Cnc综合加工机单一动力换刀装置制造方法
【专利摘要】一种CNC综合加工机单一动力换刀装置，包含有一刀库单元、一凸轮换刀单元及一动力离合单元，刀库单元包括一刀库本体、一回转盘及数个刀具组，凸轮换刀单元包括一换刀座体、一凸轮机构及一换刀机构，其特征在于：动力离合单元包括一可带动刀库单元运转的第一出力轴、一可带动凸轮换刀单元运转的第二出力轴、以及一动力机构，该动力机构可选择对第一出力轴或第二出力轴进行传动，借此本发明使用单一动力驱动源就能够完成选刀及换刀两种不同作业，以达到节省设备成本的优点。
【专利说明】CNC综合加工机单一动力换刀装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种CNC综合加工机，特别是涉及一种使用单一动力驱动源可分别进行选刀及换刀两种不同作业的CNC综合加工机单一动力换刀装置。
【背景技术】
[0002]参见图1，一般CNC综合加工机10通常设置有一加工主轴头11、一刀库单元12及一换刀单元13，加工主轴头11下端处可供一刀具100装入固定，该刀库单元12包括有一刀库本体121、一套设在刀库本体121上可作回转移动的回转盘122、数个套设在回转盘122上可供各种刀具100安装的刀套123、以及一设置在刀库本体121上可带动回转盘122旋转的第一马达124，该换刀单元13包括有一换刀座体131、一设置在换刀座体131内部的凸轮机构(图未示)、一轴设在换刀座体131上可接受凸轮机构驱动的换刀臂132、以及一设置在换刀座体131上可带动凸轮机构运转的第二马达133，当用户想要进行选刀作业时，首先启动第一马达124对刀库单元12的回转盘122进行驱转，回转盘122可让用户想要使用的刀具100转移至下方的换刀位置进行待机，当用户想要进行换刀作业时，启动第二马达133对换刀单元13的凸轮机构进行驱转，凸轮机构利用本身设定的凸轮路径，并且配合换刀程序的运作，就可让换刀臂132两端分别旋摆至刀库单元12及加工主轴头11的换刀位置，接着对两边刀具100同时抓持固定，再将两边刀具100同时拔出后，接着让换刀臂132作180度回转，如此两边刀具100的位置就可互相对调，最后，换刀臂132将二边刀具100同时组入刀套123及加工主轴头11上，如此就完成整个换刀作业。
[0003]上述刀库单元12及换刀单元13虽然可达到一般选刀及换刀作业，然而此种构造仍有其缺点存在，一般CNC综合加工机10都是在刀库单元12设置一专门用来启动回转盘122运转的第一马达124，以及在换刀单元13设置一专门用来启动凸轮机构运转的第二马达133，第一马达124及第二马达133分别对应设置在刀库单元12及换刀单元13上，彼此不具有任何关联性，因此整套换刀系统需要使用到二组马达124、133，而且二组马达124、133还需要安装配合的伺服控制电路等设施，马达设置数量愈多，造成设备成本的增加。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种使用单一动力可完成选刀及换刀两种不同作业的CNC综合加工机单一动力换刀装置。
[0005]本发明提供一种CNC综合加工机单一动力换刀装置，包含有一个刀库单元、一个凸轮换刀单元及一个动力离合单元，刀库单元包括一个刀库本体、一个轴设在刀库本体上的回转盘、以及数个装设在回转盘上的刀具组，凸轮换刀单元包括一个邻设在刀库本体旁侧处的换刀座体、一个设置在换刀座体内的凸轮机构、以及一个设置在换刀座体上能接受凸轮机构驱动的换刀机构，该刀库单元，包括一个连动接设在回转盘上的第一转动件；该凸轮换刀单元，包括一个连动接设在凸轮机构上的第二转动件；该动力离合单元，包括一个固定座、一个滑设在固定座上的活动座、一个作动该活动座移动的推动件、一个设置在固定座上能对第一转动件驱转的第一出力轴、一个设置在固定座上能对第二转动件驱转的第二出力轴、以及一个动力机构，该动力机构包括一个马达及一个设置在活动座上且与马达相接连动的动力输出轴，该动力输出轴接受活动座带动能选择与第一出力轴或第二出力轴作啮合传动。
[0006]本发明所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，该回转盘与刀库本体的配合是由一个圆座及数个呈环形排列滚抵在圆座上的轴承所构成。
[0007]本发明所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，该回转盘上凹设有一个环槽，第一转动件包括一个套设且固定在环槽内的第一链条、以及一个盖设在环槽上对第一链条作封闭限位的环盖，第一出力轴包括一个与第一链条啮合传动的第一链轮。
[0008]本发明所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，该动力离合单元设置在刀库本体外侧处，第一链轮是对应哨合在第一链条外周缘处。
[0009]本发明所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，该动力离合单元设置在刀库本体中央处，第一链轮是对应啮合在第一链条内周缘处。
[0010]本发明所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，该凸轮机构包括一个驱动链轮，第二出力轴包括一个第二链轮，第二转动件包括一个套绕在驱动链轮与第二链轮中间的第二链条。
[0011]本发明所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，第一出力轴包括一个第一传动齿轮，第二出力轴包括一个第二传动齿轮，动力输出轴包括一个能对第一传动齿轮或第二传动齿轮进行啮合传动的主动齿轮，动力离合单元还包括一个连动接设在活动座上且能离合地对第一传动齿轮作闭锁的第一刹车件、以及一个连动接设在活动座上能离合地对第二传动齿轮作闭锁的第二刹车件。
[0012]本发明所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，该动力机构的马达是固定装设在固定座上，动力输出轴是设置在活动座上，马达与动力输出轴中间连接有一个能作各种角度倾斜的万向接头。
[0013]本发明的有益效果在于:利用动力离合单元设置一动力机构，该动力机构可分别对刀库单元或凸轮换刀单元带动运转，借此让本发明使用单一动力驱动源就可完成选刀及换刀两种不同作业，达到节省设备成本的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是一般工具机换刀装置的组合图；
[0015]图2是本发明CNC综合加工机单一动力换刀装置第一较佳实施例的组合立体图，说明本发明包含有一刀库单元、一凸轮换刀单元及一动力离合单元，动力离合单元是设置在刀库单元外周位置处；
[0016]图3是上述较佳实施例的分解立体图；
[0017]图4是上述较佳实施例由另一视角观视的分解立体图；
[0018]图5是上述较佳实施例的组合图；
[0019]图6是图5沿V1-VI线的剖视图，说明动力离合单元借由一第一转动件带动刀库单元运转的情形；
[0020]图7是图5沿YD - YD线的剖视图，说明动力离合单元借由一第二转动件带动凸轮换刀单元运转的情形；
[0021]图8是图7沿VD1- VDI线的组合剖视图，说明动力离合单元与第一转动件及第二转动件啮合传动的状态；
[0022]图9是上述较佳实施例的分解立体图，说明该动力离合单元包括一第一出力轴、一第二出力轴、一第一刹车件、一第二刹车件及一动力机构；
[0023]图10是上述较佳实施例的动作图，说明该动力机构带动第一出力轴运转的情形；
[0024]图11是图10沿X 1-XI线的剖视图；
[0025]图12是上述较佳实施例的动作图，说明该动力机构带动第二出力轴运转的情形；
[0026]图13是图12沿XII1- XIII线的剖视图；
[0027]图14是本发明第二较佳实施例的分解立体图，说明本发明包含有一刀库单元、一凸轮换刀单元及另一动力离合单元；
[0028]图15是上述较佳实施例的组合剖视图，说明动力离合单元是设置在刀库单元中央位置处；
[0029]图16是图15沿XV1- X VI线的剖视图；
[0030]图17是图15沿XVB - XVII线的剖视图；
[0031]图18是上述较佳实施例的动作图，说明动力离合单元包含有一可上下移动的动力机构，该动力机构包括有一马达、一动力输出轴及一万向接头；
[0032]图19是本发明第三较佳实施例的剖视图，说明本发明动力离合单元包括一刹车件，该刹车件对第一出力轴及第二出力轴是以正齿轮啮合型态形成闭锁；
[0033]图20是本发明第四较佳实施例的剖视图，说明本发明动力离合单元包括一刹车件，该刹车件对第一出力轴及第二出力轴是以摩擦面接触型态形成闭锁；
[0034]图21是本发明第五较佳实施例的剖视图，说明本发明动力离合单元包括一刹车件，该刹车件对第一出力轴及第二出力轴是以伞齿轮啮合型态形成闭锁。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
[0036]参见图2，本发明CNC综合加工机单一动力换刀装置在第一较佳实施例中，主要包含有一刀库单元20、一凸轮换刀单元30及一动力离合单元40，接着，再将本发明上述各单元的组成构件及空间组合型态详述于后。
[0037]参见图3?8，刀库单元20包括一刀库本体21、一轴设在刀库本体21上可作环绕回转的回转盘22、一连动接设在回转盘22上的第一转动件23、数个排列装设在回转盘22上的刀具组24、以及一设置在刀库本体21下方处可对刀具组24下推至换刀位置的导刀机构25，回转盘22与刀库本体21的轴设配合是由一个圆座211及数个呈环形排列滚抵在圆座211上的轴承222所构成，在本实施例中，具体而言，刀库本体21中央处凸设有该圆座211，刀库本体21在上方位置处透空凹设有一开孔212，该回转盘22在中央处凹设有一圆形座孔221，位在圆形座孔221内周壁以环形排列方式设置有所述数个圆筒形轴承222，上述轴承222刚好滚抵在刀库本体21的圆座211外围上，该回转盘22虽然装设有数个大重量负荷的刀具组24，但是借由上述轴承222的组合，可使回转盘22能稳定且顺畅地在刀库本体21上作回转运动，该回转盘22上还凹设有一环槽223，本实施例的第一转动件23主要包括有一套设在环槽223内的第一链条231、以及一盖设在环槽223上可对第一链条231作限位的环盖232，第一链条231是具有可挠性的圆环状链条，且在每个链节枢接处两边与回转盘22是以销跟孔的形式作孔位配合，借此第一链条231可与回转盘22固定呈一体连动状，由于链条的制作相当简单且成本便宜，且不需要高度精密尺寸，组装及更换维护上都相当方便，相较于传统以硬式齿轮啮合的传动结构，本发明此种链条传动方式更具有降低成本的使用效果，每一刀具组24包括一刀套241及一装设在刀套241上的刀具(图未示)，数个刀具组24装设在回转盘22上，使用者在选择想要使用的刀具后，可让回转盘22带动刀具组24转移至回转盘22下方处，再借由导刀机构25将刀具组24推出至下方换刀位置处进行待机。
[0038]凸轮换刀单元30包括一邻设在刀库本体21旁侧处的换刀座体31、一设置在换刀座体31内的凸轮机构32、一设置在换刀座体31外侧处且连动接设在凸轮机构32上的第二转动件33、以及一设置在换刀座体31上可接受凸轮机构32驱动的换刀机构34，该换刀座体31内部中空可供凸轮机构32及换刀机构34装设，凸轮机构32与换刀机构34由于在一般工具机中是常见的构造，在此不再详述其构造及动作，该换刀机构34包括一可作回转移动的换刀臂341，换刀臂341受到凸轮机构32的带动下，两端可各自抓取刀具进行换刀，在本实施例中，该凸轮机构32包括一设置在换刀座体31外处的驱动链轮321，第二转动件33包括一套绕在驱动链轮321上的第二链条331，借由第二链条331传动该驱动链轮321，可令凸轮机构32运转并且带动换刀机构34进行换刀作业。
[0039]参见图9?11，动力离合单元40是设置在刀库本体21的外侧位置处，包括一固定座41、一滑设在固定座41上的活动座42、一可对该活动座42进行推动的推动件43、一轴设在固定座41上的第一出力轴44、一轴设在固定座41上的第二出力轴45、一连动接设在活动座42 —端处且伸至固定座41内部的第一刹车件46、一连动接设在活动座42另一端处且伸至固定座41内部的第二刹车件47、以及一装设在活动座42上的动力机构48，该固定座41装设在刀库本体21上方处，该固定座41上方处横设有二滑轨411，活动座42设置在二滑轨411上可作滑动状，该推动件43可以采用气压、液压组件或电磁阀等构造，在本实施例中，该推动件43包括一固接在活动座42上的缸体431、以及一伸设在缸体431上可伸缩移动的心轴432，心轴432末端与固定座41相接，当心轴432伸缩移动时，可带动整个活动座42沿着滑轨411作线性移动，同时参见图4、图6及图7，第一出力轴44包括一设置在固定座41内部的第一传动齿轮441、以及一设置在固定座41外部的第一链轮442，第一链轮442向前伸出穿过刀库本体21的开孔212，再对应啮合在第一链条231的外周处，借此第一出力轴44可对该刀库单元20进行驱转，第二出力轴45包括一设置在固定座41内部的第二传动齿轮451、以及一设置在固定座41外部的第二链轮452，第二链轮452借由套绕第二链条331与驱动链轮321形成传动，借此第二出力轴45可对该凸轮换刀单元30进行驱转，第一刹车件46及第二刹车件47都是固接在活动座42上，可随着活动座42与动力机构48呈一体连动状，第一刹车件46设有一可离合地对第一传动齿轮441啮合的第一闭锁齿轮461，第二刹车件47设有一可离合地对第二传动齿轮451啮合的第二闭锁齿轮471，在本实施例中，上述传动齿轮441 (451)与闭锁齿轮461 (471)是采用蜗轮蜗杆的组合，当然业者也可采用其他啮合型式的组合，此点容后再述，该动力机构48包括一固定设置在活动座42上的马达481、一轴设在活动座42上且与马达481相接连动的动力输出轴482、以及一接设在动力输出轴482末端处的主动齿轮483，在本实施例中，该马达481指的是伺服马达，该动力输出轴482的位置刚好是位在第一出力轴44与第二出力轴45中间，借由活动座42的移动，使主动齿轮483可选择与第一传动齿轮441或第二传动齿轮451进行哨合传动。
[0040]以上为本发明CNC综合加工机单一动力换刀装置结构及形状的概述；接着，再将本发明的使用动作以及预期能达成的功效陈述如后:
[0041]参见图6、图10及图11，当使用者选择要让刀库单元20运转时，动力离合单元40的推动件43会带动活动座42移至第一位置，该位置会让动力机构48的主动齿轮483与第一出力轴44的第一传动齿轮441相互啮合传动，第一出力轴44再借由第一链轮442驱动第一转动件23，透过第一转动件23可带动刀库单元20的回转盘22进行回转，如此使用者选择想要的刀具组24就会被移至回转盘22下方处的换刀位置，借此完成选刀动作，此时，在动力离合单元40内部的第一闭锁齿轮461与第一传动齿轮441会呈脱离状，而第二闭锁齿轮471则与第二传动齿轮451啮合形成闭锁，如此整个第二出力轴45就会呈锁固状态。
[0042]参见图3、图7、图12及图13，当使用者选择要让凸轮换刀单元30运转时，动力离合单元40的推动件43会带动活动座42移至第二位置，该位置会让动力机构48的主动齿轮483与第二出力轴45的第二传动齿轮451相互啮合传动，第二出力轴45再借由第二链轮452驱动第二转动件33，第二转动件33会对凸轮换刀单元30的驱动链轮321驱转，使内部的凸轮机构32及换刀机构34开始动作，如此换刀臂341会对位于换刀位置的刀具组24进行抓取，并且让加工主轴头(图未示)与刀库单元20上的刀具进行互换，借此完成换刀动作，此时，在动力离合单元40内部的第二闭锁齿轮471与第二传动齿轮451会呈脱离状，而第一闭锁齿轮461则与第一传动齿轮441啮合形成闭锁，如此整个第一出力轴44会呈锁固状态，第一出力轴44要作锁固的原因，主要是因为回转盘22承载刀具组24时，一旦失去驱转力量，回转盘22会因为刀具组24的重量而瞬间往下掉落，因此本发明借由将第一出力轴44锁固定，就可避免产生回转盘22突然掉落的危险。
[0043]综上所述，本发明CNC综合加工机单一动力换刀装置主要是为了改良一般换刀装置使用上的问题，本发明主要的技术手段是在刀库单元20上设置有一可驱使回转盘22转动进行选刀动作的第一转动件23，在凸轮换刀单元30上设置有一可驱使换刀机构34进行换刀动作的第二转动件33，在动力离合单元40上设置有一固定座41、一活动座42、一第一出力轴44、一第二出力轴45及一动力机构48，第一出力轴44可带动第一转动件23，第二出力轴45可带动第二转动件33，借由控制该活动座42的移动，可让动力机构48分别对第一出力轴44或第二出力轴45啮合传动，借此本发明使用单一组动力机构48，就可同时做为刀库单元20及凸轮换刀单元30运作的动力传输来源，如此可避免重复设置马达481，可大幅降低整套换刀系统的设备成本。
[0044]本发明除了上述实施例，还可作出不同实施例的变化，参见图14?18，本发明第二较佳实施例同样包含有一刀库单元50、一凸轮换刀单元60及一动力离合单元70，刀库单元50包括一刀库本体51、一回转盘52及一第一转动件53，凸轮换刀单元60包括一换刀座体61、一凸轮机构62、一第二转动件63及一换刀机构64，与第一实施例不同的是，动力离合单元70是设置在刀库单元50的中心位置上，包括一固定座71、一活动座72、一推动件73、一第一出力轴74、一第二出力轴75及一动力机构76，第一出力轴74接设出有一第一链轮741，第一链轮741啮合在第一转动件53的内周缘处，可带动回转盘52旋转以进行选刀动作，第二出力轴75啮接传动接设出有一第二链轮751，第二链轮751与第二转动件63啮合传动，可带动凸轮机构62的驱动链轮621，凸轮机构62再带动换刀机构64进行换刀动作，借此同样可达到以单一动力传输带动换刀功能，另外，该动力机构76包括一马达761、一轴设在活动座72上的动力输出轴762、以及一连接在马达761与动力输出轴762中间的万向接头763，该马达761是固接在固定座71外部，该万向接头763可随着活动座72的移动，能够倾斜各种角度对动力输出轴762传输动力，借此活动座72不需承载该马达761的重量，使马达761在静止不动状态下,可对活动座72上的动力输出轴762正常进行动力传输。
[0045]另外，本发明的动力离合单元对于刹车件还有数种实施例，参见图19，本发明第三较佳实施例的动力离合单元40 I包括一第一出力轴44 1、一第二出力轴45 I及一可线性移动的刹车件46 I，该刹车件46 I上设有一正齿轮461 I，该正齿轮461 I可分别与第一出力轴44 I或第二出力轴45 I啮合形成刹车闭锁。
[0046]参见图20，本发明第四较佳实施例的动力离合单元40 II包括一第一出力轴44 I1、一第二出力轴45 II及一可线性移动的刹车件46 II，该刹车件46 II上设有二摩擦面461 II,二摩擦面461 II可分别对第一出力轴44 II或第二出力轴45 II贴抵接触而形成刹车闭锁。
[0047]参见图21，本发明第五较佳实施例的动力离合单元40III包括一第一出力轴44111、一第二出力轴45 III及一可线性移动的刹车件46 III，该刹车件46 III两端处设有二伞齿轮461 III，二伞齿轮461 III可分别对第一出力轴44 III或第二出力轴45 III啮合形成刹车闭锁。
【权利要求】
1.一种CNC综合加工机单一动力换刀装置，包含有一个刀库单元及一个凸轮换刀单元，刀库单元包括一个刀库本体、一个轴设在刀库本体上的回转盘、以及数个装设在回转盘上的刀具组，凸轮换刀单元包括一个邻设在刀库本体旁侧处的换刀座体、一个设置在换刀座体内的凸轮机构、以及一个设置在换刀座体上能接受凸轮机构驱动的换刀机构，其特征在于: 该刀库单元，包括一个连动接设在回转盘上的第一转动件； 该凸轮换刀单元，包括一个连动接设在凸轮机构上的第二转动件；及 该CNC综合加工机单一动力换刀装置还包括一个动力离合单元,动力离合单元包括一个固定座、一个滑设在固定座上的活动座、一个作动该活动座移动的推动件、一个设置在固定座上能对第一转动件驱转的第一出力轴、一个设置在固定座上能对第二转动件驱转的第二出力轴、以及一个动力机构，该动力机构包括一个马达及一个设置在活动座上且与马达相接连动的动力输出轴，该动力输出轴接受活动座带动能选择与第一出力轴或第二出力轴作哨合传动。
2.如权利要求1所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，其特征在于:该回转盘与刀库本体的配合是由一个圆座及数个呈环形排列滚抵在圆座上的轴承所构成。
3.如权利要求1所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，其特征在于:该回转盘上凹设有一个环槽，第一转动件包括一个套设且固定在环槽内的第一链条、以及一个盖设在环槽上对第一链条作封闭限位的环盖，第一出力轴包括一个与第一链条啮合传动的第一链轮。
4.如权利要求3所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，其特征在于:该动力离合单元设置在刀库本体外侧处，第一链轮是对应啮合在第一链条外周缘处。
5.如权利要求3所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，其特征在于:该动力离合单元设置在刀库本体中央处，第一链轮是对应啮合在第一链条内周缘处。
6.如权利要求1所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，其特征在于:该凸轮机构包括一个驱动链轮，第二出力轴包括一个第二链轮，第二转动件包括一个套绕在驱动链轮与第二链轮中间的第二链条。
7.如权利要求1所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，其特征在于:第一出力轴包括一个第一传动齿轮，第二出力轴包括一个第二传动齿轮，动力输出轴包括一个能对第一传动齿轮或第二传动齿轮进行啮合传动的主动齿轮，动力离合单元还包括一个连动接设在活动座上且能离合地对第一传动齿轮作闭锁的第一刹车件、以及一个连动接设在活动座上能离合地对第二传动齿轮作闭锁的第二刹车件。
8.如权利要求1所述的CNC综合加工机单一动力换刀装置，其特征在于:该动力机构的马达是固定装设在固定座上，动力输出轴是设置在活动座上，马达与动力输出轴中间连接有一个能作各种角度倾斜的万向接头。
【文档编号】B23Q3/157GK104416401SQ201310366645
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】陈丰田 申请人:简雪赺