加工机的多轴旋转工作装置的制作方法

本实用新型涉及一种利用第一、二减速器的连结驱动方式，以确保第四、五轴旋转机构输出足够的扭力，以精准的驱动加工件作分度旋转，并可提升加工精度及节省设备成本的加工机的多轴旋转工作装置。

背景技术：

在现今，加工机为因应不同加工需求，其加工轴向已由三轴加工演进至五轴加工；请参阅图1所示，系坊间现有的五轴加工机10，其设有可驱动作X－Y轴向位移的移动座11及可驱动可作Z轴向位移的加工主轴12，另于该移动座11上装设有旋转工作台装置，该旋转工作台装置设有一可由第四轴驱动机构13驱动作X轴向分度旋转的台座14，并在该台座14上装设可由第五轴驱动机构15驱动作Z轴向分度旋转的工作台16，以供架置工件；于进行加工作业时，即以该第四轴驱动机构13驱动台座14、第五轴驱动机构15、工作台16及工件作X轴向的分度旋转动作，该第五轴驱动机构15则驱动工作台16及工件作Z轴向的分度旋转动作，并搭配移动座11的X－Y轴向位移动作及加工主轴12的Z轴向位移动作，以因应不同加工需求；然而，该第四轴驱动机构13及第五轴驱动机构15的旋转驱动源一般为直驱式的伺服马达，而可精准的驱动工作台16作任意角度的分度旋转，以因应复杂形状加工件的加工作业需求，然而，一般伺服马达于低转速驱动时，常会产生输出扭力不足的情况，而影响驱动工作台16作分度旋转的精准度，为使该第四轴驱动机构13及第五轴驱动机构15可输出足够的输出扭力，即必须于第四轴驱动机构13及第五轴驱动机构15配置高功率的伺服马达，其不仅使得第四轴驱动机构13或第五轴驱动机构15整体的重量加重，且体积庞大，更大幅增加设备成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型设计人遂以其多年从事相关行业的研发与制作经验，针对目前所面临的问题深入研究，经过长期努力的研究与试作，终究研创出一种加工机的多轴旋转工作装置，以有效改善现有的缺弊，此即为本实用新型的设计宗旨。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种加工机的多轴旋转工作装置，其特征在于，包含有：

第四轴旋转机构：设有第一基座，在该第一基座内设有第一驱动源，该第一驱动源以第一减速器连结驱动第一转轴，一第一定位结构是在该第一转轴上固设有第一外环部的第一定位盘，并在该第一基座装设一供驱动压抵该第一定位盘的第一外环部第一侧面的第一压掣件，在该第一基座还装设有供抵掣该第一定位盘的第一外环部第二侧面的第一抵掣环面，一第一气浮结构在该第一基座的第一抵掣环面上环布设有复数个第一供气孔，以供输出高压气体，使该第一定位盘的第一外环部的第二侧面与该第一基座的第一抵掣环面以气浮方式分离；

第五轴旋转机构：设有连结于该第四轴旋转机构的第一转轴的第二基座，在该第二基座内设有第二驱动源，该第二驱动源以第二减速机连结驱动第二转轴，并使该第二转轴的轴心与该第一转轴的轴心相交，一第二定位结构是在该第二转轴上固设有具有第二外环部的第二定位盘，并在该第二基座装设供驱动压抵该第二定位盘的第二外环部第二侧面的第二压掣件，在该第二基座还装设有供抵掣该第二定位盘的第二外环部第二侧面的第二抵掣环面，一第二气浮结构是在该第二基座的第二抵掣环面上环布设有复数个第二供气孔，以供输出高压气体，使该第二定位盘的第二外环部的第二侧面与该第二基座的第二抵掣环面以气浮方式分离，在该第二转轴的前端设有套接结构，以供拆装具有加工件的定位治具，并使该加工件位于该第一转轴、第二转轴的轴心相交位置。

所述的加工机的多轴旋转工作装置，其中，该第四轴旋转机构的第一驱动源及该第五轴旋转机构的第二驱动源是伺服马达。

所述的加工机的多轴旋转工作装置，其中，该第四轴旋转机构的第一减速器及该第五轴旋转机构的第二减速器是谐波式减速器。

所述的加工机的多轴旋转工作装置，其中，该第五轴旋转机构的第二转轴的轴心正交于该第四轴旋转机构的第一转轴的轴心。

所述的加工机的多轴旋转工作装置，其中，该第四轴旋转机构的第一转轴是在端部固设一连结座，以供连结该第五轴旋转机构的第二基座。

所述的加工机的多轴旋转工作装置，其中，该连结座呈L型，并在该连结座设有连结固定于该第四轴旋转机构的第一转轴端部的第一承板及连结固定于该第五轴旋转机构的第二基座的第二承板。

所述的加工机的多轴旋转工作装置，其中，该第四轴旋转机构的第一定位结构的第一定位盘设有第一内环部，该第一内环部与该第一外环部间设有第一间隔部，并使该第一间隔部的厚度小于该第一内环部与该第一外环部的厚度。

所述的加工机的多轴旋转工作装置，其中，该第五轴旋转机构的第二定位结构的第二定位盘设有第二内环部，该第二内环部与该第二外环部间设有第二间隔部，并使该第二间隔部的厚度小于该第二内环部与该第二外环部的厚度。

所述的加工机的多轴旋转工作装置，其中，该第五轴旋转机构的套接结构是在该第二转轴的前端固设有端座，并在该端座的中央位置设有具有锥形环面的套合槽，在该端座的套合槽内固设一套管，该套管内设有导孔，并在外环面上环布开设有复数个连通该导孔的穿槽，各该穿槽内分别装设有卡掣件，在该套管的导孔内穿伸一杆件，并在该端座后方位置设有连通流体压力源的容室，该容室内装设一连接于该杆件后端的活塞，而以该容室内输入的流体压力往前推动该杆件的活塞，在该活塞与该端座间又环布设有复数个弹性元件，以供抵推该活塞，使该杆件往后位移复位，在该杆件的外环面上设有呈扩张斜面状的顶掣段，以供抵推该各卡掣件凸伸出该套管的外环面，该顶掣段的后方位置设有呈环槽状的容置段，以提供该各卡掣件的内缩空间。

所述的加工机的多轴旋转工作装置，其中，该第五轴旋转机构的套接结构是在该端座的前端面上设有定位销。

与现有技术相比较，采用上述技术方案的本实用新型具有的优点在于：

本实用新型提供一种加工机的多轴旋转工作装置，其包含第四轴旋转机构及第五轴旋转机构，该第四轴旋转机构是在其第一基座内设有第一驱动源，该第一驱动源以第一减速器连结驱动第一转轴，该第五轴旋转机构设有连结于该第一转轴的第二基座，在该第二基座内设有第二驱动源，该第二驱动源以第二减速机连结驱动供架置加工件的第二转轴，并使该第二转轴与该第一转轴的轴心相交，而可以第四轴旋转机构及第五轴旋转机构分别驱动加工件，使加工件以第一转轴与第二转轴的轴心交点为中心作分度旋转；如此，利用第一、二减速器的连结驱动方式，即可确保第四、五轴旋转机构输出足够的扭力，以精准的驱动加工件作分度旋转，而达到提升加工精度的实用目的。

本实用新型提供一种加工机的多轴旋转工作装置，其中，该第四轴旋转机构及第五轴旋转机构的第一、二驱动源分别利用第一、二减速器的连结驱动第一、二转轴，以确保第四、五轴旋转机构输出足够的扭力，而可于第四、五轴旋转机构分别配置小功率的第一、二驱动源，以缩减整体的体积及重量，并达到节省设备成本的实用目的。

附图说明

图1是现有五轴加工机的外观示意图。

图2：本实用新型的结构示意图。

图3是图2的A部分放大示意图。

图4是图2的B部分放大示意图。

图5是图2的C部分放大示意图。

图6是本实用新型于套接定位治具及加工件的动作示意图(一)。

图7是本实用新型于套接定位治具及加工件的动作示意图(二)。

图8是本实用新型于套接定位治具及加工件的动作示意图(三)。

图9是本实用新型于驱动定位治具及加工件分度旋转的动作示意图。

图10是图9的D部分放大示意图。

图11是图9的E部分放大示意图。

图12是本实用新型于定位分度旋转角度位置的动作示意图。

图13是图12的F部分放大示意图。

图14是图12的G部分放大示意图。

图15是本实用新型于更换定位治具及加工件的动作示意图。

附图标记说明：[现有部分]10-五轴加工机；11-移动座；12-加工主轴；13-第四轴驱动机构；14-台座；15-第五轴驱动机构；16-工作台；[本实用新型部份]20-第四轴旋转机构；21-第一基座；211-第一容置部；212-第一抵掣环面；213-第一供气孔；22-第一驱动源；23-第一减速器；24-第一转轴；25-第一定位盘；251-第一内环部；252-第一外环部；253-第一间隔部；26-第一压掣件；27-连结座；271-第一承板；272-第二承板；30-第五轴旋转机构；31-第二基座；311-第二容置部；312-第二抵掣环面；313-第二供气孔；32-第二驱动源；33-第二减速器；34-第二转轴；341-端座；3411-套合槽；3412-容室；342-定位销；343-套管；3431-导孔；3432-穿槽；344-卡掣件；345-杆件；3451-活塞；3452-顶掣段；3453-容置段；346-弹性元件；35-第二定位盘；351-第二内环部；352-第二外环部；353-第二间隔部；36-第二压掣件；40-定位治具；41-承座；42-套座；421-定位槽；422-套环；423-套置孔；424-挡环；50-加工件。

具体实施方式

为使贵审查委员对本实用新型作更进一步的了解，兹举一较佳实施例并配合图式，详述如后：

请参阅图2～图5所示，本实用新型的多轴旋转工作装置包含第四轴旋转机构20及第五轴旋转机构30；该第四轴旋转机构20设有第一基座21，在该第一基座21内设有第一容置部211，并在该第一容置部211内装设有一为伺服马达的第一驱动源22，该第一驱动源22的输出轴连结一为谐波式减速器(Harmonic Drive)的第一减速器23，该第一减速器23的输出端则连结第一转轴24，而使该第一驱动源22经由该第一减速器23连结驱动第一转轴24作分度旋转；一第一定位结构是在该第一转轴24上固设一第一定位盘25，该第一定位盘25设有第一内环部251及第一外环部252，该第一内环部251与第一外环部252间则设有第一间隔部253，并使该第一间隔部253厚度略小于该第一内环部251与第一外环部252的厚度，使该第一定位盘25的第一外环部252可产生微量的变形，另于该第一基座21装设一可由流体压力驱动压抵该第一定位盘25的第一外环部252第一侧面的第一压掣件26，以及供抵掣该第一定位盘25的第一外环部252第二侧面的第一抵掣环面212，其中，该第一定位盘25的第一外环部252的第二侧面系贴合于该第一基座21的第一抵掣环面212，而可驱动第一压掣件26压抵该第一定位盘25的第一外环部252，使该第一压掣件26及该第一抵掣环面212夹掣该第一定位盘25的第一外环部252，以稳固定位该第一转轴24的旋转角度位置；一第一气浮结构是在该第一基座21的第一抵掣环面212上环布设有复数个连通气压源(图式中未显示)的第一供气孔213，以于该各第一供气孔213输出高压气体，使该第一定位盘25的第一外环部252的第二侧面可与该第一基座21的第一抵掣环面212以气浮方式微量分离，使该第一驱动源22可经由该第一减速器23连结驱动第一转轴24作分度旋转；该第五轴旋转机构30设有第二基座31，并使该第二基座31连结于该第四轴旋转机构20的第一转轴24；于本实施例中，该第四轴旋转机构20的第一转轴24是在端部固设一连结座27，以供连结该第二基座31；于本实施例中，该连结座27概呈L型，并在该连结座27设有连结固定于该第一转轴24端部的第一承板271及连结固定于该第二基座31的第二承板272，使该第一转轴24可经由该连结座27连结带动该第二基座31；于该第二基座31内设有第二容置部311，并在该第二容置部311内装设有一为伺服马达的第二驱动源32，该第二驱动源32的输出轴连结一为谐波式减速器(Harmonic Drive)的第二减速器33，该第二减速器33的输出端则连结第二转轴34，使该第二驱动源32经由该第二减速器33连结驱动第二转轴34作分度旋转，并使该第二转轴34与第一转轴24的轴心相交，而可以第四轴旋转机构20及第五轴旋转机构30分别驱动架置于该第二转轴34上的加工件，使加工件以第一转轴24与第二转轴34的轴心交点为中心作分度旋转；于本实施例中，该第二转轴34的轴心正交于第一转轴24的轴心；一第二定位结构是在该第二转轴34上固设一第二定位盘35，该第二定位盘35设有第二内环部351及第二外环部352，该第二内环部351与第二外环部352间则设有第二间隔部353，并使该第二间隔部353厚度略小于该第二内环部351与第二外环部352的厚度，使该第二定位盘35的第二外环部352可产生微量的变形，另于该第二基座31装设一可由流体压力驱动压抵该第二定位盘35的第二外环部352第二侧面的第二压掣件36，以及供抵掣该第二定位盘35的第二外环部352第二侧面的第二抵掣环面312，其中，该第二定位盘35的第二外环部352的第二侧面系贴合于该第二基座31的第二抵掣环面312，而可驱动第二压掣件36压抵该第二定位盘35的第二外环部352，使该第二压掣件36及该第二抵掣环面312夹掣该第二定位盘35的第二外环部352，以稳固定位该第二转轴34的旋转角度位置；一第二气浮结构是在该第二基座31的第二抵掣环面312上环布设有复数个连通气压源(图式中未显示)的第二供气孔313，以于该各第二供气孔313输出高压气体，使该第二定位盘35的第二外环部352的第二侧面可与该第二基座31的第二抵掣环面312以气浮方式微量分离，使该第二驱动源32可经由该第二减速器33连结驱动第二转轴34作分度旋转；另于该第二转轴34的前端设有套接结构，以便于该第二转轴34快速的拆装供架置加工件的定位治具，该套接结构是在该第二转轴34的前端固设有端座341，该端座341的前端面上设有定位销342，并在该端座341的中央位置设有具锥形环面的套合槽3411，另于该端座341的套合槽3411内固设一套管343，该套管343内设有导孔3431，并在外环面上环布开设有复数个连通该导孔3431的穿槽3432，该各穿槽3432内则分别装设有可为钢珠的卡掣件344；一杆件345系穿伸于该套管343的导孔3431内，并在该端座341后方位置设有连通流体压力源(图式中未显示)的容室3412，该容室3412内则装设一连接于该杆件345后端的活塞3451，而以该容室3412内输入的流体压力推动该杆件345的活塞3451，使该杆件345往前位移，在该杆件345的活塞3451与该第二转轴34的端座341间又环布设有复数个弹性元件346，而以该各弹性元件346的弹力抵推该杆件345的活塞3451，使该杆件345往后位移复位，另于该杆件345的外环面上设有呈扩张斜面状的顶掣段3452，以供抵推该各卡掣件344凸伸出该套管343的外环面，该顶掣段3452的后方位置则设有呈环槽状的容置段3453，以提供该各卡掣件344的内缩空间，进而可控制该杆件345作轴向的往复位移，当该杆件345的顶掣段3452位移至各卡掣件344位置时，即以该杆件345的顶掣段3452抵推各卡掣件344，使该各卡掣件344凸伸出该套管343的外环面，以卡掣定位加工件的定位治具，当该杆件345的容置段3453位移至各卡掣件344位置时，则使该各卡掣件344可内缩而脱离卡掣供承置加工件的定位治具。

请参阅图6所示，本实用新型的多轴旋转工作装置可配置于一加工机的工作台上，以作为加工机的第四轴及第五轴的旋转工作装置，以带动加工件作各种角度位置的分度旋转，并搭配由加工主轴上的刀具对加工件进行加工作业，以因应各种不同加工需求；于进行加工作业时，其是在该第五轴旋转机构30的第二转轴34搭配套接一定位治具40，该定位治具40设有承座41，以供承置加工件50，并在承座41的一端设有套座42，该套座42的端面外侧位置设有定位槽421，并在中央位置设有具锥形环面的套环422，另于该套座42内部设有套置孔423，并在该套置孔423的内环面上设有具挡止斜面的挡环424。

请参阅图7所示，于第五轴旋转机构30的第二转轴34上套接定位治具40时，其是在该容室3412内输入的流体压力而推动该杆件345的活塞3451，使该杆件345往前位移，并使该杆件345的容置段3453位移至各卡掣件344位置，以提供各卡掣件344的内缩空间，各卡掣件344即可内缩而将定位治具40的套座42的套环422顺利套合于该端座341的套合槽3411内，该套管343则穿入该套座42的套置孔423内。

请参阅图8所示，接着停止于该容室3412内输入流体压力，而利用该各弹性元件346的弹力抵推该杆件345的活塞3451，使该杆件345往后位移复位，并以该杆件345的顶掣段3452抵推各卡掣件344，使该各卡掣件344凸伸出该套管343的外环面而卡掣该套座42的挡环424，并使该套环422的锥形环面与该端座341的套合槽3411的锥形环面相互迫紧套合，而可将定位治具40稳固套接定位于该第五轴旋转机构30的第二转轴34上，并使该加工件50位于该第四轴旋转机构20的第一转轴24与第五轴旋转机构30的第二转轴34的轴心相交位置。

请参阅图9、图10、图11所示，于进行加工件50的加工作业时，其系先于该第一基座21的各第一供气孔213输出高压气体，使该第一定位盘25的第一外环部252的第二侧面与该第一基座21的第一抵掣环面212以气浮方式微量分离，该第四轴旋转机构20的第一驱动源22即可经由该第一减速器23连结驱动第一转轴24作分度旋转，并经由该连结座27连结带动第五轴旋转机构30、定位治具40及加工件50以该第一转轴24与第二转轴34的轴心交点为中心作分度旋转；另相同于该第二基座31的第二供气孔313输出高压气体，使该第二定位盘35的第二外环部352的第二侧面与该第二基座31的第二抵掣环面312以气浮方式微量分离，该第五轴旋转机构30的第二驱动源32即可经由该第二减速器33连结驱动第二转轴34作分度旋转，并带动定位治具40及加工件50以该第一转轴24与第二转轴34的轴心交点为中心作分度旋转，进而利用第四轴旋转机构20及第五轴旋转机构30分别驱动定位治具40及加工件50以该第一、二转轴24、34的轴心交点为中心作分度旋转，以搭配加工主轴于加工件50上执行加工作业；如此，当驱动第一、二转轴24、34作分度旋转时，由于该第一、二定位盘25、35的第一、二外环部252、352的第二侧面分别与该第一、二基座21的第一、二抵掣环面212、312以气浮方式微量分离，即可避免干涉第一、二转轴24、34的分度旋转动作，并防止第一、二定位盘25、35与第一、二基座21、31的第一、二抵掣环面212、312相互摩擦而产生磨损的情况，另利用该第一、二减速器23、33的连结驱动方式，即可确保第四、五轴旋转机构20、30输出足够的扭力，其不仅可于第四、五轴旋转机构20、30分别配置小功率的第一、二驱动源22、32，以缩减整体的体积及重量，更可平顺且精准的驱动加工件50以该第一转轴24与第二转轴34的轴心交点为中心作分度旋转，而可大幅降低加工运算误差，进而达到提升加工精度及节省设备成本的实用目的。

请参阅图12、图13、图14所示，另外，为因应加工需求，而必须使加工件50定位于预设的角度位置时，则先停止于该第一、二基座21、31的各第一、二供气孔213、313输出高压气体，另驱动第一、二压掣件26、36分别压抵该第一、二定位盘25、35的第一外环部252、352，使该第一、二压掣件26、36及该第一抵掣环面212、312分别夹掣该第一、二定位盘25、35的第一外环部252、352，即可稳固定位该第一、二转轴24、34的旋转角度位置，进而使加工件50稳固定位于预设的角度位置，以搭配加工主轴于加工件50上执行其他加工作业。

请参阅图15所示，当完成加工件50的加工作业后，再以流体压力推动该杆件345的活塞3451，使该杆件345往前位移，并使该杆件345的容置段3453位移至各卡掣件344位置，以提供各卡掣件344的内缩空间，各卡掣件344即可内缩使各卡掣件344脱离卡掣定位治具40的套座42，而可将定位治具40及加工件50取出，进而可便于该第二转轴34快速的拆装更换另一具加工件的定位治具。

据此，本实用新型实为一深具实用性及进步性的设计，然未见有相同的产品及刊物公开，从而允符新型专利申请要件，爰依法提出申请。