高速钻轴自动平衡装置
专利汇可以提供高速钻轴自动平衡装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种高速钻轴自动平衡装置，其特征在于它至少包括一个与钻轴本体同心的平衡环，平衡环有一环形中空轨道，轨道中放置多个滚动元件。是一种利用旋 转轴 转速超过自然 频率 转速时，其振动偏心量与 不平衡 质量 反向，转速极高于自然频率转速时，其相 角 相差愈接近180°，此时利用滚动元件在高速旋转时的离心 力 作用，使其向最大半径方向移动，亦即向不平衡质量的反方向运动，产生自动平衡效果原理，应用于高速钻轴的自动平衡。，下面是高速钻轴自动平衡装置专利的具体信息内容。
1.一种高速钻轴自动平衡装置，其特征在于它至少包括一个与钻轴本 体同心的平衡环，平衡环有一环形中空轨道，轨道中放置多个滚动元件。
2.按权利要求1所述的高速钻轴自动平衡装置，其特征在于该平衡环 可一个或多个安装于钻轴本体上。
3.按权利要求1所述的高速钻轴自动平衡装置，其特征在于该滚动元 件可为滚珠或滚子自由滚动的元件。
4.按权利要求1所述的高速钻轴自动平衡装置，其特征在于该滚动元 件可二个或二个以上。
技术领域
本实用新型是关于一种高速钻轴自动平衡装置，特别是指一种利用高 速旋转件中的自由滚动元件，于高速旋转时的自动平衡原理，使高速钻轴 产生自动平衡的高速钻轴自动平衡装置。
背景技术
由于转速极高，使钻轴的精度要求提高，尤其在动态平衡的标准必须 十分精准，因为若有些许不平衡质量，在高速旋转下会产生极大偏心离心 力，而导致振动。常用钻轴请参阅图1及图2所示，主要是由一钻轴本体1、 感应转子2、平衡环3、除料孔4、拉杆5、钻头套筒夹头6及钻头7所构 成；而该钻轴必须在出厂前校准，校准的方法请参阅图1，在钻轴本体1预 留平衡环3，钻轴本体1在预设的转速下，测量其偏心量，而推知不平衡质 量所在。再依测量结果，在平衡环3上不平衡质量的一侧钻一除料孔4，以 减轻不平衡质量，达到平衡的效果。此种方式动态平衡的校准，是在固定 转速下校准振动量至一定数值以下，由于旋转体不平衡质量的离心力(F) 与质量、旋转半径及转速平方成正比(F＝mrω2)，有一点点的不平衡，在 高速时即可能产生极大的离心力。所以即使在特定转速下校准至一定振动 以下，若实际转速增加时，其校准量会产生误差而无法达到良好的平衡效 果。
通常钻轴本体1校准完成出厂后，使用者不再校准。而实际使用时的 钻轴请参阅图2，必须配合其他零配件使用。为适合拆装，零件配合公差多 为松配合，因此在组装配合时，零件极易产生微量偏心，此种不平衡使用 者通常无法再校准。由于钻轴本体1仍具有不平衡质量，其磨耗较快，成 为一种消耗品，使用者必须不断采购新钻轴，使钻轴的成本极高。
综合上述，常用钻轴有以下缺点：
(一)元件制造必须十分精密，良率降低。
(二)动态平衡的校准不易，高速动平衡校准设备昂贵。
(三)组合件的配差须严格控制，或利用设计消除偏心。
(四)校准后的钻轴只适用于特定转速范围，转速增加即可产生振动。
(五)长期使用后，微量磨耗即可能造成快速损坏。
(六)振动造成轴承损坏。
由此可见，上述常用物品仍有诸多缺点，实非一良善的设计，而亟待 加以改良。
本申请人鉴于上述常用钻轴所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，并 经多年苦心孤诣潜心研究后，终于成功研发完成本件高速钻轴自动平衡装置。
实用新型内容
本实用新型乃针对常用钻轴的缺点加以改良，使用滚动元件的自动平 衡原理，使钻轴本体在高速旋转时具自动平衡功能，以降低振动。
可达成上述实用新型目的的高速钻轴本体自动平衡装置，至少包括有 一个或多个安装于钻轴本体上并与钻轴本体同心的平衡环，该平衡环上设 置有一环形中空轨道，该环形轨道中放置二个或二个以上的滚动元件，该 滚动元件可为滚珠或滚子等自由滚动的元件，当滚珠元件贴轨道外缘壁面 时，其所产生的离心力若大于钻轴本体各元件不平衡质量的离心力总和时， 即达到钻轴本体自动平衡的功效。
本实用新型所提供的高速钻轴自动平衡装置，与前其他常用技术相互 比较时，更具有下列的优点：
(一)降低钻轴本体制造时的精密度要求，减少制造成本，提高良率。
(二)在一定不平衡质量下，可以不必作平衡校准，减少高速平衡校 准设备的成本。
(三)减少各种其他因素所造成的影响，将钻轴本体振动减至最小。
(四)随钻轴本体转速增高，振动减小，符合钻轴本体的未来发展趋 势。
附图说明
请参阅以下有关本实用新型一较佳实施例的详细说明及其附图，将可进 一步了解本实用新型的技术内容及其目的功效；有关该实施例的附图为：
图1为常用钻轴本体示意图。
图2为常用钻轴本体实际使用时的组合示意图。
图3为频率响应图。
图4为本实用新型的钻轴本体示意图。
图5为本实用新型运作的平面示意图(钻轴本体原本平衡)。
图6为本实用新型运作的平面示意图(钻轴本体原本小量不平衡)。
图7为本实用新型运作的平面示意图(钻轴本体原本大量不平衡)。
图中的1为钻轴本体，2为感应转子，3为平衡环，4为除料孔，5为 拉杆，6为钻头套筒夹头，7为钻头，8为环形中空轨道，9为滚动元件， 10为不平衡质量。
具体实施方式
本实用新型针对超过自然频率转速的高速旋转钻轴，所设计的自动平 衡装置，利用原理如下：
(一)旋转件的偏心量与不平衡质量的关系，请参阅图3。在低转速时， 偏心量与不平衡质量同向，随转速升高，偏心量落后不平衡质量一相角； 超过自然频率转速时，其相角急速增加，而成反向，当转速远高于自然频 率转速时，其相角差趋近于180°。亦即不平衡质量10的一侧旋转半径较 小；另一侧旋转半径较大。
(二)在旋转件中的滚动元件9，由于离心力作用，会自然向直径最大 处移动。
本实用新型的钻轴请参阅图4，是于钻轴上安装一个或多个与钻轴同心 的平衡环3，该平衡环3加工有一环形中空轨道8，当作滚动元件9的轨道， 环形中空轨道8外缘壁面与钻轴同心，在环形中空轨道8中放置两个或两 个以上的滚动元件9，使滚动元件9可在环形中空轨道8中自由滚动；该滚 动元件9可为滚珠或滚子等自由滚动的元件。
使用时，请参阅图5，若钻轴本体1本身已平衡，，则滚动元件9会平均 散布在环形中空轨道8上，仍保持平衡。若钻轴本体1有不平衡质量10，请 参阅图式6及图7，转速达到自然频率转速以上时，会使钻轴本体1向不平 衡质量10的反方向偏摆，亦即此时钻轴本体1的不平衡质量10侧半径较小， 不平衡质量10的反侧半径较大。此时环形中空轨道8中的滚动元件9受摩 擦力而被带动，与钻轴本体产生同步旋转运动，由于旋转而产生离心力，使 滚动元件9自动向环形中空轨道8的外缘壁面贴紧。由于离心力作用，使滚 动元件9自动向旋转半径较大的方向移动，亦即不平衡质量10的反侧，若 所有滚动元件9的质量所产生离心力总和，大于钻轴本体不平衡质量10所 产生的离心力，则滚动元件9会自动产生分角，使其平衡钻轴本体原有的不 平衡质量10；亦即滚动元件9的质量产生离心力总和，大于钻轴本体不平衡 质量10产生的离心力，即具有自动平衡效果。滚动元件9的质量产生离心 力总和愈大，则其分角也愈大。
因本实用新型是利用不平衡质量10的偏心振动，产生半径差而达到自 动平衡效果，在愈高转速时，其自动平衡效果愈显著，偏心振动愈小；而 常用钻轴随转速增加而振动增加。它是利用滚动元件9在高速旋转时的自 动平衡功能，达到钻轴本体自动平衡的装置。
上列详细说明是针对本实用新型一可行实施例的具体说明，惟该实施 例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所 为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
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