TW201431642A - 數控工具機刀具夾持交換裝置 - Google Patents

Abstract

一種數控工具機刀具夾持交換裝置，其主要係包含有一伸縮旋轉裝置、一中心點固設於伸縮旋轉裝置之刀臂、兩分別滑設於刀臂兩側中之扣合裝置以及兩分別局部插設於刀臂中之擋止裝置，其中，每一擋止裝置係插置於相對應扣合裝置之內側端，藉以於旋轉將換刀桿時，限位扣合裝置，令每一扣合裝置皆可穩固地夾持刀桿，避免刀桿產生晃動，甚至自刀臂上脫離，令每一次的換刀動作，皆可在安全無虞的情況下確實完成。

Description

數控工具機刀具夾持交換裝置

本發明係有關於數控工具機之技術領域，尤指一種旋轉交換刀具時，可穩固夾持刀具避免危險發生，或換刀動作不確實之數控工具機刀具夾持交換裝置。

綜合加工機設置或數位加工機之自動換刀機構(ATC)，從刀庫擷取各式刀桿至加工主軸，對工件執行多種加工作業。早期的換刀機構，皆是在基座上設有刀臂轉軸帶動換刀臂，進行諸如旋轉扣刀、直進拔刀、180度換刀、後退插刀與旋轉復位等流程的換刀作業。

如我國公告第1289088號之「刀庫換刀機構之夾刀鬆刀結構」之發明案，其主要係於換刀臂之兩側分別設有可彈性伸縮推移之夾掣件，各夾掣件一端對應於換刀臂兩側之扣刀部，另一端則以可伸縮之頂掣件抵頂，該頂掣件之頂桿係穿伸出換刀臂並可對應頂壓於換刀機構之機座底板上；其主要特徵係在於該機座底板對應頂桿旋轉扣刀之位置開設有凹孔，以及於凹孔上方以樞軸樞設一具有彈性件頂持之旋轉封蓋，並使該旋轉封蓋可由頂掣件推移開啟或封閉凹孔；藉此，於換刀臂旋轉扣刀時，即可推移旋轉封蓋擺動，以開啟凹孔，並使頂桿伸出***凹孔內，以控制閉鎖夾掣件穩固夾掣刀具。

由該案第11圖中可以發現，該旋轉封蓋為能確實封閉凹孔，必須緊貼於機座底板之端面，因此，在頂掣件之頂桿必須頂抵於機座底板方可順利推移旋轉封蓋，進而達開啟凹孔之目的。再由其第12至第13圖觀之，在頂桿未推移旋轉封蓋前，其與基座底板間之相對移動行程相當長，因此容易造成機件間之磨耗，不是造成機座底板之端面嚴重刮傷， 就是頂桿之長度日益變短；再者，該旋轉封蓋係藉由彈性見常態頂持，造成頂桿與旋轉封蓋接觸期間，該旋轉封蓋會給予頂桿一側向推力，因此，在頂桿延伸進入凹孔前，會造成頂推件無法完全向前頂推夾掣件，造成刀具定位不夠確實。

緣是，本發明人乃針對上述習用換刀機構容易造成機件間不當摩擦之缺失，本著鍥而不捨的精神與精益求精之目的，積極不斷的加以研究改良，並經長期之努力與試驗，終於開發設計出本發明。

本發明之主要目的，在於解決上述的問題而提供一種旋轉交換刀具時，可穩固夾持刀具避免危險發生，或換刀動作不確實之數控工具機刀具夾持交換裝置。

基於上述目的，本發明主要係包括一伸縮旋轉裝置，該伸縮旋轉裝置係包含有一軸套以及一滑設於該軸套中之伸縮旋轉軸，該伸縮旋轉軸依數控工具機之控制，除可相對於軸套作軸向往復式運動外，亦可相對於軸套作往復式旋轉；一同心固設於伸縮旋轉軸之端部上之刀臂，該刀臂之兩端分別形成有一C型扣刀部，且其異於旋轉軸線之兩側分形成有一滑槽，其中，每一滑槽係平行於刀臂之軸線，且每一滑槽之前端係延伸至一相對應之扣刀部；該刀臂異於旋轉軸線之兩側分別形成有一貫穿之容置孔，而每一容置孔係與一相對應之滑槽後端相連通；兩分別滑設於刀臂滑槽中之扣合裝置，其中，每一扣合裝置係包含有一滑設於相對應滑槽中並可相對於刀臂作往復式移動之滑塊，該滑塊之後端則軸向伸設有一延伸桿，其中，當扣合刀桿之瞬間，該延伸桿係延伸進入容置孔中；一軸向連設於滑塊前端之止動銷，該止動銷之前端係延伸進入相對應之扣刀部中，藉以供卡扣刀桿；一固設於刀臂上並封閉該滑槽之第一蓋板，該第一蓋板可避免扣合裝置自滑槽中脫離掉落；兩分別局部插設於刀臂中之擋止裝置，其中，每一擋止裝置係包含有一裝設於刀臂底面之固定套，該固定套中係軸向形成有一容室，其中，該容室係與相對應之容置孔互相連通；該容室中係依序裝設有一第二彈簧以及一止擋元件，其中，該止擋元件係分別容置於相對應之容置孔與容室中，並可相對於刀臂與固定套作往復式軸 向移動，藉以於刀臂夾持刀桿並旋轉換刀時，供延伸桿頂抵令止動銷能確實定位刀桿；一旋設於軸套端部之被動轉盤，該被動轉盤上係形成有兩穿孔，該兩穿孔係位於被動轉盤44同一直徑之兩端；且每一穿孔係穿設有一導引桿，其中，每一導引桿之第一端係形成有一直徑大於穿孔之頭部，而其第二端則同心固設於一相對應之止擋元件；一固設於刀臂並封閉容置孔之第二蓋板，該第二蓋板於刀臂向下拉刀的過程中，限位止擋元件，令滑塊之延伸桿確實頂抵於止擋元件，令滑塊無法移動鬆刀。

藉由上述結構組合，本發明在換刀的過程中，可利用扣合裝置定位刀桿，再搭配擋止裝置之頂抵作用，令刀臂在旋轉的過程中，刀桿完全不會有鬆脫或晃動之虞，且在鬆、扣刀桿及旋轉刀臂過程中，並不會有時間差所造成的刀桿鬆動或甩出的問題，且本發明因特殊之結構設計，在換刀作業的過程中，可順利排除個構件間不必要的異常摩擦，不僅降低不必要之動力消耗，且可延長機件之使用壽命。

本發明上述之目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入了解。

當然，本發明在某些另件上，或另件之安排上容許有所不同，但所選用之實施例，則於本說明書中，予以詳細說明，並於附圖中展示其構造。

10‧‧‧伸縮旋轉裝置

11‧‧‧軸套

111‧‧‧壓環

12‧‧‧伸縮旋轉軸

20‧‧‧刀臂

21‧‧‧扣刀部

22‧‧‧滑槽

23‧‧‧容置孔

30‧‧‧扣合裝置

31‧‧‧滑塊

311‧‧‧容室

312‧‧‧插孔

313‧‧‧延伸桿

32‧‧‧第一限位塊

33‧‧‧第一彈簧

34‧‧‧第二限位塊

341‧‧‧穿孔

342‧‧‧油溝

35‧‧‧止動銷

36‧‧‧第一蓋板

40‧‧‧擋止裝置

41‧‧‧固定套

411‧‧‧容室

412‧‧‧透氣孔

42‧‧‧第二彈簧

43‧‧‧止擋元件

431‧‧‧油溝

44‧‧‧被動轉盤

441‧‧‧軸承

442‧‧‧穿孔

45‧‧‧導引桿

451‧‧‧頭部

46‧‧‧第二蓋板

50‧‧‧主軸

60‧‧‧刀套

A‧‧‧刀桿

B‧‧‧刀桿

第1圖係本發明之立體局部剖視圖。

第2圖係本發明之局部立體分解圖。

第3圖係本發明之局部立體剖視圖。

第4圖係本發明刀臂於上始點扣刀動作之示意圖。

第5圖係本發明扣刀後刀臂移動至下始點之動作示意圖。

第6圖係本發明刀臂於下始點旋轉換刀之動作示意圖。

第7圖係本發明完成換刀作業之動作示意圖。

本發明係有關於一種數控工具機刀具夾持交換裝置，請參閱 如第1圖所示，其主要係包含有一伸縮旋轉裝置10、一中心點固設於伸縮旋轉裝置10之刀臂20、兩分別滑設於刀臂20兩側中之扣合裝置30以及兩分別局部插設於刀臂20中之擋止裝置40，其中，每一擋止裝置40係插置於相對應扣合裝置30之內側端，藉以於旋轉將換刀桿時，限位扣合裝置30，令每一扣合裝置30皆可穩固地夾持刀桿，避免刀桿產生晃動，甚至自刀臂20上脫離，令每一次的換刀動作，皆可在安全無虞的情況下確實完成。

請參閱如第1圖至第3圖所示，該伸縮旋轉裝置10係包含有一軸套11以及一滑設於該軸套11中之伸縮旋轉軸12，該伸縮旋轉軸12依數控工具機之控制，除可相對於軸套11作軸向往復式運動外，亦可相對於軸套11作往復式旋轉。

該刀臂20係同心固設於伸縮旋轉軸12之端部上，該刀臂20之兩端分別形成有一C型扣刀部21，且其異於旋轉軸線之兩側分形成有一滑槽22，其中，每一滑槽22係平行於刀臂20之軸線，且每一滑槽22之前端係延伸至一相對應之扣刀部21。又，刀臂20異於旋轉軸線之兩側分別形成有一貫穿之容置孔23，而每一容置孔23係與一相對應之滑槽22後端相連通。

該兩扣合裝置30係分別滑設於一相對應之滑槽22中，該兩扣合裝置30之結構與動作方式皆完全相同，因此，以下僅針對其中一組之結構作詳細之說明。該扣合裝置30係包含有一滑設於滑槽22中之滑塊31，該滑塊31之底面係形成有一容室311，該滑塊31之前端形成有一插孔312，而其後端則軸向伸設有一延伸桿313，其中，當扣合刀桿之瞬間，該延伸桿313係延伸進入容置孔23中。一容置於容室311後端，並固設於滑槽22底面之第一限位塊32，以及一容置於容室311中之第一彈簧33，其中，該第一彈簧33之兩端係分別頂底於容室311之前端與第一限位塊32，因此，當未扣刀或扣刀動作完成後，因第一彈簧33之頂推作用，該容室311之後端係貼底於該第一限位塊32，而達限制滑塊31移動之目的。一固設於滑槽22前端中之第二限位塊34，該第二限位塊34係形成有一穿孔341中，且穿孔34 1之內壁係形成有油溝342；一貫穿第二限位塊34之穿孔341，並軸向連設於滑塊31前端之止動銷35，該止動銷35之前端係延伸進入相對應之扣刀部21中，藉以供卡扣刀桿。一固設於刀臂20上並封閉該滑槽22之第一蓋板36，該第一蓋板36可避免扣合裝置自滑槽22中脫離掉落。

請再進一步參考第4圖所示，該兩擋止裝置40之結構、動作、功能與其相對應於扣合裝置30之互動關係，皆完全相同，因此，以下進針對其中一擋止裝置40結構特徵，以及連結關係加以詳細描述。請參閱如第2與第3圖所示，該擋止裝置40係包含有一裝設於刀臂20底面之固定套41，該固定套41中係軸向形成有一容室411，其中，該容室411係與相對應之容置孔23互相連通；該容室411中係依序裝設有一第二彈簧42以及一止擋元件43，其中，該止擋元件43係分別容置於相對應之容置孔23與容室411中，並可相對於刀臂20與固定套41作往復式軸向移動，藉以於刀臂20夾持刀桿並旋轉換刀時，供延伸桿313頂抵令止動銷35能確實定位刀桿。另，該固定套41側壁下方並形成有一與容室411連通之透氣孔412，當止擋元件43於固定套41中向下移動時，該透氣孔412可排出固定套41中受擠壓之空氣；而當止擋元件43於固定套41中向上移動時，可藉由透氣孔412送入空氣，避免因高壓或真空現象，影響止擋元件43之正常運作。又該擋止元件43之周壁上係形成有複數油溝431，藉以降低其與刀臂20間之摩擦。一旋設於軸套11端部之被動轉盤44，為使被動轉盤44能平穩順暢旋轉，本發明之較佳實施例中，被動轉盤44與軸套11間係裝設有一軸承441，且為能穩定地固定該軸承441，該軸套11之端部係固設有一迫緊軸承441之壓環111。該被動轉盤44上係形成有兩穿孔442，該兩穿孔442係位於被動轉盤44同一直徑之兩端；且每一穿孔442係穿設有一導引桿45，其中，每一導引桿45之第一端係形成有一直徑大於穿孔442之頭部451，而其第二端則同心固設於一相對應之止擋元件43。一固設於刀臂20並封閉容置孔23之第二蓋板46，該第二蓋板46於刀臂20向下拉刀的過程中，限位止擋元件43， 令滑塊31之延伸桿313確實頂抵於止擋元件43，令滑塊31無法移動鬆刀。

請參閱如第4至第7圖所示，本發明必須要確認刀桿之頂端完全脫離主軸50或刀套60之最底端，刀臂20才能藉由伸縮旋轉軸12之驅動旋轉換刀，因此，本發明換刀之動作與步驟順序如下：

1、將刀臂帶至上始點：首先利用伸縮旋轉軸12將刀臂20帶至上始點，而在刀臂20上升的過程中，當導引桿45之頭部451卡置於被動轉盤44之底面後，即開始相對於刀臂20向下拉掣止擋元件43並壓縮第二彈簧42，而當刀臂20位於上始點時，該止擋元件43即完全脫離延伸桿313並於容置孔23之頂部挪出一空間。

2，刀臂旋轉扣刀：刀臂20到達上始點後，該伸縮旋轉軸12及旋動刀臂20旋轉扣刀，令刀臂20同時扣合插設於工具機主軸50與刀庫中刀套60之刀桿A與刀桿B。如前述，當刀臂20位於上始點時，該止擋元件43即完全脫離延伸桿313並預先於容置孔23之頂部挪出一空間，因此扣刀部21在扣刀的瞬間，該滑塊31與止動銷35可瞬間相對於刀臂20作一次往復式移動，而令延伸桿313暫時容置於容置孔23中，當滑塊31與止動銷35相對於刀臂20完成一次往復式移動時即完成扣刀動作。

3、向下拉刀：當刀臂20完成扣刀動作後，即可再次利用伸縮旋轉軸12帶動刀臂20執行向下拉刀的動作同時令刀桿A、B之最高點完全脫離主軸50與刀套60之最低點。而在拉刀的過程中，當導引桿45之頭部451脫離被動轉盤44後，由於第二彈簧42恢復力之作用，會將止擋元件43完全帶回容置孔23中，令其頂抵於第二蓋板46與延伸桿313，令滑塊31與止動銷35，完全沒有後退之空間。

4、旋轉換刀：當刀臂20被移動至下始點後，該伸縮旋轉軸12即再次帶動刀臂20旋轉，而將刀桿A與刀桿B位置互換；誠前所述，刀臂20在移動至下始點的過程中，該止擋元件43因第二彈簧42之頂推，已經復位並填補容置孔23中之空間，因此，刀臂20在旋轉換刀的過程中，滑塊31與止動銷35，完全沒有後退之空間，因此止動銷 35可配合扣刀部21穩固地定位刀桿A、B，完全不會有鬆脫之虞。

5、復位：當刀臂20完成換刀動作後，該伸縮旋轉軸12會再次將刀臂20帶至上始點，令刀桿B與刀桿A分別插設於主軸50與刀套60即完成換刀之作業。

綜上所述，本發明在換刀的過程中，可利用扣合裝置30定位刀桿，再搭配擋止裝置40之頂抵作用，令刀臂20在旋轉的過程中，刀桿完全不會有鬆脫或晃動或飛出之虞，且本發明因特殊之結構設計，在換刀作業的過程中，可順利排除個構件間不必要的異常摩擦，不僅降低不必要之動力消耗，且可延長機件之使用壽命。

以上所述實施例之揭示係用以說明本發明，並非用以限制本發明，故舉凡數值之變更或等效元件之置換仍應隸屬本發明之範疇。

由以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明瞭本發明的確可達成前述目的，並且在同類製程或產品中均未見有類似之發表，實已符合專利法之規定，爰依法俱文提出專利申請。

10‧‧‧伸縮旋轉裝置

12‧‧‧伸縮旋轉軸

20‧‧‧刀臂

30‧‧‧扣合裝置

40‧‧‧擋止裝置

45‧‧‧導引桿

Claims (6)

1. 一種數控工具機刀具夾持交換裝置，其主要係包括：一伸縮旋轉裝置，該伸縮旋轉裝置係包含有一軸套以及一滑設於該軸套中之伸縮旋轉軸，該伸縮旋轉軸依數控工具機之控制，除可相對於軸套作軸向往復式運動外，亦可相對於軸套作往復式旋轉；一同心固設於伸縮旋轉軸之端部上之刀臂，該刀臂之兩端分別形成有一C型扣刀部，且其異於旋轉軸線之兩側分形成有一滑槽，其中，每一滑槽係平行於刀臂之軸線，且每一滑槽之前端係延伸至一相對應之扣刀部；該刀臂異於旋轉軸線之兩側分別形成有一貫穿之容置孔，而每一容置孔係與一相對應之滑槽後端相連通；兩分別滑設於刀臂滑槽中之扣合裝置，其中，每一扣合裝置係包含有一滑設於相對應滑槽中並可相對於刀臂作往復式移動之滑塊，該滑塊之後端則軸向伸設有一延伸桿，其中，當扣合刀桿之瞬間，該延伸桿係延伸進入容置孔中；一軸向連設於滑塊前端之止動銷，該止動銷之前端係延伸進入相對應之扣刀部中，藉以供卡扣刀桿；一固設於刀臂上並封閉該滑槽之第一蓋板，該第一蓋板可避免扣合裝置自滑槽中脫離掉落；以及兩分別局部插設於刀臂中之擋止裝置，其中，每一擋止裝置係包含有一裝設於刀臂底面之固定套，該固定套中係軸向形成有一容室，其中，該容室係與相對應之容置孔互相連通；該容室中係依序裝設有一第二彈簧以及一止擋元件，其中，該止擋元件係分別容置於相對應之容置孔與容室中，並可相對於刀臂與固定套作往復式軸向移動，藉以於刀臂夾持刀桿並旋轉換刀時，供延伸桿頂抵令止動銷能確實定位刀桿；一旋設於軸套端部之被動轉盤，該被動轉盤上係形成有兩穿孔，該兩穿孔係位於被動轉盤同一直徑之兩端；且每一穿孔係穿設有一導引桿，其中，每一導引桿之第一端係形成有一直徑大於穿孔之頭部，而其第二端則同心固設於一相對應之止擋元件；一固設於刀臂並封閉容置孔之第二蓋板，該第二蓋板於刀臂向下拉刀的過程中，限位止擋元件，令滑塊之延伸桿確實頂抵於止擋元件，令滑塊無法移動鬆刀。
2. 如申請專利範圍第1項所述之數控工具機刀具夾持交換裝置，其中， 該滑塊之底面係形成有一容室，該滑塊之前端形成有一插孔；一容置於容室後端，並固設於滑槽底面之第一限位塊，以及一容置於容室中之第一彈簧，其中，該第一彈簧之兩端係分別頂抵於容室之前端與第一限位塊，因此，當未扣刀或扣刀動作完成後，因第一彈簧之頂推作用，該容室之後端係貼抵於該第一限位塊，而達限制滑塊移動之目的；一固設於滑槽前端中之第二限位塊，該第二限位塊係形成有一穿孔中，且穿孔之內壁係形成有油溝，該止動銷係於貫穿第二限位塊之穿孔後，在插設連結於滑塊之插孔中。
3. 如申請專利範圍第1項所述之數控工具機刀具夾持交換裝置，其中，該被動轉盤與軸套間係裝設有一軸承，使被動轉盤能相對於軸套平穩順暢旋轉。
4. 如申請專利範圍第3項所述之數控工具機刀具夾持交換裝置，該擋止裝置進一部包含有一固設於軸套端部並迫緊軸承之壓環。
5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述之數控工具機刀具夾持交換裝置，其中，該擋止元件之周壁上係形成有複數油溝，藉以降低其與刀臂間之摩擦。
6. 如申請專利範圍第5項所述之數控工具機刀具夾持交換裝置，其中，該固定套側壁下方係形成有一與容室連通之透氣孔；當止擋元件於固定套中向下移動時，該透氣孔可排出固定套中受擠壓之空氣；而當止擋元件於固定套中向上移動時，可藉由透氣孔送入空氣，避免因高壓或真空現象，影響止擋元件之正常運作。