TWM558670U - 加工主軸之電性導通裝置 - Google Patents

Abstract

一種加工主軸之電性導通裝置，其係於加工主軸之座體內架設一旋轉軸，一電磁感應組件係於該座體上固設有第一套座，並於該第一套座裝設有連接電源之第一線圈組，於該旋轉軸上則連結設有第二套座，於該第二套座裝設有第二線圈組，而可於該電磁感應組件之第一線圈組輸入電源，以產生通過該第二線圈組之感應磁場，而使該第二線圈組產生感應電流；藉此，利用第一、二線圈組間非接觸方式的電磁感應作用作電性的導通，其不僅可避免零組件產生磨耗，並可確保穩定的輸出感應電流，更可大幅提高旋轉軸之轉速，而達到提升使用壽命、電性導通的穩定性及滿足高轉速的需求之效益。

Description

加工主軸之電性導通裝置

本創作尤指其提供一種可避免零組件產生磨耗，並可確保穩定的輸出感應電流，更可大幅提高旋轉軸之轉速，以提升使用壽命、電性導通的穩定性及滿足高轉速的需求之加工主軸之電性導通裝置。

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，進而逐漸被廣泛應用。

請參閱第1圖所示，係台灣公告第M428012號「高速電氣旋轉接頭」新型專利案，其主要係於外殼座10內以二為軸承之第一導電元件11及第二導電元件12架設一主軸13，其中，該第一導電元件11及第二導電元件12之外圈為連接外部電源之第一傳導部111、121，內圈則為第二傳導部112、122，並使該第一導電元件11、第二導電元件12及主軸13相互絕緣；於該主軸13之下端設有錐孔131，並於該錐孔131內設有第一電源接點14以及第二電源接點15，其中，該第一電源接點14並以第一主軸導線16電性連接該第一導電元件11之第二傳導部112，該第二電源接點15則以第二主軸導線17電性連接該第二導電元件12之第二傳導部122；另於該主軸13之錐孔131接設一超音波刀具20，該超音波刀具20上係設有正極之電源接頭端21及負極之電源接頭端22，以分別與該第一電源接點24及第二電源接點25接觸導通，而可驅動超音波刀具20 作高頻振動；惟，該高速電氣旋轉接頭與超音波刀具20之電性導通方式仍有如下之缺弊：

1．其係利用二為軸承之第一、二導電元件11、12作電性傳導，由於該第一、二導電元件11、12之第一傳導部111、121(即外圈)及第二傳導部112、122(即內圈)與二者間之鋼珠間係具有組裝間隙，因此，當第一、二導電元件11、12之第二傳導部112、122(即內圈)及鋼珠隨著主軸13高速旋轉時，其所產生的離心力或切削加工時所產生之跳動極易使第二傳導部112、122(即內圈)及鋼珠脫離接觸，而發生瞬間斷路的情況，使得超音波刀具20無法穩定的高頻振動，而影響高頻振動的切削作業效果。

2．當第一、二導電元件11、12連續地發生瞬間斷路/導通的情況時，極易於該第一、二導電元件11、12之第一傳導部111、121(即外圈)、第二傳導部112、122(即內圈)與鋼珠間產生火花放電的現象，而於該第一傳導部111、121(即外圈)、第二傳導部112、122(即內圈)及鋼珠造成電蝕而損傷，進而影響第一、二導電元件11、12的使用壽命。

請參閱第2、3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30主要係於主軸套31內架設有主軸桿32，該主軸桿32之下端係供套置超音波刀把，並裝設有二主軸導電接點33、34，以分別與超音波刀把之正、負極作電性連接，該主軸桿32之上端處則以一絕緣套35連結設有二導電環36、37，該二導電環36、37並分別以導線電性連接該二主軸導電接點33、34；一供電套組38係於該主軸桿32上端處之二導電環35、36外側架置固定一碳刷環 座381，並於該碳刷環座381之一側裝設有二以徑向配置且分別對應該二導電環36、37之二碳刷件382、383，該二碳刷件382、383以電源導線384、385電性連接外部電源，並以二彈簧386、387分別推抵二碳刷件382、383，使該二碳刷件382、383之端部分別徑向壓抵二導電環36、37之外環面，進而利用二主軸導電接點33、34、二導電環36、37、供電套組38之二碳刷件382、383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，該碳刷式之電性導通方式仍有如下之缺弊：

1．當驅動主軸桿32高速旋轉時，該供電套組38之二碳刷件382、383係與二導電環36、37之外環面接觸摩擦，將使得二碳刷件382、383逐漸磨耗，而影響二碳刷件382、383的使用壽命。

2．當驅動主軸桿32高速旋轉時，該主軸桿32係會快速產生連續的微量徑向偏擺，該二導電環36、37亦隨著該主軸桿32作連續的微量徑向的偏擺，由於該供電套組38之二碳刷件382、383係受二彈簧386、387推抵而彈性壓抵二導電環36、37之外環面，因此，該二碳刷件382、383係會隨著二導電環36、37的徑向偏擺幅度作彈性伸縮位移，極可能導致二碳刷件382、383與二導電環36、37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。

請參閱第4圖所示，係本創作人於台灣申請並核准公告第M400930號「超音波主軸之電性傳導裝置」新型專利案，其係於主軸40上端之打刀環41的限位座42上方鎖固裝設一具有軸孔431之固定座43，並於該固定座43之軸孔431內裝設一 旋轉電鐸44，該旋轉電鐸44設有分別具正、負電極之第一接頭端441及第二接頭端442，其中，該第一接頭端441係凸伸出主軸40外部且不與主軸40同動，以插接一電源控制器45之輸出電源接頭451，該第二接頭端442則位於主軸40內部且與主軸40同動；一電源導線組46之一端係設有導接頭461，以供插接於旋轉電鐸44之第二接頭端442，另端則連接一固設於主軸40下端之夾爪座47內的電源插座48，使得主軸40可同步帶動旋轉電鐸44之第二接頭端442、電源導線組46及電源插座48轉動，而確保彼此間的電性連結；另於主軸40下端架設有具加工刀具51之刀把50，該刀把50內部設有超音波振盪器，並於上端設有與超音波振盪器電路電性連接之電源插頭52，而於插刀時，以該電源插頭52插接於電源插座48，使電源控制器45輸出之電流經由旋轉電鐸44、電源導線組46及電源插座48傳導至刀把50之超音波振盪器，而可驅動刀把50作高頻振動；惟，該旋轉電鐸44係會有轉速上的限制，當旋轉電鐸44之第二接頭端442的轉速太高時，極易造成旋轉電鐸44損壞，而無法滿足主軸40高轉速的需求。

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電性導通裝置，其係於加工主軸之座體內架設一旋轉軸，一電磁感應組件係於該座體上固設有第一套座，並於該第一套座裝設有連接電源之第一線圈組，於該旋轉軸上則連結設有第二套座，於該第二套座裝設有 第二線圈組，而可於該電磁感應組件之第一線圈組輸入電源，以產生通過該第二線圈組之感應磁場，而使該第二線圈組產生感應電流；藉此，利用第一、二線圈組間非接觸方式的電磁感應作用作電性的導通，即可避免零組件產生磨耗，而達到提升使用壽命之實用目的。

本創作之目的二，係提供一種加工主軸之電性導通裝置，其係利用電磁感應組件之第一線圈組及第二線圈組間非接觸方式的電磁感應作用作電性的導通，即可避免旋轉軸偏擺動作而產生瞬間斷路的情況，以確保由第二線圈組穩定的輸出感應電流，而達到提升電性導通的穩定性之實用目的。

本創作之目的三，係提供一種加工主軸之電性導通裝置，其係利用電磁感應組件之第一線圈組及第二線圈組間非接觸方式的電磁感應作用作電性的導通，即可大幅提高旋轉軸之轉速，而達到滿足高轉速的需求之實用目的。

習知部分：

10‧‧‧外殼座

11‧‧‧第一導電元件

111‧‧‧第一傳導部

112‧‧‧第二傳導部

12‧‧‧第二導電元件

121‧‧‧第一傳導部

122‧‧‧第二傳導部

13‧‧‧主軸

131‧‧‧錐孔

14‧‧‧第一電源接點

15‧‧‧第二電源接點

16‧‧‧第一主軸導線

17‧‧‧第二主軸導線

20‧‧‧超音波刀具

21‧‧‧電源接頭端

22‧‧‧電源接頭端

30‧‧‧主軸

31‧‧‧主軸套

32‧‧‧主軸桿

33‧‧‧主軸導電接點

34‧‧‧主軸導電接點

35‧‧‧絕緣套

36‧‧‧導電環

37‧‧‧導電環

38‧‧‧供電套組

381‧‧‧碳刷環座

382‧‧‧碳刷件

383‧‧‧碳刷件

384‧‧‧電源導線

385‧‧‧電源導線

386‧‧‧彈簧

387‧‧‧彈簧

40‧‧‧主軸

41‧‧‧打刀環

42‧‧‧限位座

43‧‧‧固定座

431‧‧‧軸孔

44‧‧‧旋轉電鐸

441‧‧‧第一接頭端

442‧‧‧第二接頭端

45‧‧‧電源控制器

451‧‧‧輸出電源接頭

46‧‧‧電源導線組

461‧‧‧導接頭

47‧‧‧夾爪座

48‧‧‧電源插座

50‧‧‧刀把

51‧‧‧加工刀具

52‧‧‧電源插頭

本創作部份：

60‧‧‧座體

601‧‧‧軸承

61‧‧‧旋轉軸

611‧‧‧套孔

612‧‧‧拉桿

613‧‧‧夾爪座

614‧‧‧夾爪

615‧‧‧打刀環

70‧‧‧電磁感應組件

71‧‧‧第一套座

72‧‧‧第一線圈組

721‧‧‧線圈固定件

722‧‧‧第一鐵芯

73‧‧‧電源接頭

74‧‧‧第二套座

75‧‧‧第二線圈組

751‧‧‧第二鐵芯

76‧‧‧第一導線

77‧‧‧第二導線

78‧‧‧電源插座

80‧‧‧超音波刀把

81‧‧‧超音波振盪器

82‧‧‧加工刀

83‧‧‧插置部

84‧‧‧電源插頭

第1圖：係為台灣第M428012號專利案之結構示意圖。

第2圖：係為台灣第M534047號專利案之分解示意圖。

第3圖：係為台灣第M534047號專利案之部分剖面示意圖。

第4圖：係為台灣第M400930號專利案之結構示意圖。

第5圖：本創作之結構示意圖。

第6圖：係第5圖之A部分放大示意圖。

第7圖：係第5圖之B部分放大示意圖。

第8圖：本創作之使用示意圖(一)。

第9圖：係第8圖之C部分放大示意圖。

第10圖：本創作之使用示意圖(二)。

第11圖：係第10圖之D部分放大示意圖。

第12圖：係第10圖之E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5、6、7圖所示，本創作加工主軸之電性導通裝置，其係於加工主軸之座體60內部設有複數組軸承601，以架設一可由動力源(圖式中未顯示)驅動旋轉之旋轉軸61，於該旋轉軸61之第一端設有呈圓錐狀之套孔611，以供插套具加工刀具之超音波刀把，並於內部設有打刀機構之拉桿612，於該拉桿612之第一端設有夾爪座613及夾爪614，第二端則設有打刀環615，以供進行拉刀或鬆刀動作，由於該旋轉軸61之動力源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；一電磁感應組件70係於該座體60之第二端處設有以絕緣材料(如陶瓷材料)製作之第一套座71，於該第一套座71內係裝設有具正、負電極之第一線圈組72，以連接外部之電源，而可於該第一線圈組72輸入電流，以產生一感應磁場；於本實施例中，該第一線圈組72之內環側設有線圈固定件721，以定位該第一線圈組72，外環側則設有第一鐵芯722，以增加磁感應強度，另該第一線圈組72之正、負電極係電性連接一裝設於第一套座71外部之電源接頭73，並以該電源接頭73電性連接一電源控制器(圖式中未顯示)；另於該旋轉軸61連結設有以絕緣材料(如陶瓷材料)製作之第二套座74，於該第二套座74上裝設有具正、負電極且對應該第一線圈組72之第二線圈組75，該第二套座74及第二線圈組75係與旋轉軸61保持同動，並使該第一線圈組72所產生之感應磁場通過該第二線圈組75，該第二線圈組75即受 到第一線圈組72之感應磁場的作用而產生感應電流；於本實施例中，第二線圈組75之內環側係設有第二鐵芯751，以增加磁感應強度，另該第二線圈組75之正、負電極係以第一導線76及第二導線77電性連接一裝設於該旋轉軸61內的電源插座78，而於該旋轉軸61之套孔611插套超音波刀把時，使超音波刀把上之電源插頭插接於該電源插座78，而以該第二線圈組75輸出之感應電流驅動超音波刀把作高頻振動；於本實施例中，該電源插座78係裝設於該夾爪座613內。

請參閱第8、9圖所示，本創作於進行加工作業時，其係先於該旋轉軸61之套孔611裝設一超音波刀把80，該超音波刀把80之內部係設有超音波振盪器81，並於第一端裝設有加工刀具82，第二端則設有呈圓錐柱狀之插置部83，以供插套於旋轉軸61之套孔611內，並於該插置部83之端部設有與該超音波振盪器81電性連接之電源插頭84，以插接於該電源插座78，而使該超音波刀把80之超音波振盪器81與該第二線圈組75電性連接。

請參閱第10、11、12圖所示，當驅動旋轉軸61帶動該超音波刀把80及加工刀具82旋轉時，並控制電源控制器於該第一線圈組72輸入電源，而產生通過該第二線圈組75之感應磁場，該第二線圈組75即受到第一線圈組72之感應磁場的作用而產生感應電流，該第二線圈組75產生感應電流並經由第一、二導線76、77、電源插座78及超音波刀把80之電源插頭84導通至超音波振盪器81，而可驅動超音波刀把80作高頻振動，以進行高頻振動的切削作業；藉此，本創作係利用該電磁感應組件70之第一、二線圈組72、75間非接觸方式的電磁感應作用作電性的導通，即可避免零組件產生磨耗，以提升使用壽命， 且當旋轉軸61產生偏擺動作時，由於該第一、二線圈組72、75間係以非接觸方式的電磁感應作用作電性的導通，其不僅可避免產生瞬間斷路的情況，以確保由第二線圈組75穩定的輸出感應電流，更可大幅提高旋轉軸61之轉速，而達到提升電性導通的穩定性及滿足高轉速的需求之實用效益。

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。

Claims (9)

1. 一種加工主軸之電性導通裝置，其係包含有：座體；旋轉軸：係架設於該座體內，並於第一端設有套孔；電磁感應組件：係於該座體上固設有第一套座，並於該第一套座裝設有連接電源之第一線圈組，於該旋轉軸上則連結設有第二套座，於該第二套座裝設有第二線圈組，於該第一線圈組輸入電源而產生通過該第二線圈組之感應磁場時，使該第二線圈組產生感應電流。
2. 依申請專利範圍第1項所述加工主軸之電性導通裝置，其中，該座體之內部係設有複數組軸承，以架設該旋轉軸。
3. 依申請專利範圍第1項所述加工主軸之電性導通裝置，其中，該電磁感應組件之第一套座係以絕緣材料製作。
4. 依申請專利範圍第1項所述加工主軸之電性導通裝置，其中，該電磁感應組件之第二套座係以絕緣材料製作。
5. 依申請專利範圍第1項所述加工主軸之電性導通裝置，其中，該電磁感應組件之第一線圈組內環側係設有一線圈固定件，以定位該第一線圈組。
6. 依申請專利範圍第1項所述加工主軸之電性導通裝置，其中，該電磁感應組件之第一線圈組外環側係設有第一鐵芯。
7. 依申請專利範圍第1項所述加工主軸之電性導通裝置，其中，該電磁感應組件之第一線圈組的正、負電極係電性連接一裝設於該第一套座外部的電源接頭，以供電性連接一電源控制器。
8. 依申請專利範圍第1項所述加工主軸之電性導通裝置，其中，該電磁感應組件之第二線圈組內環側係設有第二鐵芯。
9. 依申請專利範圍第1項所述加工主軸之電性導通裝置，其中，該電磁感應組件之第二線圈組的正、負電極係以第一導線及第二導線電性連接一裝設於該旋轉軸之套孔內的電源插座。