TWI557345B - Output shaft rotary disc group and hobbing cam drive - Google Patents

Description

出力軸迴轉盤組及滾齒凸輪傳動裝置

本發明是有關於一種傳動裝置，特別是指一種滾齒凸輪傳動裝置。

參閱圖1，為習知應用於CNC(Computer Numerical Control)工具機自動換刀設備(圖未示)的滾齒凸輪傳動裝置。該滾齒凸輪傳動裝置包含一凸輪1及一與該凸輪1相組接的出力軸迴轉盤組2。該凸輪1包括一具有一軸線L1的本體11，及一沿著軸向曲線環繞設置於該本體11外周面的凸肋12。該凸肋12與該本體11相配合界定形成一溝槽13。該出力軸迴轉盤組2包括一具有一軸線L2且軸向異於該凸輪1的軸向的出力軸迴轉盤21、多數間隔設置於該出力軸迴轉盤21外周面的軸孔22、多數分別軸設於該等軸孔22的軸桿23，及多數分別樞設於該等軸桿23且外露該出力軸迴轉盤21外並可容設於該凸輪1的溝槽13的滾動軸承24。其中，該出力軸迴轉盤組2與該凸輪1藉由部分容設於該溝槽13內的滾動軸承24而組接一起。當該凸輪1受驅動旋轉時，該凸輪1的凸肋12沿著軸向移動，使得位於該溝槽13內的滾動軸承24外周面可滾動地抵靠於該凸肋12內壁面(見圖2)，進而受到該凸肋12推移， 以帶動該出力軸迴轉盤21旋轉。在上述過程中，該等滾動軸承24隨著該出力軸迴轉盤21旋轉，依序循環地進入該凸輪1的溝槽13，而受該凸輪1的凸肋12旋轉推移，藉此該凸輪1可持續驅動該出力軸迴轉盤組2旋轉直到該凸輪1停止旋轉為止。

參閱圖1及圖2，由於上述滾齒凸輪傳動裝置經過長時間的運轉使用，使得兩相抵靠接觸該凸肋12內壁面與該等滾動軸承24外周面產生磨耗形成一帶狀磨耗區121。另外，當機台有撞車或遭遇其他大力撞擊事故時，也會使得該等滾動軸承24撞擊該凸肋12內壁面而形成一撞擊凹陷區122，同時該等滾動軸承24也會連動其樞設的軸桿23推擠該等軸孔22，使得該等軸桿23及該等軸孔22分別產生彎曲及擴大等形變，一旦有上述構件的形變，整個滾齒凸輪傳動裝置的傳動精度就會產生嚴重的誤差，尤其對於需高精度傳動的CNC機台影響甚大，造成無法加工出與所輸入模型相符的成品，使用者只有將該凸輪1、該出力軸迴轉盤21及該等滾動軸承24全部汰換成新的，才能維持機台的運作，相當耗費時間及成本，因此要如何降低機台的滾齒凸輪傳動裝置的汰換成本，一直是業者想要解決的問題。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種出力軸迴轉盤組。

於是本發明出力軸迴轉盤組包含一出力軸迴轉 盤及一第一滾子組。

該出力軸迴轉盤包括一本體及多數間隔形成於該本體外周面的軸孔。

該第一滾子組包括多數分別裝設於該等軸孔的第一滾子。各第一滾子具有一軸設於軸孔的軸桿，及一樞設於該軸桿且外露該出力軸迴轉盤外的滾動軸承。各第一滾子的滾動軸承外周面界定出一位於中央處的接觸部，及二分別位於該接觸部的兩相反側且直徑較小於該接觸部的直徑的非接觸部。

另外，本發明之第二目的，即在提供一種只需替換部分零件即可延長使用壽命以降低汰換成本的滾齒凸輪傳動裝置。

於是本發明滾齒凸輪傳動裝置，包含一凸輪及一如前述的出力軸迴轉盤組。

該凸輪包括一本體，及一沿著軸向曲線環繞設置於該本體外周面的凸肋。該凸肋與該本體相配合界定形成一溝槽。

該出力軸迴轉盤組與該凸輪相組接，該出力軸迴轉盤與該凸輪兩者的軸向相異，且該等第一滾子其中至少一者的滾動軸承是容設於該凸輪的溝槽內。

其中，當該凸輪旋轉時，該凸輪的凸肋沿著軸向移動，使得位於該溝槽內的滾動軸承的接觸部可滾動地抵靠於該凸肋內壁面，進而受到該凸肋推移，以帶動該出力軸迴轉盤旋轉，在此過程中，該等滾動軸承隨著該出力 軸迴轉盤旋轉依序循環地進入該凸輪的溝槽而受該凸輪的凸肋旋轉推移，藉此該凸輪可持續驅動該出力軸迴轉盤組旋轉直到該凸輪停止旋轉為止。

本發明的功效在於：藉由設置於該出力軸迴轉盤外周的第一滾子組的滾動軸承外周面的不同凹凸變化的輪廓設計，在該凸輪的凸肋內壁面與該第一滾子的滾動軸承的接觸部滾動接觸，亦或是產生撞擊造成磨損凹陷時，能有效限縮所該凸肋內壁面磨損凹陷的區域，然而只需將該等第一滾子卸除，以傳統具有圓柱形外周面的滾動軸承的滾子進行替換，其中藉由傳統滾子外周面是滾動抵靠該凸肋內壁面未受磨耗凹陷的區域，即可在不影響傳動精度下，維持該滾齒凸輪傳動裝置的正常運作，達到該凸輪及該出力軸迴轉盤可第二次被使用之功效。因此，以僅進行替換製造成本較低的滾子，來延長製造成本較高的出力軸迴轉盤及凸輪的使用壽命，從而有效降低上述滾齒凸輪傳動裝置的汰換成本。

4‧‧‧凸輪

41‧‧‧本體

42‧‧‧凸肋

421‧‧‧帶狀磨耗區

422‧‧‧撞擊凹陷區

423‧‧‧未撞擊磨耗區

43‧‧‧溝槽

5‧‧‧出力軸迴轉盤組

50‧‧‧出力軸迴轉盤

500‧‧‧本體

501‧‧‧軸孔

502‧‧‧預留軸孔

51‧‧‧第一滾子組

511‧‧‧第一滾子

512‧‧‧軸桿

513‧‧‧滾動軸承

514‧‧‧接觸部

515‧‧‧非接觸部

52‧‧‧第二滾子組

521‧‧‧第二滾子

522‧‧‧軸桿

523‧‧‧滾動軸承

524‧‧‧接觸部

525‧‧‧非接觸部

L4‧‧‧軸線

L5‧‧‧軸線

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一立體圖，說明習知應用於一CNC工具機自動換刀設備的滾齒凸輪傳動裝置的各元件的連接關係；圖2是一立體圖，說明習知滾齒凸輪傳動裝置的一滾動軸承於一凸肋內壁面磨耗及撞擊所形成一帶狀磨耗區及一撞擊凹陷區； 圖3是一立體圖，說明本發明滾齒凸輪傳動裝置的一第一較佳實施例的各元件的連接關係，其中，僅畫出多數第二滾子中的兩個以作示意；圖4是一立體圖，說明該第一較佳實施例的一第一滾子滾動磨耗及撞擊一凸肋內壁面所形成一帶狀磨耗區及一撞擊凹陷區，圖5是一立體圖，說明該第一較佳實施例的一第二滾子外周面於滾動抵觸於該凸肋受磨耗撞擊後的內壁面；圖6是一立體圖，說明本第一較佳實施例的一為另一結構態樣的第二滾子外周面滾動抵觸於該凸肋受磨耗撞擊後的內壁面；圖7是一立體圖，說明該第一較佳實施例的一為另一結構態樣的第一滾子滾動磨耗及撞擊該凸肋內壁面所形成一帶狀磨耗區及一撞擊凹陷區圖8是一立體圖，說明該第一較佳實施例的一為另一結構態樣的第二滾子外周面滾動抵觸於該凸肋受磨耗撞擊後的內壁面；圖9是一立體圖，說明該第一較佳實施例的另一實施態樣；圖10是一立體圖，說明本發明滾齒凸輪傳動裝置的一第二較佳實施例的各元件的連接關係，其中，僅畫出多數第二滾子中的兩個以作示意；圖11是一立體圖，說明該第二較佳實施例的另一實施態樣； 圖12是一立體圖，說明本發明滾齒凸輪傳動裝置的一第三較佳實施例的各元件的連接關係，其中，僅畫出多數第二滾子中的兩個以作示意；及圖13是一立體圖，說明該第三較佳實施例的另一實施態樣。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3及圖4，本發明滾齒凸輪傳動裝置的一第一較佳實施例，適用於一CNC工具機自動換刀設備(圖未示)，該滾齒凸輪傳動裝置包含一凸輪4，及一出力軸迴轉盤組5。

該凸輪4包括一具有一軸線L4的本體41，及一沿著軸向曲線環繞設置於該本體41外周面的凸肋42。該凸肋42與該本體41相配合界定形成一溝槽43。

該出力軸迴轉盤組5與該凸輪4相組接，且包括一具有一軸線L5且軸向異於該凸輪4的軸向的出力軸迴轉盤50，及可交替設置於該出力軸迴轉盤50外周的一第一滾子組51及一第二滾子組52。在本實施例中，該第一滾子組51是預先設置於該出力軸迴轉盤50的外周，然而該第二滾子組52是作為該第一滾子組51的替換品。

該出力軸迴轉盤50具有一本體500，及多數間隔形成於該本體500外周面的軸孔501。該第一滾子組51具有多數第一滾子511，該第二滾子組52具有多數第二滾 子521。各第一、第二滾子511、521分別具有一可軸設於該等軸孔501的軸桿512、522，及一分別樞設於該軸桿512、522且外露該出力軸迴轉盤50外並可容設於該溝槽43的滾動軸承513、523。在本實施例中，該等第一、第二滾子511、521分別為一滾針軸承及一滾柱軸承其中一者。各第一滾子511的滾動軸承513外周面界定出一位於中央處的接觸部514，及一位於該接觸部514的兩相反側且直徑較小於該接觸部514的直徑的非接觸部515，各第二滾子521的滾動軸承523外周面圍繞呈圓柱形。

其中，該出力軸迴轉盤組5與該凸輪4藉由部分容設於該溝槽43內的滾動軸承513、523而組接一起。當該凸輪4旋轉時，該凸輪4的凸肋42沿著軸向移動，使得位於該溝槽43內的第一滾子511的滾動軸承513的接觸部514，或第二滾子521的滾動軸承523外周面可滾動地抵靠於該凸肋42內壁面，進而受到該凸肋42推移，以帶動該出力軸迴轉盤50旋轉，在此過程中，該等滾動軸承513、523隨著該出力軸迴轉盤50旋轉依序循環地進入該凸輪4的溝槽43而受該凸輪4的凸肋42旋轉推移，藉此該凸輪4可持續驅動該出力軸迴轉盤組5旋轉直到該凸輪4停止旋轉為止。

配合參閱圖4，在該滾齒凸輪傳動裝置使用一段時間，而預先設置於該出力軸迴轉盤50上的該等第一滾子511的滾動軸承513的接觸部514將該凸肋42內壁面磨耗形成一帶狀磨耗區421時，亦或是當機台有撞車或遭遇其 他大力撞擊事故，使得該等滾動軸承513撞擊該凸肋42內壁面而形成一對應該滾動軸承513的接觸部的撞擊凹陷區422時，即可進行將該第一滾子組51卸除於該出力軸迴轉盤50，並以該第二滾子組52進行置換。再配合參閱圖5，所替換設置於該出力軸迴轉盤50外周的該等第二滾子521與該凸輪4的凸肋42進行驅動旋轉時，上述的該等第一滾子511對於該凸肋42內壁面磨耗形成的帶狀磨耗區421或撞擊所形成撞擊凹陷區422是在該等第二滾子521外周面滾動抵靠於該凸肋42內壁面的區域內，因此該等第二滾子521外周面是滾動抵靠於該凸肋42內壁面的二分別位於該帶狀磨耗區421或該撞擊凹陷區422的兩相反側的未撞擊磨耗區423。

由上述說明可知，藉由該等第一滾子511外周面的接觸部514及非接觸部515的設計，將該等第一滾子511與該凸肋42內壁面磨耗的區域範圍限縮，再透過所替換上的該等第二滾子521外周面滾動接觸於該凸肋42內壁面的未撞擊磨耗區423，使得該滾齒凸輪傳動裝置在傳動精度可不受影響下繼續運作，達成該凸輪4可第二次被使用以延長使用壽命的功效。

值得一提的是，上述該等第二滾子521的滾動軸承523的外周輪廓不以上述為限，還可以為下述態樣：參閱圖6，各第二滾子521的滾動軸承523的外周面界定形成一位於中央處的非接觸部525，及一位於該非接觸部525的兩相反側且直徑較小於該非接觸部525的直徑的接觸部 524。藉由該等第二滾子521的滾動軸承523的接觸部524及非接觸部525的相對位置是與該等第一滾子511的滾動軸承513的接觸部514及非接觸部515呈相反對稱設計。因此，所替換設置於該出力軸迴轉盤50外周的該等第二滾子521與該凸輪4的凸肋42進行驅動旋轉時，該等第二滾子521的該等接觸部524是分別滾動抵靠於該凸肋42內壁面的該等未撞擊磨耗區423，使得該滾齒凸輪傳動裝置的傳動精度不受該帶狀磨耗區421或該撞擊凹陷區422影響，達成該凸輪4可第二次被使用以延長使用壽命的功效。

另外，各第一、第二滾子511、521的滾動軸承513、523的外周輪廓不以上述為限，還可以為下述態樣：參閱圖7，各第一滾子511的外周面界定形成一鄰近該出力軸迴轉盤50的非接觸部515，及一遠離該出力軸迴轉盤50且直徑較大於該非接觸部515的直徑的接觸部514。參閱圖8，各第二滾子521的滾動軸承523的外周面界定形成一鄰近該出力軸迴轉盤50的接觸部514及一遠離該出力軸迴轉盤50且直徑較小於該接觸部514的直徑的非接觸部515。藉由該等第二滾子521的滾動軸承523的接觸部524及非接觸部525的相對位置是與該等第一滾子511的滾動軸承513的接觸部514及非接觸部515呈相反對稱設計。因此，所替換設置於該出力軸迴轉盤50外周的該等第二滾子521與該凸輪4的凸肋42進行驅動旋轉時，該等第二滾子521的接觸部524是滾動抵靠於該凸肋42內壁面的未撞擊磨耗區423，使得該滾齒凸輪傳動裝置的傳動精度不受該帶狀磨 耗區421或該撞擊凹陷區422影響，達成該凸輪4可第二次被使用以延長使用壽命的功效。

更值得一提的是，當機台有撞車或遭遇其他大力撞擊事故且撞擊力道較為嚴重時，除了使得該等第一滾子511的滾動軸承513撞擊該凸肋42內壁面而形成撞擊凹陷區422外，同時該等滾動軸承513也會連動其樞設的軸桿512推擠該等軸孔501，使得該等軸孔501產生擴大變形，而無法供該等第一滾子511的軸桿512軸設定位，且也無法繼續供替換上的該等第二滾子521的軸桿522軸設定位。

為了解決上述問題，參閱圖9，該出力軸迴轉盤組5的出力軸迴轉盤50還可進行加工而具有多數形成於外周面且分別位於每兩相鄰軸孔501間的預留軸孔502。該等預留軸孔502分別可供該等第一、第二滾子511、521的軸桿522軸設。如此一來，將後續替換上的該等第二滾子521分別對應設置於該等預留軸孔502上，使得第二次使用的該滾齒凸輪傳動裝置的傳動精度不受該軸孔501變形所影響。

經由上述說明可知，本發明滾齒凸輪傳動裝置的第一較佳實施例，藉由可交替設置於該出力軸迴轉盤50外周的第一、第二滾子組51、52的滾動軸承513、523外周面的不同凹凸變化或呈相反對稱的輪廓設計，在該凸輪4的凸肋42內壁面與該等第一滾子51的滾動軸承513滾動接觸，亦或是產生撞擊造成磨損凹陷時，不用將整組滾齒 凸輪傳動裝置卸除替換，只需將該等第一滾子511卸除分別以該等第二滾子521進行替換，即可在不影響傳動精度下，維持該滾齒凸輪傳動裝置的正常運作。因此，以僅進行製造成本較低的該等第一、第二滾子511、521的替換，來延長製造成本較高的出力軸迴轉盤50及凸輪4的使用壽命，從而有效降低該滾齒凸輪傳動裝置的汰換成本。更佳地，本發明再配合形成該出力軸迴轉盤50上的該等預留軸孔502，更能輔助達到上述之功效。

參閱圖10，本發明滾齒凸輪傳動裝置的一第二較佳實施例，適用於一CNC分度盤(圖未示)，該第二較佳實施例的組件大致上相同於該第一較佳實施例，分別具有一凸輪1及一出力軸迴轉盤組2，差異處僅在於兩者的該凸輪1及該出力軸迴轉盤組2的組件形狀大小有所不同，以分別能應用於不同的裝置內，從而達到相同的旋轉傳動之功效。

參閱圖11，更佳地，該出力軸迴轉盤組5的出力軸迴轉盤50還可進行加工而具有多數形成於外周面且分別位於每兩相鄰軸孔501間的預留軸孔502。藉此，將後續替換上的該等第二滾子521分別對應設置於該等預留軸孔502上，達成出力軸迴轉盤50可第二次被使用以延長使用壽命的功效。

經由上述說明可知，該第二較佳實施例也具有與該第一較佳實施例相同的功效。

參閱圖12，本發明滾齒凸輪傳動裝置的一第三 較佳實施例，適用於一CNC自動送料分度盤(圖未示)，該第三較佳實施例的組件大致上相同於該第一較佳實施例，分別具有一凸輪1及一出力軸迴轉盤組2，差異處僅在於兩者的該凸輪1及該出力軸迴轉盤組2的組件形狀大小有所不同，以分別能應用於不同的裝置內，從而達到相同的旋轉傳動之功效。

較佳地，參閱圖13，本實施例的出力軸迴轉盤組5還包括一具有多數間隔形成於外周面的預留軸孔502的出力軸迴轉盤50。該等出力軸迴轉盤50共軸並排連接。藉此，將後續替換上的該等第二滾子521分別對應設置於該等預留軸孔502上，達成出力軸迴轉盤50可第二次被使用以延長使用壽命的功效。值得一提的是，該等出力軸迴轉盤50也可為一體成型。

經由上述說明可知，該第三較佳實施例也具有與該第一較佳實施例相同的功效。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

4‧‧‧凸輪

41‧‧‧本體

42‧‧‧凸肋

43‧‧‧溝槽

5‧‧‧出力軸迴轉盤組

50‧‧‧出力軸迴轉盤

500‧‧‧本體

501‧‧‧軸孔

51‧‧‧第一滾子組

511‧‧‧第一滾子

512‧‧‧軸桿

513‧‧‧滾動軸承

514‧‧‧接觸部

515‧‧‧非接觸部

52‧‧‧第二滾子組

521‧‧‧第二滾子

522‧‧‧軸桿

523‧‧‧滾動軸承

L4‧‧‧軸線

L5‧‧‧軸線

Claims (10)

1. 一種出力軸迴轉盤組，包含：一出力軸迴轉盤，包括一本體及多數間隔形成於該本體外周面的軸孔；及一第一滾子組，包括多數分別裝設於該等軸孔的第一滾子，各第一滾子具有一軸設於軸孔的軸桿，及一樞設於該軸桿且外露該出力軸迴轉盤外的滾動軸承，各第一滾子的滾動軸承外周面界定出一位於中央處的接觸部，及二分別位於該接觸部的兩相反側且直徑較小於該接觸部的直徑的非接觸部。
2. 如請求項1所述之出力軸迴轉盤組，其中，該出力軸迴轉盤還包括多數預留軸孔，該等預留軸孔形成於該本體外周面且分別位於每兩相鄰軸孔間，並可分別供該等第一滾子的軸桿軸設。
3. 如請求項1所述之出力軸迴轉盤組，其中，該出力軸迴轉盤還包括多數預留軸孔，該等預留軸孔形成於該本體外周面且沿著該出力軸迴轉盤的軸向分別與該等軸孔並排設置，並可分別供該等第一滾子的軸桿軸設。
4. 如請求項1所述之出力軸迴轉盤組，還包含一可替換該第一滾子組的第二滾子組，該第二滾子組具有多數可裝設於該等軸孔的第二滾子，各第二滾子具有一可軸設於軸孔的軸桿，及一樞設於該軸桿且外露該出力軸迴轉盤外的滾動軸承，各第二滾子的滾動軸承外周 面圍繞呈圓柱形。
5. 如請求項2所述之出力軸迴轉盤組，還包含一可替換該第一滾子組的第二滾子組，該第二滾子組具有多數可裝設於該等預留軸孔的第二滾子，各第二滾子具有一可軸設於預留軸孔的軸桿，及一樞設於該軸桿且外露該出力軸迴轉盤外的滾動軸承，各第二滾子的滾動軸承外周面圍繞呈圓柱形。
6. 如請求項3所述之出力軸迴轉盤組，還包含一可替換該第一滾子組的第二滾子組，該第二滾子組具有多數可裝設於該等預留軸孔的第二滾子，各第二滾子具有一可軸設於預留軸孔的軸桿，及一樞設於該軸桿且外露該出力軸迴轉盤外的滾動軸承，各第二滾子的滾動軸承外周面圍繞呈圓柱形。
7. 如請求項1所述之出力軸迴轉盤組，還包含一可替換該第一滾子組的第二滾子組，該第二滾子組具有多數可裝設於該等軸孔的第二滾子，各第二滾子具有一可軸設於軸孔的軸桿，及一樞設於該軸桿且外露該出力軸迴轉盤外的滾動軸承，各第二滾子的滾動軸承的外周面界定出一位於中央處的非接觸部，及二分別位於該非接觸部的兩相反側且直徑較大於該非接觸部的直徑的接觸部。
8. 如請求項2所述之出力軸迴轉盤組，還包含一可替換該第一滾子組的第二滾子組，該第二滾子組具有多數可裝設於該等預留軸孔的第二滾子，各第二滾子具有一可軸設於預留軸孔的軸桿，及一樞設於該軸桿且外 露該出力軸迴轉盤外的滾動軸承，各第二滾子的滾動軸承外周面界定出一位於中央處的非接觸部，及二分別位於該非接觸部的兩相反側且直徑較大於該非接觸部的直徑的接觸部。
9. 如請求項3所述之出力軸迴轉盤組，還包含一可替換該第一滾子組的第二滾子組，該第二滾子組具有多數可裝設於該等預留軸孔的第二滾子，各第二滾子具有一可軸設於預留軸孔的軸桿，及一樞設於該軸桿且外露該出力軸迴轉盤外的滾動軸承，各第二滾子的滾動軸承外周面界定出一位於中央處的非接觸部，及二分別位於該非接觸部的兩相反側且直徑較大於該非接觸部的直徑的接觸部。
10. 一種滾齒凸輪傳動裝置，包含：一凸輪，包括一本體，及一沿著軸向曲線環繞設置於該本體外周面的凸肋，該凸肋與該本體相配合界定形成一溝槽；及一如請求項1至9項中任一項所述的出力軸迴轉盤組，該出力軸迴轉盤組與該凸輪相組接，該出力軸迴轉盤與該凸輪兩者的軸向相異，且該等第一滾子其中至少一者的滾動軸承是容設於該凸輪的溝槽內；其中，當該凸輪旋轉時，該凸輪的凸肋沿著軸向移動，使得容設於該溝槽內的滾動軸承的接觸部可滾動地抵靠於該凸肋內壁面，進而受到該凸肋推 移，以帶動該出力軸迴轉盤旋轉，在此過程中，該等滾動軸承隨著該出力軸迴轉盤旋轉依序循環地進入該凸輪的溝槽而受該凸輪的凸肋旋轉推移，藉此該凸輪可持續驅動該出力軸迴轉盤組旋轉直到該凸輪停止旋轉為止。