TWI491814B - 滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法 - Google Patents

Description

滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法

本發明係關於一種滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法。

於各種滾珠花鍵組中，外筒扮演了核心角色，必須具備足夠的剛性，以提供承載力及防護滾珠運動時所產生的衝擊力，另一方面在結構上又有極高的精度要求，以避免整體組件的運作效能不佳，或產生異常噪音。

圖1為習知滾珠花鍵組1的主要元件，其包括花鍵軸11、外筒12、端蓋13、滾珠保持器14以及循環運動於該些元件之間的滾珠15，另有防塵件16設置於端蓋13。其中，滾珠保持器14設置於花鍵軸11與外筒12之間，使滾珠15在組裝前，或外筒12與花鍵軸11分離時，仍能維持其位置避免掉落。然，滾珠保持器14為強度較弱的塑料材質，在長時間承受滾珠15循環運動之下，便相當容易受損，進而造成滾珠15運動時可能發生震動的情形，另外，特別於滾珠15高速運動時，更增加滾珠15脫落之機率，造成使用者操作之風險。

上述情況隨著滾珠花鍵組1尺寸的增加而更形嚴重。因為大型滾珠花鍵組1的滾珠保持器14長度較長，中段部分除負載的滾珠15數目增加，又離支撐點較遠而剛性不足，容易變形或扭曲。

另外，因外筒12的內珠溝121必須直接承載滾珠15的高速運動，故內珠溝121的精度要求相當高。又，習知外筒12內珠溝121的加工製程係為研磨加工，而在研磨的製程中會生成大量的熱，並破壞內珠溝121的精度。除此之外，為了滿足內珠溝121高精度的要求，習知研磨加工僅能針對每一條內珠溝121逐一進行角度調整與作業，故一般研磨製程係相當繁複且緩慢，製作成本也高。

因此，如何提供一種滾珠花鍵組外筒的內珠溝研磨加工方法，其製程簡單，易於加工與組裝，且可形成高精度與高可靠度的內珠溝，以降低滾珠花鍵組之生產成本及提高運作穩定性，已成為一項重要的課題。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法，藉由該方法可毋須使用滾珠保持器，減少組裝元件數，簡化組裝製程，另外，因為可減少形成內珠溝時的研磨需求，有利於製成高精度與高可靠度的內珠溝，以提高滾珠花鍵組之生產良率及運作穩定性。

為達上述目的，依據本發明之一種滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法，包含以下步驟：於外筒的內壁面形成複數個滾珠保持結構；以及研磨各滾珠保持結構，形成一內珠溝。

在本發明之一實施例中，滾珠保持結構於內壁面上具 有一第一開口，該第一開口的口徑小於滾珠花鍵組之複數個滾珠的直徑。

在本發明之一實施例中，各滾珠保持結構為倒包形狀。

在本發明之一實施例中，滾珠保持結構係以拉刀拉削、線切割、放電或抽拉成型的加工方式形成。

在本發明之一實施例中，滾珠保持結構具有複數個非滾珠接觸部。

在本發明之一實施例中，各滾珠保持結構具有一上非滾珠接觸部、一左非滾珠接觸部以及一右非滾珠接觸部，且左非滾珠接觸部以及右非滾珠接觸部係為對稱。

在本發明之一實施例中，研磨加工方法更包含一步驟：加入一冷卻液或一潤滑液於非滾珠接觸部。

在本發明之一實施例中，於研磨各滾珠保持結構之步驟中，係研磨並去除各滾珠保持結構之至少一內凹部。

在本發明之一實施例中，各滾珠保持結構具有二內凹部，且於研磨時，係同時去除內凹部。

在本發明之一實施例中，內凹部經研磨後，形成一滾珠接觸部。

承上所述，依據本發明之一種滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法，其先於外筒的內壁面以例如拉刀拉削等非研磨的加工方式形成滾珠保持結構，再研磨各滾珠保持結構以形成一內珠溝，是以，外筒的內壁面即可提供滾珠保持的功效，減少組裝零件數目，並免除使用滾珠保持器 可能發生的強度剛性不足問題，特別有利於大型滾珠花鍵組使用。

又，在上述兩階段的作法中，因先採非研磨方式形成初步之滾珠保持結構，再於保留滾珠保持結構之特徵的情況下，透過簡易地研磨便可形成內珠溝，故可避免研磨變形的問題，從而提高精度，另外也可縮短全程採研磨加工所增加的製程時間。

與習知僅使用研磨加工方式相較之下，兩階段的作法更可減少研磨面積，降低振刀發生的機率，也較不會產生過多的熱影響內珠溝的精度，可確保滾珠花鍵組於高速運作時的穩定性及可靠性。另外，本發明所形成之滾珠保持結構可具有非滾珠接觸部，適於作為冷卻液或潤滑液的添加處，同樣可降低研磨加工所產生的熱能危機，以及強化滾珠轉動時的平順度。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖2A為依據本發明一實施例之一種滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法的步驟流程圖，圖2B為依據圖2A所示之步驟加工完成所得之滾珠花鍵組的分解示意圖，請同時參考圖2A及圖2B所示。滾珠花鍵組2包括一花鍵軸21、外筒22、端蓋23、防塵片24以及循環運動於該些元 件之間的滾珠25。外筒22套設於花鍵軸21，而端蓋23組接於外筒22之二端，防塵片24設置於端蓋23。而本實施例之一種滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法可包含以下步驟：於外筒的內壁面形成複數個滾珠保持結構(S10)；以及研磨各滾珠保持結構，形成一內珠溝(S20)。

圖3為圖2B所示之外筒及其滾珠保持結構的剖面示意圖，請參考圖3所示。外筒22未加工前為兩端開口的筒狀金屬件，並具有一內壁面221與一外壁面222。另外，外筒22亦可稱之為花鍵螺帽。於步驟S10中，外筒22的內壁面221形成複數個滾珠保持結構223，其中，滾珠保持結構223係以例如但不限於拉刀拉削、線切割、放電或抽拉成型等的加工方式形成，該些加工方式均具有較研磨加工更快且經濟效益，尤其以拉刀切削而言，其更有速度快與成本低優點。

滾珠保持結構223並無特別的構型限制，而以配合滾珠25的運動路徑且具有小於滾珠25之直徑的一開口為原則。如圖2B中所示，滾珠保持結構223可為長條形，並貫通外筒22的兩端。

然而，較佳地，滾珠保持結構223可如本實施例所示之倒包形狀的結構。倒包形狀可具有複數個凸出部之缺口，如圖3所示，滾珠保持結構223具有三個凸出部。然而，需特別說明的是，在此所稱之「倒包結構」一詞僅係說明圖3所示結構的一種名稱，其他具有相同或相似結構但名稱不同者，亦為本發明所涵蓋之範圍。

以具有小於滾珠25之直徑的開口而言，滾珠保持結構223於內壁面221上具有一第一開口224，該第一開口224的口徑小於滾珠花鍵組2之滾珠25的直徑D(請先參考圖5所示)，因此，當滾珠25容置於製備完成的外筒22時，即便不使用滾珠保持器，滾珠25亦不會脫落，詳細說明將配合圖5於後敘述。

圖4A為進行圖2A所示之步驟S20時的研磨示意圖，圖4B為圖4A之部分放大示意圖，並請同時參考圖3、圖4A及圖4B所示。在步驟S20中，係研磨各滾珠保持結構223，以去除各滾珠保持結構223的內凹部225而形成一內珠溝226。為凸顯研磨前後之差異，圖4A中呈現研磨前之二滾珠保持結構223以及研磨後之二內珠溝226，其中，滾珠保持結構223中的內凹部225經研磨後，形成內珠溝226中的滾珠接觸部227。

依據本發明之滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨方法，對於形成內珠溝226係為兩階段的加工，故於研磨時，研磨工具3僅需磨去內凹部225，相較於習知採全研磨製程者，不僅所承受的阻力小，降低振刀的機率，也沒有研磨整個滾珠接觸弧度的需求，研磨工具3無需頻繁地進行角度調整，因此可減短加工所需耗費的時間。

研磨工具3可例如但不限於砂輪，惟需特別註明的是，研磨工具3的寬度W必須小於滾珠的直徑D(圖5所示)，但不一定小於第一開口224的口徑。因此，內珠溝226形成後，於內壁面221上具有一第二開口228(圖 5所示)，而第二開口228的口徑係等於第一開口224的口徑，或趨近於研磨工具3的寬度W。於本實施例中，滾珠保持結構223的第一開口224的口徑係介於研磨工具3的寬度W與滾珠25的直徑D之間(圖4B所示)，故經研磨後所形成之內珠溝226的第二開口228的口徑係為等於第一開口224的口徑。

圖4C為圖4B所示之內珠溝的另一實施態樣的放大示意圖，請同時參考圖4A及圖4C所示。若於形成滾珠保持結構223時，第一開口224的口徑小於研磨工具3的寬度W(圖4C所示)，則經研磨後所形成之內珠溝226的第二開口228的口徑便會為大於第一開口224的口徑，且趨近於研磨工具3的寬度W，而因研磨工具3的寬度W仍小於滾珠25的直徑D(圖5所示)，故即便不使用滾珠保持器，當滾珠25容置於內珠溝226時，滾珠25同樣不會有脫落之情形。

整體而言，依據本發明之滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法所製備之外筒內珠溝，同時具備了滾珠花鍵組中外筒的內珠溝及滾珠保持器的功效，無需額外使用滾珠保持器，有利於簡化組裝製程，也因減少組裝程序，提高了組裝精度。

圖5為依據本發明之滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法製成的外筒應用於滾珠花鍵組中的剖面示意圖，請參考圖5所示。外筒22之內珠溝226和花鍵軸21之軌道槽211共同形成滾珠通道以容納滾珠25，且外筒22與花 鍵軸21之間的間隙可為0.05公釐至1公釐。因內珠溝226的第二開口228小於滾珠25的直徑D，故即便是將外筒22與花鍵軸21分離，滾珠25亦不會掉落，從而無需增設塑料之滾珠保持器，又，外筒22為剛性較強的金屬材質，對於滾珠25高速運動時的承受力優於習知的滾珠保持器。

另外，在內珠溝226中，具有複數個凸出部，其為非滾珠接觸部229。又，該些非滾珠接觸部229可分別依據方位關係分為上非滾珠接觸部229a、左非滾珠接觸部229b以及右非滾珠接觸部229c，且左非滾珠接觸部229b以及右非滾珠接觸部229c係為對稱。由於，滾珠25與內珠溝226僅於滾珠接觸部227二點接觸，而留有上非滾珠接觸部229a、左非滾珠接觸部229b及右非滾珠接觸部229c三空間，故可搭配端蓋注油孔之設計，在潤滑液輸入後，作為儲油之空間或通道，以提升滾珠25運動時的順暢度。

需特別說明的是，以本發明之滾珠花鍵組外筒內珠溝研磨方法所製成之外筒22，也可再與滾珠保持器配合應用，以加強對滾珠花鍵組中滾珠25的定位功能。

綜上所述，依據本發明之一種滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法，其先於外筒的內壁面以例如拉刀拉削等非研磨的加工方式形成滾珠保持結構，再研磨各滾珠保持結構以形成一內珠溝，是以，外筒的內壁面即可提供滾珠保持的功效，減少組裝零件數目，並免除使用滾珠保持器可能發生的強度剛性不足問題，特別有利於大型滾珠花鍵組使用。

又，在上述兩階段的作法中，因先採非研磨方式形成初步之滾珠保持結構，再於保留滾珠保持結構之特徵的情況下，透過簡易地研磨便可形成內珠溝，故可避免研磨變形的問題，從而提高精度，另外也可縮短採全程研磨加工所增加的製程時間。

與習知僅使用研磨加工方式相較之下，兩階段的作法更可減少研磨面積，降低振刀發生的機率，也較不會產生過多的熱影響內珠溝的精度，可確保滾珠花鍵組於高速運作時的穩定性及可靠性。另外，本發明所形成之滾珠保持結構可具有非滾珠接觸部，適於作為冷卻液或潤滑液的添加處，同樣可降低研磨加工所產生的熱能危機，以及強化滾珠轉動時的平順度。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、2‧‧‧滾珠花鍵組

11、21‧‧‧花鍵軸

12、22‧‧‧外筒

121、226‧‧‧內珠溝

13、23‧‧‧端蓋

14‧‧‧滾珠保持器

15、25‧‧‧滾珠

16、24‧‧‧防塵件

211‧‧‧軌道槽

221‧‧‧內壁面

222‧‧‧外壁面

223‧‧‧滾珠保持結構

224‧‧‧第一開口

225‧‧‧內凹部

227‧‧‧滾珠接觸部

228‧‧‧第二開口

229‧‧‧非滾珠接觸部

229a‧‧‧上非滾珠接觸部

229b‧‧‧左非滾珠接觸部

229c‧‧‧右非滾珠接觸部

3‧‧‧研磨工具

D‧‧‧直徑

S10~S20‧‧‧步驟

W‧‧‧寬度

圖1為習知滾珠花鍵組的示意圖；圖2A為依據本發明一實施例之一種滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法的步驟流程圖；圖2B為依據圖2A所示之步驟加工完成所得之滾珠花鍵組的分解示意圖；圖3為圖2B所示之外筒及其滾珠保持結構的剖面示意圖； 圖4A為進行圖2A所示之步驟S20時的研磨示意圖；圖4B為圖4A所示之部分放大示意圖；圖4C為圖4B所示之內珠溝的另一實施態樣的放大示意圖；以及圖5為依據本發明之一種的滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨方法製成的外筒應用於滾珠花鍵組的剖面示意圖。

S10~S20‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種滾珠花鍵組外筒內珠溝的研磨加工方法，包含以下步驟：於該外筒的內壁面形成複數個滾珠保持結構，各該滾珠保持結構於該內壁面上具有一第一開口，該第一開口的口徑小於該滾珠花鍵組之複數個滾珠的直徑；以及研磨各該些滾珠保持結構，形成一內珠溝。
2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨加工方法，其中各該滾珠保持結構為倒包形狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之研磨加工方法，其中該滾珠保持結構係以拉刀拉削、線切割、放電或抽拉成型的加工方式形成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之研磨加工方法，其中各該滾珠保持結構具有複數個非滾珠接觸部。
5. 如申請專利範圍第4項所述之研磨加工方法，其中各該滾珠保持結構具有一上非滾珠接觸部、一左非滾珠接觸部以及一右非滾珠接觸部，且該左非滾珠接觸部以及該右非滾珠接觸部係為對稱。
6. 如申請專利範圍第4項所述之研磨加工方法，更包含一步驟：加入一冷卻液或一潤滑液於該些非滾珠接觸部。
7. 如申請專利範圍第1項所述之研磨加工方法，其中於研磨各該些滾珠保持結構之步驟中，係研磨並去除各 該滾珠保持結構之至少一內凹部。
8. 如申請專利範圍第7項所述之研磨加工方法，其中各該滾珠保持結構具有二該內凹部，且於研磨時，係同時去除該些內凹部。
9. 如申請專利範圍第7項所述之研磨加工方法，其中該內凹部經研磨後，形成一滾珠接觸部。