TW474845B - Hidden automatic adjusting method for dynamic balance in a spindle - Google Patents

Description

五、發明說明（J) 【技術領域 於;-種= =平衡自動調整方法’特別是 【先前技術】 千衡自動調整方法。 不斷減少= 烈的情況下’各產業界除了 利用性及實用性之產ί 〇ΐ成本外，如何開發更具產業 機械加工為例言之所:J f相關業界研究之首要，俾以 一工件加工至極I古二^ σ，欲在極高速的狀態下，將 是相當重要的關鍵軸：：丄則主軸之動平衡精度即 削或磨削加工時，敕去主站15刀具或砂輪對工件作切 工的要及ί速化(2_〜25_—加 個需要H 機自動調整主軸的動平衡，乃是- 而要探討的問題；而習用方式包括： ）疋 1.以動平衡環方式來調整：如圖一所示，該方法主 衡用—裝設於加工機主軸外部之動平衡儀10、一動平 配人=益11 ’及裝設於該主轴兩端的動平衡環12之相互 σ來作動平衡之調校，其將兩動平衡環12之螺孔半徑 旦，透過動平衡儀10量出不平衡量，並算出所需配重質 衡，#:即將裝設在那一個角度之螺孔後，再以人工做動平 於為i ’惟由於設備及技術的種種問題，故此法皆係僅用 際=工機出廠前之校正調整，但在需配合刀具或砂輪而實 不十工件加工時，便無法即時應用，如此並不符合實用 法主要 動平衡 式轉動 裝上刀 整機構 質點相 式轉動 車由外部 整作動 當複雜 及裝配 本 加以改 研發完 【發明 本 調整方 部，以 無線技 本 調整方 自動調 η/4845 五、發明說明（2) 性。 單面式自動動平衡調整機構 係於主軸前端裝一自動動平衡 調整機構13主要包括—雙片式 環1 4上3又有質點（圖面未顯示） 具並運轉後，由設於加工機外 1 3連動之動平衡外部控制器1 5 位差後，再利用自動動平衡機 環1 4，以達到相位差之校正， 之自動動平衡調整機構13，以 ，故除因體積龐大而耗佔空間 ’故售價高昂，且主軸在配合 夺相對複雜，不甚實用。 案發明人鑑於習用技術所衍生 良創新’並經多年苦心孤詣潛 成本件主轴内藏式動平衡自動 目的】 發明之目的即在於提供一種主 法’其應用微機電技術將頻譜 精準分析主軸之不平衡量，再 術將數據傳出’革除習用須另 發明之次一目的在提供一種主 法’主要以轉動環之相位差為 整主軸動平衡之誤差，具有一 :如圖二 調整機 轉動環 ，俾於 部且與· ’量測 構1 3來 但此法 及雙片 外，配 相關機 1所示，該方 構1 3，該自動 Μ，且該雙片 主輛在生產線 自動動平衡調 出兩轉動環之 旋轉調整雙片 係利用設於主 式轉動環1 4調 置之電路亦相 件之設計製作 的各項缺點，乃亟思 心研究後’終於成功 調整方法。 轴内藏式動平衡自動 分析儀設於主軸内 透過完全不佔空間之 佈線之弊病。 轴内藏式動平衡自動 依據，配合步進馬達 定之精準度，並革除

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五_、發明說明（3) 習知人為操作之誤盖·，並將主軸内建機件所需使用之電 力，利用發電機原理，將永久磁鐵及線圏直接設置於心 外徑處，藉由心軸轉動而直接產生電力供應之’革除^車由 方法需外接電源之不便。 '用 【技術内容】

可達成上述發明目的之主軸内藏式動平衡自動調整 法，主要步驟包括有：於主軸預定處設置—雙片式之轉方 環，該轉動環軸向端面設有一質點，且該轉動環軸心預， 處設有一電磁鐵式定位結構，又，於主軸預定處内建〜定 平衡自動調整機構、一帶動轉動裱轉動之步進馬達及一^ 平衡分析儀；並於主軸内部設置一由微機電技術所製成之 頻譜分析儀；最後再於主軸之心轴之徑向端面設置至少一 組永久磁鐵，並於永久磁鐵外圍之固定位置處繞設線圈。 【圖式簡單說明】 > ^ 請參閱以下有關本發明〆較佳實施例之詳細說明及其 圖式，將可進一步瞭解本發明之技術内容及其目的功效·’ 有關該實施例之圖式為：

圖一為習用主軸動平衡調整方法一之示意圖 圖二為白用主輛動平衡調整方法二之示意圖 圖三為本發明實施例主軸20側面之剖視圖 圖四係本發明實施例轉動環21之剖視圖 【主要部分代表符號】 20主軸 2 0 1心軸

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2 Ο 2永久磁鐵 2 Ο 3線圈 2 1轉動環 22質點 2 3定位結構 24動平衡自動調整機構 25步進馬達 2 6動平衡分析儀 27頻譜分析儀 【較佳實施例】 請參閱圖三，本發明所提供之主軸内藏式動 調整方法’主要步驟包括有： 動 1. 於主軸20内而心軸201外徑處，設置一雙片式之轉 動環21 ’該轉動環21軸向端面設有一質點22(參閱圖四）， 且該轉動環2 1軸心預定處設有一定位結構23(可為電磁鐵 式閉鎖結構）。 2. 於主軸20内預定處内建一動平衡自動調整機構 24、一帶動轉動環21轉動之步進馬達25 ’及一以微機電技 術所製成之動平衡分析儀2 6 ;並於主軸2 0内部設置一亦以 微機電技術所製成之頻譜分析儀2 7 ;最後再於主軸2 〇之心 軸201之徑向端面設置至少一組永久磁鐵202，並於永久磁 鐵2 0 2外圍之固定位置處繞設線圈2 0 3。 3. 啟動裝設有刀具或砂輪之心軸2 0 1旋轉，於心轴 201轉動的同時，使永久磁鐵202跟著旋轉而產生轉動磁

第7頁 474845 五'發明說明（5) 場，相對造成線圏2〇3上之磁通量發生變化而產生電壓及 電流，再將該電流導引至半導體整流器及穩壓器（裝於主 軸内部，未圖示）處理後，再以穩定之電壓輸入設於主 2 0之相關機件提供使用。 ％ 、4.在心軸2 〇1旋轉的同時，動平衡分析儀26乃透 4分析儀2 7，分析主軸2 〇其動平衡之不平衡量，並利也、 線傳輸技術（可為RF或紅外線方式），將修正數據傳 ς 衡自動調整機構24，讓該動平衡自動調整機構24在第— 間内，自動解除轉動環2 1之定位結構2 3之閉鎖狀熊，箱 備作調整後再復歸。 〜卑預 5.進一步藉由轉動環21其質點22之相位差的配合， 動平衡自動調整機構24便依動平衡分析儀26所认 = = 自動調整主軸2〇之動平衡，完成後恢 设疋位結構23之閉鎖狀態，而讓主軸2〇在自動調整動平衡 下精準地南速旋轉，使心轴201得以在高速狀態下，透過 加工刀具對工件作高精度的穩定加工。 【特點及功效】 '本發明所提供之主軸内藏式動平衡自動調整 ，與 前述習用方法相互比較時，更具有下列之優點：

第8頁 1.應用微機電技術所製成之動平衡自動量備： 由於微機電技術已廣泛應用於各質輕且精 故論結構設計或技術而纟，已是相當具有—定^ 了而成 本更是由於技術已廣泛而不昂貴，故本發明每 施於本業界之微機電技術，將頻譜分析儀設於主軸内二 474845 五、發明說明（6) 精準分析主轴之不平衡量，再透過完全不佔空間之無線傳 輸技術將數據傳出，革除習用須另行佈線之弊病。 2. 動平衡自動調整機構：本發明以轉動環之相位差 為依據，配合步進馬達自動調整主轴動平衡之誤差，具一 定程度之精準度，並革除習用以人為操作之誤差；並將主 轴内建機件所需使用之電力，利用發電機原理，將永久磁 鐵及線圈直接設置於心轴外徑處，藉由主轴轉動而直接產 生電力，革除習用方法需外接電源之不便。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說 明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫 離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本 案之專利範圍中。且本發明已充分符合法定發明專利要 件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請 案，以勵創作，至感德便。

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Claims (1)

1. 474845 六、申請專利範圍 1. 一種主抽内藏式動平衡自動調整方法，步驟包括 有： a) 於一主轴内設置一雙片式之轉動環，該轉動環之 一軸向端面設有至少一質點，且該轉動環轴心處設有一定 位結構； b) 於該主轴内構建一動平衡自動調整機構、一帶動 該轉動環之步進馬達、一動平衡分析儀及一頻譜分析儀， 再於該主轴之心轴徑向處設置至少一組永久磁鐵，並於該 永久磁鐵外圍之固定位置處繞設相對之線圈， c) 啟動裝設有刀具之主轴旋轉，俾使該永久磁鐵跟 著旋轉而產生一轉動磁場，相對造成該線圈上之磁通量發 生變化而產生電壓及電流，以供該主軸内部之相關機件使 用； d) 在該主軸旋轉的同時，該動平衡分析儀透過頻譜 分析儀分析主軸動平衡之不平衡量，並利用無線傳輸技 術，將數據傳至動平衡自動調整機構；讓動平衡自動調整 機構在第一時間内解除轉動環之定位結構之閉鎖狀態；及 e) 藉由該轉動環其質點之相位差的配合，驅動該步 進馬達自動調整主轴之動平衡，之後恢復該定位結構之閉 鎖狀態，而讓該主轴在自動調整動平衡下得以進行加工。 2. 如申請專利範圍第1項所述之主轴内藏式動平衡自 動調整方法，其中該定位結構係為電磁鐵式閉鎖結構。

   第10頁 474845 六、申請專利範圍 3.如申請專利範圍第丨項所述之主轴内藏式動 Ϊ f Ϊ方法:、ΐ中該永久磁鐵所產生之電流係先經半導俨 關^及穩壓器處理後’再以穩壓狀態輸入設於主軸之相 動調=請所述之主抽内藏式動平衡自 、μ無線傳輸技術係為RF方式。 動請i = 述,主轴内藏式動平衡自 …、線傳輸技術係為紅外線方式。

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