TW202040022A - 滾珠花鍵 - Google Patents

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    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load

Abstract

本發明係一種滾珠花鍵，藉由抑制無負載通道內之滾珠堵塞現象，達成滾珠於上述循環槽內之循環的平滑化，進而使花鍵螺帽(2)相對於花鍵軸(1)良好地進行運動。 花鍵螺帽(2)具備有：螺帽本體(2A)；及保持器(3)，其被安裝於上述螺帽本體(2A)，並且於外周面設有成為滾珠(4)之無限循環道的複數條循環槽(31)；上述循環槽(31)具備有：負載通道(31a)，其供上述滾珠(4)一面負載載重一面滾動；返回通道(31b)，其隔著保持壁(33)被設置與上述負載通道(31a)平行；及一對方向轉換道(31c)，其連接其等負載通道(31a)與返回通道(31b)的兩端；且於上述負載通道(31a)的底部設有負載開口部(32)，該負載開口部(32)係供滾動於該負載通道(31a)的滾珠(4)接觸至上述花鍵軸(1)的滾動槽(10)，另一方面，於上述返回通道(31b)之底部設有可使上述保持壁(33)之彈性變形的狹縫狀開口(35)。

Description

滾珠花鍵
本發明係關於一種被利用於各種運送裝置、產業機器人等之線性導引部或扭矩傳遞部的滾珠花鍵。
作為此種之滾珠花鍵，已知一種於專利文獻1所揭示的構成。於該文獻所揭示的滾珠花鍵包含有：花鍵軸，其沿長邊方向形成有滾珠之滾動槽；複數個滾珠，其等滾動在上述滾珠槽；及花鍵螺帽，其具有上述花鍵軸所插通的貫通孔，並且經由上述滾珠而被安裝於上述花鍵軸。
此外，上述花鍵螺帽具備有：螺帽本體，其於上述貫通孔之內周面設置有與上述花鍵軸之滾動槽對向的負載滾動槽；及大致圓筒狀之保持器，其嵌合於上述螺帽本體之貫通孔之內周面，形成上述滾珠之無限循環道。上述保持器存在有於上述花鍵軸與上述螺帽本體之間的間隙，且於面對上述螺帽本體之內周面的該保持器之外周面設有作為上述滾珠之無限循環道的循環槽。該循環槽包含有：負載通道，其供上述滾珠於上述花鍵軸與上述螺帽本體之間一面負載載重一面滾動；返回通道，其被設置與該負載通道平行，且滾珠在無負載狀態下滾動；及一對U字狀方向轉換道，其連結其等負載通道與返回通道之端部彼此。於上述負載通道中，於循環槽之底部設有寬度小於滾珠直徑的開口，滾珠通過該開口而與上述花鍵軸的滾動槽接觸。此外，上述返回通道及上述方向轉換道作為無負載通道而被構成，該無負載通道係供滾珠在自載重被釋放的狀態下滾動，且該等通道之寬度被形成為大於滾珠之直徑。
因此，當花鍵螺帽沿花鍵軸移動時，上述負載通道內之滾珠，於該負載通道內一面自轉一面移動，但若上述滾珠自負載通道被排出至方向轉換道時，則自身不自轉而進行移動，且一面被不斷地自負載通道被排出的後續之滾珠推押一面在回流通道及返回通道的內部行進。亦即，於由上述返回通道及位於返回通道之兩端的一對方向轉換道所構成的無負載通道中，滾珠處於沿循環方向無間隙地被排列的狀態。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本新型登錄第3108723號
(發明所欲解決之問題)
由於滾珠之自上述負載通道朝上述無負載通道的排出與滾珠之自上述無負載通道朝上述負載通道的進入完全不同步，因此，在無負載通道內的滾珠列之長度周期性地重複微小變化。因此，被排列於上述無負載通道內的滾珠，呼應滾珠列之長度的變化而與於前後所鄰接的滾珠產生互相摩擦，存在有在該通道內產生滾珠堵塞現象，進而阻礙滾珠之平滑循環的疑慮。 (解決問題之技術手段)
本發明係鑑於上述之課題而完成，其目的在於提供一種滾珠花鍵，其可抑制在無負載通道內之滾珠堵塞現象，確保滾珠於上述循環槽內的平滑循環，進而可實現花鍵螺帽之相對於花鍵軸的平滑運動。
亦即，本發明提供一種滾珠花鍵，其具備有：花鍵軸，其沿長邊方向形成有複數條滾珠之滾動槽；及花鍵螺帽，其經由複數個滾珠而被組裝於上述花鍵軸，且沿該花鍵軸移動自如。上述花鍵螺帽具備有：螺帽本體，其具有上述花鍵軸所插通的貫通孔，並且於該貫通孔之內周面形成有與上述花鍵軸之各滾動槽對向的複數條負載滾動槽；及保持器，其被安裝於上述螺帽本體之貫通孔之內周面，並且於外周面設置有成為上述滾珠之無限循環道的複數條循環槽。並且，上述循環槽具備有：負載通道，其供上述滾珠一面負載載重一面滾動；返回通道，其隔著保持壁被設置與上述負載通道平行；及一對方向轉換道，其連接其等負載通道與返回通道之兩端；於上述負載通道的底部設有負載開口部，該負載開口部係供滾動於該負載通道的滾珠接觸至上述花鍵軸的滾動槽，另一方面，於上述返回通道之底部設有可使上述保持壁之彈性變形的狹縫狀開口。 (對照先前技術之功效)
根據本發明之滾珠花鍵，藉由於構成保持器之循環槽的返回通道之底部形成狹縫狀開口，可使分隔該返回通道與負載通道的保持壁容易於外力作用下彈性變形，因此可抑制滾珠於上述循環槽內產生堵塞現象，確保滾珠之平滑循環，進而可達成花鍵螺帽之相對於花鍵軸的平滑運動。
圖1為顯示可適用本發明之滾珠花鍵之實施形態的一例之立體圖。該滾珠花鍵具備有：花鍵軸1，其沿外周面之長邊方向形成有複數條滾珠的滾動槽10；及花鍵螺帽2，其具有上述花鍵軸所插通的貫通孔20，並且經由複數個滾珠而被組裝於該花鍵軸1。上述花鍵螺帽2內置有供上述滾珠所排列的無限循環道，且藉由上述滾珠一面於上述無限循環道內循環一面在上述花鍵軸1之滾動槽10滾動，可使上述花鍵螺帽2沿該花鍵軸1之長邊方向移動自如。此外，由於上述滾珠僅沿花鍵軸1之長邊方向滾動於上述滾動槽上，因此上述滾珠花鍵可在該花鍵軸1與上述花鍵螺帽2之間傳遞作用於上述花鍵軸1之圓周方向的扭矩。
圖2為圖1之II-II線剖面圖。於該滾珠花鍵中，於上述花鍵軸1之外周面形成有6條上述滾動槽10。其等滾動槽10係兩條為一組，且3組之滾動槽10以120度的角度相對於上述花鍵軸1之中心均勻地被配置。再者，上述滾動槽10之條數不限於此，可配合於上述花鍵螺帽2所需的載重負載能力適宜地變更設計。
此外，上述花鍵螺帽2具備有：大致圓筒狀之螺帽本體2A，其於內周面形成有與上述花鍵軸1之滾動槽10對向的負載滾動槽21；滾珠保持器3，其被安裝於上述螺帽本體2A的內周面，以構建上述滾珠之無限循環道；及複數個滾珠4，其等被排列於上述滾珠保持器3。
於上述螺帽本體2A之內周面，沿圓周方向交互地形成有負載部22及無負載部23。於上述負載部22各形成2條上述負載滾動槽21，上述滾珠4係於該負載滾動槽21與上述花鍵軸1之滾動槽10之間一面負載載重一面滾動。因此，上述負載部22與上述花鍵軸1之外周面間的距離，被設定為略小於滾珠4之直徑。此外，於上述無負載部23各設有2條返回通道，該返回通道係供上述滾珠4在無負載狀態下滾動。因此，上述無負載部23與上述花鍵軸1之外周面間的距離，被設定為大於滾珠4之直徑。
此外，於上述螺帽本體2A設有複數個潤滑劑之供給孔24。其等供給孔24朝半徑方向貫通上述螺帽本體2A且開口於上述無負載部23，從而可對滾動於上述返回通道的滾珠4供給潤滑劑。
接著，對上述保持器進行說明。圖3為顯示上述保持器3的立體圖，圖4為顯示上述保持器之側視圖，圖5為圖4之V-V線剖面圖。上述保持器3係形成為大致圓筒狀且具有上述花鍵軸1所貫通的貫通孔30，且於其外周面形成有成為滾珠4之無限循環道的循環槽31。於本實施形態之滾珠花鍵中，於上述保持器3設置有6條迴路之循環槽31，各循環槽31分別與上述花鍵軸1之每個滾動槽10對應。再者，用於設為容易掌握上述循環槽31的狀態，於圖3中描繪僅於一個循環槽31中排列有滾珠4的狀態。
各循環槽31具備有：負載通道31a，其供滾珠4於上述花鍵軸1與上述螺帽本體2A之間一面負載載重一面滾動；返回通道31b，其被設置與上述負載通道31a平行；及一對方向轉換道31c，其連接其等負載通道31a與返回通道31b的兩端。在上述保持器3上的6條迴路之循環槽31之配置，以上述負載通道31a彼此、上述返回通道31b彼此鄰接之方式所構成。並且，相互地鄰接的2條負載通道31a，與上述螺帽本體2A之負載部22對應，且相互地鄰接的2條返回通道31b，與上述螺帽本體2A之無負載部23對應。
如圖4所示，於上述循環槽31之負載通道31a的底部設有負載開口部32，在該負載通道31a滾動的滾珠4，通過上述負載開口部32而與上述花鍵軸1之滾動槽10接觸。藉此，在上述負載通道滾動的滾珠，成為可於上述螺帽本體2A與上述花鍵軸之間負載載重。此外，上述負載開口部32之開口寬度，被設定為小於上述滾珠4之直徑，即使自上述花鍵螺帽2拔取上述花鍵軸1，亦成為滾珠4被保持於上述循環槽31。
上述負載通道31a與上述返回通道31b係藉由保持壁33被分隔，且被排列於上述循環槽31的滾珠4，繞上述保持壁33之周圍循環。此外，如圖4及圖5所示，於相互地鄰接的一對返回通道31b之間設置有用以分隔所互相鄰接之一對循環槽31的分隔壁34。
此外，於各返回通道31b之底部形成有狹縫狀開口35，該狹縫狀開口35係用以使滾珠4在上述返回通道31b內平滑地滾動。該狹縫狀開口35之開口寬度，被設定為小於上述負載開口部32的開口寬度，且上述返回通道31b內之滾珠4在該返回通道31b內滾動而不與上述花鍵軸1接觸。如圖5所示，上述返回通道31b，隔著上述保持壁33與上述負載通道31a鄰接，另外隔著上述分隔壁34與另一返回通道31b鄰接，且於上述負載通道31a的底部形成有上述負載開口部32，於上述返回通道31b的底部形成有狹縫狀開口35。因此，上述保持壁33及上述分隔壁34容易在外力的作用下產生彈性變形，且於排列有上述滾珠4的狀態下成為容易朝該保持器3之半徑方向產生變形。
圖6為顯示上述花鍵螺帽2之組裝的分解立體圖。如該圖所示，上述保持器3係由保持器本體3A、及被安裝於上述保持器本體3A之長邊方向之兩端的一對環狀副蓋3B所構成。上述副蓋3B係以覆蓋之方式嵌合於上述保持器本體3A之長邊方向端部的外周面。於上述副蓋3B形成有與上述保持器本體3A之循環槽31對應的大致U字狀之導引槽36，若使該副蓋3B嵌合於上述保持器本體3A，則上述導引槽36之內周壁成為上述方向轉換道31c之外周側的導引壁。藉此，於上述方向轉換道31c之整個區域中，其深度被設定為略深於滾珠4的直徑，從而可使該方向轉換道31c內的滾珠4之排列狀態穩定，使無限循環道中的滾珠4之循環成為良好。
如圖6所示，由於形成有上述負載滾動槽21的負載部22突出於上述螺帽本體2A之內周面，因此在將上述副蓋3B安裝於上述保持器本體3A之兩端的狀態下，不可將上述保持器3組裝至上述螺帽本體2A。因此，於上述花鍵螺帽2之組裝時，首先將上述保持器本體3A插入至上述螺帽本體2A之內部。此時，藉由上述負載部22進行上述保持器本體3A對上述螺帽本體2A之圓周方向的定位。
然後，分別自上述螺帽本體2A之兩端之貫通孔插入上述副蓋3B，將該副蓋3B嵌合於上述保持器本體3A的兩端部。藉此，完成保持器3對上述螺帽本體2A之長邊方向的定位。最後，將密封環5及C形固定環6安裝於螺帽本體2A之貫通孔之孔口，完成上述花鍵螺帽2的組裝。
當上述花鍵螺帽2沿上述花鍵軸1移動時，上述負載通道31a內之滾珠4與上述花鍵軸1之滾動槽10及上述螺帽本體2A的負載滾動槽21接觸，於該負載通道3a內一面自轉一面移動。然而，若上述滾珠4脫離負載通道3a而進入至方向轉換道3c，且在該方向轉換道3c成為無負載狀態，則自身不自轉而進行移動，且一面被不斷地自上述負載通道3a被排出的後續之滾珠4推押一面在方向轉換道3c及返回通道3b之內部行進。亦即，滾珠4被後續之滾珠推押，且在無間隙地被排列的狀態下沿上述方向轉換道3c、上述返回通道3b及前方之方向轉換道3c行進。
另一方面，滾珠4之自上述負載通道3a朝上述方向轉換道3c的排出與滾珠4之自上述方向轉換道3c朝上述負載通道3a的進入不完全同步，且被排列於上述一對方向轉換道3c及上述返回通道3b的滾珠列之長度，則配合滾珠4對上述負載通道3a的進出而周期性地變化。因此，於將滾珠4無間隙地排列於上述保持器3之循環槽31的情況下，以前後之方式被排列於上述返回通道3b內的滾珠4周期性地產生劇烈相互摩擦，進而存在有於該返回通道3b內呈交錯狀弄亂排列的疑慮。
於本實施形態之滾珠花鍵中，在著眼於被設在上述保持器3的特定之返回通道31b之情況下，由於在該返回通道31b之底部形成有狹縫狀開口35，因而，如上述般具有位於該返回通道31b之兩側的上述保持壁33及上述分隔壁34容易在外力作用下彈性變形的特徵。因此，即使於滾珠4在上述返回通道31b內呈交錯狀弄亂排列之情況下，上述保持壁33及分隔壁34被滾珠4按壓而朝上述保持器3的半徑方向變形，從而可抑制作用於滾珠4與滾珠4之間的摩擦力之增加。
亦即，於本實施形態之滾珠花鍵中，即使滾珠4在上述保持器3之循環槽31內周期性地產生劇烈相互摩擦，也可防止於該循環槽31之內部產生滾珠之堵塞，可使滾珠4在該無限循環道內平滑地循環，從而可使上述花鍵螺帽2相對於上述花鍵軸1平滑地運動。
此外，於本實施形態之滾珠花鍵中，由於上述保持器3係被分割為上述保持器本體3A與上述一對副蓋3B，該副蓋3B係填埋上述螺帽本體2A與保持器本體3A之間隙，形成上述方向轉換道31c之外周側之導引壁，因此滾珠4在該方向轉換道31c的排列狀態成為良好，此方面亦也可達成滾珠4之在無限循環道內之循環的平滑化。尤其是，於沿鉛垂方向配置花鍵軸1之情況下，滾珠在上述方向轉換道31c內的堵塞被消除，且該效果明顯。
再者，本發明之滾珠花鍵中之上述保持器3之實施形態，不限於圖1至圖6所示的例子，例如，如圖7所示，也可為將上述副蓋3B分割為複數個回流件3C的構成。上述回流件3C係自上述螺帽本體2A之兩端的開口部被插入至該螺帽本體2A與上述保持器本體3A之間隙，於各回流件3C形成被設於保持器本體3A的上述方向轉換道31c之外周側之導引壁的一部分。被組裝於保持器本體3A的上述回流件3C，位於上述螺帽本體2A之負載部22之長邊方向的兩端，且填埋該保持器本體3A與上述螺帽本體2A之內周面的間隙，以調整滾珠4之在上述方向轉換道31c中的軌道，從而可與上述副蓋3B相同達成滾珠4在無限循環道內之滾動的平滑化。
1:花鍵軸 2:花鍵螺帽 2A:螺帽本體 3:保持器 3A:保持器本體 3B:副蓋 3C:回流件 4:滾珠 5:密封環 6:C形固定環 10:滾動槽 20:貫通孔 21:負載滾動槽 22:負載部 23:無負載部 30:貫通孔 31:循環槽 31a:負載通道 31b:返回通道 31c:方向轉換道 32:負載開口部 33:保持壁 34:分隔壁 35:狹縫狀開口 36:導引槽
圖1為顯示本發明所適用的滾珠花鍵之實施形態的一例之立體圖。 圖2為圖1之II-II線剖面圖。 圖3為顯示實施形態之滾珠花鍵之保持器之立體圖。 圖4為顯示實施形態之滾珠花鍵之保持器之側視圖。 圖5為圖4之V-V線剖面圖。 圖6為實施形態之滾珠花鍵之花鍵螺帽的分解立體圖。 圖7為顯示保持器之另一例之花鍵螺帽的分解立體圖。
3:保持器
30:貫通孔
31a:負載通道
31b:返回通道
32:負載開口部
33:保持壁
34:分隔壁
35:狹縫狀開口

Claims (3)

  1. 一種滾珠花鍵，其特徵在於，其具備有： 花鍵軸(1)，其沿長邊方向形成有複數條滾珠(4)之滾動槽(10)；及 花鍵螺帽(2)，其經由複數個滾珠(4)而被組裝於上述花鍵軸(1)，且沿該花鍵軸(1)移動自如， 上述花鍵螺帽(2)具備有： 螺帽本體(2A)，其具有上述花鍵軸(1)所插通的貫通孔，並且於該貫通孔之內周面形成有與上述花鍵軸(1)之各滾動槽(10)對向的複數條負載滾動槽(21)；及 保持器(3)，其被安裝於上述螺帽本體(2A)之貫通孔之內周面，並且於外周面設置有成為上述滾珠(4)之無限循環道的複數條循環槽(31)； 上述循環槽(31)具備有： 負載通道(31a)，其供上述滾珠(4)一面承受載重一面滾動； 返回通道(31b)，其隔著保持壁(33)被設置與上述負載通道(31a)平行；及 一對方向轉換道(31c)，其連接該等負載通道(31a)與返回通道(31b)之兩端； 於上述負載通道(31a)的底部設有負載開口部(32)，該負載開口部(32)係供滾動於該負載通道(31a)的滾珠(4)接觸至上述花鍵軸(1)的滾動槽(10)，另一方面，於上述返回通道(31b)之底部設有可使上述保持壁(33)之彈性變形的狹縫狀開口(35)。
  2. 如請求項1之滾珠花鍵，其中，在上述保持器(3)上的複數條循環槽(31)之配置，係以相互地鄰接之上述循環槽(31)的上述負載通道(31a)彼此鄰接、及上述返回通道(31b)彼此鄰接之方式所構成，且上述狹縫狀開口(35)位在被設於相互地鄰接之一對返回通道(31b)之間的分隔壁(34)之兩側。
  3. 如請求項1之滾珠花鍵，其中，上述保持器(3)具備有：保持器本體(3A)，其形成有上述循環槽(31)；一對副蓋(3B)，其被安裝於上述保持器本體(3A)之長邊方向的兩端，且填埋上述螺帽本體(2A)與上述保持器本體(3A)之間隙，且 於上述副蓋(3B)形成有成為上述方向轉換道(31c)之外周側之導引壁的導引槽(36)。
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