TWM323365U - Spindle unit - Google Patents

Description

M323365 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 、 本創作係關於一種主軸裝置，尤指一種利用空氣軸承作 為其主軸支撐之主軸裝置，該主軸裝置可用於印刷基板之鑽孔 機上。 【先前技術】 …隨著科技進步，電子產品精密度要求日益趨高，生產製 ：^過私中之鑽孔加工作業已成為相當重要之一環與技術。舉例 許多電子產品之印刷基板為其核心元件之一，故於大量 造擁巾’鑽孔加玉作義得非常重要且必須具有相當 ^精度’以提局產品的整體良率及品質。主軸裝置使豆中 乃是高物獅原理與首要條件，而利用空 =度係目刖於南速與高精密鑽孔加卫技術上廣泛採用之= 用空二其係利 中。該主軸裝置利用環形馬達 10之内部空間11 至設於該主體1G 當電源供應 轉軸〇上轉動。夾設於主軸丨軸1將被驅動而於旋 主軸1之旋轉與轉速而轉動。當加頭3亦將隨該 入至該主軸裝置巾時，域錢口14及16注 ，數個出氣口 !3與15朝;主軸t 主B , C上 部空間11中旋轉。其中处夯虹从支撐主軸1於内 主軸一;‘===: M323365 氣軸承c _由將减线由_出氣口 缸ΐ!於該轴1之法蘭部或突緣部4上，以達成所述之主 方向上之«。該主軸裝置可裝設^4孔機（圖 ^ 、，經由線型馬達之驅動作軸向移動，以對芊嗖；^_主 f裝;ΐ鑽頭3下方之加工件如印刷基板(圖未示)：ϊ2ί 林70件之精减與整聽構之穩定性係相當重要的。 =機或主轴裝置卻有其使用與作業上 ii主置於作業中所產生的高溫與高熱，將會 〜曰王釉衷置之♦命與功效。熟悉 、 埶ίΐϊ 了、及⑵鑽頭3與加工件鑽孔摩擦時所產生之离 及门…、白曰使此些兀件之機械性質變差 可能造成鑽孔精密度降低外，甚至，因此 =頭?之二τ於主 ^ (stiffness)

能對其提供有效的冷卻系統係精讀之同時，亦 關於可冷卻主軸裝置 A 5, 798, 587 _示了一種^ 糸統，美國專利第

Loop Structure of mffff 冷部迴路構造（—ling 組相互連通之冷^^^mPlndle)，其係提供一由三 部份、再先後流入馬達冷卻;二;2後端流至前軸承冷卻 供有效且具衫，並未提 万案尤私，該冷卻迴路必須由 M323365 金屬或導雛質較佳之材成職狀，其大小 =;;:2造縣較高，置與拆卸不易，亦會造=

1，整體結構之組裝、維修容易係相當重要的，且結I ίΓιΐ路Ϊ未考量到採用空氣轴承之主轴裝置。空氣轴承需^ 二側面产有誠孔，故當以冷卻迴路方式眺軸承之外 ^之之進氣外，林利於找軸承與主體或殼 士，甚至k成軸承結構上機械性質之降低。除此之外， 由於此為-冷卻迴路，故此迴路設計若有任何一處有 貝同=冷1卩劑料並及迴路情，而無法有效提供冷卻。如何 i产形驅動馬達與空氣軸承’並能夠維持整體結構之精 在度與軸承之剛性，且便於維護與清理係相當重要的。 鮮Λ外μ，美國專利第6,373,158號揭示了一種主軸高速散 (Motor Main Shaft Provided with Fast fnnr Means) ’其特徵在於提供設有複數個凹凸相間之^ (ίΐί片於主轴裝置中鄰近於驅動馬達之i圈 熱與熱傳導至外界。然而，此散埶裝置並:^3 ，益之主軸散熱系統。首;:=以=: ，即接近主要熱源部-定子線圈部與軸承部，惟^ 下，、* —封閉空間’在畴空間有所侷限之條件 Κΐίί=;;ί;制，其效果非常有限。另外，此散 之主軸^相* ^ i ΐ輪軸承之主軸裝置上，故對空氣轴承 承外; 此軸焱夕μ十卜且必須同時可緊配於容納 將影塑μ，二鄰近於其之殼體内部上設有散熱片時， ，、曰4軸秘设體彼此相配合之設計，進而可能造成空氣 M323365 ..==¾ • b之成本，故有其實f朗與經濟效益上之不my而 元件機械性質姻除11高溫高熱對於 部之空氣軸承之空氣進氣量之考u =於主軸褒置内 另一課題與考量。 為利用二乳軸承之主軸裝置之 精密且者了解利用空氣轴承於主軸裝置中，以達 ' ^如滾輪軸承所使用之潤滑油:而^氣f，而非其 間增長，受空氣中之雜質之影塑而、ς，承仍會因使用時 護’因此提供-種具有高精密於裝置作保養與維 襲$置亦為係本創作之另一 於拆卸與保養維護之主軸 【新型内容】 軸承之i速主轴卻主^裝置’且於利用空氣 轉迷主轴及其冷卻i求；另外’在提供高 構性與精密度，且可克^，維持該主軸裝置之整體結 另—訴求。 先别技#之缺陷與不足，係本創作之 M323365 置，提二;Jp=空，承支撐主軸之主軸裝 ί心櫓ϊί ^ :糸統以冷卻驅動馬達線圈(定子)、 及汉有鑽歡球末端，尤挪設 該冷卻系統係整合於該主軸裝置中，以 士盖、/ 士、^ 機，質J整體結構之精密度。具體而言’：創J具有= 承二以提供改良之空氣進氣凹槽及進氣孔，增加空 f 2，域可使冷卻舰向鶴義外並可進-步 &至5又有鑽頭之主軸末端以提供冷卻。

鑽孔加工機上，如印職板高精密之高骑係適用於 ，創作之-目的在於提供—種具有冷㈣統之主 中所述之冷卻祕同_用氣態與液齡質作為冷^ 媒，I，具體而言，本創狀主鱗置巾之卿賴馬達 子線圈係藉由冷卻舰到細式冷卻效果；本創作之鄰近於 主軸末端及_箝夾上方之軸向軸承，_藉由設於該轴向 軸承中之冷卻劑導槽以導引冷卻劑流經該軸承内部與主軸末 端，進而達到冷卻該設有鑽頭之主軸末端之效果。 於本創作之一實施例中，該主軸裝置包含有一殼體、設 於該殼體中之冷卻主體、設於該主軸中之空氣轴承及驅動線 圈（定子）、可旋轉式設於該驅動線圈中之主軸（轉子）；其 中該殼體包含氣體注入口、冷卻劑注入口及冷卻劑流出口·， 該冷卻主體設有氣體通口及氣體通道與該殼體之氣體注入口 呈流體連接，以使空氣流至該些空氣軸承；該冷卻主體並設 有冷卻劑線圈導口，以允許環繞該冷卻主體之冷卻劑經該冷 卻主體之冷卻劑線圈導口流進至該驅動定子線圈之外表^ 了 作接觸式冷卻；該冷卻主體並進一步提供有冷卻劑轴承導 口，以允許冷卻劑流至軸承内部，以對該軸承及主軸末端作 接觸式冷卻。於本創作之一實施例中，該些空氣轴承具有複 數個進氣孔與噴氣孔與該殼體之氣體注入口及冷卻主體之氣 M323365 體通道與氣體通口呈流體連接，並麵知〜^ 體凹槽’以增加空氣進氣量。於本創作::二^:有氣 述冷卻主體:設於其中之空氣袖氣: 該主體之氣體通口流至該些空氣轴：：、以允。斗工軋由 圈之另-實施例中，該驅於本創作之驅動 之-實施例中，該殼體進於本創，殼體 接頭蚊座，該氣體注人口、；H，、鑽孔加卫機相接合 動線圈之義。 導電_嶋她態以利於驅 承、實施财，财空氣軸承包含前端軸 Li 山其中後端軸承可提供主軸於主體 :同，該推力軸承相作用以提供主軸 ，甬口 # = 雜力軸承之側面上進—步設有冷卻劑 有冷卻劑導槽，其中該冷卻劑通口係與冷 鄰嗖主軸‘』承$口呈流體連接，以導引冷卻劑流經該 折二豹附近之冷卻劑導槽，進而達到冷卻該末端與鄰 φ，;並1^寸近之效果。於本創作之推力軸承之另一實施例 p if進—部設有對流槽與其進氣孔呈流體連接，以增 ’有效地提供空氣至喷氣孔。於本創作之主轴 ―名1中’該主轴具有突緣部，且係介於前端軸承與推 之軸向ί;上ί产緣部係設於-間隔環之中，該間隔環 1^产瓦、^^経少容峨突緣部。於—實施例中，該間 岡衣 一^設有冷卻劑穿孔，與軸承之冷卻劑通口呈流體 M323365 連接。 能增加該主軸裝置中之空氣轴氣之4口冷1統時亦 間，該外周面並經組^之空氣容納空 =例:中前端轴;工 作用以提供主向支^供向支撐並可與推力軸承相 -步設有凹槽以增：主“以軸承之外周面進 加於該推力姆之找，射杨以增 褒置包含上述垂魅與機械性質。本創作之主軸 卻系統整態冷卻劑之冷 量並之同時，仍 體之間的穩固接合，並確保該主軸裝置之精密ί轴衣置 :構本承= 其較佳為可縣分錢_至^^/域鑽孔機上’ 月冰之本創作實施例，各元件之間的連接關係 M323365 ίί直ί/，提供之冷卻系統係以整合方式與整體結構結 二4έ ’並無如前述先前技術所揭露之額外配接之 紅卩官或表面構體複雜且不齊之散熱片。本創作之主 外，\之=件或構件射拆卸錢接合，除具有高精密度 ㈣在之配置依其魏或功效清楚區分料，且彼此連 接關係早、、、屯，故有利於整體結構之組裝與維護。 則述内容侧於本創作之大細容，不應關本創作之 ，。此所敘之作業及結構可以不同方法及實施例實施 ^ 變化或其他變化實施例皆不違於本創作之範 圍。以下將針對本案之實施例詳細說明之。 【實施方式】 本創作係提供一種用於鑽孔機上之主軸裝置。 =利用空氣軸承作為其主軸支撐，並具有二=; 裝置。該主軸袭置具有高速主轴及精密度高之整體結構，可用 於如印刷基板之職機i ’以提供高觀與高精密度之鑽孔加 工。以下將對本創作之較佳實施例作_，並請參考圖式，以 更加^解本創作之技術内容、特徵及功效。該些較佳實施例旨 ，於《兒明本;I彳作’本創作之範圍並不侷限於該些實施里 變化實施例亦不違其範圍。 、 ^ 丄首先，睛參考第2圖，其顯示本創作之主軸裝置1〇之 車乂佳實施例之剖面圖。該主軸裝置1〇包括一具有氣體注入 口 22、冷卻劑注入口 24及冷卻劑流出口邡之殼體2〇 ;設於 該殼體20内部之冷卻主體30，其具有氣體通口 32與該殼體 2〇之氣體注入口 22呈流體連接、冷卻劑線圈導口如及冷卻 劑轴承導σ 36與該紐2G之冷卻敝人π 24及冷卻劑^ 口 26呈流體連接（如圖示，其係於該冷卻劑注入口 ％之另— 側面上）；該冷卻主體30具有一外表面31及環形内表面35了

S 12 M323365 於該内i面35 圈（定子）4〇 ’該外環42可接合 口34之間形n連該冷卻主體30之冷卻劑線圈導 驅動線圈40中面；一主轴5〇可旋轉式設置於該 51上；該殼-%二:土犬緣部52徑向向外延伸於該外表面 中“to ^有，向轴承70、80及軸向軸承90;其 40之兩末^ 70 f 80^、設於主體中且分驗於該驅動線圈 主軸50。 心大緣°丨上，以軸向支撐該 之外周古及80各具有設有複數個進氣孔73、83 84，該此錢喷氣孔75、85之_面74、 以平行於魅 j減73、83呈讀連接’喷氣孔係 數tf置；所雜向軸承9G具有設有複 94 . ^ 2及設錢數㈣氣孔⑽之推力面 進氣孔93與所述主體30之氣體通口 32呈 -；ίίϊ1Γ 52 ° ^ 5〇 ί 你ο·*員55之末端57，並利於該末端之冷卻或溫产之降 二：該轴向軸承9G严—步設有冷卻舰^ %與冷卻^ ’以使冷卻劑可經由所述冷卻主體3G之冷卻劑軸承^二 ，過，向軸承9G之冷卻劑通口 96流至於設於 $ 中之冷·導槽91，輯_卩__ 57 ^效軸承9〇 ，空氣軸，之相關運作’當加虔空氣由殼體2〇之氣體 /入口 22庄入後，該加壓空氣將會流經冷卻主體3〇 道39而由氣體通口 32流至設於該冷卻主體3〇内部 ^ 70及8G及鄰設於主軸5〇之絲部52上之轴向轴承二° 工氣係由徑向軸承70及8G之外周面72、82之進$ 0 ° 進入至軸承之徑向喷氣孔75、85 ;空氣亦將由轴向轴承⑽之3

S 13 M323365 以氣孔95。故’徑向轴承 出之空氣，以讀該主mi面μ噴 即、59噴出以轴50之突緣部52之上下表面 的是，主辦f1G Μ人主軸5G於其軸向上。可以理解 上所述之ί ϊ^^ΐί=以配合軸向軸承9G之配置。以 二之= 應;;:乂將空氣，壓之方式噴出。另外，於本 軸承，亦二，該些空氣軸承包括如所述之徑向與轴向 逵至,丨/Γ7進—步區分為前端軸承、後端軸承及推力軸承，以 並將於後^====_本_之範圍， 就f純置Η)之運作而言，當—電源如交流電源（圖 ^不），k供電力至驅動線圈40 (定子）時，該主轴5〇之 ίΞ!!之一區塊包覆有導電材質54 (轉子），將會受該驅動 40之驅動而於軸線〇上旋轉。且如前述，該主軸5〇將受 二軋軸承70、80及90之支撐，而於該主體3〇及驅動線圈4〇 中轉動。另外，所述之導電材質可為銅，或具有銅之金屬材質 或合金，但不僅侷限於此些材質。如第3圖所示之本創作之主 軸50之一實施例之剖面圖，此導電材質部54可以塗覆方式設 於該主軸50之外表面51上；於另一實施例中，該設於驅動線 圈40中之主軸5〇部份可完全由該導電材質54所製成。該主 軸50會受驅動線圈40之驅動而於軸線〇上轉動。於本創作之 主軸50之一較佳實施例中，其中該設於主軸5〇之外表面51 上之導電材質54具有呈複數條於軸向上延伸之長條紋，該些 長條紋係與主軸50之旋轉轴線Ο呈一傾角，較佳為5度，但 不僅侷限於此傾斜角度上；如此之設置，係有利於該導電材質 54受線圈40之驅動而啟動。因此，設於該主軸5〇之一末端 M323365 57之鑽頭55將受驅動而轉動，以達到高速鑽孔一設於該鑽孔 下方之工件（圖未示）之功效。然而’如前述，該線圈40係 主軸裝置1G之主賴狀―’故提供綠輕之驅動線圈之 冷卻係相當重要的。 以下將對本創作之一實施例，其具有整合於該主轴裝置 10中之冷卻劑冷卻系統以冷卻驅動線圈4〇作詳細說明，並請 同，參考第2圖及第4與5圖之相關树圖面。首先，請再參 考第2圖於本創作之較佳實施例中，主軸裝置1〇之殼體 包含有冷卻劑>认口 24及冷卻劑流$ 口 26 (於該注入口 24 之另-側）。當冷卻劑自一鑽孔機上之冷卻機（圖未示）由該 冷卻劑注人口 24注人至該殼體2Q内時，該冷卻劑將會流至該 冷卻主體3。之外表面3丨並包覆料表面;具體而言，該 ^部劑係於介於冷卻主體3Q之外表面31與殼體2()之内表面 =之間流動。於冷卻主體3Q之—較佳實施例中，該冷卻主體 ，，表面31之兩端33、37可經組態與該殼體20之内表面 2山1相接合；意即，如第2圖與第4圖所示，冷卻主體3〇之一 =33^1可设有〇型環及主體3〇之另一端耵可與殼體2〇之内 ，面21上之〇型環相接合。於另一實施例中，該些〇型環皆 該冷卻主體3G之外表面31上，以與該殼體2G之内表 相接合。可以理解的是，除◦型環外，該冷卻主體30之 二，31及/或殼體2〇之内表面21亦可經由直徑尺寸差別 與松合方式之設計以彼此相接合。 ，第4圖所示，流動於殼體20之内表面21與冷卻主體 少、j外表面31之間的冷卻劑將可經由設於該冷卻主體30上 綠劑線圈導口 34，以流經設於該冷卻主體30内部之驅動 診六〃之外裱42上，對該驅動線圈40有效且接觸式地冷卻。 ^5體3G進—部設有冷卻劑軸承導口 36，以提供冷卻劑 ί、4 :中並至抽向轴承90之冷卻劑通口 96及其内部中。又如 圖所不之本創作之冷卻主體3〇之一較佳實施例，該主體 15 M323365 30之外表面31進-步設有冷卻劑凹槽38，以利於導引於 =31上之冷卻劑；另外，於本創作之冷卻主體3〇之另一較 =施例中，冷卻主體30上之冷卻齡圈導口 ％及冷卻‘ =導口 36係設於所述之冷卻劑凹槽38中。 =查中體通口 32，其係與殼體20之氣體注入口 22呈 j連接；具體而言，冷卻主體3Q之—實施例中，其具有設 内部之氣體通道39 ’其係與殼體2〇之氣體注入口 22及 =主體30上之氣體通π 32呈流體連接，故空氣可經由此通 $ 39，至該，主，3()内部。此將空氣與冷卻劑分離之主體 之δ又计，可搭配如述〇型環之配設，以同時使空氣流至主 體jO内部，及冷卻劑流經其主體3〇之外表面與内部’、，進而使 ，氣，承70、80及90可接收空氣，並可使冷卻劑以不影響空 氣進氣之方式流經該冷卻劑主體3〇。另外，於該冷卻主體3〇 之一較佳實施例中，該冷卻主體3〇之外表面或其整 進一步包覆-烤漆，其作用在於提供一更為光滑之表面，以利 於冷卻劑流經冷卻主體30之表面。 第5圖顯示本創作之驅動線圈之一較佳實施例。如 前述，設於冷卻主體30中之驅動線圈4〇係主軸裝置1〇之主 要熱源之一。當冷卻機（圖未示）之冷卻劑經由上述之冷卻主 體30之冷卻劑線圈導口 34流入後，將會接觸並流經該驅動線 圈40之外環42上，隨之將再經該冷卻主體3〇及所述導口流 出，以由該殼體20之冷卻劑流出口 26，形成一冷卻循環。如 圖所示’驅動線圈40之外環42形成於主體30之冷卻劑導入 口 34之間的介面，且於一實施例中，該外環似可進一步設有 凹槽48，以利於導引流經於其上之冷卻劑。另外，為使冷卻 劑流至鄰設於主軸末端57之軸向軸承9〇中，該冷卻主體30 進一部設有冷卻劑軸承導口 36，以供冷卻劑流至軸向軸承 90。於一較佳實施例中，該冷卻主體3〇之冷卻劑線圈導口 34 係設於所述驅動線圈4〇之外環42之凹槽48上，以使冷卻劑 M323365 直接流至該凹槽48。藉此，軸線圈40得以受冷卻㈤之亩桩 且接觸式有效地冷卻。 ^之直接 請參考下表1及表2,以更加明瞭冷卻劑「接 水 圈40之差異與冷卻功效為何。如表i所示其 冷，劑流經冷卻主體3G之外表面31上， ==圈導口 34 ’故並未直接接觸式地冷卻主體3〇内= ΐίΐ圈4G時，該線圈之溫度表現。表2則係揭露本創作之 軸裝置10之—實施例，其允許冷卻劑如前述經由冷卻主體 之冷卻劑線圈導口 34「接觸式」流經驅動線圈仙之外環 上’以直接冷卻該驅動線圈40之溫度表現，詳如下。 冷卻機溫度 (°C) 電阻值 (ohm) 換算溫度 (° 〇 定子線圈之溫度 (冷卻劑未直接接 觸定子線圈） 18.2 2.01 66 18.5 1.98 67 18.7 1.96 67 18.8 1.95 67 19.1 1.93 ^ 67 19.5 1.91 68 19.8 1.89 68 20.2 1.87 68 19 1.88 〜 68 18 1.92 67 16.9 1.98 67

表1 :定子線圈溫度（冷卻劑未直接流經或接觸定子線圈） 17 M323365

表2 ·定子、_溫度(冷卻劑直接流經或接觸定子線圈 40實可有可知’冷卻劑接觸式流經驅動線圈 溫度-即冷 18 M323365 c (如表中標示粗體部份）；而當冷卻劑同樣具有溫度為19 i 。匸時，且直接流經與該線圈接觸時，線圈溫度則降H3。c (如表中標示粗體部份）；兩者溫度相差甚多。所述之測量工 具與方法係利用「熱敏電阻」測量及換算之。意即，利用測量 該驅動線圈40所產生之電阻，及習知之溫度、線圈材質 與電阻之間的關係，以換异相對的溫度。上述測量之冷^機溫 度已清楚揭露且係利用一冷卻水。然而，可以理解的是，以I 量測與比較旨在於說明所述兩者之差別；故，任何習知種 冷卻劑包括水、膠狀或油狀之冷卻劑皆可運用於本創作上，、且 皆屬本創作之範圍，而並不侷限於本測量所運用之冷卻水。 時來老ϊΤΐΙΓί本創ί之另一實施例作詳細說明，並請同 軸ί置1 in m°如第6圖所示本創作之另—實施例之主 ii士，圖，此實施例與前述實施例之主要差別，但 1=一3僅限於此些差別，係在於主軸裝置110中之殼體 =〇及工軋軸承170、180及190。如前述，本創 =與保養維護之主軸裝置110，此可經由 置110中之殼體120之變化組態而達成 1 -實施例之殼體120可進一牛且古;^又馮間易之結構’但另 方面之功效。又如前述，提du之3冓:2加”此 以提供主軸5〇及190之主純置1G、110， 一。再者，經由空痛、固的支撐，亦為本創作之目的之 經由冷卻主體30、130軸=之進一步組態’以使冷卻劑 55、155之主轴50 90、19〇中，進而使設有鑽頭 的冷卻，亦為本創作之s末端57、157及其附近獲得有效 特徵作說明。 的。以下將對此些實施例與技術 於苐6圖所示之伞紅壯 裝置10具有相同之與前述之另-實施例主軸 動線圈冷部糸統與構造，包括如其中之 19 M323365 ^^主體30、130;驅動線圈4〇、14〇;冷卻劑注入口24、124; 流出口26、126及其前述相關之元件等，故於此將不再 對相關於此冷卻劑4驅動線圈等部份作贅述。另夕卜，如第 6圖所示之主軸裝置1G、m，其中之主軸5()、⑽之 ^有中空管狀之形體，使一氣壓式轉6〇、⑽可設於該主 =)、150中空管狀中；推桿6〇、擺係經組態以提供用於更 =主軸50、150之鑽頭55、155之機構；於此實施例中，推 =59、159之機構可推壓箝夾於該主轴5〇、15〇末端之鑽頭 j、1_55。可以理解的是，本創作所提供之主軸裝置亦包含具 ^鑽頭55、155更換之機構之實施例，以下將不再對此部份贅 述。關於殼體120之說明，請參考第7圖。 、 ，7圖係本創作之另一實施例之主軸裝置11〇之組立 圖，/、中該殼體120之一實施例係包含有一外罩體123及一 頭固疋座125。該外罩體123係套設於主體130之外側上，且 可包覆空氣軸承170、180於其兩端丨27、129之内表面上，並 可進一步包覆該設於冷卻主體13〇内之驅動線圈14〇及於其中 之主軸150。空氣軸承no、180及190之設置亦可緊固於該 外罩體123上，緊固方式可包含如鎖附、螺检等方式接合°， ，增加整體構造之穩定性與精密度。所述接頭固定座125則係 外罩體123之一末端129相接合，同理地該接合方式包含 可藉由緊固元件如螺栓等方式接合。於該接頭固定座125之 一實鉍例中，氣體注入口 122、冷卻劑注入口 124及冷卻劑流 出口 126係設該接頭固定座125上。如圖所示，主軸裝置11〇 之結構及其元件之間之連接關係清楚分明，雖其包含許多不同 疋件，但相當易於組裝與拆卸，且可對每一元件作 保養、甚至替換，而可避免因某—元件之損壞或故障替 換主軸裝置10、110之-完整整體。另外，可㈣解的是，於 此所揭露之主軸裝置10、110係本創作之較佳實施例，故若將 殼體20、120與冷卻主體30、130作為一體成形；或將外罩體 20 M323365 123、接頭固定座125 體成形，亦皆屬本創作之|圍加、130與線圈4〇、U0作為— 以下係關於空氣軸承 將闡明如何於主轴裝置H ⑼、180，· 9G、19〇，並 量。首先’第8A、8B圖係揭-加此些空氣轴承之進氣 施例，其可為一如前|之=^^軸承7〇、Π0之一較佳實 1〇,、m可藉由雜相’空氣輪承 氣進入並由設於内周面7 進乳孔73、173使空 出，以提供主轴5〇H乂$之複數個嘴氣孔75、175吏； 例中，其可為主轴裝置端之一實施 ^159 上亦設有進氣孔73、173。空氣轴承70 >171^ίϊ^# 77 上可藉由0型環之設置，以與主& 面72、172 面72、m係鄰接於主體3〇、13〇之内合。故因外周 置可有效地增加空氣存留於該空氣軸* 70、πίί槽77之設 130之間的空間’進而增加進氣量。又於 〜，體30、 另-實施例中，其-末端可具有一突緣部 ^之 固接合於主體30、130上。另外，可以理解 9 ’ U將其緊 ，軸承:。、170之實施例亦適用於前述之的主:裝=斤述： 苑例中之徑向轴承，如徑向軸承7〇及8〇。 ^ 之只 次者，請參考第9A、9B圖’其揭露空氣轴 較佳實施例。於此實施例巾，空氣軸承18Q 一 ，其與前述之空氣軸承8G之主要差異，但非唯 二 乳軸承180可同時提供徑向之支撐與軸向之 ^ 空氣軸承80、180冑具有-設有複數個進氣子L 83、周 面82、182，及一設有複數個喷氣孔85、185 / 184，以徑向支樓該主軸5。，。然而，前端軸=0同4時 21 M323365 具有一推力面189，該推力面係平行於前述主軸丨 152，並設有複數個垂直於該突緣部152之嘴氣孔突緣部 主軸150之軸向推力與支撐。又同於前述，空氣 = 之外周面82、182亦可進一步設有進氣凹槽87、 〇、180 ^例中，該進氣凹槽87、187上亦設有進氣孔83、=於二 ^加空氣之進氣量。空氣軸承80、18〇之外周面1: =由〇型環之設置’以與主體3G、13G相接合 =^可 =系=於冷卻主體30、130之内部且於主轴末 =57、157上。如第9A、9B圖所示，為使自前述該二 =中之冷卻_承導π m巾之冷卻織經域^ ^ 月^軸承，其進一步設有冷卻劑通口 186;於 =0 $ 冷卻劑通π 186係貫穿該空氣軸承⑽之至少 ^二亥 主體30、⑽中之冷卻雜科口 36、136呈流^與冷卻 n每第1〇A、1〇B圖揭示了本創作之空氣軸承90、190之-2實關。空氣軸承9G、19G皆具有軸心穿孔％1、9:以 勒系tn轴5〇、150之末端57、157 ’並使鑽頭穿過i中。介氣 $ 90如前述係—軸向軸承，其相關說 ^ ; 之軸向推力相互作用，以支;了主二之所提供 ί ⑽之输152且設有^個 孔1奶ϋ 喷氣孔195 ;該下表面194可設有進氣 193。同於中’該上表φ 192亦可設有複數個進氣孔 承190巾Π 氣之進氣量，軸向轴承9〇與推力軸 鄰設於ϊίΐίΪΪΐ t喷氣孔95、195。推力軸承190係 轴向推力以Utir施予該主轴150之突緣部152 力乂支拉其於轴向上。於—實施例巾，該前端轴承⑽ 22 M323365 承:主 ί突軸向厚度係經組態以至少容納該主軸： i^i:rr:= r=。’該冷卻 _ 91 ::=:: ⑽’第於此實乍承之二氣二承之另-實施例 23 w*r M323365 孔198’及冷卻劑導槽19Γ之外侧，較佳係於該空氣對流槽 197’之外側、且遠離於進氣孔193’及冷卻劑流入口 196’ 。

其中，所述轉速感測器之一實施例係一磁電轉換感測器，包含 如霍爾元件（hall component)、磁阻元件（magnetoresistive component)。於一特定實施例中，推力軸承190’之感測器接 納孔199’係經組態而設有一霍爾元件或霍爾感應器，以利用 霍爾原理感測主軸（轉子）磁極及轉子位置、輸出訊號並以利 於該訊號之使用及主軸50、150之轉速之控制。而該感測器接 納孔199’之大小係以不實質影響該軸承之鋼性為合適之尺 寸。可以理解的是，上述感測器亦包含其他實施例，如光感測 器，而非僅限於磁電轉換感測器或霍爾感測器。除此之外，同 理地，於本創作之另一實施例中，轉速感測器亦可設於如前述 實施例之軸向軸承90上，較佳則係設於其推力面89上，此亦 屬本創作之範圍。 最後，本發明雖參照上述具體實施例描述之，但可以理 解的是該些實施例之揭露係為闡明本創作之原則而作之呈體 說，，本創作之範圍並不侷限於本創作所揭示之實施例。舉例 而吕’上述所提之「空氣」，乃為使用氣體之較佳實施例之一， 其他氣體仍可_於本創作上，而不僅侷限所述空氣此 體。故不^變型、改進或其他實施僧是可_實施例，並 且所有的這些㈣、改進或組合皆可能，孛 神與其所請之申請專利範圍。 + 【圖式簡單說明】 第1圖係-習知之主軸裳置之剖面圖； 第2圖係本解之主轴裝置之—較佳實施例之剖面圖； 第3圖顯示本創作主赠置之主軸之-較佳實施例延其 24 M323365 軸線所取之剖面圖； 施例 延其^戶轴裝置之殼體部份之一較佳實 側視 ^圖顯不本創作主轴裝置之驅動線圈之—較佳實施之 圖；第6圖係本創作之主袖裝置之另—較佳實施例之剖面 實施如第6圖所示之本創作主輛裝置之另-較佳 之叫败梅承/後端軸承

第8B圖顯示如第8A圖所 办 一A線所取之剖面圖； ^丁之二虱軸承/後端軸承延A 第9A圖顯示本創作之主軸裝 * 之一較佳實施例之俯視圖； 卫虱軸承/前端軸承

-上9=二第9A圈所示之空氣轴承/前端轴承延A 苐10A圖顯示本創作之主轴奘番# 之一較佳實施例之俯視圖；及、二虱軸承/推力軸承 第10B圖顯示如第i〇A圖所示之咖 A-A線所取之勤圖。 打之工她承/推力轴承延 第11圖顯示本創作之主軸裝置之 之另一較佳實施例之俯視圖。 〃承/推力軸承 25 M323365

【主要元件符號說明】 10、110 主軸裝置 20、120 殼體 21 ^ 121 内表面 22、122 氣體注入口 24、124 冷卻劑注入口 26、126 冷卻劑流出 30、130 冷卻主體 31 > 131 外表面 32、132 氣體通口 33、133、37、 137 主體末端 34、134 冷卻劑線圈導口 35、135 内表面 36、136 冷卻劑軸承導口 38、138 冷卻劑凹槽 39、139 氣體通道 40、140 驅動線圈 42、142 外環 43、143、45、 145 線圈末端 48、148 凹槽 50、150 主軸 51 > 151 外表面 52、152 突緣部 54、154 導電材質 55、155 鑽頭 57、157 主軸末端 58、158 上表面 59、159 下表面 60、160 推桿 70 、 80 、 90 空氣軸承 72、172 外周面 73、173 進氣孔 74、174 内周面 75、175 喷氣孔 77、177 進氣凹槽 79、179 突緣部 82、182 外周面 83、183 進氣孔 84、184 内周面 26 M323365

85、185 喷氣孔 86、186 冷卻劑通口 87、187 進氣凹槽 89、189 推力面 91 > 191 冷卻劑導槽 92 進氣面 93、193 進氣孔 94 推力面 95、195 喷氣孔 96、196 冷卻劑流入口 97、197 空氣對流槽 98、198 軸心穿孔 123 外罩體 125 接頭固定座 127 、 129 外罩體末端 170、180、190 空氣軸承 192 上表面 194 下表面 190， 推力軸承 19Γ 冷卻劑導槽 192， 上表面 193， 進氣孔 196， 冷卻劑流入口 197’ 空氣對流槽 198， 軸心穿孔 199， 感測器接納孔 200 間隔環 206 冷卻劑穿孔

27

Claims (1)

1. M323365 九、申請專利範圍： 1. 一種用於鑽孔機上之主軸裝置，包括： 殼體，其包含至少-氣體注人π、至少—冷卻劑注入口 及至少一冷卻劑流出口； 設於該殼體内部之冷卻主體，其具有至少—氣口斑 該忒體之氣體注入口呈流體連接、至少一冷卻劑線圈 至少一冷卻劑軸承導口與該殼體之冷卻劑注入口呈流體連 接；

   設於該主體内部之驅動線圈（定子），其具有外環及該 外環之至少部份係介於該冷卻主體之冷卻劑導口之間形成^ 體連接之介面； ” 可旋轉式設置於該驅動線圈中之主軸，其外表面之至 部份係由導電材質包I (轉子），並包含至少一突緣部延伸於 該外表面上； ' 設於該冷卻主體内部之至少一徑向軸承，其具有設 數個進氣孔之外周面及設有複數個喷氣孔之内周面，該些進 氣孔與所述主體之氣體通口呈流體連接、喷氣孔與進氣孔呈 流體連接，喷氣孔係以平行於該主軸之徑向設置； 設於該冷卻主體内部之至少一軸向軸承，其具有設有複 數個進軋孔之進氣面、設有複數個喷氣孔之推力面及至少一 冷卻劑通口，該些進氣孔與所述主體之氣體通口呈流體 接、喷氣孔與進氣孔呈流體連接，喷氣孔係以垂直於該主軸 之突緣部設置，及冷卻劑通口係與該冷卻主體之冷卻 導口呈流體連接；及 其中當冷卻劑由該冷卻劑注入口注入後，將經該冷卻主 體之冷卻劑線圈導口流至該冷卻主體内部之驅動線圈之外環 十，並將經該冷卻主體之冷卻劑軸承導口流至軸向軸承之^ 卻劑通口；該軸向軸承之内部進一步設有冷卻劑導槽，與哕 冷卻劑通口呈流體連接。 28 ^Μ323365 2·如請求項1所述之主軸 士 含-接頭_座經組態以將該^ J ?喊體進-步包 上相接合。 主軸裝置之一端與所述鑽孔機 入口 3心==、其:該至少-氣體注 於該接頭固定座上。 ^至少冷卻劑流出口係設 表二; 卻劑線‘ 冷 6.如請求項1或4所述之主制駐要廿丄 之外表面上設有至少一 〇型環與該ϋί接〗中該冷卻主體 7·如請求項1所述之主廣 環之至少部份所形成之介 x 、、中該驅動線圈之外 於該驅動線圈上之外環上之>一凹槽，以利於冷卻劑 8·如請求項1所述之主軸, 環上設有至少一〇型環與該冷卻主體相亥驅動線圈之外 表面上之導置’其中該設於主軸之外 些長條紋係與主軸i旋轉軸呈^^向上延伸之長條紋，該

   29 M323365 周面1所述之主鱗置，其愧徑向軸承之外 4中。°又有 進氣凹槽，及該些進氣孔係設於該進氣凹 周丄置合其中該徑向轴承之外 -二—===== 13·如請求項1所述之主軸裝置，盆中今站6★ 一步包含—空氣對流槽，其係與該些進氣承進 孔^寸係置’其中輯氣孔之 由力裝置，其巾雜向轴承係 相對於該取突緣:置承構=主推:= ;係二有轴承之 30 M323365 面進丄8步設轴f,，其中該軸向軸承之推力 感測器於其巾:°°、1’其她_以容納至少-轉速 霍爾ϋ器如請求項1之主轴裝置，其中該轉速感測器係- 20. 一 外罩體； •種用於鑽孔機上之主軸裝置，包括·· 口、t接糊定座，其包含至少—氣體注入 卩敝人σ及至少—冷卻織出口； =於該外罩體内部之冷卻主體，該 =與f卜罩體之氣體注入口呈流體連接、至J—ί卻 又冷卻劑轴承導口與該外罩體之冷卻劑注 子）ίίΐ冷卻主_部及具料環之爾馬達線圈（定 之魏冷㈣社冷㈣線圈導口 可補式設置_购鱗線圈巾之 由導電材質包覆（轉子）並包含至少-突ίΞί 向向外延伸於該外表面上； 1 冷卻主體内部之前端轴承，其具有設有複數個進 ，孔之外周面、設有複數個噴氣孔之關面及推力面、及至 劑通口，該些進氣孔係與所述冷卻主體之氣體通口 呈=體連接，其巾該關面之魏孔細平行㈣主轴之徑 向设置’及該推力面之噴氣孔係垂直於該主軸之突緣部，及 冷部劑通σ係與該冷卻主體之冷卻飾科口呈流體連接，· 设於該主體内部之锋端軸承，其具有設有複數個進氣孔 之外周面及設有複數個魏孔之内周面，該些進氣孔與所述 31 M323365 =氣體通口_連接，噴氣孔係以平行於該主轴之徑 進氣孔之端t设置之推力軸承，其具有設有至少- 轴之環，其允許該主 :之:卻劑線圈;!二J至二 上，並將經該冷彻本辨*、人X 円邛之驅動線圈之外J辰 卻劑通口至推力軸承之冷;齊=:導;;=軸承之冷 一步具有冷卻劑導槽與該冷卻·人口^^之内部進 槽趙 體 23· 如請求項20所述之主軸裝番廿丄 之外表面上設有至少-0型環與該外罩、體相^合該冷卻主 24·如請求項20所述之主軸裝詈， ^外環之至少部份所形成之介面具有 一/、中該驅動線圈 卻劑於該驅動線圈上之外環上之^弓丨。夕一凹槽，以利於冷

   32 M323365 25·如請求項20所述之主軸梦番 之外環上設有至少—Q型環與社體ίί合射該驅動線圈 26·如請求項2〇所述之主軸梦 f外表面上之導電材質具有呈複數侔於主軸 紋’該些絲㈣魅歡旋熱呈H肖上騎之長條 27·明求項20所述之主軸震置，1 & 該後端軸承之外邮上各設有至少=氣軸承與 28·如請求項20所述之主軸装置，1 =力面進-步設有空氣對流槽’其係與該些進Ϊ孔呈S 之冷卻劑流入口呈流體連接。 及推力軸承 30·如請求項20之主軸裝置，其中該推 步包含有感測器接納孔，其係經組態以容納 進〜 器於其中。 轉連感剛 "S 33