TWI437173B - 滾子螺桿 - Google Patents

Description

滾子螺桿

本發明有關於在螺桿與螺帽之間可滾動運動地介設有滾子的滾子螺桿。

近年，已開發出在螺桿與螺帽間可滾動運動地介設有滾子的滾子螺桿。因為滾子與滾子滾道面之間為線接觸，因而相較於滾珠螺桿，滾子螺桿具有可增加能負荷之荷重的優點。但是，相較於可朝四面八方任一方向滾動的滾珠，因為滾子的前進方向僅限於單一方向，因而產生滾子循環極為困難的問題。

滾子螺桿的循環路徑由螺旋狀負荷滾子滾道路徑(其形成於螺桿外周面的螺旋狀滾子滾道面與螺帽內周面的螺旋狀負荷滾子滾道面之間)、與無負荷返回路徑(其相連負荷滾子滾道路徑的一端與另一端)所構成。無負荷返回路徑形成於螺帽上所安裝的循環構件中。循環構件中，用以掬起在螺旋狀負荷滾子滾道路徑中移動的滾子之掬起部，設置有唇部，藉以掬起在螺桿之滾子滾道面中滾動的滾子。唇部由螺帽側朝螺桿的滾子滾道面突出。

在無負荷返回路徑中，在滾子周圍設置有餘隙，因此無負荷返回路徑的直徑較大於負荷滾子滾道路徑的直徑。習知的滾子螺桿中，為消除無負荷返回路徑與負荷滾子滾道路徑間的直徑差異，將循環構件的唇部內壁面形成為推拔狀，從無負荷返回路徑朝向負荷滾子滾道路徑，其寬度逐漸變為狹窄(參照專利文獻1)。並且，在整理無負荷返回路徑中移動的滾子之後，再將其導引至負荷滾子滾道路徑中。

再者，如上所述，在螺旋狀負荷滾子滾道路徑中移動的滾子，藉由循環構件的掬起部而被掬起，並被導引至無負荷返回路徑內。習知的滾子螺桿中，為能順暢地掬起在負荷滾子滾道路徑中移動的滾子，將形成有掬起部的無負荷返回路徑配置於負荷滾子滾道路徑的切線方向上(參照專利文獻2)。即，從螺帽的軸線方向觀看時，配置於環狀負荷滾子滾道路徑的切線方向上，從螺帽的側面方向觀看時，則配置於負荷滾子滾道路徑的導程角方向上。

專利文獻1：日本專利特開2006-118649號公報

專利文獻2：日本專利特開平11-210858號公報

但是，滾子亦會從負荷滾子滾道路徑朝無負荷返回路徑移動。即使利用入口較狹窄的唇部將滾子掬起，當滾子掉入螺桿的滾子滾道面側等情況時，滾子會碰撞到唇部的邊緣，而出現無法將滾子順利掬起的情況。若滾子碰撞到唇部的邊緣，會有唇部的邊緣遭受破損、或滾子互擠的可能性。

再者，如圖30所示，將無負荷返回路徑配置於負荷滾子滾道路徑的切線方向上時，並無法使循環構件131的掬起部132靠近負荷滾子滾道路徑133。因為在過於靠近時，為避免掬起部132接觸到螺桿，便無法確保可具充分強度的厚度。因而，滾子134在從負荷滾子滾道路徑133中滾出之後起至受掬起部132約束為止之間，出現不受約束的區間。並且，在該不受約束的區間中，滾子會傾斜，如圖31所示，滾子134側面在軸線方向之端部可能會碰撞到掬起部132邊緣。從負荷滾子滾道路徑朝無負荷返回路徑前進的滾子134，受後續的滾子134推擠而進入掬起部中。若滾子134碰撞到掬起部132的邊緣，便有掬起部132的邊緣遭受破損、或滾子134互擠之虞。

緣是，本發明之目的在於提供一種滾子螺桿，可防止從負荷滾子滾道路徑朝無負荷返回路徑前進的滾子碰撞到掬起部。

再者，本發明另一目的在於提供一種滾子螺桿，可防止從無負荷返回路徑朝負荷滾子滾道路徑前進的滾子傾斜，使其可順暢移動。

以下說明本發明。

為解決上述問題，本發明第1態樣的滾子螺桿，具備有：在外周面上具有螺旋狀滾子滾道面的螺桿；在內周面上具有與上述螺桿的上述滾子滾道面呈相對向之負荷滾子滾道面的螺帽；設置於上述螺帽，具有將上述螺帽的上述負荷滾子滾道面一端與另一端相連接之無負荷返回路徑的循環構件；在上述螺桿的上述滾子滾道面與上述螺帽的上述負荷滾子滾道面間之負荷滾子滾道路徑中、及上述循環構件的無負荷返回路徑中排列的複數滾子；以及將在上述負荷滾子滾道路徑中移動的上述滾子，朝上述無負荷返回路徑內掬起的上述循環構件之掬起部；其中，上述掬起部具有一對對角對應部，其接觸到滾子四角形側面的對角部，該一對對角對應部間的寬度隨朝上述無負荷返回路徑之深度進入而逐漸變狹窄，使上述無負荷返回路徑的截面逐漸接近四角形；從上述負荷滾子滾道路徑朝上述無負荷返回路徑移動的上述滾子，受在上述一對對角對應部處環抱其對角部而被導引至上述無負荷返回路徑內。

本發明第2態樣所記載發明的滾子螺桿，具備有：在外周面上具有螺旋狀滾子滾道面的螺桿；在內周面上具有與上述螺桿的上述滾子滾道面呈相對向之負荷滾子滾道面的螺帽；設置於上述螺帽，具有將上述螺帽的上述負荷滾子滾道面一端與另一端相連接之無負荷返回路徑的循環構件；在上述螺桿的上述滾子滾道面與上述螺帽的上述負荷滾子滾道面間之負荷滾子滾道路徑中、及上述循環構件的無負荷返回路徑中排列的複數滾子；以及將在上述負荷滾子滾道路徑中移動的上述滾子，朝上述無負荷返回路徑內掬起的上述循環構件之掬起部；其中，上述掬起部從上述螺帽的上述負荷滾子滾道面所連接之截面V字狀連接通路的邊緣朝上述螺桿側伸出，並具有對應於滾子四角形側面對角部的一對對角對應部；該一對對角對應部間的寬度隨朝上述無負荷返回路徑之深度進入而逐漸變狹窄，使藉由上述連接通路及上述一對對角對應部所形成的上述無負荷返回路徑之截面，隨朝上述無負荷返回路徑之深度進入而逐漸接近四角形。

本發明第3態樣所記載發明，在本發明第1或2態樣所記載的滾子螺桿中，上述滾子螺桿更進一步具備有介設於上述複數滾子間的複數保持器，用以防止相鄰接的一對滾子相接觸；在上述一對對角對應部間，設有用以將偏離循環軌道的上述保持器掬起至無負荷返回路徑內的唇部；上述唇部的內壁面與藉由上述一對對角對應部掬起上述滾子的軌道相分離。

本發明第4態樣所記載發明，在本發明第3態樣所記載的滾子螺桿中，上述唇部內壁面正交於上述無負荷返回路徑的截面形狀，將藉由上述一對對角對應部所掬起之滾子中未接觸到上述一對對角對應部的對角部之對角線上的頂點，與上述一對對角對應部的內壁相連結，而形成為頂角未滿90度的V字狀。

本發明第5態樣所記載的發明，在本發明第3或4態樣所記載的滾子螺桿中，上述唇部的內壁面形成為推拔狀，使上述無負荷返回路徑的截面積隨從上述無負荷返回路徑朝上述負荷滾子滾道路徑而逐漸擴大。

本發明第6態樣所記載發明的滾子螺桿，具備有：在外周面上具有螺旋狀滾子滾道面的螺桿；在內周面上具有與上述螺桿的上述滾子滾道面呈相對向之負荷滾子滾道面的螺帽；設置於上述螺帽，具有將上述螺帽的上述負荷滾子滾道面一端與另一端相連接之無負荷返回路徑的循環構件；在上述螺桿的上述滾子滾道面、與上述螺帽的上述負荷滾子滾道面間之負荷滾子滾道路徑中、及上述循環構件的無負荷返回路徑中排列的複數滾子；以及上述無負荷返回路徑的掬起路徑，其由將在上述負荷滾子滾道路徑中移動的上述滾子朝上述無負荷返回路徑內掬起的掬起部所形成；其中，從上述螺帽軸線方向觀看時，從上述負荷滾子滾道路徑朝上述無負荷返回路徑前進的滾子，在上述掬起路徑內的進行方向，較上述負荷滾子滾道路徑的切線方向更朝向外側。

本發明第7態樣所記載發明的滾子螺桿，具備有：在外周面上具有螺旋狀滾子滾道面的螺桿；在內周面上具有與上述螺桿的上述滾子滾道面呈相對向之負荷滾子滾道面的螺帽；設置於上述螺帽，具有將上述螺帽的上述負荷滾子滾道面一端與另一端相連接之無負荷返回路徑的循環構件；在上述螺桿的上述滾子滾道面與上述螺帽的上述負荷滾子滾道面間之負荷滾子滾道路徑中、及上述循環構件的無負荷返回路徑中排列的複數滾子；以及上述無負荷返回路徑之掬起路徑，其由將在上述負荷滾子滾道路徑中移動的上述滾子朝上述無負荷返回路徑內掬起的掬起部所形成；其中，從上述螺帽軸線方向觀看時，上述掬起路徑之中心線較上述負荷滾子滾道路徑的切線方向更朝向外側。

本發明第8態樣所記載發明，在本發明第6或7態樣所記載滾子螺桿中，上述循環構件的上述無負荷返回路徑，具有：平行於上述螺帽之軸線而延伸的直線通路、及設置於上述直線通路二端且具有上述掬起路徑的方向轉換路徑；從上述螺帽軸線方向觀看時，上述方向轉換路徑的上述掬起路徑之中心線，較上述負荷滾子滾道路徑之中心線的切線方向更靠外側，且上述方向轉換路徑在到達上述直線通路的半途中彎曲，而可將上述掬起路徑連接於上述直線通路。

本發明第9態樣所記載發明的滾子螺桿，具備有：在外周面上具有螺旋狀滾子滾道面的螺桿；在內周面上具有與上述螺桿的上述滾子滾道面呈相對向之負荷滾子滾道面的螺帽；設置於上述螺帽，具有將上述螺帽的上述負荷滾子滾道面一端與另一端相連接之無負荷返回路徑的循環構件；在上述螺桿的上述滾子滾道面與上述螺帽的上述負荷滾子滾道面間之負荷滾子滾道路徑中、及上述循環構件的無負荷返回路徑中排列的複數滾子；以及上述循環構件之掬起部，其將在上述負荷滾子滾道路徑中移動的上述滾子朝上述無負荷返回路徑內掬起；其中，當上述滾子之中心位於從上述負荷滾子滾道路徑轉換為上述無負荷返回路徑之處時，上述掬起部覆蓋上述滾子。

本發明第10態樣所記載發明，在本發明第9態樣所記載滾子螺桿中，上述無負荷返回路徑具有由上述掬起部所形成的掬起路徑，從上述負荷滾子滾道路徑朝上述無負荷返回路徑前進的滾子在上述掬起路徑內的進行方向，從上述螺帽軸線方向觀看時，較上述負荷滾子滾道路徑的切線方向更朝外側。

本發明第11態樣所記載發明，在本發明第6、7或9態樣所記載滾子螺桿中，上述滾子的端面包括有球面。

本發明第12態樣所記載發明，在本發明第6、7或9態樣所記載滾子螺桿中，

上述複數滾子以相鄰接之滾子的軸線大致保持平行之狀態而平行排列；上述掬起部突出於上述螺桿側，且由山形狀唇部所構成，該山形狀唇部具有與上述滾子端面側相對應的第一壁部及與上述滾子側面相對應的第二壁部；上述第二壁部的邊緣較上述第一壁部的邊緣更靠近上述負荷滾子滾道路徑，使從上述負荷滾子滾道路徑朝上述無負荷返回路徑移動的滾子，受上述第二壁部之約束較先於受上述第一壁部之約束。

根據本發明第1態樣之發明，掬起部的對角對應部環抱滾子的對角部而將滾子掬起。因為掬起部上可不設置唇部，因而亦不會有唇部遭受破損之虞。

根據本發明第2態樣之發明，掬起部的對角對應部可環抱滾子的對角部而將滾子掬起。因為掬起部上可不設置唇部，因而亦不會有唇部遭受破損之虞。

根據本發明第3態樣所記載發明，可藉由保持器掬起用的唇部掬起偏離循環軌道的保持器。因為該唇部與滾子的軌道相分離，不會接觸到滾子，因而不會有因接觸滾子而遭受破損。

根據本發明第4態樣所記載的發明，唇部的內壁面不會接觸到滾子。

根據本發明第5態樣所記載的發明，可使唇部靠螺桿側的邊緣不會抵接於滾子。且，可將藉由保持器掬起用唇部所掬起的保持器順暢地導引至無負荷返回路徑中。

根據本發明第6態樣之發明，因為掬起路徑中的滾子進行方向，較負荷滾子滾道路徑的切線方向更朝外側，因而可在確保掬起部的厚度之下，使掬起部邊緣靠近負荷滾子滾道路徑。將滾子受掬起部所約束的區間拉長，可縮短不受約束的區間，因而可防止滾子傾斜。

根據本發明第7態樣之發明，因為掬起路徑中的滾子進行方向，較負荷滾子滾道路徑的切線方向更靠外側，因而可在確保掬起部的厚度之下，使掬起部邊緣靠近負荷滾子滾道路徑。將滾子受掬起部所約束的區間拉長，可縮短不受約束的區間，因而可防止滾子傾斜。

根據本發明第8態樣所記載發明，可將從切線方向朝外側的掬起路徑與直線通路相連接。

根據本發明第9態樣所記載發明，在滾子完全從負荷滾子滾道路徑中離開之前，滾子在進行方向上的端部便已進入循環構件的掬起部中。因而，可消除滾子不受約束的區間。

根據本發明第10態樣所記載發明，因為無負荷返回路徑中的滾子進行方向，較負荷滾子滾道路徑的切線方向更靠外側，因而可在確保掬起部的厚度之下，使掬起部邊緣靠近負荷滾子滾道路徑。

根據本發明第11態樣所記載發明，當滾子進入循環構件的掬起部中之時，滾子端面並不會被掬起部之邊緣勾到。且，當滾子通過零件間的高低差時，滾子端面亦不會被高低差勾到。

根據本發明第12態樣所記載發明，因為滾子側面側將會先受唇部的約束，因此可防止滾子端面側抵接於唇部邊緣而導致唇部遭受損傷。

圖1及圖2所示係本發明一實施形態的滾子螺桿立體圖。圖1所示係滾子螺桿的立體圖(含部分剖視圖)。

滾子螺桿具備有：外周面上形成螺旋狀滾子滾道面1a的螺桿1、以及內周面上形成與滾子滾道面1a呈相對向之螺旋狀負荷滾子滾道面2a的螺帽2。

螺桿1，在碳鋼、鉻鋼、或不銹鋼等棒鋼的外周面上，利用切削及研磨加工或滾軋加工形成具有既定導程的螺旋狀滾子滾道面1a。負荷滾子滾道面2a的截面呈V字狀且張開角度約90度。本實施形態中，在螺桿1的外周面上形成二條滾子滾道面1a。而在二條滾子滾道面1a上分別平行排列有複數滾子。在二條滾子滾道面1a中平行排列的複數滾子軸線朝向相互相反的方向。藉此可負荷螺桿1軸線方向的相反二方向荷重。設置有二組循環構件3，使在二條滾子滾道面1a中移動的滾子可以循環。當然，滾子螺桿上的條數可為一條、二條、三條等，可依照滾子螺桿的用途而適當決定。

圖2所示係螺帽2的立體圖。螺帽2，在碳鋼、鉻鋼、或不銹鋼等圓筒內周面上，利用切削及研磨加工或滾軋加工形成具有既定導程的螺旋狀負荷滾子滾道面2a。負荷滾子滾道面2a的截面呈V字狀且張開角度約90度。在螺帽2外周的軸線方向端部上，形成供將螺帽2安裝於對象零件上的凸緣2b。

圖3所示係在螺桿1的滾子滾道面1a與螺帽2的負荷滾子滾道面2a間所夾設的滾子4。滾子4呈圓筒形狀，且直徑與長度約略相等。從側面所觀看到的滾子4形狀接近正方形。滾子4的端面4a施以曲率半徑R為一定的球面狀截角。因為端面4a呈球面，因而滾子4的端面4a以一點而接觸於滾子滾道面1a。在螺帽2之負荷滾子滾道面2a與螺桿1之滾子滾道面1a間的二條負荷滾子滾道路徑6中，分別以相鄰接滾子4的軸線大致呈平行的方式平行排列。相鄰接滾子4間介設有保持器5(參照圖12)。保持器5保持滾子4的姿勢，使滾子4的軸線通過螺桿1的中心線。

滾子4由接觸到螺桿1的滾子滾道面1a及螺帽2的負荷滾子滾道面2a之一側面4c負荷荷重，其端面4a則並不負荷荷重。所以，各滾子4僅可負荷螺桿1軸線方向上單一方向的荷重。藉由將平行排列的複數滾子4之軸線4b方向，在二條負荷滾子滾道路徑6間使每條間呈互異，便可負荷相反二方向((1)及(2)方向)上的荷重。

圖4所示係螺帽2中所安裝的循環構件3與螺桿1間之位置關係。循環構件3具備有：插入朝螺帽2之軸線方向延伸的貫通孔中之循環管路8，以及安裝在循環管路8之軸線方向端部的一對方向轉換路徑構成構件12。在循環構件3中形成有連接負荷滾子滾道路徑6之一端與另一端的無負荷返回路徑。無負荷返回路徑由：形成在循環管路8中且平行於螺帽2中心線而直線延伸的直線通路9(參照圖5)，以及形成在一對方向轉換路徑構成構件12中形成而連接於直線通路9之二端的曲線狀一對方向轉換路徑7(參照圖6)所構成。滾動至負荷滾子滾道路徑6一端的滾子4，被導引到循環構件3的方向轉換路徑7內，經由直線通路9後，從另一方向轉換路徑7再度返回負荷滾子滾道路徑6的另一端。

圖5所示係循環管路8。循環管路8以二分割的分割片8a、8b相結合而成。在循環管路8的內部形成有相對於螺帽2之軸線方向呈平行直線狀延伸的直線通路9。該直線通路9呈扭轉，以使在直線通路9中移動的滾子4姿勢旋轉。藉由利用直線通路9使滾子姿勢旋轉，可使從負荷滾子滾道路徑6之一端所掬起的滾子4，以姿勢呈一致之狀態返回於負荷滾子滾道路徑6之另一端。

分割片8a、8b的接合面位於截面呈四角形的直線通路9之對角線上。因為直線通路9扭轉，因而分割片8a、8b的接合面16亦扭轉。作為接合面16的四角形頂點在循環管路8的軸線方向半途切換。藉此，在分割片8a、8b中加工出扭轉的直線通路9時，可避免發生過切(undercut)的情況。在循環管路8的軸線方向二端面，貫穿而設有供循環管路8定位用的定位孔8c。

圖6所示係方向轉換路徑構成構件12的立體圖。方向轉換路徑構成構件12安裝於螺帽2的端面。方向轉換路徑構成構件12以構成方向轉換路徑7內周側的R角塊10、與構成方向轉換路徑7外周側的端塊11相結合而成。

在方向轉換路徑構成構件12中，形成有截面呈V字狀且連續於螺帽2之負荷滾子滾道面2a的連接通路13。連接通路13朝螺旋狀負荷滾子滾道面2a的切線方向呈直線狀延伸。方向轉換路徑7在連接通路13中呈直線狀延伸後，再彎曲為圓弧狀。方向轉換路徑7中，在滾子4的周圍設有餘隙。連接通路13的深度較深於螺帽2的負荷滾子滾道面2a。對負荷滾子滾道面2a施行截角，以使負荷滾子滾道面2a與連接通路13的連接部分處不會發生高低差。

在連接通路13的邊緣處形成有朝螺桿1側伸出且對應於滾子四角形側面之對角部的一對對角對應部14。該一對對角對應部14具有掬起部之功能，可將在負荷滾子滾道路徑6中移動的滾子4掬起至方向轉換路徑7內。在一對對角對應部14間，形成有V字狀的山形唇部15，以供將偏離循環軌道的保持器5掬起至無負荷返回路徑內(參照圖7)。在將方向轉換路徑構成構件12安裝於螺帽2中之時，唇部15靠近於螺桿1中截面呈V字狀之滾子滾道面。有關該等一對對角對應部14及唇部15的構造，容後述。

在方向轉換路徑構成構件12與循環管路8的接合面上，加工有定位孔12a。在循環管路8及方向轉換路徑構成構件12上的定位孔8c、12a中插入定位梢，藉此可定位該等。

圖7所示係R角塊10的立體圖，圖8所示係端塊11的立體圖。如上所述，方向轉換路徑7在連接通路13中呈直線狀延伸，然後彎曲為圓弧等曲線狀。方向轉換路徑構成構件12沿方向轉換路徑7的截面四角形對角線，分割為內周側的R角塊10與外周側的端塊11。如圖7所示，R角塊10具備有：安裝於螺帽2端面的凸緣部10a、以及形成方向轉換路徑7的本體部10b。在凸緣部10a中加工有安裝孔17，供將R角塊10安裝於螺帽2上。凸緣部10a中，在形成連接通路13的部分處，形成有一對對角對應部14中之一者，以將在負荷滾子滾道路徑6中移動的滾子4掬起。此外，對角對應部14形成有唇部15之一半，以將偏離循環軌道的保持器5掬起。R角塊10可藉由將金屬切削加工或金屬射出成型而製造，亦可為樹脂的成型品。

如圖8所示，端塊11具備有：供安裝於螺帽2端面上的凸緣部11a、以及形成方向轉換路徑7的本體部11b。凸緣部11a中，在形成連接通路13的部分處，形成有一對對角對應部14中之一者，以將在負荷滾子滾道路徑6中移動的滾子4掬起。此外，對角對應部14形成有唇部15之一半，以將偏離循環軌道的保持器5掬起。端塊11可藉由將金屬切削加工或金屬射出成型而製造，亦可為樹脂的成型品。

圖9所示係螺帽2的立體圖。螺帽2中加工有平行於螺帽2之軸線而呈直線延伸的貫通孔2c。在該貫通孔2c中插入循環管路8。此外，在螺帽2在軸線方向上的端面2d上，加工有搭配於方向轉換路徑構成構件12之凸緣部10a、11a形狀的凹陷2e。使R角塊10與端塊11重疊，並將該等凸緣部10a、11a嵌入凹陷2e中，藉由將未圖示之螺栓旋入於螺帽2中，便可將方向轉換路徑構成構件12安裝於螺帽2中。

圖10及圖11所示係在螺帽2的端面2d上安裝有方向轉換路徑構成構件12的狀態。將該方向轉換路徑構成構件12安裝於螺帽2中之時，山形的唇部15突出而較螺帽2負荷滾子滾道面2a之牙頂更靠內側(即螺桿1側)。雖較螺桿1的滾子滾道面1a之牙頂1b更深入牙底1c側，但並未接觸到牙底1c。並且，該唇部15的頂點15a沿著螺桿1的滾子滾道面1a之螺旋。從螺桿1軸線方向所觀看到的頂點15a，其曲率半徑較大於牙底1c的半徑，且較小於牙頂1b的曲率半徑。

圖12所示係將在螺旋狀負荷滾子滾道路徑6中移動的滾子4及保持器5，藉由一對對角對應部14及唇部15掬起的狀態。一對對角對應部14間的寬度隨朝方向轉換路徑7的深度而逐漸變狹窄。方向轉換路徑構成構件12中靠螺桿1側的對向面12b形成為圓筒一部分的曲面，相對於此，連接通路13則呈直線式延伸，藉此便可使一對對角對應部14間的寬度自然地變為狹窄。從負荷滾子滾道路徑6朝方向轉換路徑7移動的滾子4，受一對對角對應部14環抱其對角部4e而被導引至方向轉換路徑7內。

在滾子4間所介設的保持器5，如同普通滾子4般，在循環軌道中循環。但是，當在滾子4與保持器5之間空出有空間等時，保持器5會有偏離正常循環軌道的情況。此時，唇部15便將偏離循環軌道的保持器5掬起，並導引至方向轉換路徑7內。該唇部15的內壁面15b與滾子4的軌道相分離，而不會接觸到滾子4。因此，可防止滾子4接觸到唇部15靠負荷滾子滾道路徑側的邊緣15c，避免導致邊緣15c遭受破損。

圖13所示係利用一對對角對應部14開始掬起滾子4的狀態(圖13(A))及掬起中的狀態(圖13(B))。當滾子4從負荷滾子滾道路徑6朝方向轉換路徑7前進時，設置在R角塊10及端塊11中的對角對應部14，包夾滾子的對角部4e，並將其導引至方向轉換路徑7內。一對對角對應部14間的寬度隨朝方向轉換路徑7的深度而逐漸變狹窄，使由連接通路13及一對對角對應部14所形成的方向轉換路徑7截面，隨朝方向轉換路徑7的深度而逐漸接近四角形。因而，滾子4之對角部4e與對角對應部14的接觸面積亦逐漸變大，使滾子4容易進入方向轉換路徑7的深度處。

圖14所示係唇部15。圖14(A)所示係R角塊10與端塊11的組合狀態，圖14(B)所示係將端塊11拆卸的狀態。唇部15的內壁面15b中切出構成(B)中假想三角柱31之側面31a的推拔狀。唇部15的內壁面15b形成推拔狀，隨從方向轉換路徑7朝負荷滾子滾道路徑6，使方向轉換路徑7的截面積逐漸變大。藉此使滾子4不會接觸到唇部15的內壁面15b。另外，在將唇部15的內壁面15b形成推拔狀之下，便可能有偏離唇部15邊緣之頂點的情況發生。

圖15所示係唇部15內壁面15b的截面形狀。形成上述推拔狀的唇部15內壁面15b形成為V字狀，其連結對角線32上之頂點33與一對對角對應部14的內壁而頂角α未滿90度。該對角線32係藉由一對對角對應部14掬起滾子4時，未接觸到上述一對對角對應部的對角部4f之連結線。

圖16所示係對角對應部14及唇部15的詳細立體圖。以在連接通路13邊緣所形成的對角對應部14掬起滾子4。一對對角對應部14間的寬度隨進入連接通路13的深度而逐漸變狹窄，最後則不留空隙地緊貼在一起。偏離循環軌道的保持器5接觸到唇部15的內壁面15b而被掬起至方向轉換路徑7內。滾子4在循環中並未接觸到唇部15的內壁面15b。圖中的單點鏈線指連接通路13之直線部分與圓弧部分的邊界。

圖17及圖18所示係安裝在螺帽2中之循環構件3的另一例。循環構件3具備有：插入於朝螺帽2軸線方向延伸的貫通孔中之循環管路108、以及安裝於循環管路108軸線方向端部的一對方向轉換路徑構成構件112。在循環構件3中形成有連接負荷滾子滾道路徑6一端與另一端的無負荷返回路徑。無負荷返回路徑由直線通路109(其平行於螺帽2中心線而呈直線延伸，參照圖23)、與曲線狀一對方向轉換路徑(其連接於直線通路109之二端，且形成於一對方向轉換路徑構成構件112中)所構成。滾動至負荷滾子滾道路徑6一端的滾子4，被導引至循環構件3的方向轉換路徑內，經由直線通路109後，再從另一方向轉換路徑再度返回負荷滾子滾道路徑6的另一端。

循環管路108由二分割的分割片108a、108b相結合而成。圖18所示係將其中一分割片108b拆卸的狀態。在循環管路108的內部形成有平行於螺帽2軸線方向而呈直線狀延伸的直線通路109。該直線通路109為使在直線通路109中移動的滾子4姿勢旋轉而扭轉。藉由直線通路109使滾子姿勢旋轉，對於從負荷滾子滾道路徑6一端掬起的滾子4，可在使其姿勢一致的狀態下，返回負荷滾子滾道路徑6的另一端。

分割片108a、108b的接合面位於截面呈四角形的直線通路109之對角線上。因為直線通路109扭轉，因而分割片108a、108b的接合面116扭轉。成為接合面116的四角形頂點在循環管路108軸線方向的半途中切換。藉此在對分割片108a、108b加工出扭轉的直線通路109時，可避免過切。在循環管路108的軸線方向之二端面，貫穿而設有定位循環管路108的定位孔。

方向轉換路徑構成構件112安裝於螺帽2的端面。圖19所示係方向轉換路徑構成構件112的立體圖。方向轉換路徑構成構件112由構成方向轉換路徑內周側的R角塊110、與構成方向轉換路徑107外周側的端塊111相結合而成。

在方向轉換路徑構成構件112中設有V字狀的山形唇部114。該唇部114朝螺桿1中截面呈V字狀的滾子滾道面1a突出，作為掬起部，以將在負荷滾子滾道路徑6中移動的滾子4掬起至方向轉換路徑內。當將方向轉換路徑構成構件112安裝於螺帽2時，唇部114的邊緣114a靠近螺桿1中截面呈V字狀的滾子滾道面1a。位於方向轉換路徑107中唇部114之相對向側的端部107e，與螺帽2中截面呈V字狀的負荷滾子滾道面2a相連續。在方向轉換路徑構成構件112與循環管路108的接合面112a上，加工有定位孔115。藉由在循環管路108及方向轉換路徑構成構件112的定位孔115中插入定位梢，便可定位該等。

圖20所示係R角塊110的立體圖，圖21所示係端塊111的立體圖。方向轉換路徑107呈曲線狀，但不扭轉。方向轉換路徑構成構件112沿截面呈四角形的方向轉換路徑107之對角線而分割為內周側R角塊110與外周側端塊111。如圖20所示，R角塊110具備有：安裝於螺帽2之端面的凸緣部110a、及形成方向轉換路徑107的本體部110b。在凸緣部110a中加工有供將R角塊110安裝於螺帽2中的安裝孔117。在凸緣部110a中形成方向轉換路徑107的部分處，形成有唇部114的一半，以掬起在負荷滾子滾道路徑6中移動的滾子4。R角塊110可藉由切削加工金屬而製造，亦可為樹脂的成型品。

如圖21所示，端塊111具備有：安裝於螺帽2端面的凸緣部111a、及形成方向轉換路徑107的本體部111b。在凸緣部111a中形成方向轉換路徑107的部分處，形成有唇部114的一半，以掬起在負荷滾子滾道路徑6中移動的滾子4。端塊111可藉由切削加工金屬而製造，亦可為樹脂的成型品。

如圖22所示，使R角塊110與端塊111重疊，並在該等凸緣部110a、111a中插入未圖示之螺栓，藉由將螺栓旋入於螺帽2端面，可將方向轉換路徑構成構件112安裝於螺帽2中。將方向轉換路徑構成構件112安裝於螺帽時，唇部114進入較螺桿1的滾子滾道面1a牙頂1c更靠內側處，但並未接觸到滾子滾道面1a的牙底1d。

圖23所示係從螺桿1軸線方向所觀看到的方向轉換路徑107構造。在該圖23中，圖示將端塊111拆卸的狀態。圖中的二點鏈線係方向轉換路徑107的中心線107a，圖中虛線指負荷滾子滾道路徑6的切線方向6a。方向轉換路徑107具有由唇部114形成的掬起路徑107b。在負荷滾子滾道路徑6與無負荷返回路徑的連接點，負荷滾子滾道路徑6所連接的掬起路徑107b之中心線107a，較負荷滾子滾道路徑6的中心線6b之切線方向6a更靠外側，即朝向螺帽2的內側。換言之，從負荷滾子滾道路徑6朝掬起路徑107b前進的滾子4，在掬起路徑107b內的進行方向，朝較負荷滾子滾道路徑6的切線方向更靠外側。並且，方向轉換路徑107在到達直線通路109的半途中彎曲成圓弧狀，並連接於直線通路109的端部，使掬起路徑107b連接於直線通路109。將方向轉換路徑107的中心線107a如上述般設計後，再使滾子4沿中心線107a進行移動，便可將方向轉換路徑107設計為使滾子4沿中心線107a移動。另外，從螺桿1的側面方向所觀看到的方向轉換路徑107，其中心線107a朝向螺桿1的導程方向。

藉由使滾子4在掬起路徑107b內進行方向較切線方向6a更靠外側，可在確保唇部114厚度之下，使唇部114的邊緣114a朝向負荷滾子滾道路徑6延伸。藉此，可縮短滾子4從負荷滾子滾道路徑6進入唇部114的不受約束區間，因而可防止滾子4在不受約束區間傾斜。

圖24所示係由唇部114所掬起的滾子4之軌道。負荷滾子滾道路徑6中，滾子4線接觸於螺桿1的滾子滾道面1a及螺帽2的負荷滾子滾道面2a等二個地方，而進行滾動運動。移動至負荷滾子滾道路徑6之端處的滾子4，進入唇部114之內。在此，滾子4在正要從負荷滾子滾道路徑6中離開之前，其進行方向的端部便已進入唇部114內。正確言之，如圖25所示，當滾子4的中心4d位於從負荷滾子滾道路徑6朝無負荷返回路徑前進的地點時，唇部114的邊緣114a已被滾子4進行方向的端部所覆蓋。換言之，負荷滾子滾道路徑6與由無負荷返回路徑的邊界120起至唇部114的距離L1(參照圖25)，較小於滾子4的半徑。設定掬起路徑107b中心線107a與切線方向6a的夾角角度α1(參照圖23)，而使唇部114邊緣114a被滾子4進行方向的端部所覆蓋。

如圖25所示，滾子4保持位於負荷滾子滾道路徑6內之時的姿勢而進入唇部114內。因而，可防止從負荷滾子滾道路徑6前進至唇部114內的滾子4傾斜。當滾子4進入唇部114內之時，因為唇部114的邊緣114a與滾子4並未接觸，因而亦不會使唇部114的邊緣114a遭受破損。當滾子4更進一步進入唇部114內之時，唇部114的內壁面則接觸到滾子4的側面，而將滾子4導引至方向轉換路徑107內。

圖26及圖27所示係由R角塊110及端塊111中所形成的方向轉換路徑107。R角塊110及端塊111的方向轉換路徑107由：較滾子滾道路徑6的切線方向6a更靠外側的掬起路徑107b、彎曲的中間路徑107c、以及連接中間路徑107c與直線通路109的連通路徑107d所構成。

圖28所示係在循環路徑中移動的滾子4之側視圖。圖中(A)係端面呈球面的滾子4，圖中(B)係端面121a之角經施以圓弧形狀截角的滾子121。使用端面經截角的滾子121使滾子121循環時，唇部114邊緣114a處對滾子121的約束變大。藉由將滾子4端面形成球面，始可使滾子4順暢地移動。此外，將滾子4的端面4a形成球面，相較於圓弧狀截角，可增加端面4a的曲率半徑。因而，當通過零件間的高低差時，碰觸到端面4a高低差之部分，在切線方向4f的斜率亦較滾子121的傾斜121e緩和。所以，滾子4不易被高低差勾到。另外，將滾子4的端面4a形成為球面時，因為滾子4較易傾斜，因此最好在相鄰接滾子4間介設用以防止傾斜的保持器。

圖29所示係唇部114的另一例。唇部114由第一壁部126b與第二壁部126a在頂點126c處相會而形成為山形。第一壁部126b位於滾子4的端面側，第二壁部126a位於滾子4的側面側。第一壁部126b被切為較短。第一壁部126b的邊緣128b以頂點126c為邊界偏離第二壁部126a的邊緣128a，較第二壁部126a的邊緣128a更遠離負荷滾子滾道路徑6。依此，藉由使滾子4的端面側、與側面側的唇部114長度不同，便可先約束滾子4的側面，然後再約束滾子4的端面。若滾子4的端面先抵接於唇部114，唇部114便有遭受破損的可能性。藉由先約束滾子4的側面，將滾子4的端面保持為一定角度後，再約束滾子4的端面，便可防止唇部114遭受破損。

本發明並不僅侷限於上述實施形態，在不變更本發明主旨之範疇內可施以各種變更。例如，方向轉換路徑構成構件的連接通路，亦可不朝螺帽的負荷滾子滾道路徑切線方向，而朝從螺帽軸線方向觀看時較切線方向更靠外側的方向延伸。依此，可使一對對角對應部環抱滾子對角部的量變大，可環抱剛從負荷滾子滾道路徑中離開的滾子。

循環構件並不僅侷限於如本實施形態的端蓋式循環構件，亦可為將管路二端部彎折的回流管式。此外，滾子亦可平行排列而使相鄰接滾子的軸線保持平行，亦可交叉排列而互相正交。滾子除圓筒滾子外，亦可改為使用側面為推拔狀的推拔狀滾子。此外，在二條滾子滾道面上平行排列的複數滾子之軸線亦可朝向相同的方向。另外，掬起部除如上述突出於螺桿側的唇部之外，例如亦可採用將滾子對角線位置掬起的船底掬起部，如滾珠螺桿般作船底狀掬起。

本說明書以2007年11月2日所提出申請的日本專利特願2007-286791號、及2007年11月2日所提出申請的日本專利2007-286792號為基礎。該等內容均包含於本案中。

1．．．螺桿

1a．．．滾子滾道面

1b．．．牙頂

1c．．．牙底

2．．．螺帽

2a．．．負荷滾子滾道面

2b．．．凸緣

2c．．．貫通孔

2d、4a、121a．．．端面

2e．．．凹陷

3、131．．．循環構件

4、121、134．．．滾子

4c、31a．．．側面

4e．．．對角部

4f．．．切線方向

5．．．保持器

6、133．．．負荷滾子滾道路徑

6a．．．負荷滾子滾道路徑的切線方向

6b．．．中心線

7、107．．．方向轉換路徑

8、108．．．循環管路

8a、8b、108a、108b．．．分割片

8c、12a、115．．．定位孔

9、109．．．直線通路

10、110．．．R角塊

10a、11a、110a、111a．．．凸緣部

10b、11b、110b、111b．．．本體部

11、111．．．端塊

12、112．．．方向轉換路徑構成構件

12b．．．對向面

13．．．連接通路

14．．．對角對應部

15．．．唇部

15a、33、126c．．．頂點

15b．．．內壁面

15c、114a、128a、128b．．．邊緣

16、112a、116．．．接合面

17、117．．．安裝孔

31．．．假想三角柱

32．．．對角線

107a．．．方向轉換路徑的中心線

107b．．．掬起路徑

107c．．．中間路徑

107d．．．連通路徑

107e．．．端部

114．．．唇部(掬起部)

120．．．邊界

121e．．．傾斜

126a．．．第二壁部

126b．．．第一壁部

132．．．掬起部

α．．．頂角

圖1為本發明一實施形態的滾子螺桿立體圖。

圖2為上述滾子螺桿的螺帽立體圖。

圖3為在螺桿與螺帽間所夾設的滾子側視圖。

圖4為螺桿與循環構件的立體圖。

圖5為循環管路的立體圖。

圖6為方向轉換路徑構成構件的立體圖。

圖7為R角塊的立體圖。

圖8為端塊的立體圖。

圖9為經插入循環管路的螺帽立體圖。

圖10為安裝方向轉換路徑構成構件的螺帽立體圖。

圖11為安裝方向轉換路徑構成構件的螺帽正視圖。

圖12為在螺旋狀負荷滾子滾道路徑中移動的滾子及保持器掬起的立體圖。

圖13為利用一對對角對應部開始進行滾子掬起的狀態(圖13(A))，掬起中的狀態(圖13(B))剖視圖。

圖14為唇部的立體圖(圖中，(A)係R角塊與端塊的組合狀態，(B)係將端塊拆卸的狀態)。

圖15為唇部的內壁面剖視圖。

圖16為對角對應部及唇部的立體圖。

圖17為循環構件另一例的立體圖。

圖18為循環構件的立體圖(將分割片拆卸的狀態)。

圖19為方向轉換路徑構成構件的立體圖。

圖20為R角塊的立體圖。

圖21為端塊的立體圖。

圖22為螺帽上所安裝的R角塊及端塊圖。

圖23為從螺桿軸線方向所觀看到的方向轉換路徑構造圖。

圖24為唇部處進行的滾子掬起立體圖。

圖25為在唇部進行的滾子掬起示意圖(從螺桿軸線方向所觀看到的圖)。

圖26為R角塊中所形成的方向轉換路徑圖。

圖27為端塊中所形成的方向轉換路徑圖。

圖28為在高低差中移動的滾子示意圖(圖中，(A)係端面呈球面的滾子，(B)係端面呈R形狀的滾子)。

圖29為唇部另一例的立體圖。

圖30為從螺桿軸線方向所觀看到的循環構件掬起圖(習知例)。

圖31為掬起部與滾子的接觸示意圖(習知例)。

4．．．滾子

4e．．．對角部

5．．．保持器

12．．．方向轉換路徑構成構件

12b．．．對向面

13．．．連接通路

14．．．對角對應部

15．．．唇部

15b．．．內壁面

15c．．．邊緣

Claims (11)

1. 一種滾子螺桿，具備有：螺桿，其在外周面上具有螺旋狀滾子滾道面；螺帽，其在內周面上具有與上述螺桿的上述滾子滾道面呈相對向之負荷滾子滾道面；循環構件，其設置於上述螺帽，具有將上述螺帽的上述負荷滾子滾道面一端與另一端相連接之無負荷返回路徑；複數滾子，其排列於上述螺桿的上述滾子滾道面與上述螺帽的上述負荷滾子滾道面間之負荷滾子滾道路徑中、及上述循環構件的無負荷返回路徑中；以及上述循環構件的掬起部，其將在上述負荷滾子滾道路徑中移動的上述滾子，朝上述無負荷返回路徑內掬起；其中，上述掬起部具有一對對角對應部，其接觸到滾子四角形側面的對角部，該一對對角對應部間的寬度隨朝上述無負荷返回路徑之深度進入而逐漸變狹窄，使上述無負荷返回路徑的截面逐漸接近四角形；從上述負荷滾子滾道路徑朝上述無負荷返回路徑移動的上述滾子，受上述一對對角對應部環抱其對角部而導引至上述無負荷返回路徑內，於上述掬起部之一對對角對應部間，未設置有將在上述螺桿之上述滾子滾道面中滾動的滾子加以掬起且導引至上述無負荷返回路徑內之唇部。
2. 一種滾子螺桿，具備有：螺桿，其在外周面上具有螺旋狀滾子滾道面；螺帽，其在內周面上具有與上述螺桿的上述滾子滾道面呈相對向之負荷滾子滾道面；循環構件，其設置於上述螺帽，具有將上述螺帽的上述負荷滾子滾道面一端與另一端相連接之無負荷返回路徑；複數滾子，其排列於上述螺桿的上述滾子滾道面與上述螺帽的上述負荷滾子滾道面間之負荷滾子滾道路徑中、及上述循環構件的無負荷返回路徑中；以及上述循環構件的掬起部，其將在上述負荷滾子滾道路徑中移動的上述滾子，朝上述無負荷返回路徑內掬起；其中，上述掬起部從上述螺帽的上述負荷滾子滾道面所連接之截面V字狀連接通路的邊緣朝上述螺桿側伸出，同時並具有對應於滾子四角形側面對角部的一對對角對應部；該一對對角對應部間的寬度隨朝上述無負荷返回路徑之深度進入而逐漸變狹窄，使藉由上述連接通路及上述一對對角對應部所形成的上述無負荷返回路徑之截面，隨朝上述無負荷返回路徑之深度進入而逐漸接近四角形，從上述負荷滾子滾道路徑朝上述無負荷返回路徑移動的上述滾子，受上述一對對角對應部環抱其對角部而導引至上述無負荷返回路徑內，於上述掬起部之一對對角對應部間，未設置有將在上述螺 桿之上述滾子滾道面中滾動的滾子加以掬起且導引至上述無負荷返回路徑內之唇部。
3. 如申請專利範圍第1或2項之滾子螺桿，其中，上述滾子螺桿更進一步具備有：介設於上述複數滾子間的複數保持器，用以防止相鄰接的一對滾子相接觸；在上述一對對角對應部間，設有用以將偏離循環軌道的上述保持器掬起至無負荷返回路徑內的唇部；上述唇部的內壁面與藉由上述一對對角對應部掬起上述滾子的軌道相分離。
4. 如申請專利範圍第3項之滾子螺桿，其中，上述唇部內壁面正交於上述無負荷返回路徑的截面形狀，將藉由上述一對對角對應部所掬起之滾子中未接觸到上述一對對角對應部的對角部之對角線上的頂點，與上述一對對角對應部的內壁相連結，而形成為頂角未滿90度的V字狀。
5. 如申請專利範圍第3項之滾子螺桿，其中，上述唇部的內壁面形成為推拔狀，使上述無負荷返回路徑的截面積隨從上述無負荷返回路徑朝上述負荷滾子滾道路徑而逐漸擴大。
6. 一種滾子螺桿，具備有：螺桿，其在外周面上具有螺旋狀滾子滾道面；螺帽，其在內周面上具有與上述螺桿的上述滾子滾道面呈 相對向之負荷滾子滾道面；循環構件，其設置於上述螺帽，具有將上述螺帽的上述負荷滾子滾道面一端與另一端相連接之無負荷返回路徑；複數滾子，其排列於上述螺桿的上述滾子滾道面與上述螺帽的上述負荷滾子滾道面間之負荷滾子滾道路徑中、及上述循環構件的無負荷返回路徑中；以及上述無負荷返回路徑的掬起路徑，其由將在上述負荷滾子滾道路徑中移動的上述滾子，朝上述無負荷返回路徑內掬起的掬起部所形成；其中，從上述螺帽軸線方向觀看時，從上述負荷滾子滾道路徑朝上述無負荷返回路徑前進的滾子，在上述負荷滾子滾道路徑與無負荷返回路徑之連接點的進行方向，較上述負荷滾子滾道路徑的切線方向更朝向外側。
7. 一種滾子螺桿，具備有：螺桿，其在外周面上具有螺旋狀滾子滾道面；螺帽，其在內周面上具有與上述螺桿的上述滾子滾道面呈相對向之負荷滾子滾道面；循環構件，其設置於上述螺帽，具有將上述螺帽的上述負荷滾子滾道面一端與另一端相連接之無負荷返回路徑；複數滾子，其排列於上述螺桿的上述滾子滾道面與上述螺帽的上述負荷滾子滾道面間之負荷滾子滾道路徑中、及上述循環構件的無負荷返回路徑中；以及 上述無負荷返回路徑的掬起路徑，其由將在上述負荷滾子滾道路徑中移動的上述滾子，朝上述無負荷返回路徑內掬起的掬起部所形成；其中，從上述螺帽軸線方向觀看時，在上述負荷滾子滾道路徑與無負荷返回路徑之連接點，上述掬起路徑之中心線較上述負荷滾子滾道路徑的切線方向更朝向外側。
8. 如申請專利範圍第6或7項之滾子螺桿，其中，上述循環構件的上述無負荷返回路徑，具有：平行於上述螺帽之軸線而延伸的直線通路、及設置於上述直線通路二端且具有上述掬起路徑的方向轉換路徑；從上述螺帽軸線方向觀看時，上述方向轉換路徑的上述掬起路徑之中心線，較上述負荷滾子滾道路徑之中心線的切線方向更靠外側，且上述方向轉換路徑在到達上述直線通路的半途中彎曲，而可將上述掬起路徑連接於上述直線通路。
9. 一種滾子螺桿，具備有：螺桿，其在外周面上具有螺旋狀滾子滾道面；螺帽，其在內周面上具有與上述螺桿的上述滾子滾道面呈相對向之負荷滾子滾道面；循環構件，其設置於上述螺帽，具有將上述螺帽的上述負荷滾子滾道面一端與另一端相連接之無負荷返回路徑；複數滾子，其排列於上述螺桿的上述滾子滾道面與上述螺帽的上述負荷滾子滾道面間之負荷滾子滾道路徑中、及上述 循環構件的無負荷返回路徑中；以及掬起路徑，其由將在上述負荷滾子滾道路徑中移動的上述滾子，朝上述無負荷返回路徑內掬起之上述循環構件的掬起部所形成；從上述負荷滾子滾道路徑朝上述無負荷返回路徑前進的滾子在上述負荷滾子滾道路徑與無負荷返回路徑之連接點的進行方向，從上述螺帽軸線方向觀看時，較上述負荷滾子滾道路徑的切線方向更朝外側，其中，當上述滾子之中心位於從上述負荷滾子滾道路徑轉換為上述無負荷返回路徑前進之處時，上述掬起部覆蓋上述滾子。
10. 如申請專利範圍第6、7或9項之滾子螺桿，其中，上述滾子的端面包括有球面。
11. 如申請專利範圍第6、7或9項之滾子螺桿，其中，上述複數滾子以相鄰接之滾子的軸線大致保持平行之狀態而平行排列；上述掬起部突出於上述螺桿側，且由山形狀唇部所構成，該山形狀唇部具有與上述滾子端面側相對應的第一壁部、及與上述滾子側面相對應的第二壁部；上述第二壁部的邊緣較上述第一壁部的邊緣更靠近上述負荷滾子滾道路徑，使從上述負荷滾子滾道路徑朝上述無負荷返回路徑移動的滾子，受上述第二壁部之約束較先於受上 述第一壁部之約束。