TWI718020B - 迴流彎管輔助器及應用其之滾珠螺桿 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種迴流彎管輔助器及應用其之滾珠螺桿， 該迴流彎管輔助器主要包括一頂面、一底端及一周壁，該周壁相對於由螺帽定義出之一徑向基準線呈垂直壁面型態，底端一側形成有一弧形面，頂面形成向下延伸之斜向管插孔，該斜向管插孔相對於徑向基準線呈傾斜角度向下延伸狀，且斜向管插孔下端其中一部份穿出而形成一穿口，而斜向管插孔下端另一部份則與該底端之間具有間隔壁厚而形成一止擋端壁，該止擋端壁還形成有嵌卡部；且間隔壁厚內側形成一連接面，該連接面內徑小於斜向管插孔內徑。

Description

迴流彎管輔助器及應用其之滾珠螺桿

本發明係涉及一種滾珠螺桿；特別是指一種滾珠螺桿之迴流彎管輔助器結構之創新型態揭示者。

滾珠螺桿結構型態設計上，有關滾珠迴流的部份，一直以來是為相關業界所開發突破的重點之一。

就目前相關先前技術資料顯示，滾珠迴流所採用的形式主要分為外循環式以及內循環式兩種，而本發明特別是針對其中的外循環式結構型態者加以探討，再就所述外循環式結構型態而言，其主要是透過一迴流管件將若干滾子(滾珠或滾柱)從螺帽的一處導引位移至另一處。

前段中所述迴流管件之構成元素，通常包括管身以及二腳座，而就該管身與二腳座之現有具體實施型態而言，概分為一體式及分體式兩種，此兩種型態各有其優缺點存在，舉其中的一體式型態為例，通常採用塑膠材料射出成型，構件雖最為精簡，但隨其管身尺寸越長，則成品產生彎曲形變的機率越高，因此對於某些滾珠螺桿的結構條件並不合適；再舉所述分體式之習知結構型態為例，通常其管身的彎管段係以垂直角度插組於腳座，且其管身的設置延伸方向，係與螺桿的螺帽延伸軸線之間呈彼此斜向交錯關係，如此一來係造成其應用上仍舊存在一些問題與缺弊，例如該管身外露體積過大、管身與腳座組合穩固性不佳、加工不易(例如需進行多軸加工)以及迴流通道銜接順暢度不佳等等；而本發明即是特別針對此種分體式之滾珠螺桿迴流結構加以創新突破者。

是以，針對上述習知滾珠螺桿之迴流結構所存在的問題點，如何研發出一種能夠更具理想實用性之創新構造，實有待相關業界再加以思索突破之目標及方向者；有鑑於此，發明人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

本發明之主要目的，係在提供一種迴流彎管輔助器及應用其之滾珠螺桿，其所欲解決之技術問題，係針對如何研發出一種更具理想實用性之新式滾珠螺桿結構型態為目標加以思索創新突破；該迴流彎管輔助器係用以供裝設於一滾珠螺桿之螺帽外側所設裝設用槽穴，以與迴流彎管相組合構成一滾珠迴流通道。

基於前述目的，本發明解決問題之技術特點，主要在於該迴流彎管輔助器係包括一頂面、一底端及一周壁，該周壁相對於由螺帽所定義出之一徑向基準線呈垂直壁面型態，底端一側形成有一弧形面，該弧形面包括上升端及下降端，該下降端與底端連接，弧形面鄰近上升端處向下凸設形成一唇部，該唇部形成有撐持部，頂面形成向下延伸之斜向管插孔，該斜向管插孔相對於徑向基準線呈傾斜角度向下延伸型態，且令斜向管插孔下端其中一部份穿出唇部與下降端之間的區域，從而界定形成一穿口，而斜向管插孔下端另一部份則與底端之間保持有一間隔壁厚，從而界定形成一止擋端壁，且該止擋端壁形成有嵌卡部；且間隔壁厚之內側形成一連接面以使滾珠迴流通道內徑差異達到平順連接狀態，該連接面的內徑小於斜向管插孔的內徑，且連接面具有內端口及外端口，該內端口與止擋端壁相連接。

本發明之另一目的，係更提供一種滾珠螺桿，該滾珠螺桿包括一螺桿、供該螺桿螺合之一螺帽、若干滾珠、一迴流彎管以及前述迴流彎管輔助器；其中該螺帽沿一中心軸線延伸設置而界定形成有二端部及一外壁，又依據中心軸線還定義出一徑向基準線係與中心軸線呈同平面彼此正交關係；螺帽內形成有貫穿二端部之一螺孔，又外壁設有連通螺孔且沿著中心軸線成對間隔配置的二裝設用槽穴，各該裝設用槽穴的週側形成一槽壁；該迴流彎管包括一橫跨區段以及形成於橫跨區段相對兩端之二斜向彎曲段，各斜向彎曲段相對於橫跨區段為朝側向彎折傾斜延伸之型態，且二斜向彎曲段之傾斜方向彼此相反，又各斜向彎曲段形成有管口端；該斜向彎曲段插組於迴流彎管輔助器之斜向管插孔中，管口端抵靠於斜向管插孔下端的止擋端壁，且管口端形成有嵌插部以嵌卡配合於止擋端壁形成之嵌卡部，復將迴流彎管輔助器嵌組於螺帽外側所設相對應之裝設用槽穴中，且令裝設用槽穴之槽壁設置角度垂直於徑向基準線，並構成迴流彎管之橫跨區段平行於中心軸線，且構成連接面之內端口與相對應螺紋溝之間界定形成之非負荷區段內徑，係大於連接面之外端口與相對應螺紋溝之間界定形成之負荷區段內徑。

本發明之效果與優點，主要係包括下列各點： 一、使迴流彎管可以等壁厚金屬管材彎曲製成，從而降低製造成本； 二、迴流彎管輔助器為直插式型態，讓迴流彎管無須設成兩段式，構件數量減少，故可降低製造成本； 三、使螺帽的裝設用槽穴加工更簡易，僅須透過直軸刀具即可製成，無須使用四軸加工機，加工成本及不良率均可降低； 四、無論是金屬或塑膠材質的迴流彎管，可以通用於同一結構型式的螺帽，以減少同一規格的螺帽種類分別，從而降低庫存管理及倉儲成本； 五、使迴流彎管的立向彎折段呈斜向與螺桿螺帽滾珠流道能夠直順銜接，以降低運作噪音及震動，且迴流彎管外露體積可達到最小，而更利於小型化結構發展趨勢； 六、使滾珠迴流通道的負荷區段與非負荷區段之間必須存在的內徑差異能夠達到平順連接狀態，從而令滾珠迴流狀態平順無跳動之虞。 七、藉由該迴流彎管輔助器為直插式型態，以及該迴流彎管的立向彎折段呈斜向插組於該迴流彎管輔助器之型態特徵，俾可利用該固定輔助器之組裝狀態即可同時穩固定位迴流彎管。

請參閱圖1至圖9所示，係本發明迴流彎管輔助器及應用其之滾珠螺桿之較佳實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制。

該迴流彎管輔助器50係用以供裝設於一滾珠螺桿100之一螺帽20外側所設一裝設用槽穴24，以與一迴流彎管40相組合從而構成一滾珠迴流通道；該迴流彎管輔助器50包括一頂面51、一底端52以及一周壁53，該周壁53相對於由該螺帽20所定義出之一徑向基準線L2呈垂直壁面型態，該底端52一側形成有一弧形面54，該弧形面54包括一上升端541以及一下降端542，該下降端542與該底端52連接，該弧形面54鄰近該上升端541處向下凸設形成一唇部55，該唇部55形成有一撐持部551  ( 註：用以支撐該迴流彎管40的局部位置 )，該頂面51形成向下延伸之一斜向管插孔56，該斜向管插孔56相對於該徑向基準線L2呈傾斜角度向下延伸型態，且令該斜向管插孔56的下端其中一部份穿出該唇部55與該下降端542之間的區域，從而界定形成一穿口561，而該斜向管插孔56的下端另一部份則與該底端52之間保持有一間隔壁厚H1 (僅標示於圖2 )，從而界定形成一止擋端壁562，且該止擋端壁562形成有一嵌卡部563；且其中，該間隔壁厚H1之內側形成一連接面57 ( Connecting surface )以使該滾珠迴流通道之內徑差異達到平順連接狀態(註：此功效容於後文詳述) ，該連接面57的內徑小於該斜向管插孔56的內徑，且該連接面57具有一內端口571以及一外端口572，該內端口571與該止擋端壁562相連接。

如圖4所示，本例中，該嵌卡部563之立向剖切斷面係為向斜下方向錐縮成三角形態樣。

如圖1及圖3所示，本例中，該頂面51還形成有間隔配置的二夾持槽58；本例中所揭夾持槽58，其功效主要是方便作業人員以夾具進行夾持施力，從而達到方便拆、裝該迴流彎管輔助器50之目的。

如圖5至圖9所示，本發明係更提供一種滾珠螺桿100，該滾珠螺桿100包括具有一螺紋溝11之一螺桿10、供該螺桿10螺合之一螺帽20、若干滾珠30、至少一迴流彎管40以及如前述圖1至圖4所示之迴流彎管輔助器50；其中，該螺帽20沿一中心軸線L1延伸設置而界定形成有二端部21以及一外壁22，又依據該中心軸線L1還定義出一徑向基準線L2係與該中心軸線L1呈同平面彼此正交關係；該螺帽20內形成有貫穿該二端部21之一螺孔23，又該外壁22設有連通該螺孔23且沿著該中心軸線L1成對間隔配置的二裝設用槽穴24，各該裝設用槽穴24的週側形成一槽壁241；該迴流彎管40包括一橫跨區段41以及形成於該橫跨區段41相對兩端之二斜向彎曲段42，各該斜向彎曲段42相對於該橫跨區段41為朝側向彎折傾斜延伸之型態，且該二斜向彎曲段42之傾斜方向彼此相反(如一左一右)，又各該斜向彎曲段42形成有一管口端43；該斜向彎曲段42係插組於該迴流彎管輔助器50之該斜向管插孔56中，該管口端43抵靠於該斜向管插孔56下端之該止擋端壁562，且該管口端43形成有一嵌插部433以嵌卡配合於該止擋端壁562所形成之該嵌卡部563，復將該迴流彎管輔助器50嵌組於該螺帽20外側所設相對應之該裝設用槽穴24中，且如圖8所示，令該裝設用槽穴24之該槽壁241設置角度(如圖8中的虛擬線L3所示角度)垂直於該徑向基準線L2，並構成該迴流彎管40之該橫跨區段41係平行於該中心軸線L1  (如圖6所示) ，並且構成該連接面57之內端口571與相對應的螺紋溝11之間界定形成之非負荷區段內徑R1，係大於該連接面57之外端口572與相對應的螺紋溝11之間界定形成之負荷區段內徑R2。

如圖7所示，本例中，該螺帽20之該外壁22於該二裝設用槽穴24之間更形成一連接凹溝25，用以供該迴流彎管40之該橫跨區段41部份沉入其中；本例所揭實施型態的好處請參考圖8，係可降低該橫跨區段41的外露高度，從而達到減少滾珠迴流通道構件外露體積、利於產品小型化設計與發展趨勢等優點。

又其中，該迴流彎管輔助器50之該頂面51相對於該螺帽20之該外壁22表面係具有一凸出高度(註：圖面省略繪示，具體可為0.05mm左右)，復以一壓制構件60加以壓制；本例中所述壓制構件60具體可如圖7及圖8所示，可為但不限於設成利用螺栓鎖附定位之一剛性板片型態，其功效是能夠透過緊壓狀態而增進迴流彎管輔助器50的定位狀態緊實度。

詳如圖9所示，其中相互嵌卡配合之該嵌卡部563與該嵌插部433，其立向剖切斷面係為三角形之凹面與凸面嵌卡配合型態；本例所揭嵌卡型態的好處，是讓該迴流彎管40的斜向彎曲段42的定位狀態，除了抵靠效果之外，還加上三角形凹凸面相配合之錐狀嵌卡效果，如此一來對於該迴流彎管40的斜向彎曲段42具有更好的防掉落定位效果。

藉由上述結構組成型態與技術特徵，本發明所揭迴流彎管輔助器50進行安裝時請參考圖7所示，係先將各該迴流彎管輔助器50組合於該迴流彎管40之斜向彎曲段42之管口端43，然後再將各該迴流彎管輔助器50向下插組於該螺帽20之外壁22所設裝設用槽穴24中，接著進行該壓制構件60的鎖附，即完成該迴流彎管輔助器50之安裝定位(如圖5所示)。本發明所揭屬於一種分體式之螺桿滾珠迴流型態，基於此種型態特徵，使迴流彎管40成為獨立構件，因此製造上能夠以等壁厚金屬管材彎曲製成，從而降低製造成本；且無論是採用金屬或塑膠材質製成的迴流彎管，均可通用於同一結構型式的螺帽，俾可減少同一規格的螺帽種類分別，從而降低庫存管理及倉儲成本。再者，因為該迴流彎管輔助器50為直插式型態，讓迴流彎管40無須設成兩段式，所以構件數量減少而能降低製造成本。且藉由該裝設用槽穴24之槽壁241設置角度(如圖8中的虛擬線L3所示角度)垂直於該徑向基準線L2之技術特徵，能夠讓螺帽20的裝設用槽穴24加工更加簡易，僅須透過直軸刀具即可製成，無須使用較昂貴的四軸加工機，故加工成本及不良率均可大幅降低。又，透過各斜向彎曲段42相對於橫跨區段41為朝側向彎折傾斜延伸之型態特徵，使得迴流彎管40的立向彎折段呈斜向與螺帽20之滾珠流道能夠直順銜接，以降低運作噪音及震動，且迴流彎管外露體積可達到最小 (註：對比於習知ㄇ形迴流彎管的直角彎折型態者而言)，而更利於小型化結構發展趨勢。另一方面，藉由該迴流彎管輔助器50為直插式型態，以及該迴流彎管40的斜向彎曲段42係呈斜向插組於該迴流彎管輔助器50之整合型態特徵，俾可利用該迴流彎管輔助器50之組裝狀態即可同時穩固定位迴流彎管40。

此外，藉由該連接面57之技術特徵，使得滾珠迴流通道的負荷區段與非負荷區段之間必須存在的內徑差異能夠達到平順連接狀態，從而令滾珠迴流狀態平順無跳動之虞，關於此部份需進一步詳述的是，前述”負荷區段 ”即螺帽20之螺孔23與螺桿10之間所界定形成的滾珠迴流通道區段，此區段需承受較大負載，故此區段與滾珠30之間會預留較小配合間隙以獲得較穩定之作動狀態，而所述”非負荷區段 ”所指即為該迴流彎管輔助器50與該迴流彎管40所包含的滾珠迴流通道區段，此區段並無直接承受負載，故此區段與滾珠30之間所預留之配合間隙相對較大；如圖10所揭，R1為非負荷區段內徑，R2則為負荷區段內徑，因此R2 > R1，為滾珠迴流通道之最佳型態設計，基於此，前述技術特徵即可輕易滿足此功效需求，且透過該迴流彎管輔助器50之成型模具預先規劃即可達成；當然，這是基於本發明的創新獨特結構型態才能夠達成的功效。

另一方面，本發明中所述迴流彎管40的橫跨區段41平行於螺帽20中心軸線L1的配置型態特徵(如圖6所揭)，其優點主要是讓螺帽20的最小外徑設計能夠有進一步縮小的空間存在，因為習知迴流彎管相對於螺帽的中心軸線通常為斜向延伸配置型態，此型態條件下，由於習知迴流彎管的兩彎折端之跨距，會直接受到滾珠螺桿最小外徑所侷限，且為考量該兩彎折端能夠與螺桿外螺紋形成的滾珠通道順暢連接，其螺帽之壁厚必須增厚才能滿足所需，而反觀本發明的此一技術特徵，確實能夠解決此一問題。

100:滾珠螺桿 10:螺桿 11:螺紋溝 20:螺帽 21:端部 22:外壁 23:螺孔 24:裝設用槽穴 241:槽壁 30:滾珠 40:迴流彎管 41:橫跨區段 42:斜向彎曲段 43:管口端 50:迴流彎管輔助器 51:頂面 52:底端 53:周壁 54:弧形面 541:上升端 542:下降端 55:唇部 551:撐持部 56:斜向管插孔 561:穿口 562:止擋端壁 563:嵌卡部 57:連接面 571:內端口 572:外端口 58:夾持槽 L1:中心軸線 L2:徑向基準線 H1:間隔壁厚 W1:連接面的內徑 W2:斜向管插孔的內徑 R1:非負荷區段內徑 R2:負荷區段內徑

圖1係本發明之迴流彎管輔助器較佳實施例之俯視角度立體圖。 圖2係本發明之迴流彎管輔助器較佳實施例之仰視角度立體圖。 圖3係本發明之迴流彎管輔助器較佳實施例之俯視圖。 圖4係為圖3之4 - 4剖面圖。 圖5係本發明之滾珠螺桿較佳實施例之組合立體圖。 圖6係本發明之滾珠螺桿較佳實施例之俯視圖(註：其中壓制構件 於本圖中為移除狀態)。 圖7係本發明之滾珠螺桿較佳實施例之分解立體圖。 圖8係為圖6之8-8剖面圖。 圖9係為圖8之局部放大圖。 圖10係本發明之局部結構剖示放大圖。

50:迴流彎管輔助器

51:頂面

52:底端

53:周壁

54:弧形面

541:上升端

542:下降端

55:唇部

551:撐持部

56:斜向管插孔

561:穿口

562:止擋端壁

563:嵌卡部

57:連接面

571:內端口

572:外端口

H1:間隔壁厚

W1:連接面的內徑

W2:斜向管插孔的內徑

Claims (6)

1. 一種迴流彎管輔助器，該迴流彎管輔助器係用以供裝設於一滾珠螺桿之一螺帽外側所設一裝設用槽穴，以與一迴流彎管相組合從而構成一滾珠迴流通道；該迴流彎管輔助器包括一頂面、一底端以及一周壁，該周壁相對於由該螺帽所定義出之一徑向基準線呈垂直壁面型態，該底端一側形成有一弧形面，該弧形面包括一上升端以及一下降端，該下降端與該底端連接，該弧形面鄰近該上升端處向下凸設形成一唇部，該頂面形成向下延伸之一斜向管插孔，該斜向管插孔相對於該徑向基準線呈傾斜角度向下延伸型態，且令該斜向管插孔的下端其中一部份穿出該唇部與該下降端之間的區域，從而界定形成一穿口，而該斜向管插孔的下端另一部份則與該底端之間保持有一間隔壁厚，從而界定形成一止擋端壁，且該止擋端壁形成有一嵌卡部；且其中，該間隔壁厚之內側形成一連接面以使該滾珠迴流通道之內徑差異達到平順連接狀態，該連接面的內徑小於該斜向管插孔的內徑，且該連接面具有一內端口以及一外端口，該內端口與該止擋端壁相連接。
2. 如請求項1所述之迴流彎管輔助器，其中該嵌卡部之立向剖切斷面係為向斜下方向錐縮成三角形態樣。
3. 如請求項1所述之迴流彎管輔助器，其中該頂面還形成有間隔配置的二夾持槽。
4. 一種滾珠螺桿，包括具有一螺紋溝之一螺桿、供該螺桿螺合之一螺帽、若干滾珠、至少一迴流彎管以及二個如請求項1至3任一項所述之迴流彎管輔助器；其中，該螺帽沿一中心軸線延伸設置而界定形成有二端部以及一外壁，又依據該中心軸線還定義出一徑向基準線係與該中心軸線呈同平面彼此正交關係；該螺帽內形成有貫穿該二端部之一螺孔，又該外壁設有連通該螺孔且沿著該中心軸線成對間隔配置的二裝設用槽穴，各該裝設用槽穴的週側形成一槽壁；該至少一迴流彎管包括一橫跨區段以及形成於該橫跨區段相對兩端之二斜向彎曲段，各該斜向彎曲段相對於該橫跨區段為朝側向彎折傾斜延伸之型態，且該二斜向彎曲段之傾斜方向彼此相反，又各該斜向彎曲段形成有一管口端；該斜向彎曲段係插組於該至少一迴流彎管輔助器之該斜向管插孔中，該管口端抵靠於該斜向管插孔下端之該止擋端壁，且該管口端形成有一嵌插部以嵌卡配合於該止擋端壁所形成之該嵌卡部，復將該至少一迴流彎管輔助器嵌組於該螺帽外側所設相對應之該裝設用槽穴中，且令該裝設用槽穴之該槽壁設置角度垂直於該徑向基準線，並構成該至少一迴流彎管之該橫跨區段係平行於該中心軸線，且構成該連接面之內端口與相對應的螺紋溝之間界定形成之一非負荷區段內徑，係大於該連接面之外端口與相對應的螺紋溝之間界定形成之一負荷區段內徑，以使該滾珠迴流通道之內徑差異達到平順連接狀態。
5. 如請求項4所述之滾珠螺桿，其中該迴流彎管輔助器之該頂面相對於該螺帽之該外壁表面係具有一凸出高度，復以一壓制構件加以壓 制。
6. 如請求項4所述之滾珠螺桿，其中相互嵌卡配合之該嵌卡部與該嵌插部，其立向剖切斷面係為三角形之凹面與凸面嵌卡配合型態。

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