TWI344404B - Spindle for a machine tool, bearing element used for the same, and method for operating the same - Google Patents

Spindle for a machine tool, bearing element used for the same, and method for operating the same Download PDF

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Description

1344404 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種工具機主軸，其具申請專利範 項前言部分所述之特徵。本發明尚有關一種此主軸 件及操作此主軸之方法。 【先前技術】 習知技術中早已存在油空氣澗滑，其將油輸至工 轴軸承件作為潤滑劑。此種油空氣潤滑的油被以特 脈衝式輸入，輸入的油量不得低於一最低量。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種工具機主軸，其軸承 均勻供給一最低量之潤滑劑。此外並提供一種軸承 作此種主軸之方法。 本發明有關主軸之目的由申請專利範圍第1項特 及前言部分達成。主軸之有利實施例參閱申請專利 2至7項。有關軸承件之目的由申請專利範圍第8 部分及前言部分達成。有關方法之目的由申請專利 9項特徵部分及前言部分達成。 本發明主軸使用油作為潤滑劑，其經至少一毛細 輸送至至少一軸承件。不同於習知之油空氣潤滑， 送不使用氣流而是使用毛細管（毛細軟管或硬管）， 充填有油，故輸入增加時，毛細管使得需要處立即 及有油輸至而無延遲，立即輸送至毛細管末端。亦 最小量，尤其是1 0 - 1 0 0 μ 1 / h (每小時微升）達 312XP/發明說明書(補件)/94-07/94108566 圍第1 之轴承 具機主 定間隔 件可被 件及操 徵部分 範圍第 頃特徵 範圍第 管而被 油的輸 其始终 有反應 可使用 到均勻 5 1344404 澗滑。 毛細管典型開口直徑小於2 / 1 0 m m，一般油空氣潤滑之 典型開口直徑至少為2 mm。 毛細管有利地容置於抽承件（例如滚柱轴承、徑向斜滚 珠軸承）内環或外環一容置部（穿孔）中，潤滑劑不藉空 氣而被直接輸送至滾柱接點。故不同於習知油空氣潤滑， 軸承不會被吹乾。
另一實施例中，油經由毛細管而輸送至接近轴承件處， 至軸承件之最後一段路徑則使用空氣輸送，其可帶走毛細 管末端的油。 在一有利實施例中，幫浦件設作例如微齒環幫浦或微型 閥（例如壓電元件）。 在一有利實施例中，幫浦件連接一分配件，數條毛細管 通到該分配件。如此可可靠地分配潤滑劑至主軸之多個軸 承件。 毛細管的流動阻力與開口直徑的四次方成比例（H a g e η P o i s e u i 1 1 e定律）。利用另一毛細回流管（旁通管）可使 輸入的油量降低至幫浦件額定體積流之數百分比，因幫浦 件輸送的油量被依輸送毛細管及旁通毛細管流動阻力的比 例而分割。故幫浦件可在一有利工作範圍甲工作。 毛細管可設作油輸入管的一部份或整合於幫浦件中成 為毛細節流問（例如微系統技術之曲折管）。 另一實施例中，幫浦件藉適當定義的滲漏及縫隙而使得 旁通管的作用可被幫浦本身的特性達成。 6 312XP/發明說明書(補件)/94-07/94 ] OS566 1344404 旁通管中設一過濾件可提高潤滑劑旁流的潔淨度。幫浦 件輸送的油量被依輸送毛細管及旁通毛細管載面的比例而 分割。 依據一有利實施例，幫浦件、分配件及其他元件可節省 空間地整合在主軸殼體内。 本發明軸承件具至少一容置部以容置一毛細管而輸送 來自一幫浦件之潤滑劑。此種軸承件可使用於已述主軸及 連接毛細管以輸送湖滑劑而湖滑軸承件及袖承。
本發明操作主軸之方法係使用一感測件評估而進行潤 滑劑時間及量的計算，以使至少一軸承件達到足夠的潤滑。 【實施方式】 圖1顯示一工具機主軸1(加工主軸）之示意圖，其包 括一容置於軸承件2、3、4、5之轉軸，該轉軸設在主軸1 殼體6内部。軸承件2、3、4、5之外環7、8、9、1 0具容 置部11、12、13、14(穿孔）以容置放大顯示之輸入管15、 1 6、1 7、1 8，例如習知之毛細管。 總共設有四條毛細管1 5、1 6、1 7、1 8，其經一分配器 1 9與一幫浦件2 0連接。分配器1 9可具毛細節流閥4 2、4 3、 44、45及另一毛細管21，亦即一旁通管，其亦可具一毛細 節流閥4 6。毛細節流閥可被個別設定，以控制各毛細管及 旁通管輸送的流量。 幫浦件2 0抽取儲槽2 2中的潤滑劑，例如油，並將其送 至四條毛細管1 5、1 6、1 7、1 8。一部份潤滑劑被另一毛細 管2 1排出，必要時並過濾然後送回儲槽2 2。 7 312XP/發明說明書(補件)/94-07/94108566 1344404 圖2顯示軸承件23及 24直接並排在一起而設在圖1 主軸1殼體6内之配置。軸承件23、24之外環25、26具 容置部27、28以容置示意顯示之毛細管29、30。
圖3顯示軸承件3 1及3 2之另一實施例，其彼此有一距 離地設在主軸1之殼體6内。軸承件3 1 ' 3 2之間設有一分 配件3 3，其連接毛細管3 4、3 5，該毛細管3 4 ' 3 5端點3 6、 3 7經連接通道3 8、3 9而與軸承件3 1、3 2側面連接。穿孔 40可供空氣輸入，其帶走毛細管34、35端點36、37的油， 而經連接通道3 8、3 9將其送至軸承件3 1、3 2。 圖4顯示一明顯的調節循環，其可配合需求而進行潤滑 調節。感測件可偵測主軸1之工作參數（例如轉速、馬達 溫度、冷卻劑溫度、軸承溫度），而可由習知關係估算軸承 件之潤滑膜的厚度。如超越一極限值，調節器可經一計量 件而提高澗滑劑量，使得主軸之軸承潤滑膜增厚而保持足 夠的潤滑。 潤滑劑量的計算及幫浦件的調節可如下所述進行： -在整個機器開機時間中配合主軸型式、軸承規格等（比 較習知潤滑法）使用固定值，或 -依據特性曲線而進行控制，例如油量=f (主轴轉 速），或 -依據軸承濶滑膜測量而進行調節（目前尚無可靠之方 法），或 -依據簡單測得變量（軸承溫度等）估算出之潤滑膜厚 度而進行調節。 8 312XP/發明說明書(補件)/94-07/94108566 1344404
所 有 對 策 可 被 單 獨 或 組 合 使 用 〇 調 即 變 量 可 為 估 算 之 潤 滑 膜 厚 度 » δ又 定 變 量可為潤滑劑 量 0 [ 圊 式 簡 單 說 明 ] 圖 1 係 ^ 主 軸 與 輸 送 潤 滑 油 之 毛 細 管 示 意 圖。 圖 2 係 圖 1 主 軸 軸 承 件 第 — 實 施 例 〇 圖 3 係 圖 1 主 軸 軸 承 件 另 一 實 施 例 〇 圖 4 係 配 合 需 求 之 潤 滑 劑 計 量 調 即 循 環 0 [ 主 要 元 件 符 號 說 明 1 主 軸 2 ' 3 、 4、 5 轴 承 件 6 殼 體 7、 8 、 9、 1 0 外 環 11 12 、 13 、 14 容 置 部 15 16 \ 17 、 18 毛 細 管 19 分 配 器 20 幫 浦 件 2 1 毛 細 管 22 儲 槽 23 % 24 軸 承 件 25 、 26 外 環 27 28 容 置 部 29 、 30 毛 細 管 3 1 、 32 軸 承 件 312XP/發明說明書(補件)/94-〇7/94108566 9 1344404
33 分 配 件 34 ' 35 毛 細 管 36、 37 端 點 38、 39 連 接 通道 4 0 穿 孔 4 1 轉 轴 42、 43 ' 44' 45' 46 产Ar 即 閥 312XP/發明說明書(補件)/94-07/94108566 10

Claims (1)

1344.404 DEC 1 5 2010 替換本 十、申請專利範圍 1 . 一種工具機主軸，尤其是馬達軸，其包括一殼體以容 置一電動馬達及一被該電動馬達驅動穿過軸承件之轉軸， 其尤其具一工具容置部以容置一加工工件之工具，其特徵 為. 至少一軸承件（2、3、4、5 )具一毛細管（1 5、1 6、1 7、 1 8 )以輸送來自一幫浦件（2 0 )之潤滑劑；以及 一穿孔（40)輸入空氣而攜帶由毛細管（15、16、17、18) 流出的潤滑劑。 2. 如申請專利範圍第1項之工具機主軸，其中，轴承件 (2、3、4、5 )外環或内環具一容置部（1 1、1 2、1 3、1 4 )以 容置毛細管（1 5、1 6、1 7、1 8 )。 3. 如申請專利範圍第1或2項之工具機主軸，其中，設 置數條毛細管（1 5、1 6、1 7、1 8 )，其經一分配件（1 9 )與幫 浦件（2 0 )連接。 4. 如申請專利範圍第3項之工具機主軸，其中，分配件 (19)具另一毛細管（21)，其為一旁通管。 5. 如申請專利範圍第1項之工具機主軸，其中，主軸（1 ) 設有兩相鄰轴承件（2、3、4、5)，其各具一毛細管（15、16、 17、 18)° 6. 如申請專利範圍第1項之工具機主軸，其中，主軸（1 ) 設有兩相鄰有一間距之軸承件（2、3 ' 4、5 )，其各具一毛 細管（15、 16、 17、 18)。 7. —種工具機主軸用之軸承件，尤其是申請專利範圍第 11 94108566 1344404 t · 晷年/v/3 1至6項中任一項所述之工具機主軸，其 軸承件（2、3、4、5 )至少具一容置部（ 以容置一毛細管（1 5、1 6、1 7、1 8 )以輸送if 之潤滑劑。 8 . —種操作工具機主軸之方法，尤其J 1至6項中任一項所述之工具機主軸，其 使用一調節循環進行潤滑劑時間及量&^ 一軸承件達到足夠的潤滑。 %修汶)正替換頁 特徵為：11、 12、 13、 14) L自一幫浦件（2 0 ) L申請專利範圍第 特徵為： 3計算，以使至少 94108566 12
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