CN101628341A - 能改善动平衡的主轴装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能改善动平衡的主轴装置，包括一个心轴单元、一个套设在该心轴单元外部的壳体单元及安装在该心轴单元与该壳体单元间的一个马达、一个前轴承单元、一个后轴承单元。该心轴单元的一支拉杆与一个筒夹利用一个套合部及一个导正该套合部同心嵌套的嵌合部达到对心目的，且该心轴单元又对应一个后支撑段设置一个定位盘件，或将该拉杆缩入在一个轴套中、将一个第一弹力件设置在一个内孔中，都可有效改善动平衡，确保该心轴单元运转时的稳定性及精确性。

Description

能改善动平衡的主轴装置

技术领域

本发明涉及一种加工机械，特别是涉及一种用以夹持刀具且进行加工的能改善动平衡的主轴装置。

背景技术

如图1所示，现有一种加工机主轴装置，包括有一个心轴单元1、一个套设在该心轴单元1外部的壳体单元2、一个安装在该心轴单元1与该壳体单元2间且用以驱动该心轴单元1转动的马达3、使该心轴单元1的前、后段呈可旋转地被该壳体单元2所支撑的一个前轴承单元4、一个后轴承单元5。该心轴单元1具有一个轴套101、一支沿一条轴线L穿设在该轴套101中的拉杆102、一个沿该轴线L与该拉杆102锁接的筒夹103、一个套设在该轴套101与该拉杆102间且提供该筒夹103恒朝该轴套101内部套合的第一弹力件104及一个套设在该壳体单元2与该轴套101间的第二弹力件105，该轴套101具有一个趋近于前段的定位盘件106。该壳体单元2具有一个主体201及一个套设在该主体201后端部且提供该后轴承单元5套设定位的后轴座202，该主体201具有一个与该定位盘件106相对设置的定位肩面203，该第二弹力件105套设在该后轴座202与该后轴承单元5间，该第二弹力件105提供该定位盘件106相对于该定位肩面203保持一个转动间隙。

虽然上述的主轴装置可达到预期的加工目的，但是当该心轴单元1受该马达3驱动产生高速转动时，该心轴单元1的动平衡非常重要，若动平衡不佳，不但会影响加工的精密度，也会影响前、后轴承单元4、5的使用寿命，且这种主轴装置在实际应用时却有下列缺失：

一、该心轴单元1的拉杆102与该筒夹103是直接利用螺杆与螺孔锁接，容易因为螺径间隙、加工及组配的误差而造成拉杆102与筒夹103不同心，当主轴装置高速运转时，该心轴单元1容易产生晃动，影响动平衡。

二、该心轴单元1是在轴套101的前段设有定位盘件106，相对地该壳体单元2的主体201也必须设置有供产生该定位肩面203的一个间隔壁板203’，所以该主轴装置的质量会加重在前段，如此一来，不但会影响前段的结构精密度，且前段质量愈重，对动平衡的影响也愈敏感，前轴承单元4的损耗度也较高。

发明内容

本发明的一个目的是在提供一种确保构件同心锁接且避免质量偏重于前段而影响动平衡的能改善动平衡的主轴装置。

本发明的另一个目的，在于提供一种确保构件同心锁接且避免质量过重而影响动平衡的能改善动平衡的主轴装置。

本发明能改善动平衡的主轴装置的一个态样，包括一个心轴单元、一个套设在该心轴单元外部的壳体单元、一个安装在该心轴单元与该壳体单元间的马达及分别设置在该马达两侧的一个前轴承单元、一个后轴承单元。该心轴单元是沿一条轴线延伸，并具有一个轴套、一支沿该轴线穿设在该轴套中的拉杆、一个沿该轴线与该拉杆锁接的筒夹及一个套设在该轴套与该拉杆间且提供该筒夹恒朝该轴套内部套合的第一弹力件，该轴套具有一个前支撑段、一个后支撑段、一个介于该前、后支撑段间的被驱动段、一个贯穿该前、后支撑段内部的内孔及一个对应该后支撑段且由外周面凸出的定位盘件，该内孔具有一个对应该前支撑段的锥孔段及一个设于该锥孔段内侧的内侧孔段，该拉杆具有一个对应该前支撑段的套合部、一个设于该套合部一侧的外螺纹部及一个与该外螺纹部相反设置的直杆部，该筒夹具有一个套设在该锥孔段中的圆锥部、一个导正该套合部同心嵌套的嵌合部及一个设于该嵌合部一侧且与该外螺纹部螺合的内螺纹部。该壳体单元是呈中空筒状且套设在该心轴单元外部，并具有一个对应该前支撑段的第一端部、一个对应该后支撑段的第二端部、一个介于该第一、二端部间且对应该被驱动段的中间段、一个趋近于该第二端部且供该定位盘件轴向定位的定位肩面。该马达是安装在该心轴单元与该壳体单元间且驱动该心轴单元转动，并具有一个固定于该中间段的定子及一个安装在该定子内部且固定在该被驱动段的转子。该前轴承单元是使该心轴单元的前支撑段被该壳体的第一端部所支撑。该后轴承单元是使该心轴单元的后支撑段被该壳体的第二端部所支撑。

本发明的有益效果在于：利用该套合部及嵌合部互相套合，确保该筒夹与该拉杆锁接时具有较佳的同心度，且将该定位盘件设置在后支撑段，有效改善动平衡，确保该心轴单元运转时的稳定性及精确性。

本发明能改善动平衡的主轴装置另一个态样，包括一个心轴单元、一个套设在该心轴单元外部的壳体单元、一个安装在该心轴单元与该壳体单元间的马达及分别设置在该马达两侧的一个前轴承单元、一个后轴承单元。该心轴单元是沿一条轴线延伸，并具有一个轴套、一支沿该轴线穿设且缩入在该轴套中的拉杆、一个沿该轴线与该拉杆锁接的筒夹及一个套设在该轴套与该拉杆间且提供该筒夹恒朝该轴套内部套合的第一弹力件，该轴套具有一个前支撑段、一个后支撑段、一个介于该前、后支撑段间的被驱动段及一个贯穿该前、后支撑段内部的内孔，该内孔具有一个对应该前支撑段的锥孔段及一个设于该锥孔段内侧的内侧孔段，该拉杆具有一个对应该前支撑段的套合部、一个设于该套合部一侧的外螺纹部及一个与该外螺纹部相反设置的直杆部，该筒夹具有一个套设在该锥孔段中的圆锥部、一个导正该套合部同心嵌套的嵌合部及一个设于该嵌合部一侧且与该外螺纹部螺合的内螺纹部，该第一弹力件套设在该轴套内部且套设在该直杆部外部。该壳体单元是呈中空筒状且套设在该心轴单元外部，并具有一个对应该前支撑段的第一端部、一个对应该后支撑段的第二端部及一个介于该第一、二端部间且对应该被驱动段的中间段。该马达是安装在该心轴单元与该壳体单元间且驱动该心轴单元转动，并具有一个固定于该中间段的定子及一个安装在该定子内部且固定在该被驱动段的转子。该前轴承单元是使该心轴单元的前支撑段被该壳体的第一端部所支撑。该后轴承单元是使该心轴单元的后支撑段被该壳体的第二端部所支撑。

本发明的有益效果在于：利用该套合部与嵌合部互相套合，确保该筒夹与该拉杆锁接时具有较佳的同心度，且将该拉杆缩短、将第一弹力件设置在内孔中，可有效改善动平衡，确保该心轴单元运转时的稳定性及精确性。

附图说明

图1是现有一种主轴装置的组合剖面图；

图2是本发明第一个实施例的组合剖面图；

图3是本发明上述较佳实施例的平面分解图，说明一支拉杆与一个筒夹的分解示意图；

图4是本发明一个第二较佳实施例的组合剖面图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

如图2所示，本发明能改善动平衡的主轴装置第一个较佳实施例，包括一个心轴单元10、一个套设在该心轴单元10外部的壳体单元20、一个安装在该心轴单元10与该壳体单元20间的马达30、一个设置在该马达30前侧的前轴承单元40、一个设置在该马达30后侧的后轴承单元50及一个固设在该后轴承单元50后侧的头座单元60。

该心轴单元10是沿一条轴线L延伸，并具有一个轴套11、一支沿该轴线L穿设在该轴套11中的拉杆12及一个沿该轴线L与该拉杆12锁接的筒夹13、一个套设在该轴套11与该拉杆12间且提供该筒夹13恒朝该轴套11内部套合的第一弹力件14及一个设于该轴套11与该壳体单元20间的第二弹力件15。

该轴套11具有设于外周面的一个前支撑段111、一个沿该轴线L与该前支撑段111相反设置的后支撑段112、一个介于该前、后支撑段111、112间的被驱动段113、一个介于该后支撑段112与该被驱动段113间且由外周面凸出的定位盘件114及一个设置在该后支撑段112的环肩部115，以及一个贯穿该前、后支撑段111、112内部的内孔116，该内孔116具有一个对应该前支撑段111的锥孔段117及一个设于该锥孔段117内侧的内侧孔段118。

配合参阅图3，该拉杆12具有一个对应该前支撑段111的套合部121、一个设于该套合部121一侧的外螺纹部122、一个与该外螺纹部122相反设置的直杆部123、一个介于该直杆部123与该套合部121间且垂直该轴线L的肩部124及一个凸设在该轴套11后支撑段112外部的圆盘125。该套合部121呈直圆短柱状，并位于该外螺纹部122的内侧，该圆盘125的外径大于该直杆部123。

配合参阅图3，该筒夹13具有一个设于外周面且套设在该锥孔段117中的圆锥部131、一个设于内部的嵌合部132、一个设于该嵌合部132一侧且与该外螺纹部122螺合的内螺纹部133及一个与该肩部124相对的端面134。该嵌合部132由该端面134凹设且介于该端面134与该内螺纹部133间，并呈直圆孔状，该嵌合部132的孔径实质上等于该套合部121的外径，且用于导正该套合部121同心嵌套。

该第一弹力件14是由多数片盘形簧片叠合组成，且套设在该环肩部115与该圆盘125间，且对该圆盘125产生弹力顶持，并拉掣该拉杆12且提供该筒夹13的圆锥部131恒保持朝该锥孔段117套合的趋势。

该第二弹力件15是由多数片盘形簧片叠合组成，且弹抵在该后轴承单元50上。

该壳体单元20是呈中空筒状且套设在该心轴单元10外部，并具有一个主体21、一个套设在该主体21前端部的前轴座22及一个套设在该主体21后端部的后轴座23。该主体21具有一个对应该前支撑段111的第一端部211、一个对应该后支撑段112的第二端部212及一个介于该第一、二端部211、212间且对应该被驱动段113的中间段213，该前轴座22固定在该第一端部211中，该后轴座23固定在该第二端部212中，并具有一个供该定位盘件114轴向定位的定位肩面231及一个与该定位肩面231间隔设置且位在该定位盘件114另一侧的挡环232，该第二弹力件15弹抵在该挡环232与该后轴承单元50间。

该马达30是安装在该心轴单元10的轴套11与该壳体单元20间，且驱动该心轴单元10转动，并具有一个固定于该中间段213的定子31及一个安装在该定子31内部且固定在该被驱动段113的转子32。

该前轴承单元40是套设在该轴套11与该前轴座22间，且使该心轴单元10的前支撑段111呈可旋转地被该壳体单元20的第一端部211所支撑。

该后轴承单元50是套设在该轴套11与该后轴座23间，且使该心轴单元10的后支撑段112呈可旋转地被该壳体单元20的第二端部212所支撑，该第二弹力件15弹抵在该挡环232与该后轴承单元50间，并提供该定位盘件114相对于该定位肩面231保持一个转动间隙，且该后轴承单元50在相反于该第二弹力件15的一侧受一个螺设于该心轴单元10上的螺帽119作轴向限位。

该头座单元60具有一个固设在该后轴座23外侧的本体固定座61及一个用于推掣该拉杆12的压力缸62，该压力缸62掣压该圆盘125以使该筒夹13自该圆锥部131移出且达到换刀目的。

再如图2所示，在组配时，该心轴单元10的拉杆12与筒夹13利用该外、内螺纹部122、133螺接而互相连结，且在该外、内螺纹部122、133锁接时，该套合部121与该嵌合部132产生同心嵌套的作用，确保该拉杆12与该筒夹13准确对心。

当该主轴装置进行加工，且电源通过该定子31，产生激磁作用而使转子32转动时，该心轴单元10被驱动而产生高速转动，且利用该筒夹13夹持刀具进行加工。且该心轴单元10高速转动时，利用将该定位盘件114设置在趋近该后支撑段112，使得该主轴装置的前段质量获得减轻，如此一来，不但精准控制前段的结构精密度，且改善主轴装置的动平衡，前、后轴承单元40、50的损耗度也较低。

因此，本发明的优点归纳如下：

一、该心轴单元10的拉杆12与该筒夹13利用外、内螺纹部122、133锁接时，也利用该套合部121与该嵌合部132产生同心嵌套的作用，确保该拉杆12与该筒夹13准确对心，当主轴装置高速运转时，避免该心轴单元10产生晃动，动平衡佳。

二、利用该定位盘件114设置在趋近该后支撑段112，可使该主轴装置的前段质量获得减轻，可避免影响前段的结构精密度，且前段质量轻、动平衡佳，前、后轴承单元40、50的使用寿命较为平均。

再如图4所示，本发明第二个实施例的主轴装置，也包括一个心轴单元10’、一个套设在该心轴单元10’外部的壳体单元20’、一个安装在该心轴单元10’与该壳体单元20’间的马达30’、一个设置在该马达30’前侧的前轴承单元40’、一个设置在该马达30’后侧的后轴承单元50’及一个固设在该后轴承单元50’后侧的头座单元60’。其中，该壳体单元20’、马达30’、前轴承单元40’、后轴承单元50’及头座单元60’与第一个实施例大致相同，且差异处在于：

该心轴单元10’具有一个轴套11’、一支沿该轴线L穿设且完全缩入在该轴套11’中的拉杆12’、一个与该拉杆12’锁接的筒夹13’、一个套设在该轴套11’与该拉杆12’间且提供该筒夹13’恒朝该轴套11’内部套合的第一弹力件14’、一个设于该轴套11’与该壳体单元20’间的第二弹力件15’及一个与该筒夹13’相反设置且锁固在该拉杆12’末端的端件16’。

该轴套11’是沿该轴线L分制成一支第一管件17’及一支与该第一管件17’对接的第二管件18’，并具有一个前支撑段111’、一个后支撑段112’、一个介于该前、后支撑段111’、112’间的被驱动段113’及一个贯穿该前、后支撑段111’、112’内部的内孔116’，该内孔116’具有一个对应该前支撑段111’的锥孔段117’、一个设于该锥孔段117’内侧的内侧孔段118’，且该前支撑段111’、锥孔段117’设置在该第一管件17’，该内侧孔段118’具有一个设置在该第一管件17’内部且与该锥孔段117’相邻的小径部171’、一个设于该第二管件18’内部的大径部181’及一个介于该小、大径部171’、181’间且恰位于该第一管件17’侧端的定位面182’。该后支撑段112’、被支撑段113’设置在该第二管件18’，该后支撑段112’供该第二弹力件15’及后轴承单元50’安装定位，且该第二管件18’还具有一个趋近于该第一管件17’的定位盘件114’。

该拉杆12’也具有一个套合部121’、一个设于该套合部121’外侧的外螺纹部122’、一个与该外螺纹部122’相反设置的直杆部123’、一个介于该套合部121’与该直杆部123’间的肩部124’，该端件16’锁固在该直杆部123’末端，该第一弹力件14’对应该内侧孔段118’且套设在该直杆部123’外部，且弹抵在该定位面182’与该端件16’间，并提供该拉杆12’及该筒夹13’弹性拉力。

该筒夹13’也具有一个套设在该锥孔段117’中的圆锥部131’、一个设于内部的嵌合部132’、一个设于该嵌合部132’一侧且与该外螺纹部122’螺合的内螺纹部133’及一个与该肩部124’相对的端面134’。该嵌合部132’导正该套合部121’同心嵌套。

该壳体单元20’具有一个主体21’、一个套设在该主体21’前端部的前轴座22’及一个套设在该主体21’后端部的后轴座23’，该前轴座22’具有一个与该定位盘件114’相对且间隔设置的定位肩面221’，该后轴座23’具有一个挡环232’，该第二弹力件15’弹抵在该挡环232’与该后轴承单元50’间，该第二弹力件15’提供该定位盘件114’相对于该定位肩面221’保持一个转动间隙。

因此，该心轴单元10’的拉杆12’与该筒夹13’利用外、内螺纹部122’、133’锁接时，也利用该套合部121’与该嵌合部132’产生同心嵌套的作用，确保该拉杆12’与该筒夹13’准确对心，当主轴装置高速运转时，避免该心轴单元10’产生晃动，动平衡佳。另外，该第一弹力件14’设置在该内孔116’中、该拉杆12’长度缩短且完全缩入于该轴套11’内部，整体质量减轻，也有效改善动平衡，确保该心轴单元10’运转时的稳定性及精确性。

Claims (13)

1.一种能改善动平衡的主轴装置，包括一个心轴单元、一个套设在该心轴单元外部的壳体单元及安装在该心轴单元与该壳体单元间的一个马达、一个前轴承单元、一个后轴承单元；该主轴装置的特征在于：

该心轴单元，是沿一条轴线延伸，并具有一个轴套、一支沿该轴线穿设在该轴套中的拉杆、一个沿该轴线与该拉杆锁接的筒夹及一个套设在该轴套与该拉杆间且提供该筒夹恒朝该轴套内部套合的第一弹力件，该轴套具有一个前支撑段、一个后支撑段、一个介于该前、后支撑段间的被驱动段、一个贯穿该前、后支撑段内部的内孔及一个对应该后支撑段且由外周面凸出的定位盘件，该内孔具有一个对应该前支撑段的锥孔段及一个设于该锥孔段内侧的内侧孔段，该拉杆具有一个对应该前支撑段的套合部、一个设于该套合部一侧的外螺纹部及一个与该外螺纹部相反设置的直杆部，该筒夹具有一个套设在该锥孔段中的圆锥部、一个导正该套合部同心嵌套的嵌合部及一个设于该嵌合部一侧且与该外螺纹部螺合的内螺纹部；

该壳体单元，是呈中空筒状，并具有一个对应该前支撑段的第一端部、一个对应该后支撑段的第二端部、一个介于该第一、二端部间且对应该被驱动段的中间段、一个趋近于该第二端部且供该定位盘件轴向定位的定位肩面；

该马达，是驱动该心轴单元转动，并具有一个固定于该中间段的定子及一个安装在该定子内部且固定在该被驱动段的转子；

该前轴承单元，是使该心轴单元的前支撑段被该壳体的第一端部所支撑；

该后轴承单元，是使该心轴单元的后支撑段被该壳体的第二端部所支撑。

2.如权利要求1所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该心轴单元的套合部呈直圆短柱状，该筒夹的嵌合部呈直圆孔状，该嵌合部的孔径实质上等于该套合部的外径。

3.如权利要求2所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该心轴单元的套合部位于该外螺纹部的内侧，该拉杆还具有一个介于该直杆部与该套合部间的肩部，该筒夹还具有一与该肩部相对的端面，该嵌合部由该端面凹设且介于该端面与该内螺纹部间。

4.如权利要求1所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该壳体单元还具有一个固定在该第二端部的后轴座，该后轴承单元套设在该轴套与该后轴座间，该后轴座具有该定位肩面。

5.如权利要求4所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该心轴单元的拉杆具有一个凸设在该轴套的后支撑段外部的圆盘，该轴套还具有一个设置在该后支撑段的环肩部，该第一弹力件套设在该环肩部与该圆盘间且对该圆盘产生弹力顶持，该第二弹力件提供该定位盘件相对于该定位肩面保持一个转动间隙。

6.如权利要求5所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该壳体单元的后轴座具有一个与该定位肩面间隔设置的挡环，该心轴单元还具有一个设于该后轴承单元与该挡环间的第二弹力件。

7.如权利要求6所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该心轴单元的第一、二弹力件分别由多数片盘形簧片叠合组成。

8.一种能改善动平衡的主轴装置，包括一个心轴单元、一个套设在该心轴单元外部的壳体单元及安装在该心轴单元与该壳体单元间的一个马达、一个前轴承单元、一个后轴承单元；该主轴装置的特征在于：

该心轴单元，是沿一条轴线延伸，并具有一个轴套、一支沿该轴线穿设且缩入在该轴套中的拉杆、一个沿该轴线与该拉杆锁接的筒夹及一个套设在该轴套与该拉杆间且提供该筒夹恒朝该轴套内部套合的第一弹力件，该轴套具有一个前支撑段、一个后支撑段、一个介于该前、后支撑段间的被驱动段及一个贯穿该前、后支撑段内部的内孔，该内孔具有一个对应该前支撑段的锥孔段及一个设于该锥孔段内侧的内侧孔段，该拉杆具有一个对应该前支撑段的套合部、一个设于该套合部一侧的外螺纹部及一个与该外螺纹部相反设置的直杆部，该筒夹具有一个套设在该锥孔段中的圆锥部、一个导正该套合部同心嵌套的嵌合部及一个设于该嵌合部一侧且与该外螺纹部螺合的内螺纹部，该第一弹力件套设在该轴套内部且套设在该直杆部外部；

该壳体单元，是呈中空筒状，并具有一个对应该前支撑段的第一端部、一个对应该后支撑段的第二端部及一个介于该第一、二端部间且对应该被驱动段的中间段；

该马达，是驱动该心轴单元转动，并具有一个固定于该中间段的定子及一个安装在该定子内部且固定在该被驱动段的转子；

该前轴承单元，是使该心轴单元的前支撑段被该壳体的第一端部所支撑；

该后轴承单元，是使该心轴单元的后支撑段被该壳体的第二端部所支撑。

9.如权利要求8所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该心轴单元的套合部呈直圆短柱状，该筒夹的嵌合部呈直圆孔状，该嵌合部的孔径实质上等于该套合部的外径。

10.如权利要求9所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该心轴单元的套合部位于该外螺纹部的内侧，该拉杆还具有一个介于该直杆部与该套合部间的肩部，该筒夹还具有一个与该肩部相对的端面，该嵌合部由该端面凹设且介于该端面与该内螺纹部间。

11.如权利要求8所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该心轴单元的轴套具有一支第一管件及一支沿该轴线与该第一管件对接的第二管件，该第一管件具有该锥孔段，该内侧孔段具有一个设置在该第一管件内部且与该锥孔段相邻的小径部、一个设于该第二管件内部的大径部及一个介于该小、大径部间的定位面，该心轴单元还具有一个锁固在该直杆部末端的端件，该第一弹力件顶持在该定位面与该端件间。

12.如权利要求11所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该心轴单元的第二管件还具有一个趋近于该第一管件的定位盘件及一个设于该后轴承单元与该挡环间的第二弹力件，该壳体单元还具有一个固定在该第一端部的前轴座，该前轴承单元套设在该轴套与该前轴座间，该前轴座具有一个与该定位盘件相对且间隔设置的定位肩面，该第二弹力件提供该定位盘件相对于该定位肩面保持一个转动间隙。

13.如权利要求12所述的能改善动平衡的主轴装置，其特征在于：该心轴单元的第一、二弹力件分别由多数片盘形簧片叠合组成。

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