TWI480480B - End cap ball screw with double nut preload structure - Google Patents

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具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿
本發明係為一種傳動元件，尤指一種端蓋式滾珠螺桿。
誠如，台灣公開第201018812號專利，係揭露一種端蓋式的滾珠螺桿，其包含：一螺桿，其外周具有螺紋槽；一螺帽，其具有貫穿兩端面之內孔，該內孔內設有螺紋溝，使該螺紋溝與螺紋槽對合的形成負荷路徑；此螺帽於兩端面另貫設有兩孔洞，該螺帽面於孔洞之端緣則同心的凹設有較大徑之組裝槽；二循環端蓋，係分別固接於螺帽的兩端面，其並具有可供螺桿穿之內孔，該端蓋設有迴流道，該負荷通道、迴流道與孔洞搭配成一封閉通道，令滾珠透過封閉通道而能作為螺桿及螺帽相對旋轉之介質。
而此種端蓋式滾珠螺桿特色在於：具高導程，螺桿旋轉一圈螺帽行走的距離大；多螺紋，使其負荷提升；故經常用於傳輸及高進給得產業，但唯一的缺點在於無法組配雙螺帽型式的預壓結構，而有雙螺帽的預壓結構會讓滾珠螺桿的壽命、定位精度及剛性更進一步提升，而該些功效往往是使用者最在乎的，而端蓋式滾珠螺桿無法製作雙螺帽的預壓結構原因在於：雙螺帽的預壓結構需在兩螺帽之間設置預壓片，而讓兩螺帽朝同方向或不同方的軸方向位移，使兩螺帽內的滾珠與滾動溝、槽為兩點接觸，但因為端蓋式滾珠螺桿的端蓋係裝設於螺帽的兩端面，而該預壓片必 然設置於兩端蓋之間並且與兩該端蓋接觸，而端蓋中設置了複數回流道及逃肉部(多數端蓋皆以塑膠射出成型，為防止射出後變形故會設置複數逃肉部以讓肉厚均等)，故該端蓋可說是個薄殼體相對的其強度非常低，故並無法承受藉由該預壓片調整兩螺帽的預壓力時所產生的軸向力，往往兩該端蓋因而產生破裂或使該迴流道變形，造成滾珠無法循環。故針對此雙螺帽之預壓結構的端蓋式滾珠螺桿的問題點，仍有改善之必要，以符合使用者的需求。
基於上述習知技術之問題點，本發明人經過研究改良後，終有確能達成以下發明之目的之發明誕生。
即，本發明首要目的在於，研發一種具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿。
為達上述之目的，本發明係為一種具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿，係包含：複數滾動體；一長軸，其為朝一方向延伸為長條狀結構，定義該延伸方向為軸方向，該長軸之外緣面設有一螺旋狀之滾動槽；兩螺帽，其分別具有一供該長軸穿設之穿孔，該穿孔之內緣面設有相對該滾動槽之滾動溝，該滾動槽與滾動溝係構成一負荷路徑，且兩該螺帽之軸方向兩端分別具有一端面，兩該螺帽分別設有一貫穿兩該端面的迴流孔；該螺帽之兩端面分別設有複數內螺孔；四個端蓋，其分別設置於兩該螺帽之兩端面，並分別設有供 該長軸穿設之通孔，四該端蓋分別設有一迴流道，該迴流道之兩端分別與該負荷路徑及迴流孔銜接而構成一循環路徑，該循環路徑係提供該滾動體設置；複數螺絲，係穿設於該端蓋後與該內螺孔螺合鎖固，以將四該端蓋分別固定於兩該螺帽之兩端面；兩預壓片，係分別設有供該長軸穿設之安裝孔，兩該預壓片之軸方向具有兩端面，其中一端面係凸設複數個凸柱，另一端面係為一平面，兩該預壓片之平面係相互貼設，該凸柱係穿設於該端蓋後，該凸柱之端面再與該螺帽之端面接觸。
較佳的，兩該預壓片於徑向面設有凹槽，該凹槽中分別設有螺絲孔，兩該預壓片的凹槽係相對設置；其中更包含一固定組件，其包含：一限位塊及兩固定螺絲，該限位塊係容設於兩該凹槽，兩該固定螺絲穿設於該限位塊中，該固定螺絲再與該螺絲孔螺合鎖固，以將該限位塊固定於兩該凹槽。
較佳的，該螺帽之外徑面鄰近端面處設有第三凹槽，該第三凹槽設有螺絲孔，兩該預壓片於徑向面設有凹槽；其中更包含一固定組件，其包含：一限位塊及兩固定螺絲，該限位塊係容設於兩該凹槽及兩該第三凹槽，兩該固定螺絲穿設於該限位塊中，該固定螺絲再與該螺絲孔螺合鎖固，以將該限位塊固定於兩該凹槽及兩該第三凹槽。
較佳的，該凸柱係為等圓周角隔排列。
較佳的，一該預壓片係由第一構件及第二構件組成，該第一構件及第二構件係為C型結構；另一該預壓片係為環形結構。
為達上述之目的，本發明係為一種具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿，係包含： 複數滾動體；一長軸，其為朝一方向延伸為長條狀結構，定義該延伸方向為軸方向，該長軸之外緣面設有一螺旋狀之滾動槽；兩螺帽，其分別具有一供該長軸穿設之穿孔，該穿孔之內緣面設有相對該滾動槽之滾動溝，該滾動槽與滾動溝係構成一負荷路徑，且兩該螺帽之軸方向兩端分別具有一端面，兩該螺帽分別設有一貫穿兩該端面的迴流孔；該螺帽之兩端面分別設有複數內螺孔；四個端蓋，其分別設置於兩該螺帽之兩端面，並分別設有供該長軸穿設之通孔，四該端蓋分別設有一迴流道，該迴流道之兩端分別與該負荷路徑及迴流孔銜接而構成一循環路徑，該循環路徑係提供該滾動體設置；複數螺絲，係穿設於該端蓋後與該內螺孔螺合鎖固，以將四該端蓋分別固定於兩該螺帽之兩端面，該螺絲具有一沉頭孔；兩預壓片，係分別設有供該長軸穿設之安裝孔，兩該預壓片之軸方向具有兩端面，其中一端面係凸設複數個凸柱，另一端面係為一平面，兩該預壓片之平面係相互貼設，該凸柱係插設於該沉頭孔。
較佳的，兩該預壓片於徑向面設有凹槽，該凹槽中分別設有螺絲孔，兩該預壓片的凹槽係相對設置；其中更包含一固定組件，其包含：一限位塊及兩固定螺絲，該限位塊係容設於兩該凹槽，兩該固定螺絲穿設於該限位塊中，該固定螺絲再與該螺絲孔螺合鎖固，以將該限位塊固定於兩該凹槽。
較佳的，該螺帽之外徑面鄰近端面處設有第三凹槽，該第三凹槽設有螺絲孔，兩該預壓片於徑向面設有凹槽；其中更包含一 固定組件，其包含：一限位塊及兩固定螺絲，該限位塊係容設於兩該凹槽及兩該第三凹槽，兩該固定螺絲穿設於該限位塊中，該固定螺絲再與該螺絲孔螺合鎖固，以將該限位塊固定於兩該凹槽及兩該第三凹槽。
較佳的，該凸柱係為等圓周角隔排列。
較佳的，一該預壓片係由第一構件及第二構件組成，該第一構件及第二構件係為C型結構；另一該預壓片係為環形結構。
為了更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之實施方式說明及圖式，然而此實施方式及圖式僅供說明及參考用，而非用以對本發明做任何限制者。
(1)‧‧‧預壓片
(1A)‧‧‧第一構件
(1B)‧‧‧第二構件
(11)‧‧‧安裝孔
(12)‧‧‧凸柱
(13)‧‧‧凹槽
(131)‧‧‧螺絲孔
(14)‧‧‧平面
(2)‧‧‧固定組件
(21)‧‧‧限位塊
(22)‧‧‧固定螺絲
(3)‧‧‧防塵件
(31)‧‧‧貫穿孔
(311)‧‧‧防塵唇部
(32)‧‧‧第一逃槽
(33)‧‧‧逃孔
(34)‧‧‧第一凹槽
(4)‧‧‧端蓋
(41)‧‧‧通孔
(42)‧‧‧迴流道
(43)‧‧‧第二逃槽
(44)‧‧‧第二凹槽
(5)‧‧‧長軸
(51)‧‧‧滾動槽
(6)‧‧‧螺帽
(61)‧‧‧穿孔
(611)‧‧‧滾動溝
(62)‧‧‧端面
(621)‧‧‧內螺孔
(63)‧‧‧第三凹槽
(631)‧‧‧螺絲孔
(90)‧‧‧負荷路徑
(X)‧‧‧軸方向
(7)‧‧‧滾動體
(D)‧‧‧厚度
(G)‧‧‧螺絲
(G1)‧‧‧沉頭孔
第一圖係為本發明第一較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的系統圖。
第二圖係為本發明第一較佳實施例的端蓋、防塵件及預壓片的組合圖。
第三圖係為本發明第一較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的組合圖。
第四圖係為本發明第一較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
第五圖係為本發明第一較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
第六圖係為本發明第二較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的系統圖。
第七圖係為本發明第二較佳實施例的端蓋、防塵件及預壓片 的組合圖。
第八圖係為本發明第二較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的組合圖。
第九圖係為本發明第二較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
第十圖係為本發明第二較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
第十一圖係為本發明第三較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的系統圖。
第十二圖係為本發明第三較佳實施例的端蓋、防塵件及預壓片的組合圖。
第十三圖係為本發明第三較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的組合圖。
第十四圖係為本發明第三較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
第十五圖係為本發明第三較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
以下茲配合圖式列舉三個較佳實施例，用以對本發明之組成構件及功效作進一步說明，其中各圖式之簡要說明如下：
第一圖係為本發明第一較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的系統圖。
第二圖係為本發明第一較佳實施例的端蓋、防塵件及預壓片的組合圖。
第三圖係為本發明第一較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的組合圖。
第四圖係為本發明第一較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
第五圖係為本發明第一較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
第六圖係為本發明第二較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的系統圖。
第七圖係為本發明第二較佳實施例的端蓋、防塵件及預壓片的組合圖。
第八圖係為本發明第二較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的組合圖。
第九圖係為本發明第二較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
第十圖係為本發明第二較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
第十一圖係為本發明第三較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的系統圖。
第十二圖係為本發明第三較佳實施例的端蓋、防塵件及預壓片的組合圖。
第十三圖係為本發明第三較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的組合圖。
第十四圖係為本發明第三較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
第十五圖係為本發明第三較佳實施例具雙螺帽預壓結構之端 蓋式滾珠螺桿的軸方向剖視圖。
首先，請參閱第一圖至第五圖所示，係為本發明第一較佳實施例的圖式，本發明係為一種具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿，係包含：複數滾動體(7)；一長軸(5)，其為朝一方向延伸為長條狀結構，定義該延伸方向為軸方向(X)，該長軸(5)之外緣面設有一螺旋狀之滾動槽(51)；兩螺帽(6)，其分別具有一供該長軸(5)穿設之穿孔(61)，該穿孔(61)之內緣面設有相對該滾動槽(51)之滾動溝(611)，該滾動槽(51)與滾動溝(611)係構成一負荷路徑(90)，且兩該螺帽(6)之軸方向(X)兩端分別具有一端面(62)，兩該螺帽(6)分別設有一貫穿兩該端面(62)的迴流孔(未顯示)，兩該端面係分別設有複數個內螺孔(本實施例未顯示)；四個端蓋(4)，其分別設置於兩該螺帽(6)之兩端面(62)，並分別設有供該長軸(5)穿設之通孔(41)，四該端蓋(4)分別設有一迴流道(42)，該迴流道(42)之兩端分別與該負荷路徑(90)及迴流孔(未顯示)銜接而構成一循環路徑，該循環路徑係提供該滾動體(7)設置；於本實施例該端蓋(4)於徑向面設有複數個第二逃槽(43)；複數螺絲(G)，係穿設於該端蓋(4)後與該內螺孔螺合鎖固，以將四該端蓋(4)分別固定於兩該螺帽(2)之兩端面(62)，該螺絲(G)具有供板手插設的沉頭孔(G1)；於本實施例，可再於該端蓋(4)之外端面設有一防塵件( 3)，該防塵件(3)係能阻擋異物進入該螺帽(6)之穿孔(61)，以保持該滾動體(7)的運行順暢度，該防塵件(3)係設有供該長軸(5)穿設之貫穿孔(31)，該貫穿孔(31)之內緣面係設有相對凸伸於該滾動槽(51)之防塵唇部(311)，該防塵唇部(311)用以防止異物由滾動槽(51)進入該穿孔(61)；另該防塵件(3)於外徑面設有複數個第一逃槽(32)；兩預壓片(1)，係分別設有供該長軸(5)穿設之安裝孔(11)，兩該預壓片(1)之軸方向(X)具有兩端面，其中一端面係凸設複數個凸柱(12)，該凸柱(12)係為等圓周角隔排列，如此會讓預壓力的傳遞較為均勻，另一端面係為一平面(14)，兩該預壓片(1)之平面(14)係相互貼設，該凸柱(12)穿置於該第一逃槽(32)及第二逃槽(43)後，該凸柱與該螺帽(6)之端面(62)接觸；以上說明本較佳實施例的各元件的結構及組態，以下說明本較佳實施例於調整預壓力的方式：請參閱第四圖及第五圖所示，於調整兩該螺帽(6)之預壓力時，係藉由兩該預壓片(1)的厚度(D)來調整預壓力的大小，而該預壓片(1)的厚度係藉由研磨該平面(14)來調整，當將兩該預壓片(1)的厚度研磨至所需預壓力時，該預壓片(1)會使兩該螺帽(6)分別往不同的軸方向(X)些微位移，讓兩該螺帽(6)內的滾動體(7)與滾動溝(611)及滾動槽(51)為兩點接觸，即完成調整雙螺帽預壓力的步驟。再請參閱第一圖、第二圖及第四圖，為了避免預壓力失效，故於兩該預壓片(1)之間設有一固定組件(2)，而兩該預壓片(1 )於徑向面設有一個以上的凹槽(13)，本實施例為四個，而各該凹槽(13)中分別設有螺絲孔(131)，調整好預壓力的兩預壓片(1)的凹槽(13)係相對設置；該固定組件(2)係包含：一限位塊(21)及固定螺絲(22)，該限位塊(21)係容設於兩該凹槽(13)中，並藉由該固定螺絲(22)穿設於該限位塊(21)中，然後，該固定螺絲(22)再與該螺絲孔(131)螺合鎖固，以將該限位塊(21)固定於兩該凹槽(13)中；如此，即可限制兩該螺帽(6)的相對旋轉自由度。而本發明藉由該預壓片(1)的結構設計，使得兩該預壓片(1)設置於兩該端蓋(4)之間時，不會將調整預壓力的力量施於兩該端蓋(4)，而是直接藉由該凸柱(12)傳遞至兩該螺帽(6)，而達到調整雙螺帽預壓的目的。
再者，請參閱第六圖至第十圖所示，係為本發明第二較佳實施例的圖式，本較佳實施例與第一較佳實施例不同在於：該預壓片(1)的凸柱(12)係插設於鎖固於該螺帽(6)的內螺孔(621)之該螺絲(G)的沉頭孔(G1)，如第十圖所示，另外，該防塵件(3)係設有供該凸柱(12)穿設之逃孔(33)，而該凸柱(12)穿設該逃孔(33)後，再插設於該螺絲(G)之沉頭孔(G1)中，本實施例係藉由螺絲(G)將該凸柱(12)的壓力傳遞至該螺帽(6)，而達到調整預壓力的目的。其餘元件結構及組態皆與第一較佳實施例相同，在此不再多做贅述。
最後請參閱第十一圖至第十五圖所示，係為本發明第三較佳實施例的圖式，本較佳實施例與第二較佳實施例不同在於：其中一預壓片(1)係由第一構件(1A)及第二構件(1B)組成 ，而該凸柱(12)係分別設於該第一構件(1A)及第二構件(1B)，且該第一構件(1A)及第二構件(1B)另一端亦為一平面(14)，而該第一構件(1A)及第二構件(1B)係為一C型結構，而兩C型結構組合後即構成該安裝孔(11)，而此型式的預壓片(1)可方便該預壓片(1)的拆裝，因為如為第一及第二較佳實施例的兩預壓片(1)皆為環型結構，則其中一螺帽(6)就必須退出該長軸(5)後，方能拆裝該預壓片(1)進行厚度的研磨(於調整預壓力時，於本發明的結構只需針對一預壓片的厚度做研磨，不須兩片都進行厚度調整，另一預壓片固定於螺帽上不須再行拆裝)，但如為本實施例C型結構的預壓片(1)，則兩該螺帽(6)皆不須退出長軸(1)，該預壓片(1)之第一構件(1A)及第二構件(1B)由螺帽(6)的徑方向取出即可，故可大幅縮短預壓調整的時程。再者，於本實施例該固定組件(2)的安裝方式亦不同於第一及第二較佳實施例，該防塵件(3)之外徑面設有第一凹槽(34)，該端蓋(4)之外徑面設有第二凹槽(44)，該螺帽(6)之外徑面鄰近端面(62)處設有第三凹槽(63)，該第三凹槽(63)中設有螺絲孔(631)，該固定組件(2)之限位塊(21)係容設於兩凹槽(13)、第一凹槽(34)、第二凹槽(44)及第三凹槽(63)中，並藉由該固定螺絲(22)穿設於該限位塊(21)中，然後，該固定螺絲(22)再與該螺絲孔(631)螺合鎖固，以將該限位塊(21)固定於兩該凹槽(13)、第一凹槽(34)、第二凹槽(44)及第三凹槽(63)中，而此固定方式與第二較佳實施例的效果皆相同，皆是為了拘束兩該螺帽的相對旋轉自由度。其餘元件結構及組態皆 與第二較佳實施例相同，在此不再多做贅述。
綜所上述，所以本發明之『具有產業之可利用性』應已毋庸置疑，除此之外，在本案實施例所揭露出的特徵技術，於申請之前並未曾見於諸刊物，亦未曾被公開使用，不但具有如上所述功效增進之事實，更具有不可輕忽的附加功效，是故，本發明的『新穎性』以及『進步性』都已符合專利法規，爰依法提出發明專利之申請，祈請惠予審查並早日賜准專利，實感德便。
以上所述實施例之揭示係用以說明本發明，並非用以限制本發明，故舉凡數值之變化與等效元件之置換，仍應隸屬本發明之範疇。
(1)‧‧‧預壓片
(12)‧‧‧凸柱
(2)‧‧‧固定組件
(3)‧‧‧防塵件
(4)‧‧‧端蓋
(43)‧‧‧第二逃槽
(5)‧‧‧長軸
(51)‧‧‧滾動槽
(6)‧‧‧螺帽
(X)‧‧‧軸方向

Claims (4)

  1. 一種具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿，係包含：複數滾動體；一長軸，其為朝一方向延伸為長條狀結構，定義該延伸方向為軸方向，該長軸之外緣面設有一螺旋狀之滾動槽；兩螺帽，其分別具有一供該長軸穿設之穿孔，該穿孔之內緣面設有相對該滾動槽之滾動溝，該滾動槽與滾動溝係構成一負荷路徑，且兩該螺帽之軸方向兩端分別具有一端面，兩該螺帽分別設有一貫穿兩該端面的迴流孔；該螺帽之兩端面分別設有複數內螺孔；四個端蓋，其分別設置於兩該螺帽之兩端面，並分別設有供該長軸穿設之通孔，四該端蓋分別設有一迴流道，該迴流道之兩端分別與該負荷路徑及迴流孔銜接而構成一循環路徑，該循環路徑係提供該滾動體設置；複數螺絲，係穿設於該端蓋後與該內螺孔螺合鎖固，以將四該端蓋分別固定於兩該螺帽之兩端面，該螺絲具有一沉頭孔；兩預壓片，係分別設有供該長軸穿設之安裝孔，兩該預壓片之軸方向的兩端面，其中一端面係凸設複數個凸柱，另一端面係為一平面，兩該預壓片之平面係相互貼設，該凸柱係插設於該沉頭孔。
  2. 如請求項1所示具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿，其中，兩該預壓片於徑向面設有凹槽，該凹槽中分別設有螺絲孔，兩 該預壓片的凹槽係相對設置；其中更包含一固定組件，其包含：一限位塊及兩固定螺絲，該限位塊係容設於兩該凹槽，兩該固定螺絲穿設於該限位塊中，該固定螺絲再與該螺絲孔螺合鎖固，以將該限位塊固定於兩該凹槽。
  3. 如請求項1所示具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿，其中，該凸柱係為等圓周角隔排列。
  4. 如請求項1所示具雙螺帽預壓結構之端蓋式滾珠螺桿，其中，一該預壓片係由第一構件及第二構件組成，該第一構件及第二構件係為C型結構；另一該預壓片係為環形結構。
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