TWM428012U - High speed electrical rotary joint - Google Patents

Description

M428012 2012/02/07修正替換頁 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係與超音波加工機之主軸結構有關，尤指一種 高速電氣旋轉接頭。 【先前技術】.

按’採用超音波技術進行旋轉式研磨切削加工時，其 主軸必須具備兩大功能，其一為主軸須高速旋轉帶動刀 具，另一功能是為使刀具產生高頻震動，因此須將電力傳 導至超音波震盪器，讓超音波震盪器可穩定地輸出高頻震 動，使刀具達到面效率之切削功用。 如第7圖所示，為習用之超音波主軸結構組成，主要 係於固疋座8 1之軸孔内設有—旋轉電鐸8 2，其主轴 8 3穿設於該軸孔巾，其中職轉電鐸8 2之第—接頭端 821不會與主軸83同動，而可連接—電源控制器之電 源接頭8 4，而位於主軸8 3内之第二接頭端8 2 2則與 ^轴8 3同動’並連接有電源導線8 5至主軸8 3末端拉 于8 6上的電職座87，且超音波刀具8 8減於主軸 8 3末端之拉桿8 6時，超音波刀具8 8之電源端子8 8 1係可相對插接於拉桿8 6上之電源插座8 7 ,使電源控 :器之電源可傳導至超音波刀具88上，並於主軸83旋 :=帶動電源導線85、拉桿86及其電源插座8 曰具88及其電源端子881轉動。 3 M428012 - ' 2012/02/07修正替換頁 惟，習用超音波主軸之電源導線8 5係須由主軸8 3 中心孔穿伸至拉桿8 6末端之電源插座8 7上，方可傳遞 電源驅動前端之超音波刀具8 8作動，因此會有不容易打 刀及換刀之缺點，且習用超音波主轴之架構除了會影響到 原本主軸吹氣（中心孔）之清潔功能，該架構亦只能用在 皮帶式主轴而無法用於直結式主轴，並由於皮帶式主轴於 高速旋轉時，會因皮帶傳動過程產生振動而影響脆硬材之 加工品質，較易有脆裂邊產生。 φ 有鑑於此，故如何解決上述習用超音波主軸所會產生 之問題，即為本創作所欲解決之首要課題。 【新型内容】 本創作目的之一，在於提供一種高速電氣旋轉接頭， 其係具有可大幅提升轉速，並可有效防止電源傳輸線被絞 斷之功效。 $ 本創作目的之二，在於提供一種高速電氣旋轉接頭， 其係具有極佳之防塵、防水性，並兼具有容易換刀、打刀 之功效。 為達前述之目的，本創作係提供一種高速電氣旋轉接 頭，包含有： 一外殼座，其内部具有一容置空間，該容置空間設有 一第一導電元件與一第二導電元件，並於該第一導電元件 與第二導電元件之間設有一絕緣體，該第一導電元件與第 二導電元件分別具有一第一傳導部與一第二傳導部，該第 4 M428012 2012/02/07修正替換頁 ，電元件與第二導電元件之第一傳導部分別與其第二傳 』導通’且該第一導電元件與第^導電元件分別以其第 一傳導部接設於該容置空間之内壁面； 主軸，軸向穿設於外殼座之容置空間中，該主軸具 .沿軸向延伸之軸孔’並於該主軸上套設有-絕緣套Ϊ 絡太^導電元件之第二傳導部係與該絕緣套相接，且該絕 2套與各該導電元件之第二傳導部係可隨該主軸同步轉

绩，j導線組’具有—第—外殼導線與-第-主軸導 連^9 /卜^導線係由外部穿設至該外殼座内部並電性 I—亥第一導電元件之第-傳導部，而該第一主軸導線 一端係電性連έ士於呤諠^ 王神导綠 則穿導電元件之第二傳導部，另一端 接；Μ _其中—<孔中並與—第-電源接點相 綠，坊楚一導線组，具有一第二外殼導線與一第二主軸導 -外殼導線係由外部穿設 連結於該第二導電元件並電性 一端係電性連結；^第_ ，而該第二主軸導線 而軸孔中並與-第二電源接點相接。 本創作之上述目的盘優 ， 例之詳細說明與附圖中，i得深入了解下、"所選用實施 所二或另件之安排上容許有 說明。 之實㈣’麟錢明書巾，予以詳細 5 M428012 2012/02/07修正替換頁 【實施方式】 首先，請參閱第1〜3圖所示，本創作提供一種高速 電氣旋轉接頭，主要係由一外殼座11、一主轴31、一 第一導線組及一第二導線组所構成，其中： 該外殼座1 1，係由絕緣材質製成，該外殼座丄丄内 部具有一沿軸向延伸之容置空間1 2，且於該外殼座1 i 上開设有一與該容置空間i 2相通之通孔丄3，該容置空 間1 2中同轴向設置有一第一導電元件21與一第二導電 疋件2 2 ’並於該容置空間丄2中設有—可供承接該第一 導電元件2 1與第二導電元件2 2之擒緣i 4，該第一導 電凡件2 1與該第二導電元件2 2分別具有—第—傳導部 2 1 1 一 2 21與-第二傳導部2丄2、222 ’且該第 導電元件2 1與第二導電元件2 2之第一傳導部2 1 f、2 2 1分別與其第二傳導部2 i 2、2 2 2導通。於 比中，該第-導電元件2 U第二導電元件22係 二八t性之軸承構成而分別具有—外圈及—内圈，並 導。：圈與内圈之間設有一可與外圈、内圈全時接觸之傳 導如絲軸承中之鋼珠），該第—導電元件21與第 ^電兀件2 2分加其軸承之外_成該第—傳導部2 、2 2 1，而内圈則構成該第二傳導部2 1 2、2 2 ㈣2承㈣之料元件（鋼珠）全時_而具有傳導 構成之第-傳導部川、2心 X置工間12之内壁面，且該第一導電元件21與該 6 M428012 、 2012/02/07修正替換頁 第二導電元件2 2係藉一第一絕緣體2 5、一第二絕緣體 2 6以及一第三絕緣體2 7予以分隔而不相互接觸，其中 該第一絕緣體2 5係位於該第一導電元件2 1與第二導電 元件2 2之間，該第二絕緣體2 6係位於該第一導電元件 2 1之上端處，該第三絕緣體2 7則位於該第二導電元件 :22之下端處’各絕緣體25、26、27分別由一外環 251、261、271與一内環252、262、27 2組成，並分別以其外環2 5 X、2 6丄、2 7丄盘 •應之導電元件2 1、2 2之第一傳導部2工工、2 2 2相 抵接’内環2 5 2、2 6 2、2 7 2則分別與相對應之導 ，元件2 1、2 2之第二傳導部2工2、2 2 2相抵接， 藉此分隔該二導電元件2 1、2 2。 戎主軸3 1，係軸向穿設於該外殼座1 1之容置空間 1 2並位於各導電元件2 i、2 2由内圈所構成之第二傳 導42 1 2、222中，該主軸3 1呈中空管狀，該主軸 3 1末端形成有-可供接設—超音波刀具（圖中未示）之 •錐孔3 2，並於該主轴3丄管壁中設有二沿轴向延伸之轴 孔33，以及二貫通該主軸3 1並與該二軸孔3 3相通之 .控向穿孔3 4 ’且該二徑向穿孔3 4之位置更分別與該外 殼座1 1之二通孔工3位置相對應，而該主轴3丄之二轴 孔3 3末端分別設有—第一電源接點3 5以及一第 接點36,另於該主轴3丄上套接有一絕緣套37了且： 主轴3 1穿設於各導電元件2 1、2 2由内圈所構成之苐 二傳導部212、2 2 2中時，該絕緣套37係= M428012 _ 2012/02/07修正替換頁 電元件2 1、22之第二傳導部2 1 2、~~ 3 1之間，而當該主軸3 1轉動時該絕緣套3 7盘 元件21、22之第二傳導部212、222係會受該主 軸31帶動而同步轉動。 該第—導線組，具有一第一外殼導線42與一第一主 軸導線4 2 ’該第-外殼導線4工係由外部經其中一通孔 1 3穿過該第二絕緣體2 6之外環2 6工而電性連結於該 第一導電元件2 1由外圈構成之第-傳導部21 1，而該 Φ 第一主軸導線4 2 一端係電性連結於該第一導電元件2工 由内圈構成之第二傳導部2工2，另一端則依序穿過該第 二絕緣體2 6之内環2 6 2、該絕緣套37、該徑向穿孔 3 4穿伸至該主軸3工的其十一軸孔3 3中並與該第一電 源接點3 5相接’藉該第一導電元件2工係由具導電性之 轴承構成，因此具有全時接觸之特性而可順利將外部電源 傳遞至該第一電源接點3 5。 該第二導線组，具有一第二外殼導線5 1與一第二主 .♦軸導線5 2，該第二外殼導線5 由外部= • 3穿過該第三絕緣體2 7之外環2 7工而電性連結於該第 二導電元件2 2由外圈構成之第一傳導部2 2工，而該第 二主軸導線5 2—端係電性連結於該第二導電元件2 ^ 内圈構成之第二傳導部2 2 2，另一端則依序穿過三 絕緣體2 7之内環2 7 2、該絕緣套3 7、另-徑向穿孔 3 4而穿伸至該主軸3 1的另一軸孔3 3中並鱼^第二 源接點3 6相接，同樣藉該第二導電元件22係由具&電 8 M428012 __ ---—--〜 ' 2012/02/07修正替換頁 性之軸承構成，因此具有全時接觸之特性而可順利將外部 電源傳遞至該第二電源接點3 6。 本創作於實際使用時，如第4圖所示，係於該主轴3 1末端之錐孔3 2接設有一超音波刀具6丄，該超音波刀 具6 1頂端具有正、負二電極之電源接頭端6 2，且該二 電源接頭端6 2係分別與該主軸3 1軸孔3 3内之第一電 -源接點3 5與第二電源接點3 6相接而相互導通，以可提 供該超音波刀具6 1作動時所需之電源。 # 當該主軸3 1轉動時，該外殼座1 1、該第一導電元 件21與第二導電元件22之第一傳導部211、22 1、該第一、二、三絕緣體2 5、2 6、2 7之外環2已 1、26 1、27 1以及接設於各導電元件2 1、22上 之外殼導線41、5 2並不與該主軸3工同動，而該絕緣 套3 7、該第一導電元件2 1與第二導電元件2 2之第-傳導部212、2 2 2、該第…二、三絕緣 6、27之内環25 2、2 6 2、272、接設於各導電 .修元件2 1、2 2上之主軸導線4 2、5 2以及該超音波刀 具61則會隨著該主軸31同步轉動；另如第5圖所示， 當該超音波刀具6 1因切削到較硬材質時，導致該超音波 刀具61停止轉動而主軸31仍持續轉動之空轉現象時， $於本創作之主軸導線4 2、5 2並不是直接接設在該超 音波刀具6 1上，而是分別接設在該第一電源接點3 5與 第二電源接點3 6上可隨該主軸3 1同動，因此即使發生 上述之空轉現象時，也不會造成主軸導線4 2、5 2絞線 9 M428012 2012/02/07修正替換頁 斷裂。

、接著請參閱第6圖，為本創作之第二實施例，而其與 上述實施例之差異係在於，該第一、第二導電元件2 1 b、 2 2 b之第—傳導部2 i i b、2 2 i b係為—碳刷，而 該第、第二導電元件2 1 b、2 2 b之第二傳導部2 1 2 b 2 2 2 b則由一導電滑環構成。於此本實施例中， 該第、第二導電元件21b、22b由碳刷構成之第一 傳導°卩2 1 1 b、2 2 1 b係分別裝設於該外殼座1 1之 通孔1 3中，而該第一、第二導電元件2丄b、2 2b* =電滑環構成之第二傳導部2 ! 2b、2 2 2b則分別套 e又於忒主軸31之絕緣套3 7上並分別與其第一傳導部2 1 1 b、2 21 b相對應，使由碳刷構成之第一傳導部2 1 lb、221b可分別藉由彈簧而令其頂部2丄工工 b、2 2 1 1b彈抵於所對應之第二傳導部2丄2 b、2 2 2 b (導電滑環）上，而同樣可構成全時接觸以傳導電 源之功用。 並藉由上述構件所組成之本創作係具有以下優點： 1 ·本創作利用該第一、二導電元件可由具導電性材 料製成之軸承或碳刷結合導電滑環構成，因此具 有全時接觸並可傳遞電源之特性，且藉由該主軸 導線是接設在主軸内之各電源接點上而可隨該主 軸同動，因此具有可有效避免主軸導線被絞斷之 優點。 2·本創作利用該主軸係穿設於由具導電性材料製成 M428012 - ' 2012/02/07修正替換頁 之軸承或碳刷結合導電滑環所構成之第一、二導 電元件之第二傳導部中，因此更可大幅提升主軸 之轉速至12000RPM，並進而可提供高速運轉之使 用需求。 3 ·本創作之主軸導線係穿置於該主軸管壁之軸孔 内，因此具有極佳之防塵、防水性，且不會影響 到利用主軸吹氣（中心孔）清潔錐孔之功能。 4 ·本創作之電源接點不是設計在拉桿尾端，因此更 φ 可具有容易換刀及打刀之優點。 5 ·本創作之架構不僅適合於皮帶傳動式主軸，亦可 適用於透過聯軸器直傳到主軸之直結式主軸以及 内藏式主軸，因此本創作可用於該類型主軸，而 具有運用廣泛之優點。 惟，以上所述實施例之揭示係用以說明本創作，並非 用以限制本創作，故舉凡數值之變更或等效元件之置換仍 應隸屬本創作之範疇。 • 綜上所述，本創作再與同類產品相較之下，係已具有 相當的進步性及實用性，且經以上詳細說明後，係可使熟 知本項技藝者明瞭本創作的確可達成前述目的，實已符合 專利法之規定，故本案創作人爰依法提出專利申請。 11 M428012 2012/02/07修正替換頁 【圖式簡單說明】 L-一___ 第1圖係本創作之結構示意圓 第2圖係本創作之剖面示意圖 第3圖係本創作之立體分解圖 ，4圖蝴作峨音波刀具時之結構示意圖 第5圖係本創作之使用狀態示意圖，係用以顯示釣扣 ★ 件夾扣於建設組件另-轴桿上時之狀態 第6圖係本創作第二實施例之結構示意圖 第7圖係習用快速換裝器組之結構示意圖 【主要元件符號說明】 (習用部分） 固定座8 1 第一接頭端8 2 1 主軸8 3 電源導線8 5 電源插座8 7 電源端子8 81 旋轉電鐸8 2 第二接頭端8 2 2 電源接頭8 4 拉桿8 6 超音波刀具8 8 (本創作部分） 外殼座1 1 通孔1 3 容置空間1 2 擋緣1 4 第一導電元件2 1、2 1 b 第二導電元件2 2、2 2 b 12 M428012 - ' 2012/02/07修正替換頁 第一傳導部211、221、211b、221b 第二傳導部212、222、21 2b、222b 頂部2111b、2211b 第一絕緣體2 5 第二絕緣體2 6 第三絕緣體2 7 外環2 5 1、2 6 1、2 7 1 内環252、262、272 主轴3 1 錐孔3 2 轴孔3 3 徑向穿孔3 4 φ 第一電源接點3 5 第二電源接點3 6 絕緣套3 7 第一外殼導線41 第一主軸導線4 2 第二外殼導線5 1 第二主軸導線5 2 超音波刀具6 1 13

Claims (1)

1. M428012 2012/02/07修正替換頁 六、申請專利範圍： - 1 . 一種高速電氣旋轉接頭，包含有： 一外殼座，其内部具有一容置空間，該容置空間 叹有一第一導電元件與一第二導電元件，並於該第一 導電70件與第二導電元件之間設有一絕緣體，該第一 導電兀件與第二導電元件分別具有一第一傳導部與一 第-傳導部，該第一導電元件與第二導電元件之第一 傳，。P刀別與其第二傳導部導通，且該第一導電元件 與第二導電元件分別以其第—傳導部接設於該容置空 間之内壁面； 一主軸，軸向穿設於外殼座之容置空間中，該主 轴具有二沿軸向延伸之軸孔，並於該主軸上套設有一 絕緣套’而各該導電元件之第二傳導部係與該絕緣套 相接，且該絕緣套與各該導電元件之第 隨該主軸同步轉動； ”

   Ί 不—5T钗导綠興一第- 軸導線’該第—外殼導線係由外部穿設至該外殼肩 部並電性連結於該第—導電元件之第—傳導部，而 第一主軸導線一端係電性連結於該第一導電元件之 二傳導部，另一端則穿設至該主軸的其中一軸孔令 與一第一電源接點相接； -第二導線組，I有一第二外殼導線*一第二 軸導線’該第二外殼導線係由外部穿設至該外殼座 部並電性連結於該第二導電元件之第—傳導部，诉 14 M428012 2012/02/07修正替換頁 第二主軸導線-端係電性連結於該第二導電元件之第 -傳導部’另-端則穿設至該主軸的另—軸孔中並與 一第二電源接點相接。 2 依申明專利範圍第丄項所述之高速電氣旋轉接頭，其 中’該第-導電元件與第二導電元件皆由具導電性^ 軸承構成而分別具有—外圈及—内圈，並於其外圈與 内圈之間《有—可與外圈、_全時接觸 導電元件與第二導電元件同軸向設置於該 奋置工間中’並分別以其軸承之外圈構成該第一傳導 部’而内圈構成該第二傳導部，並藉軸承内部之傳 時接觸’而使各該第—傳導部與相對應之第二 導電元件之第一：： 件與該第二 ^第傳導部分別抵接於該容置空間之内壁 M. 中，該第一、第二導電元件之第 而D亥主軸與絕緣套則軸向穿設於該一 與第二導電元件由_所構成之第二料部中 t申J二利祀圍第1項所述之高速電氣旋轉接頭 傳導部係為一碳刷 一且:二導電元件之第二傳導部則由-導電滑 孔\ 各該第—料部分㈣設於該外殼座之通 套上：=;傳:=別套設於該主轴之絕緣 、第傳導郤相對應，且各該第一傳導 ;第7 =別彈抵於所對應之第二傳導部上，而使各 :第-傳導部與相對應之第二傳導部可相互傳導電 15 M428012 - ' 2012/02/07修正替換頁 4 ·依申請專利範圍第1項所述之高速電氣旋轉接頭，其 中，該容置空間中設有一可供承接該第一導電元件與 第二導電元件之擋緣。 5 ·依申請專利範圍第1項所述之高速電氣旋轉接頭，其 中，該主軸呈中空管狀，該二轴孔係設於該主軸之管 壁中，並於該主軸末端形成有一可供接設一超音波刀 具之錐孔。 6 ·依申請專利範圍第1項所述之高速電氣旋轉接頭，其 φ 中，該外殼座係由絕緣材質製成，該外殼座上開設有 二與該容置空間相通之通孔，而於該主軸上另設有二 貫通該主軸並與該二軸孔相通之徑向穿孔，且該二徑 向穿孔之位置分別與該外殼座之二通孔位置相對應。 7 ·依申請專利範圍第1項所述之高速電氣旋轉接頭，其 中，該絕緣體由一外環與一内環組成，且該絕緣體之 外環係與該第一導電元件及第二導電元件之第一傳導 部相抵接，該絕緣體之内環則與該第一導電元件及第 • 二導電元件之第二傳導部相抵接。 8 ·依申請專利範圍第7項所述之高速電氣旋轉接頭，其 中，於該主轴轉動時，該外殼座、該第一導電元件與 第二導電元件之第一傳導部、該絕緣體之外環以及接 設於該第一導電元件與第二導電元件上之第一外殼導 線、第二外殼導線並不與該主軸同動，而該絕緣套、 該第一導電元件與第二導電元件之第二傳導部、該絕 緣體之内環、接設於該第一導電元件與第二導電元件 16 M428012 - ' 2012/02/07修正替換頁 上之第一主軸導線、第二主軸導線則會隨著該主軸同 步轉動。

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