TWI530631B - Ball screw with self-lubricating device - Google Patents

Description

具自潤裝置的滾珠螺桿

本發明涉及一種提供精密控制的線性傳動的滾珠螺桿，尤指一種利用傳油滾珠與軸桿接觸的自潤裝置的滾珠螺桿。

滾珠螺桿(Ballscrew)利用於螺帽與軸桿之間設置鋼珠而將傳統軸桿的滑動接觸轉換成滾動接觸直線傳動機械組件。滾珠螺桿具有定位精度高、高壽命、低污染和可做高速正逆向的傳動及變換傳動等特性，已成為近年來精密科技產業及精密機械產業的定位及測量系統上的重要零組件。

為提高滾珠螺桿的精密性及順暢性，必須提供充分的潤滑油來潤滑降低鋼珠的滾動摩擦，針對這個課題，申請人先前提出如TW公告第468736號「滾珠導軸桿之防塵、潤滑結構」的滾珠螺桿防塵潤滑構造，相關業者也陸續提出如TWI377304號「具自潤裝置之滾珠螺桿」及TWI386568號「具自潤裝置的滾珠螺桿」等專利文獻所公開的滾珠螺桿的潤滑構造。

現有運用於滾珠螺桿的潤滑構造，均是在螺帽的端部結合包含有吸油性羊毛氈或泡棉的油盒構造，利用吸油性羊毛氈或泡棉與軸桿的相互接觸而將潤滑油塗佈在軸桿表面，達到讓鋼珠得到潤滑而免除經常加油的問題。惟現有的滾珠螺桿潤滑構造直接以吸油性羊毛氈或泡棉抵靠接觸軸桿且將潤滑油塗佈整個軸桿的表面，在實施使用上，存在如下所述的問題：

1.由於吸油性羊毛氈或泡棉以滑動方式與軸桿相接觸，導致吸油性羊毛氈或泡棉容易因為長期摩擦接觸而產生磨耗變形，會降低潤滑構造的使用壽命，並且因為吸油性羊毛氈或泡棉無法保持與軸桿均勻接觸，產生潤滑油塗佈不均 的問題，導致鋼珠難以獲得妥善的潤滑效果。

2.吸油性羊毛氈或泡棉以整個接觸面抵壓於軸桿，會同時將潤滑油塗佈在軸桿未設置螺旋溝的桿身區域，造成潤滑油量損耗快，並且會導致塵埃或廢料等雜物容易附著於軸桿，產生容易污染周邊環境及影響驅動順暢性等問題。

為解決現有滾珠螺桿的潤滑構造設計，存在有使用壽命較差、潤滑油塗佈不平均及容易污染周邊環境的不足及限制，本發明的主要目的在於提出一種具自潤裝置的滾珠螺桿，其主要是讓自潤裝置以一個以上的傳油滾珠抵靠接觸於軸桿的螺旋溝，配合傳油隔板的彈性推抵作用，能夠將傳油元件傳遞過來的潤滑油，以滾動方式均勻地塗佈於軸桿的螺旋溝而達到自潤的效果，本發明利用傳油滾珠以滾動方式將潤滑油塗佈於軸桿，能夠避免傳油滾珠產生磨耗，提高自潤裝置的使用壽命，並且可以穩定均勻適量地塗佈潤滑油，有效解決現有滾珠螺桿的自潤裝置所存在的各項問題。

本發明解決技術問題所提出的具自潤裝置的滾珠螺桿，包括：一軸桿，其為長條狀構件且外周面設有一道以螺旋方式延伸設置的螺旋溝；一螺帽，其以可相對旋轉運動形態套設結合於該軸桿，該螺帽的內緣部位設有多數個滾動體抵靠接觸於該軸桿的螺旋溝；以及一自潤裝置，其安裝結合於該螺帽的端部且具有一套設結合於該軸桿的油盒、一設置於該油盒內的傳油元件、至少一個傳油滾珠及至少一個傳油隔板；其中，該油盒具有一環繞該軸桿的內盒壁，於該油盒內部形成一儲油空間及至少一個設於該油盒內側部位的置珠空間，該內盒壁於所述置珠空間的範圍內設有至少一個具有限位結構的珠孔；該傳油元件係嵌置於該儲油空間；各傳油滾珠係對應嵌置於各珠孔且抵靠接觸該軸桿的螺旋溝；各傳油隔板係結合於相對應置珠空間與該儲油空間之間，各傳油隔板設有多數個透油通道且以彈性力推抵相對應的傳油滾珠。

所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的限位結構為一對連結於所述的內盒壁且夾持所述傳油滾珠的限位塊。

所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中於所述的限位塊設有一道以上呈細縫狀的傳油孔。

所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的油盒為規格形狀與所述螺帽匹配的中空環形筒體，該油盒進一步包括密合連結於所述內盒壁兩端的一銜接端座和一外端座，以及一密合連結於該銜接端座和該外端座且環繞包圍該內盒壁的外盒壁。

所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的油盒於所述銜接端座與所述外端座之間設有一環繞包圍所述內盒壁的分隔壁，以該分隔壁將該油盒的內部空間區隔出所述的儲油空間及所述的置珠空間，該分隔壁於對應各珠孔的位置各開設有一隔板孔，各傳油隔板係分別結合設置於各隔板孔。

所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的內盒壁於鄰近各珠孔的兩側位置各相對地設有一對隔牆，以各對隔牆各圍設形成一個所述的置珠空間，各傳油隔板係分別結合設置於各對隔牆之間。

所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述傳油隔板係以可拆卸方式或一體成型方式結合設置於所述置珠空間與所述儲油空間之間。

所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的傳油隔板為橡膠、金屬片或塑膠等具有彈性的板材。

所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的傳油滾珠為以工程塑膠、金屬或陶瓷材料製成的固體潤滑元件。

本發明的技術手段可獲得的功效增進包括：

1.本發明利用傳油滾珠以滾動抵靠方式接觸軸桿，可以大幅減低傳油滾珠與軸桿之間的磨擦效應，避免傳油滾珠產生磨耗，提高自潤裝置的使用壽命。

2.本發明的傳油滾珠係直接匹配抵靠於軸桿的螺旋溝，配合傳油隔板的彈性推抵作用，能夠依據螺旋溝的潤滑狀態，自動以滾動方式均勻且適量地將潤滑油塗佈於軸桿的螺旋溝，讓設置在螺帽與軸桿之間的滾動體獲得最妥善的潤滑效果。

3.本發明的傳油滾珠將潤滑油直接塗佈於軸桿的螺旋溝，不會將潤滑油塗佈在軸桿未設置螺旋溝的桿身區域，能夠節省潤滑油的消耗及避免產生漏油污染周邊環境的問題，並且本發明能夠保持均勻穩定的出油量，避免因為油量不足而未能提供足夠的潤滑效果，有效確保滾珠螺桿運轉的順暢性及精密性。

10‧‧‧軸桿

11‧‧‧螺旋溝

20‧‧‧螺帽

30、30A‧‧‧油盒

31、31A‧‧‧內盒壁

311‧‧‧珠孔

312‧‧‧限位塊

313‧‧‧傳油孔

314‧‧‧隔牆

315‧‧‧抵片

32、32A‧‧‧銜接端座

321‧‧‧銜接環

322‧‧‧夾掣槽

33、33A‧‧‧外端座

331‧‧‧刮刷器槽

332‧‧‧分隔壁

333‧‧‧隔板孔

334‧‧‧夾掣槽

34、34A‧‧‧外盒壁

341‧‧‧補油孔

342‧‧‧油孔塞

35‧‧‧儲油空間

36‧‧‧置珠空間

40、40A‧‧‧傳油元件

41‧‧‧嵌槽

50‧‧‧傳油滾珠

60‧‧‧傳油隔板

61‧‧‧透油通道

70‧‧‧刮刷器

圖1是本發明較佳實施例的立體外觀圖。

圖2是本發明的自潤裝置第一較佳實施例的組成元件分解圖。

圖3是本發明的自潤裝置第一較佳實施例的部分組成元件分解圖。

圖4是本發明的自潤裝置第一較佳實施例的側視剖面示意圖。

圖5是本發明的自潤裝置第一較佳實施例的局部放大剖面示意圖。

圖6是本發明的自潤裝置第二較佳實施例的組成元件分解圖。

圖7是本發明的自潤裝置第二較佳實施例的側視剖面示意圖。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照發明內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如后：本發明所提出的具自潤裝置的滾珠螺桿的第一較佳實施例如圖1至圖3所示，該滾珠螺桿主要包括有一沿直線方向延伸設置的軸桿10、一以可滑移形態套設結合於該軸桿10的螺帽20、一套設於該軸桿10且結合於該螺帽20端部的自潤裝置，以及一個安裝結合於該自潤裝置的刮刷器70。

如圖1及圖2所示，該軸桿10於桿身的外周面凹設有一道以螺旋方式延伸設置的螺旋溝11；該螺帽20設有一用以套設該軸桿10的通孔，於鄰接該通孔的內緣部位設有相對該螺旋溝11的滾動槽(圖式未繪出)，以及多數個以迴流形態排列設置於該螺旋溝11與該滾動槽之間的滾動體，讓該螺帽20能夠沿著該軸桿10順暢地相對旋轉運動。

如圖1及圖2所示，該自潤裝置安裝設置於該螺帽20的端部且包括一油盒30、一設置於該油盒30內的傳油元件40、一個以上的傳油滾珠50，以及一個以上的傳油隔板60等組成元件；如圖所示的實施例中，該自潤裝置以等角度間隔設有四個傳油滾珠50及四個傳油隔板60；請參閱圖2至圖4所示，該油盒30為規格形狀與該螺帽20相匹配的中空環形筒體，該油盒30設有一用以套設該軸桿10的通孔且內部形成一儲油空間35及至少一個設於該油盒30內側部位的置珠空間36，如圖所示的實施例中，該油盒30包括一環繞該通孔的內盒壁31、連結於該內盒壁31兩端的一銜接端座32和一外端座33、一連結於該銜接端座32和該外端座33且環繞包圍該內盒壁31的外盒壁34，該儲油空間35係位於該銜接端座32、該外端座33及該外盒壁34之間，該置珠空間36係位於該銜接端座32、該外端座33及該內盒壁31之間。

該內盒壁31相對於該軸桿10的螺旋溝11以等角度間隔設有四個孔徑與該傳油滾珠50相符的珠孔311，並於各珠孔311設有一用以防止相對應傳油滾珠50脫落的限位結構，如圖3及圖5所示，本發明的內盒壁31於內周面的各珠孔311位置各設有一對用以夾持相對應傳油滾珠50的限位塊312，並於各限位塊312各設有一道以上呈細縫狀的傳油孔313。

如圖2、圖3及圖4所示，該銜接端座32是用以銜接連結該螺帽20且可透過超音波熔接黏合、摩擦接合、熱熔、黏膠接合或一體成型等結合手段與該內盒壁31密合連結，該銜接端座32朝向該螺帽20延伸設有一環用以嵌接於該 螺帽20的銜接環321，並於朝向該外端座33的端面設有一圈夾掣槽322，該夾掣槽322與該內盒壁31保持一大約等於該傳油滾珠50半徑的間隔距離。

該外端座33可透過超音波熔接黏合、摩擦接合、熱熔、黏膠接合或一體成型等結合手段與該內盒壁31密合連結，該外端座33於外側端面凹設有一供該刮刷器70嵌設結合的刮刷器槽331，讓該刮刷器70與該自潤裝置結合定位；該外端座33於朝向該銜接端座32的端面一體延伸設有一長度大約與該內盒壁31等長的分隔壁332，該分隔壁332與該內盒壁31保持一大約等於該傳油滾珠50半徑的間隔距離且端部插接結合於該銜接端座32的夾掣槽322，於該內盒壁31與該分隔壁332之間形成與該儲油空間35分隔的該置珠空間36；對應該內盒壁31的四個珠孔311的位置，於該分隔壁332間隔開設有四個隔板孔333，並且該外端座33於各隔板孔333的位置各設有一夾掣槽334。

該外盒壁34是環繞設置於該油盒30的外周且與該分隔壁332保持一適當的間隔距離，該外盒壁34的兩端可透過超音波熔接黏合、摩擦接合、熱熔、黏膠接合或一體成型等結合手段與該銜接端座32及該外端座33密合連結，藉以於該外盒壁34、該銜接端座32、該外端座33及該外端座33的分隔壁332之間包圍形成該儲油空間35，該外盒壁34於適當位置設有一連通該儲油空間35的補油孔341，並於該補油孔341結合設有一可封閉該補油孔341的油孔塞342。

該傳油元件40係匹配嵌置結合於該儲油空間35，該傳油元件40通常是以羊毛氈、泡棉、海綿或棉花等多孔性材料所構成而具備吸收儲存潤滑油的功能。

各傳油滾珠50係分別以可滾動形態嵌置結合於各相對應的珠孔311，各傳油滾珠50是以金屬、陶瓷或POM(Polyoxymethylene，多聚甲醛)或PTFE(Polytetrafluoroethene，聚四氟乙烯，俗稱鐵氟龍)等工程塑膠材料所製成的球形固體潤滑元件。

各傳油隔板60為具有彈性且板面分佈設有多數個透油通道61的板材，能夠以彈性力推抵相對應的傳油滾珠50嵌置於相對應的珠孔311且抵靠於相對應的限位塊312；各傳油隔板60可以為橡膠、金屬片或塑膠等具有彈性的板材，並且以可拆卸方式結合於相對應的隔板孔333，或者是利用二次埋入射出成型的方式，在該分隔壁332成型時，直接一體結合於該分隔壁332，本發明對於各傳油隔板60的材質及固定方式不作特定的限制；在本實施例中，各傳油隔板60的兩端係插掣於該銜接端座32及該外端座33的相對應的夾掣槽322、334，讓各傳油隔板60結合定位於該分隔壁332的相對應的隔板孔333。

請參閱圖2、圖4及圖5所示，本發明利用該補油孔341可以將潤滑油注入該儲油空間35，並以該傳油元件40吸收儲存潤滑油，儲存於該傳油元件40的潤滑油可以通過各傳油隔板60的透油通道61而傳遞到各傳油滾珠50的接觸面。在該軸桿10旋轉驅動該螺帽20相對移動時，該螺帽20會帶著該自潤裝置一起移動，由於各傳油滾珠50係以彈性力抵靠於該軸桿10的螺旋溝11，若塗佈於各螺旋溝11的潤滑油不夠充分時，抵靠於該螺旋溝11的傳油滾珠50便會相對應地產生滾動，同時將各傳油滾珠50表面的潤滑油塗佈於該螺旋溝11，讓該軸桿10的螺旋溝11隨時保持最適量的潤滑油量。

如圖6及圖7所示的自潤裝置第二較佳實施例，該實施例與前述第一較佳實施例的差別在於該油盒30A的連結設置形態，在本實施例中，該內盒壁31A係一體成型連結於該外端座33A，並且該內盒壁31A於鄰近各珠孔311的兩側位置各相對地設有一對隔牆314，以各對隔牆314各圍設區隔形成一個置珠空間36，並於各隔牆314的端部各設有一朝向置珠空間36方向延伸的抵片315；該銜接端座32A及該外端座33A於對應各置珠空間36的位置各設有一組夾掣槽322、334，讓各傳油隔板60能夠結合定位於各對隔牆314包圍形成的置珠空間36與該儲油空間35之間；配合各對隔牆314的設置，該傳油元件40A於內緣形成四個 供四對隔牆314匹配嵌置的嵌槽41，讓該傳油元件40A吸附的潤滑油能夠通過各傳油隔板60而傳遞到各傳油滾珠50；該外盒壁34A係環繞包圍該傳油元件40A且兩端可透過超音波熔接黏合、摩擦接合、熱熔、黏膠接合或一體成型等結合手段與該銜接端座32A及該外端座33A密合連結；本發明的自潤裝置第二較佳實施例的功能及原理係與第一較佳實施例相同，不再重複說明。

請參閱圖1、圖4及圖7所示，本發明的自潤裝置以可以滾動的傳油滾珠50抵靠接觸該軸桿10的螺旋溝11，配合該傳油隔板60施加的彈性推抵力量，可以大幅減低傳油滾珠50與軸桿10之間的磨擦效應，避免傳油滾珠50產生磨耗變形，並且能夠依據螺旋溝11的潤滑狀態，自動地以滾動方式將適量的潤滑油塗佈於螺旋溝11，保持均勻穩定的出油量，讓設置於該螺帽10的滾動體獲得妥善的潤滑效果，有效確保滾珠螺桿運轉的順暢性及精密性。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術特徵的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，均仍屬於本發明技術特徵的範圍內。

10 軸桿                                            11 螺旋溝 20 螺帽                                            30 油盒 31 內盒壁                                        32 銜接端座 321 銜接環                                      322 夾掣槽 33 外端座                                        331 刮刷器槽 332 分隔壁                                      333 隔板孔 34 外盒壁                                        341 補油孔 342 油孔塞                                      40 傳油元件 50 傳油滾珠                                    60 傳油隔板 70 刮刷器

Claims (10)

1. 一種具自潤裝置的滾珠螺桿，包括：一軸桿，其為長條狀構件且外周面設有一道以螺旋方式延伸設置的螺旋溝；一螺帽，其以可相對旋轉運動形態套設結合於該軸桿，該螺帽的內緣部位設有多數個滾動體抵靠接觸於該軸桿的螺旋溝；以及一自潤裝置，其安裝結合於該螺帽的端部且具有一套設結合於該軸桿的油盒、一設置於該油盒內的傳油元件、至少一個傳油滾珠及至少一個傳油隔板；其中，該油盒具有一環繞該軸桿的內盒壁，於該油盒內部形成一儲油空間及至少一個設於該油盒內側部位的置珠空間，該內盒壁於所述置珠空間的範圍內設有至少一個具有限位結構的珠孔；該傳油元件係嵌置於該儲油空間；各傳油滾珠係對應嵌置於各珠孔且抵靠接觸該軸桿的螺旋溝；各傳油隔板係結合於相對應置珠空間與該儲油空間之間，各傳油隔板設有多數個透油通道且以彈性力推抵相對應的傳油滾珠。
2. 如請求項1所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的限位結構為一對連結於所述的內盒壁且夾持所述傳油滾珠的限位塊。
3. 如請求項2所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中於所述的限位塊設有一道以上呈細縫狀的傳油孔。
4. 如請求項3所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的油盒為規格形狀與所述螺帽匹配的中空環形筒體，該油盒進一步包括密合連結於所述內盒壁兩端的一銜接端座和一外端座，以及一密合連結於該銜接端座和該外端座且環繞包圍該內盒壁的外盒壁。
5. 如請求項4所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的油盒於所述銜接端座與所述外端座之間設有一環繞包圍所述內盒壁的分隔壁，以該分隔 壁將該油盒的內部空間區隔出所述的儲油空間及所述的置珠空間，該分隔壁於對應各珠孔的位置各開設有一隔板孔，各傳油隔板係分別結合設置於各隔板孔。
6. 如請求項4所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的內盒壁於鄰近各珠孔的兩側位置各相對地設有一對隔牆，以各對隔牆各圍設形成一個所述的置珠空間，各傳油隔板係分別結合設置於各對隔牆之間。
7. 如請求項1至6中任一項所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述傳油隔板係以可拆卸方式結合於所述置珠空間與所述儲油空間之間。
8. 如請求項1至6中任一項所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的傳油隔板係一體成型方式設置於所述置珠空間與所述儲油空間之間。
9. 如請求項1至6中任一項所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的傳油隔板為橡膠、金屬片或塑膠等具有彈性的板材。
10. 如請求項1至6中任一項所述的具自潤裝置的滾珠螺桿，其中所述的傳油滾珠為以工程塑膠、金屬或陶瓷材料製成的固體潤滑元件。