TW201434572A - 中心冷卻式超音波加工機 - Google Patents

Abstract

一種中心冷卻式超音波加工機，包含：一個外殼座、一個可圍繞一中心軸線轉動地架設在該外殼座上的轉軸單元、一個驅動該轉軸單元旋轉的馬達裝置、一個安裝在該轉軸單元內部的振動單元，以及一支冷卻管。該振動單元包括一個具有一個位於該中心軸線上之冷卻孔的固定件，以及至少一個圍繞該固定件的壓電片，而該冷卻管沿著該中心軸線設置地穿過該轉軸單元及該振動單元之固定件的冷卻孔，並包括一個可供冷卻流體通過的液體流道。利用該封閉的冷卻管直接穿過該振動單元的中心及該轉軸單元，可以產生較佳的散熱效果，同時防止冷卻水外滲。

Description

中心冷卻式超音波加工機

本發明是關於一種超音波加工機，特別是指一種具有冷卻功能之中心冷卻式超音波加工機。

超音波加工(Ultrasonic Machining，USM)是一種利用超音波振動原理以及高速旋轉之刀具的配合，來對物件進行例如：研磨、切削、鑽孔等等加工的技術。由於超音波加工會產生較熱的工作環境，而過熱的環境可能造成刀具的變形及硬度下降，故一般超音波加工機通常會設置冷卻系統來協助元件散熱。而中國大陸授權公告號第CN201020638 Y號實用新型，即提供一種具有冷卻通道的超聲振動磨削復合加工工具。

前述新型專利雖然可以讓冷卻的流體通過變幅桿的中央，然後由刀具的中央流出，但是一般超音波加工機主要熱源來自於安裝有壓電片的振動單元，而前述新型專利的冷卻通道並未經過該振動單元，因此，雖然前述新型專利具有冷卻系統，但其散熱效果並不理想。

本發明之目的是在提供一種較佳散熱效果之中 心冷卻式超音波加工機。

本發明之超音波加工機具有一個中心軸線，並包含：一個外殼座、一個可圍繞該中心軸線轉動地架設在該外殼座上的轉軸單元、一個驅動該轉軸單元旋轉的馬達裝置、一個安裝在該轉軸單元內部的振動單元，以及一支冷卻管。該振動單元包括一個固定件，以及至少一個圍繞該固定件的壓電片，該固定件具有一個位於該中心軸線上的冷卻孔，而該冷卻管沿著該中心軸線設置地穿過該轉軸單元及該振動單元之固定件的冷卻孔，並包括一個可供冷卻流體通過的液體流道。

本發明有益的功效在於：利用該封閉的冷卻管直接穿過該振動單元的中心及該轉軸單元，不僅可以產生較佳的散熱效果，亦可防止冷卻水外滲污染周圍的電子零件。

11‧‧‧入液座

111‧‧‧入液管

12‧‧‧刀具

121‧‧‧出液通道

122‧‧‧出液口

13‧‧‧中心軸線

2‧‧‧外殼座

21‧‧‧殼壁

22‧‧‧中空腔室

221‧‧‧馬達組裝部

222‧‧‧軸承架設部

3‧‧‧轉軸單元

31‧‧‧第一轉軸

311‧‧‧第一軸道

312‧‧‧結合端

313‧‧‧螺接凹槽

32‧‧‧第二轉軸

321‧‧‧第二軸道

322‧‧‧軸壁

323‧‧‧徑縮段

324‧‧‧徑擴段

33‧‧‧軸承

34‧‧‧轉接頭

341‧‧‧導液通道

342‧‧‧插接部

35‧‧‧連接座

351‧‧‧插接孔

4‧‧‧馬達裝置

41‧‧‧轉子

411‧‧‧連動孔

42‧‧‧定子

5‧‧‧振動單元

51‧‧‧固定件

511‧‧‧冷卻孔

52‧‧‧壓電片

6‧‧‧冷卻管

61‧‧‧液體流道

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明超音波加工機之一較佳實施例的組合剖視圖；圖2是該較佳實施例的一個剖視分解示意圖，同時說明該超音波加工機與一入液座的相對關係；及圖3是該較佳實施例之一局部剖視放大圖，主要說明該超音波加工機之一冷卻管及一振動單元的相對關係。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、2、3，本發明超音波加工機之一較佳實施例與一個入液座11連接，並具有一條中心軸線13，該入液座11具有一個可引入冷卻流體的入液管111，而該超音波加工機包含：一個外殼座2、一個可沿著該中心軸線13轉動地架設在該外殼座2上的轉軸單元3、一個安裝在該外殼座2內部並驅動該轉軸單元3旋轉的馬達裝置4、一個安裝在該轉軸單元3內部並可產生震盪頻率的振動單元5、一個受到該轉軸單元3驅動旋轉的刀具12，以及一支將入液座11引入的冷卻流體引導至該刀具12的冷卻管6。

本實施例之外殼座2包括一個圍繞該中心軸線13設置的殼壁21，以及一個由該殼壁21界定而成的中空腔室22，該中央腔室22具有一個鄰近該入液座11的馬達組裝部221，以及一個鄰近該刀具12的軸承架設部222。

而該轉軸單元3包括一支第一轉軸31、一支與該第一轉軸31連動地結合的第二轉軸32、數個將該第一轉軸31及該第二轉軸32以可旋轉地方式架設在該外殼座2之中央腔室22內的軸承33、一個安裝在該第一轉軸31上並與該入液座11銜接的轉接頭34，以及一個固定地安裝在該第二轉軸32上並供該刀具12安裝的連接座35。

該第一轉軸31架設的位置對應該外殼座2之中央腔室22的馬達組裝部221，並具有一個沿著該中心軸線 13延伸的第一軸道311，以及一個鄰近該第二轉軸32的結合端312，該第一軸道311具有一個供該轉接頭34螺接的螺接凹槽313。而該第二轉軸32具有一個界定出一個第二軸道321的軸壁322，該第二軸道321具有一個徑縮段323，以及一個鄰近該連接座35的徑擴段324，該第一轉軸31之結合端312是連動地插設在該第二轉軸32之第二軸道321的徑縮段323內，而該轉接頭34以螺接的方式安裝在該第一轉軸31的螺接凹槽313內，並具有一個可承接該入液座11供應之冷卻流體的導液通道341，該導液通道341具有一個內徑縮小的插接部342，而該連接座35是固定地安裝在該第二轉軸32的底部，並供該刀具12安裝，其具有一個沿著該中心軸線13設置的插接孔351，該插接孔351與該轉接頭34之插接部342的內徑相同，並且軸向對應。

本實施例之馬達裝置4安裝在該外殼座2之中央腔室22的馬達組裝部221內，並包括一個與該第一轉軸31連動地結合的轉子41，以及一個圍繞在該轉子41外周圍的定子42，該轉子41具有一個供該第一轉軸31穿過的連動孔411。藉該馬達裝置4的設置，可以驅動該第一轉軸31沿著該中心軸線13轉動，並且帶動該第二轉軸32、該連接座35及該轉接頭34一齊旋轉。

本實施例之振動單元5架設在該轉軸單元3之連接座35上，並位於該第二轉軸32之第二軸道321的徑擴段324內，該振動單元5包括一個固定件51，以及數個圍繞在該固定件51外周圍的壓電片52，該固定件51具有 一個位於中央的冷卻孔511。由於利用該振動單元5產生震盪頻率為超音波加工的已知技術，不再詳述其作動原理。

本實施例之刀具12是連動地安裝在該轉軸單元3之連接座35的下方，並具有一個直向的出液通道121，該出液通道121具有一個鄰近下方的出液口122。而該冷卻管6插設在該轉接頭34之導液通道341之插接段342及該連接座35之插接孔351間，其係為不鏽鋼製的鋼管，並包括一個直向的液體流道61。

本實施例之超音波加工機在使用時，該轉軸單元3受到該馬達裝置4的驅動旋轉，而該振動單元5也會產生震盪頻率，前述震盪頻率及旋轉的轉軸單元3就會透過該連接座35而作用在該刀具12，使該刀具12可以產生預期的加工動作。在此同時，冷卻用的流體由該入液座11送到該轉接頭34之導液通道341，然後沿著該冷卻管6的液體流道61流到該連接座35之插接孔351，最後由該刀具12之出液通道121的出液口122流出。而在冷卻流體通過該超音波加工機的過程中，由於該冷卻管6直接穿過該振動單元5之固定件51的冷卻孔511，且該冷卻孔511位在該固定件51的正中央，因此，通過的冷卻流體可以迅速地將該振動單元5產生的高溫帶出，故本實施例該超音波加工機確實具有較佳的散熱效果。

前述較佳的散熱效果除了可以減少該刀具12變形之外，由於該電壓片52所產生的熱源會傳導至該固定件51，並影響該固定件51安裝後的穩固性，同時降低該振動 單元5的震動效果，而本實施例由於冷卻流體直接通過該固定件51的冷卻孔511，故可改善超音波加工機因為該固定件51過熱影響震動效果的缺失。

進一步說明的是，本實施例之冷卻流體是透過該封閉的冷卻管6由該入液座11直接導引到該刀具12之出液通道121，並且通過該振動單元5之固定件51的正中央，此種設計除了可以達到較佳的散熱效果之外，封閉之冷卻管6也可以避免當冷卻流體排泄不及時，逆衝到該第二轉軸32之第二軸道321內，造成周遭電子零件潮濕、漏電，由於該封閉的冷卻管6可以防止冷卻流體逆流污染電子零件，故本實施例在防滲漏設計方面也較習知者簡單。

由以上說明可知，本發明該超音波加工機不僅結構新穎，各元件之配合更具有提高散熱效果，以及防止電子零件潮濕等功效。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

12‧‧‧刀具

121‧‧‧出液通道

13‧‧‧中心軸線

2‧‧‧外殼座

21‧‧‧殼壁

22‧‧‧中空腔室

221‧‧‧馬達組裝部

222‧‧‧軸承架設部

3‧‧‧轉軸單元

31‧‧‧第一轉軸

311‧‧‧第一軸道

312‧‧‧結合端

32‧‧‧第二轉軸

321‧‧‧第二軸道

322‧‧‧軸壁

323‧‧‧徑縮段

324‧‧‧徑擴段

33‧‧‧軸承

34‧‧‧轉接頭

35‧‧‧連接座

351‧‧‧插接孔

4‧‧‧馬達裝置

41‧‧‧轉子

411‧‧‧連動孔

42‧‧‧定子

5‧‧‧振動單元

51‧‧‧固定件

511‧‧‧冷卻孔

52‧‧‧壓電片

6‧‧‧冷卻管

Claims (6)

1. 一種中心冷卻式超音波加工機，具有一條中心軸線，並包含：一個外殼座；一個轉軸單元，可圍繞該中心軸線轉動地架設在該外殼座上；一個馬達裝置，驅動該轉軸單元旋轉；一個振動單元，安裝在該轉軸單元的內部，並包括一個固定件，以及至少一個圍繞該固定件的壓電片，該固定件具有一個位於該中心軸線上的冷卻孔；及一冷卻管，沿著該中心軸線設置地穿過該轉軸單元及該振動單元之固定件的冷卻孔，並包括一個可供冷卻流體通過的液體流道。
2. 如請求項1所述的中心冷卻式超音波加工機，其中，該轉軸單元包括一個具有一個第一軸道的第一轉軸，以及一個與該第一轉軸連動地結合的第二轉軸，該第二轉軸具有一個供該振動單元容置的第二軸道，而該冷卻管穿過該第一軸道及該第二軸道。
3. 如請求項2所述的中心冷卻式超音波加工機，其中，該轉軸單元還包括一個與該第二轉軸結合的連接座，以及一個安裝在該第一轉軸上的轉接頭，該轉接頭及該連接座位於該第一轉軸及該第二轉軸的相反側，其中該連接座具有一個位於該中心軸線上的插接孔，而該轉接頭具有一個位於該中心軸線上的導液通道，該導液通道具有 一個插接部，而該冷卻管插設在該連接座之插接孔及該轉接頭的插接部間。
4. 如請求項3所述的中心冷卻式超音波加工機，其中，該外殼座包括一個界定出一個中空腔室的殼壁，該中空腔室具有一個對應該轉軸單元之第一轉軸的馬達組裝部，以及一個圍繞該轉軸單元之第二轉軸的軸承架設部，而該馬達裝置對應該外殼座之中空腔室的馬達組裝部，並包括一個與該第一轉軸連動地結合的轉子，以及一個圍繞在該轉子外周圍的定子，該轉軸單元還包括數個將該第一轉軸及該第二轉軸架設在該外殼座之中空腔室內的軸承。
5. 如請求項4所述的中心冷卻式超音波加工機，其中，該第二轉軸之第二軸道具有一個徑縮段，以及一個徑擴段，而該振動單元位在該第二軸道之徑擴段內。
6. 如請求項3所述的中心冷卻式超音波加工機，更包含一個與該連接座連轉地結合的刀具，該刀具具有一個可供冷卻流體流出的出液通道，該出液通道並位於該中心軸線上。