TWI589801B - Wheel assembly positioning mechanism - Google Patents

Description

滾輪組裝定位機構

本創作是有關於一種滾輪，特別是有關於一種製作簡易，能節省製作成本，且組裝精度高的滾輪組裝定位機構。

在各式機械的傳動系統中，利用齒輪箱將馬達轉速減速至設定迴轉速，並獲得較大的輸出扭矩，已經是一種習知的技術，以一般常見的蝸桿渦輪齒輪箱為例，其結構是由齒輪與蝸桿之囓合所組成，這種結合關係的機械，具有高扭力、高減速比以及容易生產之特色，但缺點在於構件間容易磨耗，進而產生背隙，使得定位精準度不夠精良。

為解決齒輪箱構件易磨耗所產生的定位精度差的問題，美國第7,793,567號專利已經揭露一種滾柱式的驅動機構(Roller Drive)，其是利用配置在一轉盤外周上的滾柱與蝸桿上的螺旋狀球溝囓合，由於滾柱與蝸桿係呈「線」的接觸，所以相較於前述渦輪蝸桿的傳動結構，此種機械結構除了仍具有高扭力、高減速比的特性之外，更兼具低磨耗、零背隙，以及傳動定位精度高之優點，但缺點是製造成本很高，因為滾柱是與蝸桿呈「線」狀接觸，所以每個滾柱之組裝孔槽的間隔角度(分度差)必須要相當地精準，轉盤才能保持順暢地轉動，所以，其製造上相當困難、成本高。

此外，美國第8,549,947號專利更進一步地揭露一種滾珠式的驅動機構(Ball Drive)，這種驅動機構與Roller Drive相較，主要是以滾珠來取代上述的滾柱，所以具有與滾柱式驅動相同優點，但缺點同樣是製作 組裝不易，因滾珠除了需要組入轉盤的滾珠孔槽，定位後還要能夠保持在蝸桿球溝內進行滾動，所以，相對得滾珠孔槽的加工精度就相當高(通常為1μm左右)，使得在製造上比滾柱式機械結構更加困難，加工組配更不易。

因此，現有滾珠/滾柱式的驅動結構，固然較渦輪蝸桿結構 具有高定位精度、低磨耗以及零背隙之優點，但是，既因要求了定位精度，所以則導致在製造上增加了困難性，這也是兩者成本高昂的主因。

本創作的滾輪組裝定位機構，透過微調槽將滾動組件精確調整至持球杯槽內的安裝位置後，先藉附著材料使持球杯預固於持球杯槽內，後續再進行表面清理、烘烤全固化，以獲得製作簡易，且定位精度高的作用。

因此，本創作所提出之一種滾輪組裝定位機構，該滾輪供與一蝸桿進行囓合傳動，該滾輪包含有一滾輪本體、複數個滾動組件及一附著材料。該滾輪本體，具有複數個環設於一外周面的持球杯槽，以及在各該持球杯槽的一槽底設有一連通於該持球杯槽的微調槽。各該滾動組件，具有一裝設在該持球杯槽內的持球杯、一可滾動自如地設置於該持球杯上且凸伸出該滾輪本體外周面的滾珠，及一置於該持球杯內且鄰近該滾珠的磁性件，該持球杯的寬度小於該持球杯槽的槽寬，使兩者之間形成有一間隙。該附著材料，填設於前述間隙中，在透過該微調槽而將前述滾動組件精確調整至持球杯槽內的安裝位置後，再藉由該附著材料使持球杯得以定位於該持球杯槽內。

依照上述本創作所提出之滾輪組裝定位機構，其中，該持球杯與該持球杯槽之間的間隙尺寸為10~30μm左右。

依照上述本創作所提出之滾輪組裝定位機構，其中，該附著 材料可為內含UV膠料的黏膠。

依照上述本創作所提出之滾輪組裝定位機構，其中，該附著 材料經過UV光源照射而對該持球杯作初始預固，後續再進行表面清理、烘烤全固化，使得該滾動組件穩固結合於該滾輪本體的持球杯槽內。

此外，本創作所提出之另一種滾輪組裝定位機構，該滾輪供 與一蝸桿進行囓合傳動，該滾輪包含有一滾輪本體、複數個滾動組件及一附著材料。該滾輪本體，具有複數個設於外周面的持球杯槽，以及在各該持球杯槽的一槽底設有一連通於該持球杯槽的微調槽。各該滾動組件，具有一裝設在該持球杯槽內的持球杯，及一樞設於該持球杯上且凸伸出該滾輪本體外周面的滾柱，該持球杯的寬度小於該持球杯槽的槽寬，使兩者之間形成有一間隙。該附著材料，填設於前述間隙中，在透過該微調槽而將前述滾動組件精確調整至持球杯槽內的安裝位置後，再藉由該附著材料使持球杯得以定位於該持球杯槽內。

綜上所述，為解決現有滾珠/滾柱式驅動滾輪有製造加工困 難與成本高昂的問題。本創作滾輪組裝定位機構，以開模方式製作高精度的持球杯與滾珠，將持球杯與滾珠預先組好，再將低收縮、耐潤滑油、高強度的附著材料填入持球杯槽內，所以滾動組件在組入持球杯槽後，即可透過微調槽將滾動組件精確調整至持球杯槽內的安裝位置後，先藉附著材料經UV光源照射使持球杯預固於持球杯槽內，後續再進行表面清理、烘烤全固化，以獲得製作簡易，且定位精度高的作用。

1‧‧‧滾輪

2‧‧‧蝸桿

10‧‧‧滾輪本體

11‧‧‧持球杯槽

111‧‧‧外周面

112‧‧‧槽底

12‧‧‧微調槽

20‧‧‧滾動組件

21‧‧‧持球杯

22‧‧‧滾珠

23‧‧‧磁性件

30‧‧‧附著材料

40‧‧‧間隙

50‧‧‧滾動組件

51‧‧‧持球杯

52‧‧‧滾柱

第1圖為本創作滾輪組裝定位機構第一較佳實施例的外觀立體圖。

第2圖為該滾輪組裝定位機構的一平面圖。

第3圖為該第一實施例中該滾輪的一局部放大圖。

第4圖為本創作滾輪組裝定位機構第二較佳實施例的外觀立體圖。

第5圖為該第二實施例中該滾輪的一局部放大圖。

參照第1圖及第2圖所示，本創作滾輪組裝定位機構的第一較佳實施例，該滾輪1供與一蝸桿2進行囓合傳動，以提供傳動各式機械結構。該滾輪1包含有一滾輪本體10、複數個滾動組件20及一附著材料30。

續參照第3圖所示，該滾輪本體10，具有複數個等間隔環設於一外周面111的持球杯槽11，以及在各該持球杯槽11的一槽底112設有一連通於該持球杯槽11的微調槽12，在本實施例中，前述持球杯槽11是呈上寬下窄的梯形狀，且為便於加工製作，持球杯槽11可以採用沖壓或拉削方式成型。

各該滾動組件20，各具有一裝設在該持球杯槽11內的持球杯21、一可滾動自如地設置於該持球杯21上且凸伸出該滾輪本體10外周面111的滾珠22，及一置於該持球杯21內且鄰近該滾珠22的磁性件23，藉著該磁性件23的強力磁吸作用，以穩定吸附滾珠22，讓滾珠22無法從持球杯21中直接脫出，此外，該持球杯21的寬度小於該持球杯槽11的槽寬，使兩者之間形成一間隙40。更進一步地，該持球杯21與該持球杯槽11之間的間隙40尺寸為10~30μm左右，除有利於該持球杯21直接置入該持球杯槽11內，且使得該持球杯21在持球杯槽11內仍保有適當的位置調整裕度。此外，為了降低各該滾動組件20在尺寸上的公差，每個滾動組件20是以開模方式製作出高精度的持球杯21與滾珠22，且該磁性件23是呈包埋在該持球杯21內。

該附著材料30，填設於前述間隙40中，在透過該微調槽12而將前述滾動組件20精確調整至持球杯槽11內的安裝位置後，再藉由該附著材料30使持球杯21得以定位於該持球杯槽11內。本實施例中，該附著材料30可為具有UV膠(紫外線膠)成份的複合式膠料，其材料的特色在於，在紫外線燈照射下1至5秒鐘作初步固化，20至30秒鐘即可黏著完成，且經照射之後可達到較高強度。此外，該附著材料30兼具有低收縮、耐潤滑性及黏結後高強度的特性。

本創作滾輪組裝定位機構的製作組裝方式，是先在該滾輪本體10上加工出各該持球杯槽11，持球杯槽11的加工精度並不需要求太高，而是讓持球杯槽11以粗加工方式形成稍大的尺寸調整間隙，接著，將該附著材料30注入該持球杯槽11內，然後將預先組入有滾珠22的持球杯21置入該持球杯槽11內，而由於該持球杯槽11是與該微調槽12相連通，加上該持球杯21與該持球杯槽11之間預留該間隙40，所以，組裝者就能夠利用一自動化設備(圖未示，例如機械手臂)伸入該微調槽12內，來直接對持球杯21進行三軸方位的微調安裝，讓持球杯21上的滾珠22能夠被調整到正確的安裝位置，然後，再利用UV光源照射該附著材料30，使持球杯21能被預固化在持球杯槽11上，然後，清除表面所溢出殘膠，最後再推送入烘烤設備進行烘烤，使該附著材料30全固化，即可將該滾動組件20穩定結合於該滾輪本體10的持球杯槽11內，以達到製作簡易，且精確定位組裝的目的。

附帶說明的是，前述的持球杯21除了能以照射UV光而預固在持球杯槽11內的方式之外，也可以採用雷射熔接方式達成。

如第4、5圖所示，本創作滾輪組裝定位機構的第二較佳實施例，該滾輪1供與一蝸桿2進行囓合傳動，以提供傳動各式機械結構。該滾輪1包含有一滾輪本體10、複數個滾動組件50及一附著材料30。該 第二實施例中，該滾輪1的滾輪本體10具有該持球杯槽11與該微調槽12皆與前述第一實施例相同，此不再贅述。而各該滾動組件50具有一裝設在該持球杯槽11內的持球杯51，及一樞設於該持球杯51上且凸伸出該滾輪本體10外周面111的滾柱52，且該持球杯51的寬度小於該持球杯槽11的槽寬，使兩者之間形成有一間隙40。該第二實施例中的該滾輪1的滾動組件50為滾柱型，其製作、使用方式以及所達成的作用皆與前述實施例相同，不再多加說明。

綜上所述，為解決現有滾珠/滾柱式驅動結構必須在滾輪上 製出高精密的滾珠(柱)孔槽，以及因分度差所導致製造困難與成本高昂的問題。本創作的滾輪組裝定位機構，因各該滾動組件20(50)的滾珠22(滾柱52)和持球杯21(51)均是經過自動化精密微調達到1μm的精度，再固化安裝於該滾輪本體10上，所以，在滾輪本體10的部分，無需特別以高精度加工方式成型出各該持球杯槽11，即可配合高精度製作的滾動組件20(50)，以組配出具有高加工精度的滾輪1。此外，本創作藉由該持球杯槽11內部的微調槽12設置，以利於該滾動組件20(50)作精密微調至正確組裝位置，更藉由該間隙40具備10~30μm左右範圍的調整，以使各該滾動組件20(50)經微調而精密固定於該滾輪本體10的持球杯槽11上，以確保每個滾珠22(滾柱52)之間的分度差更為精準，故本創作不但可解決滾輪加工精度以及滾珠精度公差的問題，製作上更為容易且製作成本較低，更兼具有提高產量之優點。

以上所述，僅為本創作之數個較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧滾輪

2‧‧‧蝸桿

10‧‧‧滾輪本體

11‧‧‧持球杯槽

12‧‧‧微調槽

20‧‧‧滾動組件

21‧‧‧持球杯

22‧‧‧滾珠

Claims (8)

1. 一種滾輪組裝定位機構，該滾輪供與一蝸桿進行囓合傳動，且該滾輪包含有：一滾輪本體，具有複數個環設於一外周面的持球杯槽，以及在各該持球杯槽的一槽底設有一連通於該持球杯槽的微調槽；複數個滾動組件，各具有一裝設在該持球杯槽內的持球杯、一可滾動自如地設置於該持球杯上且凸伸出該滾輪本體外周面的滾珠，及一置於該持球杯內且鄰近該滾珠的磁性件，該持球杯的寬度小於該持球杯槽的槽寬，使兩者之間形成有一間隙；一附著材料，填設於前述間隙中，在透過該微調槽而將前述滾動組件精確調整至該持球杯槽內的安裝位置後，再藉由該附著材料使該持球杯得以定位於該持球杯槽內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之滾輪組裝定位機構，其中，該持球杯與該持球杯槽之間的間隙尺寸為10~30μm左右。
3. 如申請專利範圍第1項所述之滾輪組裝定位機構，其中，該附著材料可為內含UV膠料的黏膠。
4. 如申請專利範圍第3項所述之滾輪組裝定位機構，其中，該附著材料經過UV光源照射而對該持球杯作初始預固，後續再進行表面清理、烘烤全固化，使得該滾動組件穩固結合於該滾輪本體的持球杯槽內。
5. 一種滾輪組裝定位機構，該滾輪供與一蝸桿作囓合傳動，且該滾輪包含有：一滾輪本體，具有複數個設於外周面的持球杯槽，以及在各該持球杯槽的一槽底設有一連通於該持球杯槽的微調槽； 複數個滾動組件，各具有一裝設在該持球杯槽內的持球杯，及一樞設於該持球杯上且凸伸出該滾輪本體外周面的滾柱，該持球杯的寬度小於該持球杯槽的槽寬，使兩者之間形成有一間隙；一附著材料，填設於前述間隙中，在透過該微調槽而將前述滾動組件精確調整至持球杯槽內的安裝位置後，再藉由該附著材料使持球杯得以定位於該持球杯槽內。
6. 如申請專利範圍第5項所述之滾輪組裝定位機構，其中，該持球杯與該持球杯槽之間的間隙尺寸為10~30μm左右。
7. 如申請專利範圍第5項所述之滾輪組裝定位機構，其中，該附著材料可為內含UV膠料的黏膠。
8. 如申請專利範圍第7項所述之滾輪組裝定位機構，其中，該附著材料經過UV光源照射而對該持球杯作初始預固，後續再進行表面清理、烘烤全固化，使得該滾動組件穩固結合於該滾輪本體的持球杯槽內。