CN1601131A - 滚珠螺杆的回流装置 - Google Patents

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Abstract

一种滚珠螺杆的回流装置，其可吸收回流滚珠撞击时所产生的振动进而降低噪音发生，特别是本发明的回流装置设计为由硬质材料及软质材料结合而构成的复合结构体，其中由软质材料包覆滚珠滚动路径中导引滚珠转向的部分，而回流装置其余的部分则由硬质材料组成。故本发明具备滚珠在高速运动撞击滚动路径所必要的强度，且滚珠对滚动路径的撞击经软质材料缓冲吸收较多动能，而降低振动产生以减少噪音的发生。

Description

滚珠螺杆的回流装置
技术领域
本发明是关于一种滚珠螺杆的回流装置的改良设计，特别是指一种能防止噪音的回流设计，使滚珠螺杆作动时能达到降低噪音的效果。
背景技术
声音是物体振动所造成，物体的振动借着周围的介质(气体、液体或是固体)将能量传送出去而形成声波，凡是不悦耳的声音，在不适当的时间于不适的地方所发生的声音，或是足以引发个人生理上或心理上不愉快反应的声音，均属噪音。
而产业界中常使用的滚珠螺杆主要是由螺杆、螺帽组合及滚珠所组成，螺帽组合套合在螺杆上，滚珠则置于螺帽组合与螺杆之间，藉滚珠的滚动使螺杆与螺帽组合相对移动。为使螺杆与螺帽组合间的滚珠能无限循环滚动，需设置使滚珠转向的回流装置；而滚珠螺杆的主要噪声源之一就是使滚珠转向的回流装置。
常知的滚珠螺杆如图5所示，其中螺帽组合20套合在螺杆(未绘出)上运动，滚珠40则置于螺帽组合20与螺杆之间，且为使螺杆与螺帽组合20间的滚珠40能无限循环滚动，需设置使滚珠40转向的回流装置30；而常知的滚珠螺杆的噪音问题，有一部分是因其回流装置30是以单一材质制造，且因考量回流装置30的整体强度及固定性的因素，故通常会使用金属或硬度较高的材质制作，当该滚珠螺杆进行运动其回流装置30受到滚珠40撞击时，因回流装置30的材质较硬导致会产生较大的振动与噪音。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种滚珠螺杆的回流装置，其可吸收回流滚珠撞击时所产生的振动与噪音，以提高滚珠螺杆产品的声音品质。
为实现上述目的本发明采用的技术方案为：滚珠螺杆的回流装置，该回流装置中设置有回流路径，该回流路径是用来导引滚珠转换方向，且前述回流装置可固定于螺帽组合上，而与螺帽组合成为一体供其内的滚珠回流作循环滚动，该回流装置是由回流硬质部与回流软质部所构成，进入回流装置的滚珠是被回流软质部所包围，而回流硬质部则包覆于回流软质部的外使前述的回流装置具有足够的强度，且因滚珠的撞击经软质材料的回流软质部缓冲吸收，而降低了振动及声响的能量释放以减少噪音的发生。
本发明的目的为降低滚珠螺杆运动时所产生的噪音，而减少噪音的方法可从噪声源、噪音传送途径与改善受音环境等三个环节入手。其中以降低声源的噪音为治本的措施，此可由产品改良及噪声源减少振动的方式予以改善。
首先由动力学的碰撞原理，可得知两物体碰撞时，当恢复系数e愈小(一般物质为部分弹性体，0＜e＜1)则机械能损耗会愈大，故碰撞后物体的动能会变小使得物体的振动变小以降低噪音。本发明欲运用噪声源减少振动的方式改善噪音，因此设计以恢复系数较小的材料与运动中的滚珠发生撞击；然而一般而言软质材料的恢复系数较硬质材料为小，故本发明的回流装置设计为由硬质材料及软质材料结合而构成的复合结构体，其中以恢复系数较小的软质材料包覆滚珠滚动路径中导引滚珠转向的部分，而其余的部分则由硬质材料组成；硬质材料使本发明具备滚珠在高速运动撞击滚动路径所必要的强度，且当滚珠经回流装置转向而对滚动路径造成撞击时，该释放出的能量经软质材料缓冲吸收较多动能，而降低能量使得振动减少以改善噪音的发生。
另外，本发明测试受滚珠撞击区域的不同材料噪音比较，如图4所示，此次测试的材质A是为一共聚缩醛树脂材质(此为常知的回流装置常用的材质)与另一材质B为热可塑性聚酯弹性体(该材质的硬度选择在35D-63D之间，抗拉强度在10.3mpa-41mpa之间，常温下的弹性模数(Flexural Modulus)在30mpa-330mpa之间)比较在不同转速下回流装置受滚珠撞击的噪音值；由图中可看出转速愈高则两种材质受撞击所发出的噪音差值亦愈大。然而声音是耳朵感受到空气压力变化而产生的听觉，在国际上都是以分贝(dB)来作为声音音量的大小，分贝的定义如下：分贝(dB)＝10log(P/Po)；其中P是实际音压大小，Po为国际公认的参考音压。由于分贝包含了音压以及对数的特性，因此声音的相加并非算术和而是对数和，例如：当音压强度增加一倍时(P增加一倍)则音量大小会增加3分贝，音压强度增加十倍时则音量大小会增加10分贝。由图4得知当滚珠螺杆转速在2500rpm时，热可塑性聚酯弹性体材质比共聚缩醛树脂材质所发生的噪音约降低了3至4分贝，换句话说也就是热可塑性聚酯弹性体材质较共聚缩醛树脂材质所发出的噪音减少了一倍的音压强度。综合以上所述，若使用可塑性聚酯弹性体材质作为本发明的回流装置包覆滚珠滚动路径的软质材料，则吸收振动与噪音的果效应能大为增加，进而提高滚珠螺杆的声音品质。
本明的有益效果在于：降低了振动及声响的能量释放以减少噪音的发生。
附图说明
图1是本发明滚珠螺杆的回流装置实施例的立体图。
图2是图1的回流装置受滚珠撞击的示意图。
图3是图2的C-C剖面视图。
图4是不同材料于不同转速下的噪音比较图。
图5是常知滚珠螺杆的螺帽组合剖面视图。
20螺帽组合、30回流装置、40滚珠、50回流装置、51回流硬质部、511固定块512固定孔、52回流软质部、521回流路径、522延伸部
具体实施方式
图1是本发明滚珠螺杆的回流装置实施例的立体图，图2是图1的回流装置受滚珠撞击示意图；其中此实施例的回流装置以端盖式为例，该回流装置50是由回流硬质部51与回流软质部52所构成，进入回流装置50的滚珠40是被回流软质部52所包围，而回流硬质部51则包覆于回流软质部52之外，以增加回流装置50的整体强度，此构造使得滚珠40无论从A方向或B方向进入回流装置50转换方向，皆仅能与回流软质部52发生撞击，故滚珠40的撞击经软质材料的回流软质部52缓冲吸收，而降低了振动及声响的能量释放以减少噪音的发生。
图3是图2的C-C剖面视图；其中可看出回流软质部52中设置有略大于滚珠40外径的回流路径521，该回流路径521是用来导引滚珠40转换方向，且回流软质部52中亦设延伸部522与回流路径521相接连，使进入回流装置50的滚珠40受限于回流路径521中运动，不致从回流路径521中脱出。而包覆于回流软质部52之外的回流硬质部51则使回流装置50具有足够的强度，且回流硬质部51中设有一固定块511其上穿设有一固定孔512，使回流装置50可固定于螺帽组合(未绘出)上，而与螺帽组合成为一体供其内的滚珠40回流作循环滚动。

Claims (8)

1.一种滚珠螺杆的回流装置，该回流装置中设置有回流路径，该回流路径是用来导引滚珠转换方向，且前述回流装置可固定于螺帽组合上，而与螺帽组合成为一体供其内的滚珠回流作循环滚动，其特征在于：该回流装置是由回流硬质部与回流软质部所构成，进入回流装置的滚珠是被回流软质部所包围，而回流硬质部则包覆于回流软质部的外使前述的回流装置具有足够的强度，且因滚珠的撞击经软质材料的回流软质部缓冲吸收，而降低了振动及声响的能量释放以减少噪音的发生。
2.根据权利要求1所述的滚珠螺杆的回流装置，其特征在于回流软质部中设延伸部与回流路径相接连，使进入回流装置的滚珠受限于回流路径中运动，不致从回流路径中脱出。
3.根据权利要求1所述的滚珠螺杆的回流装置，其特征在于回流软质部材料为热可塑性聚酯弹性体材质，则吸收振动与声响能量的效果可大为增加，而能提高滚珠螺杆的声音品质。
4.根据权利要求1所述的滚珠螺杆的回流装置，其特征在于回流软质部材料，硬度在35D-63D之间。
5.根据权利要求1所述的滚珠螺杆的回流装置，其特征在于回流软质部材料，抗拉强度在10.3MPa-41MPa之间。
6.根据权利要求1所述的滚珠螺杆的回流装置，其特征在于回流软质部材料，常温下的弹性模数在30MPa-330MPa之间。
7.根据权利要求1所述的滚珠螺杆的回流装置，其特征在于回流硬质部材料为金属材质。
8.根据权利要求1所述的滚珠螺杆的回流装置，其特征在于回流硬质部材料为共聚缩醛树脂材质。
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