TWI519723B - Outer circulation ball screw - Google Patents

Description

外循環滾珠螺桿

本發明係與滾珠螺桿有關，特別是指一種外循環滾珠螺桿。

按，滾珠螺桿係在線性傳動的領域扮演相當重要的角色，其藉由設置其中的滾珠減低螺桿和螺帽之間的摩擦力，讓螺桿和螺帽彼此得以快速且精準地相對運動。

隨著機械結構愈來愈精細，滾珠螺桿的體積也隨著使用場合的空間有限而需縮小。在諸多滾珠螺桿行示中，外循環式滾珠螺桿係相當適合運用在空間較小的使用場合。如第一圖~第三圖所示，管式外循環滾珠螺桿(circulating tube type ball screw apparatus)包含有一螺桿1，其表面具有螺旋的一第一滾動槽2，一螺帽3，具有一穿孔4並透過該穿孔4套設在該螺桿1，該螺帽於該穿孔4孔壁，相對該第一滾動槽2具有螺旋的一第二滾動槽5，該第一滾動槽2和該第二滾動槽5共同形成一負荷路徑。複數滾動元件6，係被限制在該負荷路徑內移動。在螺桿1(或螺帽3)轉動時，藉由滾動元件6的滾動，帶動螺帽3(或螺桿1)軸向移動。此外，還有一循環管7，插設在螺帽3，兩端分別與第一滾動槽2和第二滾動槽5連通，當滾動元件6在該負荷路徑移動並進入循環管7後，將再會回到負荷路徑中，形成無限循環。在此，需特別說明的是，由於滾珠螺桿運作時並非全部的第二滾動槽都有滾動元件經過，故一般係將有 滾動元件經過的部分第二滾動槽稱作有效牙區(Effective Thread Zone,E.T.Z.)，有效牙區在滾珠螺桿的運作中需實際承受來自滾動元件的施力，其它不會有滾動元件經過的第二滾動槽稱作無效牙區(Invalid Thread Zone,I.T.Z.)，其無需承受來自滾動元件的施力。

如第二圖所示，然而，上述管式外循環滾珠螺桿中，循環管7穿設於螺帽3並連通該負荷路徑，循環管7管壁在螺帽3內佔據有效牙區中部分第二滾動槽5槽壁的位置使得槽壁變薄，容易讓位於有效牙區中的第二滾動槽5槽壁崩壞產生螺帽破牙問題。

本發明之主要目的在於提供一種外循環滾珠螺桿，其減少產生螺帽破牙問題。

緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種外循環滾珠螺桿，其包含有：一螺桿，其表面具有螺旋的一第一滾動槽；一螺帽，具有一穿孔並透過該穿孔套設在該螺桿，該螺帽於該穿孔之孔壁，相對該第一滾動槽具有螺旋的一第二滾動槽，該第一滾動槽和該第二滾動槽共同形成一負荷路徑；一循環元件，具有位於兩端的一第一腳部、一第二腳部，及連接該第一腳部和該第二腳部的一連接部，該第一腳部具有一第一端面，且在該第一端面具有一第一內端點和一第一外端點，該第二腳部具有一第二端面，且在該第二端面具有一第二內端點和一第二外端點，該循環元件內部具有一循環通道，該循環通道 貫通該第一腳部、該連接部和該第二腳部，並分別在該第一端面和該第二端面形成與該第二滾動槽銜接的一第一出入口和一第二出入口，該第一出入口與該第一內端點和該第一外端點分別間隔一第一厚度和一第二厚度，該第二厚度為該第一厚度的三倍以上，該第二出入口與該第二內端點和該第二外端點分別間隔一第三厚度和一第四厚度，該第四厚度為該第三厚度的三倍以上；該第一腳部和該第二腳部係穿設於該螺帽，且該第一腳部突伸一第一舌部於該第一滾動槽，該第二腳部突伸一第二舌部於該第一滾動槽；以及複數滾動元件，係被限制在該負荷路徑或該循環通道內移動。

藉此，該第一出入口係較習知更接近該第一內端點，同時減少佔據有效牙區內第二滾動槽槽壁，故降低螺帽破牙發生的機會。

為了詳細說明本發明之技術特點所在，茲舉以下之一較佳實施例並配合圖式說明如後，其中：如第四圖~第十圖所示，本發明第一較佳實施例所提供之一種外循環滾珠螺桿，主要包含有：一螺桿11、一螺帽12、一循環元件13和複數滾動元件14。

該螺桿11，其表面具有螺旋的一第一滾動槽111。

該螺帽12，具有一穿孔121並透過該穿孔121套設在該螺桿11，該螺帽12於該穿孔121孔壁，相對該第一滾動槽111具有螺旋的一第二滾動槽122，該第一滾動槽111和該第二滾動槽122共同形成一負荷路徑L。

該循環元件13，具有位於兩端的一第一腳部131、一第二腳部132，及連接該第一腳部131和該第二腳部132的一連接部133。該第一腳部131具有一第一端面131a，且在該第一端面131a具有一第一內端點131b和一第一外端點131c，該第二腳部132具有一第二端面132a，且在該第二端面132a具有一第二內端點132b和一第二外端點132c，該循環元件13內部具有一循環通道C，該循環通道C貫通該第一腳部131、該連接部133和該第二腳部132，並分別在第一端面131a和第二端面132a形成與該第二滾動槽122銜接的一第一出入口134和一第二出入口135，該第一出入口134和該第二出入口135外型輪廓略呈為U型。

在本第一較佳實施例中，該第一出入口134與該第一內端點131b和該第一外端點131c分別間隔一第一厚度T1和一第二厚度T2，該第二厚度T2為該第一厚度T1的三倍以上，該第二出入口135與該第二內端點132b和該第二外端點132c分別間隔一第三厚度T3和一第四厚度T4，該第四厚度T4為該第三厚度T3的三倍以上。

該第一腳部131和該第二腳部132係穿設於該螺帽12，且該第一腳部131突伸一第一舌部136於該第一滾動槽111，該第二腳部132突伸一第二舌部137於該第一滾動槽111。

各該滾動元件14，係被限制在該負荷路徑L或該循環通道C內移動。

在此需說明的是，滾珠螺桿運作時並非全部的第二滾動槽122都有滾動元件14經過，故一般係將有滾動元件14經過的 部分第二滾動槽122稱作有效牙區(Effective Thread Zone,E.T.Z.)，有效牙區在滾珠螺桿的運作中需實際承受來自滾動元件14的施力，其它不會有滾動元件14經過的第二滾動槽稱作無效牙區(Invalid Thread Zone,I.T.Z.)，其無需承受來自滾動元件14的施力。

藉由上述本發明第一較佳實施例所提供之外循環滾珠螺桿，該第一出入口134係較習知更接近該第一內端點131b，同時減少佔據有效牙區內第二滾動槽122槽壁，故降低螺帽破牙發生的機會。

值得一提的是，在本較佳實施例中該循環元件13係沿著該循環通道C區分出一本體15和一結合件16，該本體15和該結合件16各具有一接合面151、161，該本體15和該結合件16係沿著該二接合面151、161相互組立形成該循環元件13，如此先製成該本體15和該結合件16，再依各該接合面151、161組成該循環元件13，係方便製作該循環元件13。

如第十一圖~第十二圖所示，本發明第二較佳實施例所提供之一種外循環滾珠螺桿，其與第一較佳實施例不同處在於：該第一出入口134相切於該第一內端點131b，而該第二出入口135相切於該第二內端點132b。

藉由上述本發明第二較佳實施例所提供之外循環滾珠螺桿，該第一出入口134係直接與該第一內端點131b相切，該第二出入口135係直接與該第二內端點132b相切，前述提及該第一出入口134及第二出入口135的外型輪廓略呈為U型，而本實施例所指的該第一出入口134係直接與該第一內端點 131b相切、該第二出入口135係直接與該第二內端點132b相切，係指U型的輪廓與第一內端點131b與第二內端點132b相切，同時將佔據有效牙區內第二滾動槽122槽壁的情況降低，故降低螺帽破牙發生的機會。

如第十三圖~第十五圖所示，本發明第三較佳實施例所提供之一種外循環滾珠螺桿，其與第一較佳實施例不同在於：該第一腳部131於該第一端面131a去掉一第一缺塊131d，形成連通該第一出入口134和該第一腳部131內側面的一第一破口138，該第二腳部132於該第二端面132a去掉一第二缺塊132d，形成連通該第二出入口135和該第二腳部132內側面的一第二破口139。

藉由上述本發明第三較佳實施例所提供之外循環滾珠螺桿，該第一出入口134和該第二出入口135在不影響各該滾動元件14的情況下，係較第一、二較佳實施例再將佔據有效牙區內第二滾動槽122槽壁的情況降低，同時再降低螺帽破牙發生的機會。

如第十六圖~第十九圖，值得一提的是，在上述所有的較佳實施例中，若要縮小該循環元件13，還可以讓該第一出入口134相切於該第一外端點131c，而該第二出入口135相切於該第二外端點132c。或是，讓該第一腳部131於該第一端面131a去掉一第三缺塊131e，形成連通該第一出入口134和該第一腳部131外側面的一第三破口171，該第二腳部132於該第二端面132a去掉一第四缺塊132e，形成連通該第二出入口135和該第二腳部132外側面的一第四破口172。

11‧‧‧螺桿

111‧‧‧第一滾動槽

12‧‧‧螺帽

121‧‧‧穿孔

122‧‧‧第二滾動槽

13‧‧‧循環元件

131‧‧‧第一腳部

131a‧‧‧第一端面

131b‧‧‧第一內端點

131c‧‧‧第一外端點

131d‧‧‧第一缺塊

131e‧‧‧第三缺塊

132‧‧‧第二腳部

132a‧‧‧第二端面

132b‧‧‧第二內端點

132c‧‧‧第二外端點

132d‧‧‧第二缺塊

132e‧‧‧第四缺塊

133‧‧‧連接部

134‧‧‧第一出入口

135‧‧‧第二出入口

136‧‧‧第一舌部

137‧‧‧第二舌部

138‧‧‧第一破口

139‧‧‧第二破口

14‧‧‧滾動元件

15‧‧‧本體

151‧‧‧接合面

16‧‧‧結合件

161‧‧‧接合面

171‧‧‧第三破口

172‧‧‧第四破口

C‧‧‧循環通道

L‧‧‧負荷路徑

T1‧‧‧第一厚度

T2‧‧‧第二厚度

T3‧‧‧第三厚度

T4‧‧‧第四厚度

第一圖係習知外循環滾珠螺桿；第二圖係習知外循環滾珠螺桿組件剖面示意圖，顯示螺帽剖面；第三圖係習知外循環滾珠螺桿組件剖面示意圖，顯示尚未裝置循環管的螺帽剖面；第四圖係本發明第一較佳實施例之外觀立體圖；第五圖係本發明第一較佳實施例之立體分解體圖；第六圖係本發明第一較佳實施例之剖面示意圖；第七圖係本發明第一較佳實施例之組件立體圖，顯示循環元件；第八圖係本發明第一較佳實施例之組件前視圖，顯示螺帽及循環元件；第九圖係沿著第七圖中8-8剖面線之組件剖面示意圖，顯示螺帽；第十圖係本發明第一較佳實施例之組件立體分解圖；第十一圖發明第二較佳實施例之組件立體圖，顯示循環元件；第十二圖係本發明第二較佳實施例之組件剖面示意圖，顯示螺帽；第十三圖係本發明第三較佳實施例之組件立體圖，顯示循環元件；第十四圖係本發明第三較佳實施例之組件局部放大圖，顯 示循環元件之第一腳部；第十五圖係本發明第三較佳實施例之組件局部放大圖，顯示循環元件之第二腳部；第十六圖係本發明第三較佳實施例之組件立體圖，顯示循環元件，顯示第一出入口相切於第一外端點，而第二出入口相切於第二外端點；第十七圖係本發明第三較佳實施例之組件立體圖，顯示循環元件，顯示第一腳部於第一端面形成第三破口，第二腳部於第二端面形成第四破口；第十八圖係本發明第三較佳實施例之組件局部放大圖，顯示循環元件之第一腳部；以及第十九圖係本發明第三較佳實施例之組件局部放大圖，顯示循環元件之第二腳部。

13‧‧‧循環元件

131‧‧‧第一腳部

131a‧‧‧第一端面

131b‧‧‧第一內端點

131c‧‧‧第一外端點

132‧‧‧第二腳部

132a‧‧‧第二端面

132b‧‧‧第二內端點

132c‧‧‧第二外端點

133‧‧‧連接部

134‧‧‧第一出入口

135‧‧‧第二出入口

136‧‧‧第一舌部

137‧‧‧第二舌部

C‧‧‧循環通道

Claims (5)

1. 一種外循環滾珠螺桿，其包含有：一螺桿，其表面具有螺旋的一第一滾動槽；一螺帽，具有一穿孔並透過該穿孔套設在該螺桿，該螺帽於該穿孔之孔壁，相對該第一滾動槽具有螺旋的一第二滾動槽，該第一滾動槽和該第二滾動槽共同形成一負荷路徑；一循環元件，具有位於兩端的一第一腳部、一第二腳部，及連接該第一腳部和該第二腳部的一連接部，該第一腳部具有一第一端面，且在該第一端面具有一第一內端點，該第二腳部具有一第二端面，且在該第二端面具有一第二內端點，該循環元件內部具有一循環通道，該循環通道貫通該第一腳部、該連接部和該第二腳部，並分別在該第一端面和該第二端面形成與該第二滾動槽銜接的一第一出入口和一第二出入口，該第一出入口相切於該第一內端點，而該第二出入口相切於該第二內端點；該第一腳部和該第二腳部係穿設於該螺帽，且該第一腳部突伸一第一舌部於該第一滾動槽，該第二腳部突伸一第二舌部於該第一滾動槽；以及複數滾動元件，係被限制在該負荷路徑或該循環通道內移動；讓該第一腳部於該第一端面形成連通該第一出入口和該第一腳部外側面的一第三破口，該第二腳部於該第二端面形成連通該第二出入口和該第二腳部外側面的一第四破口。
2. 一種外循環滾珠螺桿，其包含有：一螺桿，其表面具有螺旋的一第一滾動槽； 一螺帽，具有一穿孔並透過該穿孔套設在該螺桿，該螺帽於該穿孔之孔壁，相對該第一滾動槽具有螺旋的一第二滾動槽，該第一滾動槽和該第二滾動槽共同形成一負荷路徑；一循環元件，具有位於兩端的一第一腳部、一第二腳部，及連接該第一腳部和該第二腳部的一連接部，該第一腳部具有一第一端面，該第二腳部具有一第二端面，該循環元件內部具有一循環通道，該循環通道貫通該第一腳部、該連接部和該第二腳部，並分別在該第一端面和該第二端面形成與該第二滾動槽銜接的一第一出入口和一第二出入口，以及連通該第一出入口和該第一腳部內側面的一第一破口，和連通該第二出入口和該第二腳部內側面的一第二破口；該第一腳部和該第二腳部係穿設於該螺帽，且該第一腳部突伸一第一舌部於該第一滾動槽，該第二腳部突伸一第二舌部於該第一滾動槽；以及複數滾動元件，係被限制在該負荷路徑或該循環通道內移動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之外循環滾珠螺桿，其中：該循環元件係沿著該循環通道區分出一本體和一結合件，該本體和該結合件各具有一接合面，該本體和該結合件係沿著該二接合面相互組立形成該循環元件。
4. 如申請專利範圍第2項所述之外循環滾珠螺桿，其中：該第一腳部在該第一端面具一第一外端點，該第二腳部具在該第二端面具有一第二外端點，該第一出入口相切於該第一外端點，而該第二出入口相切於該第二外端點。
5. 如申請專利範圍第2項所述之外循環滾珠螺桿，其中： 讓該第一腳部於該第一端面形成連通該第一出入口和該第一腳部外側面的一第三破口，該第二腳部於該第二端面形成連通該第二出入口和該第二腳部外側面的一第四破口。