TW201319430A - 使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成 - Google Patents

Abstract

一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，包含有：一滾珠螺桿，主要具有一螺桿以及一螺帽，該螺桿與該螺帽之間係具有複數滾珠；以及至少一熱管，其管身定義為一安裝段以及一延伸段，並以該安裝段安裝於該滾珠螺桿，以及以該延伸段由該滾珠螺桿向外延伸預定長度，用以供散熱或供連接於一散熱裝置。

Description

使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成

本發明係與線性移動裝置有關，特別是指一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成。

按，傳統的滾珠螺桿，主要由一螺桿以及一螺帽所組成，並且於螺桿以及螺帽之間置入可循環使用的滾珠，藉此可在線性移動的動作上提供極高的精密度。

然而，由於滾珠在螺桿內的移動對於熱溫昇非常的敏感，往往局部溫昇達到20℃以上時，則螺桿一公尺的行程可能就有誤差達到100μm，若移動的速度愈快，其所產生的熱能也愈大，使得工作環境與定位精度受到更嚴厲的考驗。因此，欲解決滾珠螺桿的溫昇問題，必須藉助額外的散熱技術才能處理。

目前已知的滾珠螺桿的散熱技術，幾乎都是使用液冷的方式，即，在螺帽中建立一個冷卻流體的冷卻流道，利用冷卻流體的迴流來將該螺帽的熱能向外導出。例如我國第200637986號「冷卻裝置之螺帽,Nut for a cooling device」專利，即揭露了此種技術。

前述之已知散熱技術，由於使用了流體，因此會有管路以及止漏的問題，若是組裝不良或是零件老舊時，即可能發生漏液甚至污染的情況。

本發明之主要目的在於提供一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其可藉由熱管將滾珠螺桿在運作時所產生的熱能向外導出，且不會有習知技術之漏液或污染的問題。

本發明之次一目的在於提供一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其可使滾珠螺桿在運作時所產生的熱能較習知技術更快速的向外導出。

為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，包含有：一滾珠螺桿，主要具有一螺桿以及一螺帽，該螺桿與該螺帽之間係具有複數滾珠；以及至少一熱管，其管身定義為一安裝段以及一延伸段，並以該安裝段安裝於該滾珠螺桿，以及以該延伸段由該滾珠螺桿向外延伸預定長度，用以供散熱或供連接於一散熱裝置。藉此，可藉由該至少一熱管將滾珠螺桿在運作時所產生的熱能向外導出，且不會有習知技術之漏液或污染的問題，此外，在散熱的效率上較習知技術更佳。

為了詳細說明本發明之構造及特點所在，茲舉以下之較佳實施例並配合圖式說明如後，其中：

如第一圖至第三圖所示，本發明第一較佳實施例所提供之一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成10，主要由一滾珠螺桿11以及一熱管19所組成，其中：

該滾珠螺桿11，主要具有一螺桿12以及一螺帽14，該螺桿12與該螺帽14之間係具有複數滾珠16，該螺帽14具有一圓筒部141。

該熱管19，其管身定義為一安裝段191以及一延伸段192，並以該安裝段191安裝於滾珠螺桿11，以及以該延伸段192由該滾珠螺桿11向外延伸預定長度，用以供散熱。

於本第一實施例中，該熱管19係以其安裝段191沿該螺帽14之圓筒部141的表面繞設而呈螺紋狀。此外，並藉由焊料99(例如焊錫)將該熱管19之安裝段191焊接於該圓筒部141表面。且，該延伸段192係朝向離開該螺帽14的方向延伸。

以上說明了本第一實施例之組成結構，接下來說明本第一實施例之操作狀態。

請參閱第一圖及第三圖，當該滾珠螺桿11運轉時，係藉由驅轉該螺桿12來使該螺帽14產生沿該螺桿12軸向之移動。在運轉的過程中所產生的熱能，即會使該螺帽14昇溫，藉由該熱管19的高速均溫特性，可使得該熱管19的熱能迅速的經由該熱管19的安裝段191傳遞至該延伸段192。而藉由該螺帽14的移動，可使得該熱管19的延伸段192隨著於空氣中移動，而可將熱能由空氣帶走，達到散熱的效果。

由此可知，本發明可藉由熱管19將滾珠螺桿11在運作時所產生的熱能向外導出，且由於未使用到習知技術中的冷卻流體，因此不會有習知技術之漏液或污染的問題。此外，本發明將滾珠螺桿11所產生的熱能向外導出時係較習知技術更為快速。

請再參閱第四圖，本發明第二較佳實施例所提供之一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成20，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：

該螺帽24的圓筒部241表面設有一螺旋槽243，該熱管29之安裝段291係嵌置於該螺旋槽243內。該螺旋槽243的槽底呈弧狀且弧度與該熱管29之外管壁面相配合。藉此，該螺旋槽243的槽底係與該熱管29之外管壁面接觸，而可將熱能傳遞至該熱管29。

該螺旋槽243可供該熱管29之安裝段291嵌置於內，藉此可以對該熱管29之安裝段291產生良好的定位效果。

此外，於本第二實施例中也可不使用焊料來焊接，而直接以該螺旋槽243來對該熱管29提供嵌置定位的效果。

又，本第二實施例中，該螺旋槽243的槽底弧度並不一定要配合該熱管29之外管壁面，若槽底弧度更大，而可供該熱管29的局部或全部嵌置，亦可達到定位的效果。換言之，本發明並不以該螺旋槽243之槽底弧度配合該熱管29之外管壁面為限。

本第二實施例之其餘結構以及所能達成之功效均概同於前揭第一實施例，容不贅述。

請再參閱第五圖，本發明第三較佳實施例所提供之一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成30，主要概同於前揭第二實施例，不同之處在於：

該螺旋槽343之槽底呈平坦狀。

該熱管39係經打扁而呈扁管狀，進而於兩側形成扁平表面。該螺旋槽343之高度係高於該熱管39之高度，該熱管39之安裝段391係以一扁平表面貼置於該螺旋槽343之槽底，且不突出該螺帽34之圓筒部341表面。

藉此，可使得該熱管39完全低於該螺帽34之圓筒部341表面之下而不突出。

本第三實施例之其餘結構以及所能達成之功效均概同於前揭第二實施例，容不贅述。

請再參閱第六圖，本發明第四較佳實施例所提供之一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成40，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：

於本第四實施例中係具有二熱管49，各該熱管49分別以其安裝段491設於該螺帽上。且各該熱管49的安裝段491並非以螺旋狀繞設於該螺帽44之圓筒部441，而是直接以直條狀藉由焊料(圖中未示)焊接於該圓筒部441表面。

藉此，同樣具有與第一實施例相同之功效，由本第四實施例可知該安裝段491並不以螺旋狀為限制。

本第四實施例之其餘結構以及所能達成之功效均概同於前揭第一實施例，容不贅述。

請再參閱第七圖，本發明第五較佳實施例所提供之一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成50，主要概同於前揭第三實施例，不同之處在於：

更包含有一套筒58，套置於該螺帽54之圓筒部541且將該熱管59之安裝段591包覆。藉此，可使該熱管59不會露出於外。

本第五實施例中，該套筒58係配合第三實施例之螺帽架構來進行套置的說明，此僅為舉例而已，該套筒58亦可套置於其他實施例之螺帽架構，並不以第三實施例之螺帽架構為限。

本第五實施例之其餘結構以及所能達成之功效均概同於前揭第三實施例，容不贅述。

請再參閱第八圖，本發明第六較佳實施例所提供之一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成60，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：

該熱管69之延伸段692係供連接於一散熱裝置91，該散熱裝置91係為一散熱塊，該散熱塊具有一基板911以及由該基板911向一側延伸的複數鰭片912，該熱管69之延伸段692係插設於該基板911。

藉此，傳遞至該延伸段692的熱能即會經由該散熱塊之基板911，並利用該等鰭片912所大量增加的散熱面積來進行更為有效的散熱。

本第六實施例中，該散熱裝置91連接於第一實施例之熱管之延伸段692，此僅為舉例而已，該散熱裝置91亦可連接於其他實施例之熱管之延伸段692，並不以第一實施例之熱管延伸段692為限。

本第六實施例之其餘結構以及所能達成之功效均概同於前揭第一實施例，容不贅述。

請再參閱第九圖，本發明第七較佳實施例所提供之一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成70，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：

該螺桿72具有沿軸心貫穿的一通孔721。

該熱管79之安裝段791並非設置於該螺帽74之圓筒部741，而係插入該通孔721而固定於該通孔721內。

藉此，該滾珠螺桿71在運轉時所產生的熱能，即會使該螺桿72昇溫，藉由該熱管79的高速均溫特性，可使得該熱管79的熱能迅速的經由該熱管79的安裝段791傳遞至該延伸段792。而藉由該螺桿72的轉動，可使得該熱管79的延伸段792隨著於空氣中移動，而可將熱能由空氣帶走，達到散熱的效果。

本第七實施例之其餘結構以及所能達成之功效均概同於前揭第一實施例，容不贅述。

須補充說明的是，本案雖為針對滾珠螺桿之散熱技術，但滾柱螺桿亦為類同於滾珠螺桿之技術，本案之散熱技術可以毫無障礙地適用於滾柱螺桿上。因此，滾柱螺桿而使用本案技術來進行散熱者，亦應為本案之專利範圍所涵蓋。

此外，前述第一實施例中，使用焊料來將熱管之安裝段焊接於螺帽的圓筒部，事實上還可藉由焊料的焊接部位來增加熱管與螺帽之間的接觸面積，進一步的使螺帽與熱管之間的導熱效果更好。而焊料焊接的技術亦可適用於前述之其他實施例，並不以第一實施例為限。

10．．．使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成

11．．．滾珠螺桿

12．．．螺桿

14．．．螺帽

141．．．圓筒部

16．．．滾珠

19．．．熱管

191．．．安裝段

192．．．延伸段

20．．．使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成

24．．．螺帽

241．．．圓筒部

243．．．螺旋槽

29．．．熱管

291．．．安裝段

30．．．使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成

34．．．螺帽

341．．．圓筒部

343．．．螺旋槽

39．．．熱管

391．．．安裝段

40．．．使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成

44．．．螺帽

441．．．圓筒部

49．．．熱管

491．．．安裝段

50．．．使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成

54．．．螺帽

541．．．圓筒部

58．．．套筒

59．．．熱管

591．．．安裝段

60．．．使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成

69．．．熱管

692．．．延伸段

70．．．使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成

71．．．滾珠螺桿

72．．．螺桿

721．．．通孔

74．．．螺帽

741．．．圓筒部

79．．．熱管

791．．．安裝段

792．．．延伸段

91．．．散熱裝置

911．．．基板

912．．．鰭片

99．．．焊料

第一圖係本發明第一較佳實施例之組合立體圖。

第二圖係本發明第一較佳實施例之爆炸圖。

第三圖係沿第一圖中3-3剖線之剖視圖。

第四圖係本發明第二較佳實施例之剖視示意圖。

第五圖係本發明第三較佳實施例之剖視示意圖。

第六圖係本發明第四較佳實施例之組合立體圖。

第七圖係本發明第五較佳實施例之剖視示意圖。

第八圖係本發明第六較佳實施例之組合立體圖。

第九圖係本發明第七較佳實施例之剖視示意圖。

10．．．使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成

11．．．滾珠螺桿

12．．．螺桿

14．．．螺帽

141．．．圓筒部

19．．．熱管

191．．．安裝段

192．．．延伸段

Claims (13)

1. 一種使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，包含有：一滾珠螺桿，主要具有一螺桿以及一螺帽，該螺桿與該螺帽之間係具有複數滾珠；其特徵在於，更包含有：至少一熱管，其管身定義為一安裝段以及一延伸段，並以該安裝段安裝於該滾珠螺桿，以及以該延伸段由該滾珠螺桿向外延伸預定長度，用以供散熱或供連接於一散熱裝置。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該至少一熱管係以其安裝段設置於該螺帽上。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該螺桿具有沿軸心貫穿的一通孔，該至少一熱管係以其安裝段插入該通孔而固定於內。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該螺帽具有一圓筒部，該至少一熱管之安裝段係沿該圓筒部的表面繞設而呈螺紋狀。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該至少一熱管之安裝段係藉由焊料焊接於該螺帽的圓筒部表面。
6. 依據申請專利範圍第4項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該圓筒部表面設有一螺旋槽，該至少一熱管之安裝段係嵌置於該螺旋槽內。
7. 依據申請專利範圍第4項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該螺旋槽之槽底呈弧狀。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該螺旋槽之槽底弧度係與該至少一熱管之外管壁面相配合。
9. 依據申請專利範圍第4項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該螺旋槽之槽底呈平坦狀；該至少一熱管係經打扁而呈扁管狀，進而於兩側形成扁平表面，且以該至少一熱管之安裝段的一扁平表面貼置於該螺旋槽之槽底。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該螺旋槽之高度係高於該至少一熱管之高度，於該至少一熱管之安裝段置於該螺旋槽內時，係不突出該螺帽之圓筒部表面。
11. 依據申請專利範圍第1項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該至少一熱管在數量上係為二，各該熱管係分別以其安裝段設於該螺帽上。
12. 依據申請專利範圍第1項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：更包含有一套筒，套置於該螺帽之圓筒部且將該至少一熱管之安裝段包覆。
13. 依據申請專利範圍第1項所述之使用熱管散熱之滾珠螺桿組合總成，其中：該散熱裝置係為一散熱塊，該散熱塊具有一基板以及由該基板向一側延伸的複數鰭片，該至少一熱管之延伸段係插設於該基板。