旋动部70适时地转动，以将待加工物件调整至最佳的加工角度。Z轴线性马达301是使横梁3于Z轴轨道300往复运栋，Z轴位置反馈装置31告知控制单元8，横梁3于Z轴方向的位置，控制单元8可控制Z轴线性马达301，以停止横梁 3的移动，或者进一步使横梁3移动更多的距离。X轴线性马达401使主轴鞍座4于X轴轨道400往复运动，X轴位置反馈装置41 告知控制单元8，主轴鞍座4于X轴方向的位置，控制单元8可控制X轴线性马达401，以停止主轴鞍座4的移动，或者进一步使主轴鞍座4移动更多的距离。控制单元8接收X轴位置反馈装置41的信号，而得知主轴鞍座4于X轴方向的位置，同时，控制单元8另发出一信号给动态配重组6，如图5与图6所示，当主轴鞍座4接近于其一油压缸60时，前述的信号，其使邻近主轴鞍座4的油压缸60输出较多的压力，而使远离主轴鞍座4的油压缸60输出较少的压力，由此使得横梁3的两端维持于一平衡状态。主轴头部5可对待加工物件进行加工，或者夹持待加工物件至另一加工机具处。上述的Y轴方向限制器10可阻挡旋转工作台7于Y轴方向过度移动，以避免旋转工作台7超出其移动范围，并可将旋转工作台7限制于Y轴方向的一合理的移动范围中； 上述的Z轴方向限制器20可阻挡横梁3于Z轴方向过度移动，以避免横梁3超出其移动范围，并可将横梁3限制于Z轴方向的一合理的移动范围中；上述的X轴方向限制器32可阻挡主轴鞍座4于X轴方向过度移动，以避免主轴鞍座4超出其移动范围，并可将主轴鞍座4 限制于X轴方向的一合理的移动范围。综合上述，X轴位置反馈装置41、Y轴位置反馈装置73与Z轴位置反馈装置31可为光学尺，其通过光学原理，分别量测主轴鞍座4于X轴方向的位置、旋转工作台7于Y轴方向的位置与横梁3于Z轴方向的位置，并将所量测的位置告知控制单元8，以增高控制单元8的准确性。另外，控制单元8通过上述的定位量测，以改变动态配重组6的压力，以克服横梁 3两侧的负载的差异性，而使主轴鞍座4沿着X轴方向往复移动时，仍可使横梁3维持于一平衡状态，通过此一方式，以提高精准度、承受重量、平衡度与对压力的灵敏度。以上所述的具体实施例，仅用于例释本发明的特点及功效，而非用于限定本发明的可实施范畴，在未脱离本发明上揭的精神与技术范畴下，任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为下述的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种动梁式工具机，其包括有机台，其具有一 X轴方向、一 Y轴方向与一 Z轴方向；立柱，其设于该机台的一端，并且垂直该X轴方向设置；横梁，其移动地设于该立柱处，并且平行该X轴方向，该横梁沿着该Z轴方向往复移动；主轴鞍座，其移动地设于该横梁，并且沿着该X轴方向往复移动；主轴头部，其转动地设于该主轴鞍座；以及动态配重组，其设于该横梁的两相对端；其中，当该主轴鞍座沿着该X轴方向移动时，并且接近该动态配重组时，该动态配重组增加压力，而当该主轴鞍座远离该动态配重组时，该动态配重组减少压力，以使该横梁两侧的负载维持于一平衡状态。
2.如权利要求1所述的动梁式工具机，其中该动态配重组具有两个油压缸，各油压缸分别设于该横梁的一端，当该主轴鞍座接近其一油压缸时，该油压缸增加压力，另一油压缸减少压力。
3.如权利要求2所述的动梁式工具机，进一步具有控制单元，该控制单元电连接该动态配重组；该主轴鞍座两侧分别具有一 X轴方向驱动装置，该主轴鞍座的至少一侧具有一 X轴位置反馈装置，该X轴方向驱动装置具有至少一 X轴线性马达，该X轴线性马达设于该主轴鞍座的一侧，以驱动该主轴鞍座沿着该X轴方向移动，该X轴线性马达与该X轴位置反馈装置电连接该控制单元，该控制单元通过该X轴线性马达驱动该主轴鞍座，该控制单元通过该X 轴位置反馈装置定位该主轴鞍座，以改变该油压缸的压力。
4.如权利要求3所述的动梁式工具机，其中该X轴方向驱动装置进一步具有一X轴轨道与至少一 X轴滑块，该X轴轨道沿着该X轴方向设于该横梁，该X轴滑块移动地设于该X 轴轨道，并且设于该主轴鞍座的一侧，以引导该主轴鞍座沿着该X轴轨道往复运动。
5.如权利要求4所述的动梁式工具机，其中该横梁的两端分别具有一Z轴方向驱动装置，该横梁的至少一端具有一 Z轴位置反馈装置，该Z轴方向驱动装置具有至少一 Z轴线性马达，该Z轴线性马达设于该横梁的一端，以驱动该横梁沿着该Z轴方向往复移动，该Z轴线性马达与该Z轴位置反馈装置电连接该控制单元，该控制单元通过该Z轴位置反馈装置定位该横梁，该控制单元通过该Z轴线性马达驱动该横梁。
6.如权利要求5所述的动梁式工具机，其中该Z轴方向驱动装置进一步具有一Z轴轨道与至少一 Z轴滑块，该Z轴轨道沿着该Z轴方向设于该立柱，该Z轴滑块移动地设于该Z 轴轨道，并且设于该横梁的一端，以引导该横梁沿着该Z轴轨道往复移动。
7.如权利要求6所述的动梁式工具机，其进一步包括有旋转工作台，该旋转工作台移动且转动地设于该机台，该旋转工作台沿着该Y轴方向往复移动。
8.如权利要求7所述的动梁式工具机，其中该旋转工作台具有旋动部与移动部，该旋动部转动地设于该移动部，该移动部移动地设于该机台，并且沿着该Y轴方向往复移动。
9.如权利要求8所述的动梁式工具机，其中该移动部的底端且位于其两侧分别具有一 Y轴方向驱动装置，该移动部的至少一侧具有一 Y轴位置反馈装置，该Y轴线性马达设于该移动部的底端的一侧，以驱动该移动部沿着该Y轴方向移动，该Y轴线性马达与该Y轴位置反馈装置电连接该控制单元，该控制单元通过该Y轴位置反馈装置定位该旋转工作台，该控制单元通过驱动该移动部。
10.如权利要求9所述的动梁式工具机，其中该Y轴方向驱动装置进一步具有一Y轴轨道与至少一 Y轴滑块，该Y轴轨道沿着该Y轴方向设于该机台，该Y轴滑块移动地设于该Y 轴轨道，并且设于该移动部的底端的一侧，以引导该移动部沿着该Y轴方向往复移动。
11.如权利要求10所述的动梁式工具机，其中该Y轴位置反馈装置、该Z轴位置反馈装置与该X轴位置反馈装置为一光学尺。
12.如权利要求11所述的动梁式工具机，其中该机台的至少一端具有至少一Y轴方向限制器；该立柱的至少一侧，并且位于该侧的两端分别具有一 Z轴方向限制器；该横梁的两端分别具有一X轴方向限制器。
全文摘要
本发明公开一种动梁式工具机，其具有一动态配重组与一主轴鞍座，主轴鞍座具有至少一X轴位置反馈装置，当主轴鞍座沿着X轴方向移动时，X轴位置反馈装置是定位主轴鞍座，并将告知一控制单元，控制单元配合主轴鞍座的位置，而改变动态配重组所输出的压力，以使一横梁维持于一平衡状态，用于提高精准度、对压力反应的灵敏度、承受重量与平衡度。
文档编号B23Q11/00GK102476287SQ20101058633
公开日2012年5月30日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年11月29日
发明者张恩生, 王仁杰, 陈志明 申请人:财团法人工业技术研究院