TW531465B - A machine tool head, a machine tool and a method for working an object - Google Patents

Description

331465 -ΜΜ 90105648 、發明說明 二發明係關於一種機械刀 〜' ’：~種更具有創新進步性，且J:具機與操作方法 5十^。 且付合產業上利用價值之 知’目前可提供一工具（太 =:附著於機械刀頭上，二：：中所指之"工具”係 利用具機（本說明書中所指之.，工\\業之物體）五轴控制 材料：具處理物件或對物件作動以、、隹機係指凡經特別設計 l之機械），通常見於“id:件之檢驗或 , 本5兒明書中所指之，，材料， ^ 成為執行材料 :::r理或㈣，包括打α 工、啥上、測量、精切削、調整、切刻# ^或任何材料 、清巧、放電、磁化或去磁化、= 巧、加 Α 糸或洗淨、使用燈或射線照射、硬化 匕學處理 射或任何i ρΐ冲孔、超音波測量或處理、輻 的組合) 業或標準機械功㉟，以及凡前述工ί 對於产重&或鲜接功能所需程度的可操作性。但是機片丰 造工：气類:牛材料處理的中小企業規模的機械加工廠：製 使用與廠商的實用價值就有限。前述的中小企業與 下，车為械手所耗用在教導與使用方法的時間比較之 受到PP I 在可操作性與靈巧性方面所能達成的程度多少 採限2，CNC機器對這些中小企業特別有用，而且樂為 性 ’為了儘可能達成接近使用機械手就可達成的彈 頭度二CNC機器需要至少為五軸類型的，亦即該機械刀 2、^本說明書中所指之”機械刀頭”係指機器與工具接觸的 4分，並透過機器帶動與一相對置放在該部機器之物件進 ---——_______ , _ 五 設 指 的 1Η Λ 曰 修正

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案號 90105648 五、發明說明（2) 行作業者）需要能夠相對工件在三度空間内於五個不同軸 向當中任^一轴向移動。 而，使用電腦控制的五軸機器可廣泛使用在各種不同 用途’並對大多數相關物件材料處理的作業都充分的情況 :，特定的作業需要比目前所設計出的五轴機器所無法提 仏之更尚程度彈性或靈巧性。譬如’可能需要在材料上_ 長方形空心段（RHS)所有四個側面進行一直角切割， 者在兩個侧面上進行内部斜角切割以及或另外— 理功能。目前所設計的五軸機器無法以一種合 =處 方便的方式提供此功能性。 J风本或 對此，本發明者遂乃構思研發改善道 之產生。 。之道，而有本發明 本發明之主要目的係提供一種機械刀頭及一種工 與操作方法，其可提供製品採取簡單且且 具機 行材料處理，同時，也可提供比目前所二 1盈方式進 具機更高程度的彈性與可操作性工具機二種五軸工 供多軸控制工具機，尤指五軸或 亦對提 用價值。 、〃機特別具有實 為達致此一目的，本發明所指之技術 機，包括使用該等電腦數質控制（CN機、。域係利用工具 料處理或對各種物件施工。據此本發明對^在丰内進行材 控方式使用…而該工具藉此提2於=及以—設 料處理以及^具相㈣物#的可才桑作件規定的材 據此，本發明則具有三個技術層面1實用價值。 ---- —_ 第一層面係提一

要條件之處，對該物件進行的作 二巧性為-必 531465 _案號90105648_年月曰 修正_ 五、發明說明（3) 種可在一物件上作業的機械刀頭，由： 一將工具連接到對應物件進行作業機械刀頭的刀夾； 一供接合與支撐該刀夾於相對該物件主軸或平面各種 不同方位的刀夾接合裝置； 供改變該刀夾接合裝置的定向裝置，以將該刀夾導向 至相對於該主軸或平面於任一該等方向； 供以設控方式驅動導向裝置並變更該刀夾方向的驅動 裝置；以及

供將該機械刀頭安裝到一機頭支撐構件的安裝裝置所 組成者。 在上述構造實施中，係將該刀夾形成可界定一主平面 ，並具有一工具接頭，以固定方向向該刀夾一工具連接到 該主平面；而該刀夾接合裝置係由一個以上加工指頭所組 成，各加工指頭係萬向接到該刀夾使得該等接頭係處在與 該主平面形成共面關係者。 在上述構造實施中，該定向裝置係由一個以上圓柱與 汽缸組成，各該加工指頭具有一對汽缸與套筒以轴向相對 該等套筒獨立移動一該加工指頭。

在上述構造實施中，一對對應套筒與汽缸係依彼此以 及一對應加工指頭形成共軸關係設置，所有該等配對係依 彼此之間形成平行關係而設置。 在上述構造實施中，該驅動裝置係由一對汽缸與套筒 專屬伺服馬達驅動的傳動齒輪與螺旋驅動器所組成，各該 伺服馬達係個別與精密設控以透過傳動齒輪旋轉或反方向 旋轉一螺旋軸，以伸進或退出一該加工指頭與相對於其中

第7頁 531465 五、發明說明 一該套筒 在上 與套筒提 得可對該 精密設控 本發 業的工具 一底 沿著該中 一以 承正向旋 裝在 針對該環 以及一經 裝置該環 以對一以 規定該物 在上 動齒輪部 從動齒輪 向旋轉或 在上 軸向活動 或者以替 使該物件 —90105648 (4) 的汽叙。 述構造實施中， 供該刀架三軸方 刀夾針對相對於 與充分靈巧的移 明第二個層面， 機（如多轴機器 座，供容置一環 心軸可供放置一 同心及可旋轉方 轉或反方向旋轉 該環形輛承供接 形軸承正向旋轉 本發明前述層面 形軸頸，使該刀 其主軸與該中心 件表面方向的物 述構造貫施中， 分，而該軸頸驅 部分相互嚙合， 反向旋轉。 述構造實施中， 的滑架，藉此使 代方式或新增方 主轴與邊中心轴 年

共計有 向移動 該主軸 動。 係在提 工具） 形軸承 待加工 式安裝 的環形 合並以 或反方 中所釋 夹係設 軸共軸 件進行 該環形 動裝置 另該環 三對 (進 的齒 供~ ，係 ，該 物件 在該 軸頸 設控 向旋 義之 置於 設置 材料 軸頸 具有 形軸 對應加工指頭、汽缸 ^帶動該工具），使 巨、退刀與進刀進行 種可供 由： 軸承 在一物件上作 具有一中心軸，

轴承内，供相對該軸 方式驅動該環形軸頸 轉的軸頸驅動裝置； 機巧刀頭，其係固定 ^ %形軸頸之徑向， 於與該定向裝置所 處理所組成者。 在其一端環設有一從 二驅動齒輪部分與該 頭相對該軸承進行正 該底座係裝到一可沿著一軌道軸 該軌道軸與該軸承中心軸平行。 式，5亥機益包括一物件進刀裝置 重疊的方式支撐該物件，並將該 第8頁

531465 _案號90105648_年月日__ 五、發明說明（5) 物件相對該底座沿著該主軸與中心軸軸向移動。 本發明另一技術層面，係提供一供工作一物件的方法 ，該物件具有一主轴可供在該主軸上進行一材料處理者， 該工法係由： 該物件設置的方式為使其主軸與一進行材料處理中心 軸重疊； 固持一工具以一規定相對於該物件與該主軸及中心軸 的物件徑向定向進行該材料處理； 依實際所需，相對該物件繞著該物件整個圓周以一與 該中心軸橫切的方向移動該工具；以及持續根據一為進行 該材料處理所必要經預先決定的控制程式，變更該工具相 對該物件定向所組成者。 在上述構造實施中，該工具係定向於一具有三個移動 軸的三度空間中，針對齒距、退刀與進刀可容許精密控制 該工具於其相對該物件徑向設置的移動，並使該移動具有 完整的靈巧性。 在上述構造實施中，該工具係另定向於一具有兩個新 增相對該物件移動軸的三度空間内，其中之一係屬旋轉性 質，使該工具可以該中心軸為中心完全環繞該物件，另一 新增移動軸係為與該心軸平行的直線性質，使該工具可相 對該物件主軸橫過該物件的表面。 為達上述目的及功效，本發明茲舉一較佳可行實施例 並配合圖式說明如下。 首先，先將本發明實施例之實施狀態予以臚列如下： (一）本發明例係針對一 CNC五軸機械工具而實施，該

531465 _案號 90105648_年月日__ 五、發明說明（6) 工具機係具有一機械刀頭提供一物件在其上進行材料處理 者。 (二） 本發明實施中的該物件係一段具有一致橫斷面的 長形金屬型件，所謂長形者係經釋義為該長度係約為任一 其它外觀尺寸的五倍左右。據此，本實施例係參照針對長 方形或正方形各式筒管、導管，以及其它空心型件、角鋼 、.工字樑與該等如開槽等槽鋼的複雜U型槽鋼等金屬型件 的材料處理。 (三） 本發明實施例中所使用的該工具係一供切割金屬 型件至規定長度以及供執行特殊材料處理使用的切割工具 ，其中該等特殊材料處理包括如斜切或複合斜切、在該型 件内表面或外表面的斜切、於該型件沿著其長度切割出任 何形狀的孔洞或槽、以及該型件具有任何特別形狀的端部 中切割缺口。 (四） 本發明實施例中用以執行該等材料處理的切割工 具係一電漿或氧丙烷切割頭。 現將本發明之較佳實施例說明如下： 首先，請參閱本發明各附圖所示，本發明實施例工具 機11具有一固連到一段滑架部分1 5的底座1 3，該等滑架部 分1 5係配接供沿著一對執道（圖中未顯示）軸向移動以界 定一對軌道軸1 7。該等執道係裝在一長方形附屬框架1 8上 方，懸垂該工具機11之處，使得該工具機11基本上係與該 附屬框架1 8接合如第一圖所示。 該底座1 3係供容置一具有一形成該等工具機1 1主軸中 心軸2 1與在其中容置一同心環形軸頸2 3的環形軸承1 9。

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曰 動裝置，i機11亦包括一具有一疋位齒輪馬達2 5的軸頸驅 接人、，β '、中該疋位齒輪馬達2 5係裝置在該環形轴承1 g以 者I亚驅動該環形軸頸23相段該轴承進行正向或反向旋轉 的和命f ί刀頭27係基本上以相段該環形軸承19中心軸21 二向位置固裝到該環形軸頸2 3。 f環形軸承19係附著到一構成一環形罩Μ一半的前導 ^ 9 a，而該環形軸頸2 3係連接到一形成該外罩另一半 的後=外罩29b。該等外罩係彼此面對面反向設置，藉此 使忒岫導外罩2 9 a係經緊密容置在該後緣外罩2 9 b内，但仍 保留邊際的間隔關係使得該後緣外罩291)能相對該前導外 罩29a旋轉，如第二圖、三圖以及第十圖至第十三圖中所 示〇 據此’在較大部分的該軸承1 9與該軸頸2 3經容置在由 該環形罩29所形成的環形情況下，該後緣外罩29b相對該 前導外罩29a旋轉。 ~ 該底座1 3主要係由兩對支撐腳架之主框架3丨組成，其 中一段係經設在該中心軸2 1的任一側。各段腳架之主框架 3 1於一段構成一固著到該環形輛承1 9的框架以及在另一段 構成固連到相對滑架部分1 5的框架。該軸承1 9於該工具^ 1 1前導側設有一外凸緣3 3供該固連該等支撐臂的各該主框 架31的内端部。 該主框架3 1係由一主要外腳架3 5，—主要内腳架3 7以 及一中間支撐短柱39所組成。該主要腳架之各内端部係經 垂直於相對水平面之該凸緣立與該凸緣位於同一側的方式

第U頁 531465 _案號90105648_年月曰 修正_ 五、發明說明（8) 銲接到該凸緣3 3的任一側。如第二、三圖所示，該同一側 係為該凸緣3 3的上方。該等主要腳架3 5係從該凸緣3 3相對 於該中心轴2 1向外岔開，朝向該凸緣3 3相對水平面的反側 ，以傾斜方式延伸，而得以使用銲接方式將該等主要腳架 3 5的端固連到相對的滑架部分1 5。

該等滑架部分1 5係各由一分立長度的RHS組成，該等 RHS係以彼此平行並與該中心軸2 1平行的排列方式設置。 該等滑架部分1 5係與該中心轴2 1等距並充分隔開以提供該 環形罩2 9罩體外周的空間。據此，該等滑架部分1 5彼此間 的距離以及各該滑架與該中心軸2 1的距離大於該環形罩2 9 罩體的半徑。 各該内腳架3 7的設置方式與該等外腳架3 5類似，其中 該等内腳架的内端係使用銲接方式固連到該凸緣3 3環繞垂 直面的任一側，但是與該凸緣3 3環繞水平面的同一側上。 於第二、三圖中所顯示的情形，該同一側係指該凸緣3 3有 關環繞該中心軸2 1水面的下側。

該等内腳架3 7亦以向外岔開的方式向該工具機1 1的前 導側延伸，但其傾斜的角度小於該外腳架3 5。據此，該等 内腳架3 7的遠端於一與該外腳架3 5比較更為接近該環形罩 2 9罩體的中間位置接合該等滑架部分1 5。該等内腳架3 7的 外端部經以相似方式銲接到該等滑架部分1 5。 該等橫向的短柱3 9係以銲接方式固連到其與對應内外 腳架中間部分反面的端部，如此可聯結由該等主要框架於 工具機1 1任一側所形成的相對主要框架。 各該滑架部分1 5以在後緣外罩2 9 b外表面外的邊際延

第12頁 531465 年 月 五、發明說明（9) 伸使付亥工具機11的重心係位在該等滑架部分1 5的界線 ，^依此種方式，由該等支撐腳架之主框架31與該等滑架 部/刀1 5所構成的主要框架可以使用平衡的方式支撐該工具 機11其餘的部分。 — 该5衣形轴承1 9的凸緣3 3具有一環形部分3 3 a，可供藉 著一組以上的螺栓與螺帽3 4分開地將該外罩體的前導外單 2 9a裝置於該處；以及具有一長方形板部位33匕，可供該等 夕腳$ ,與該等内腳架3 7的端部附著。 μ %形軸承1 9的主要外圓部分沿著該中心轴2 1軸向延 掌在1 琢裱形軸頸2 3以一適當軸承圈插置其間的方式加 衣 j輪承的外側，使該軸頸2 3能相對該軸承旋轉。 &位齒輪馬達2 5係使用一托架4 5固定安裝至該凸緣3 3 yQ ίρ" jy^ 置，、/ °卩分3 3 a。該托架4 5係依與該凸緣3 3共面的方式設 一中並從該處相對於該中心轴2 1往外突伸。該托架4 5設有 得該Y孔隙供該定位齒輪馬達2 5與該托架4 5呈橫向定位使 作L琴達的轉子4 7係設在一與該中心軸2 1形成平行關係的 到节 L疋位齒輪馬達2 5係使用另一圓形裝置凸緣5 3固定 合^ ί架45上。該裝置凸緣53係使用一系列螺栓或螺絲接 疋到該托架4 5的外面，如第五圖所示者。 據此 4轉子4 7的外端係突伸於該凸緣3 3外表面的邊緣之外 轉子此’該前導外罩2 9 a係繞著該托架4 5内縮進，使得該 、妙由4 7可從該處外往外突伸。該轉子4 7的該外突伸部分係 馬 帽蓋4 9所覆蓋，而與該等供提供電力至該定位齒輪 2 5教控制該定位齒輪馬達2 5方向的該等接線孔5 1係設 H連於該帽蓋49處。

第13頁 531465 __tE 90105648 _年月 日 佟不 五、發明說明（10) ---- 該轉子47的内端具有一固裝於其該内端的驅動齒輪55 以配合該轉子47旋轉並併入對該環形軸頸23的驅動。 據此，一供操作馬達的電腦控制電路（圖中未顯示） 構成CNC機器電腦控制的一部分，並經連接到該等接線孔 51以設控方式根據可程式到CNC的機器控制碼操作該定位 齒輪馬達2 5。 該環形軸頸2 3係圓柱形， 式與圓柱體連接的大型外部從 5 7係設在批連該經套置在其上 該從動齒輪5 7係特別設置於定 的驅動齒輪5 5。 一軸向延伸的罩蓋5 9係固 從動齒輪5 7的上半部覆蓋在由 範圍之内，並防止塵土侵入到 罩蓋5 9的上方凹設一開孔6 1以 從動齒輪5 7喃合而突伸其中。 具有一於其内軸處以整合方 動齒輪5 7，該外部從動齒輪 方環形軸承1 9的該凸緣3 3。 位以喃合該定位齒輪馬達2 5 裝到該凸緣3 3的内側以將該 该壞形罩2 9所形成環輪限制 該從動齒輪57的輪齒。在該 谷許該驅動齒輪5 5經由與該 凸緣6 3，供利用類似該 使用一處以上螺栓與 該圓形凸緣63係設在 外軍2 9 b呈接近共面關 該軸頸2 3的外端亦設有一圓形 前導外罩2 9 a附連到該凸緣的方式， 螺帽64固連該後緣外罩29b。據此， 該工具機1 1的後緣側並係與該後緣 係0 該機械刀頭27包括由一供該機頭其餘 =盖以及一將該本體部分65連接到該環形丄;= 頭支撐構件67所組成。該機頭支撐構件67主要係—延 伸並與該圓形凸緣63形成接近與共面關係設置的托^所組

531465 _案號90105648_年月日__ 五、發明說明（11) 成，並具有一個以上可供連接到該機頭的接線設置，以及 可供固裝該本體部分6 5的孔洞。該機頭支撐構件6 7係使用 一組以上的螺栓與螺絲接合固連到該圓形凸緣6 3—扇面内 侧的近端。 除了該安裝裝置外，該機械刀頭2 7—般亦包括一工具 刀夾73、刀夾接合裝置75、刀夾定向裝置7 7以及一驅動裝 置79。 該刀夾7 3係由三個環繞一中心螺紋孔隙8 3供螺合一特 殊工具8 5，彼此形成等角關係的徑向臂8 1所組成。本實施 例中，該工具8 5係為一電氣帶動的電漿切割頭。將合適的 電氣接線經由該刀夾使用一電纜鉤8 6導引進入該工具内端 部，以提供電力給該工具8 5，對電線的電力輸送將於文後 詳細說明。 該工具8 5係從該刀夾7 3外側與該孔隙8 3共軸的方式向 外突伸，並界定一工具軸8 4。該等臂8 1係屬於槽道形式， 各以縱向延伸槽溝8 7構成。該等槽溝8 7的排列方式為在該 等近端處形成交叉關係，並沿著各該臂從向延伸使得各該 槽溝的軸向端部於各該臂遠端處呈開放性。 各該槽溝8 7縱向延伸部分的銳角扇形係沿著該刀夾7 3 的内側呈開放性以界定一分立承窩佈置供將該刀夾7 3附著 到該刀夾接合裝置7 5。 該刀夾接合裝置7 5係有三個分立指頭連接器8 9組成， 各具有一球形部分8 9 a與一止於一螺紋桿（圖中未顯示） 轉柄部分8 9 b，該等球形部分8 9 a接合並係定位在該由各該 槽溝形成的承窩内。該指頭連接器8 9係經螺合到於三個分

第15頁 531465 "7"----_一年月 日 倏，下 五、發明說明（12) "一" -- 立構成該刀夹定向裝置7 7的汽缸9 1底部所設對應孔洞。以 此方式，一汽缸9 1與指頭連接器89係共軸互連而形成一固 定的汽缸與指頭對應，藉此使該指頭連接器89萬向接至該 刀夾了 3的對應臂8 1。 該等臂8 1與其中的該等槽溝8 7彼此之間形成共面關係 設置’使得該刀夾73界定一與該等槽溝87中心軸等疊合的 主要平面90。結果是，該工具85總是位在對應該主要平面 9 0的固定方向。本發明實施例中，此一定向係如第十五圖 中所顯示的正交關係。因此各指頭該球形部分8 9 a係萬向

接到該刀夾7 3使得等接頭係與該主要平面9 〇呈共面關係設 置。 該定向裝置7 7，除了由該等汽缸9丨組成外，亦包括一 個以上的套筒93’各該套筒93構成一共軸容體供容置對應 汽紅用，使得該汽紅9 1可相對該圓以伸縮方式伸出或縮回 。各該套筒9 3的外端部9 3 a係裝配一環形***9 5供在作 動上滑接其所對應汽缸9 1的外表面。各該汽缸的内端部 9 1 b配裝一***蓋9 7，該***蓋9 7内具有一螺紋孔隙 供容置構成該螺旋驅動裝置7 9—部分的螺旋軸9 9。該螺旋 軸9 9係以共軸方式軸向設置在該套筒9 3内，使該軸在旋轉 時帶動該汽缸9 1相對該套筒9 3的軸向移動。 該螺旋轴9 9的内端部係固連到設在一適裝到該套筒的 内端部9 3 a的軸承1 〇 3内部一經以軸頸方式的圓形螺絲頭1 q 該驅動裝置7 9係由一齒輪傳動與螺旋驅動合併該螺旋 軸9 9、螺紋頭1 0 1與一由一從動齒輪1 〇 5以及一驅動齒輪1 〇

第16頁 531465 案號 90105648 曰 修正 五、發明說明（13) 7連結到一伺服馬達1 0 9的齒輪傳動佈置所組成。因此，該 驅動裝置7 9係由三個分立的齒輪傳動與螺旋驅動所組成， 各驅動係由一專用伺服馬達1 0 9、一由該對應驅動齒輪1 0 7 與從動齒輪1 0 5組成的齒輪傳動佈置、一對應螺旋頭1 0 1以 及螺旋軸9 9驅動。各該對應螺旋軸9 9、螺紋頭1 0 1以及從 動齒輪1 0 5係與相關該對應套筒9 3與汽缸9 1呈共軸線列。 該對應驅動齒輪1 0 7係與該從動齒輪1 0 5橫向設置，並 與該對應伺服馬達1 0 9呈共軸線列，使得該伺服馬達1 0 9的 設置與該對應套筒9 3呈平行與毗連關係，如第十八圖中所 示者。 該齒輪傳動佈置的設置在一可取卸的殼體111中以保 護各該汽缸與指頭對的齒輪傳動與齒輪驅動不受到周遭環 境的破壞，並防止塵土侵入。 該機械刀頭2 7的本體部分6 5係由一對三角形的托架 65a與65b所組成，該對托架係固連到該安裝裝置的機頭支 樓構件6 7。 該對托架6 5 a與6 5 b係各該設有三個孔洞供各該套筒9 3 使用，並係軸向隔開使得對應孔對係呈共軸線列，以容置 其中對應的套筒9 3。各該套筒9 3係固定定位在各孔洞内使 得該等套筒係以彼此呈固定平行的關係設置。 該等伺服馬達1 0 9係經由連接到一個以上裝在該圓形 凸緣6 3外面的對應接線板6 9控制電線所輸送的控制電路（ 圖中未顯示）分別設控。 電力係經由固設但具撓性容載於一電纜連鎖1 1 3中的 電纜轉送到該接線板6 9。此等撓性電纜包括前述之控制接

第17頁 531465 _案號 90105648_年月日__ 五、發明說明（14) 線。該工具機11係由軟體與實體硬體裝置防止連續旋轉該 環形轴頸2 3與機械刀頭2 7。據此，該工具機係經特別程式 以在每次切割作業後執行高速“解繞”順序，因此不需用 到滑動環或其它滑動傳導裝置。 該工具機11，一如說明，係如第一圖所示經由該等滑 架部分1 5懸垂至設在附屬框架1 8上的該軌道（圖中未顯示 )。該等滑架部分1 5，以及因此該工具機1 1的其餘部分可 延著該執道軸1 7以及該中心軸2 1藉由一裝在該附屬框架的 精密進退機構（圖中未顯示）軸向移動。 該附屬框架本身固定到一工作台（圖中未顯示），該 工作台在該工具機11前導側上設有一饋入輸送系統1 2 3， 並在該工具機1 1後緣測上設有一饋出輸送系統1 2 5。該等 輸送系統係使用一個以上的台架1 2 7支撐，並在該工具機 1 1的兩個反側設有兩個附屬的載入與載出站1 2 9 a與1 2 9 b。 此等裝載站與輸送饋送系統係屬於傳統設計，因此在此不 另說明。 一如先前說明，該等交由該工具機11處理的金屬段1 31可具有許多不同的類型。如第一至二十圖所示，該金屬 段1 3 1係一工字樑，但在第二、三圖以及二十圖所顯示的 該金屬段亦可能為一圓形導管1 3 3。 接著說明如何對一金屬段形式的物件作業的方法，或 是具有可應用於該物件上的材料處理的方法。首先測定需 要由該工具機1 1執行的作業以及該金屬段的外觀尺寸。 接著必須用到一種或一種以上工具配合執行經選定必 要的一項或多項作業。該一工具，譬如該電漿切割工具8 5

第18頁 531465 銮就 90105648 曰 修」 五、發明說明（15) 係事先備妥供附著到該工具刀夾臂8 1。利用C N C機器技術 中已知的機構可將該項選擇與附著程序自動化。 經測定後必須將该金屬段的外觀尺寸、所需作業的名 稱、以及必要的相關工具使用適當的C N C機器語言輸入到 該CNC電腦控制系統（圖中未顯示）。 譬如，使用一如隨後可藉著如澳大利亞第48716/9 6與 第5 9 3 9 1 / 9 9號專利申請完整說明書中所說明類型的影像轉 譯軟體所產生的三度空間立體檔案等電腦檔案可產生適用 的機器控制碼。 所有這些動作都可在一如載入適當軟體的個人電腦上 執行。元成機器控制碼的產生後，將該機器控制碼下載到 該C N C電腦控制系統以執行隨後的材料處理作業。 接著執行以電腦控制碼對CNC的初設，並將該等適當 的金屬段設定到該載入站i 29a，備妥供置入到該饋入輸送 系統1 2 3並饋入到該工具機丨i的工作區内。 擴送作業係由該載入站將該待處理的第一件金屬段前 進送到位於該饋入輸送系統丨2 3上。該金屬段接著沿著該 饋入輸送系統1 23朝著該工具機丨丨的前導側前進。 f该工具機11上設有一元件（圖中未顯示）負責偵測 在該，進金屬段i 3丨上的前沿或其它已知位置或基準點， 並δ又定CNC開始執行材料處理。因此，⑶谈管對饋入輸送 機123的直接控制並將該金屬段131前進到已程式設定開始 的材料處理首次作業的位置。 該金^段131經固定於該位置上，而該負責沿著設在 δ亥附屬C木1 8上的軌道驅動該工具機11的精密進退刀機構

531465 —___ 五、發明說明（16) 業經接合。 該CNC電月丨 該工具85的速 接著該工 方式為該工具 工具機11的此 8 5中心軸2 1的 〇 接著執行 控制碼實施規 在此作業 完成軸向處理 該工具。 執行此等 定位齒輪馬達 機底座環形軸 轉。該環行軸 因此帶動該工 旋轉指出該工 於此應注 的中心或反側 六十度旋轉範 除了該工 在三度空間内 。可藉著設控 90105648 生 月 日 倐正 5控制系統根據程式到c N C的機器控制碼決〜 度與位置或行程通道。 /N ^ 具8 5開動並前進到該金屬段1 3丨，或是替 8 5經首先前進到該金屬段1 3丨後才開動。$ 相對於該金屬段1 3 1的動作係沿著該工氣 線性方向，並指出該工具機丨丨的第一作動車由 該首次處理作業，而該工具機i i根據該 定的作業。 為 期間’該精禮進退機構根據在該金屬段1 3 1 作業所需，定位該材料以及或相對該材料之 作業期，該一工具8 5或該等工具通常係由一 2 5的軸頸驅動裝置正向或反向在相對該工具 承1 9内旋轉的設控作業而繞著該中心轴2 頸23的旋轉導致該機械刀頭27的直接旋轉二 具8 5繞者该金屬段1 3 1旋轉。此一工且85的 具機的第二作動軸。 思到該工具8 5係可從該環的外側移動到該變 ，使得該工具85可在該金屬段131完整三Λ百| 圍内的任何位置外接該金屬段。 具8 5相對該金屬段1 3 1的該種旋轉外，亦可 調整該工具8 5對任一環内特定點的徑向位置 方式前進或退後相對於其等對應套筒93的該 531465 案號 90105648 年月曰 修正 五、發明說明（17) 機械刀頭2 7任 導致可持續變 的徑向距離， 亦可相對 的縱向軸改變 等適用的汽缸 該工具8 5可持 旋轉，提供一 最後，可 的任一該角度 措者將該 任一定向中心 一或一個以上的汽缸91完 更該機械刀頭2 7以及在該 提供一第三作動軸。 2 了與該工具機 工具軸8 4相對 套筒9 3適當的 成該一調整。如此 汽缸9 1上一點之間 該機械刀頭 該工具85的 9 1針對對應 續改變其在 第四作動軸 1 1中心軸21呈徑向 角度位置。藉著該 延伸以及或退縮， 至少一個平面上繞著該縱向軸的 在另一動作面内變更相對於該縱向轴所取用 一第五作動軸。 該機械刀 位置，提供 工具軸8 4在 旋轉的方式 本 繞者該 軸之間 時將該 維持在 另 任一方 割或處 因 進而為 針對齒 該工具 巧性。 發明實 工具機 的徑向 工具針 所要的 ，可隨 向，同 理面的 此，該 該工具 距、退 機的中 施例的一項 中心軸旋轉 距離，使該 對當時在該 角度位置。 時將該工具 時可將該工 任一方向， 機械刀頭的 8 5提供三個 刀與進刀可 心軸2 1的動 相對 確實 重要 之際 工具 金屬 可提供一 優點在於 ，可持續 可隨著該 段上所執 頭2 7縱向軸所取用 第六作動轴。 當可將一工具移動 控制該工具機與該 金屬段的輪廓並同 行材料處理而定， 的角度設在該金屬段行程平面中 具的角度設在當時正在執行的切 或其間的任何角度。 特殊佈置基本上提供該刀夾81， 作動轴。如此可使該刀夾與工具 容許精密控制該工具於其相對於 作，並使該等動作具有完整的靈

第21頁 531465 _案號90105648_年月日__ 五、發明說明（18) 由於具有該種具由彈性與靈巧性動作，可供執行下列 作業： 1 .對金屬段進行切割至規定長度； 2 .對該金屬段進行斜切或組合斜切； 3 .對接合該金屬段内表面的外側斜面或兩者進行切割 ， 4. 在該金屬段中沿著其長度方向任何一點進行孔洞或 孔隙的切割； 5. 在該金屬段中的端部切割任何形狀的缺口。 凡於此說明的特定實施例，進而本發明具有許多顯著 優點勝過先前技術的工具機，譬如，本發明可執行多種的 特殊材料處理，舉凡打印、油漆、塗裝或喷鍍任何材料在 一物件上、測量、精切削、調整、切割、鑽孔、沖孔、加 工、喷鍵、放電、磁化或去磁化、研磨、上色、化學處理 、清潔或洗淨、使用燈或射線照射、硬化、退火、加熱或 冷卻、接合、攻牙、銑削、沖孔、超音波測量或處理、輻 射等等皆包括在内。 第二十一至二十六圖顯示凡可藉著複雜切割作業處理 不同類型的段件範例。 此外亦應認識到本特定發明並不限制本說明書中說明 的指定實施例。譬如，可隨時設計出具有一個以上機械刀 頭，而非僅一個機械刀頭的其它實施例。 另，本工具機可附加不同的配件以延伸其功能與能力 。譬如，隨時可加設一向該工具機呈示任一載入材料大小 的切割台。此外，亦可加設一線外切割再循環系統以擷取

第22頁 531465 _案號90105648_年月曰 修正_ 五、發明說明（19) 、儲存與呈示線外切割供該工具機再度利用以適合由C N C 執行的次一指定處理或作業。如此可消除或儘量減少不需 要的浪費。 替代實施例可能涉及使用一包裝台，其可以一種有利 於要在該材料上執行次一作業的方式定位與加工該等金屬 段。這可能包括一可在該等段件上執行其它作業，或將該 等段件定位在一組裝體中或將該等段件包裝供運輸的拾取 與置放機構。 另，亦可將一使用電腦的訂貨與派送系統合併到CNC 與工具機的設計當中，可擷取、處理訂單與將處理段件成 品包裝供派送。 該機器亦可設計成可供延長時段作業而不需要人員監 督或在旁照顧。另，該機器可容許經由硬體或無線介面執 行電子存取供操作、診斷、提報、維護與更新。

第23頁 531465 _案號9Q105648_年月日__ 圖式簡單說明 第一圖所示係本創作實施例工作機經接合在一附屬框架中 正在處理一具有一工字樑形成的金屬截面之結構圖。 第二圖所示係本創作實施例圓柱形物件設置於配裝外罩後 的工具機中進行材料處理的立體正視圖。 第三圖所示係第二圖中之另一角度結構外觀圖。 第四圖所示係本創作實施例工具機的底座、環形轴承與軸 頸驅動裝置的立體後視圖。 第五圖所示係本創作實施例將外罩移除後的軸頸驅動裝置 上視圖。 第六圖所示係本創作實施例環形軸頸與機械刀頭互連方式 的結構圖。 第七圖所示係第六圖中之另一角度外觀結構圖。 第八圖所示係本創作實施例將外罩移除而且該機械刀頭係 置於不同定向的輪廓立體後視圖。 第九圖所示係本創作實施例環形軸頸與軸承的組裝分解圖 〇 第十圖所示係本創作實施例工具機將前導外罩移除的結構 圖。 第十一圖所示係本創作實施例工具機的前視結構圖。 第十二圖所示係本創作實施例工具機將機械刀頭罩移除的 前視結構圖。 第十三圖所示係本創作實施例工具機將前導外罩安裝後的 結構圖。 第十四圖所示係本創作實施例刀夾接合裝置與該刀夾互連 的結構圖。

第24頁 531465 _案號90105648_年月日__ 圖式簡單說明 第十五圖所示係本創作實施例工具與刀夾處於不同角度定 向的部分結構圖。 第十六圖所示係本創作實施例機械刀頭所設手臂伸出的結 構圖。 第十七圖所示係本創作實施例機械刀頭所設手臂收回的結 構圖。 第十八圖所示係本創作實施例機械刀頭的結構圖。 第十九圖所示第十八圖中的上視結構圖。 第二十圖所示係本創作實施例配帶饋進與饋出輸送系統與 載入與載出站工具機系統的結構圖。 第二十一圖所示係本創作實施例一經切割與斜截成斜角待 銲接管件的結構圖。 第二十二圖所示係本創作實施例一經截橫切管件的結構圖 〇 第二十三圖所示係本創作實施例一經截橫切與斜角處理管 件的結構圖。 第二十四圖所示係本創作實施例一段軋槽切割條形與斜切 端的結構圖。 第二十五圖所示係本創作實施例一段切割條形角鋼具有許 多切割面的結構圖。 第二十六圖所示係本創作實施例一長方形空心段其一端經 斜切並在其兩個相反的侧面上橫向延伸孔洞一起成形的結 構圖。 【圖號說明】 工具機--11 底座--13 滑架部分--15

第25頁 531465 案號 90105648 年 月 曰 修正 圖式簡單說明 執道轴 --17 框架- —18 軸承 --19 中心軸 --21 .軸頸- --23 馬達 —25 機械刀頭 --27 環形罩- •-29 前 導外罩 —2 9a 後緣外罩 --29b 主框架- --31 板部位 一 33b 凸緣 --33, 53, 63 環形部分 --33a 腳架 --35, 37 短柱 --39 托架 —45 轉子 --47 帽蓋 --49 接線孔 --51 齒輪 — 55, 57 罩蓋 --59 開孔 --61 螺帽 --34, 64 本體部分 --65 托架 --65a， 65b 刀夾 --73 支撐構件 --67 接線板一 6 9 臂 --81 接合裝置 --75 定向裝 置 --77 孔隙 —83 驅動裝置 --79 工 具 --85 電纜鉤 —8 6 工具轴 —8 4 槽 溝--87 連接器 —89 球形部分 --89a 轉柄部分--8 9 b 平面 --90 汽缸 --91 内端 部--91b 筒 —93 端部 --93a 定位 器--9 5 蓋 --97 螺旋軸 --99 轴 承--103 頭 --101 齒輪 --105, 107 馬 達--109 殼體 --111 電纜連鎖 --113 饋入輸送系 統—12 3 台架 --127 饋出輸送系 統—12 5 站—12 9a， 129b 金屬段—131 導 管--133

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Claims (1)

1. 531465 _案號90105648_年月日_«_ 六、申請專利範圍 1 . 一種機械刀頭，包括有： 一將工具連接到對應物件進行作業機械刀頭的刀夾； 一供接合與支撐該刀夾於相對該物件主軸或平面各種 不同方位的刀夾接合裝置； 供改變該刀夾接合裝置的定向裝置，以將該刀夾導向 至相對於該主軸或平面於任一該等方向； 供以設控方式驅動導向裝置並變更該刀夾方向的驅動 裝置；以及 供將該機械刀頭安裝到一機頭支撐構件的安裝裝置所 組成者。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之機械刀頭；其中，該刀 夾形成可界定一主平面，並具有一工具接頭，以固定方向 向該刀夾一工具連接到該主平面；而該刀夾接合裝置係由 一個以上加工指頭所組成，各加工指頭係萬向接到該刀夾 使得該等接頭係處在與該主平面形成共面關係者。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之機械刀頭；其中，該定 向裝置係由一個以上圓柱與汽缸組成，各該加工指頭具有 一對汽缸與套筒以軸向相對該等套筒獨立移動一該加工指 頭者。 4 .如申請專利範圍第3項所述之機械刀頭；其中，一對 對應套筒與汽缸係依彼此以及一對應加工指頭形成共軸關 係設置，所有該等配對係依彼此之間形成平行關係而設置 者。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之機械刀頭；其中，該驅

   第27頁 531465 _案號90105648_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 動裝置係由一各對汽缸與套筒專屬伺服馬達驅動的傳動齒 輪與螺旋驅動器所組成，各該伺服馬達係個別與精密設控 以透過傳動齒輪旋轉或反方向旋轉一螺旋轴，以伸進或退 出一該加工指頭與相對於其中一該套筒的汽缸者。 6 .如申請專利範圍第1 、或第2項所述之機械刀頭；其 中，共計有三對對應加工指頭、汽缸與套筒提供該刀架三 轴方向移動，使得可對該刀夾針對相對於該主軸的齒距、 退刀與進刀進行精密設控與充分靈巧的移動。 7 · —種工具機，包括有： 一底座，供容置一環形轴承，該軸承具有一中心轴， 沿著該中心軸可供放置一待加工物件； 一以同心及可旋轉方式安裝在該軸承内，供相對該軸 承旋轉或反方向旋轉的環形軸頸 裝在該環形軸承供接合並以設控方式驅動該環形軸頸 針對該環形軸承正向旋轉或反方向旋轉的軸頸驅動裝置； 以及一機械刀頭，其係固定裝置該環形軸頸，使該刀夾係 設置於該環形軸頸之徑向，以對一以其主軸與該中心軸共 軸設置於一與該定向裝置所規定該物件表面方向的物件進 行材料處理所組成者。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之工具機；其中，該環形 軸頸在其一端環設有一從動齒輪部分，而該軸頸驅動裝置 具有一驅動齒輪部分與該從動齒輪部分相互嚙合，另該環 形軸頸相對該軸承進行該正向旋轉或反向旋轉者。 9 .如申請專利範圍第7項所述之工具機；其中’該底座

   第28頁 531465 _案號901Q5648_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 係裝到一可沿著一執軸軸向活動的滑架，藉此使該軌轴與 該轴承中心軸平行者。 I 0 .如申請專利範圍第7項所述之工具機；其中，可包括 一支撐該物件使其主軸與該中心軸疊合，並沿著該物件相 對該底座之主轴與中心軸軸向移動者。 II ·如申請專利範圍第7項所述之工具機；其中，該機械 刀頭，可包括有：

   一將工具連接到對應物件進行作業機械刀頭的刀夾； 一供接合與支撐該刀夾於相對該物件主軸或平面各種 不同方位的刀夾接合裝置； 供改變該刀夾接合裝置的定向裝置，以將該刀夾導向 至相對於該主軸或平面於任一該等方向； 供以設控方式驅動導向裝置並變更該刀爽方向的驅動 裝置；以及 供將該機械刀頭安裝到一機頭支撐構件的安裝裝置所 組成者。 1 2 · —種工具機之操作方法，包括有：

   具一物件，該物件具有一主軸可供在工具機之主軸上 進行一材料處理’方法係由· 該物件設置的方式為使其主軸與一進行材料處理中心 軸重疊； 固持一工具以一規定相對於該物件與該主軸及中心軸 的物件徑向定向進行該材料處理； 依實際所需，相對該物件繞著該物件整個圓周以一與

   第29頁 531465 _案號90105648_年月日_«_ 六、申請專利範圍 該中心軸橫切的方向移動該工具；以及持續根據一為進行 該材料處理所必要經預先決定的控制程式，變更該工具相 對該物件定向所組成者。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項所述工具機之操作方法，其中 ，該工具係定向於一具有三個移動軸的三度空間中，針對 齒距、退刀與進刀可容許精密控制該工具於其相對該物件 徑向設置的移動，並使該移動具有完整的靈巧性者。

   1 4 .如申請專利範圍第1 2項所述工具機之操作方法，其中 ，該工具係可另定向於一具有兩個新增相對該物件移動轴 的三度空間内，其中之一係屬旋轉性質，使該工具可以該 中心軸為中心完全環繞該物件，另一新增移動軸係為與該 心軸平行的直線性質，使該工具可相對該物件主軸橫過該 物件的表面者。

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