TWI739684B - 超音波傳導研磨模組 - Google Patents

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Abstract

一種超音波傳導研磨模組，其包括一振動源，其包括複數片壓電片和具有至少一第一導電片及至少一第二導電片的一導電片組，該導電片組用以將該等壓電片形成一並聯組態，且該等壓電片鄰接一彈性體，另將一結合件穿過該彈性體及該等壓電片；一轉向件，其供該結合件穿設，且外側設有一錐形體；以及一振幅桿，其內側徑向突設一接環，而外側則軸向延伸一接裝至少一研磨輪的軸桿，該軸桿內側軸向開設一與該錐形體呈錐度互補的錐形槽；且該軸桿內另軸向設置與該錐形槽相連通且供該結合件鎖接的一鎖接孔。

Description

超音波傳導研磨模組
本案係有關一種研磨裝置，尤指一種具有軸向高頻振動且提供至少一研磨輪徑向高頻振動的超音波傳導研磨模組。
按磨床是一種以研磨輪，例如砂輪將工件之多餘量磨除，以獲得該工件所需之形狀、尺寸或精密加工面的加工機。現有磨床於研磨工件的過程中，伴隨產生的工件碎屑會堆積於該研磨輪上，必需予以清除，例如以水沖洗，相當困擾及不便；同時無法提昇研磨效率和降低研磨片磨耗等問題。
事實上，超音波技術的應用已泛用於切削用的加工機，即以超音波主軸為例，其主要是利用一超音波振動源的高頻振動，使得裝設於該主軸的一刀具能產生高頻振盪，讓該刀具能有效地降低切削阻力，以便將工件表面的微粒一一分離。當該工件為又硬又脆的材料，例如玻璃、陶瓷、二氧化鋯…時，若能以超音波加工機來進行加工，不但可使加工所產生的碎屑變得更為細薄，同時能延長該刀具使用壽命。
因此，如何在該磨床配置一超音波振動源，使該研磨輪在研磨工件的過程中，能夠利用該超音波振動源的高頻振動，使得在研磨過程中所產升的工件碎屑能夠藉由該研磨輪的徑向振動而掉落，乃相關業者亟待克服的難題。
本案主要目的在於提供一種超音波傳導研磨模組，其能夠直接內建於一磨床加工機或裝設於一刀把內，使得在研磨過程中所產升的工件碎屑能夠藉由該超音波傳導研磨模組的作用下，讓至少一研磨輪形成的徑向高頻振動而掉落外，同時能獲致提昇研磨效率和降低研磨片磨耗的優點。
為達成前述之目的，本案所採取之技術手段係提供一種超音波傳導研磨模組，其包括一振動源，其包括複數片壓電片和具有至少一第一導電片及至少一第二導電片的一導電片組，該導電片組用以將該等壓電片形成一並聯組態，且該等壓電片鄰接一彈性體，另將一結合件穿過該彈性體及該等壓電片；一轉向件，其供該結合件穿設，且外側設有一錐形體；以及一振幅桿，其內側徑向突設一接環，而外側則軸向延伸一接裝至少一研磨輪的軸桿，該軸桿內側軸向開設一與該錐形體呈錐度互補的錐形槽；且該軸桿內另軸向設置與該錐形槽相連通且供該結合件鎖接的一鎖接孔；當施予規律的頻率與正電壓，使該等壓電片交錯地被拉長與復原以產生軸向高頻振動，該等軸向高頻振動傳遞至呈互補型態的該轉向件的該錐形體和該振幅桿的該錐形槽時即形成徑向高頻振動。
在一實施例中，該轉向件係由金屬製成，其內側鄰接該等第二導電片中的一片，以形成電連接。
為達成前述之目的，本案所採取之另一技術手段係提供一種超音波傳導研磨模組，其包括一振動源，其包括複數片壓電片和具有至少一第一導電片及至少一第二導電片的一導電片組，該導電片組用以將該等壓電片形成一並聯組態，且該等壓電片鄰接一彈性體，另將一結合件穿過該彈性體及該等壓電片；一振幅桿，其內側徑向突設一接環，而外側則軸向延伸一接裝至少一研磨輪的軸桿，該軸桿的外側軸向開設一錐形槽，而對向側則開設與該錐形槽相連通的一桿槽；一中繼桿，其供該結合件穿設，並套設於該桿槽內；以及一轉向件，其具有一套設於該錐形槽內且與該錐形槽呈錐度互補的錐形體，該錐形體鄰接於該中繼桿，並軸向開設供該結合件鎖接的一螺接孔；當施予規律的頻率與負電壓，使該等壓電片交錯地被擠壓與復原以產生軸向高頻振動，該等軸向高頻振動傳遞至呈互補型態的該轉向件的該錐形體和該振幅桿的該錐形槽時即形成徑向高頻振動。
在一實施例中，該中繼桿係由金屬製成，其內側鄰接該等第二導電片中的一片，以形成電連接。
在一實施例中，該接環軸向開設複數個連接孔，各該連接孔供一連接件穿設後，並鎖接於一加工機或一刀把，使得該超音波傳導研磨模組能隨著該加工機或該刀把同步旋轉。
在一實施例中，該至少一研磨輪包括一第一研磨輪和一第二研磨輪；該第一研磨輪和該第二研磨輪接裝於該軸桿，且該軸桿在該第一研磨輪和該第二研磨輪之間進一步接裝一間隔環。
如圖1至圖6所示，本案超音波傳導研磨模組第一實施例包括一振動源1，一轉向件2，一振幅桿3，以及至少一研磨輪4。
如圖1及圖2所示，該振動源1包括複數片壓電片11和具有至少一第一導電片121及至少一第二導電片122的一導電片組12，該導電片組12用以將該等壓電片11形成一並聯組態。該等壓電片11供一絕緣內環13穿設且後方鄰接一彈性體14，例如高分子彈性材料，諸如橡膠或矽膠；另將一結合件15，例如螺桿穿過該彈性體14、該絕緣內環13和該轉向件2，並接裝於該振幅桿3，使該振動源1軸向連接於該振幅桿3。
在另一實施例中，該結合件15採用絕緣材料時，則能免除該絕緣內環13的設置。
該轉向件2軸向開設供該結合件15穿設的一穿孔21，該轉向件2係由金屬，例如銅或銅合金製成，其一側，例如內側鄰接該等第二導電片122中的一片，以形成電連接，而另一側，例如外側則設有一錐形體22。
該振幅桿3為一T形座體，其一側，例如內側徑向突設一接環31，該接環31軸向開設複數個連接孔311，各該連接孔311供一連接件(習知未予圖示)穿設後，並鎖接於習知的一加工機，例如主軸，或一刀把，或者一砂輪機的一法蘭，使得該超音波傳導研磨模組能隨著該主軸、該刀把或該法蘭同步旋轉。其中該加工機係選自平面磨床、外徑磨床或內孔磨床等。再者，該振幅桿3的另一側，例如外側則軸向延伸一接裝該至少一研磨輪4的軸桿32，該軸桿32內側軸向開設一與該錐形體22呈錐度互補的錐形槽321；且該軸桿32內另軸向設置與該錐形槽321相連通且供該結合件15鎖接的一鎖接孔322(請參閱圖5)。
請再參閱圖1，該至少一研磨輪4包括一第一研磨輪41和一第二研磨輪42。該第一研磨輪41具有一接裝，例如緊配合於該軸桿32的第一套孔411；而該第二研磨輪42則具有一接裝，例如緊配合於該軸桿32的第二套孔421。為了將該第一研磨輪41和該第二研磨輪42隔開，因此該軸桿32在該第一研磨輪41和該第二研磨輪42之間進一步接裝，例如緊配合一間隔環43。
該第一研磨輪41和該第二研磨輪42可依據研磨需求選擇不同目數(mesh)的研磨輪，因此當一工件，例如銑刀能先在該第一研磨輪41進行初次研磨後，然後再經由該第二研磨輪42進行細部研磨，所以經由本案的實施，其能夠選擇不同目數的研磨輪，例如第一研磨輪41和第二研磨輪42分別進行研磨作業，以免除更換研磨輪的不便。
依據前述動該等構件與連結關係的說明，該超音波傳導研磨模組第一實施例組立後的立體型態如圖3及圖4所示，且該超音波傳導研磨模組的該接環31的各該連接孔311經由一連接件穿設後，以鎖接於該主軸、該刀把或該法蘭，使得該超音波傳導研磨模組能隨著該主軸、該刀把或該法蘭同步旋轉。
請參閱圖5及圖6，該超音波傳導研磨模組使用時，該主軸或該刀把的一電壓源的一端(正極)連接到該至少一第一導電片121；而該電壓源的另一端(負極)則連接到該至少一第二導電片122。當該等壓電片11表面施加正電壓，因電場作用時電偶極矩會被拉長，使該等壓電片11為抵抗變化，會沿著電場方向拉長(如圖5箭頭A所示)，因此當施予規律的頻率與正電壓，就會使該等壓電片11被拉長與復原以產生軸向高頻振動B(顯示於圖5中的軸向複數個弧線)。該等軸向高頻振動B傳遞至呈互補型態的該轉向件2的該錐形體22和該振幅桿3的該錐形槽321時即形成徑向高頻振動C(顯示於圖5及圖6中的徑向複數個弧線)，使得工件在研磨過程中所產升的工件碎屑能夠藉由該徑向高頻振動C的作用下而掉落。
如圖7及圖8所示，其分別顯示本案超音波傳導研磨模組第二實施例的立體分解圖和組立後的剖面圖，該第二實施例相較於該第一實施例，相同的標號(符號)用以表示相同的構件，由於該第二實施例與該第一實施例分享許多共用的構件，因而僅將兩者的差異處詳予說明於後。
該振幅桿3亦為一T形座體，其一側，例如內側徑向突設一接環31，該接環31軸向開設複數個連接孔311。該振幅桿3的另一側，例如外側則軸向延伸一接裝該至少一研磨輪4的軸桿32。該軸桿32的外側軸向開設一錐形槽321，而另一側，亦即內側則開設與該錐形槽321相連通的一桿槽323。
另將一中繼桿5套設於該桿槽323內，且該中繼桿5軸向開設供該結合件15穿設的一通孔51。該中繼桿5係由金屬，例如銅或銅合金製成，其一側，例如內側鄰接該等第二導電片122中的一片，以形成電連接。
該轉向件2具有一套設於該錐形槽321內且與該錐形槽321呈錐度互補的錐形體22，該錐形體22鄰接於該中繼桿5，並軸向開設供該結合件15鎖接的一螺接孔23。
依據前述動該等構件與連結關係的說明，該超音波傳導研磨模組第二實施例組立後的剖面型態如圖8所示，且該超音波傳導研磨模組的該接環31的各該連接孔311經由一連接件穿設後，以鎖接於該主軸、該刀把或該法蘭，使得該超音波傳導研磨模組能隨著該主軸、該刀把或該法蘭同步旋轉。
請再參閱圖8，該超音波傳導研磨模組使用時，該主軸或該刀把的一電壓源的一端(正極)連接到該至少一第一導電片121；而該電壓源的另一端(負極)則連接到該至少一第二導電片122。當該等壓電片11表面施加負電壓，因電場作用時電偶極矩會被擠壓，使該等壓電片11為抵抗變化，會沿著電場方向擠壓(如圖8箭頭A所示)，因此當施予規律的頻率與負電壓，就會使該等壓電片11被擠壓與復原以產生軸向高頻振動B(顯示於圖8中的軸向複數個弧線)。該等軸向高頻振動B傳遞至呈互補型態的該轉向件2的該錐形體22和該振幅桿3的該錐形槽321時即形成徑向高頻振動C(顯示於圖8中的徑向複數個弧線)，使得工件在研磨過程中所產升的工件碎屑能夠藉由該徑向高頻振動C的作用下而掉落。
所以，經由本案的實施，其獲致的功效在於，通過該等軸向高頻振動傳遞至呈互補型態的該轉向件的該錐形體和該振幅桿的該錐形槽時即形成徑向高頻振動，使得工件在研磨過程中所產升的工件碎屑能夠藉由該徑向高頻振動的作用下而掉落，同時能獲致提昇研磨效率和降低研磨片磨耗的優點。再者，該超音波傳導研磨模組能鎖接於該主軸或該刀把，使得該超音波傳導研磨模組能隨著該主軸或該刀把同步旋轉。尤有進者，該超音波傳導研磨模組的振幅桿能接裝至少一研磨輪，例如第一研磨輪和第二研磨輪分別進行研磨作業，以免除更換研磨輪的不便，堪稱同類物品前所未見的一大佳構。
本案所揭示者，乃較佳實施例之一種，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
1:振動源11:壓電片 12:導電片組121:第一導電片 122:第二導電片13:絕緣內環 14:彈性體15:結合件 2:轉向件21:穿孔 22:錐形體23:螺接孔 3:振幅桿31:接環 311:連接孔32:軸桿 321:錐形槽322:鎖接孔 323:桿槽 4:研磨輪41:第一研磨輪 411:第一套孔42:第二研磨輪 421:第二套孔43:間隔環 5:中繼桿51:通孔 A:箭頭B:軸向高頻振動 C:徑向高頻振動
為進一步揭示本案之具體技術內容，首先請參閱圖式，其中： 圖1為本案超音波傳導研磨模組第一實施例的立體分解圖； 圖2為本案振動源的立體分解圖； 圖3為本案超音波傳導研磨模組第一實施例組立後的立體圖； 圖4為本案超音波傳導研磨模組第一實施例組立後另一視角的立體圖； 圖5為本案超音波傳導研磨模組第一實施例在研磨過程中的剖面圖； 圖6為圖5所示在研磨過程中的超音波傳遞示意圖； 圖7為本案超音波傳導研磨模組第二實施例的立體分解圖；以及 圖8為本案超音波傳導研磨模組第一實施例在研磨過程中的剖面圖。
1:振動源
11:壓電片
12:導電片組
121:第一導電片
122:第二導電片
13:絕緣內環
14:彈性體
15:結合件
2:轉向件
21:穿孔
22:錐形體
3:振幅桿
31:接環
311:連接孔
32:軸桿
321:錐形槽
322:鎖接孔
4:研磨輪
41:第一研磨輪
411:第一套孔
42:第二研磨輪
421:第二套孔
43:間隔環
A:箭頭
B:軸向高頻振動
C:徑向高頻振動

Claims (7)

  1. 一種超音波傳導研磨模組，其包括：一振動源，其包括複數片壓電片和具有至少一第一導電片及至少一第二導電片的一導電片組，該導電片組用以將該等壓電片形成一並聯組態，且該等壓電片鄰接一彈性體，另將一結合件穿過該彈性體及該等壓電片；一轉向件，其供該結合件穿設，且外側設有一錐形體；以及一振幅桿，其內側徑向突設一接環，而外側則軸向延伸一接裝至少一研磨輪的軸桿，該軸桿內側軸向開設一與該錐形體呈錐度互補的錐形槽；且該軸桿內另軸向設置與該錐形槽相連通且供該結合件鎖接的一鎖接孔；當施予規律的頻率與正電壓，使該等壓電片交錯地被拉長與復原以產生軸向高頻振動，該等軸向高頻振動傳遞至呈互補型態的該轉向件的該錐形體和該振幅桿的該錐形槽時即形成徑向高頻振動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之超音波傳導研磨模組，其中該轉向件係由金屬製成，其內側鄰接該等第二導電片中的一片，以形成電連接。
  3. 一種超音波傳導研磨模組，其包括：一振動源，其包括複數片壓電片和具有至少一第一導電片及至少一第二導電片的一導電片組，該導電片組用以將該等壓電片形成一並聯組態，且該等壓電片鄰接一彈性體，另將一結合件穿過該彈性體及該等壓電片；一振幅桿，其內側徑向突設一接環，而外側則軸向延伸一接裝至少一研磨輪的軸桿，該軸桿的外側軸向開設一錐形槽，而對向側則開設與該錐形槽相連通的一桿槽；一中繼桿，其供該結合件穿設，並套設於該桿槽內；以及一轉向件，其具有一套設於該錐形槽內且與該錐形槽呈錐度互補的錐形體，該錐形體鄰接於該中繼桿，並軸向開設供該結合件鎖接的一螺接孔；當施予規律的頻率與負電壓，使該等壓電片交錯地被擠壓與復原以產生軸向高頻振動，該等軸向高頻振動傳遞至呈互補型態的該轉向件的該錐形體和該振幅桿的該錐形槽時即形成徑向高頻振動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之超音波傳導研磨模組，其中該中繼桿係由金屬製成，其內側鄰接該等第二導電片中的一片，以形成電連接。
  5. 如申請專利範圍第1或3項所述之超音波傳導研磨模組，其中該接環軸向開設複數個連接孔，各該連接孔供一連接件穿設後，並鎖接於一加工機、一刀把或一砂輪機的一法蘭，使得該超音波傳導研磨模組能隨著該加工機、該刀把或該法蘭同步旋轉。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之超音波傳導研磨模組，其中該加工機係選自平面磨床、外徑磨床或內孔磨床。
  7. 如申請專利範圍第1或3項所述之超音波傳導研磨模組，其中該至少一研磨輪包括一第一研磨輪和一第二研磨輪；該第一研磨輪和該第二研磨輪接裝於該軸桿，且該軸桿在該第一研磨輪和該第二研磨輪之間進一步接裝一間隔環。
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