TWM555267U - 加工主軸之碳刷式電性導通裝置 - Google Patents

Description

加工主軸之碳刷式電性導通裝置

本創作尤指其提供一種可使第一、二碳刷分別穩定壓抵第一、二導電環，並減少第一、二碳刷的磨耗，而可提升電性連接的穩定性及提升使用壽命之加工主軸之碳刷式電性導通裝置。

按，於加工作業的過程中導入高頻的振動加工機制，不僅可改善切削加工面之表面粗糙度及提高加工精度，更可降低切削阻力，而增加刀具壽命，而逐漸被廣泛應用。

請參閱第1、2圖所示，係為台灣公告第M534047號「自潔式電氣旋轉主軸結構」新型專利案，該主軸10主要係於主軸套11內架設有主軸桿12，該主軸桿12之一端係供套置超音波刀把，並裝設有二主軸導電接點13、14，以分別與超音波刀把之正、負極作電性連接，該主軸桿12之另端處則以一絕緣套15連結設有二導電環16、17，該二導電環16、17並分別以導線電性連接該二主軸導電接點13、14；一供電套組20係於該主軸桿12另端處之二導電環15、16外側架置固定一碳刷環座21，並於該碳刷環座21之一側裝設有二以徑向配置且分別對應該二導電環16、17之碳刷件22、23，該二碳刷件22、23分別以電源導線221、231電性連接外部電源，並以二彈簧222、232分別推抵二碳刷件22、23，使該二碳刷件22、23之端部分別徑向壓抵接觸二導電環16、17之外環面，進而利用二主軸導電接點13、14、二導電環16、17、供電 套組20之二碳刷件22、23與超音波刀把之正、負極作電性導通，而可驅動超音波刀把作高頻振動；惟，當驅動主軸桿12高速旋轉時，由於該主軸桿12係會快速產生連續的微量徑向偏擺，該二導電環16、17亦隨著該主軸桿12作連續的微量徑向的偏擺，而分別壓抵二導電環16、17之二碳刷件22、23作彈性的伸縮位移，由於該二碳刷件22、23係分別以徑向壓抵接觸該二導電環16、17之外環面，因此，該二碳刷件22、23係會隨著二導電環16、17的徑向偏擺幅度作相同距離的徑向彈性伸縮位移，但當主軸桿12快速的帶動二導電環16、17偏擺至另側位置時，二碳刷件22、23由於跟隨反應的距離較長，而使二碳刷件22、23無法隨著二導電環16、17快速的偏擺作及時的跟隨反應，其不僅極可能導致二碳刷件22、23與二導電環16、17脫離接觸，而發生瞬間斷路的情況，使得超音波刀具無法穩定的作高頻振動，而影響高頻振動的切削作業效果，且當二導電環16、17朝向二碳刷件22、23一側作徑向偏擺時，將使該二碳刷件22、23以相同距離的徑向位移量分別壓縮二彈簧222、232，此時，由於二彈簧222、232被壓縮的距離較長，相對的該二彈簧222、232將產生較大的反向彈力分別推抵二碳刷件22、23，使二碳刷件22、23以較大力量分別壓抵接觸二導電環16、17，進而造成二碳刷件22、23較多的磨耗，而降低二碳刷件22、23的使用壽命。

有鑑於此，本創作人遂以其多年從事相關行業的研發與製作經驗，針對目前所面臨之問題深入研究，經過長期努力之研究與試作，終究研創出一種加工主軸之碳刷式電性導通裝置，以有效改善習知之缺弊，此即為本創作之設計宗旨。

本創作之目的一，係提供一種加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其係於主軸套座內架設一旋轉軸，並於該旋轉軸上以絕緣方式連結設有第一導電環及第二導電環，一碳刷組件係於第一、二導電環外側處架置有碳刷座，以供裝設與第一、二導電環的徑向具傾斜角度之第一、二碳刷，使該第一、二碳刷分別以傾斜方式彈性壓抵該第一、二導電環；藉此，即可大幅縮小第一、二碳刷於第一、二導電環徑向偏擺時所導致的伸縮位移量，使該第一、二碳刷可隨著第一、二導電環快速的偏擺作即時的跟隨反應，而分別穩定保持壓抵第一、二導電環，進而達到提升電性連接的穩定性之實用目的。

本創作之目的二，係提供一種加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其中，該碳刷組件之第一、二碳刷與第一、二導電環的徑向係具有傾斜角度，使該第一、二碳刷分別以傾斜方式彈性壓抵該第一、二導電環，即可大幅縮小第一、二碳刷於第一、二導電環徑向偏擺時所導致的伸縮位移量，以避免第一、二碳刷以過大的反向彈性力量壓抵接觸第一、二導電環，而可減少第一、二碳刷的磨耗，進而達到提升使用壽命之實用目的。

習知部分：

10‧‧‧主軸

11‧‧‧主軸套

12‧‧‧主軸桿

13‧‧‧主軸導電接點

14‧‧‧主軸導電接點

15‧‧‧絕緣套

16‧‧‧導電環

17‧‧‧導電環

20‧‧‧供電套組

21‧‧‧碳刷環座

22‧‧‧碳刷件

221‧‧‧電源導線

222‧‧‧彈簧

23‧‧‧碳刷件

231‧‧‧電源導線

232‧‧‧彈簧

本創作部份：

30‧‧‧主軸套座

301‧‧‧軸承

302‧‧‧旋轉驅動源

31‧‧‧旋轉軸

311‧‧‧套孔

32‧‧‧第一導通件

321‧‧‧第一絕緣層

33‧‧‧第二導通件

331‧‧‧第二絕緣層

34‧‧‧第一導電環

341‧‧‧第一環面

342‧‧‧第一導線

35‧‧‧第二導電環

351‧‧‧第二環面

352‧‧‧第二導線

36‧‧‧絕緣套

40‧‧‧碳刷組件

41‧‧‧碳刷座

411‧‧‧容室

412‧‧‧第一導槽

413‧‧‧第二導槽

42‧‧‧第一碳刷

421‧‧‧第一導電螺栓

422‧‧‧第一導電壓板

423‧‧‧第一彈性件

43‧‧‧第二碳刷

431‧‧‧第二導電螺栓

432‧‧‧第二導電壓板

433‧‧‧第二彈性件

50‧‧‧超音波刀把

51‧‧‧加工刀具

52‧‧‧插置部

53‧‧‧正電極

54‧‧‧負電極

第1圖：係為台灣第M534047號專利案之分解示意圖。

第2圖：係為台灣第M534047號專利案之部分剖面示意圖。

第3圖：本創作碳刷組件之分解示意圖。

第4圖：本創作之組合剖面示意圖。

第5圖：係第4圖之A部分放大示意圖。

第6圖：本創作之使用示意圖(一)。

第7圖：本創作之使用示意圖(二)。

第8圖：係第7圖之B部分放大示意圖。

第9圖：係第8圖之部分放大示意圖。

為使 貴審查委員對本創作作更進一步之瞭解，茲舉一較佳實施例並配合圖式，詳述如后：請參閱第3、4、5圖所示，本創作加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其係於主軸套座30內部設有複數組軸承301，以架設一旋轉軸31，該主軸套座30內裝設有可為內藏式馬達之旋轉驅動源302，以供驅動該旋轉軸31轉動，該旋轉軸31內則可裝設有作拉刀或鬆刀動作之打刀機構(圖式中未顯示)，由於該旋轉驅動源302及打刀機構係為習知技術，且非為本創作的重點，因此不予贅述；該旋轉軸31之第一端設有呈圓錐狀之套孔311，並於該套孔311之內環面以絕緣方式套設呈環狀之第一導通件32及第二導通件33；於本實施例中，該第一導通件32與該套孔311間設有可為絕緣膠之第一絕緣層321，該第二導通件33與該套孔311間則設有可為絕緣膠之第二絕緣層331，而使該第一導通件32、第二導通件33與該旋轉軸31保持絕緣；另於該旋轉軸31之第二端以絕緣方式連結鎖設有具第一環面341之第一導電環34及具第二環面351之第二導電環35，其中，該第一導電環34並以第一導線342電性連接該第一導通件32，該第二導電環35則以第二導線352電性連接該第二導通件33；於本實施例中，該第一導電環34之第一環面341及該第二導電環35之第二環面351係呈圓錐狀，另該第一導電環34及第二導電環35係以一絕緣套36連結鎖設於該旋轉軸31之第二端，使該第一導電環34及第二導電環35與旋轉軸31保持同動並絕緣；一碳刷組件40係於該第一導電環34及第二 導電環35外側處架置有一碳刷座41，於該碳刷座41內設有供容置該第一導電環34及第二導電環35之容室411，並於該碳刷座41裝設與該第一、二導電環34、35的徑向具傾斜角度θ之第一碳刷42及第二碳刷43，而使該第一碳刷42以傾斜方式彈性壓抵該第一導電環34之第一環面341，該第二碳刷43則以傾斜方式彈性壓抵該第二導電環35之第二環面351；於本實施例中，該碳刷座41上係開設有與該第一、二導電環34、35的徑向具傾斜角度θ之第一導槽412及第二導槽413，以分別裝設該第一碳刷42及第二碳刷43，其中，該第一導槽412之外端係以一電性連接至控制器(圖式中未顯示)之第一導電螺栓421鎖設有第一導電壓板422，並於該第一導電壓板422與該第一碳刷42間設有第一彈性件423，而以該第一彈性件423之彈力推抵該第一碳刷42，使該第一碳刷42以傾斜方式彈性壓抵該第一導電環34之第一環面341，進而使該第一導電環34可經由該第一碳刷42、第一彈性件423、第一導電壓板422及第一導電螺栓421電性連接至控制器(圖式中未顯示)，另該第二導槽413之外端則以一電性連接至控制器(圖式中未顯示)之第二導電螺栓431鎖設有第二導電壓板432，並於該第二導電壓板432與該第二碳刷43間設有第二彈性件433，而以該第二彈性件433之彈力推抵該第二碳刷43，使該第二碳刷43以傾斜方式彈性壓抵該第二導電環35之第二環面351，進而使該第二導電環35可經由該第二碳刷43、第二彈性件433、第二導電壓板432及第二導電螺栓431電性連接至控制器(圖式中未顯示)，另外，當該第一碳刷42及第二碳刷43產生大量磨耗而需更換使用時，其係分別將第一導電螺栓421、第一導電壓板422及第二導電螺栓431、第二導電壓板432拆離後，即可便於直 接進行更換磨耗之第一碳刷42及第二碳刷43。

請參閱第6圖所示，本創作於進行加工作業時，其係先於該旋轉軸31之套孔311裝設一超音波刀把50，該超音波刀把50之第一端裝設有加工刀具51，第二端則設有呈圓錐柱狀之插置部52，以供插套於旋轉軸31之套孔311內，並於該插置部52之外環面上設有呈圓環狀之正電極53及負電極54，並使該正電極53及負電極54分別電性連接內部之超音波振動組件(圖式中未顯示)；當超音波刀把50之插置部52插套於旋轉軸31之套孔311內時，即利用該旋轉軸31之套孔311內的第一導通件32及第二導通件33以環面接觸的方式分別與超音波刀把50之正電極53及負電極54接觸導通，該第一導通件32再經由第一導線342、第一導電環34與碳刷組件40之第一碳刷42電性連接，該第二導通件33則經由第二導線352、第二導電環35與碳刷組件40之第二碳刷43電性連接，進而可電性連接至控制器(圖式中未顯示)。

請參閱第7、8、9圖所示，於進行加工作業時，即以主軸套座30內之旋轉驅動源302驅動該旋轉軸31，而帶動該超音波刀把50及加工刀具51高速旋轉，並驅動超音波刀把50作高頻振動，以進行高頻振動的切削作業；當驅動旋轉軸31高速旋轉時，該旋轉軸31係會快速產生連續的微量徑向的偏擺，該第一導電環34及第二導電環35亦隨著旋轉軸31產生徑向的偏擺，而使得分別壓抵該第一導電環34之第一環面341及第二導電環35之第二環面351的第一碳刷42及第二碳刷43作彈性的伸縮位移，由於該第一碳刷42及第二碳刷43係分別以傾斜方式彈性壓抵該第一導電環34之第一環面341及第二導電環35之第二環面351，將可大幅縮小第一碳刷42及第二碳刷43於 第一導電環34及第二導電環35徑向偏擺時所導致的伸縮位移量，例如，當第一導電環34及第二導電環35往第一碳刷42及第二碳刷43一側作徑向偏擺的幅度為L1，且導致該第一碳刷42及第二碳刷43的收縮位移距離為L2，該第一碳刷42及第二碳刷43與該第一導電環34及第二導電環35徑向具傾斜角度θ，而依據三角函數定義L2=cos θ x L1，因此，該第一碳刷42及第二碳刷43的收縮位移量L2係小於該第一導電環34及第二導電環35的徑向偏擺幅度L1，而大幅縮小第一碳刷42及第二碳刷43於第一導電環34及第二導電環35徑向偏擺時所導致的伸縮位移量，由於大幅縮小第一碳刷42及第二碳刷43的伸縮位移量，使得當旋轉軸31快速的帶動第一導電環34及第二導電環35偏擺至另側位置時，第一碳刷42及第二碳刷43因跟隨反應的距離較短，而可使第一碳刷42及第二碳刷43隨著第一導電環34及第二導電環35快速的偏擺作即時的跟隨反應，其不僅使第一碳刷42及第二碳刷43分別穩定保持壓抵第一導電環34之第一環面341及第二導電環35之第二環面351，而確保第一碳刷42及第二碳刷43分別與第一導電環34及第二導電環35接觸導通，且由於第一彈性件423、第二彈性件433被壓縮的距離較短，相對的該第一彈性件423、第二彈性件433將產生較小的反向彈力分別推抵第一碳刷42及第二碳刷43，而避免第一碳刷42及第二碳刷43以過大的彈性力量壓抵接觸第一導電環34及第二導電環35，以減少第一碳刷42及第二碳刷43的磨耗，進而達到提升提升電性連接的穩定性及使用壽命之實用效益。

據此，本創作實為一深具實用性及進步性之設計，然未見有相同之產品及刊物公開，從而允符新型專利申請要件，爰依法提出申請。

30‧‧‧主軸套座

301‧‧‧軸承

302‧‧‧旋轉驅動源

31‧‧‧旋轉軸

311‧‧‧套孔

32‧‧‧第一導通件

321‧‧‧第一絕緣層

33‧‧‧第二導通件

331‧‧‧第二絕緣層

34‧‧‧第一導電環

341‧‧‧第一環面

342‧‧‧第一導線

35‧‧‧第二導電環

351‧‧‧第二環面

352‧‧‧第二導線

36‧‧‧絕緣套

40‧‧‧碳刷組件

41‧‧‧碳刷座

411‧‧‧容室

42‧‧‧第一碳刷

422‧‧‧第一導電壓板

423‧‧‧第一彈性件

43‧‧‧第二碳刷

432‧‧‧第二導電壓板

433‧‧‧第二彈性件

Claims (10)

1. 一種加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其係包含有：主軸套座；旋轉軸：係架設於該主軸套座內，並於該旋轉軸上絕緣設有具第一環面之第一導電環及具第二環面之第二導電環；碳刷組件：係於該旋轉軸之第一導電環及第二導電環外側處架置有碳刷座，以供裝設與該第一導電環及該第二導電環的徑向具傾斜角度之第一碳刷及第二碳刷，該第一碳刷並以第一彈性件傾斜彈性壓抵於該第一導電環之第一環面，該第二碳刷則以第二彈性件傾斜彈性壓抵於該第二導電環之第二環面。
2. 依申請專利範圍第1項所述之加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其中，該主軸套座內係設有供架設該旋轉軸之複數組軸承及供驅動該旋轉軸轉動之旋轉驅動源。
3. 依申請專利範圍第1項所述之加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其中，該旋轉軸之第一端係設有套孔，並於該套孔之內環面以絕緣方式套設呈環狀之第一導通件及第二導通件。
4. 依申請專利範圍第3項所述之加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其中，該第一導通件與該旋轉軸之套孔間係設有第一絕緣層，該第二導通件與該旋轉軸之套孔間則設有第二絕緣層。
5. 依申請專利範圍第3項所述之加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其中，該旋轉軸之第一導電環係以一第一導線電性連接該第一導通件，該第二導電環則以一第二導線電性連接該第二導通件。
6. 依申請專利範圍第1項所述之加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其中，該第一導電環及該第二導電環係以一絕緣套連結鎖設於該旋轉軸之第二端。
7. 依申請專利範圍第1項所述之加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其中，該第一導電環之第一環面及該第二導電環之第二環面係呈圓錐狀。
8. 依申請專利範圍第1項所述之加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其中，該碳刷組件之碳刷座上係開設有與該第一導電環及該第二導電環的徑向具傾斜角度之第一導槽及第二導槽，以分別裝設該第一碳刷、該第一彈性件及該第二碳刷、該第二彈性件。
9. 依申請專利範圍第8項所述之加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其中，該碳刷座之第一導槽外端係以一第一導電螺栓鎖設有第一導電壓板，並於該第一導電壓板與該第一碳刷間設有該第一彈性件，使該第一碳刷傾斜彈性壓抵該第一導電環之第一環面。
10. 依申請專利範圍第8項所述之加工主軸之碳刷式電性導通裝置，其中，該碳刷座之第二導槽外端係以一第二導電螺栓鎖設有第二導電壓板，並於該第二導電壓板與該第二碳刷間設有該第二彈性件，使該第二碳刷傾斜彈性壓抵該第二導電環之第二環面。