TW418293B - A ballscrew with spacers - Google Patents

Description

4 182 93 五、發明說明（1) ------ 【技術領域】 本發明是關於'~^. 種滚珠螺桿，特別是„蘇，v M 開兩相鄰滾珠，以避备 ' 種乂間隔子隔 桿。 t免兩相鄰兩滚珠間相互碰撞之滾珠螺 【先前技 滾珠 軸及螺帽 剖面類似 及提供滾 具有和螺 旋狀溝槽 組合之使 螺帽組合 由於 滾珠螺桿 間，及在 碰擊而產 狀溝槽間 珠和招鄰 動時 > 則 導致滾珠 擦。近年 珠之質量 術】 螺桿具有一 組合間循環 半圓形之螺 珠循環滚動 桿軸之螺旋 ;多數之滾 滾珠循環滾 間相互轉動 習知之滾珠 轉動時，ί袞 德壤路技中 生噪音與振 滾動時，由 滾珠間相互 因為循環路 運動速度之 來雖有較佳 較小，碰揞 螺桿軸，一螺帽組 浪動之滾珠；其中 方疋狀溝槽；螺帽組 之附件，螺帽本體 狀溝槽相對應之剖 珠介於螺桿軸及螺 動之附件及滾珠之 螺桿，其滾 珠在螺桿皁由 滾動，容易 動。滾珠在 於相鄰兩顆 受力及磨擦 徑之曲率和 改變，造成 之材料（例 能量較低， 珠之材 及螺帽 因滾珠 螺桿軸 滾珠之 :而滾 螺旋狀 滾珠間 如@磁 且硬度 合及多數介於螺桿 螺桿軸外表面具有 合具有一螺帽本體 呈中空狀，其内側 面類似半圓形之螺 帽組合間，藉螺帽 滾動’使螺桿軸及 料多選金屬類，在 本體之螺旋狀溝槽 間彼此互相磨擦、 及螺帽本體之螺旋 運轉方向不同，滾 珠在循環路徑中滾 溝槽之曲率不同， 彼此互相碰擊及磨 珠）被使用，其滾 高’耐磨耗性佳及

第4頁 4 丨8293 五、發明說明（2) 減震性（damping)佳等優點 產業使用之滾珠螺桿並不能 習知之滾珠螺桿為改善 撞現象，常見之設計如圖七 螺旋狀溝槽（1 1 )及螺帽 滾動，在任意兩滾珠（4 ) 珠(space ball) ( 6 )， )在相接觸點上之運動方向 間之磨擦阻力，增加滾珠螺 材質和原滾珠之材質相同。 螺帽本.體之螺旋狀溝槽間滚 轉方向不同，所導致之受力 徑中，由於運動速度之改變 善。 美國專利4, 50 5, 522中 出循環路徑時，循環路徑可 術應用在滾珠螺桿時，卻因 複雜’難以設計成簡單之幾 之滾珠數，故在滾珠螺椁之 決條件是幾何形狀需相當正 工難度增加。 ’然而 接受其 滚珠在 所示， 本體之 中各加 以使滚 相同， 桿之順 此法雖 動時， 及磨擦 所造成 提供一 容納滾 為滚珠 何形狀 設計上 確，此 價袼相 價格而 滾珠螺 滾珠（ 螺旋狀 入一顆 珠（4 如此可 暢度;、 可避免 由於相 ;但對 之碰擊 當昂責， 俵用。 桿中之磨 4 )在螺 溝槽（2 尺寸較小 )和間隔 減低滾珠 通常此間 滾珠在螺 鄰兩顆滾 於滚.珠在 及磨擦並 故一般 擦及碰 桿軸之 1 )間 之間隔 珠（6 和滾珠 隔珠之 桿轴及 硃之運 循環路 無法改 種方法，以減少滾珠進 珠數的變化；然而此技 螺桿之循環路徑相對較 ，且不易控制滾珠螺桿 難以應用，且此法之先 造成滾珠螺桿製作之加 美國專利5, 615’ 955中提議使用具潤滑作用之材 例如含油之塑膠材料等，以製造圖七中所示之間隔珠， 該間隔珠同時具有潤滑滾珠之功能，並且由於塑膠類材料

第5頁 Λ18293 " P * -- -----— 一 — —" 五、發明說明（3) 之減震性佳，且具較大變形能力，可降低碰擊之α呆音，但 上述之改善則仍因為間隔珠之尺寸接近於滚珠之尺寸，太 佔空間’使滾珠螺桿中可以有效承受負荷之滾珠只剩下原 來的一半，大量減少有效承受負荷之滚珠，導致滾珠螺桿 之強度減少。 【新型目的】 本發明之目的即在於改善習知技術中，滚珠在螺桿軸 及螺帽本體之螺旋狀溝槽間，及在循環終徑中滚動時’容 易因滾珠間彼此受力及速度差，導致互相磨擦、碰擊而產 生嗓音與振動’及間隔珠太佔空間，導致有效滚珠數減少 之問題.^ 【技術内容】 本發明之一種具間隔子之滾珠螺桿，即改良習知技術 中之間隔珠’而設計一佔有效空間較小之間隔子，並使滚 珠螺桿之兩相鄰之滾珠間具有一間隔子，以隔開相鄰之兩 滾珠‘ *避免相鄰兩滾珠間之相互磨擦及碰擊，以大幅降低 嗓音與振動；並且由於間隔子設計成類似一圓柱體，在圓 柱之兩端面配合滾珠之形狀，設計成向内凹陷之曲面，故 可使兩相鄰之滾珠，其間隔之距離可大量減少，而大量增 加滾珠螺桿使用間隔子時之有效滾珠數，增加滾珠螺桿之 強度9 . 本發明之間隔子設計成類似一圓柱體，此間隔子在循

⑷ 4 182.3 五'發明説明 環路控中並不滾動，為避务閔隐工 诚始处、甚4垃 ^間^子在循環過程中， 螺桿之知走狀溝軋及循環路徑發生接酿

力，而造成磨擦阻力變大而影塑 、I 圓枉體之外徑小於滾珠之外徑。 衔又 由於滚珠螺桿之循環路徑彎曲，且曲率半徑小 少間隔子在彎曲之循環路徑中和循環路徑之兩侧發 觸，甚至於產生正向力，而造成磨擦阻力變大而影 螺桿之順暢度，間隔子之圓柱體外徑，由正視圖來 成内凹之圓弧狀，以減少間隔子之圓柱體外徑和迴 間發生接觸及干涉。 由於滾珠和間隔子間之接觸面積較大，則滾珠 谷易破:壞’為減少滾珠和間隔子間之接觸面積，本 間隔子之内凹曲面設計成向内凹陷之圓弧錐面，此 面由正視圖看為兩圓弧所組成’其.圓弧半徑略大於 半控’由於圓弧半徑略大於滾珠之半徑，故由正視 娘錐面和滾珠呈點接觸。 由於本發明之間隔子在使用中旅不旋轉，故較 間隔珠和滾珠間相互轉動的方式，將滾珠表面之潤 間隔珠之接觸轉動，將潤滑油傳遽至相鄰滾珠之表 曰在潤/骨滾珠螺桿時，潤滑油之添加常略多於所需 使間隔子具良好之潤滑油傳遽功能，在間隔子 I二穿孔，使滾珠上之油膜過厚，而滾珠滚過時， 貝穿孔帶走部分儲存之潤滑油，妗鄰接之油膜過薄 滾珠，以達到平均分配潤滑油的目的，故此孔之 和滾珠 生正向 ，設計 ’為滅 生接. 響滚珠 看設計 流路徑 之油膜 發明將 圓弧錐 滾珠之 圖看圓 難以如 滑油由 面上； ，本發 中設計 可經由 或無油 存在可

第7買 m 418293 五、發明說明（5) 減少潤滑油之溢耗，具環保 貝穿孔可使潤滑油流通，有 由於滾珠和間隔子之接 油仍不易流經此接觸面，而 流通能力，將間隔子之内凹 和間隔子之接觸由一環狀封 之接觸點，方便潤滑油之流 本發明之間隔子之製作 料、塑鋼、陶瓷材料等低摩 式可用塑膠射.出成型等方式 免添加潤滑油脂為滾珠 之間隔滾珠之間隔子之製作 少滾珠螺桿於使用中潤滑之 磨擦阻力。 為方便進一步瞭解本發 參閱以下有關本發明之較佳 僅供說明及參考用，而非用 【圖式簡單說明】 圖一為本發明具間隔子之滚 圖二為圖一之間隔子之立^ 圖二為滚珠及間隔子之剖視 圖四為本發明滾珠螺桿在迴 圖五為本發明間隔子之一 作用，同時籍由滾珠滚動加上 冷卻潤潰油的作用。 觸面如為，射閉之環狀’潤滑 穿過貫穷扎為增進潤滑油之 曲面設計成波浪狀’以使滚珠 閉的線’轉變成數個不相連續 經，增加潤清效果。 ，其材料吁用塑膠、高分子材 擦且不易磨損材料°其製作方 ’以降低製造成本。 螺桿使用之趨勢之―，本發明 ，可用含油之材料製作，以減 需求，並增加潤滑效果，減少 明之特徵及技術内容，請詳細 實施例’然而此實施例及圖式 以對本發明做任何限制者： 珠螺桿之一例之剖视圖； 示意圖； 示意圖丨 轉路徑上之間隔子之示意圖； 之示意圖；

hi

第8頁 418293 五、發明說明（6) 圖六為圖五之A — A剖視圖； 圖七為習知滾珠螺桿為改善滾珠在滾珠螺桿中之磨擦及碰 撞現象所作之結構示意圖； 主要部份代表符號 1 2 3 5 5 2 6 螺桿轴 螺帽本體 迴流路徑 間隔子 内凹曲面 圓弧 倒角 間隔珠 2 1 4 5 1 5 2 5 2 5 4 '螺旋狀溝槽 螺旋狀溝槽 滚珠 圓筒面 圓弧 波浪狀紋路 貫穿孔 【較佳實施例】 圖一為本發明之一種具間隔子之滾珠螺桿之一例之剖· 視圖。在圖一之實施例中，滾珠螺桿具有螺桿軸（1 )， 螺帽本體（2 )，螺桿軸（1 )具有剖面類似半圓形之螺 紋溝構（1 1 )，在螺帽本體（2 )上亦有相對應之螺紋 溝槽，滾珠（4 )及間隔子（5 )保持於螺桿軸（1 )及 螺帽本體，（2 )之螺紋溝槽間，及提供滾珠循環滾動之迴 流路徑（3 )中；兩相鄰之滾珠（4 )間，有一間隔子 (5 )將兩滾珠（4 )隔1開，螺桿軸（1 )轉動時，帶動. 滾珠（4 )滾動，而滾珠（4 )之滾動，除了驅動螺帽本

五、發明說明（7) 體（2 )和 (5 )，使 )、螺帽本 運動；其中 動。 圖二為 隔子之剖視 具有一圓筒 2 )，圓筒 倒角（5 3 當滾珠（4 部分潤滑油 無油之滾珠 之存在可減 (4 )滾動 滑油冷卻作 圖四為 意圖，由於 子（5 )之 涉，間隔子 四剖視圖中 為Rp ，而間 圓弧半徑Rs 子（5 )和 418293 螺桿軸（1 )相對移動之外，同時推動間隔子 間隔子（5 )與滾珠（4 )同時在螺桿軸（1 體（2 )與滚珠循環.滚動之迴流路徑（3 )間 ，滾珠（4 )為滾動，間隔子（5 )並不滾 圖一之間隔子之立體示意圖，圖三為滾珠及間 示意圖，間隔子'(5 )之外觀類似一圓柱體； 面（5 1)，圓柱之兩端面具有内凹曲面（5 面（5 1)及内凹曲面（52)之接合處設有 )_ ，而間隔子（5 )中具一貫穿孔（5 4 ); )上之油膜過厚，而滾珠（4 )滾過時，可將 經貫穿孔（5 4 )帶走，給鄰接之油膜較薄或 ，以達到平均分配滾珠潤滑油的目的，故此孔 少潤滑油之消耗，具環保作用\同時藉由滾珠 加上貫穿孔（5 4 )可使潤滑油流通，增加潤 用。 本發明之滾珠螺桿在迴轉路徑上之間隔子之示· 迴流路徑（3 )皆呈類似圚孤狀，為減少間隔 圓筒面.（5 1 )和迴流路徑間發生接觸及干 (5 )之圓筒面（5 1 )設計成圓弧錐面；圖 ，此迴流路徑（3 )之.兩壁中之最小曲率半徑 隔子（5)之圓筒面（5 1)之曲面設計成一 ，則Rs之設計以不大於Rp為基準，以避免間隔 迴流路徑（3 )發生受力接觸磨擦。

第10頁 418993 五、發明說明（8) 由於滾珠和間隔子間之接觸面積較大，則滾珠之油膜 容易破壞，為減少滾珠和間隔子間之接觸面積，圖五為本 發明之間隔子之一例，間隔子（5 )之内凹曲面（5 2 ) 設計成向内凹陷之圓弧錐面，由圖五所示，圓弧錐面由兩 個半徑相同之圓孤（5 2 1 ，5 2 2 )所表示，而圓孤錐 面之圓弧（5 2 1 ，5 2 2)之半徑略大於滾珠（4)之 半徑，滾珠（4 )和圓弧錐面（5 2 1 ，5 2 2 )呈點接 觸；由實測結果，圓弧·（ 5 2 1 ，5 2 2 )之曲率半徑R r 與滾.珠直徑之比值範圍在0, 5〜0. 8時…有相當不錯之效 果；而間隔子與滾珠在此圖中呈點接觸，其接觸點與中心 線之夾角為Θ ，0之範圍約為2 0度至4 0度之間。 圖六為圖五之A — A剖視圖，由於滾珠（4 )和間隔 子（5 )之接觸面如為一封閉之環狀，潤滑油仍不易流經 此接觸面，而穿過貫穿孔，為改善此問題，在間隔子（5 )之内凹曲面上設有波浪狀紋路（5 2 3 )，以使滾珠 (4 )和間隔子（5 )之接觸為數個不相連續之點接觸， 方便潤滑油之流經，增加潤滑效果。

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Claims (1)

1. """"'— — 六，申請專利範園 1 —種具間 組合及多 間隔子； 螺桿軸 似半圓形 螺帽、％ 附件；前 溝槽相對 面類似半 多數之 及螺帽本 :前述之間 剧述之 前述之間 筒面外經 陷之曲面 螺桿軸，一螺帽 環滾動之滾珠及 之溝槽之剖面類 滾珠循環滾動之 側具有和前述之 本體之溝槽之剖 桿軸之螺紋溝槽 之滾珠間置有一 ::之滚珠螺#，至少包含一 數介於螺桿輪β4 X 其中：1 干釉及螺帽組合間循 Μ ϋ具有螺旋狀溝槽，前述 t 具有—螺帽本體及提供 :之螺帽本體呈中空狀， 圓形；狀溝槽，雨述之螺帽 :珠及間.隔子保持於前述之螺 體之螺紋溝槽間，於任兩相鄰 隔子； 述之圓柱體之圓 兩端面呈向内凹 ;袞珠呈球狀，為金屬材料； 隔子之外觀類似一圓柱體，前 小於前述之滾珠之外徑，且其 ’前述之曲面各與一滚珠鄰接 愈:s專利範圍第1項所述之具間隔子之滾珠螺桿，其 ^刖後滾珠接觸之向内凹陷之曲面之中心具有一貫穿 •如申請專利範圍第1項戶斤述之具間隔子之滾珠螺桿，前 述之圓柱體之圓筒面外授之兩端之外徑相對於圓柱中間 部分之外徑大。

   第12頁 六、申請專利範圍 .4.如申請專利範圍第1項所述之具間隔子之滾珠螺桿，其 間隔子之向内凹陷之曲面為一圓弧錐面。 5. 如申請專利範圍第4項所述之具間隔子之滾珠螺桿，其 圓5瓜錐面之圓孤半徑為前述之滚珠直徑之0 . 5〜0 . 8倍。 6, 如f請專利範圍第1項所述之具間隔子之滚珠螺桿，其 間隔子之向内凹陷之曲面上設有波浪狀紋路。 .7.如申請專利範圍第1項所述之具間隔子之滾珠螺桿，其 間隔子之材質為塑膠、高分子材料、塑鋼、陶瓷材料等 低摩擦且不易磨損材料。 8.如申請專利範圍第7項所述之具間隔子之滾珠螺桿，其 間隔子之材質為含油材料β

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