TWI385325B - 滾珠螺桿 - Google Patents

Description

滾珠螺桿

本發明係一種應用於線性傳動的滾珠螺桿，尤指係針對螺桿配合的螺帽外表面設置迴流裝置，令該螺桿與該螺帽內的滾動元件可配合該迴流裝置進行重複的無限循環。

按，精密機械中常有需要控制工作平台或加工元件移動之設計，而為了能夠精確且小摩擦係數的掌控移動進給量，該移動都利用滾珠螺桿進行精密的傳動，而滾珠螺桿上設有一螺桿及一螺帽，為了減少摩擦力的產生因此該螺桿與螺帽間使用有複數滾珠配合，滾珠並必須能在螺帽內重複的循環滾動，該循環滾動是利用設置循環系統於螺帽上的循環系統所完成，如第8、9圖所示，為日本特開第2003-49842號專利案，其可看到該迴流蓋60沿迴流道61之中心線頂緣設有一導引槽62，以提供鏈條70循環，而該鏈條70只有一邊設有連接部71來串聯各間隔體72並帶動各間隔體72間之滾動元件80移動，該連接部71係於該導引槽62中移動，以將該滾動元件80帶離螺桿之循環槽而形成一迴流之形態；上述結構設計具有下述之問題點，包括：

1.　該迴流蓋60結構過度脆弱：該迴流蓋60由於迴流道61係呈向螺桿開放之形態，底部之肉厚十分的薄，如此之結構，當要將鏈條70整體以連接部71配合導引槽62帶動滾動元件80，結構強度有限，故有改良之必要者。

2.　該迴流蓋60導引鏈條70穩定性不足：該迴流道61係向螺桿開放而使該滾動元件80係向螺桿外露之形態，如此當迴流蓋60受熱或變形時，該滾動元件80被帶起之高度不足，極易與該螺桿相對之牙峰產生碰撞，造成不當的摩擦與干擾，更因此可能造成擾人的噪音，甚至有可能因此產生滾動元件80以及相關構件的損傷者。

3.　該鏈條70極易造成不當的破壞：當該鏈條70夾帶滾動元件80進入迴流蓋60時，因該連接部71係於該迴流道61彎曲曲弧最大徑處移動，該連接部71於此處之彎曲彎形，與該連接部71可彎曲之方向垂直，即該連接部71最外側與最內側產生不當的拉扯力以及擠壓力，使該連接部71於同一部位的兩側於彎曲之同時，即承受兩個方向不同之力量，極易因拉扯與擠壓而造成不必要的破壞，加以該高度差彎曲以及該鏈條70與滾動元件80整體之重力與滾動時之拉力均由此處之連接部71承受，該等重力與拉力以及擠壓力筆雙重的壓制作用之下，極易造成該連接部71之破壞，加以該鏈條70係呈現概為『八』字型，變形量十分的大，此『八』字型移動不但非常容易造成該連結部71脫離該導引槽62，更易因而不當拉扯而斷裂，更因而使得該鏈條70與該迴流蓋60的磨擦阻力增加，除使循環動作不順暢外，結構的破壞更為嚴重，故有改良之必要者。

4.　該迴流蓋60之製作不易：由於該迴流蓋60係為一體式之結構或為兩半型之結構組接以高週波融合成一體式之結構，如此無論係以兩半型結構融接成一體化之結構或為一體式之結構，該直接一體化之結構，脫模時自有其困難性，而兩半型再融合成一體化之結構亦因其製法上多出一道程序，且於融合時，必須十分的準確，否則極易造成該迴流道61或其他結構的不準確，而成為一不良品必須將之淘汰，不符合經濟節省之原則者。

目前習知滾珠螺桿設於螺帽外部之迴流裝置，當鏈條夾帶滾動元件進入迴流蓋時，會因以薄弱之結構帶動鏈條整體結構產生高度差，且使該鏈條與配合之薄弱結構呈現『八』字型移動，此設計非常容易造成相關結構的破壞以及使該連結部脫離該導引槽造成運動不順暢，更易使該鏈條結構的斷裂，是以如何避免該鏈條的斷裂，並且增加該鏈條在該迴流道與該導引槽的移動順暢度，乃欲解決之技術問題點。

本發明係提供一種滾珠螺桿，係包括：一桿軸、一螺帽及兩迴流半型元件組成之迴流裝置，該桿軸周緣設有一螺旋狀之滾動溝，該滾動溝之間具有一牙峰，該螺帽設有一供該桿軸穿套之穿孔，該穿孔內徑設有相對該滾動溝之螺旋狀滾動槽，該滾動槽之間具有一牙峰，該桿軸與該螺帽之牙峰間係構成一導引空間，該滾動溝及滾動槽係配合形成一負荷路徑，該螺帽外緣設有一連通該穿孔之容置槽，且該容置槽至少連通跨過該螺帽之牙峰之兩相異點，其中，該兩迴流半型元件各設有一結合部及一迴流部，該兩迴流半型元件以該結合部相對接合形成一迴流裝置，整體設置於該容置槽中，該兩迴流部配合而形成一完整的迴流道，該迴流道之兩端係與該負荷路徑銜接構成一循環路徑，該迴流道內徑設有兩導引槽，且該導引槽之兩端係銜接該導引空間，並於該迴流道相對於該桿軸處另設有支撐凸部，並於該支撐凸部相對於該桿軸表面上之滾動溝設置有凸塊，以配合形成整體與該負荷路徑連結之循環路徑者。

本發明滾珠螺桿之主要目的乃係，利用於該螺帽上之該迴流裝置，係為兩迴流半型元件對合之結構形態，且該兩迴流半型元件相對設有迴流部，藉由兩迴流半型元件對合後形成一完整的迴流道，且於該迴流道兩側之該兩導引槽處設有平順完整的導引結構，以使該導引空間與該兩導引槽能確實的以最小的彎曲弧度，形成該滾動組兩側連結部能在最佳的移動路徑上移動，藉以達到結構簡化結合方便快速，而且組合後之結構完整性高，且提供該滾動組的該連結部導引移動時，具有循環更順暢與該滾動組不易變形、斷裂的雙重優點。

本發明滾珠螺桿之另一目的乃係，在兩相互對合之迴流半形元件係在該負荷路徑中設置一凸塊以及一支撐部，且該凸塊於該滾動元件進出之端部設有導緣，以該導緣俾導引該迴流裝置更順利的進入該迴流道，並配合於該迴流道相對於該桿軸處另設有支撐部予以有效的支撐滾動元件，可有效的增加循環的順暢性，更可減少結構破壞的可能性，提高該迴流裝置之實用效能者。

為使　貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合圖式及圖號詳述如后：首先，先請由第1及2圖所示觀之，該滾珠螺桿係包括：一桿軸10，周緣設有一螺旋狀之滾動溝11，該滾動溝11之間具有一牙峰12；一螺帽20，設有一供該桿軸10穿套之穿孔21，該穿孔21內徑設有相對該滾動溝11之螺旋狀滾動槽22，該滾動槽22之間具有一牙峰23，該桿軸10與該螺帽20之牙峰12,23間係構成一導引空間A，該滾動溝11及滾動槽22係配合形成一負荷路徑B，該螺帽20外緣設有至少一個連通該穿孔21之容置槽24，且該容置槽24至少連通跨過該螺帽20之牙峰23之兩相異點；兩迴流半型元件30，配合第3、4、5圖觀之，該兩迴流半型元件30各設有一結合部31及一迴流部32，該兩迴流半型元件30係成相互對稱之形態，以該結合部31相對接合形成一迴流裝置C，並以各該迴流半型元件30之該迴流部32形成完整之迴流道D者；其中，各該迴流半形元件30之該結合部31係沿該迴流道D之中心軸線彎曲設置，並與該迴流部32相鄰設置，且於該結合部31之兩端各設有一卡合塊311及一卡合槽312，藉由一該迴流半型元件30之該卡合塊311與另一該迴流半型元件30之該卡合槽312相對設置並相互嵌接成一體之結構形態，令該兩迴流半形元件30即可藉由該卡合塊311及卡合槽312相互卡合形成該迴流裝置C，該迴流裝置C設置於該容置槽24中；而該兩迴流部32配合而形成一迴流道D，該迴流道D之兩端形成一接口D1，請配合參閱第6、7圖所示，連接該接口D1之該迴流道D係為一進出部D2，連接兩該進出部D2的為一連接部D3，其中，該進出部D2與該連接部D3之連接係以緩曲弧形態結合；而該迴流道D係與該負荷路徑B銜接構成一循環路徑E，該迴流道D內徑設有兩導引槽33，該導引槽33係設於該迴流道D中間高度處延伸設置，即該導引槽33距離整體迴流半型元件30底部有接近該迴流道D半徑的高度延伸，該導引槽33與該導引空間A連相對之接口具有錐度，另該兩迴流半形元件30之迴流部32組合而成之該迴流道D上，設有配合負荷路徑B方向之凸塊34，該凸塊34相對於該迴流道D，且一端設有斜向之導緣340，另端成一圓柱體，係嵌設於該負荷路徑B內，且該導緣340之斜向係由該桿軸10之滾動溝11底向該迴流道D方向斜向延伸；而前述之導引槽33開口處之錐度形態係位於該接口D1處之該導引槽33端部形成一導引接口330，以該導引接口330銜接該導引空間A，而該接口D1係設成一斜切口之形態，即該迴流部32於該接口D1處形成一由該導引槽33斜切之開口緣320，該開口緣320接至該凹塊34之導緣340末端，並向該桿軸10之該滾動溝11成一開放擴大之形態；而於該進出部D2處係位於該凸塊34之上方位置，而該連接部D3相對於該桿軸10滾動溝11處另延伸出一片狀之一支撐部35，該支撐部35延伸之方向係隨著該桿軸10外緣設置，以使該連接部D3之該迴流道D與該滾動溝11產生一隔離之狀態者；以及一滾動組F，該滾動組F係包含一鏈條40及複數滾動元件50，其中該鏈條40係由複數間隔體41與設置於各該間隔體41兩側之連結部42構成，該等間隔體41之間係形成供該滾動元件50設置之容置空間43，該滾動組F係於該循環路徑E中，該連結部42係該滾動組F於該負荷路徑B流動時係位於該導引空間A內，而進入該迴流道D內時，該連結部42於該導引槽33中滑移者。

藉由上述結構，該桿軸10的轉動，係令該螺帽20以該滾動組F產生於該桿軸10上的直線運動，當該滾動組F於該負荷路徑B滾動，該連結部42係順著該導引空間A移動，在該滾動組F移動接近該迴流裝置C時，該滾動組F係由銜接該負荷路徑B的該迴流道D之該接口D1進入該迴流裝置C之進出部D2，該連結部42並係順著該導引空間A接入該導引槽33繼續接受導引，而跨過至少一牙峰12,23，再回到該循環路徑E的負荷路徑B的起始端，俾進行重複的循環動作，令該螺帽20順利的運動。

其中，由於該進出部D2與該導引空間A連接處係具有該斜切之開口緣320配合凸塊34之導緣340，使滾動組F之該連結部42可順利的進入該導引槽33內，而滾動組F之該滾動元件50亦可確實的進入該迴流道D內，不致產生不必的跳動，且該連結部42的順利導入該導引槽33內並無干涉可降低因干涉產生的噪音與破壞者。

當該滾動組F係由銜接該負荷路徑B的導緣340進入該迴流裝置C時，係碰觸到該負荷路徑B中的該凸塊34的導緣340時，以該導緣340斜向俾導引該迴流裝置C以更順利的角度進入該迴流道D。

藉上述具體實施例之結構，可得到下述之效益：

(一)該迴流部32之開口緣320設計提高滾動組F進入該迴流道D的順暢性：本發明該利用於一螺帽20與一桿軸10間設有相對之滾動溝11與滾動槽22成為一負荷路徑B，並於滾動槽22之間的牙峰12,23設一導引空間A，且連接的該迴流裝置C亦設有對應的該迴流道D與該兩導引槽33，使該導引空間A與該兩導引槽33能設於該滾動組F移動路徑的兩側，並配合該開口緣320之斜切設計，因此提供該滾動組F的該連結部42導引移動時，更為順利具有循環更順暢與該滾動組F不易變形，俾將發生斷裂的情事降到最低。

(二)該迴流裝置C製作組合快速方便：該迴流裝置C係具有兩迴流半型元件30直接以相對之嵌合結構予以嵌合組接，即置入該螺帽20之容置槽24內，快速而方便，此一預先結合之結構對於後製的程序亦十分的方便，縱有融合之加工亦十分的方便。

(三)整體迴流裝置C之結構強度大：藉由該凸塊34與該支撐部35之設置以及該導引槽33於整體迴流部32之中間高度處設置，使該導引槽33至該桿軸10外緣表面之厚度增加，有效提高整體之強度，以增加該迴流裝置C整體之使用壽命者。

(四)該滾動組F於該迴流裝置C內之滾動導引更為穩定：藉由該導引槽33係於該迴流道D之中間高度延伸設置，其彎曲之方向係為該滾動組F之該連結部42可變形之方向，如此即可使該滾動組F保持在最佳的狀態下，且以導緣340配合導引槽33以及凸塊34與支撐部35之位置，使該滾動組F於該迴流裝置C內之該迴流道D內滾動過程，更為確實，對於該滾動組F之該滾動元件50之支撐更為有效，而使該連結部42所需之支撐力量減少，可因而減少因支撐力不足產生之干涉，而有效的提高整體滾動之穩定度者。

(五)減少該滾動組F可能造成的破壞：該兩相互對合之迴流半形元件30於位在該負荷路徑B中設置之凸塊34，且該凸塊34於該滾動元件50進出之端部設有導緣340，以該導緣340俾導引該迴流裝置C更順利的進入該迴流道D，令該滾動元件50循環更順暢，加以支撐部35之設置，使該滾動元件50受支撐之力量更充份，相對減少該連結部42與該導引槽33間之相互支撐，可有效降低該連結部42不當受力之情事，以將對該連結部42造成破壞的可能性降至最低。

習式部份：

60．．．迴流蓋

61．．．迴流道

62．．．導引槽

70．．．鏈條

71．．．連接部

72．．．間隔體

80．．．滾動元件

本發明部份：

10．．．桿軸

11．．．滾動溝

12．．．牙峰

20．．．螺帽

21．．．穿孔

22．．．滾動槽

23．．．牙峰

24．．．容置槽

30．．．迴流半形元件

31．．．結合部

311．．．卡合塊

312．．．卡合槽

32．．．迴流部

320．．．開口緣

33．．．導引槽

330．．．導引介面

34．．．凸塊

340．．．導緣

35．．．支撐部

40．．．鏈條

41．．．間隔體

42．．．連結部

43．．．容置空間

50．．．滾動元件

A．．．導引空間

B．．．負荷路徑

C．．．迴流裝置

D．．．迴流道

D1．．．介面

D2．．．進出部

D3．．．連接部

E．．．循環路徑

F．．．滾動組

第1圖：係本發明的立體分解圖。

第2圖：係本發明組合側視剖面圖。

第3圖：係本發明迴流裝置的立體分解圖。

第4圖：係本發明迴流裝置的立體組合圖。

第5圖：係本發明迴流裝置的另一角度立體組合圖。

第6圖：係本發明迴流裝置的前視圖。

第7圖：係本發明迴流半形元件側視圖。

第8圖：係習式立體組合暨剖視圖。

第9圖：係習式的組合前視剖面圖。

10．．．桿軸

12．．．牙峰

11．．．滾動溝

20．．．螺帽

22．．．滾動槽

23．．．牙峰

24．．．容置槽

A．．．導引空間

B．．．負荷路徑

C．．．迴流裝置

D．．．迴流道

33．．．導引槽

34．．．凸塊

340．．．導緣

E．．．循環路徑

F．．．滾動組

40．．．鏈條

41．．．間隔體

42．．．連結部

43．．．容置空間

50．．．滾動元件

Claims (10)

1. 一種滾珠螺桿，係包括：一桿軸，周緣設有一螺旋狀之滾動溝，該滾動溝之間具有一牙峰；一螺帽，設有一供該桿軸穿套之穿孔，該穿孔內徑設有相對該滾動溝之螺旋狀滾動槽，該滾動槽之間具有一牙峰，該桿軸與該螺帽之牙峰間係構成一導引空間，該滾動溝及滾動槽係配合形成一負荷路徑，該螺帽外緣設有一連通該穿孔之容置槽，且該容置槽至少連通跨過該螺帽之牙峰之兩相異點；兩迴流半型元件，該兩迴流半型元件各設有一結合部及一迴流部，該兩迴流半型元件以該結合部相對接合形成一迴流裝置，並設置於該容置槽中，該兩迴流部配合而形成一迴流道，該迴流道之兩端係與該負荷路徑銜接構成一循環路徑，該迴流道內徑設有兩導引槽，且該導引槽之兩端係銜接該導引空間；以及一滾動組，該滾動組係包含一鏈條及複數滾動元件，其中該鏈條係由複數間隔體與設置於各該間隔體兩側之連結部構成，該等間隔體之間係形成供該滾動元件設置之容置空間，該滾動組係設置於該循環路徑中，該連結部於該負荷路徑係位於該導引空間，而該連結部於該迴流道係各位於該導引槽中。
2. 如申請專利範圍第1項之滾珠螺桿，其中，該導引槽與該導引空間連相對之接口具有錐度。
3. 如申請專利範圍第1項之滾珠螺桿，其中，該迴流 半形元件之該結合部係同時設有一卡合塊及一卡合槽，該兩迴流半形元件之該卡合塊及該卡合槽係相對設置，該兩迴流半形元件係藉由該卡合塊及卡合槽相互卡合形成一迴流裝置者。
4. 如申請專利範圍第1項之滾珠螺桿，其中，該兩迴流半形元件之迴流部組合而成之該迴流道上，另設有配合負荷路徑方向之凸塊。
5. 如申請專利範圍第4項之滾珠螺桿，其中，該凸塊相對於該迴流道供滾動元件進出之端部設有導緣，另端成一圓柱體，係嵌設於該負荷路徑內。
6. 如申請專利範圍第5項之滾珠螺桿，其中，該導緣係由該負荷路徑斜伸至該迴流道者。
7. 如申請專利範圍第1項之滾珠螺桿，其中，該兩迴流半型元件之迴流部配合形成一迴流道，該迴流道之兩端形成一接口，連接該接口之該迴流道係為一進出部，連接兩該進出部的為一連接部，其中，該進出部與該連接部之連接係以緩曲弧形態結合；該迴流道內徑設置之兩導引槽設於該迴流道中間高度處延伸設置，即該導引槽距離整體迴流半型元件底部有接近該迴流道半徑的高度延伸，該導引槽與該導引空間連相對之接口具有錐度。
8. 如申請專利範圍第7項之滾珠螺桿，其中，該兩迴流半形元件之迴流部組合而成之該迴流道上，設有配合負荷路徑方向之凸塊，該凸塊相對於該迴流道之一端設有斜向之導緣，另端成一圓柱體，係嵌設於該負荷路徑內，且該導緣之斜向係由該桿軸之 滾動溝底向該迴流道方向斜向延伸者。
9. 如申請專利範圍第7項之滾珠螺桿，其中，該導引槽開口處之錐度形態係位於該接口處之該導引槽端部形成一導引接口，以該導引接口銜接該導引空間，而該接口係設成一斜切口之形態，即該迴流部於該接口處形成一由該導引槽斜切之開口緣，該開口緣接至該凸塊之導緣末端，並向該桿軸之該滾動溝成一開放擴大之形態。
10. 如申請專利範圍第7項之滾珠螺桿，其中，該兩迴流半形元件之迴流部組合而成之該迴流道上，設有配合負荷路徑方向之凸塊，而另於該迴流道之該進出部處係位於該凸塊之上方位置，而該連接部相對於該桿軸滾動溝處另延伸出一片狀之一支撐部，該支撐部延伸之方向係隨著該桿軸外緣設置，以使該連接部之該迴流道與該滾動溝產生一隔離之狀態者。