TWI579087B - 旋轉式承載裝置及包含其之旋轉式真空焊接機 - Google Patents

Description

旋轉式承載裝置及包含其之旋轉式真空焊接機

本發明是關於一種於真空腔室內對工件進行加熱之裝置，特別是關於一種利用可旋轉之承載裝置，讓工件於真空腔室加熱時能經由轉動而均勻受熱之旋轉式承載裝置及包含其之旋轉式真空焊接機。

許多具有高精密度要求的產品，在加工時工件需要在真空的環境下進行處理，例如在真空腔室中進行加熱焊接，使工件與工件之間能透過加熱熔化之焊料進行接合。由於一般大氣環境下雜質或汙染物的存在，對於焊接品質及一致性有相當大之影響，因此必須選擇在真空環境中進行加工，才能符合產品的品質及製程的可靠度。

在這些提供真空加熱的裝置或機台當中，大多是利用加熱燈管作為加熱熱源，以輻射熱方式對真空腔室內之工件及焊料加熱，進而達到焊接之成果。儘管這些加熱燈管能以環狀或水平方式平均設置，盡可能提供均勻之加熱效果，但真空腔室中的不同位置仍會有受熱不均之問題。另外，燈管加熱時的高溫除了造成機台真空腔室的散熱問題外，工件之承載裝置也同樣處於高溫狀態，若加工時需移動承載裝置或完成加工後須取 出產品，承載裝置也同樣面臨散熱及降溫之需求。因此承載裝置的設計，除了在加工時必須耐受高溫外，也需要具備散熱之機制及便於移動之設計，避免增加加工時間而降低生產效率。

因此，為解決上述問題，本發明設計一種旋轉式承載裝置及包含其之旋轉式真空焊接機，以針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種旋轉式承載裝置及包含其之旋轉式真空焊接機，以解決習知之承載裝置無法於真空腔室內旋轉加工，且同時具備散熱機制之問題。

根據本發明之一目的，提出一種旋轉式承載裝置，適用於真空腔室內對承載之工件進行加熱程序。旋轉式承載裝置包含轉動軸、旋轉密封件、外水路散熱件以及內水路散熱件。其中，轉動軸為具有內部空間之軸桿，穿設於真空腔室之腔門。轉動軸於真空腔室外部連接於傳動件，由馬達帶動傳動件使轉動軸旋轉，轉動軸位於真空腔室內部之一端固接定位分離軸心，將工件固定於定位分離軸心上。當進行加熱程序時，由轉動軸旋轉帶動定位分離軸心上之工件旋轉。旋轉密封件設置沿腔門向外延伸並包覆轉動軸。旋轉密封件內利用轉動軸承及墊圈與轉動軸緊密接觸，當進行加熱程序時，旋轉密封件密封轉動軸穿過腔門之縫隙，使真空腔室內部保持真空狀態。外水路散熱件環設於旋轉密封件，藉由外水路入水口導入冷卻水，於包覆之旋轉密封件外側流動後，再由外水路出水口排出。內 水路散熱件設置內管於轉動軸之內部空間當中，將冷卻水由內水路入水口注入內管，從內管之一端流入於內部空間，於內管與轉動軸之間之空隙流動後，由內水路出水口排出。

較佳地，定位分離軸心可包含軸套，鎖合於定位分離軸心上，利用軸套將工件以預設距離固定於定位分離軸心上。

較佳地，旋轉式承載裝置可進一步包含輔助軸心輪，利用固定桿裝設於該腔門上，輔助軸心輪支撐定位分離軸心之重量。

較佳地，傳動件可包含傳動皮帶或傳動齒輪，連接於轉動軸，由馬達帶動而使轉動軸旋轉。

較佳地，內水路出水口可與外水路出水口連接，由內水路出水口排出之冷卻水由外水路出水口導入。

根據本發明之另一目的，提出一種旋轉式真空焊接機，其包含真空腔室、旋轉式承載裝置、加熱器以及控制器。其中，真空腔室設置於機體上，並連接至抽真空裝置，將真空腔室內氣體抽出而形成真空之加工區域。旋轉式承載裝置為如前所述，其包含轉動軸、旋轉密封件、外水路散熱件以及內水路散熱件，承載及移動工件進出真空腔室。加熱器設置於真空腔室外部，對真空腔室加熱以對工件進行焊接加工。控制器分別連接於真空腔室、旋轉式承載裝置及加熱器，控制抽真空裝置進行抽真空及加熱器加熱之溫度，同時控制旋轉式承載裝置轉動之速度。

較佳地，定位分離軸心可包含軸套，鎖合於定位分離軸心上，利用軸套將工件以預設距離固定於定位分離軸心上。

較佳地，旋轉式承載裝置可進一步包含輔助軸心輪，利用固定桿裝設於該腔門上，輔助軸心輪支撐定位分離軸心之重量。

較佳地，傳動件可包含傳動皮帶或傳動齒輪，連接於轉動軸，由馬達帶動而使轉動軸旋轉。

較佳地，內水路出水口可與外水路出水口連接，由內水路出水口排出之冷卻水由外水路出水口導入。

承上所述，依本發明旋轉式承載裝置及包含其之旋轉式真空焊接機，其可具有一或多個下述優點：

(1)此旋轉式承載裝置及包含其之旋轉式真空焊接機讓使用者能將工件固定於定位分離軸心上，在進行加熱程序時利用轉動軸帶動工件旋轉，使工件受熱均勻，提升製程之良率。

(2)此旋轉式承載裝置及包含其之旋轉式真空焊接機能利用旋轉密封件密封轉動軸穿過腔門處之縫隙，避免轉動時破壞真空腔室內之真空環境，讓環境中的雜質影響加工之品質。

(3)此旋轉式承載裝置及包含其之旋轉式真空焊接機能設置轉動軸之內外水路來進行散熱，防止真空腔室內之高溫造成承載裝置之元件損壞。

10‧‧‧轉動軸

11‧‧‧旋轉密封件

11a‧‧‧轉動軸承

11b‧‧‧墊圈

12‧‧‧外水路散熱件

12a‧‧‧外水路入水口

12b‧‧‧外水路出水口

13‧‧‧內水路散熱件

13a‧‧‧內水路入水口

13b‧‧‧內水路出水口

13c‧‧‧內管

14‧‧‧定位分離軸心

14a‧‧‧軸套

14b‧‧‧連接座

14c‧‧‧螺絲孔

15a‧‧‧輔助軸心輪

15b‧‧‧固定桿

16‧‧‧傳動件

17‧‧‧馬達

20‧‧‧真空腔室

21‧‧‧腔門

21a‧‧‧穿孔

22‧‧‧機體

23‧‧‧抽真空裝置

30‧‧‧加熱器

40‧‧‧控制器

50‧‧‧工件

51‧‧‧刀具

51a‧‧‧孔洞

第1圖係為本發明之旋轉式承載裝置之示意圖。

第2圖係為本發明之定位分離軸心之示意圖。

第3圖係為本發明之旋轉密封件及內外水路散熱件之剖面結構圖。

第4圖係為本發明之旋轉式真空焊接機之示意圖。

為利貴審查委員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖，其係為本發明之旋轉式承載裝置之示意圖。如圖所示，旋轉式承載裝置包含轉動軸10、旋轉密封件11、外水路散熱件12以及內水路散熱件13。轉動軸10可為不銹鋼之圓柱狀橫桿，內部具有中空之內部空間，轉動軸10可藉由真空腔室20的腔門21上設置之穿孔21a，穿設於腔門21上，其一端進入於至真空腔室20內部，前端裝設定位分離軸心14，用來承載加工之工件50。定位分離軸心14是可拆卸分離之承載件，便於裝卸工件50，此處之定位分離軸心14可與轉動軸10同樣為桿狀結構，利用螺絲或卡接結構與轉動軸10固定，使工件50定位。同時，由於定位分離軸心14與工件50可能皆為金屬材質，具有一定重量，因此可進一步設置四個輔助軸心輪15a，利用固定桿15b裝設於腔門21上，由輔助軸心輪15a協助支撐轉動軸10及定位分離軸心14。此處輔助軸心輪15a之數量並未有特殊限制，可視轉動桿10與定位分離軸心14之重量或長度來加以調整。

轉動軸10之另一端突出於腔門21外，連接傳動件16，由馬達17帶動傳動件16，使轉動軸10能順時針或逆時針旋轉，進而讓定位分離軸心14上承載之工件50也能在加熱時也能同時轉動。本實施例是以傳動皮帶作為傳動件16，在其他實施例中亦可利用傳動齒輪或傳動環來帶動，依機台設計來加以選擇。由傳動件16帶動承載工件之軸桿旋轉並非創新之設計，但真空腔室20之腔門21為放置或取出工件50之出入口，在關上時必須完全密封以進行抽真空，若在腔門21上設置穿孔21a來安裝轉動軸10，勢必會造成空氣流通之縫隙，使真空腔室20無法維持真空。

針對前述維持真空腔室20內部真空狀態之問題，本發明之實施例於腔門21外設置了旋轉密封件11，此旋轉密封件11沿著腔門21之穿孔21a向外延伸，包覆整個穿孔21a及穿設之轉動軸10，藉由完全密封腔門21上之穿孔21a，使腔門21關閉後，真空腔室20能維持密封狀態，待抽真空裝置(如第4圖所示)將腔室內氣體抽出後，即能達到所需真空狀態之加工腔室。此時，旋轉密封件11雖然完全密封了空氣流通的縫隙，但其內部結構設置使得轉動軸10在密封的同時仍能藉由傳動件16的帶動而持續旋轉，因此，在真空腔室20保持真空狀態進行加熱加工之同時，承載工件50之轉動軸能同時旋轉，使得工件50能藉由轉動而均勻受熱，進而提高產品的一致性及生產的良率。

除此之外，在真空腔室20進行加熱加工，例如焊接製程時，腔室內之溫度將會大幅提高，而承載工件50之轉動軸10的溫度也會相應上升，為使轉動軸10能有效降低溫度以避免高溫損壞轉動軸10或是外部傳動件16、馬達17等相連之傳動裝置，於旋轉式承載裝置設置了外水路散熱件 12以及內水路散熱件13。其中，外水路散熱件12包覆於旋轉密封件11，設置外水路入水口12a及外水路出水口12b，藉由水路管道將冷卻水由外水路入水口12a導入，在包覆旋轉密封件11外側之水路循環進行散熱，再由外水路出水口12b排出。而內水路散熱件13也同樣設置內水路入水口13a及內水路出水口13b，同時設置內管13c連接於內水路入水口13a，並插入於轉動軸10之內部空間。內管13c之設置不與轉動軸10內部空間接觸，因此轉動軸10轉動時，內管13c維持固定狀態，使連接之水路管道不會因此糾結而影響冷卻水之注入。冷卻水由內水路入水口13a導入內管13c後，流入內管13c與轉動軸10內部空間之間的縫隙，藉由不斷注入之水壓，使帶有熱能之冷卻水由內水路出水口13b排出，達到散熱之效果。

以下將針對個別元件做進一步之說明，相同元件將以相同標號來表示。請參閱第2圖，其係為本發明之定位分離軸心之示意圖。如圖所示，定位分離軸心14包含連接座14b，連接座14b設有螺絲孔14c，可鎖合於轉動軸上，或者連接座內部也可設置螺紋或卡接結構直接將定位分離軸心14固定於轉動軸上。定位分離軸心14上可承載進行加工之工件，如本實施例所述，工件可為欲進行焊接之刀具51，此刀具51為片狀之金屬材質，可由中央孔洞51a套設於定位分離軸心14上，再利用軸套14a將刀具51固定。裝設好之定位分離軸心14裝設在轉動軸上置入真空腔室，在抽真空後對刀具51加熱進行焊接，此時刀具51沿著轉動軸旋轉，使每一片刀片都能均勻加熱來完成焊接加工。

請再參閱第3圖，其係為本發明之旋轉密封件及內外水路散熱件之剖面結構圖。如圖所示，旋轉密封件11包覆轉動軸10之部分包含兩個 轉動軸承(培林)11a以及三個墊圈(例如O型環)11b，轉動軸承11a內之滾珠結構可在馬達17帶動傳動件16時，讓轉動軸10隨著帶動旋轉，而轉動軸承11a之間的墊圈11b，則與轉動軸10緊密接觸，完全密封腔門21穿孔與轉動軸之間的縫隙。因此當腔門21關起時，真空腔室外之氣體不會由此縫隙進入，影響抽真空之狀態。在實施例當中，轉動軸承11a以及墊圈之數量分別為三個及兩個，但本發明不以此為限，依照不同氣壓需求利用此方式支撐轉動軸旋轉又同時將縫隙密封之設置數量均包含於本發明當中。

再者，如前所述，外水路散熱件12包覆於旋轉密封件11，藉由水路管道將冷卻水由外水路入水口12a導入，在包覆旋轉密封件11外側之水路循環進行散熱，再由外水路出水口12b排出。而內水路散熱件13設置固定狀態之內管13c連接於內水路入水口13a，由轉動軸10外側插入於轉動軸10之內部空間。內管13c之設置不與轉動軸10內部空間接觸，因此轉動軸10轉動時，冷卻水由內水路入水口13a導入內管13c後，流入內管13c與轉動軸10內部空間之間的縫隙，由於轉動軸10靠近真空腔室20之一側為密閉結構，因此不斷注入之水壓，會使帶有熱能之冷卻水流回內水路出水口13b排出，達到散熱之效果。在本實施例當中，外水路出水口12b可連接於內水路入水口13a，或者內水路出水口13b可連接於外水路入水口12a，簡化水路管道之設計，但本發明不以此為限，內外水路散熱件也可分別連接獨立之入水口及出水口，以提高散熱之功效。

請參閱第4圖，其係為本發明之旋轉式真空焊接機之示意圖。如圖所示，旋轉式真空焊接機包含設置於機體22上之真空腔室20，此真空腔室20可為石英腔室或不銹鋼腔室，待前述之旋轉式承載裝置將工件50定 位於定位分離軸心14上，並固定於轉動軸10後，將旋轉式承載裝置置入真空腔室20當中，將腔門21關閉。真空腔室20連接於抽真空裝置23，利用抽真空裝置23將真空腔室20內之氣體抽出，讓真空腔室20達到預設之氣壓壓力後，形成密閉之空間，提供真空加熱之環境。此時，包覆真空腔室20之加熱器30開始加熱已對工件50進行加工，加熱器30可為複數個加熱燈管排列設置於真空腔室20外部，利用燈管之輻射熱源進行加熱，使工件50間的焊料熔化而進行焊接。與此同時，旋轉式承載裝置同時利用馬達17驅動傳動件16，由傳動件16帶動轉動軸10旋轉，使得真空腔室20內的工件50也隨之轉動。在加熱的同時，轉動工件50使得工件50上每一個位置之材料都能均勻地受熱，進行焊接的位置也能獲得一致的焊接效果，因而提升產品的整體製程良率。

在加熱器30加熱對工件50加工的製程當中，旋轉式真空焊接機可藉由控制器40來操作機台的相關設定。此控制器40可為連接於機體22之控制面板，分別與真空腔室20、旋轉式承載裝置及加熱器30連接。控制器可控制真空腔室20抽真空之程度，例如達到預設之腔內氣壓大小，或者控制馬達17轉速以決定轉動軸10旋轉之速度。另外控制器也可調整加熱器30當中燈管的溫度，並調整工件50焊接的時間，在進行加工的同時或完成加工後，均可控制外水路散熱件12及內水路散熱件13之水路管道進行供水，達到裝置散熱之效果。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10‧‧‧轉動軸

11‧‧‧旋轉密封件

12‧‧‧外水路散熱件

12a‧‧‧外水路入水口

12b‧‧‧外水路出水口

13‧‧‧內水路散熱件

13a‧‧‧內水路入水口

13b‧‧‧內水路出水口

13c‧‧‧內管

14‧‧‧定位分離軸心

14a‧‧‧軸套

15a‧‧‧輔助軸心輪

15b‧‧‧固定桿

16‧‧‧傳動件

17‧‧‧馬達

20‧‧‧真空腔室

21‧‧‧腔門

21a‧‧‧穿孔

50‧‧‧工件

Claims (10)

1. 一種旋轉式承載裝置，係適用於一真空腔室內對承載之一工件進行加熱程序，其包含：一轉動軸，係為具有一內部空間之軸桿，穿設於該真空腔室之一腔門，該轉動軸於該真空腔室外部連接於一傳動件，由一馬達帶動該傳動件使該轉動軸旋轉，該轉動軸位於該真空腔室內部之一端固接一定位分離軸心，將該工件固定於該定位分離軸心上，當進行加熱程序時，由該轉動軸旋轉帶動該定位分離軸心上之該工件旋轉；一旋轉密封件，係設置沿該腔門向外延伸並包覆該轉動軸，該旋轉密封件內利用一轉動軸承及一墊圈與該轉動軸緊密接觸，當進行加熱程序時，該旋轉密封件密封該轉動軸穿過該腔門之縫隙，使該真空腔室內部保持真空狀態；一外水路散熱件，係環設於該旋轉密封件，藉由一外水路入水口導入冷卻水，於包覆之該旋轉密封件外側流動後，再由一外水路出水口排出；以及一內水路散熱件，係設置一內管於該轉動軸之該內部空間當中，將冷卻水由一內水路入水口注入該內管，從該內管之一端流入於該內部空間，於該內管與該轉動軸之間之空隙流動後，由一內水路出水口排出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉式承載裝置，其中該定位分離軸心包含一軸套，鎖合於該定位分離軸心上，利用該軸套將該工件以一預設距離固定於該定位分離軸心上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉式承載裝置，進一步包含一 輔助軸心輪，利用一固定桿裝設於該腔門上，該輔助軸心輪支撐該定位分離軸心之重量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉式承載裝置，其中該傳動件包含一傳動皮帶或一傳動齒輪，連接於該轉動軸，由該馬達帶動而使該轉動軸旋轉。
5. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉式承載裝置，其中該內水路入水口與該外水路出水口連接，由該外水路出水口排出之冷卻水由該內水路入水口導入。
6. 一種旋轉式真空焊接機，其包含：一真空腔室，係設置於一機體上，並連接至一抽真空裝置，將該真空腔室內氣體抽出而形成真空之加工區域；一旋轉式承載裝置，係包含如申請專利範圍第1項所述之該旋轉式承載裝置，承載及移動一工件進出該真空腔室；一加熱器，係設置於該真空腔室外部，對該真空腔室加熱以對該工件進行焊接加工；以及一控制器，係分別連接於該真空腔室、該旋轉式承載裝置及該加熱器，控制該抽真空裝置進行抽真空及該加熱器加熱之溫度，同時控制該旋轉式承載裝置轉動之速度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之旋轉式真空焊接機，其中該定位分離軸心包含一軸套，鎖合於該定位分離軸心上，利用該軸套將該工件以一預設距離固定於該定位分離軸心上。
8. 如申請專利範圍第6項所述之旋轉式真空焊接機，進一步包含一輔助軸心輪，利用一固定桿裝設於該腔門上，該輔助軸心輪 支撐該定位分離軸心之重量。
9. 如申請專利範圍第6項所述之旋轉式真空焊接機，其中該傳動件包含一傳動皮帶或一傳動齒輪，連接於該轉動軸，由該馬達帶動而使該轉動軸旋轉。
10. 如申請專利範圍第6項所述之旋轉式真空焊接機，其中該內水路入水口與該外水路出水口連接，由該外水路出水口排出之冷卻水由該內水路入水口導入。