TWI798150B - 主軸氣幕保護裝置 - Google Patents

Abstract

本創作係主軸氣幕保護裝置，包含套筒、前蓋、吹氣環、固定蓋；前蓋結合於套筒且包含容槽及進氣通道；吹氣環容置於容槽、與前蓋圍繞形成連通進氣通道的氣室，且包含複數個第一與第二氣冪通道，各第一及第二氣冪通道連通氣室；固定蓋與前蓋圍繞形成一間隙且包含第一及第二環錐面，第一環錐面與吹氣環之間形成第一迴風空間，第二環錐面與吹氣環之間形成第二迴風空間，第一迴風空間連通第一氣冪通道及間隙，第二迴風空間連通第二氣冪通道及第一迴風空間；透過第一、第二氣冪通道與第一、第二迴風空間搭配，達到增強氣幕防水氣、防塵的效果。

Description

主軸氣幕保護裝置

本創作係涉及工具機主軸，尤指一種主軸氣幕保護裝置。

主軸氣幕保護裝置，係一種透過氣壓防止水氣、灰塵進入主軸的內部，避免主軸受到損害的裝置；目前業界習知的主軸氣幕保護裝置，如中華民國第103209154號專利申請案(以下簡稱第一前案)所揭露的具氣冪式擋水裝置之工具機主軸，其包含主軸座、防塵蓋，主軸座包含有轉動軸心、單一個進氣通道、氣環、主軸前蓋，可參考上述第一前案的圖5，氣體自外界進入進氣通道，最後會從主軸座與防塵蓋之間呈環狀的氣冪通道流出，透過不斷供氣讓從進氣通道至氣冪通道處充滿氣體而相對外界有較大的氣壓，藉以阻擋水氣及灰塵，氣環及主軸前蓋形成有氣室，氣室呈環狀、與進氣通道連通，且通過環狀的流通間隙與環狀的氣冪通道連通，藉此讓氣體能較均勻地排出；此外，主軸座與防塵蓋之間另形成有迴風空間，迴風空間位於氣冪通道及轉動軸心之間，當氣體從氣室朝氣冪通道流動時，部分氣體會流至迴風空間，產生蓄壓的效果，進一步增加阻擋水氣的效果。

然而，上述的具氣冪式擋水裝置之工具機主軸，雖然以環狀的氣室搭配環狀的氣冪通道，欲達成讓從單一個進氣通道流出的氣體均勻從氣冪通道排出的效果，然而，實際使用時，加壓氣體從進氣通道流出時，部分氣體仍會通過環狀的氣室、環狀的流通間隙以及環狀的氣冪通道直接迅速流出，導致在氣冪通道較靠近進氣通道的位置會產生較強的氣幕，而在氣冪通道距離進氣通道較遠的位置所產生的氣幕還是相對較弱，氣體均勻排出的效果著實有限，且環狀的氣室的截面積相較單一個進氣通道的截面積大，會導致氣體流入 氣室時氣壓下降，反而降低了後續流出氣冪通道所形成之氣幕阻擋水氣的效果。

因而，業界後續有另研發一種如中華民國第109205142號專利申請案(以下簡稱第二前案)所揭露的主軸結構，其包含轉動軸、蓋體、分配環及封設件，蓋體設有一第一通道、分配環設有複數個第一出口與複數個第二出口，且分配環與蓋體圍繞形成間隔且皆呈環狀的第一容置空間與第二容置空間；封設件與蓋體、分配環共同圍繞形成一第一間隙；請參考第二前案的圖11搭配圖4，氣體自蓋體的第一通道流出後，會先進入環狀的第一容置空間，此時氣體會流經兩條路徑，一條路徑是氣體會分別通過複數個第一出口進入環狀的第二容置空間，最後再通過第一間隙流出，另一條路徑是氣體會分別通過複數個第二出口流至分配環與轉動軸之間的間隙、通過分配環與封設件之間的間隙，最後同樣通過環狀的第二容置空間，並通過第一間隙流出；相較第一前案中的，在第二案前案中，利用環狀的第一容置空間、複數個第一出口、複數個第二出口再搭配環狀的第二容置空間，讓氣體能較均勻地自第一間隙流出。

在第二前案中，利用環狀的第一容置空間搭配分配環的複數個第一出口、複數個第二出口，相較第一前案而言，確實能讓氣體更加均勻地排出，但在第二前案中，依然存在有以下缺點；首先，由於各個第一出口軸向設置，而第一間隙徑向設置，氣體從第一出口流出流向第一間隙時，並非對準第一間隙與外界連通的出口，阻擋水氣的效果略嫌不足；再者，由於封設件的容置部伸入第二容置空間，氣體通過第二容置空間進入第一間隙後直接流出至外部，第二前案中無法形成如同第一前案中的迴風空間，而無法產生如同第一前案中的蓄壓效果，阻擋水氣的效果相對較弱。

根據上述第一前案以及第二前案所揭露的具氣冪式擋水裝置之工具機主軸以及主軸結構的缺點，可見目前業界習知的主軸氣幕保護裝置有加以改良及進步的空間。

為了改善習知的主軸氣幕保護裝置的缺陷，本創作的目的在於提出一種能有效提高阻擋水氣的能力、保護主軸內部結構免於受水氣影響而損壞的主軸氣幕保護裝置。

本創作解決技術問題所提出之主軸氣幕保護裝置，其包含：一主軸軸心；一套筒，其套設於該主軸軸心，且包含一氣流道；一前蓋，其呈環狀、結合於該套筒且套設於該主軸軸心；該前蓋包含一容槽及一進氣通道；該容槽凹設於該前蓋的一內壁、呈環狀且環繞該主軸軸心；該進氣通道貫設於該前蓋，且連通該套筒的氣流道及該容槽的內部；一吹氣環，其係容置於該前蓋的容槽、與該前蓋圍繞形成一呈環狀且連通該進氣通道的氣室；該吹氣環包含一本體、一凸緣、複數個第一氣冪通道及複數個第二氣冪通道；該凸緣環繞連接該本體的一外周面，且與該前蓋結合；各該第一氣冪通道貫設於該凸緣，且連通該氣室；各該第二氣冪通道貫設於該凸緣、連通該氣室，且相對各該第一氣冪通道靠近該吹氣環的本體；以及一固定蓋，其結合於該主軸軸心；該固定蓋與該前蓋圍繞形成一呈環狀且連通該主軸氣幕保護裝置之外部的間隙，且該固定蓋包含一第一環錐面及一第二環錐面； 該第一環錐面與該吹氣環之間形成一環狀的第一迴風空間，該第一迴風空間連通該複數個第一氣冪通道及該間隙；該第二環錐面與該第一環錐面相間隔，且該第二環錐面與該吹氣環之間形成一環狀的第二迴風空間，該第二迴風空間連通該複數個第二氣冪通道與該第一迴風空間；其中，各該第一氣冪通道係自該氣室朝向該第一迴風空間的方向延伸而逐漸遠離該吹氣環的一中心軸。

所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之固定蓋包含有一第一導氣部及一第二導氣部；該第一導氣部呈環狀、連接該第一環錐面、介於該第一迴風空間與該間隙之間，且該第一導氣部具有鋸齒狀紋路；該第二導氣部呈環狀、連接該第二環錐面、介於該第二迴風空間與該第一迴風空間之間，該第二導氣部具有鋸齒狀紋路。

所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之吹氣環的複數個第一氣冪通道呈等角度相間隔地排列分布，該吹氣環的複數個第二氣冪通道呈等角度相間隔地排列分布。

所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之吹氣環的凸緣包含一延伸部及一凸出部，該延伸部呈環狀且連接該吹氣環的本體，該凸出部呈環狀、連接該延伸部遠離該本體的一端，且自該延伸部沿著該吹氣環的一軸方向延伸而成；各該第一氣冪通道貫設於該凸緣的凸出部，各該第二氣冪通道貫設於該凸緣的延伸部。

所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之吹氣環的各所述第二氣冪通道與相鄰的兩所述第一氣冪通道係分別位於該吹氣環的不同的徑方向上。

本創作的技術手段可獲得的功效增進在於：

1.相較第一前案及第二前案中的氣冪通道軸向設置，並未直接對準徑向設置之間隙的出口，所形成之氣幕阻擋水氣的效果稍嫌不足，本創作之主軸氣幕保護裝置，各該第一氣冪通道係自該氣室朝向該第一迴風空間的方向延伸而逐漸遠離該吹氣環的一中心軸，透過斜鑽孔所形成的傾斜的所述第一氣冪通道，氣體自所述第一氣冪通道的流出時，會有較多徑方向上的流動，而較能對準該間隙與外界連通的出口流動，藉此提高所形成之氣幕的強度、提升氣幕防水、防塵的效果。

2.本創作以該吹氣環之傾斜的複數個第一氣冪通道搭配該固定蓋的第一環錐面與該吹氣環之間形成的所述第一迴風空間，讓氣體能如同第二前案較為均勻地分配並自環狀的該間隙流出，且同時保留了第一前案中具有蓄壓效果的迴風空間的設計，氣體既能夠較為均勻分配，讓該主軸氣幕保護裝置每一處產生的氣幕較為平均，同時能保證氣幕阻擋水氣、防塵的效果。

10:套筒

11:氣流道

20:前蓋

21:容槽

22:進氣通道

30:吹氣環

300:本體

301:凸緣

302:凸出部

31:第一氣冪通道

32:第二氣冪通道

40:固定蓋

41:第一環錐面

42:第二環錐面

43:間隙

44:結合片

45:第一導氣部

46:第二導氣部

50:主軸軸心

51:鍵槽

60:端鍵

70:結合件

S1:氣室

S2:第一迴風空間

S3:第二迴風空間

圖1係本創作第一較佳實施例之外觀立體圖。

圖2係本創作第一較佳實施例之局部的元件分解圖。

圖3係本創作第一較佳實施例之局部的側視剖面圖。

圖4係本創作第一較佳實施例之吹氣環的外觀立體圖。

圖5係本創作第一較佳實施例之固定蓋的外觀立體圖。

圖6係本創作第一較佳實施例之局部放大的側視剖面圖。

圖7係本創作第二較佳實施例之固定蓋的外觀立體圖。。

圖8係本創作第二較佳實施例之局部放大的側視剖面圖。

圖9係本創作第三較佳實施例之吹氣環的外觀立體圖。

為能詳細瞭解本創作的技術特徵及實用功效，並可依照創作內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：如圖1及圖2所示，本創作第一較佳實施例之主軸氣幕保護裝置，其包含有一套筒10、一前蓋20、一吹氣環30、一固定蓋40、一主軸軸心50、兩端鍵60及兩結合件70。

如圖1及圖2所示，該套筒10及該主軸軸心50係為一般工具機主軸的主要結構；該套筒10套設於該主軸軸心50，且該套筒10包含有一氣流道11，該氣流道11的一端連接一氣源，該氣流道11的另一端於該套筒10的一端面上形成一開口。

如圖1及圖2所示，該前蓋20以螺鎖方式固定結合於該套筒10的端面，且套設於該主軸軸心50；該前蓋20呈環狀且包含一容槽21及一進氣通道22；該容槽21凹設於該前蓋20的一內壁且環繞該主軸軸心50；如圖2及圖3所示，該前蓋20係以一側面與該套筒10的端面結合，該進氣通道22係自該前蓋20的所述側面傾斜延伸而逐漸靠近該前蓋20的一中心軸且貫穿該容槽21的一槽壁，該進氣通道22與該氣流道11相連通。

如圖6所示，該吹氣環30容置於該前蓋20的容槽21，與該前蓋20之間圍繞形成一呈環狀且與該進氣通道22連通的氣室S1；如圖2、圖4及圖6所示，該吹氣環30包含一本體300、一凸緣301、複數個第一氣冪通道31及複數個第二氣冪通道32，該本體300呈環柱狀，該凸緣301環繞連接該本體300的外周面，該凸緣301包含一延伸部及一凸出部302，該延伸部呈環狀、連接該本體300；該凸出部302呈環狀、連接該延伸部遠離該本體300的一端，且係自該延伸部遠離該本體300的一端沿著該吹氣環30的一軸方向延伸而成，該凸緣301的凸出部302與該前蓋20結合；各該第一氣冪通道31貫設該凸緣301的凸出部302、與該氣室S1連通，且該複數個第一氣冪通道31呈等角度相間隔地排列分 布；各該第二氣冪通道32貫設於該凸緣301的延伸部，且該複數個第二氣冪通道32分別與該複數個第一氣冪通道31對應，各該第二氣冪通道32位於對應的其中一所述第一氣冪通道31與該本體300之間，各該第二氣冪通道32連通該氣室S1，該複數個第二氣冪通道32呈等角度相間隔地排列分布；其中，該複數個第一氣冪通道31及該複數個第二氣冪通道32的截面積總和係小於該進氣通道22的截面積。

如圖5及圖6所示，該固定蓋40具有環狀結構、包含一環狀的第一環錐面41及一環狀的第二環錐面42；該固定蓋40固定於該主軸軸心50，且與該前蓋20之間圍繞形成一環狀的間隙43，具體來說，如圖1、圖2及圖5所示，該固定蓋40的內壁朝向該固定蓋40的一軸心線凸設有位置相對的兩結合片44，各該結合片44設有一結合孔，該主軸軸心50則設有位置相對的兩鍵槽51，各該鍵槽51的槽底設有一結合孔，該兩端鍵60分別將該兩結合片44壓抵於該主軸軸心50的兩鍵槽51中，該兩結合件70分別穿置該兩個端鍵60、分別穿置該兩結合片44的所述結合孔，且分別螺入該兩鍵槽51的槽底設置的所述結合孔中，藉此將該固定蓋40與該主軸軸心50固定結合。

如圖6所示，該第一環錐面41與該吹氣環30之間形成一環狀的第一迴風空間S2，該第一迴風空間S2連通該複數個第一氣冪通道31及該間隙43，其中，各該第一氣冪通道31係自該氣室S1朝向該第一迴風空間S2的方向傾斜延伸而逐漸遠離該吹氣環30的一中心軸；具體來說，各該第一氣冪通道31係採用斜鑽孔方式形成，也就是沿著相對該吹氣環30之中心軸傾斜的一直線進行鑽孔。

如圖6所示，該第二環錐面42與該吹氣環30之間形成一環狀的第二迴風空間S3，該第二迴風空間S3連通該複數個第二氣冪通道32及該第一迴風空間S2；具體來說，該第一迴風空間S2係由該前蓋20、該固定蓋40的第一環錐 面41及該吹氣環30之凸緣301的凸出部302共同圍繞形成；該第二迴風空間S3係由該固定蓋40的第二環錐面42、該吹氣環30之凸緣301的延伸部及凸出部302共同圍繞形成，且由於該凸出部302的結構，該第二迴風空間S3相較該第一迴風空間S2靠近該氣室S1。

本創作第一較佳實施例之主軸氣幕保護裝置，其運作方式如下所述；如圖3及圖6所示，氣體首先自所述氣源輸入到該套筒10的氣流道11中，接著，氣體依序通過該氣流道11、該前蓋20的進氣通道22而進入該前蓋20與該吹氣環30之間的氣室S1，藉由環狀的該氣室S1搭配該複數個第一氣冪通道31、該複數個第二氣冪通道32以及環狀的該第一迴風空間S2、該第二迴風空間S3，能有效地讓氣體均勻分配，以下就氣體分別通過所述第一氣冪通道31及所述第二氣冪通道32的兩條路徑來作說明。

如圖6所示，當氣體通過所述第一氣冪通道31後，係進入所述第一迴風空間S2，最後會通過所述第一迴風空間S2而流向該間隙43，自該間隙43流向該主軸氣幕保護裝置的外部，形成阻擋水氣、防塵的氣幕；其中，氣體自該氣室S1通過較狹窄的所述第一氣冪通道31後，被加壓而具有較大的流速、動能，而由於各該第一氣冪通道31朝向該第一迴風空間S2的方向延伸而逐漸遠離該吹氣環30的一中心軸，相較第一前案及第二前案中軸向設置的通道而言，氣體自所述第一氣冪通道31流至所述第一迴風空間S2時，會有較多徑方向上的流動，而較能對準該間隙43與外界連通的出口流動，藉此能增加所形成的氣幕的強度，提高氣幕阻擋水氣、防塵的效果；此外，透過傾斜的該複數個第一氣冪通道31搭配該固定蓋40之第一環錐面41與該吹氣環30之間的第一迴風空間S2，在第一迴風空間S2距離該間隙43相對較遠處能如同第一前案般形成蓄壓的效果，讓阻擋水氣、防塵的功能更加穩定、效果更好。

如圖6所示，當氣體通過所述第二氣冪通道32後，係進入所述第二迴風空間S3，通過所述第二迴風空間S3流向連通所述第二迴風空間S3與所述第一迴風空間S2的環狀縫隙，並進入所述第一迴風空間S2，最後再通過該間隙43流至該主軸氣幕保護裝置的外部；與所述第一迴風空間S2相同，所述第二迴風空間S3相對所述第一迴風空間S2而言同樣具有蓄壓的效果，利用所述第二迴風空間S3搭配所述第一迴風空間S2形成防堵水氣進入主軸內部的防護機制，讓水氣更加不容易進入該主軸氣幕保護裝置的內部。

如圖7及圖8所示，本創作第二較佳實施例之主軸氣幕保護裝置，基本與第一較佳實施例相同，差別在於，在第二較佳實施例中，該固定蓋40包含有一第一導氣部45及一第二導氣部46，該第一導氣部45呈環狀、連接該第一環錐面41、介於該第一迴風空間S2與該間隙43之間，且該第一導氣部45具有鋸齒狀紋路；該第二導氣部46呈環狀、連接該第二環錐面42、介於該第二迴風空間S3與該第一迴風空間S2之間，且具有鋸齒狀紋路；藉由在該第一迴風空間S2與該間隙43之間的具有鋸齒狀紋路的該第一導氣部45，增強該主軸氣幕保護裝置阻擋水氣、防塵的效果，而在該第二迴風空間S3與該第一迴風空間S2之間的具有鋸齒狀紋路的該第二導氣部46則作為另一道防護機制，更進一步降低水氣及灰塵入侵到主軸內部的機率。

如圖9所示，本創作第三較佳實施例之主軸氣幕保護裝置，基本與第二較佳實施例相同，差別在於，第三較佳實施例之吹氣環30A的各該第二氣冪通道32並不位於任意一所述第一氣冪通道31與吹氣環30A的本體之間，也就是該吹氣環30A的各該第二氣冪通道32與相鄰的兩所述第一氣冪通道31係分別位於該吹氣環30A的不同的徑方向上，該複數個第二氣冪通道32以及該複數個第一氣冪通道31在環狀的該吹氣環30A上的分布角度呈現交錯，透過上述結構，能將氣體從所述第一氣冪通道31進入該第一迴風空間S2的位置與氣體從所 述第二氣冪通道32進入該第二迴風空間S3的位置錯開，讓該第二迴風空間S3與該第一迴風空間S2搭配防堵水氣的效果更佳。

相較第一前案及第二前案中的氣冪通道軸向設置，並未對準徑向設置之間隙的出口，所形成之氣幕阻擋水氣的效果稍嫌不足，本創作之主軸氣幕保護裝置，透過斜鑽孔形成傾斜的所述第一氣冪通道31，氣體自所述第一氣冪通道31的末端出口流出時較能對準該間隙43與外界連通的出口，提高所形成之氣幕的強度、提升氣幕防水、防塵的效果，同時以該吹氣環30的複數個第一氣冪通道31搭配該固定蓋40的第一環錐面41與該吹氣環30之間形成的所述第一迴風空間S2，讓氣體能如同第二前案較為均勻地分配並自環狀的該間隙43流出，且同時保留了第一前案中具有蓄壓效果的迴風空間的設計，氣體既能夠較為均勻分配，讓該主軸氣幕保護裝置每一處產生的氣幕較為平均，同時能保證氣幕阻擋水氣、防塵的效果。

在上述的三個較佳實施例中，該主軸氣幕保護裝置的吹氣環30還包含該複數個第二氣冪通道32搭配該固定蓋40的第二環錐面42與該吹氣環30之間形成的所述第二迴風空間S3，形成另一具有蓄壓以及均勻分配氣體之效果的結構，更進一步加強該主軸氣幕保護裝置阻擋水氣、灰塵的效果。

以上所述，僅是本創作的較佳實施例，並非對本創作作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本創作所提技術方案的範圍內，利用本創作所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，並且未脫離本創作的技術方案內容，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。

10:套筒

20:前蓋

40:固定蓋

50:主軸軸心

60:端鍵

Claims (8)

1. 一種主軸氣幕保護裝置，其包含：一主軸軸心；一套筒，其套設於該主軸軸心，且包含一氣流道；一前蓋，其呈環狀、結合於該套筒且套設於該主軸軸心；該前蓋包含一容槽及一進氣通道；該容槽凹設於該前蓋的一內壁、呈環狀且環繞該主軸軸心；該進氣通道貫設於該前蓋，且連通該套筒的氣流道及該容槽的內部；一吹氣環，其係容置於該前蓋的容槽、與該前蓋圍繞形成一呈環狀且連通該進氣通道的氣室；該吹氣環包含一本體、一凸緣、複數個第一氣冪通道及複數個第二氣冪通道；該凸緣環繞連接該本體的一外周面，且與該前蓋結合；各該第一氣冪通道貫設於該凸緣，且連通該氣室；各該第二氣冪通道貫設於該凸緣、連通該氣室，且相對各該第一氣冪通道靠近該吹氣環的本體；以及一固定蓋，其結合於該主軸軸心；該固定蓋與該前蓋圍繞形成一呈環狀且連通該主軸氣幕保護裝置之外部的間隙，且該固定蓋包含一第一環錐面及一第二環錐面；該第一環錐面與該吹氣環之間形成一環狀的第一迴風空間，該第一迴風空間連通該複數個第一氣冪通道及該間隙；該第二環錐面與該第一環錐面相間隔，且該第二環錐面與該吹氣環之間形成一環狀的第二迴風空間，該第二迴風空間連通該複數個第二氣冪通道與該第一迴風空間； 其中，各該第一氣冪通道係自該氣室朝向該第一迴風空間的方向延伸而逐漸遠離該吹氣環的一中心軸。
2. 如請求項1所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之固定蓋包含有一第一導氣部及一第二導氣部；該第一導氣部呈環狀、連接該第一環錐面、介於該第一迴風空間與該間隙之間，且該第一導氣部具有鋸齒狀紋路；該第二導氣部呈環狀、連接該第二環錐面、介於該第二迴風空間與該第一迴風空間之間，該第二導氣部具有鋸齒狀紋路。
3. 如請求項1所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之吹氣環的複數個第一氣冪通道呈等角度相間隔地排列分布，該吹氣環的複數個第二氣冪通道呈等角度相間隔地排列分布。
4. 如請求項1至3中任一項所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之吹氣環的凸緣包含一延伸部及一凸出部，該延伸部呈環狀且連接該吹氣環的本體，該凸出部呈環狀、連接該延伸部遠離該本體的一端，且自該延伸部沿著該吹氣環的一軸方向延伸而成；各該第一氣冪通道貫設於該凸緣的凸出部，各該第二氣冪通道貫設於該凸緣的延伸部。
5. 如請求項4所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之吹氣環的各所述第二氣冪通道與相鄰的兩所述第一氣冪通道係分別位於該吹氣環的不同的徑方向上。
6. 如請求項1至3中任一項所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之吹氣環的各所述第二氣冪通道與相鄰的兩所述第一氣冪通道係分別位於該吹氣環的不同的徑方向上。
7. 如請求項1所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之吹氣環的複數個第一氣冪通道呈等角度相間隔地排列分布。
8. 如請求項1所述之主軸氣幕保護裝置，其中所述之固定蓋包含有一第一導氣部；該第一導氣部呈環狀、連接該第一環錐面、介於該第一迴風空間與該間隙之間，且該第一導氣部具有鋸齒狀紋路。

Images