CN111230286B - 具气流导引散热作用的转轴散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具气流导引散热作用的转轴散热系统，包括：主轴单元、夹具单元、风叶单元以及工具头单元；主轴单元提供一转动扭力，其端部设有安装部；夹具单元具有杆身，杆身一端部可卸除地固设于安装部，杆身另一端部设有工具头夹持部；风叶单元具有一套设并紧固于杆身的中心孔与朝向中心孔环设的多个叶片；工具头单元可卸除地固设于工具头夹持部，以随着夹具单元转动，由主轴单元的转动扭力驱动风叶单元运转，以在风叶单元与主轴单元间制造空气循环的散热功能，减少由工具头单元回传至主轴单元的热量。

Description

具气流导引散热作用的转轴散热系统

技术领域

本发明为一种转轴散热系统，特别是有关于应用在组合式的、转动的加工工具上的具气流导引散热作用的转轴散热系统。

背景技术

一般而言，以一旋转轴转动其加工工具（如刀具、磨具、摩擦搅拌工具）接触工件的工具机进行加工时，当加工工具接触工件的过程，该加工工具会产生高温（例如摩擦搅拌焊接过程中，摩擦搅拌头会产生高温500度C以上），此情形在产品进入量产制造时，该加工工具产生的持续加工高温会传递至设备主轴，长久下来会加速设备内部零件损坏，而在摩擦搅拌焊接领域，尤其在生产铝合金厚板产品，或是近年来热门的高熔点材料焊接，搅拌的高温皆会使设备零件加速损耗与搅拌头磨损。

以摩擦搅拌焊接工具机为例，如图1所示，传统的摩擦搅拌工具为一体式设计，即搅拌头121与安装至主轴单元1的安装部122均为一体成形的单一材质设计的一体式搅拌工具12，而此结构设计较易使加工时的热量直接地、大量地传递至该主轴单元1，进而影响主轴单元1的寿命。

发明内容

本发明的目的在于应用组合式刀具结合于主轴单元，并结合一搅动气流的风叶单元，在主轴单元转动时，产生气流循环散热，以至少解决相关技术中加工工具加工时的热量直接地、大量地传递至主轴单元进而影响主轴单元的寿命的技术问题。

为达成上述目的，本发明提供一种具气流导引散热作用的转轴散热系统，包括：一主轴单元，提供一转动扭力，其端部设有一安装部；一夹具单元，其具有一杆身，该杆身一端部可卸除地固设于该安装部，以随着该主轴单元转动，该杆身另一端部设有一工具头夹持部；一风叶单元，具有一套设并紧固于该杆身的中心孔与环绕该中心孔设置的多个叶片；一工具头单元，可卸除地固设于该工具头夹持部，以随着该夹具单元转动。

在一实施例中，该工具头单元为一切削刀具或研磨刀具。

在一实施例中，该工具头单元为一摩擦搅拌焊接（Friction Stir Welding）工具的搅拌头。

在一实施例中，该风叶单元以热套组配方式安装于该夹具单元的该杆身。

在一实施例中，该夹具单元的该搅拌头夹持部较该杆身凸出，而形成一肩部，且该风叶单元抵靠于该肩部。

在一实施例中，该风叶单元为为高导热材质所制成。

在一实施例中，这些叶片应用其倾角或曲面造型，使该夹具单元旋转时将该叶片外围的空气引导往该杆身方向流动。

在一实施例中，该主轴单元设置于一工具机壳体，该工具机壳体可随着该主轴单元同步移动，但不转动，该转轴散热系统更包含一导流罩单元，其具有一固定部及一罩体部，该固定部用以安装至该工具机壳体上并笼罩该主轴单元，该罩体部一侧具有一朝向该风叶单元的罩口，该导流罩靠近该主轴单元处设置有多个贯穿孔，该罩体设有一由该罩口向该固定部收缩的锥面，上述这些贯穿孔任设置于该锥面上。

通过本发明的技术方案，应用组合式刀具（由夹具单元、风叶单元、工具头单元组合）安装于主轴单元，使工具头单元的热量不会直接、全数地传导至主轴单元。

本发明在组合式刀具所应用的风叶单元，应用主轴单元转动的扭力，驱动风叶单元旋转，导引空气，以产生空气循环对流，提高组合式刀具的散热能力。且在进一步选择高导热材质制成的该风叶单元后，可更进一步提升热交换效能；本发明可在加工过程中即同时进行散热，且针对特定不宜使用外部空冷设备的加工种类，如摩擦搅拌焊接而言，本发明可不须外加外部空冷设备(搅拌过程中也不宜使用空冷设备)即可对主轴单元及工具头单元进行散热。

附图说明

图1为相关技术的一体式的工具头单元；

图2为本发明实施例的具气流导引散热作用的转轴散热系统的前视分解图；

图3为本发明实施例的具气流导引散热作用的转轴散热系统的组合式刀具的立体分解图；

图4为图3的立体组合图；

图5为图4的前视剖视图；

图6为图2的未加导流罩单元的前视组合图；

图7为图2的前视组合图。

【符号说明】

A：工具机；

B：机座；

AF：气流；

HF：热流；

S：间隔；

1：主轴单元；

11：安装部；

12：一体式搅拌工具；

121：搅拌头；

122：安装部；

2：夹具单元；

21：杆身；

22：工具头夹持部；

23：肩部；

3：风叶单元；

31：中心孔；

32：叶片；

4：工具头单元；

41：头端；

42：安装端；

421：端面；

5：导流罩单元；

51：固定部；

52：罩体部；

521：罩口；

53：锥面；

54：贯穿孔。

具体实施方式

为配合图式将本发明实施例详细说明如下，其所附图式主要为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此在该等图式中仅标示与本创作有关的组件，且所显示的组件并非以实施时的数目、形状、尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的规格尺寸实为一种选择性的设计，且其组件布局形态有可能更为复杂。

请参照图2、图3、图4及图5所示。本实施例的具气流导引散热作用的转轴散热系统，其主要应用于一转轴（例如一工具机A主轴）上，其包括：主轴单元1、夹具单元2、风叶单元3及工具头单元4。该主轴单元1，提供一转动扭力，主轴单元1的端部设有一安装部11；该夹具单元2，一般可为钢制品，其具有一杆身21，该杆身21一端部可卸除地固设于该主轴单元1的该安装部11，以使该夹具单元2随着该主轴单元1的转动而转动，该杆身21另一端部设有一工具头夹持部22；该风叶单元3，具有一套设并紧固于该杆身21的中心孔31与环绕该中心孔31设置的多个叶片32，其紧固方式可采用热套组配方式，但不以此紧固方式为限；该工具头单元4（该工具头单元4可为切削刀具、研磨刀具或焊接工具，例如本实施例引用的摩擦搅拌焊接工具），其可卸除地固设于该夹具单元2的该工具头夹持部22，以随着该夹具单元2的转动而转动。上述夹具单元2、风叶单元3、工具头单元4组合为一组合式刀具。

如图6所示，通过上述结构，当该主轴单元1转动时，该风叶单元3即可随之旋转，因此这些叶片32可导引该组合式刀具的外部空气形成循环气流以对组合式刀具上的热量进行散热，例如，这些叶片32具有倾角或曲面造型，通过该倾角或曲面造型使该夹具单元2旋转时将该叶片32外围的空气引导往该杆身21的方向流动，如图6的虚线箭头标示的气流AF。

当然，另一实施例中，通过这些叶片32的倾角或曲面造型，使该夹具单元2旋转时将该叶片32外围的空气引导往远离该杆身21的方向流动。

进一步地，如图2、图7所示，该主轴单元1设置于一工具机A机座B上，该工具机A的机座B可随着该主轴单元1同步移动，但不随之转动，该转轴散热系统更包含一导流罩单元5，其具有一固定部51及一罩体部52，该固定部51用以安装至该工具机A的机座B上并笼罩该主轴单元1，该罩体部52一侧具有一朝向该风叶单元3的罩口521，该导流罩单元5靠近该主轴单元1处设置有多个贯穿孔54。

在一导流罩单元5的实施例中，该罩体部52设有一由该罩口521向该固定部51收缩的锥面53，较佳地，这些贯穿孔54设置于该锥面53上。

在一实施例中，如图3与图5所示。本实施例中，该工具头单元4包含一加工工件（未图示）的头端41与供插入该工具头夹持部22的安装端42，在安装后（通常的安装方式为该工具头夹持部22设置一下凹的螺孔、该安装端42为一凸螺杆，两者互相螺锁固定），该安装端42面向该工具头夹持部22的端面421与该工具头夹持部22保持一充满空气的间隔S而使该端面421不抵接于该工具头夹持部22，以减少该工具头单元4的热量直接传递至该夹具单元2的途径。

承上所述，更进一步地，当该风叶单元3以高导热材质（如铝材）所制成时，该工具头单元4的热量传递至该风叶单元3时，该风叶单元3可快速地吸收其热量，并散发至空气中（如图7的实线箭头标示的热流HF），而能减少该工具头单元4传导至该夹具单元2的热量。

为使该风叶单元3牢牢地安装在该夹具单元2的该工具头夹持部22上方，该工具头夹持部22凸出于该杆身21而形成一肩部23，且该风叶单元3抵靠于该肩部23。

上述实施形态仅例示性说明本创作的原理、特点及其功效，并非用以限制本创作的可实施范畴，任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本创作的精神及范畴下，对上述实施形态进行修饰与改变。任何运用本创作所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为下述的申请专利范围所涵盖。因此，本创作的权利保护范围，应如申请专利范围所列。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种具气流导引散热作用的转轴散热系统，其特征在于，包括：

一主轴单元，提供一转动扭力，其端部设有一安装部；

一夹具单元，其具有一杆身，该杆身一端部可卸除地固设于该安装部，以使该夹具单元随着该主轴单元转动，该杆身另一端部设有一工具头夹持部，该工具头夹持部较该杆身凸出，而形成一肩部；

一风叶单元，具有一套设并紧固于该杆身的中心孔与环绕该中心孔设置的多个叶片，且该风叶单元抵靠于该肩部，该多个叶片具有倾角或曲面造型，该倾角或该曲面造型使该夹具单元旋转时将该叶片外围的空气引导往该杆身方向流动；以及

一工具头单元，可卸除地固设于该工具头夹持部，以随着该夹具单元转动，该工具头单元包含一加工工件的头端与供插入该工具头夹持部的安装端，该安装端面向该工具头夹持部的端面与该工具头夹持部保持一间隔而使该端面不抵接于该工具头夹持部。

2.如权利要求1所述的具气流导引散热作用的转轴散热系统，其特征在于，该工具头单元为一切削刀具、研磨刀具或焊接工具。

3.如权利要求1所述的具气流导引散热作用的转轴散热系统，其特征在于，该工具头单元为一摩擦搅拌焊接工具。

4.如权利要求1所述的具气流导引散热作用的转轴散热系统，其特征在于，该风叶单元以热套组配方式安装于该夹具单元的该杆身。

5.如权利要求1所述的具气流导引散热作用的转轴散热系统，其特征在于，该风叶单元为高导热材质所制成。

6.如权利要求1所述的具气流导引散热作用的转轴散热系统，其特征在于，该主轴单元设置于一工具机机座，该工具机机座可随着该主轴单元同步移动，但不随之转动，该转轴散热系统更包含一导流罩单元，其具有一固定部及一罩体部，该固定部用以安装至该工具机的机座上并笼罩该主轴单元，该罩体部一侧具有一朝向该风叶单元的罩口，该导流罩靠近该主轴单元处设置有多个贯穿孔，该罩体部设有一由该罩口向该固定部收缩的锥面，该些贯穿孔设置于该锥面上。

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