[實用新型]主軸裝置

無效

• 申請號: 200720142769.2
• 申請日: 2007-05-25
• 公開（公告）號: CN201087935Y
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 卓錦煌;丁志輝;沈慶輝
• 申請（專利權）人: 達鵬科技股份有限公司
• 主分類號: H02K9/00
• 分類號: H02K9/00;H02K9/19;H02K5/20;H02K1/20;H02K1/32;H02K7/08;B23B19/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡勝利

技術領域

本實用新型涉及一種主軸裝置，尤指一種利用空氣軸承作為其主軸支撐的主軸裝置，該主軸裝置可用于印刷基板的鉆孔機上。

背景技術

隨著科技進步，電子產品精密度要求日益趨高，生產制造過程中的鉆孔加工作業已成為相當重要的一環與技術。舉例而言，許多電子產品的印刷基板為其核心元件之一，故于大量生產制造過程中，鉆孔加工作業顯得非常重要且必須具有相當的精度，以提高產品的整體良率及質量。利用主軸裝置使其中的主軸呈高速轉動是高速切削的原理與首要條件，而利用空氣軸承作為該高速主軸的支撐以進一步提高主軸轉速與回轉的精度是目前于高速與高精密鉆孔加工技術上廣泛采用的技術。

如圖1所示的公知鉆孔機主軸裝置的剖視圖，其利用空氣軸承A、B與C將主軸1支撐于主體10的內部空間11中。該主軸裝置利用環形馬達以驅動主軸1轉動，當電源供應至設于該主體10內的驅動馬達線圈12(定子)時，設有金屬或導電材質(如銅)的外環9(轉子)的主軸1將被驅動而于旋轉軸O上轉動。夾設于主軸1的一末端2上的鉆頭3也將隨該主軸1的旋轉與轉速而轉動。當加壓空氣自進氣口14及16注入至該主軸裝置中時，加壓空氣將經由空氣軸承A、B及C上的多個出氣口13與15朝該主軸1噴出，以支撐主軸1于內部空間11中旋轉。其中空氣軸承A及B(徑向軸承)提供主軸1的徑向支撐；空氣軸承C(軸向軸承)則可提供主軸1的軸向支撐，且該空氣軸承C借助于將加壓空氣由這些出氣口15噴向于該主軸1的法蘭部或突緣部4上，以達成所述主軸1于軸向方向上的支撐。該主軸裝置可裝設于一鉆孔機(圖未示)上并經由線型馬達的驅動作軸向移動，以對架設于該主軸裝置的鉆頭3下方的加工件如印刷基板(圖未示)進行鉆孔加工作業。當主軸裝置以轉速達每分鐘數萬轉至數十萬轉時，其內部各元件的精密度與整體結構的穩定性是相當重要的。

然而，鉆孔機或主軸裝置卻有其使用與作業上的不理想之處；尤指，該主軸裝置于作業中所產生的高溫與高熱，將會影響主軸裝置的壽命與功效。本領域技術人員已知所述熱源的產生主要是因為(1)由電源供應電力的環形驅動馬達的線圈12所產生的高溫、及(2)鉆頭3與加工件鉆孔摩擦時所產生的高熱所造成。然而主軸裝置的元件大多由金屬材質所構成，高溫及高熱都會使此些元件的機械性質變差、使用壽命減短，因此可能造成鉆孔精密度降低外，甚至可能于作業中時發生如斷針等故障情況；因此，高溫與高熱對于主軸裝置中的空氣軸承A、B及C與鉆頭3的機械性質(mechanical?properties)與鋼性(stiffness)的影響需特別注意。又如上述，對于高速主軸而言，如何維持整體結構的穩定與元件的精密度的同時，還能對其提供有效的冷卻系統是一課題與考慮。

關于可冷卻主軸裝置的冷卻系統，美國專利第5,798,587號揭示了一種高速主軸冷卻回路構造(Cooling?Loop?Structure?of?HighSpeed?Spindle)，其提供一由三組相互連通的冷卻回路，由冷卻機經主軸后端流至前軸承冷卻部分、再先后流入馬達冷卻部分與后軸承冷卻部分后留回冷卻機形成一控溫冷卻回路。此回路雖可于上述環形驅動馬達的線圈部分與軸承部分提供冷卻，但因其回路構造需依主軸裝置圍繞設置外，對于采用空氣軸承的高精密主軸裝置而言，并未提供有效且具有實質效益的解決方案。特別地，該冷卻回路必須由金屬或導熱性質較佳的材質制成螺旋狀，其大小必須相配于該主軸裝置外，制造成本較高、配置與拆卸不易，也會造成主軸裝置的整體重量增加與結構精密度的降低；然而對高速主軸而言，整體結構的組裝、維修容易是相當重要的，且結構的整體性與精密度都與該主軸裝置作業的精密度有關。另外，由于此冷卻回路并未考慮到采用空氣軸承的主軸裝置。空氣軸承需于其側面設有通氣孔，所以當以冷卻回路方式圍繞軸承的外表面時，可能阻礙通氣孔的進氣外，也不利于空氣軸承與主體或殼體的設置，甚至造成軸承結構上機械性質的降低。除此之外，由于此為一冷卻回路，故此回路設計若有任何一處有所缺陷，則將使冷卻劑外泄并及回路中斷，而無法有效提供冷卻。如何同時冷卻環形驅動馬達與空氣軸承，并能夠維持整體結構的精密度與軸承的剛性，且便于維護與清理是相當重要的。