TWI500857B - 滾珠運動模組的運動本體及其加工方法 - Google Patents

Description

滾珠運動模組的運動本體及其加工方法

本發明係關於一種滾珠運動模組，特別是關於一種滾珠運動模組的運動本體。

滾珠運動模組係由運動本體滑設於軌道體或螺桿所組成，而為能透過有限數目的滾珠使運動本體持續於軌道體或螺桿上前進，一般是藉由設置滾珠迴流元件的方式來達成。利用滾珠迴流元件，使滾珠可在運動本體及軌道體或螺桿之間循環運動，以續行其功能。

常見的滾珠運動模組有滾珠直線運動模組及滾珠螺桿，其中，滾珠直線運動模組的運動本體為滑座本體，滑設於線性滑軌；滾珠螺桿的運動本體為滾珠螺帽，滑設於螺桿。

然而，不論何種類型的滾珠運動模組皆常於高速下運行，或其運動本體常擔負承載其他重物的工作，因此，在重力加速度或高負載的情形下，滾珠在脫離運動本體要進入迴流元件時，常會發生滾珠偏移現象，即偏離原本的滾珠溝槽之情形，而這種情形會對迴流元件造成額外的受力，再加上迴流元件通常是以塑料製成，本身自有的剛性並不高，故常有迴流元件毀損的情形發生，不僅嚴重影響滾珠運動模組整體運作的穩定度及使用壽命，更限制了滾珠運動模組的作業效能。

因此，如何提供一種滾珠運動模組的運動本體，能使滾珠於高速循環運動或高負載時，不會因為偏離問題對迴流元件造成損害，使滾珠運動模組整體的順暢度與穩定性得以提高，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種滾珠運動模組的運動本體及其加工方法，藉由運動本體的滾珠溝槽設計，使滾珠保持於滾珠溝槽中運動，不會因為偏離問題而損害迴流元件，以提高滾珠運動模組運作的順暢度與穩定性。

為達上述目的，依據本發明之一種滾珠運動模組的運動本體，其具有至少一滾珠溝槽，滾珠溝槽係與一迴流元件連接，且鄰接迴流元件處具有一以電腦數值控制方式加工形成之導引部，導引部的長度係小於或等於滾珠之直徑的2倍，導引部的深度係小於或等於滾珠之直徑的0.2倍。

為達上述目的，本發明更揭露一種滾珠運動模組之運動本體的加工方法，包括以下步驟：提供一運動本體，運動本體包括至少一滾珠溝槽，係與一迴流元件連接；以及於滾珠溝槽鄰接迴流元件處，以電腦數值控制方式加工形成一導引部，導引部的長度係小於或等於滾珠之直徑的2倍，導引部的深度係小於或等於滾珠之直徑的0.2倍。

在本發明之一實施例中，導引部係為導引斜角。

在本發明之一實施例中，運動本體係為一滑座本體， 且滾珠運動模組係為滾珠直線運動模組。

在本發明之一實施例中，運動本體係為一滾珠螺帽本體，且滾珠運動模組係為滾珠螺桿。

在本發明之一實施例中，導引部係為半喇叭形。

承上所述，依據本發明之一種滾珠運動模組的運動本體及其加工方法，其滾珠溝槽與迴流元件相連接處，具有特定尺寸的導引部。由於習知滾珠運動模組於高速運動或運動本體在高負載的情況下，滾珠經過滾珠溝槽與迴流元件相接的位置，滾珠常會因為偏移問題衝擊塑料之迴流元件，導致迴流元件損毀；而本發明透過特定尺寸的導引部設計，可提供導引功能，將滾珠順暢地導引至迴流元件，而非直接擠入迴流元件，降低迴流元件因滾珠的直接衝擊而產生毀損的問題。另外，導引部的設計也提供了一個與滾珠配合的緩衝空間，有效地緩解上述問題。

又，本發明運動本體的導引部係以電腦數值控制方式加工所形成，可使導引部的尺寸保持一致，避免人為誤差，更因加工精確，而不受限於例如滾珠螺帽內部等位置不易加工的不利因素。

以下參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種滾珠運動模組的運動本體及其加工方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

一般而言，滾珠運動模組可指任何透過滾珠循環滾動 而提供運動效果的裝置，其包括有滾珠直線運動模組及滾珠螺桿，本發明較佳實施例以該兩種滾珠運動模組的運動本體說明之，但實際範圍並不受限於此。

本發明第一實施例中，滾珠運動模組係為滾珠直線運動模組，而運動本體係為滑座本體。圖1為依據本發明第一實施例之一種滾珠直線運動模組的組合示意圖；圖2為圖1所示之滾珠直線運動模組的分解示意圖，請同時參照圖1及圖2所示。在本實施例中，滾珠直線運動模組M包括有一滑座1、線性滑軌2及複數滾珠3。線性滑軌2二側分別設置有二軌道槽21，滑座1滑設於線性滑軌2。

細部來說，滑座1包括一滑座本體11、四迴流元件12及二端蓋13。滑座本體11的內側對應於線性滑軌2之軌道槽21而具有四滾珠溝槽111，且一個軌道槽21與一個滾珠溝槽111共同形成內滾珠通道，而滑座本體11另外對應設置有四個外滾珠通道112。當然，要說明的是，軌道槽21、滾珠溝槽111及外滾珠通道112的數目係彼此對應，但不限制為上述數目，而可依據需求不同而改變。

請參考圖2所示，迴流元件12對應設置於滑座本體11並連接滾珠溝槽111與外滾珠通道112。本實施例之迴流元件12的數量係為四，且具有凸部121與延伸部122；另外，各滾珠溝槽111靠近端面113具有一凹部114，迴流元件12之凸部121與凹部114對應設置。當迴流元件12與滑座本體11結合時，凸部121與凹部114會對應組接，而延伸部122則對應容置於外滾珠通道112內。

端蓋13分別設置於滑座本體11之二端面113，且與滑座本體11共同夾置迴流元件12於其中，以形成一完整的迴流通道。複數個滾珠3便於內滾珠通道、迴流通道及外滾珠通道112間循環運動。另外，端蓋13更具有複數個滾珠保持件131，藉以保持滾珠3的位置，不致在滑座1與線性滑軌2分離時掉落。

圖3A為圖2所示之滑座本體的另一角度的示意圖，請參考圖3A所示。滑座本體11的滾珠溝槽111在與迴流元件12相連接的位置旁，即鄰接迴流元件12處具有以電腦數值控制(Computer Numerical Control,CNC)方式加工形成之導引部115。抑或可以說，滾珠溝槽111在靠近凹部114的位置具有導引部115。於實際應用上，可於電腦數值控制工具機中輸入研磨尺寸，再透過工具機加工來形成導引部115。例如，可設定導引部115之長度L小於或等於滾珠3之直徑的2倍，且深度D(參考圖4B標示)小於或等於滾珠3之直徑的0.2倍。於滾珠溝槽111靠近凹部114處研磨加工的導引部115，會形成較滾珠溝槽111二側稍微擴張之導引斜角，更具體描述，導引部115可形成向外擴張之半喇叭形。以電腦數值控制的方式研磨加工形成導引部115，可使導引部115的尺寸保持一致，避免人為施作時的誤差。

圖3B為圖3A所示之滑座本體的部分放大圖；圖4A為圖3A所示之滑座本體的正面視圖；圖4B為圖4A的部分放大圖，請同時參考圖3A至圖4B所示。導引部115的 長度L係指滾珠溝槽111開始向外側擴張的起始位置至凹部114的距離(可參考圖3A)；深度D則表示導引部115相較於滾珠溝槽111向外延伸的程度(圖4B)。其中，導引部115的長度係小於或等於滾珠3之直徑的2倍，導引部115的深度係小於或等於滾珠3之直徑的0.2倍。

導引部115形成向外擴張之半喇叭形，於本實施例中，導引部115自滾珠溝槽111向外側擴張15度，請參考圖3B所示，其中，導引部115為實線部分，虛線為滾珠溝槽111延伸的部分，導引部115與滾珠溝槽111延伸部分的夾角係為15度，故相對二側的夾角總合係為30度。惟需注意的是，因視角的關係，圖3B所標示可能不足15度，此乃因平面圖無法完整呈現其角度關係。另外，於其他實施例中，導引部115單側最大可向外擴張至22.5度(同樣指導引部115與滾珠溝槽111延伸部分的夾角)，故相對二側係最大可向外擴張至45度。

一般而言，迴流元件12係為塑料材質，而滑座本體11及滾珠3皆為剛性較強的金屬材質，故滾珠直線運動模組M於高速運動或高負載下，金屬之滾珠3經過滾珠溝槽111而將進入迴流元件12時，常會因為偏移問題衝擊塑料之迴流元件12，而在滾珠溝槽111末端即將進入迴流元件2前加工形成導引部115向外擴張的設計，可提供些微偏移的緩衝路徑，並導引滾珠3順利移入迴流元件12，而非直接衝擊迴流元件12，降低迴流元件12因滾珠3的直接衝擊而造成毀損的情形。

本發明第二實施例中，其滾珠運動模組係為滾珠螺桿，而運動本體係為螺帽本體。圖5為依據本發明第二實施例之一種滾珠螺桿的分解示意圖，請參照圖5所示。滾珠螺桿S包括一螺帽4、螺桿5以及循環運動於該些元件之間的滾珠6。螺桿5具有一螺紋槽51，螺帽4套設並滑設於螺桿5。螺帽4更包括螺帽本體41及迴流元件42。螺帽本體41具有與螺紋槽51對應之滾珠溝槽411，以及具有二個循環孔412，透過螺紋槽51、滾珠溝槽411、循環孔412與迴流元件42相連接，共同形成完整的循環通路，以供滾珠6連續循環運動。

圖6為圖5所示之螺帽本體的另一角度示意圖，請參考圖6所示。螺帽本體41的滾珠溝槽411係於靠近循環孔412處與迴流元件42相連接，並於滾珠溝槽411鄰接迴流元件42處以電腦數值控制方式，加工形成之導引部413。

同樣的，可於電腦數值控制工具機中輸入研磨尺寸，再透過工具機加工來形成導引部413。例如，可設定導引部413之長度L小於或等於滾珠6之直徑的2倍，且深度小於或等於滾珠6之直徑的0.2倍。

實作上，由於利用電腦數值控制的加工方法，故穩定性高，作業空間需求低，可由螺帽本體41的內側，即與螺桿5組接的一側，對滾珠溝槽411靠近循環孔412處開始進行研磨加工，從而於滾珠溝槽411上形成稍微向外側擴張之半喇叭形的導引斜角。

導引部413的長度係指滾珠溝槽411開始向外側擴張的起始位置至循環孔412的距離；而導引部413的深度同樣為相較於滾珠溝槽411向外側擴張的距離。同樣的，以電腦數值控制的方式研磨加工，可使導引部413的尺寸更為一致，降低人工研磨不易操作，以及容易造成誤差的問題。至於導引部413之其他尺寸、形狀特徵，可參考前述實施例，兩者大致相同，於此不再贅述。

另需說明的是，螺帽本體41具有二循環孔412，且迴流元件42的數量係為二，滾珠溝槽411有二處與迴流元件42相連接，故具有二導引部413，但因視角關係，圖6僅顯示其中之一。

螺帽4的迴流元件42同樣為塑料材質，而螺帽本體41及滾珠6皆為剛性較強的金屬材質，因此，迴流元件42同樣會有受滾珠6高速或高負載下循環運動所產生之衝擊，進而造成毀損的情形。然，導引部413向外擴張的設計，同樣可提供緩衝偏移的功能，減緩迴流元件42受損之情形。

於其他實施例中，如圖7所示，圖7為在本發明第二實施例中之另一種螺帽本體之態樣的示意圖。螺帽本體41a的滾珠溝槽411a與迴流元件相接處靠近螺帽本體41a的端面412a，此亦為導引部413a的加工形成位置。至於導引部413a之其他尺寸、形狀特徵，則與前述實施例大致相同，於此不再贅述。

本發明第三實施例中，其滾珠運動模組係為微型滾珠 螺桿，而運動本體係為螺帽本體。圖8為依據本發明第三實施例之一種微型滾珠螺桿的分解示意圖，請參考圖8所示。微型滾珠螺桿MS的整體結構大致與滾珠螺桿S相同，但微型滾珠螺桿MS的螺帽本體41b不具有循環孔，而是具有凹槽412b，迴流元件42b係沿軸向設置於螺帽本體41b的凹槽412b，且迴流元件42b對應於滾珠溝槽411b形成循環路徑，以供滾珠6b連續循環運動。

圖9為圖8所示之螺帽與迴流元件的組合放大示意圖，請參考圖9所示。於圖9中，滾珠溝槽411b與迴流元件42b相接處並在滾珠溝槽411b上，具有以電腦數值控制方式加工形成，較滾珠溝槽411b向外側稍微擴張之半喇叭形的導引部413b，或可視為導引斜角。同樣的，導引部413b的長度L小於或等於滾珠6b之直徑的2倍；而導引部413b的深度小於或等於滾珠6b之直徑的0.2倍，導引部413b之設計亦可減緩迴流元件42b的損壞。至於導引部413b之其他尺寸、形狀特徵，則與前述實施例大致相同，於此不再贅述。

實施上，本發明可應用於各式滑軌組或螺桿組，尤其是V型、S型與微型螺桿組，但並不適用於滾珠花鍵。

本發明另提供一種滾珠運動模組之運動本體的加工方法，包括以下步驟：提供一運動本體，運動本體分別包括至少一滾珠溝槽，係與一迴流元件連接；以及於滾珠溝槽鄰接迴流元件處，以電腦數值控制方式加工形成一導引部，導引部的長度係小於或等於滾珠之直徑的2倍，導引 部的深度係小於或等於滾珠之直徑的0.2倍。運動本體可為滑座本體或螺帽本體，惟其具有與前述滑座本體或螺帽本體相同的元件組成與特徵，可參考前述，於此不再贅述。

綜上所述，依據本發明之一種滾珠運動模組的運動本體，其滾珠溝槽與迴流元件相連接處，具有特定尺寸的導引部。由於習知滾珠運動模組於高速運動或運動本體在高負載的情況下，滾珠經過滾珠溝槽與迴流元件相接的位置，滾珠常會因為偏移問題衝擊塑料之迴流元件，導致迴流元件毀損；而本發明透過特定尺寸的導引部設計，可提供導引功能，將滾珠順暢地導引至迴流元件，而非直接擠入迴流元件，降低迴流元件因滾珠的直接衝擊而產生毀損的問題。另外，導引部的設計也提供了一個與滾珠配合的緩衝空間，有效地緩解上述問題。

又，本發明運動本體的導引部係以電腦數值控制方式加工所形成，可使導引部的尺寸保持一致，避免人為誤差，更因加工精確，而不受限於例如滾珠螺帽內部等位置不易加工的不利因素。

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‧‧‧滑座

11‧‧‧滑座本體

111、411、411a、411b‧‧‧滾珠溝槽

112‧‧‧外滾珠通道

113、412a‧‧‧端面

114‧‧‧凹部

115、413、413a、413b‧‧‧導引部

12、42、42b‧‧‧迴流元件

121‧‧‧凸部

122‧‧‧延伸部

13‧‧‧端蓋

131‧‧‧滾珠保持件

2‧‧‧線性滑軌

21‧‧‧軌道槽

3、6、6b‧‧‧滾珠

4、4b‧‧‧螺帽

41、41a、41b‧‧‧螺帽本體

412‧‧‧循環孔

412b‧‧‧凹槽

5、5b‧‧‧螺桿

51、51b‧‧‧螺紋槽

D‧‧‧深度

L‧‧‧長度

M‧‧‧滾珠直線運動模組

MS‧‧‧微型滾珠螺桿

S‧‧‧滾珠螺桿

圖1為依據本發明第一實施例之一種滾珠直線運動模組的組合示意圖； 圖2為圖1所示之滾珠直線運動模組的分解示意圖；圖3A為圖2所示之一種滑座本體的另一角度的示意圖；圖3B為圖3A所示之滑座本體的部分放大圖；圖4A為圖3A所示之滑座本體的正面視圖；圖4B為圖4A的部分放大圖；圖5為依據本發明第二實施例之一種滾珠螺桿的分解示意圖；圖6為圖5所示之螺帽本體的另一角度示意圖；圖7為在本發明第二實施例中之另一種螺帽本體之態樣的示意圖；圖8為依據本發明第三實施例之一種微型滾珠螺桿的分解示意圖；以及圖9為圖8所示之螺帽與迴流元件的組合放大示意圖。

11‧‧‧滑座本體

111‧‧‧滾珠溝槽

112‧‧‧外滾珠通道

113‧‧‧端面

114‧‧‧凹部

115‧‧‧導引部

L‧‧‧長度

Claims (10)

1. 一種滾珠運動模組的運動本體，其具有至少一滾珠溝槽，該滾珠溝槽係與一迴流元件連接，且鄰接該迴流元件處具有一以電腦數值控制方式加工形成之導引部，該導引部的長度係小於或等於滾珠之直徑的2倍，該導引部的深度係小於或等於滾珠之直徑的0.2倍。
2. 如申請專利範圍第1項所述之運動本體，其中該導引部係為導引斜角。
3. 如申請專利範圍第1項所述之運動本體，其係為一滑座本體，且該滾珠運動模組係為滾珠直線運動模組。
4. 如申請專利範圍第1項所述之運動本體，其係為一滾珠螺帽本體，且該滾珠運動模組係為滾珠螺桿。
5. 如申請專利範圍第1項所述之運動本體，其中該導引部係為半喇叭形。
6. 一種滾珠運動模組之運動本體的加工方法，包括以下步驟：提供一運動本體，該運動本體包括至少一滾珠溝槽，係與一迴流元件連接；以及於該滾珠溝槽鄰接該迴流元件處，以電腦數值控制方式加工形成一導引部，該導引部的長度係小於或等於滾珠之直徑的2倍，該導引部的深度係小於或等於滾珠之直徑的0.2倍。
7. 如申請專利範圍第6項所述之加工方法，其中該導引部係為導引斜角。
8. 如申請專利範圍第6項所述之加工方法，其中該運動本體係為一滑座本體，且該滾珠運動模組係為滾珠直線運動模組。
9. 如申請專利範圍第6項所述之加工方法，其中該運動本體係為一滾珠螺帽本體，且該滾珠運動模組係為滾珠螺桿。
10. 如申請專利範圍第6項所述之加工方法，其中該導引部係為半喇叭形。