TWI577907B - Preload ball screw - Google Patents

Description

預壓式滾珠螺桿

本發明與滾珠螺桿有關，特別是指一種預壓式滾珠螺桿。

滾珠螺桿會因應不同的需求而有不同的結構設計，當應用在高精密度的設備時，滾珠螺桿需要進一步提高定位精度，此時會在兩個螺帽之間設置一預壓元件，預壓元件會提供一預壓力將兩個螺帽朝相反的方向推頂，如此即能消除螺桿、螺帽及滾珠之間的間隙，以解決滾珠螺桿在運行時所產生的誤差。

就習用預壓式滾珠螺桿的結構來說，每一個螺帽之兩端會分別安裝一個循環元件，讓滾珠能夠藉由循環元件產生迴流效果，然而因為循環元件的關係，預壓元件與螺帽之間會沒有辦法確實地碰觸在一起，導致預壓元件對螺帽所提供的預壓效果會受到限制，進而影響滾珠螺桿的定位精度。

本發明之主要目的在於提供一種預壓式滾珠螺桿，其組裝方便且能提供良好的預壓效果。

為了達成上述目的，本發明之預壓式螺帽總成包含有一螺桿、一第一螺帽、一第二螺帽、一第一循環元件、一第二循環元件，以及一預壓元件。該第一螺帽可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿且具有一第一端部，該第一端部之端面具有至少二呈間隔設置之第一凸部 與一位於該二第一凸部之間之第一凹槽；該第二螺帽可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿且具有一第三端部，該第三端部正對於該第一螺帽之第一端部，該第三端部之端面具有至少二呈間隔設置之第二凸部與一位於該二第二凸部之間之第二凹槽；該第一循環元件可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿，該第一循環元件之外周緣具有至少二呈間隔設置之第一卡合槽與一位於該二第一卡合槽之間之第一卡合部，該第一循環元件藉由該第一卡合槽與該第一卡合部分別卡接於該第一螺帽之第一凸部與該第一螺帽之第一凹槽，而且，該第一循環元件之第一卡合部的軸向長度小於該第一螺帽之第一凸部的軸向長度；該第二循環元件可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿，該第二循環元件之外周緣具有至少二呈間隔設置之第二卡合槽與一位於該二第二卡合槽之間之第二卡合部，該第二循環元件藉由該第二卡合槽與該第二卡合部分別卡接於該第二螺帽之第二凸部與該第二螺帽之第二凹槽，而且，該第二循環元件之第二卡合部的軸向長度小於該第二螺帽之第二凸部的軸向長度；該預壓元件可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿且設於該第一螺帽之第一端部與該第二螺帽之第三端部之間。

從上述可知，由於該第一循環元件之第一卡合部的軸向長度小於該第一螺帽之第一凸部的軸向長度且該第二循環元件之第二卡合部的軸向長度小於該第二螺帽之第二凸部的軸向長度，所以在該預壓元件設置完成之後可以確實地推抵於該第一螺帽之第一凸部與該第二螺帽之第二凸部，進而對該第一、第二螺帽提供良好的預壓效果。

有關本發明所提供之預壓式螺帽總成的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

10‧‧‧預壓式滾珠螺桿

11‧‧‧螺桿

12‧‧‧外螺紋槽

13‧‧‧第一負荷路徑

14‧‧‧第一滾珠

15‧‧‧第二負荷路徑

16‧‧‧第二滾珠

20‧‧‧第一螺帽

21‧‧‧第一端部

22‧‧‧第二端部

23‧‧‧第一螺孔

24‧‧‧第一凸部

25‧‧‧第一凹槽

26‧‧‧第一沉頭孔

27‧‧‧第一內螺紋槽

30‧‧‧第二螺帽

31‧‧‧第三端部

32‧‧‧第四端部

33‧‧‧第二螺孔

34‧‧‧第三凸部

35‧‧‧第三凹槽

36‧‧‧第二沉頭孔

37‧‧‧第二內螺紋槽

40‧‧‧第一循環元件

41‧‧‧第一軸孔

42‧‧‧第一卡合槽

43‧‧‧第一卡合部

44‧‧‧第一螺孔

45‧‧‧第一鎖固螺絲

46‧‧‧第一勺部

50‧‧‧第二循環元件

51‧‧‧第二軸孔

52‧‧‧第二卡合槽

53‧‧‧第二卡合部

54‧‧‧第二螺孔

55‧‧‧第二鎖固螺絲

56‧‧‧第二勺部

60‧‧‧預壓元件

L1~L4‧‧‧軸向長度

70‧‧‧第三循環元件

71‧‧‧第一軸孔

72‧‧‧第三卡合槽

73‧‧‧第三卡合部

74‧‧‧第三螺孔

75‧‧‧第三鎖固螺絲

76‧‧‧第三勺部

80‧‧‧第四循環元件

81‧‧‧第二軸孔

82‧‧‧第四卡合槽

83‧‧‧第四卡合部

84‧‧‧第四螺孔

85‧‧‧第四鎖固螺絲

86‧‧‧第四勺部

第1圖為本發明第1實施例之立體圖。

第2圖為本發明第1實施例另一視角之立體圖。

第3圖為本發明第1實施例之剖視圖。

第4圖為本發明第1實施例之局部立體分解圖。

第5圖為本發明第1實施例之俯視圖。

第6圖為本發明第2實施例之立體圖。

第7圖為本發明第2實施例另一視角之立體圖。

請參閱第1至4圖，本發明第1實施例之預壓式滾珠螺桿10包含有一螺桿11、一第一螺帽20、一第二螺帽30、一第一循環元件40、一第二循環元件50、二預壓元件60、一第三循環元件70，以及一第四循環元件80。

螺桿11之外周面具有一外螺紋槽12。

第一螺帽20具有一第一端部21、一第二端部22，以及一介於第一端部21與第二端部22之間之第一螺孔23。第一端部21之端面與第二端部22之端面分別沿著第一螺孔23之軸向往外延伸出四個第一凸 部24，相鄰兩個第一凸部24之間為間隔設置，使得相鄰兩個第一凸部24之間形成一第一凹槽25，其中每一個第一凸部24具有一第一沉頭孔26。第一螺帽20套設於螺桿11且具有一第一內螺紋槽27，第一內螺紋槽27與螺桿11之外螺紋槽12之間形成一第一負荷路徑13，讓多數第一滾珠14能沿著第一負荷路徑13滾動。

第二螺帽30具有一第三端部31、一第四端部32，以及一介於第三端部31與第四端部32之間之第二螺孔33，第三端部31正對於第一螺帽20之第一端部，第二螺孔33同軸連通於第一螺帽之第一螺孔23。第三端部31之端面與第四端部32之端面分別沿著第二螺孔33之軸向往外延伸出四個第三凸部34，相鄰兩個第三凸部34之間為間隔設置，使得相鄰兩個第三凸部34之間形成一第三凹槽35，其中每一個第三凸部34具有一第二沉頭孔36。第二螺帽30套設於螺桿且具有一第二內螺紋槽37，第二內螺紋槽37與螺桿11之外螺紋槽12之間形成一第二負荷路徑15，讓多數第二滾珠16能沿著第二負荷路徑15滾動。

第一循環元件40之中央具有一第一軸孔41，第一循環元件40之外周緣具有四個第一卡合槽42與四個第一卡合部43，每一個第一卡合部43位於相鄰兩個第一卡合槽42之間，此外，每一個第一卡合槽42之槽壁具有一第一固定孔44，每一個第一卡合部43之軸向長度L1小於第一螺帽20之第一端部21的第一凸部24的軸向長度L2。在此需要補充說明的是，如第5圖所示，第一循環元件40之第一卡合部43的軸向長度L1為第一卡合部43沿著第一軸孔41之軸向所延伸的長度，在本實施例中可以視為第一卡合部43的厚度，第一螺帽20之第一端部21的第一凸部24的軸向 長度L2為第一凸部24沿著第一螺孔23之軸向所往外延伸的長度。

在組裝時，第一循環元件40藉由第一卡合槽42卡接於第一螺帽20之第一端部21的第一凸部24且藉由第一卡合部43卡接於第一螺帽20之第一端部21的第一凹槽25，接著再利用多數個第一鎖固螺絲45加以固定，每一個第一鎖固螺絲45經由第一螺帽20之第一沉頭孔26固定於第一循環元件40之第一固定孔44，如此即完成兩者之間的組裝，在組裝完成之後，第一循環元件40之第一軸孔41會同軸連通於第一螺帽20之第一螺孔23。此外，第一循環元件40之內周緣具有多數第一勺部46，各第一勺部46銜接第一負荷路徑13，使各第一滾珠14能藉由各第一勺部46產生循環運行。

第二循環元件50之中央具有一第二軸孔51，第二循環元件50之外周緣具有四個第二卡合槽52與四個第二卡合部53，每一個第二卡合部53位於相鄰兩個第二卡合槽52之間，此外，每一個第二卡合槽52之槽壁具有一第二固定孔54，每一個第二卡合部53之軸向長度L3小於第二螺帽30之第三端部31的第三凸部34的軸向長度L4。在此需要補充說明的是，如第5圖所示，第二循環元件50之第二卡合部53的軸向長度L3為第二卡合部53沿著第二軸孔51之軸向所延伸的長度，在本實施例中可以視為第二卡合部53的厚度，第二螺帽30之第三端部31的第三凸部34的軸向長度L4為第三凸部34沿著第二螺孔33之軸向所往外延伸的長度。

在組裝時，第二循環元件50藉由第二卡合槽52卡接於第二螺帽30之第三端部31的第三凸部34且藉由第二卡合部53卡接於第二螺帽30之第三端部31的第三凹槽35，接著再利用多數個第二鎖固螺絲55 加以固定，每一個第二鎖固螺絲55經由第二螺帽30之第二沉頭孔36固定於第二循環元件50之第二固定孔54，如此即完成兩者之間的組裝，在組裝完成之後，第二循環元件50之第二軸孔51會同軸連通於第二螺帽30之第二螺孔33。此外，第二循環元件50之內周緣具有多數第二勺部56，各第二勺部56銜接第二負荷路徑15，使各第二滾珠16能藉由各第二勺部56產生循環運行。

預壓元件60設於第一螺帽20之第一端部21與第二螺帽30之第三端部31之間，而且，預壓元件60之兩相對側面分別抵接於第一螺帽20之第一端部21的第一凸部24與第二螺帽30之第三端部31的第三凸部34。

第三循環元件70之中央具有一第三軸孔71，第三循環元件70之外周緣具有四個第三卡合槽72與四個第三卡合部73，每一個第三卡合部73位於相鄰兩個第三卡合槽72之間。在組裝時，第三循環元件70藉由第三卡合槽72卡接於第一螺帽20之第二端部22的第一凸部24且藉由第三卡合部73卡接於第一螺帽20之第二端部22的第一凹槽25，接著再利用多數個第三鎖固螺絲75加以固定，每一個第三鎖固螺絲75經由第一螺帽20之第一沉頭孔26固定於第三循環元件70之第三固定孔74，如此即完成兩者之間的組裝，在組裝完成之後，第三循環元件70之第三軸孔71會同軸連通於第一螺帽20之第一螺孔23。此外，第三循環元件70之內周緣具有多數第三勺部76，各第三勺部76銜接第一負荷路徑13，使各第一滾珠14能藉由各第三勺部76產生循環運行。

第四循環元件80之中央具有一第四軸孔81，第四循環元件 80之外周緣具有四個第四卡合槽82與四個第四卡合部83，每一個第四卡合部83位於相鄰兩個第四卡合槽82之間，每一個第四卡合槽82之槽壁具有一第四固定孔84。在組裝時，第四循環元件80藉由第四卡合槽82卡接於第二螺帽30之第四端部32的第三凸部34且藉由第四卡合部83卡接於第二螺帽30之第四端部32的第三凹槽35，接著再利用多數個第四鎖固螺絲85加以固定，每一個第四鎖固螺絲85經由第二螺帽30之第二沉頭孔36固定於第四循環元件80之第四固定孔84，如此即完成兩者之間的組裝，在組裝完成之後，第四循環元件80之第四軸孔81會同軸連通於第二螺帽30之第二螺孔33。此外，第四循環元件80之內周緣具有多數第四勺部86，各第四勺部86銜接第二負荷路徑15，使各第二滾珠16能藉由各第四勺部86產生循環運行。

由上述可知，第一螺帽20與第一、第三循環元件40、70之間及第二螺帽30與第二、第四循環元件50、80之間分別藉由凹凸結構的配合來完成彼此之間的組裝，因而可以達到方便組裝的效果，此外，由於第一螺帽20之第一端部21的第一凸部24在軸向長度方面是大於第一循環元件40之第一卡合部43，再加上第二螺帽30之第三端部31的第三凸部34在軸向長度方面亦是大於第二循環元件50之第二卡合部53，所以預壓元件60在組裝完成之後可以確實地碰觸到第一螺帽20之第一端部21的第一凸部24與第二螺帽30之第三端部31的第三凸部34，使預壓元件60能夠對第一、第二螺帽20、30提供良好的預壓效果。

在此需要補充說明的是，第一螺帽20與第三循環元件70之間及第二螺帽30與第四循環元件80之間不一定要採用凹凸結構的配 合來完成組裝，如第6及7圖所示，在本發明第2實施例中，第三循環元件70藉由多數第三鎖固螺絲75直接固定於第一螺帽20之第二端部22的端面，第四循環元件80藉由多數第四鎖固螺絲85直接固定於第二螺帽30之第四端部32的端面，如此同樣可以達到方便組裝的目的，並不會影響預壓元件60對第一、第二螺帽20、30所提供的預壓效果。

10‧‧‧預壓式滾珠螺桿

11‧‧‧螺桿

12‧‧‧外螺紋槽

20‧‧‧第一螺帽

25‧‧‧第一凹槽

30‧‧‧第二螺帽

34‧‧‧第二凸部

35‧‧‧第二凹槽

36‧‧‧第二沉頭孔

43‧‧‧第一卡合部

44‧‧‧第一螺孔

45‧‧‧第一鎖固螺絲

50‧‧‧第二循環元件

53‧‧‧第二卡合部

55‧‧‧第二鎖固螺絲

60‧‧‧預壓元件

80‧‧‧第四循環元件

8‧‧‧第四軸孔

82‧‧‧第四卡合槽

83‧‧‧第四卡合部

85‧‧‧第四鎖固螺絲

Claims (6)

1. 一種預壓式滾珠螺桿，包含有： 一螺桿； 一第一螺帽，可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿且具有一第一端部和一第二端部，該第一端部之端面具有至少二呈間隔設置之第一凸部與一位於該二第一凸部之間之第一凹槽； 一第二螺帽，可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿且具有一第三端部和一第四端部，該第三端部正對於該第一螺帽之第一端部，該第三端部之端面具有至少二呈間隔設置之第二凸部與一位於該二第二凸部之間之第二凹槽； 一第一循環元件，可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿，該第一循環元件之外周緣具有至少二呈間隔設置之第一卡合槽與一位於該二第一卡合槽之間之第一卡合部，該第一卡合槽卡接於該第一螺帽之第一端部的第一凸部，該第一卡合部卡接於該第一螺帽之第一端部的第一凹槽，該第一卡合部之軸向長度小於該第一螺帽之第一凸部的軸向長度； 一第二循環元件，可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿，該第二循環元件之外周緣具有至少二呈間隔設置之第二卡合槽與一位於該二第二卡合槽之間之第二卡合部，該第二卡合槽卡接於該第二螺帽之第二端部的第二凸部，該第二卡合部卡接於該第二螺帽之第二端部的第二凹槽，該第二卡合部之軸向長度小於該第二螺帽之第二凸部的軸向長度； 一第三循環元件，可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿且固接該第一螺帽之第二端部之端面； 一第四循環元件，可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿且固接該第二螺帽之第四端部之端面；以及 一預壓元件，可沿著該螺桿之軸向位移地套設於該螺桿且設於該第一螺帽之第一端部與該第二螺帽之第三端部之間，該預壓元件之兩相對側面分別抵接於該第一螺帽之第一凸部與該第二螺帽之第二凸部。
2. 如請求項1所述之預壓式滾珠螺桿，其中該第一卡合部之軸向長度小於該第一螺帽之第一凸部的軸向長度，該第二卡合部之軸向長度小於該第二螺帽之第二凸部的軸向長度。
3. 如請求項1所述之預壓式滾珠螺桿，其中該第一螺帽之其中一該第一凸部具有一第一沉頭孔，該第一循環元件之其中一該第一卡合槽的槽壁具有一第一固定孔，該第一螺帽與該第一循環元件之間藉由一第一鎖固螺絲固定在一起，該第一鎖固螺絲經由該第一沉頭孔固定於該第一固定孔。
4. 如請求項1所述之預壓式滾珠螺桿，其中該第二螺帽之其中一該第二凸部具有一第二沉頭孔，該第二循環元件之其中一該第二卡合槽的槽壁具有一第二固定孔，該第二螺帽與該第二循環元件之間藉由一第二鎖固螺絲固定在一起，該第二鎖固螺絲經由該第二沉頭孔固定於該第二固定孔。
5. 如請求項1所述之預壓式滾珠螺桿，其中該第二端部之端面具有至少二該第一凸部與一該第一凹槽；該第四端部之端面具有至少二該第二凸部與一該第二凹槽；該第三循環元件之外周緣具有至少二呈間隔設置之第三卡合槽與一位於該二第三卡合槽之間之第三卡合部，該第三卡合槽卡接於該第一螺帽之第二端部的第一凸部，該第三卡合部卡接於該第一螺帽之第二端部的第一凹槽；該第四循環元件之外周緣具有至少二呈間隔設置之第四卡合槽與一位於該二第四卡合槽之間之第四卡合部，該第四卡合槽卡接於該第二螺帽之第四端部的第二凸部，該第四卡合部卡接於該第二螺帽之第四端部的第二凹槽。
6. 如請求項1所述之預壓式滾珠螺桿，其中該第三循環元件藉由至少一第三鎖固螺絲固定於該第一螺帽之第二端部的端面，該第四循環元件藉由至少一第四鎖固螺絲固定於該第二螺帽之第四端部的端面。