CN1689738A - 双刀塔的刀塔座结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双刀塔的刀塔座结构，由伺服或步进马达所驱动的动力切换装置以同一最终齿数比分别连接内、外刀塔，且内、外刀塔同时设有凹凸相互嵌置的内、外环离合爪可与固定离合爪作同步啮合或分开，而成为一种记忆明确可作最近选刀的操作且可靠度相当高的快速操作，并可简化切削液的供水结构，避免切屑杂质累积于间隙内以确保内、外刀塔位移的精度，且大幅减少内外刀塔的端面的距离使内孔加工刀具的刀柄凸伸量可以缩短以增加加工的精度，并可应用于高速机种的双刀塔结构。

Description

双刀塔的刀塔座结构

技术领域

本发明涉及一种双刀塔的刀塔座结构，尤其是指一种以单一伺服或步进马达作为双刀塔的驱动的动力源以取代以往的油压驱动的动力源，形成一种可靠度高且配合精密控制可作最近位置的选刀，使该双刀塔的刀塔可以适度简化且大幅提升工作效率的双刀塔创新结构应用。

背景技术

可以旋转的双刀塔结构对于无人化的自动加工机具，如NC自动车床的加工效率及管理有莫大的助益，为现代加工机具所不可缺少应用的一个相当重要机构，如美国发明专利号4,706,351的“双刀塔刀塔座”即为其中之一。

该专利案主要在于利用三片式连轴器固定于刀塔座上，各刀塔可经由转动来选择所需的刀具作为自动车床的加工刀具，且两刀塔上的各刀具可避免相互间的干涉并接受切削液的冷却润滑；该双刀塔藉由油压油路及控制机构，由一油压马达的驱动来完成双刀塔的分别转动作为刀具的选换操作控制。

即，由油压马达带动差速齿轮组转动，该差速齿轮组的轴心带动一齿环，由该齿环与内径刀具专用的内刀塔连接并形成转动的动力源；再配合差速齿轮组的伞齿轮的啮合与分开可切换动力由中心的轴套带动外径刀具专用的外刀塔作旋转，且配合该轴套上的活塞的作动，使固定不动的基座上的离合爪与内刀塔内的离合爪可同步与外刀塔内的主离合爪作啮合或分开，于分开时恰好可分别驱动内、外刀塔的旋转与切换位置，于切换完成后再度啮合而形成牢靠的定位，使内或外刀塔上的刀具可以进行所需的加工。

此双刀塔的结构虽然可以大幅提高NC等自动车床的加工效率及速度，但也在长期的使用中发现有以下若干缺点：

1.利用单一的油压马达作为动力源，再配合由相当复杂的油压油路及切换、控制装置与零组件，整体成本及费用高，也会增加日后的运转维持成本。

2.油压的作动以现在的标准来看，其动作反应的时间长，切换及确实定位缓慢，工作效率不佳，无法应用于高速机种的加工机使用，已无法满足现代快速精确的要求。

3.油压控制来驱动内、外双刀塔的旋转及运动，需有2组旋转开关对应内外刀塔的位置，接点数目庞大复杂，增加成本与故障率。

4.切削时的冷却用切削液，由中心轴再传至外刀塔，再层层传至内刀塔，流路曲折多变造成加工成本高，死角多造生水垢阻塞的困扰，且因内、外刀塔非同步位移而是交互错开，致使不断供液的导水结构于外刀塔中必须至少有一定位是不供水，每次切换时得预先至此特定的位置作定位使连续供水的结构不会在切换时喷出泄漏而延缓切换选刀的效率，故供水的结构相当不理想。

5.内、外双刀塔分别位移控制作动，两者之间会有间隙，此间隙经长时间不断重复开合会累积切屑及杂质，造成位移时受切屑及杂质的阻碍而影响啮合定位的精度，此精度当然会影响加工时的刀具的起点及终点而直接影响工件的加工精度。

6.配合复杂的供水管路及必要的切换所需的位置，内、外刀塔的外端间的距离将相对的延长，故除增加整体重量与成本外，此增加的距离亦会反应在内刀具的刀柄的长度上；众所皆知，加工的刀具会因刀柄的长度及直径大小而深受影响，尤其刀柄直径较小的内刀具其刀柄凸伸愈长愈不利于高速加工，无法有效控制精密度，且会造成加工面的粗糙度增加，甚至大幅减少刀具的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双刀塔的刀塔座结构，首先由伺服或步进马达等易于控制的高精密度动力源取代以往的油压马达，以去除油压马达及油压控制***的复杂及迟缓的缺点，且使内、外双刀塔的最终齿速比相同及具有明确记忆的特性，使之可以作正反转的控制均能有效掌握每一刀塔及刀具的定位，更可以作最近选刀的控制以得最佳的工作效率，而得以应用于更高速的加工机上，且大幅降低控制的成本及维持费用。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种双刀塔的刀塔座结构，藉由内、外双刀塔的同步位移控制，两者之间不会有开口的间隙，故不会在长期作动中累积切屑或其它杂质影响精度，且导水结构偏置一例不再经过中心轴，可大幅简化结构及降低成本，并使内、外刀塔的端面距离大幅缩短，使凸伸的内孔加工刀具的刀柄长度变短，增加高速加工的可靠度，更可藉由计算机记忆的明确来反应在控制伺服或步进马达的正反转，以得到最近选刀的效果，简化选刀及切换的目的。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种双刀塔的刀塔座结构，由动力切换装置分别将动力传递至外齿环或中心轴使内、外刀塔可分别驱动旋转作选刀的操作，使之可以作为加工机的加工；其中：

该动力切换装置由动力源、旋套、传动轴及传动轴套组成；动力源为伺服马达，其出力轴固设有一伞齿轮可与旋套上的伞齿轮啮合，活动枢设的旋套内套设有传动轴及传动轴套，并分别以啮合齿与该旋套内孔的啮合齿可作啮合或分开使动力传至传动轴或传动轴套上，再分别由传动轴及传动轴套另端的小齿轮及齿轮之后再与内、外刀塔上固接的外齿环及中心轴上的齿轮啮合，使内、外刀塔可分别作旋转驱动进行选刀的操作，其中，传动轴上固设有一活塞可由管路供应进退动力以驱动传动轴及传动轴套作位移以切换动力的传递，以分别控制内、外刀塔的转动作选刀的操作。

本发明进一步提出了一种双刀塔的刀塔座结构，由动力切换装置分别将动力传递至外齿环或中心轴使内、外刀塔可分别驱动旋转作选刀的操作，使之可以作为加工机的加工；其中：

内、外刀塔的内端面分别固设有离合器的外环离合爪及内环离合爪，且该内、外环离合爪呈凹凸结构作卡掣结合并可活动旋转，再与固定环套上的固定离合爪组成一离合器，使相互套置成一体的内、外刀塔可于外刀塔与中心轴固定连接后，由该中心轴上的大活塞的驱动位移，使内、外刀塔可同步作左右位移而与离合器作啮合或分开。

本发明还提出了一种双刀塔的刀塔座结构，由动力切换装置分别将动力传递至外齿环或中心轴使内、外刀塔可分别驱动旋转作选刀的操作，使之可以作为加工机的加工；其中：

该动力切换装置由动力源、旋套、传动轴及传动轴套组成；动力源为伺服马达，其出力轴固设有一伞齿轮可与旋套上的伞齿轮啮合，活动枢设的旋套内套设有传动轴及传动轴套，并分别以啮合齿与该旋套内孔的啮合齿可作啮合或分开使动力传至传动轴或传动轴套上，再分别由传动轴及传动轴套另端的小齿轮及齿轮之后再与内、外刀塔上固接的外齿环及中心轴上的齿轮作啮合，使内、外刀塔可分别作旋转驱动进行选刀的操作，其中，传动轴上固设有一活塞可由管路供应进退动力以驱动传动轴及传动轴套作位移以切换动力的传递，以分别控制内、外刀塔的转动作选刀的操作；且：

内、外刀塔的内端面分别固设有离合器的外环离合爪及内环离合爪，且该内、外环离合爪呈凹凸结构作卡掣结合并可活动旋转，再与固定环套上的固定离合爪组成一离合器，使相互套置成一体的内、外刀塔可于外刀塔与中心轴固定连接后，由该中心轴上的大活塞的驱动位移，使内、外刀塔可同步作左右位移而与离合器作啮合或分开。

如上所述双刀塔的刀塔座结构，传动轴及传动轴套一端的小齿轮及齿轮段，可于活塞作向左位移时，传动轴的小齿轮恰可卡掣于塔座的左侧内齿段处作定位，使动力传递至传动轴套及中心轴以驱动外刀塔作动；活塞向右位移时，恰可使传动轴套的齿轮段插置于塔座的右内齿段处形成定位，使动力传递至传动轴及外齿环以驱动内刀塔转动。

如上所述双刀塔的刀塔座结构，传动轴套及中心轴之间另设有枢轴，利用枢轴上固接的大、小齿轮可分别与传动轴套及中心轴上的齿轮段及齿轮作啮合传动。

如上所述双刀塔的刀塔座结构，传动轴及传动轴套分别传至内、外刀塔的最终齿数比相同。

如上所述双刀塔的刀塔座结构，动力源亦可为步进马达。

综上所述，本发明与公知结构相较具有下列优点：

1.由单一伺服或步进马达作动力源，配合活塞推动传动轴作动力传递方向的切换，免除油压马达及复杂的油压回路及其控制***与零组件，能有效降低成本并减少日后的运转维持成本。

2.完全由精密的伺服或步进马达驱动，控制简化且明确容易，反应时间快速，能有效提高工作效率并适用于更高速的机种使用。

3.具有明确且牢靠的记忆模块的控制，再配合内、外刀塔的最终速比相同，故以单一的动力源作驱动及切换时，可以马上作所需的正反转连动，而达到最近选刀的积极目的，对于工作效率有莫大的帮助。

4.切削冷却液由轴座的一侧的导水环供应，轴心不再需要设计复杂的供应管路，能有效减化结构及降低成本，更可避免水路因水垢的堆积而阻塞。

5.内、外刀塔采同步位移驱动，导水环的供水可简化外，于刀具切换选刀时，不必事先转至特定的位置仍可保持供水不中断，减少不必要的困扰。

6.内、外刀塔同步位移，故两者之间的微小间隙只作旋转不作张合，故不易夹杂切屑或杂质，更不会在长期使用后造成切屑或杂质累积于此微小间隙的造成位移间距受到影响，故可以确保加工精度。

7.大幅简化供水管路及其切换的结构，可以使内、外刀塔的端面距离减少，除减少重量降低成本的效果外，更可藉此减少内孔加工的刀具的刀柄凸伸距离，使内孔的加工的精度可以提高并能应付高速加工之用。

附图说明

图1为本发明的整体示意图一；

图2为本发明的整体示意图二；

图3为本发明的动力切换放大剖面组合示意图；

图4为本发明的部份传动示意图一；

图5为本发明的部份传动示意图二；

图6为本发明的动作示意图一；

图7为本发明的动作示意图二；

图8为本发明的端视图。

附图标号说明：

1、塔座              11、凸座            12、导水结构      121、中孔

13、右侧内齿段       14、固定环套        15、左侧内齿段    2、动力切换装置

21、动力源           211、伞齿轮         22、旋套          221、伞齿轮

222、啮合齿          23、传动轴          231、啮合齿       232、小齿轮

233、活塞            234、感应环         235、管路         236、油路

237、左感测器        238、右感测器       24、传动轴套      241、啮合齿

242、齿轮段          25、枢轴            251、大齿轮       252、小齿轮

3、中心轴            31、齿轮            32、大活塞        321、管路

322、管路            33、阶级段          34、推环          4、离合器

41、固定离合爪       42、外环离合爪      43、内环离合爪    5、内刀塔

51、外齿环           511、齿轮           6、外刀塔

具体实施方式

首先，请参阅图1所示，本发明的刀塔结构由塔座1、动力切换装置2、中心轴3、离合器4、内刀塔5及外刀塔6等组合而成。

请再一并参阅图2、3所示，本发明的塔座1利用凸座11供连设动力源21，且于另侧设有导水结构12，使切削液可经导水结构12的通孔121、122进入内、外刀塔5、6内。其中动力源21可为伺服或步进马达。

动力切换装置2的动力源21固设有伞齿轮211可与旋套22的伞齿轮221啮合，该旋套22的中孔内枢设有传动轴23及传动轴套24，中间段具有一啮合齿222恰可分别与传动轴23及传动轴套24的啮合齿231、241作啮合或分开。

传动轴23左端具有一小齿轮232，右端在穿过传动轴套24后固设有一活塞233及感应环234，由管路235、236连接的液压或油压***控制活塞233的左右位移，使传动轴23及传动轴套24的啮合齿231、241可与啮合齿222分别作啮合或分开，且感应环234可分别受左、右感测器237、238作感应其位移的位置(如图3所示)。

传动轴套24另端另设有齿轮段242，除永远与枢轴25上的大齿轮251啮合外，可另与塔座1右侧内齿段13作啮合或分开。枢轴25组设于凸座11内，与大齿轮251连接固设的小齿轮252则再与中心轴3的齿轮31啮合以传动中心轴3转动(请一并参阅图3、4所示)。

中心轴3的中段处另套设有一大活塞32，可由管路321、322所连接的空压或油压动力源的供应及控制使大活塞32作左右位移，同时配合中心轴3的阶级段33及推环34的阻挡与限位，可同步驱动中心轴3的左、右位移(如图2所示)。

与塔座1固设的固定环套14左侧端面固定有离合器4的固定离合爪41，外侧套设有一外齿环51，该外齿环51右端为齿轮511与小齿轮232啮合，另一端则固设外环离合爪42，再利用外环离合爪42固设内刀塔5，使之可以带动内刀塔5的转动(如图2、5-7所示)。

具有凹凸活动相互嵌合的外环离合爪42与内环离合爪43，再利用内环离合爪43与外刀塔6固接，外刀塔6且与中心轴3固接，故大活塞32作左右位移而驱动中心轴3作位移时，亦同步带动内、外刀塔5、6及内、外环离合爪43、42作位移，而可与固定离合爪41作啮合或分开(如图6、7所示)。另外，如图8所示，为内、外刀塔5、6组设的端视图。

当如图2、6所示时，为整个离合器4处于啮合状且由大活塞32予以向右推紧确保定位效果，使内、外刀塔5、6处于不动的状态以供加工，且此时动力源21不可转动作动力的驱动与切换。

反之，当大活塞32向左位移与阶级段33接触而顶推中心轴3向左位移时，可同步将内、外刀塔5、6向左位移，使内、外环离合爪43、42与固定离合爪41分开(如图7所示)，此时启动动力源21使动力经伞齿轮221、啮合齿222、小齿轮232、齿轮511、外离合爪42而使内刀塔5可以旋转作动进行选刀。

在同样是离合器4分开的状态时，活塞233往左位移，使传动轴套24的齿轮242与右侧内齿段13分离，啮合齿241则与啮合齿222啮合，传动轴23的啮合齿231则分离，小齿轮232则推入左侧内齿段15作啮合，即传动杆23定位不动无法传递动力，动力则由传动轴套24、大齿轮251、齿轮31、中心轴3、传动外刀塔6处驱动该外刀塔6作旋转进行选刀换刀。

之后，大活塞32再度向右位移，使内、外刀塔5、6同步右移且使离合器4处于确实定位的状态，即可进行刀具的加工作业。

因此，本发明提出了一种记忆明确可作最近选刀的操作且可靠度相当高的快速操作，并可简化切削液的供水结构，避免切屑杂质累积于间隙内以确保内、外刀塔位移的精度，且大幅减少内外刀塔的端面的距离使内孔加工刀具的刀柄凸伸量可以缩短以增加加工的精度，并可应用于高速机种的双刀塔结构。

Claims (7)

1.一种双刀塔的刀塔座结构，由动力切换装置分别将动力传递至外齿环或中心轴使内、外刀塔可分别驱动旋转作选刀的操作，使之可以作为加工机的加工；其特征在于：

该动力切换装置由动力源、旋套、传动轴及传动轴套组成；动力源为伺服马达，其出力轴固设有一伞齿轮可与旋套上的伞齿轮啮合，活动枢设的旋套内套设有传动轴及传动轴套，并分别以啮合齿与该旋套内孔的啮合齿可作啮合或分开，使动力传至传动轴或传动轴套上，再分别由传动轴及传动轴套另端的小齿轮及齿轮之后再与内、外刀塔上固接的外齿环及中心轴上的齿轮啮合，使内、外刀塔可分别作旋转驱动进行选刀的操作，其中，传动轴上固设有一活塞可由管路供应进退动力以驱动传动轴及传动轴套作位移以切换动力的传递，以分别控制内、外刀塔的转动作选刀的操作。

2.一种双刀塔的刀塔座结构，由动力切换装置分别将动力传递至外齿环或中心轴使内、外刀塔可分别驱动旋转作选刀的操作，使之可以作为加工机的加工；其特征在于：

内、外刀塔的内端面分别固设有离合器的外环离合爪及内环离合爪，且该内、外环离合爪呈凹凸结构作卡掣结合并可活动旋转，再与固定环套上的固定离合爪组成一离合器，使相互套置成一体的内、外刀塔可于外刀塔与中心轴固定连接后，由该中心轴上的大活塞的驱动位移，使内、外刀塔可同步作左右位移而与离合器作啮合或分开。

3.一种双刀塔的刀塔座结构，由动力切换装置分别将动力传递至外齿环或中心轴使内、外刀塔可分别驱动旋转作选刀的操作，使之可以作为加工机的加工；其特征在于：

该动力切换装置由动力源、旋套、传动轴及传动轴套组成；动力源为伺服马达，其出力轴固设有一伞齿轮可与旋套上的伞齿轮啮合，活动枢设的旋套内套设有传动轴及传动轴套，并分别以啮合齿与该旋套内孔的啮合齿可作啮合或分开使动力传至传动轴或传动轴套上，再分别由传动轴及传动轴套另端的小齿轮及齿轮之后再与内、外刀塔上固接的外齿环及中心轴上的齿轮作啮合，使内、外刀塔可分别作旋转驱动进行选刀的操作，其中，传动轴上固设有一活塞可由管路供应进退动力以驱动传动轴及传动轴套作位移以切换动力的传递，以分别控制内、外刀塔的转动作选刀的操作；且：

内、外刀塔的内端面分别固设有离合器的外环离合爪及内环离合爪，且该内、外环离合爪呈凹凸结构作卡掣结合并可活动旋转，再与固定环套上的固定离合爪组成一离合器，使相互套置成一体的内、外刀塔可于外刀塔与中心轴固定连接后，由该中心轴上的大活塞的驱动位移，使内、外刀塔可同步作左右位移而与离合器作啮合或分开。

4.如权利要求1或3所述双刀塔的刀塔座结构，其特征在于：传动轴及传动轴套一端的小齿轮及齿轮段，可于活塞作向左位移时，传动轴的小齿轮恰可卡掣于塔座的左侧内齿段处作定位，使动力传递至传动轴套及中心轴以驱动外刀塔作动；活塞向右位移时，恰可使传动轴套的齿轮段插置于塔座的右内齿段处形成定位，使动力传递至传动轴及外齿环以驱动内刀塔转动。

5.如权利要求1或3所述双刀塔的刀塔座结构，其特征在于：传动轴套及中心轴之间另设有枢轴，利用枢轴上固接的大、小齿轮可分别与传动轴套及中心轴上的齿轮段及齿轮作啮合传动。

6.如权利要求1或3所述双刀塔的刀塔座结构，其特征在于：传动轴及传动轴套分别传至内、外刀塔的最终齿数比相同。

7.如权利要求1或3所述双刀塔的刀塔座结构，其特征在于：动力源亦可为步进马达。

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