CN101190459B - 内藏式马达主轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内藏式马达主轴，包含一个壳体单元、一个刀座单元、一个定位单元，及一个连接单元；该刀座单元包括一根沿一条轴线延伸的第一心轴，及一个连接该第一心轴的刀具夹头，该第一心轴具有一个第一端部；该定位单元包括一根沿该轴线延伸的第二心轴及一个转接头，该第二心轴具有一个第二端部，该第二端部具有一段与该第一端部相叠合的长度；该连接单元包括一个设置于该第一端部的第一卡合部、一个设置于该第二端部的第二卡合部、一个介于该第一端部与第二端部之间的衬套件，及多个设置于该衬套件的滚动件，该第一卡合部是可拆卸地卡合于第二卡合部。本发明可分段抽换维修，节省维修成本，维修后的单元不必进行位置精度校正。

Description

内藏式马达主轴

技术领域

本发明涉及一种主轴，特别是涉及一种具有内藏式马达的主轴。

背景技术

近十几年来，由于加工机为了加工易脆的脆性材料及易变形的橡胶材料，将传统的主轴改变成可高速旋转的主轴，利用该主轴可高速旋转的特性使得加工刀具对脆性材料或橡胶材料进行高速切削，解决了传统主轴不易加工上述材料的问题。

参阅图1，一种现有的内藏式马达主轴，包含有一个壳体11、一根贯通该壳体11的心轴12、一个连接于该心轴12一个端部121的刀具座13、一个连接于该心轴12另一个端部122的定位件14、一组设置于该壳体11内部的定子15、一组设置于该心轴12并相对应于该定子15的转子16，及一个设置于该心轴12一外周围123的轴承单元17。其中，该轴承单元17包括一群邻近于该刀具座13的第一轴承群171，及一群邻近于该定位件14的第二轴承群172。

当该主轴经长时间的操作而产生故障之后，因为该主轴大部分的零组件皆是被封闭于该壳体11内，如此一体化设计，在维修上，不论是该主轴内部任何一处的故障，都需要将整支主轴拆卸下来并更换一支新主轴，而无法在操作现场维修；例如，该轴承单元17的第一轴承群171、或第二轴承群172的磨损，一样需要在现场整支拆卸、更换；如此，造成该主轴在维修成本上的支出没有缩减的弹性。

另外，在拆卸旧主轴之后，原先旧主轴连接于一台机台时校正过的位置精度，将会因新主轴与该机台之间新的组装与连接而有所误差，所以维修者为确保该主轴的位置精度，需要再次校正新主轴的位置，如此，使得该机台的维修时间增长，而造成停机时生产损失的增加。

发明内容

本发明的目的是在提供一种可以分段抽换维修的主轴。

于是，本发明内藏式马达主轴，适用于一台加工机，并包含一个中空的壳体单元、分别设置于该壳体单元二端部的一个刀座单元与一个定位单元，及一个连接单元；该壳体单元包括一条中心轴线；该刀座单元包括一根沿该中心轴线延伸并设置于该壳体单元中的第一心轴，及一个连接于该第一心轴一端部的刀具夹头，其中，该第一心轴具有一个相反于该刀具夹头的第一端部；该定位单元包括一根沿该中心轴线延伸并设置于该壳体单元中的第二心轴，及一个介于该第二心轴与加工机之间的转接头，其中，该第二心轴具有一个相反于该转接头的第二端部，而该第二端部具有一段沿该中心轴线方向上与该第一端部相互叠合的长度；该连接单元包括一个设置于该第一端部的第一卡合部、一个设置于该第二端部的第二卡合部、一个沿该壳体单元一径向上介于该第一端部与第二端部之间的衬套件，及多个设置于该衬套件的滚动件，其中，该第一卡合部是可拆卸地卡合于第二卡合部。

本发明所述的内藏式马达主轴，该连接单元第一卡合部具有多个凸出于该第一端部的卡块，而该第二卡合部具有多个朝该第二端部凹设的卡槽，其中，上述卡块是分别卡合于上述卡槽。

本发明所述的内藏式马达主轴，还包含多个沿该中心轴线方向上存在于上述卡块与上述卡槽之间的间隙。

本发明所述的内藏式马达主轴，该连接单元第一卡合部具有多个朝该第一端部凹设的卡槽，而第二卡合部具有多个凸出于该第二端部的卡块，其中，上述卡块是分别卡合于上述卡槽。

本发明所述的内藏式马达主轴，还包含多个沿该中心轴线方向上存在于上述卡块与上述卡槽之间的间隙。

本发明所述的内藏式马达主轴，该连接单元的每一滚动件各是一颗可朝任意方向转动并实质上半径相同的钢珠。

本发明所述的内藏式马达主轴，该刀座单元还包括有一围绕该第一心轴的刀座内壁，及一介于该壳体单元与刀座内壁之间的刀座周壁。

本发明所述的内藏式马达主轴，还包含一个气冷单元，该气冷单元包括一组刀座气冷管路，该刀座气冷管路具有一个入气口、一条环绕该刀座内壁并由该刀座内壁与刀座周壁配合界定出的刀座气冷槽道、一个排气口，及一条依序串连该入气口、刀座气冷槽道、及排气口的刀座气冷流道。

本发明所述的内藏式马达主轴，该定位单元还包括有一围绕该第二心轴的定位内壁，及一设置于该定位内壁一外壁面的定位周壁。

本发明所述的内藏式马达主轴，还包含一个气冷单元，该气冷单元还包括一组定位气冷管路，该定位气冷管路具有一个入气口、一条环绕该定位内壁并由该定位内壁与定位周壁配合界定出的定位气冷槽道、一个排气口，及一条依序串连该入气口、定位气冷槽道、及排气口的定位气冷流道。

本发明的有益效果在于：该第一卡合部与第二卡合部是可拆卸地卡合，如此，在运转时，该刀座单元的第一心轴能与该定位单元的第二心轴一起转动；而在维修时，该刀座单元的第一心轴能与该定位单元的第二心轴分离，使得该刀座单元与定位单元能相对于该壳体单元分段抽换并进行维修，确实能达到本发明的目的。

本发明所提供的内藏式马达主轴，可分段抽换维修，节省维修成本，维修后的单元不必进行位置精度校正。

附图说明

图1是现有一种内藏式马达主轴的一组合示意图；

图2是一组合示意图，说明本发明内藏式马达主轴的一个较佳实施例；

图3是一局部放大的剖视示意图，说明该较佳实施例的一个连接单元；

图4是一立体分解图，说明该较佳实施例的该连接单元；

图5是一组合示意图，说明该较佳实施例的一个液冷单元；

图6是一组合示意图，说明该较佳实施例的一个气冷单元；

图7是一分解示意图，说明该较佳实施例的一个刀座单元与一个定位单元，从一个壳体单元内脱离后的状态。

具体实施方式

下面结合附图及一个实施例对本发明进行详细说明：

参阅图2，说明本发明内藏式马达主轴2，适用于一台可供应驱动要件的加工机(图未示)，而驱动要件例如：电力、冷却液、压缩空气等；本发明内藏式马达主轴2包含一个壳体单元21、一个刀座单元3、一个定位单元4、一个轴承单元5、一个马达单元6、一个连接单元7、一个液冷单元8(如图5所示)，及一个气冷单元9(如图6所示)。

该壳体单元21包括一沿一条中心轴线L延伸的圆柱形壳体周壁211，及一个设置于该壳体周壁211并邻近该刀座单元3的法兰212；在本实施例中，使用多根螺丝(图未示)穿过该法兰212将该壳体单元21固定于该加工机上。

该刀座单元3包括一根沿该轴线L延伸并设置于该壳体周壁211内的第一心轴31，一围绕该第一心轴31的刀座内壁32、一介于该壳体周壁211与刀座内壁32之间的刀座周壁33，及一个连接于该第一心轴31的刀具夹头34；其中，该第一心轴31具有一个邻近该刀具夹头34的刀具端部311，及一个相反于该刀具端部311的第一端部312；在本实施例中，该刀座周壁33是使用多根螺丝(图未示)锁固于该法兰212。

该定位单元4包括一根沿该轴线L延伸并设置于该壳体周壁211内的第二心轴41、一围绕该第二心轴41的定位内壁42、一设置于该定位内壁42一外壁面并连接于该壳体周壁211的定位周壁43、一个介于该第二心轴41与加工机之间的转接头44，及一组设置于该定位周壁43的编码器45；其中，该第二心轴41具有一个邻近该转接头44的转接端部411，及一个相反于该转接端部411的第二端部412；而该第二端部412具有一段沿该轴线L方向上与该第一端部312相互叠合的长度；在本实施例中，该第二端部412的内径大于该第一端部312的外径，换句话说，该第一端部312是穿设于该第二端部412内，另外，该定位周壁43是使用多根螺丝(图未示)锁固于该壳体周壁211。

该轴承单元5包括有一群接触该第一心轴31一外壁面的第一轴承群51，及一群设置于该第二心轴41一外壁面的第二轴承群52；其中，该第一轴承群51具有四组沿该轴线L方向上分布于该刀座单元3内的第一轴承511，该第二轴承群52具有二组沿该轴线L方向上分布于该定位单元4内的第二轴承521。

该马达单元6包括一组环绕固设于该壳体周壁211内的定子61，及一组环绕固设于该第一心轴31外周壁上并介于该第一轴承群51与第一端部312之间的转子62；当电力进入该定子61后，利用电磁效应可使得转子62绕该轴线L高速转动，并带动该第一心轴31、第二心轴41同时高速转动。

配合参阅图3、图4，该连接单元7包括一个设置于该第一端部312的第一卡合部71、一个设置于该第二端部412的第二卡合部72、一个沿该壳体周壁211一径向上介于该第一端部312与第二端部412之间的衬套件73，及多个设置于该衬套件73的滚动件74。其中，该第一卡合部71具有二个凸出于该第一端部312的卡块711，而该第二卡合部72具有二个朝该第二端部412凹设的卡槽721，上述卡块711分别可拆卸地卡合于上述卡槽721，而且，沿该轴线L方向上，上述卡块711与上述卡槽721之间存在有间隙75；换句话说，在卡合之后，上述卡块711与上述卡槽721在沿该轴线L方向上仍可相对地移动。

如此的设计，是由于上述第一心轴31、第二心轴41在高速转动下，与该轴承单元5摩擦而造成温度的上升，会改变上述第一心轴31、第二心轴41在该轴线L方向上的长度；而在沿该轴线L方向上上述卡块711与上述卡槽721之间存有间隙75，可让上述第一心轴31、第二心轴41因温度变化而产生的长度变化，在上述滚动件74的导引下，使上述卡块711与上述卡槽721沿该轴线L方向上相对靠近地移动，避免了上述第一心轴31、第二心轴41的对撞；相反地，在温度下降的过程中，上述卡块711与上述卡槽721则会沿该轴线L方向上相对远离地移动。

在本实施例中，该第一卡合部71是与第一心轴31一体成型的制成，所以第一卡合部71与第一心轴31的材质相同并具有一种第一材料弹性系数，而第二卡合部72则是由具有一种第二材料弹性系数的材质制成后再设置于第二心轴41，如此，利用该第一卡合部71、第二卡合部72的材质分别具有不同的弹性系数，可使上述卡块711与上述卡槽721在卡合时，更容易紧密卡合，且仍可供维修者拆卸维修。另外，每一滚动件74各是一颗可朝任意方向转动并实质上半径相同的钢珠。

值得一提的是，关于该第一卡合部71、第二卡合部72的凹凸配合，也可以是该第一卡合部71具有二个朝该第一端部312凹设的卡槽，该第二卡合部72具有二个凸出于该第二端部412的卡块。

参阅图5，该液冷单元8包括一个入液口81、一条环绕该刀座周壁33并由该刀座周壁33与壳体周壁211配合界定出的刀座液冷槽道82、一条环绕该定子61一外周壁611并由该定子61外周壁611与壳体周壁211配合界定出的定子液冷槽道83、一个出液口84，及一条依序串连该入液口81、刀座液冷槽道82、定子液冷槽道83、出液口84的液冷流道85；利用冷却液在上述刀座液冷槽道82、定子液冷槽道83之间的流动，带走该第一心轴31、第二心轴41高速转动时，与该轴承单元5各第一轴承511、第二轴承521之间摩擦产生的热量，用于降低整个内藏式马达主轴2的温度。

参阅图6，该气冷单元9包括一组在该刀座单元3中流动的刀座气冷管路91，及一组在该定位单元4中流动的定位气冷管路92；其中，该刀座气冷管路91具有一个入气口911、一条环绕该刀座内壁32并由该刀座内壁32与刀座周壁33配合界定出的刀座气冷槽道912、一个排气口913，及一条依序串连该入气口911、刀座气冷槽道912、及排气口913的刀座气冷流道914；而该定位气冷管路92具有一个入气口921、一条环绕该定位内壁42并由该定位内壁42与定位周壁43配合界定出的定位气冷槽道922、一个排气口923，及一条依序串连该入气口921、定位气冷槽道922、及排气口923的定位气冷流道924。

本发明的设计是导引压缩空气直接流入到环绕上述刀座内壁32、定位内壁42的上述刀座气冷槽道912、定位气冷槽道922，以最靠近该第一心轴31、第二心轴41及各第一轴承511、第二轴承521的距离来带走摩擦产生的热量，达成有效率的冷却效果。

参阅图4、图7，当本发明内藏式马达主轴2故障需要更换维修时，维修者先进行故障点诊断，确认该故障点是位于该刀座单元3或者定位单元4，如故障点是发生在该刀座单元3或者固设于该刀座单元3上的零组件时，维修者首先将该刀座周壁33锁固于该法兰212的多根螺丝(图未示)拆卸，再沿该轴线L方向施力于该刀座单元3用以抽离，等到该第一卡合部71卡块711与第二卡合部72卡槽721沿该轴线L方向分离之后，该刀座单元3便可从该壳体单元21中抽出，稍后，维修者再将新的刀座单元3插入该壳体单元21中并沿该轴线L方向施力，待该第一卡合部71卡块711与第二卡合部72卡槽721沿该轴线L方向卡合之后，再使用多根螺丝将新的刀座单元3锁固于该法兰212，如此，即完成分段抽换维修的动作。

另外，如故障点是发生在该定位单元4或者固设于该定位单元4上的零组件时，其分段抽换维修的动作，除了需要对该转接头44、电力、压缩空气等驱动要件与该加工机之间的脱离与再连接进行额外的动作，其它皆与上述发生于刀座单元3的状况相同。

值得一提的是，由于本发明的连接单元7衬套件73上设置有实质上半径相同的多个滚动件74，可对第一端部312及第二端部412提供良好的同心定位；如此，维修者对其中一个单元分段抽换维修之后，可利用未抽换维修并保有原有位置精度的另一个单元，及上述滚动件74在卡合时可提供良好的同心定位，达到组装后不必再进行位置精度校正的优点。

由以上说明可得知，本发明内藏式马达主轴2利用分别设置于第一心轴31、第二心轴41的第一卡合部71、第二卡合部72，达成分段抽换维修，节省维修成本的目的，另外在该衬套件73与上述滚动件74的导引下，抽换维修后的单元不必再进行位置精度的校正，确实能达到本发明的目的。

Claims (10)

1.一种内藏式马达主轴，适用于一台加工机，该内藏式马达主轴包含一个中空的壳体单元，及分别设置于该壳体单元二端部的一个刀座单元与一个定位单元；其特征在于，

该壳体单元，包括一条中心轴线；

该刀座单元，包括一根沿该中心轴线延伸并设置于该壳体单元中的第一心轴，及一个连接于该第一心轴一端部的刀具夹头，其中，该第一心轴具有一个相反于该刀具夹头的第一端部；

该定位单元，包括一根沿该中心轴线延伸并设置于该壳体单元中的第二心轴，及一个介于该第二心轴与加工机之间的转接头，其中，该第二心轴具有一个相反于该转接头的第二端部，而该第二端部具有一段沿该中心轴线方向上与该第一端部相互叠合的长度；

该内藏式马达主轴还包含有：

一个连接单元，包括一个设置于该第一端部的第一卡合部、一个设置于该第二端部的第二卡合部、一个沿该壳体单元一径向上介于该第一端部与第二端部之间的衬套件，及多个设置于该衬套件的滚动件，其中，该第一卡合部是卡合于第二卡合部。

2.根据权利要求1所述的内藏式马达主轴，其特征在于，该连接单元第一卡合部具有多个凸出于该第一端部的卡块，而该第二卡合部具有多个朝该第二端部凹设的卡槽，其中，上述卡块是分别卡合于上述卡槽。

3.根据权利要求2所述的内藏式马达主轴，其特征在于，还包含多个沿该中心轴线方向上存在于上述卡块与上述卡槽之间的间隙。

4.根据权利要求1所述的内藏式马达主轴，其特征在于，该连接单元第一卡合部具有多个朝该第一端部凹设的卡槽，而第二卡合部具有多个凸出于该第二端部的卡块，其中，上述卡块是分别卡合于上述卡槽。

5.根据权利要求4所述的内藏式马达主轴，其特征在于，还包含多个沿该中心轴线方向上存在于上述卡块与上述卡槽之间的间隙。

6.根据权利要求1所述的内藏式马达主轴，其特征在于，该连接单元的每一滚动件各是一颗可朝任意方向转动并实质上半径相同的钢珠。

7.根据权利要求1所述的内藏式马达主轴，其特征在于，该刀座单元还包括有一围绕该第一心轴的刀座内壁，及一介于该壳体单元与刀座内壁之间的刀座周壁。

8.根据权利要求7所述的内藏式马达主轴，其特征在于，还包含一个气冷单元，该气冷单元包括一组刀座气冷管路，该刀座气冷管路具有一个入气口、一条刀座气冷槽道、一个排气口及一条刀座气冷流道，该刀座气冷槽道是环绕该刀座内壁并由该刀座内壁与该刀座周壁配合界定出的，该刀座气冷流道依序串连该入气口、该刀座气冷槽道及该排气口。

9.根据权利要求1所述的内藏式马达主轴，其特征在于，该定位单元还包括有一围绕该第二心轴的定位内壁，及一设置于该定位内壁一外壁面的定位周壁。

10.根据权利要求9所述的内藏式马达主轴，其特征在于，还包含一个气冷单元，该气冷单元还包括一组定位气冷管路，该定位气冷管路具有一个入气口、一条定位气冷槽道、一个排气口及一条定位气冷流道，该定位气冷槽道是环绕该定位内壁并由该定位内壁与该定位周壁配合界定出的，该定位气冷流道依序串连该入气口、该定位气冷槽道及该排气口。

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