CN101628342B - 能改善冷却及除尘效果的主轴装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能改善冷却及除尘效果的主轴装置，包括一个心轴单元、一个套设在该心轴单元外部的壳体及安装在该心轴单元与该壳体间的一个马达、一个前轴座单元、一个后轴座单元。该壳体具有一条冷却流道，该冷却流道是沿环向来回环绕且依序流经一个中间段、一个第一端部及一个第二端部，且该前轴座单元具有一个第一混合槽及一个第二混合槽。借此，该冷却流道依发热量作冷却顺序配置，以产生较佳的冷却效果，该第一、二混合槽使得气流充分混合且均匀地由前轴座单元外侧周围喷出，达到防粉尘、除屑目的。

Description

能改善冷却及除尘效果的主轴装置 

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冷却及除尘效果的主轴装置。 

背景技术

如图1及图2所示，现有一种加工机主轴装置(美国专利5798587号专利案)，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2、一个安装在该心轴单元1与该壳体2间且用以驱动该心轴单元1转动的马达3、使得该心轴单元1的前、后段呈可旋转地被该壳体2所支撑的一个前轴承单元4、一个后轴承单元5及一条设置在该壳体2内部的冷却回路6。该冷却回路6具有一个沿该壳体2轴向延伸的导入道601、一个与该导入道601导通且对应该前轴承单元4的前轴承冷却区602、一个与该前轴承冷却区602导通且对应该马达3的马达冷却区603及一个与该马达冷却区603导通且对应该后轴承单元5的后轴承冷却区604。当该主轴装置运转时，利用一个冷源产生器7将冷却流体导入该导入道601，会先引流至该前轴承冷却区602对该前轴承单元4进行冷却，再引流至该马达冷却区603对马达3进行冷却，最后再引流至该后轴承冷却区604对该后轴承单元5进行冷却。且借该冷却流体流经该冷却回路，可以降低轴承旋转摩擦及马达线圈激磁所产生的热能。 

虽然上述的主轴装置可达到预期的加工目的，但是在实际应用时却有下列缺失： 

一、主轴装置运转时，该马达3是发热量最大处，其次分别是前轴承单元4及后轴承单元5，且因为冷却流体是先流经该前轴承冷却区602，再依序流经马达冷却区603及后轴承冷却区604，显然，冷却流体并未依发热量的大小作先后配置，以致于冷却效果不佳，也容易影响主轴装置的加工精度。 

二、因为冷却流体是依序流经该前轴承冷却区602、马达冷却区603及后轴承冷却区604，且该马达冷却区603是呈螺旋环状，以致于该导入道601必须设在该马达冷却区603外部，如此一来，主轴装置整体的直径大，体积也较大。 

三、为了在该壳体1内部产生该冷却回路6，必须在该壳体1内部钻设许多孔洞，且各个孔洞的外侧端口必须塞设管塞7(pipe plug)，造成加工的复杂性，成本 也会较高。 

另外，该主轴装置进行钻孔、铣切等加工时，所产生的碎屑、粉尘容易对该前轴承单元4造成不良影响，上述的主轴装置并无法提供改善的方案。 

发明内容

本发明的目的是在提供一种冷却效果佳、体积小且加工容易的能改善冷却及除尘效果的主轴装置。 

本发明能改善冷却及除尘效果的主轴装置，包括一个心轴单元、一个套设在该心轴单元外部的壳体、一个安装在该心轴单元与该壳体间的马达及分别设置在该马达两侧的一个前轴座单元、一个后轴座单元。该心轴单元是沿一条轴线延伸，并具有一个前支撑段、一个后支撑段及一个介于该前、后支撑段间的被驱动段。该壳体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、一条冷却流道及一个导入气流的导气道，该冷却流道是沿环向来回环绕且依序流经该中间段、第一端部及第二端部。该马达是安装在该心轴单元与该壳体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。该前轴座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，并具有一个与该导气道导通且围绕该轴线设置的第一混合槽、一个与该第一混合槽间隔设置的第二混合槽及多数个连通该第一、二混合槽的导流道，该第二混合槽围绕在该心轴单元的前支撑段侧端外部。该后轴座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：利用该冷却流道依发热量大小且使冷却流体依序流经对应于该马达、前轴座单元及后轴座单元，达到较佳的冷却效果，且该主轴装置整体体积小、加工较为容易。 

附图说明

图1是现有一种主轴装置的冷却回路示意图； 

图2是该种主轴装置的组合示意图； 

图3是本发明一个实施例的组合剖面图； 

图4是本发明上述较佳实施例的侧视图； 

图5是本发明上述较佳实施例的立体示意图，说明一个壳体的一个内筒件外周面凹设有一条冷却流道； 

图6是本发明上述较佳实施例的冷却流道展开示意图； 

图7是本发明上述较佳实施例的平面分解图，说明一个前轴座单元的一个前座体与一个侧盖； 

图8是沿图7中的直线VIII-VIII所取的剖视示意图。 

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3及图4所示，本发明能改善冷却及除尘效果的主轴装置的较佳实施例，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20、一个安装在该心轴单元10与该壳体20间的马达30、一个设置在该马达30前侧的前轴座单元40、一个设置在该马达30后侧的后轴座单元50及一个固设在该后轴座单元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及一个与该拉杆12锁接的筒夹13，该轴套11的外周面具有一个前支撑段14、一个后支撑段15及一个介于该前、后支撑段14、15间的被驱动段16。在对应该筒夹13的前支撑段14还固设有一个挡环17。 

该壳体20是呈中空筒状且套设在该心轴单元10外部，并具有一个内筒件21、一个密封固设在该内筒件21外部的外筒件22、一个对应该前支撑段14的第一端部23、一个对应该后支撑段15的第二端部24、一个介于该第一、二端部23、24间且对应该被驱动段16的中间段25、一条冷却流道26及一条导入气流的导气道27。该冷却流道26是以铣沟加工方式凹设在该内筒件21的外周面，且借该外筒件22固设在该内筒件21的外周面而获得封闭，如图5及图6所示，该内筒件21其中一侧具有一个间隔区域211，该冷却流道26是在该间隔区域211的两侧间沿环向来回环绕，且具有一个连通至该第二端部24端面并导入冷却流体的导入口261、一个与该导入口261连通且沿环向来回环绕该中间段25的第一冷却段262、一个与该第一冷却段262连通且沿环向来回环绕该第一端部23的第二冷却段263、一个与该第二冷却段263连通且沿环向来回环绕该第二端部24的第三冷却段264及一个与该第三冷却段264连通且与该导入口261间隔设置的导出口265，也就是说，该冷却流道26是依序流经该中间段25、第一端部23及第二端部24，且该导入口261及导出口265分别设置在该间隔区域211两侧，且该第一、二、三冷却段262、263、264都在同一个圆径上作铣沟加工。该导气道27是设置在该内筒件21内部，且对应该间隔区域211而设置在该导入口261及导出口265间，并由该第二端部24延伸至该第一端部23。

该马达30是安装在该心轴单元10的轴套11与该壳体20的内筒件21间，且驱动该心轴单元10转动，并具有一个固定于该中间段25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16的转子32。 

该前轴座单元40是使该心轴单元10的前支撑段14呈可旋转地被该壳体20的第一端部23所支撑，配合参阅图7及图8，并具有一个固定在该第一端部23的前座体41、多数个组设在该前支撑段14与该前座体41间的轴承42及一个封设在所述轴承42外侧的侧盖43。该前座体41具有一个界定出一个座孔411的内侧周面412、一个设于该内侧周面412外侧且界定出一个套孔413的外侧周面414、一个介于该内、外侧周面412、414间的肩面415、一个设于外周面且与该导气道27导通且围绕该轴线L设置的第一混合槽416、多数个呈等间隔设置且沿轴向由该第一混合槽416贯通至该肩面415的导流道417。所述轴承42是固设在该前支撑段14与该内侧周面412上，该侧盖43是嵌套在套孔413中，且具有一个对应于该外侧周面414的外环面431、一个垂直衔接在该外环内431内侧且抵止定位在该肩面415的内侧端面432、一个与该内侧端面432相反设置的外侧端面433、一个凹设于该外侧端面433的第二混合槽434及多数个与所述导流道417导通且由该内侧端面432延伸至第二混合槽434的导孔435，该第二混合槽432是与该第一混合槽416间隔设置，且围绕在该心轴单元10的前支撑段14侧端外部，该第二混合槽434与该挡环17间隔设置，彼此间留有一个间隙。 

该后轴座单元50是使该心轴单元10的后支撑段15呈可旋转地被该壳体20的第二端部24所支撑。并具有一个固设在该第二端部24的后座体51及一个组设在该后支撑段15与该后座体51间的轴承52。 

该头座单元60具有一个固设在该后轴座单元50外侧的头座61及一个推掣该拉杆13的压力缸62，该头座61具有一个将气源导入该导气道27的导气接头611、一个设于该导气接头611一侧且将冷却流体导入该导入口261的导入接头612及一个设于该导气接头611另一侧且将冷却流体自该导出口265导出的导出接头613。 

再如图3及图6所示，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，且因为该马达30运转时具有最大发热量，因此，加工时，由该导入接头612导入冷却流体，且由该导入口261导引至第一冷却段262，先对发热量最大的马达30进行冷却，接着，冷却流体再依序流至该第二、三冷却段263、264，依序对该前、后轴座单元40、50进行冷却，最后由该导出口265排出，所以是依发热量的大小依序进行冷却，如此的配置，产生较佳的冷却效果，也确保主轴装置的加工精度。 

同时，配合参阅图7，利用该导气接头611将气源导入该壳体20的导气道27，且气源会先注入该第一混合槽416，并在沿环向导送的同时进行第一次的混合，且再由所述导流道417、导孔435导引至该第二混合槽434中，且气源在该第二混合槽434中进行第二次混合后可以均匀地由该第二混合槽434与该挡环17间的间隙喷出，并防止车削时的碎屑、粉尘渗入该前轴座单元40内部，且避免对所述轴承42造成不良影响，以确保主轴装置运转顺畅。 

因此，本发明的优点再归纳如下： 

一、主轴装置运转时，冷却流体是依发热量的大小，依序流经该第一冷却段262及第二、三冷却段263、264，且依序对马达30及该前、后轴座单元40、50进行冷却，所以，使得主轴装置产生较佳的冷却效果，主轴装置也确保较稳定的加工精度。 

二、因为该冷却流道26不设置现有的导入道601，该第一、二、三冷却段262、263、264都在同一个圆径上作铣沟加工，所以该壳体20的壁厚小，主轴装置整体的直径及体积也会较小，此外，该导气道27是对应该间隔区域211且设置在该导入口261及导出口265间，也充分利用空间。 

三、壳体20是由该内筒件21及外筒件22组成，且该冷却流道26凹设在该内筒件21外周面，大幅地减少管塞的使用量，不但加工容易且成本也较低。 

Claims (9)

1.一种能改善冷却及除尘效果的主轴装置，包括一个心轴单元、一个套设在该心轴单元外部的壳体、一个安装在该心轴单元与该壳体间的马达、一个安装在该心轴单元与该壳体间的前轴座单元及一个安装在该心轴单元与该壳体间的后轴座单元；该主轴装置的特征在于：

该心轴单元，是沿一条轴线延伸，并具有一个前支撑段、一个后支撑段及一个介于该前、后支撑段间的被驱动段；

该壳体，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、一条冷却流道及一条导入气流的导气道，该冷却流道是沿环向来回环绕且依序流经该中间段、第一端部及第二端部；

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；

该前轴座单元，是使该心轴单元的前支撑段被该壳体的第一端部所支撑，并具有一个与该导气道导通且围绕该轴线设置的第一混合槽、一个与该第一混合槽间隔设置的第二混合槽及多数个连通该第一、二混合槽的导流道，该第二混合槽围绕在该心轴单元的前支撑段侧端外部；

该后轴座单元，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所述的能改善冷却及除尘效果的主轴装置，其特征在于：该壳体的冷却流道具有一个导入冷却流体的导入口、一个与该导入口连通且沿环向来回环绕该中间段的第一冷却段、一个与该第一冷却段连通且沿环向来回环绕该第一端部的第二冷却段、一个与该第二冷却段连通且沿环向来回环绕该第二端部的第三冷却段及一个与该第三冷却段连通的导出口。

3.如权利要求2所述的能改善冷却及除尘效果的主轴装置，其特征在于：该壳体还具有一个内筒件及一个密封固设在该内筒件外部的外筒件，该冷却流道是凹设在该内筒件的外周面，该外筒件固设在该内筒件的外周面。

4.如权利要求3所述的能改善冷却及除尘效果的主轴装置，其特征在于：该壳体的冷却流道的第一冷却段、第二冷却段及第三冷却段都在该内筒件同一个圆径上作铣沟加工。

5.如权利要求4所述的能改善冷却及除尘效果的主轴装置，其特征在于：该壳体的冷却流道的导入口及导出口均设于该第二端部且彼此间隔设置。 

6.如权利要求5所述的能改善冷却及除尘效果的主轴装置，其特征在于：该壳体的内筒件其中一侧具有一个间隔区域，该冷却流道是在该间隔区域的两侧间沿环向来回环绕，该导气道是设置在该内筒件内部，且对应该间隔区域而设置在该导入口及导出口间。 

7.如权利要求1所述的能改善冷却及除尘效果的主轴装置，其特征在于：该前轴座单元还具有一个固定在该第一端部的前座体、多数个组设在该前支撑段与该前座体间的轴承及一个封设在所述轴承外侧的侧盖，该第一混合槽环设于该前座体的外周面，所述导流道呈等间隔设置且沿轴向与该第一混合槽相通，该侧盖具有多数个与所述导流道导通的导孔，第二混合槽设于该侧盖且与所述导孔导通。 

8.如权利要求7所述的能改善冷却及除尘效果的主轴装置，其特征在于：该前轴座单元的前座体还具有一个界定出一个座孔的内侧周面、一个设于该内侧周面外侧且界定出一个套孔的外侧周面及一个介于该内、外侧周面间的肩面，所述轴承固设在该内侧周面，该侧盖的一个外环面对应于该外侧周面，且一个内侧端面抵止定位在该肩面。 

9.如权利要求8所述的能改善冷却及除尘效果的主轴装置，其特征在于：该前轴座单元的侧盖还具有一个与该内侧端面相反设置的外侧端面，该第二混合槽凹设于该外侧端面，且该心轴单元具有一个与该外侧端面间隔设置的挡环。 

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