CN114192816A - 利用轴承做为导电接触的旋转主轴 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用轴承做为导电接触的旋转主轴，包括：一供电模组，其具有由内环壳及外环壳间隔设置的空间内设有两个导电用轴承，在该内环壳的轴向位置设有引线孔通向供电模组的上侧；一主轴，该主轴穿置在供电模组的内环壳内部，其轴向设有隧道孔，上部径向具有两个导孔，下部径向具有两个电极孔，该隧道孔与导孔及电极孔分别相通；两个导电组，每一导电组各具有一内导线、一外导线及一个电极，各电极分别设于主轴的两个电极孔中，各内导线穿置隧道孔中，一端连接电极，另一端由导孔穿出，各外导线一端连接各轴承的内环，另一端由内环壳的引线孔引出供电模组外与内导线连接。
Description
技术领域
本发明与旋转主轴有关，尤其涉及一种利用轴承做为导电接触的超音波旋转主轴。
背景技术
超音波旋转主轴有两大主要功能，其一为能高速旋转，另一为能传递电力，借以使与该旋转主轴连接的超音波刀具能随着旋转主轴进行同步旋转以加工工件，并能由该旋转主轴所传递的电力进行高频震动，以增进加工的效率及减少加工时所产生的磨耗。
但是，现有的超音波旋转主轴，其主要在主轴上装设导电用的铜环，再于该铜环外装设一碳刷座，通过碳刷座上的碳刷将外部电力导入至该铜环上，由铜环将电力传递至超音波刀具上。然而，由于碳刷与铜环的摩擦会产生磨损，而磨损的碳刷便会产生碳粉，碳粉会卡积在铜环与碳刷上，严重者会造成短路断电，而影响电力的传递，使超音波刀具失去效力。另外，碳刷与铜环间的摩擦亦会产生热源，导致导电率降低。
另外，超音波旋转主轴的导电模组结构中，最内层具有一绝缘材料与主轴做电的绝缘，但是绝缘材料通常不是金属，一般为塑胶类材料，其强度较金属低，因此承受冲击的能力较差，且为了与主轴紧密配合，让结构紧凑，通常将导电模组套设在旋转主轴的外部，而在该旋转主轴与导电模组相临的位置设有穿孔，也就是穿孔在导电模组的内侧位置，让导电模组的导线可以从内部直接穿过旋转主轴的穿孔，而连接到刀把的位置。该种结构的问题在于，导线在导电模组内侧的相对位置，而导电模组与旋转主轴间非常紧凑，已没有多余空间来操作，因此在组装时非常不方便且不容易，碰到需要维修时，更是困难。甚至有些旋转主轴的导电模组在维修或更换时，必须将主轴的部份也整个拆开，非常麻烦，而有必要加以改善。
发明内容
本发明提供一种利用轴承做为导电接触的超音波旋转主轴，包括一供电模组，该供电模组具有一内环壳、一绝缘衬、一外环壳、一第一轴承及一第二轴承，该内环壳具有一中空筒身，在上端外设有一环凸缘，下端具有一内环螺帽，该环凸缘的轴向设有若干引线孔，该引线孔的出口在内环壳轴向的位置，该绝缘衬具有一中空筒身，其外侧的轴向设有线槽，该绝缘衬套设在该内环壳的外部，该外环壳具有一中空筒身，其上部具有往内凸伸的内凸缘，下部具有一往内凸的外环底盖，该外环壳间隔地套设在内环壳外部，两者间形成一空间，该第一轴承及该第二轴承间隔地位于该空间中，该第一轴承及该第二轴承各具有一外环、一内环、以及在外环与内环间的滚珠，各外环临接外环壳的内壁，各内环临接绝缘衬的外壁，各外环供外接电源线；一主轴，其穿置在供电模组的内环壳中，该主轴具有两个沿轴向设置的隧道孔，其上部具有两个导孔，各导孔分别与隧道孔相通，而其下部设有两个电极孔，该电极孔与隧道孔相通；一第一导电组，具有一第一内导线、一第一外导线及一第一电极，该第一电极置于其中一个电极孔中，该第一内导线穿置于主轴的其中一隧道孔中，一端连接该第一电极，另一端由导孔中穿出，该第一外导线穿置于绝缘衬的一线槽及内环壳的引线孔中，该第一外导线一端连接该第一轴承的内环，另一端由内环壳的引线孔穿出后与第一内导线连接；一第二导电组，具有一第二内导线、一第二外导线及一第二电极，该第二电极置于另一个电极孔中，该第二内导线穿置于主轴的另一个隧道孔中，一端连接该第二电极，另一端由另一个导孔穿出，该第二外导线穿置于绝缘衬的另一线槽及内环壳的引线孔中，该第二外导线一端连接该第二轴承的内环，另一端由内环壳的引线孔穿出后与第二内导线连接。
优选的，该内环壳环凸缘的引线孔出口的位置在垂直向的高度低于主轴导孔位置垂直向的高度。
优选的，在外环壳上设有电接头，该电接头用于外接该电源线。
优选的，在内环壳的上端内侧设有内凹环，在该内凹环设有迫紧环，该迫紧环用于将内环壳迫紧固定在主轴外表面，以及具有一上压环固定在内环壳上，以便抵住迫紧环不致松脱。
优选的，上述的利用轴承做为导电接触的旋转主轴，其中，包括一上绝缘外环、一上绝缘内环、一中绝缘外环、一间隔环、一下绝缘外环及一下绝缘内环，该上绝缘外环轴向地位于第一轴承的外环与外环壳的内凸缘间，该上绝缘内环轴向地位于内环壳的环凸缘与第一轴承的内环间，该中绝缘外环轴向地位于第一轴承的外环与第二轴承的外环间，该间隔环轴向地位于第一轴承的内环与第二轴承的内环间，该下绝缘内环轴向地位于第二轴承的内环与内环螺帽间，该下绝缘内环轴向地位于第二轴承的内环与内环螺帽间。
进一步优选的，该上绝缘内环的轴向设有引线孔，该引线孔与内环壳的引线孔及绝缘衬的线槽轴向地相对。
进一步优选的，当主轴转动时，该内环壳、绝缘衬、第一轴承的内环、第二轴承的内环、内环螺帽、上绝缘内环、间隔环、下绝缘内环、第一导电组、第二导电组与主轴同步转动，该外环壳、外环底盖、第一轴承的外环、第二轴承的外环、上绝缘外环、中绝缘外环、下绝缘外环及电源线不动。
本发明的效果：1、本发明采用轴承做为电气回路接点，可以改善以碳刷做为电气回路接点所造成的磨损、积碳及导电率降低等等问题。2、供电模组通过金属的内环壳套设在主轴上，在内环壳外再以绝缘衬与第一轴承及第二轴承做绝缘，这种结构除了可以让第一轴承及第二轴承绝缘地组装在主轴外，且其结构强度高，足以应付主轴的高速旋转及冲击。3、供电模组中的外导线与主轴的内导线的组装连接在供电模组的上(或下)侧及主轴结合处的外部，不会受到空间的限制，利于组装及后续的维护及修理。4、供电模组中的元件损坏，必须更换或维修时，只要拆下供电模组，不需要将整个主轴拆解，因此维修方便。
附图说明
图1本发明的一分解图；
图2本发明的一组合剖面图；
图3本发明的另一部份剖面图；
图4本发明的一部份分解图；
图5本发明的一实施例剖面图。
附图标记说明
利用轴承做为导电接触的旋转主轴100
主轴10 供电模组20
第一导电组50 第二导电组60
锥形孔14 隧道孔11
导孔12 电极孔13
主轴套16 联轴器17
内环壳21 绝缘衬22
外环壳24 第一轴承26
第二轴承27 中空筒身211
环凸缘212 内环螺帽23
环凸帽215 引线孔213
结合孔214 内凹环216
中空筒身221 线槽222
间隔环223 中空筒身241
内凸缘242 上凸缘243
螺丝251 外环底盖25
空间29 迷宫245
供气接头28 外环261
内环262 滚珠263
电接头265 电源线266
外环271 内环272
滚珠273 电接头275
电源线276 上绝缘外环31
上绝缘内环32 中绝缘外环33
下绝缘外环35 下绝缘内环36
线头55 线头66
引线孔321 第一内导线51
第一外导线52 第一电极53
第二内导线61 第二外导线62
第二电极63 迫紧环70
上压环71 上凸缘72
结合孔73 引线孔74
螺丝76 超音波刀具80
电源接头82。
具体实施方式
为更进一步的对本发明的特征与其特点有更进一步的了解，现列举以下较佳的实施例并配合说明书附图说明如下：
请参阅图1至图4，为本发明利用轴承做为导电接触的旋转主轴100的一实施例，其包括一主轴10、一供电模组20、一第一导电组50、一第二导电组60。
一实施例中，该主轴10由底部往上设有轴向的锥形孔14，且具有两个沿轴向设置的隧道孔11，在主轴10的上部径向具有两个导孔12，各导孔12分别与隧道孔11相通，另外，在主轴10的下部设有两个电极孔13，该两个电极孔13分别与隧道孔11及锥形孔14相通，该主轴10还具有一主轴套16及一联轴器17，该主轴10的上部通过联轴器17连接一动力装置的输出(图未示)，以提供主轴10旋转动力，而主轴套16则套设于主轴10的另一端外部，该主轴10为任何加工机的主轴，包括但不限制，如钻床、铣床、磨床、车床或龙门加工机等。
一实施例中，该供电模组20具有一内环壳21、一绝缘衬22、一外环壳24、一第一轴承26及一第二轴承27。该内环壳21由金属材料构成，具有一中空筒身211，在上端外设有一环凸缘212，下端螺接一内环螺帽23，在环凸缘212的上端外设有一环凸帽215，在该环凸缘212的轴向设有若干引线孔213及结合孔214(参图4)，在该内环壳21的上端内侧设有内凹环216，该内环壳21套设在主轴10的外部，而且该引线孔213的出口在内环壳21轴向的位置，其垂直向的位置低于主轴10的导孔12在垂直向的位置；该绝缘衬22具有一中空筒身221，在绝缘衬22两侧的轴向设有线槽222，而在其外部中间设有间隔环223，该绝缘衬22套设在该内环壳21的外部，该线槽222与引线孔213至少一部份上下相对，较佳地在同一线上的位置，以方便穿线；该外环壳24由塑胶等绝缘材料构成，具有一中空筒身241，该外环壳24上部具有往内凸伸的内凸缘242，以及由内凸缘242往上设置的上凸缘243，该外环壳24下部以螺丝251固定一外环底盖25，该外环壳24间隔地套设在内环壳21外部，两者间形成一空间29，且上凸缘243位于内环壳21的环凸帽215的相对位置，并形成一迷宫245，且利用外环底盖25或外环壳24固定在机台上(图未示)，并在外环壳24设有一供气接头28连接迷宫245。
一实施例中，该第一轴承26及该第二轴承27通过间隔环223上下间隔地设在空间29中，该第一轴承26由导电材料所构成，具有一外环261、一内环262及若干滚珠263，该滚珠263介于该外环261及该内环262的间，通过滚珠263，该外环261及该内环262间可以动态地传导电力，也就是在转动间将电力由外环261传递到内环262，其外环261临接外环壳24的内壁，其内环262临接绝缘衬22的外壁，另外，则在外环261通过一电接头265外接一电源线266，该电接头265则设在外环壳24上。
一实施例中，该第二轴承27由导电材料所构成，具有一外环271、一内环272及若干滚珠273，该滚珠273介于该外环271及该内环272的间，通过滚珠273，该外环271及该内环272间可以动态地传导电力，也就是在转动间将电力由外环271传递到内环272，其外环271临接外环壳24的内壁，其内环272临接绝缘衬22的外壁，另外，则在外环271通过一电接头275外接一电源线276，该电接头275则设在外环壳24上。
另外，该供电模组20还包括一上绝缘外环31、一上绝缘内环32、一中绝缘外环33、一下绝缘外环35及一下绝缘内环36。
该上绝缘外环31轴向地位于第一轴承26的外环261与外环壳24的内凸缘242的间做为间隔，并让第一轴承26的外环261有所支撑及抵靠。实施例中，该上绝缘外环31与外环壳24一体成型。
该上绝缘内环32则轴向地位于内环壳21的环凸缘212与第一轴承26的内环262之间，将两者隔开，且在该上绝缘内环32的轴向设有引线孔321，且该引线孔321与内环壳21的引线孔213及绝缘衬22的线槽222相对。
该中绝缘外环33则轴向地位于第一轴承26的外环261与第二轴承27的外环271之间，以隔开两者。
该下绝缘外环35轴向地位于第二轴承27的外环271与外环底盖25间做为间隔，并让第二轴承27的外环271有所支撑及抵靠。
该下绝缘内环36轴向地位于第二轴承27的内环272与内环螺帽23间做为间隔，并让第二轴承27的内环272有所支撑及抵靠。
利用前述的内环壳21、绝缘衬22、内环螺帽23、外环壳24及外环底盖25将第一轴承26、第二轴承27、上绝缘外环31、上绝缘内环32、中绝缘外环33、下绝缘外环35及下绝缘内环36等组装成一供电模组20。
在一实施例中，该第一导电组50包括一第一内导线51、一第一外导线52及一第一电极53，该第一电极53置于其中一个电极孔13中，该第一内导线51穿置于主轴10的其中一隧道孔11中，一端连接该第一电极53，另一端由导孔12中穿出，该第一外导线52穿置于绝缘衬22的一线槽222、上绝缘内环32的引线孔321及内环壳21的引线孔213，该第一外导线52一端连接该第一轴承26的内环262，另一端由内环壳21的引线孔213在供电模组20的轴向穿出，在主轴10的外部连接该第一内导线51及该第一外导线52，的后再将整个线头55(含多余的线)由导孔12置入于主轴10中，因此，操作没有受到空间的限制及阻碍，便于组装及维护。
在一实施例中，该第二导电组60包括一第二内导线61、一第二外导线62及一第二电极63，该第二电极63置于另一个电极孔13中，该第二内导线61穿置于主轴10的其中一隧道孔11中，一端连接该第二电极63，另一端由导孔12中穿出，该第二外导线62穿置于绝缘衬22的一线槽222、上绝缘内环32的另一引线孔321及内环壳21的另一引线孔213，该第二外导线62一端连接该第二轴承27的内环272，另一端由内环壳21的另一引线孔213在供电模组20的轴向穿出，在主轴10的外部连接该第二内导线61及该第二外导线62，之后再将整个线头66(含多余的线)由导孔12置入于主轴10中，因此，操作没有受到空间的限制及阻碍，便于组装及维护。
在一实施例中，本发明还包括一迫紧环70及一上压环71，该迫紧环70设于内环壳21的内凹环216中，以将内环壳21迫紧固定在主轴10的外表面。而该上压环71设有上凸缘72，该上凸缘72则设有结合孔73及引线孔74，利用螺丝76穿过结合孔73与内环壳21的结合孔214固定，使得上压环71抵住迫紧环70，令迫紧环70不致松脱，其中，该引线孔74可以让第一外导线52及第二外导线62穿过。
本发明于实际使用时，如图5所示，于该主轴10末端的锥形孔14组装一超音波刀具80，该超音波刀具80的锥形接合部81上设的一对电源接头82，分别与主轴10内的第一电极53及第二电极63电气接触，以提供超音波刀具80作动时所需电力。当主轴10转动时，该内环壳21、绝缘衬22、第一轴承26的内环262、第二轴承27的内环272、内环螺帽23、迫紧环70、上压环71、上绝缘内环32、 间隔环223、下绝缘内环36、第一导电组50、第二导电组60及超音波刀具80跟着同步转动；而该外环壳24、外环底盖25、第一轴承26的外环261、第二轴承27的外环271、上绝缘外环31、中绝缘外环33、下绝缘外环35、电接头265、275及电源线266、276是不动的。而可以由外部提供旋转主轴10及超音波刀具80所需电力。
另外，本发明由供气接头28外接一气源来供气给迷宫245，除了清洁作用，尚可防止污物进入。
本案中的上下位置仅是一实施例，在另一实施例中，也可以将上下的位置互换，也都是在本发明的范围内。
以上所述，仅为本发明所提供的较佳实施例而已，并非用以限制本发明的实施范围，凡本领域技术人员根据本发明所为的均等变化，皆应属本发明所涵盖的保护范围。
Claims (7)
1.一种利用轴承做为导电接触的旋转主轴，其特征在于，包括：
一供电模组，该供电模组具有一内环壳、一绝缘衬、一外环壳、一第一轴承及一第二轴承，该内环壳具有一中空筒身，在上端外设有一环凸缘，下端具有一内环螺帽，该环凸缘的轴向设有若干引线孔，该引线孔的出口在内环壳轴向的位置，该绝缘衬具有一中空筒身，其外侧的轴向设有线槽，该绝缘衬套设在该内环壳的外部，该外环壳具有一中空筒身，该外环壳上部具有往内凸伸的内凸缘，该外环壳的下部具有一往内凸的外环底盖，该外环壳间隔地套设在内环壳外部，该外环壳与内环壳之间形成一空间，该第一轴承及该第二轴承间隔地位于该空间中，该第一轴承及该第二轴承各具有一外环、一内环、以及在外环与内环间的滚珠，各外环临接外环壳的内壁，各内环临接绝缘衬的外壁，各外环用于外接电源线；
一主轴，其穿置在供电模组的内环壳中，该主轴具有两个沿轴向设置的隧道孔，其上部具有两个导孔，各导孔分别与隧道孔相通，而其下部设有两个电极孔，该电极孔与隧道孔相通；
一第一导电组，具有一第一内导线、一第一外导线及一第一电极，该第一电极置于其中一个电极孔中，该第一内导线穿置于主轴的其中一隧道孔中，一端连接该第一电极，另一端由导孔中穿出，该第一外导线穿置于绝缘衬的一线槽及内环壳的引线孔中，该第一外导线一端连接该第一轴承的内环，另一端由内环壳的引线孔穿出后与第一内导线连接；
一第二导电组，具有一第二内导线、一第二外导线及一第二电极，该第二电极置于另一个电极孔中，该第二内导线穿置于主轴的另一个隧道孔中，该第二内导线的一端连接该第二电极，另一端由另一个导孔穿出，该第二外导线穿置于绝缘衬的另一线槽及内环壳的引线孔中，该第二外导线一端连接该第二轴承的内环，另一端由内环壳的引线孔穿出后与第二内导线连接。
2.如权利要求1所述的利用轴承做为导电接触的旋转主轴，其特征在于，该内环壳环凸缘的引线孔出口的位置在垂直向的高度低于主轴导孔位置垂直向的高度。
3.如权利要求1所述的利用轴承做为导电接触的旋转主轴，其特征在于，在外环壳上设有电接头，该电接头用于外接该电源线。
4.如权利要求1所述的利用轴承做为导电接触的旋转主轴，其特征在于，在内环壳的上端内侧设有内凹环，在该内凹环设有迫紧环，该迫紧环用于将内环壳迫紧固定在主轴外表面，以及具有一上压环固定在内环壳上，以便抵住迫紧环不致松脱。
5.如权利要求1所述的利用轴承做为导电接触的旋转主轴，其特征在于，包括一上绝缘外环、一上绝缘内环、一中绝缘外环、一间隔环、一下绝缘外环及一下绝缘内环，该上绝缘外环轴向地位于第一轴承的外环与外环壳的内凸缘间，该上绝缘内环轴向地位于内环壳的环凸缘与第一轴承的内环间，该中绝缘外环轴向地位于第一轴承的外环与第二轴承的外环间，该间隔环轴向地位于第一轴承的内环与第二轴承的内环间，该下绝缘外环轴向地位于第二轴承的外环与外环底盖间，该下绝缘内环轴向地位于第二轴承的内环与内环螺帽间。
6.如权利要求5所述的利用轴承做为导电接触的旋转主轴，其特征在于，该上绝缘内环的轴向设有引线孔，该引线孔与内环壳的引线孔及绝缘衬的线槽轴向地相对。
7.如权利要求5所述的利用轴承做为导电接触的旋转主轴，其特征在于，当主轴转动时，该内环壳、绝缘衬、第一轴承的内环、第二轴承的内环、内环螺帽、上绝缘内环、间隔环、下绝缘内环、第一导电组、第二导电组与主轴同步转动，该外环壳、外环底盖、第一轴承的外环、第二轴承的外环、上绝缘外环、中绝缘外环、下绝缘外环及电源线不动。
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