被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置的製作方法
2023-10-29 06:25:22 1
專利名稱：被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種主軸，特別是涉及一種被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置。
背景技術：
現有的主軸裝置一般包括一個芯軸單元、一個外殼單元、一個設置於該芯軸單元與該外殼單元之間的線圈單元、一個設置於該芯軸單元與該外殼單元之間的前軸承，及一個設置於該芯軸單元與外殼單元之間的後軸承。為了冷卻該線圈單元與該前、後軸承，申請人提出一種具冷卻效果的主軸裝置 (中國臺灣發明專利公開編號第201103691號)，此種主軸裝置是在該芯軸單元與該外殼單元之間設置一個外冷卻套，該外冷卻套具有一個可供冷媒流入的外冷卻道，以在該主軸裝置運轉時產生冷卻效果。然而，由於該芯軸單元在徑向上離該外冷卻套最遠，該外冷卻套只能對該線圈單元與該前、後軸承的外周部進行冷卻，並無法直接冷卻到位於最內部的芯軸單元，再加上該芯軸單元與該前、後軸承之間的空氣摩擦很大，會有大量的摩擦熱能產生在該芯軸單元的表面，因此，該芯軸單元往往會因散熱不佳，而影響其穩定性與使用壽命的性能表現。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種可對芯軸單元進行冷卻的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置。本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，包括一個芯軸單元、一個外筒單元、 一個後空氣軸承、一個前空氣軸承、一個線圈單元，及一個頭座單元。該芯軸單元沿一個軸向設置，並具有一個激磁段，及一個沿該軸向延伸的軸孔。該外筒單元為中空狀並沿該軸向圍繞該芯軸單元，該外筒單元具有一個空氣流道。該後空氣軸承設置於該芯軸單元與該外筒單元之間，並與該空氣流道連通，該後空氣軸承與該芯軸單元之間形成一個沿該軸向延伸並與該軸孔連通的第一氣隙。該前空氣軸承設置於該芯軸單元與該外筒單元之間，並與該空氣流道連通。該線圈單元設置於該激磁段與該外筒單元之間，並沿該軸向介於該前、 後空氣軸承之間。該頭座單元設置於該外筒單元，並具有一個與該外筒單元套接的頭座，及一支沿該軸向能移動地設置於該頭座並延伸至該芯軸單元的軸孔內的推桿，該頭座具有一個與該空氣流道連通的進氣流道，及一個排氣孔，該推桿具有一個沿該軸向延伸的排氣道， 該排氣道具有一個與該軸孔連通的進氣端部，及一個與該排氣孔連通的排氣端部。本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，該芯軸單元還具有一個位於該激磁段之前的前端部，及一個位於該激磁段之後的後端部，該外筒單元的空氣流道具有一個輸入口，及一個第一輸出口，該後空氣軸承設置於該後端部與該外筒單元之間，該後空氣軸承與該後端部之間形成該第一氣隙，該後空氣軸承具有一個連通該第一氣隙與該第一輸出口的第一供氣流道。本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，該外筒單元的空氣流道還具有一個第二輸出口，該前空氣軸承設置於該前端部與該外筒單元之間，該前空氣軸承與該前端部之間形成一個沿該軸向延伸的第二氣隙，該前空氣軸承具有一個連通該第二氣隙與該第二輸出口的第二供氣流道。本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，該外筒單元還具有一個外殼，及一個套設於該外殼內的冷卻套，該空氣流道形成於該冷卻套。本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，該被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置還包括一個止推空氣軸承，該頭座還具有一個與該排氣孔連通的排氣流道，該止推空氣軸承位於該外筒單元內，並沿該軸向介於該芯軸單元的後端部與該頭座之間，該止推空氣軸承具有一個連通該頭座的進氣流道與該外筒單元的空氣流道的輸入口的第一連通道、一個與該頭座的排氣流道連通的第二連通道，及一個與該進氣流道連通的第三供氣流道，該第三供氣流道並與該芯軸單元的軸孔連通。本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，該芯軸單元還具有一個軸套件，該激磁段與該前、後端部形成於該軸套件，該軸孔沿該軸向設置於該軸套件。本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，該頭座單元還具有一個設置於該頭座並與該進氣流道連通的進氣接頭。本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，該推桿的排氣道的進氣端部介於該前、後空氣軸承之間。本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，該芯軸單元還具有一個滑動套設於該軸孔的滑動件、一個沿該軸向與該滑動件鎖接的筒夾，及一個恆將該滑動件朝該推桿推抵的彈力件。本實用新型的有益效果在於利用該推桿的排氣道連通該芯軸單元的軸孔與該頭座的排氣孔，可讓流入該後空氣軸承的壓縮空氣，經由該軸孔、該排氣道與該排氣孔朝後排放至外界，而將該芯軸單元的熱能從內部直接帶走，並排放至外界。
圖1是本實用新型的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置一較佳實施例的剖視示意圖；圖2是一類似圖1的視圖，說明壓縮空氣冷卻該較佳實施例的芯軸單元。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置進行詳細說明。有關本實用新型的前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的明白。參閱圖1，本實用新型被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置的較佳實施例，該主軸裝置包括一個芯軸單元10、一個外筒單元20、一個後空氣軸承30、一個前空氣軸承40、一個線圈單元50、一個頭座單元60，及一個止推空氣軸承70。 該芯軸單元10沿一個軸向X設置，並具有一個軸套件11、一個設置該軸套件11內的滑動件12、一個沿該軸向X與該滑動件12鎖接的筒夾13，及一個抵接於該軸套件11與該滑動件12之間的彈力件14。該軸套件11具有一個激磁段111、一個位於該激磁段111之前的前端部112、一個位於該激磁段111之後的後端部113、一個設置於該後端部113並沿徑向延伸出的止推盤 114，及一個沿該軸向X延伸設置的軸孔115。該滑動件12滑動套設於該軸孔115。該外筒單元20為中空狀並沿該軸向X圍繞該芯軸單元10，該外筒單元20具有一個外殼21、一個套設於該外殼21內的冷卻套22，及一個形成於該冷卻套22的空氣流道23， 該空氣流道23具有一個輸入口 231、一個第一輸出口 232，及一個第二輸出口 233。可以理解的是，該該外筒單元20的冷卻套22也可形成一個冷媒流道(圖未示)，讓從該頭座單元 60輸入的冷媒可流經該冷媒流道，而對該前、後空氣軸承40、30與該線圈單元50的外周部進行冷卻，此為現有技術，在此不再詳細地說明。該後空氣軸承30設置於該芯軸單元10的後端部113與該外筒單元20之間，並與該空氣流道23連通。該後空氣軸承30與該後端部113之間形成一個沿該軸向X延伸並與該軸孔115連通的第一氣隙32，該後空氣軸承30具有一個連通該第一氣隙32與該第一輸出口 232的第一供氣流道31。在本實施例中，從該第一供氣流道31噴入該第一氣隙32內的壓縮空氣，可在該後端部113與該後空氣軸承30之間形成一層均勻氣膜，而對該芯軸單元10提供徑向的氣浮支撐。此外，從該第一供氣流道31朝該止推盤114噴出的壓縮空氣也可對該芯軸單元10提供軸向的氣浮支撐。該前空氣軸承40設置於該芯軸單元10的前端部112與該外筒單元20之間，並與該空氣流道23連通。該前空氣軸承40與該前端部112之間形成一個沿該軸向X延伸的第二氣隙42，該前空氣軸承40具有一個連通該第二氣隙42與該第二輸出口 233的第二供氣流道41。在本實施例中，從該第二供氣流道41噴入該第二氣隙42內的壓縮空氣，可在該前端部112與該前空氣軸承40之間形成一層均勻氣膜，而對該芯軸單元10提供徑向的氣浮支撐。該線圈單元50設置於該芯軸單元10的激磁段111與該外筒單元20之間，並沿該軸向X介於該前、後空氣軸承40、30之間，該線圈單元50可驅使該芯軸單元10相對於該外筒單元20轉動。該頭座單元60設置於該外筒單元20，並具有一個與該外筒單元20套接的頭座 61、一支沿該軸向X能移動地設置於該頭座61並延伸至該芯軸單元10的軸孔115內的推桿62，及一個設置於該頭座61的進氣接頭63。在本實施例中，該芯軸單元10的彈力件14 恆將該滑動件12朝該推桿62推抵。該頭座61具有一個與該空氣流道23的輸入口 231連通的進氣流道611、一個排氣孔612，及一個與該排氣孔612連通的排氣流道613。該推桿62具有一個沿該軸向X延伸的排氣道621，該排氣道621具有一個與該軸孔115連通並介於該前、後空氣軸承40、30之間的進氣端部622，及一個與該排氣孔612連通的排氣端部623。該進氣接頭63與該進氣流道611連通。該止推空氣軸承70位於該外筒單元20內，並沿該軸向X介於該芯軸單元10的後端部113與該頭座61之間，該止推空氣軸承70具有一個連通該頭座61的進氣流道611與該外筒單元20的空氣流道23的輸入口 231的第一連通道71、一個與該頭座61的排氣流道613連通的第二連通道72，及一個與該進氣流道611連通的第三供氣流道73，該第三供氣流道73並與該芯軸單元10的軸孔115連通。藉此，如圖2所示，從該進氣接頭63輸入壓縮空氣100，可經該頭座61的進氣流道611、該止推空氣軸承70的第一連通道71與該外筒單元20的空氣流道23分別輸入該前、後空氣軸承40、30，而對該芯軸單元10提供徑向的氣浮支撐，並經該進氣流道611輸入至該止推空氣軸承70，而對該芯軸單元10提供軸向的氣浮支撐，更重要的是，在此過程中， 從該後空氣軸承30的第一供氣流道31噴入該第一氣隙32內的部分壓縮空氣110與從該進氣流道611噴入該止推空氣軸承70的第三供氣流道73的部分壓縮空氣120，即可因高、 低壓差的關係流入該芯軸單元10的軸孔115內，如此，這兩部分的壓縮空氣110、120經該推桿62的排氣道621的進氣端部622即可流入該排氣道621，並從該排氣端部623排入該頭座61內，最後再從該頭座61的排氣孔612排放至外界，因此，這兩部分的壓縮空氣110、 120即可將該芯軸單元10的熱能朝後排放至外界，而對該芯軸單元10產生冷卻的效果。經由以上的說明，可再將本實用新型的優點歸納如下一、本實用新型可利用該推桿62的排氣道621連通該芯軸單元10的軸孔115與該頭座61的排氣孔612，如此，即可讓流入該後空氣軸承30與該止推空氣軸承70的壓縮空氣，經由該軸孔115、該排氣道621與該排氣孔612朝後排放至外界，因此，本實用新型利用從該後空氣軸承30與該止推空氣軸承70流入該軸孔115的壓縮空氣，即可將該芯軸單元 10的熱能從內部直接帶走，並排放至外界，相較於現有技術，本實用新型可有效冷卻該芯軸單元10，而改善其穩定性與使用壽命的性能表現，且該線圈單元50及該激磁段111也可有較佳的均溫性，有利改善機構熱變形的問題。二、本實用新型可善用原本該後空氣軸承30與該止推空氣軸承70所需的壓縮空氣，並不需增加任何額外的冷源輸入，符合節能減碳的環保觀念。值得一提的是，本實用新型可取消該止推空氣軸承70的設置，如此，單純利用從該後空氣軸承30流入該軸孔115的壓縮空氣，也可對該主軸單元10產生冷卻效果。綜上所述，本實用新型的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，不但可從該芯軸單元內部進行有效的冷卻，且不需使用額外的冷源輸入，所以確實能達成本實用新型的目的。
權利要求1.一種被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，包括一個芯軸單元、一個外筒單元、一個後空氣軸承、一個前空氣軸承、一個線圈單元，及一個頭座單元，其特徵在於該芯軸單元，沿一個軸向設置，並具有一個激磁段，及一個沿該軸向延伸的軸孔；該外筒單元，為中空狀並沿該軸向圍繞該芯軸單元，該外筒單元具有一個空氣流道；該後空氣軸承，設置於該芯軸單元與該外筒單元之間，並與該空氣流道連通，該後空氣軸承與該芯軸單元之間形成一個沿該軸向延伸並與該軸孔連通的第一氣隙；該前空氣軸承，設置於該芯軸單元與該外筒單元之間，並與該空氣流道連通；該線圈單元，設置於該激磁段與該外筒單元之間，並沿該軸向介於該前、後空氣軸承之間；及該頭座單元，設置於該外筒單元，並具有一個與該外筒單元套接的頭座，及一支沿該軸向能移動地設置於該頭座並延伸至該芯軸單元的軸孔內的推桿，該頭座具有一個與該空氣流道連通的進氣流道，及一個排氣孔，該推桿具有一個沿該軸向延伸的排氣道，該排氣道具有一個與該軸孔連通的進氣端部，及一個與該排氣孔連通的排氣端部。
2.如權利要求1所述的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，其特徵在於該芯軸單元還具有一個位於該激磁段之前的前端部，及一個位於該激磁段之後的後端部，該外筒單元的空氣流道具有一個輸入口，及一個第一輸出口，該後空氣軸承設置於該後端部與該外筒單元之間，該後空氣軸承與該後端部之間形成該第一氣隙，該後空氣軸承具有一個連通該第一氣隙與該第一輸出口的第一供氣流道。
3.如權利要求2所述的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，其特徵在於該外筒單元的空氣流道還具有一個第二輸出口，該前空氣軸承設置於該前端部與該外筒單元之間，該前空氣軸承與該前端部之間形成一個沿該軸向延伸的第二氣隙，該前空氣軸承具有一個連通該第二氣隙與該第二輸出口的第二供氣流道。
4.如權利要求3所述的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，其特徵在於該外筒單元還具有一個外殼，及一個套設於該外殼內的冷卻套，該空氣流道形成於該冷卻套。
5.如權利要求2所述的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，其特徵在於該被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置還包括一個止推空氣軸承，該頭座還具有一個與該排氣孔連通的排氣流道，該止推空氣軸承位於該外筒單元內，並沿該軸向介於該芯軸單元的後端部與該頭座之間，該止推空氣軸承具有一個連通該頭座的進氣流道與該外筒單元的空氣流道的輸入口的第一連通道、一個與該頭座的排氣流道連通的第二連通道，及一個與該進氣流道連通的第三供氣流道，該第三供氣流道並與該芯軸單元的軸孔連通。
6.如權利要求2所述的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，其特徵在於該芯軸單元還具有一個軸套件，該激磁段與該前、後端部形成於該軸套件，該軸孔沿該軸向設置於該軸套件。
7.如權利要求1所述的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，其特徵在於該頭座單元還具有一個設置於該頭座並與該進氣流道連通的進氣接頭。
8.如權利要求1所述的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，其特徵在於該推桿的排氣道的進氣端部介於該前、後空氣軸承之間。
9.如權利要求1至權利要求8任一項所述的被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，其特徵在於該芯軸單元還具有一個滑動套設於該軸孔的滑動件、一個沿該軸向與該滑動件鎖接的筒夾，及一個恆將該滑動件朝該推桿推抵的彈力件。
專利摘要本實用新型公開了被動式冷卻芯軸單元的主軸裝置，包括沿軸向設置並具有軸孔的芯軸單元、沿軸向圍繞芯軸單元並具有空氣流道的外筒單元、設置於芯軸單元與外筒單元之間並與空氣流道連通的後空氣軸承、設置於芯軸單元與外筒單元之間並與空氣流道連通的前空氣軸承、設置於芯軸單元與外筒單元之間的線圈單元，及設置於外筒單元的頭座單元，後空氣軸承與芯軸單元之間形成沿軸向延伸並與軸孔連通的第一氣隙，頭座單元具有與外筒單元套接的頭座，及沿軸向能移動地設置於頭座並延伸至軸孔內的推桿，頭座具有與空氣流道連通的進氣流道，及排氣孔，推桿具有沿軸向延伸的排氣道，排氣道具有與軸孔連通的進氣端部，及與排氣孔連通的排氣端部。
文檔編號B23B19/02GK202199776SQ20112026151
公開日2012年4月25日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者易明賢 申請人:達航工業股份有限公司