TWI410567B - 可作扭轉運行之滾動體保持鏈及其組成之線性運動機構 - Google Patents
可作扭轉運行之滾動體保持鏈及其組成之線性運動機構 Download PDFInfo
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Description
本發明係有關於一種可作扭轉運行之滾動體保持鏈及其組成之線性運動機構，特別是指滾動體保持鏈將軸向延伸成列之多個滾動體兩兩相互分隔保持於其中，且滾動體在非垂直於保持鏈面之循環通道運行時，保持鏈會產生扭轉變形而克服彎曲之阻力。
現行線性運動機構中有運動件及一可軸向延伸之軌道件，運動件與軌道件各提供至少一列相互對應之軌道，軌道之間有一列滾動體與軌道接觸並在軌道上滾動，運動件並對每一列相互對應之軌道提供一回流直線通道及兩迴轉道，迴轉道連接回流直線通道及軌道之端面出入口，形成一循環通道，使得滾動體可以從軌道區經由迴轉道進入回流直線通道，從回流直線通道並再經由迴轉道進入軌道區，因此滾動體可以在循環通道內循環運行，藉由滾動體之滾動，運動件得以在軌道件上沿著軌道無限行程地運行。
為避免滾動體兩兩之間互相碰撞，在美國專利第
5927858號中，於滾珠之間提供間隔塊之設計；而由於間隔塊與滾珠之間的間隙，使得間隔塊容易傾斜，偏移，而與循環通道互相干涉造成無法平順地運行。
另外，在美國專利第5947605及6155718號等揭露滾珠連接鏈設計，滾珠連接鏈有兩條軸向排列之細長條並將間隔塊以軸向排列方式連接起來，滾珠被置於間隔塊之間並被保持住，由於滾珠連接鏈成扁長條狀，藉由扁長條之可撓性，滾珠連接鏈可以垂直於由兩條細長條構成之平面亦即扁平方向〈以下簡稱為滾珠連接鏈面〉無阻礙地彎曲，但是在垂直方向有較大的剛性，往此方向彎曲時會產生阻力。此設計因此只適合於循環通道完全位於垂直滾珠連接鏈面的平面上亦及滾珠連接鏈在二維空間上彎曲運行；而當循環通道不完全在此平面上時滾珠連接鏈必須往傾斜於滾珠連接鏈面方向彎曲，亦及必須克服往垂直方向彎曲的阻力，此設計因此將產生阻抗及運行不順暢。
因此，本發明之發明人曾提出中華民國發明專利第I273185號「滾珠鏈條」以解決滾珠連接鏈於扭轉運行時不順暢的缺失，而所述的滾珠鏈條由一列多顆前後排列的滾珠及一軸向延伸的間隔鏈所構成；間隔鏈提供多個前後排列的凹洞，滾珠位於其中。間隔鏈包含多個前後排列的間隔塊，間隔塊位於滾珠之間將滾珠兩兩相隔；至少兩條軸向延伸細長型的彈性帶以及橫向延伸彈性連結條。彈性連結條兩端連結彈性帶，中間與間隔塊做彈性連結；並保持彈性連結條具
有最大長度以及足夠的彈性，可以更自由地前後左右彎曲，間隔塊亦可以經由彈性連結相對於彈性連結條作各方向之旋轉傾斜。此一滾珠鏈條因此有足夠之自由度得以在三度空間改變方向的循環通道中以很小的阻力下平順地運行。
其中，本發明之發明人進一步發現，雖然前案中華民國發明專利第I273185號所提出之「滾珠鏈條」在彈性連結條兩端連結彈性帶，中間與間隔塊做彈性連結之結構使保持鏈具有極高的扭轉變形之自由度，但因為間隔塊與彈性連結條連結區域較小，在持續性的往復彎曲變形工作之下會有強度不足之疑慮，同時此結構在滾珠包覆面與彈性連結條之間形成缺槽會有保持鏈之滾珠包覆面抱持滾珠效果略為不佳，使得滾珠有運行不順暢之缺點。
爰此，本發明之發明人進一步提出一種具有滾動體包覆面，並且可作扭轉運行之滾動體保持鏈，係為了提供一種滾動體抱持效果好，並且可以作適當扭轉變形以克服彎曲阻力之保持鏈結構。
因而本發明之可作扭轉運行之滾動體保持鏈包含有一扁平長條以及多個間隔塊，其中扁平長條有軸向排列孔洞，孔洞之間形成隔片分隔兩孔洞，間隔塊分為上間隔塊及下間隔塊並分別結合於隔片之相對兩側，且前述上間隔塊及下間隔塊與前述隔片之間分別包含有一缺槽，且缺槽相互錯置在上間隔塊及下間隔塊的左右不同邊。
上述孔洞在扁平長條垂直方向及二間隔塊之間形成一孔洞面，上間隔塊與下間隔塊與孔洞相鄰之面係為一平滑面，此平滑面之一部分呈滾動體包覆面，並與扁平長條上之孔洞面平滑相接，而孔洞面再與相鄰之上間隔塊或下間隔塊的滾動體包覆面平滑相接而形成上包覆面或下包覆面，滾動體包覆面並具有一開口，平滑面之另一部分則沿滾動體包覆面之開口切線方向呈一曲面向外延伸，上包覆面或下包覆面開口方向斜側向地位於扁平長條之軸向垂直面與軸向橫側面之間，又上間隔塊與下間隔塊之滾動體包覆面錯置分別配置於左右不同邊，且開口方向相反，前述缺槽位置則在上間隔塊及下間隔塊所屬之平滑面的曲面部份。
上述滾動體包覆面為球狀包覆面或圓柱狀包覆面。
上述曲面係為圓筒面或圓錐面。
本發明亦為一種使用上述滾動體保持鏈之線性運動機構，包括：
一導引件，至少於其一側設置一第一軌道；一座體，跨置於該導引件上，其對應該第一軌道設置一第二軌道，並在第二軌道上兩端各設置一轉彎通道，轉彎通道之另一端由一回流直線通道連接，該第二軌道、轉彎通道以及回流直線通道形成一循環通道，該循環通道內設置至少一封閉之導引溝槽；該滾動體保持鏈之扁平長條兩側之至少一側位於導引溝槽內，並於該滾動體保持鏈之孔洞內分別設入一滾動體，該
滾動體保持鏈及該些滾動體藉著滾動體的滾動而於循環通道內循環運動，同時藉由滾動體在第一軌道及第二軌道中滾動，使得座體可以在導引件上沿第一軌道無限行程地運動。
滾動體保持鏈與保持在孔洞內之成列滾動體於線性運動機構之循環通道內運行時，循環通道提供導引溝槽，而滾動體保持鏈之扁平長條兩側位於溝槽內被導引，以確保滾動體保持鏈可以在正確位置上運行。
本發明之優點如下：
本發明之滾動體保持鏈在上間隔塊及下間隔塊所屬之平滑面的曲面部份與隔片之間在射出成型時預留一缺槽，使得保持鏈用在非垂直於保持鏈面之循環通道運行時，保持鏈之上、下間隔塊可以產生扭轉變形而克服彎曲之阻力，並且在上、下間隔塊與隔片之間有足夠的連結強度，同時滾動體包覆面也可以對滾動體提供足夠的拘束力。
(5)‧‧‧滾珠
(9)‧‧‧滑軌
(91)‧‧‧第一軌道
(10)‧‧‧座體
(11)‧‧‧端蓋
(101)‧‧‧第二軌道
(100)‧‧‧循環通道
(110)‧‧‧導引溝槽
(120)‧‧‧回流直線通道
(130)‧‧‧轉彎通道
(e1)(e2)‧‧‧開口口徑
(ψd)‧‧‧滾珠直徑
(N1)(N2)‧‧‧球狀包覆面
(33a)(34a)‧‧‧開口方向
(V)‧‧‧扁平長條截面上垂直方向
(H)‧‧‧扁平長條截面上水平方向
(H1)(H2)‧‧‧導引面
(T1)(T2)‧‧‧垂直面
(C1)‧‧‧回流直線通道之滾珠中心點與第一軌道及第二軌
道內的滾珠中心點所形成之平面
(Φ1)‧‧‧平面
(C1)‧‧‧與垂直面
(T1)‧‧‧形成角度
(△)‧‧‧垂直面
(T1)‧‧‧與垂直面
(T2)‧‧‧之間位移
第一圖為本發明滾珠保持鏈之右上方俯視圖。
第二圖為本發明滾珠保持鏈與成列滾珠斜視圖。
第三圖為第一圖中之A-A剖面視圖。
第四圖為第一圖中之B-B剖面視圖。
第五圖為第一圖中之C-C剖面視圖。
第六圖為本發明所揭露滾珠保持鏈與成列滾珠在線性運
動機構之循環通道內之示意圖。
第七圖為本發明所揭露回流直線通道未在導引面(H1)的垂直面(T1)上之示意圖。
第八圖為本發明之滾珠保持鏈在轉彎通道承受阻力變形之示意圖。
請參閱第一圖所示，本發明係為一種滾動體保持鏈，以滾珠保持鏈(1)為例[亦可以是用於滾柱之保持鏈]，該滾珠保持鏈(1)設計由一扁平長條(2)以及多個間隔塊(3)組成，其中扁平長條(2)有軸向排列孔洞(21)，孔洞(21)之間形成一隔片(22)分隔兩兩孔洞(21)，間隔塊(3)結合於其上，間隔塊(3)分為上間隔塊(31)與下間隔塊(32)，孔洞(21)在扁平長條(2)垂直方向及二間隔塊(3)之間形成一孔洞面(35)；如第二圖所示，一成列之滾珠(5)被間隔塊(3)兩兩相隔並被保持於孔洞(21)內，而藉由將兩兩滾珠(5)相隔開，當滾珠(5)在後述線性運動機構之循環通道內滾動時[請參閱第六圖]，相鄰滾珠(5)之間不會互相碰撞，使滾珠(5)可以順暢的滾動。
再如第一圖所示，上間隔塊(31)與下間隔塊(32)分別與孔洞(21)相對應之面為一平滑面(33)(34)，此平滑面(33)(34)之一部分為呈略大於滾珠(5)之球狀包覆面(33a)(34a)[若是用在滾柱之保持鏈，則為圓柱狀包覆面]並與扁平長條(2)上之孔洞面(35)平滑相接，經
由孔洞面(35)再與相鄰之上間隔塊(31)或下間隔塊(32)的球狀包覆面(33a)(34a)平滑相接而形成滾珠(5)之上包覆面(37)及下包覆面(38)。上、下球狀包覆面(33a)(34a)未與孔洞面(35)相接之一端在前述平滑面(33)(34)上形成一開口(39)；另外，上、下球狀包覆面(33a)(34a)分別配置於左右不同邊，且上、下球狀包覆面(33a)(34a)之開口(39)方向(N1)(N2)方向相反，又上、下球狀包覆面(33a)(34a)之開口(39)方向(N1)(N2)位於扁平長條(2)截面上之垂直方向(V)與水平方向(H)之間，如第三圖所示。
再如第四圖及第五圖所示，因為扁平長條(2)之孔洞面(35)，上間隔塊(31)及下間隔塊(32)之球狀包覆面(33a)(34a)所形成的開口口徑(e1)(e2)小於滾珠直徑(ψd)，而能確實將滾珠(5)拘束保持在扁平長條(2)之孔洞(21)中，因此滾珠(5)在孔洞(21)內不會有傾斜、偏移之情形，且滾珠(5)不會與循環通道產生互相干涉；而當球狀包覆面(33a)(34a)開口方向(N1)(N2)越傾斜於扁平長條(2)之水平方向(H)時，球狀包覆面(33a)(34a)越大，垂直方向(V)對滾珠(5)之拘束力也越大，如第三圖所示。
如第三圖所示，上、下球狀包覆面(33a)(34a)之開口(39)方向(N1)(N2)位於扁平長條(2)截面上之垂直方向(V)與水平方向(H)之間，因此在射出成型滾珠保
持鏈(1)時，能藉由斜側向的脫模，而能在一次射出製程形成全部滾珠保持鏈(1)，並且如第一圖及第二圖所示，上間隔塊(31)與下間隔塊(32)之平滑面(33)(34)另一部份則沿球狀包覆面(33a)(34a)開口(39)之切線方向向外延伸射出呈圓筒狀或圓錐狀之曲面(33b)(34b)，並且使該上間隔塊(31)及下間隔塊(32)所屬之平滑面(33)(34)的曲面(33b)(34b)部份與前述隔片(22)之間包含有一缺槽(4)，前述滾珠(5)與上間隔塊(31)及下間隔塊(32)呈圓筒狀或圓錐狀曲面(33b)(34b)之間可作為一儲油空間用以儲存潤滑油脂之用。
如第六圖所示，上述滾珠保持鏈(1)使用於一線性運動機構，如線性滑軌，其中線性滑軌包括一滑軌(9)，於側面設置至少一第一軌道(91)；一座體(10)，跨置於該滑軌(9)上，其對應該第一軌道(91)設置一第二軌道(101)，並在座體(10)兩端各設置一端蓋(11)，端蓋(11)提供至少一轉彎通道(130)，轉彎通道(130)之一端連接於第二軌道(101)之端部，另一端則與座體(10)提供之回流直線通道(120)連接；第二軌道(101)，轉彎通道(130)以及回流直線通道(120)形成一循環通道(100)；循環通道(100)內設置導引溝槽(110)。滾珠保持鏈(1)與保持在孔洞(21)內之成列滾珠(5)於線性運動機構之循環通道(100)內循環滾動運行時；該滾珠保持鏈(1)之扁平長條(2)兩側位於導引溝槽內(110)被導引，以確保滾珠保持鏈(1)可以在正確
位置上運行，同時藉由滾珠(5)在第一軌道(91)及第二軌道(101)中滾動，使得座體(10)可以在滑軌(9)上沿第一軌道(91)無限行程地運動。
如第七圖所示，其中導引溝槽(110)在第一軌道(91)及第二軌道(101)內構成了導引面(H1)，在回流直線通道(120)內構成導引面(H2)，為使回流直線通道(120)能有最佳設計位置，回流直線通道(120)不一定要在導引面(H1)的垂直面(T1)上，而回流直線通道(120)之滾珠(5)中心點與第一軌道(91)及第二軌道(101)內的滾珠(5)中心點所形成之平面(C1)與導引面(H1)的垂直面(T1)形成一角度(Φ1)，因此導引面(H1)之垂直面(T1)與導引面(H2)之垂直面(T3)產生位移(△)。配合第六圖，所以當滾珠保持鏈(1)由第一軌道(91)及第二軌道(101)內進入轉彎通道(130)時會產生扭轉形變而產生阻力。
請參閱第八圖所示，因此本發明在上間隔塊(31)及下間隔塊(32)與隔片(22)之間形成前述缺槽(4)狀的緩衝區，使得滾珠保持鏈(1)在進入轉彎通道(130)時，可以藉由上間隔塊(31)及下間隔塊(32)的曲面(33b)(34b)部份朝扁平長條(2)之隔片(22)彎曲變形，降低轉彎通道(130)因為具有位移(△)的高度差異而在轉彎通道(130)產生的連續高度變化所造成的阻力，藉此使滾珠保持鏈(1)在工作時承受較低阻力，並具有足夠的對滾珠
(5)的拘束力，而能在循環通道(100)內平順的運行，同時在上間隔塊(31)及下間隔塊(32)與隔片(22)的連結處有足夠的連結強度，可以承受持續性的往復彎曲變形之工作。
(1)‧‧‧滾珠保持鏈
(2)‧‧‧扁平長條
(21)‧‧‧孔洞
(22)‧‧‧隔片
(3)‧‧‧間隔塊
(31)‧‧‧上間隔塊
(32)‧‧‧下間隔塊
(33)(34)‧‧‧平滑面
(33a)(34a)‧‧‧球狀包覆面
(33b)(34b)‧‧‧曲面
(35)‧‧‧孔洞面
(4)‧‧‧缺槽
Claims (7)
- 一種滾動體保持鏈，包含有一扁平長條以及多個間隔塊，其中扁平長條有軸向排列孔洞，孔洞之間形成隔片分隔兩孔洞，間隔塊分為上間隔塊及下間隔塊並分別結合於隔片之相對兩側；其特徵在於：前述上間隔塊及下間隔塊與前述隔片之間分別包含有一缺槽，且缺槽相互錯置在上間隔塊及下間隔塊的左右不同邊。
- 如申請專利範圍第1項所述之滾動體保持鏈，其中該孔洞在扁平長條垂直方向及二間隔塊之間形成一孔洞面，上間隔塊與下間隔塊與孔洞相鄰之面係為一平滑面，此平滑面之一部分呈滾動體包覆面，並與扁平長條上之孔洞面平滑相接，而孔洞面再與相鄰之上間隔塊或下間隔塊的滾動體包覆面平滑相接而形成上包覆面或下包覆面，滾動體包覆面並具有一開口，平滑面之另一部分則沿滾動體包覆面之開口切線方向呈一曲面向外延伸，上包覆面或下包覆面開口方向斜側向地位於扁平長條之軸向垂直面與軸向橫側面之間，又上間隔塊與下間隔塊之滾動體包覆面錯置分別配置於左右不同邊，且開口方向相反，前述缺槽位置則在上間隔塊及下間隔塊所屬之平滑面的曲面部份。
- 如申請專利範圍第2項所述之滾動體保持鏈，其中該滾動體 包覆面為球狀包覆面。
- 如申請專利範圍第2項所述之滾動體保持鏈，其中該滾動體包覆面為圓柱狀包覆面。
- 如申請專利範圍第2項所述之滾動體保持鏈，其中該曲面係為圓筒面。
- 如申請專利範圍第2項所述之滾動體保持鏈，其中該曲面係為圓錐面。
- 一種使用申請專利範圍第1項至第6項任一項所述之滾動體保持鏈之線性運動機構，包括：一導引件，至少於其一側設置一第一軌道；一座體，跨置於該導引件上，其對應該第一軌道設置一第二軌道，並在第二軌道上兩端各設置一轉彎通道，轉彎通道之另一端由一回流直線通道連接，該第二軌道、轉彎通道以及回流直線通道形成一循環通道，該循環通道內設置至少一封閉之導引溝槽；該滾動體保持鏈之扁平長條兩側之至少一側位於導引溝槽內，並於該滾動體保持鏈之孔洞內分別設入一滾動體，該滾動體保持鏈及該些滾動體藉著滾動體的滾動而於循環通道內循環運動。
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| TW100114771A TWI410567B (zh) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | 可作扭轉運行之滾動體保持鏈及其組成之線性運動機構 |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201243182A TW201243182A (en) | 2012-11-01 |
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ID=48093782
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2011
- 2011-04-28 TW TW100114771A patent/TWI410567B/zh active
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