TWM560962U - 側耦式無線饋能超音波刀把裝置及超音波刀把設備 - Google Patents

Abstract

一種側耦式無線饋能超音波刀把裝置，適用於設置於一主軸且供一刀具設置，並包含一超音波刀把設備及一饋能設備。該超音波刀把設備適用於設置於該主軸且供該刀具設置，包括一刀把本體、一設置於該刀把本體的超音波單元，及一環繞該刀把本體之延伸軸線設置於該刀把本體且電連接該超音波單元的接收線圈單元。該饋能設備包括一鄰近且不接觸該接收線圈單元設置的側耦饋能線圈單元，用以將電能經該側耦饋能線圈單元感應至該接收線圈單元，並經電連接方式傳送至該超音波單元。藉此，可以減輕該超音波刀把設備之整體體積重量而達到小型化、減少作動慣性及提高轉速之效果，並有效改善高溫問題，得到更佳的加工精度。

Description

側耦式無線饋能超音波刀把裝置及超音波刀把設備

本新型是有關於一種超音波加工裝置及設備，特別是指一種側耦式無線饋能超音波刀把裝置及超音波刀把設備。

超音波加工技術由於具有高頻率振動的特色，相較於傳統加工刀具，超音波加工技術對於硬脆材料具有提高加工效率、減少刀具沾黏殘屑、延長刀具使用壽命等優勢，近年來廣泛使用於半導體及晶圓之硬脆材料如石英、碳化矽、氧化鋁等之加工處理。

目前習知技術中，是在供刀具裝設的刀把裝置中設置一超音波模組，並在刀把裝置上設置一電連接該超音波模組的接收線圈模組及一饋能線圈模組，再經由一設置於外部且具有一電刷的電能模組，將電能經由該電刷接觸並傳遞至該饋能線圈模組，並經該饋能線圈模組以磁感應的方式將電能傳遞至該接收線圈模組後，再經電連接方式傳遞至該超音波模組。

然而，雖然習知技術中，該接收線圈模組與該饋能線圈模組為同軸耦合，架構較為直接簡單，且耦合面積大，具有較佳的電磁傳遞效果，但由於該接收線圈模組與該饋能線圈模組皆是設置在刀把裝置，因此導致刀把裝置重量體積較大，作動慣性大，造成刀把轉速受到限制，再者，較大的耦合面積同樣也造成該刀把裝置的溫度容易快速上升，進而影響加工精度。

因此，本新型之第一目的，即在提供一種可改善上述缺失的側耦式無線饋能超音波刀把裝置。

於是，本新型側耦式無線饋能超音波刀把裝置，適用於設置於一主軸且供一刀具設置，並包含一超音波刀把設備及一饋能設備。

該超音波刀把設備適用於設置於該主軸且供該刀具設置，包括一刀把本體、一設置於該刀把本體的超音波單元，及一環繞該刀把本體之延伸軸線設置於該刀把本體且電連接該超音波單元的接收線圈單元。

該饋能設備包括一鄰近且不接觸該接收線圈單元設置的側耦饋能線圈單元，用以將電能經該側耦饋能線圈單元感應至該接收線圈單元，並經電連接方式傳送至該超音波單元。

因此，本新型之第二目的，即在提供一種可改善上述缺失的超音波刀把設備。

於是，本新型超音波刀把設備，適用於設置於一主軸且供一刀具設置，並包含一刀把本體、一設置於該刀把本體的超音波單元，及一接收線圈單元。

該接收線圈單元環繞該刀把本體之延伸軸線設置於該刀把本體且電連接該超音波單元，用以感應遠離該刀把本體的側向之電能並將電能經電連接方式傳送至該超音波單元。

本新型之功效在於：藉由將該側耦饋能線圈單元與該接收線圈單元設計為側向耦合，並將該側耦饋能線圈單元獨立於該超音波刀把設備設置，可以減輕該超音波刀把設備之整體體積重量而達到小型化、減少作動慣性及提高轉速之效果，且由於耦合面積僅限於側向部分，藉由減少耦合面積亦可達到有效改善該超音波刀把設備的高溫問題，進而得到更佳的加工精度。

參閱圖1及圖2，本新型側耦式無線饋能超音波刀把裝置之一實施例，適用於設置於一主軸(圖未示)且供一刀具(圖未示)設置，並包含一超音波刀把設備2及一饋能設備3。

該超音波刀把設備2適用於設置於該主軸且供該刀具設置，包括一刀把本體21、一環繞該刀把本體21之延伸軸線設置於該刀把本體21的接收線圈單元22，及一設置於該刀把本體21內部且電連接該接收線圈單元22的超音波單元23。

該刀把本體21具有一設置於該主軸且呈截頭圓錐狀的主軸設置端211、一遠離該主軸設置端211且用以供該刀具設置的刀具設置端212，及一連接該主軸設置端211與該刀具設置端212並供該接收線圈單元22設置的線圈設置段213，由於該刀把本體21如何設置於該主軸及如何供該刀具設置為此業界所熟悉的內容，在此不贅述。

其中，該主軸設置端211可使用日本工作機械協會規定的BT規格、德國工具機協會與汽車製造協會所制定的HSK規格，或是以圓柱形等各種尺寸形狀呈現，並不以圖示中所繪製之截頭圓錐形為限。

該刀具設置端212可為ER11規格、SK6規格、M15規格或其他各種尺寸形狀，並不以圖示中所繪製之形狀為限。

該超音波單元23具有一電連接該接收線圈單元22的壓電元件231，接收電能並轉換為振動之機械能，以提供該刀把本體21進行高頻率振動。

該接收線圈單元22用以感應遠離該刀把本體21的側向之電能，並具有一線圈221及一呈環狀套設於該刀把本體21的導磁件222，該導磁件222於遠離該刀把本體21之外環面形成一供該線圈221繞設的凹槽223。

該饋能設備3包括一鄰近且不接觸該接收線圈單元22設置的側耦饋能線圈單元31，用以將電能經該側耦饋能線圈單元31感應至該接收線圈單元22，並經電連接方式傳送至該超音波單元23，以提供該壓電元件231振動之電能。

該側耦饋能線圈單元31具有一線圈311及一鄰近且不接觸該接收線圈單元22設置的導磁件312，該導磁件312於鄰近該接收線圈單元22之側面形成一供該線圈311繞設的凹槽313。該導磁件312於該刀把本體21之延伸軸線上之截面實質上為缺口朝該接收線圈單元22的C字型。

經由以上的說明，可將本實施例的優點歸納如下：

藉由將該側耦饋能線圈單元31與該接收線圈單元22由同軸耦合改為側向耦合，並將該側耦饋能線圈單元31獨立於該超音波刀把設備2設置，不僅可以達到透過電磁感應的方式進行無線傳輸電能的效果，且可以藉由減輕該超音波刀把設備2之整體體積重量而達到小型化、減少作動慣性及提高轉速之效果，目前實測之每分鐘轉速(Revolution(s) Per Minute，縮寫為rpm)可提升至60000轉，且由於耦合面積僅限於側向部分，藉由減少耦合面積亦可達到有效改善該超音波刀把設備2的高溫問題，進而得到更佳的加工精度。

值得一提的是，本新型擺脫傳統同軸耦合具有較佳效能之迷思，改為使用側向耦合，並輔助使用截面為為缺口朝該接收線圈單元22之C字型的該導磁件312，可在兼顧小型化、高轉速的目的之下，仍然達到一定需求的電能傳遞效率。

綜上所述，本新型側耦式無線饋能超音波刀把裝置確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧超音波刀把設備
21‧‧‧刀把本體
211‧‧‧主軸設置端
212‧‧‧刀具設置端
213‧‧‧線圈設置段
22‧‧‧接收線圈單元
221‧‧‧線圈
222‧‧‧導磁件
223‧‧‧凹槽
23‧‧‧超音波單元
231‧‧‧壓電元件
3‧‧‧饋能設備
31‧‧‧側耦饋能線圈單元
311‧‧‧線圈
312‧‧‧導磁件
313‧‧‧凹槽

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本新型側耦式無線饋能超音波刀把裝置的一個實施例的局部剖面示意圖；及 圖2是該實施例的一接收線圈單元及一側耦饋能線圈單元沿圖1中之線II-II的一剖面示意圖。

Claims (10)

1. 一種側耦式無線饋能超音波刀把裝置，適用於設置於一主軸且供一刀具設置，並包含： 一超音波刀把設備，適用於設置於該主軸且供該刀具設置，包括一刀把本體、一設置於該刀把本體的超音波單元，及一環繞該刀把本體之延伸軸線設置於該刀把本體且電連接該超音波單元的接收線圈單元；及 一饋能設備，包括一鄰近且不接觸該接收線圈單元設置的側耦饋能線圈單元，用以將電能經該側耦饋能線圈單元感應至該接收線圈單元，並經電連接方式傳送至該超音波單元。
2. 如請求項1所述的側耦式無線饋能超音波刀把裝置，其中，該接收線圈單元具有一線圈及一呈環狀套設於該刀把本體的導磁件，該導磁件於遠離該刀把本體之外環面形成一供該線圈繞設的凹槽。
3. 如請求項1所述的側耦式無線饋能超音波刀把裝置，其中，該側耦饋能線圈單元具有一線圈及一鄰近且不接觸該接收線圈單元設置的導磁件，該導磁件於鄰近該接收線圈單元之側面形成一供該線圈繞設的凹槽。
4. 如請求項3所述的側耦式無線饋能超音波刀把裝置，其中，該側耦饋能線圈單元之導磁件於該刀把本體之延伸軸線上之截面實質上為缺口朝該接收線圈單元的C字型。
5. 如請求項1所述的側耦式無線饋能超音波刀把裝置，其中，該刀把本體具有一設置於該主軸的主軸設置端、一遠離該主軸設置端且用以供該刀具設置的刀具設置端，及一連接該主軸設置端與該刀具設置端並供該接收線圈單元設置的線圈設置段。
6. 如請求項5所述的側耦式無線饋能超音波刀把裝置，其中，該主軸設置端之規格為BT規格及HSK規格其中之一。
7. 如請求項5所述的側耦式無線饋能超音波刀把裝置，其中，該刀具設置端為ER11規格、SK6規格，及M15規格其中之一。
8. 如請求項1所述的側耦式無線饋能超音波刀把裝置，其中，該超音波單元具有一電連接該接收線圈單元的壓電元件，該壓電元件接收電能並轉換為振動之機械能。
9. 一種超音波刀把設備，適用於設置於一主軸且供一刀具設置，並包含： 一刀把本體； 一超音波單元，設置於該刀把本體；及 一接收線圈單元，環繞該刀把本體之延伸軸線設置於該刀把本體且電連接該超音波單元，用以感應遠離該刀把本體的側向之電能並將電能經電連接方式傳送至該超音波單元。
10. 如請求項9所述的超音波刀把設備，其中，該刀把本體具有一設置於該主軸的主軸設置端、一遠離該主軸設置端且用以供該刀具設置的刀具設置端，及一連接該主軸設置端與該刀具設置端並供該接收線圈單元設置的線圈設置段。