TWM458491U - 滾珠螺桿 - Google Patents

Description

滾珠螺桿

本創作係關於一種滾珠螺桿。

滾珠螺桿為一種廣泛應用在許多機械設備中的裝置，其設置的目的在於提供精密的傳動功能，藉由機械操作中的旋轉運動與直線運動，進而使承載的機台或物件於直線方向上進行作動。

目前所應用之滾珠螺桿主要係包括一螺桿、一螺帽、複數滾珠，螺桿表面係具有螺旋式溝槽，螺帽之內表面亦具有螺旋式內溝槽，能與螺桿間形成一滾珠通道，使滾珠容置於其中，並與螺桿、螺帽形成相對滾動的關係，以降低螺桿與螺帽之間相對轉動之摩擦力。而其中，滾珠由滾珠通道的一端移動至另一端，亦即由螺帽之一端移動至另一端後，必須透過一迴流器，迴流到滾珠通道的起點，如此一來才能持續於滾珠通道中滾動。

迴流器的形態有很多種，但其大抵都是設置於螺帽本體的外表面上，或是設置於螺帽本體的端蓋處。然無論是上述何種設置位置，在習知技術中，為了形成容置迴流器的凹槽，螺帽本體須經過複雜卻又有高度精度要求的加工程序。但由於螺帽本體加工過程中，為形成凹槽，往往造成肉厚厚度減少，因此經熱處理後，常因肉厚較薄而使得其熱變形量增大，且更有容易碎裂的問題。甚至使凹槽部分結構產生扭曲，進而造成迴流器組裝不易，使得迴流器內的滾珠溝槽無法確實地與滾珠通道匹配，而進一步地影響到滾珠之循環運動的順暢度。

簡而言之，過去為了維持加工精度，卻又不希望發生上述之問題，其結果就是提升加工困難度及成本。此外，尚有加工後凹槽所提供的迴流器定位精度難以控制的問題。

因此，如何提供一種滾珠螺桿，以利用其新穎的結構設計，達到簡化加工程序的目的，此外，該結構之設計還可降低加工難易度及製造成本，並加強迴流器於螺帽本體上之定位效果及組裝精度，形成完整無段差之滾珠通道，以確保應用時整體裝置能進行穩定的作動，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本創作之目的為提供一種滾珠螺桿，以利用其新穎的結構設計，達到簡化加工程序的目的，此外，該結構之設計還可降低加工難易度及製造成本，並加強迴流器於螺帽本體上之定位效果及組裝精度，形成完整無段差之滾珠通道，以確保應用時整體裝置能進行穩定的作動。

為達上述目的，依本創作之一種滾珠螺桿包括一螺桿、一螺帽以及複數滾珠。螺帽滑設於螺桿。螺帽與螺桿間具有一滾珠通道。螺帽包括一螺帽本體及至少一迴流器。螺帽本體具有至少一組裝開口。組裝開口係自螺帽本體之一端面向另一端面之方向延伸，且貫通螺帽本體之外表面及內表面。迴流器設置於組裝開口。複數滾珠容置於滾珠通道。

在一實施例中，迴流器包括二迴流元件。二迴流元件分別具有一卡接面以及相對於卡接面之一設置面。迴流器係以二設置面與螺帽本體接觸。

在一實施例中，二迴流元件其中之一於卡接面具有一卡榫。其中另一於卡接面具有一卡合部。二迴流元件透過卡榫及卡合部相互卡合。

在一實施例中，二迴流元件其中之一於卡接面具有一凸部。其中另一於卡接面具有一槽部。凸部及槽部於二迴流元件相互卡合時共同形成一止漏結構。

在一實施例中，迴流元件於卡接面之二側邊分別具有二凸部。另一迴流元件於卡接面之二側邊分別具有二槽部。

在一實施例中，螺帽本體於組裝開口之二側具有二組接斜面。二組接斜面之延伸具有一交角。迴流器係以二設置面與螺帽本體之二組接斜面接觸。

在一實施例中，交角之角度係介於1~170度。

在一實施例中，二組接斜面之延伸係朝向螺帽本體之中軸之方向。

在一實施例中，二組接斜面之延伸係遠離螺帽本體之中軸之方向。

在一實施例中，螺帽更包括至少一防塵元件。防塵元件具有一定位部。定位部係固定於組裝開口內。

承上所述，依據本創作之滾珠螺桿，係透過於螺帽本體上形成貫通螺帽本體之外表面及內表面的組裝開口，以供迴流器設置。特別的是，組裝開口不僅貫通螺帽本體內外，且係自螺帽本體之一端面向另一端面之方向延伸，因此組裝開口相對於螺帽本體呈現一開放式之開口結構，適合使用開放式的加工方法來製成。而開放式的加工方法，例如車銑等，係相對容易，且易於品管的加工手段。

相較於習知僅於螺帽本體之外表面、或端面上形成非貫通式的凹槽結構而言，本創作無需額外考量螺帽本體之肉厚是否足夠，且無因為經加工造成肉厚薄化，後經熱處理後，容易產生熱變形量大且容易碎裂的問題。再者，本創作之滾珠螺桿於加工過程中也不易在組裝開口處產生扭曲，影響後續之組裝精度。

整體而言，本創作之滾珠螺桿因其結構的特殊設計，可透過簡易的加工製程完成，不僅大幅降低加工之難度與耗費時間，更可進一步地提高的製造精度及良率，以提升滾珠螺桿整體運作時的穩定性。

〔習知〕

無

〔本創作〕

1、1’‧‧‧螺桿

11‧‧‧軌道槽

2‧‧‧螺帽

21、21’‧‧‧螺帽本體

211‧‧‧內滾珠槽

212、213‧‧‧組裝開口

214‧‧‧迴流通道

215、215’、216、216’‧‧‧組接斜面

22、22’‧‧‧迴流器

221‧‧‧第一迴流元件

221a‧‧‧第一卡接面

221b‧‧‧第一設置面

221c‧‧‧卡合部

221d‧‧‧槽部

222‧‧‧第二迴流元件

222a‧‧‧第二卡接面

222b‧‧‧第二設置面

222c‧‧‧卡榫

222d‧‧‧凸部

223‧‧‧迴流孔洞

224‧‧‧縫隙

23‧‧‧螺絲

24‧‧‧防塵元件

241‧‧‧定位部

242‧‧‧舌部

243‧‧‧內緣

3、3’‧‧‧滾珠

A-A‧‧‧剖面線

CP‧‧‧循環途徑

ES1‧‧‧第一端面

ES2‧‧‧第二端面

IS‧‧‧內表面

L‧‧‧止漏結構

OS‧‧‧外表面

S‧‧‧滾珠螺桿

θ‧‧‧交角

圖1A為依據本創作一實施例之滾珠螺桿的外觀示意圖。

圖1B為圖1A所示之滾珠螺桿的分解示意圖。

圖1C為圖1A所示之滾珠螺桿之迴流器的透視圖。

圖1D為圖1C所示之滾珠螺桿之迴流器的組合示意圖。

圖1E為圖1A所示之滾珠螺桿於剖面線A-A處的剖面示意圖。

圖2為依據本創作另一實施例所示之滾珠螺桿的剖面示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本創作較佳實施例之一種滾珠螺桿，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖1A為依據本創作一實施例之滾珠螺桿的外觀示意圖，圖1B為圖1A所示之滾珠螺桿的分解示意圖。請同時參考圖1A及圖1B所示，滾珠螺桿S係由多個組件組合而成，該些組件主要包括一螺桿1、一螺帽2以及複數滾珠3。其中，螺帽2係滑設於螺桿1，且螺帽2與螺桿1間共同形成一滾珠通道，而滾珠3則容置於滾珠通道。以下將先針對上述之滾珠螺桿S的結構特徵及元件說明之。

於本實施例中，螺帽2包括一螺帽本體21，螺帽本體21係透過加工一螺帽本體材(圖未示)所形成。具體來說，螺帽本體材可為金屬塊狀或柱狀材料，再經研磨加工後形成螺帽本體21及其細部結構。當然，螺帽本體21之加工成型方法非為限制性者，於實際應用中，螺帽本體21亦可透過其他如澆鑄成型法、鍛造成型法、車銑成型法製成等方式製成。螺帽本體21可為一環狀柱體，並於內側形成有一內滾珠槽211。當然，於實際製造過程中，可依據使用需求於螺帽本體材上鑽設法蘭孔、油孔、迴流孔等孔位，甚至是透過於螺帽本體材進行表面熱處理以加強螺帽本體之硬度，本創作於此亦不限。

螺桿1係為一圓柱狀桿體，且其外表面具有一對應內滾珠槽211且沿縱軸連續纏繞的螺旋狀軌道槽11。藉由軌道槽11與內滾珠槽211的對應設置，當螺帽本體21與螺桿1組裝好時，兩者會共同構成一滾珠通道。

於本實施例中，螺帽本體21具有至少一組裝開口，特別須先說明的是，組裝開口係用以供一迴流器設置，其實施細節將於後段描述。請參考圖1B所示，本實施例係以螺帽本體21具有二組裝開口212、213為例，且二組裝開口212、213係設置於螺帽本體21之相對側。詳細而言，二組裝開口212、213皆自螺帽本體21之一端面向另一端面之方向延伸，以組裝開口212為例說明，其係自螺帽本體21之第一端面ES1向第二端面ES2之方向延伸，同時，組裝開口212還貫通了螺帽本體21之外表面OS及內表面IS，進而相對於螺帽本體21呈現一「開放式」之缺口形式。因此，於製程上，本實施例僅須透過車床銑削之方式，特別是CNC車銑之方式， 即可採開放作業的方式，於螺帽本體21上，例如從第一端面ES1或從外表面OS起，前者係向第二端面ES2，後者係向內表面IS，直接削除預定尺寸的塊體，而形成組裝開口212。於實際應用中，組裝開口212亦可經由車削或切割加工成型。此外，螺帽本體21定義出組裝開口212的邊壁後續更可透過研磨及/或拋光等方式處理，將粗成型後剩餘的毛邊去除，有助降低公差，本創作於此不限。又，上述未說明之其他操作部分應為本創作所屬技術領域中具有通常知識者所能理解者，於此不再贅述。

另外，值得特別說明的是，因為組裝開口212可以透過開放式加工的方式製成，且為貫穿內外的開口，故實施品管時，有檢測容易，量測工具簡單化的優勢。

承上述，相較於習知技術，本創作之螺帽本體21及其組裝開口212、213，因其結構設計的特殊性，可透過開放式加工方式形成，不僅大幅降低細小結構加工之難度與耗費時間，更有利於提高組裝開口212、213之精度。

圖1C為圖1A所示之滾珠螺桿之迴流器的透視圖，請同時參考圖1A至圖1C，首先針對迴流器說明。依據本創作之迴流器可以為單一結構，亦可以為圖1C所示之多組件的組合結構。當迴流器為單一結構時，製程較為簡單，然多組件的組合結構更具有可提高精度，減少內部加工滾珠通道難度的問題。

在本實施例中，係以組合二迴流元件形成迴流器22為例，且為清楚說明二迴流元件之細部結構及組合方式，分別以一第一迴流元件221及一第二迴流元件222稱之，然並非限制兩者必為相同或不同。

第一迴流元件221具有一第一卡接面221a以及相對於第一卡接面221a之一第一設置面221b，相對地，第二迴流元件222具有一第二卡接面222a以及相對於第二卡接面222a之一第二設置面222b。所稱之卡接面者，係為迴流元件組合時，相互抵接的面；所稱之設置面者，係為迴流元件與螺帽本體組裝時，與螺帽本體相抵接的面。

為強化卡接穩定度，於本實施例中，第一卡接面221a具有二卡合部221c，而第二卡接面222a則對應二卡合部221c具有二卡榫222c，二迴流元件透過上述之卡榫222c及卡合部221c相互卡合而形成前述之迴流 器22。另一方面，透過第一迴流元件221及第二迴流元件222的組合可定義出一迴流孔洞223，迴流孔洞223、螺帽本體21上的迴流通道214以及前述之滾珠通道相互緊密連通而構成一滾珠循環途徑。

當然，在其他實施例中，亦可以將卡榫與卡合部之位置互換，或是於二迴流元件上額外設置其他卡合或固定結構，關於卡榫及卡合部的形狀、設置位置及數量皆非本創作所限制者。

圖1D為圖1C所示之滾珠螺桿之迴流器的組合示意圖，請參考圖1C及圖1D所示，於第一迴流元件221與第二迴流元件222組合形成迴流器22後，同時二迴流元件可以共同形成一止漏結構L。詳細而言，第一迴流元件221於第一卡接面221a具有一槽部221d，而第二迴流元件222於第二卡接面222a具有一凸部222d，且凸部222d的形狀與設置位置產生類似屋簷的效果。凸部222d及槽部221d於第一、第二迴流元件221、222相互卡合時共同形成止漏結構L。本實施例所指之凸部222d及槽部221d係特別指「止油凸部」與「止油槽部」，具體來說，由於凸部222d及槽部221d之設置方向係環繞於迴流器22中之部分滾珠循環途徑CP，故當潤滑油自該部分滾珠循環途徑CP滲出時，因為要經過凸部222d及槽部221d所形成之具有至少二次彎折的止漏結構L，也不易再滲出迴流器22表面，換句話而言，由迴流器之外觀觀之(如圖1D所示)，第一卡接面221a與第二卡接面222a所形成之縫隙224並非為直線之形狀，而係呈現一迷宮狀之構型(具有二次彎折)。是以，透過止漏結構L的設計，迴流器22可防止添加入迴流孔洞223、迴流通道214以及滾珠通道的潤滑油由第一、第二迴流元件221、222之間的縫隙224滲出，更佳的，可防止組合式的迴流器22當受到外力或因熱處理產生之變形問題時所產生的油滲漏問題。

特別須說明的是，本實施例之第一迴流元件221係於第一卡接面221a之二側邊設置有二槽部221d，並於第二迴流元件222對應二槽部221d設置有二凸部222d，藉此可以進一步地對迴流器22上容易滲漏的二個提供止漏、防止滲出的功效，惟於實際應用中，亦可以將槽部221d與凸部222d之位置互換，或是於第一、第二迴流元件221、222上額外設置其他止漏結構L，此外，關於槽部221d及凸部222d的形狀、設置位置及數量皆非本創作所限制者。

圖1E為圖1A所示之滾珠螺桿於剖面線A-A處的剖面示意圖。請參考圖1B及圖1E所示，於本實施例中，螺帽本體21於組裝開口212、213之二側具有二組接斜面215、216，且迴流器22係以其二迴流元件之第一、第二設置面221b、222b分別與螺帽本體21之二組接斜面215、216接觸，當然，第一、第二設置面221b、222b具有與該二組接斜面215、216相對應的斜度。

承上述，由圖1E所示，二組接斜面215、216之延伸具有一交角θ，當然，此處所指之「延伸」係為虛擬延伸。其中，交角θ之角度係可介於1~170度。透過斜度的設計，可有效防止迴流器22往螺桿1的方向位移，產生限位的效果。於本實施例中，所稱之組接斜面215、216之延伸係指朝向螺帽本體21之中軸之方向延伸，特別須說明的是，此處所指之螺帽本體21之「中軸之方向」係指與螺桿1之長軸平行之方向。具體而言，本實施例二組接斜面215、216係相對於螺桿1呈現一外擴之形狀，在組合迴流器22時，具有提升組裝及定位容易度之優勢。

此外，於本實施例中，迴流器22係以螺絲23分別將各迴流元件螺鎖於螺帽本體21，為此非限制性者，於實際應用中，迴流器22亦可透過卡合、黏合、鎖合、嵌合或其組合的方式固定於螺帽本體21，甚至是在迴流器22與螺帽本體21之接觸位置，由第一端面ES1或第二端面ES2外側加入黏膠進行黏合，於此並不限制。

另外，在本實施例中，滾珠螺桿具有二防塵元件24。防塵元件24更具有一定位部241，且當防塵元件24與螺帽本體21組裝時，二定位部241係分別固定於組裝開口212、213內。相較於習知之防塵元件的組合，本創作透過組接斜面215、216與防塵元件24之定位部241的配合，免除了螺絲鎖固的額外步驟，簡化了防塵元件24與螺帽本體21的組合；更佳地，由於定位部241固定於組裝開口212、213內無法轉動，提供了限制防塵元件24轉動的效果，進而使防塵元件24提供予螺帽本體21更佳之防塵效果。

另外，防塵元件24更具有一舌部242，舌部242設置於防塵元件24之內緣243的一部份上。詳細而言，舌部242係由內緣243上繼續向防塵元件24之中心延伸所定義出來的部分，且延伸出來的形狀呈舌形 或半月形，故可以舌部242稱之。然則，本創作實際上不以上述的形狀為限，於實際應用中，即使形狀不完全與舌形或半月形相似，亦為本創作所涵蓋之範圍。

透過上述各部元件之組合，可套設螺帽本體21於螺桿1，以螺帽本體21、迴流器22與螺桿1間形成滾珠通道，並使複數滾珠3容置於該滾珠通道內。惟滾珠螺桿S之實際作動及應用方式為本創作所屬領域中具有通常知識者所能理解者，於此不再贅述。

圖2為依據本創作另一實施例所示之滾珠螺桿的剖面示意圖，請參考圖2所示，於本實施例中，滾珠螺桿之螺帽本體21’與迴流器22’與前述實施例之具有相同之多數特徵，惟二組接斜面215’、216’之延伸係遠離螺帽本體21’之中軸之方向，具體而言，本實施例二組接斜面215’、216’係相對於螺桿1’呈現一內凹之形狀，而另外提供更佳之防塵效果。

綜上所述，依據本創作之滾珠螺桿，係透過於螺帽本體上形成貫通螺帽本體之外表面及內表面的組裝開口，以供迴流器設置。特別的是，組裝開口不僅貫通螺帽本體內外，且係自螺帽本體之一端面向另一端面之方向延伸，因此組裝開口相對於螺帽本體呈現一開放式之開口結構，適合使用開放式的加工方法來製成。而開放式的加工方法，例如車銑等，係相對容易，且易於品管的加工手段。

相較於習知僅於螺帽本體之外表面、或端面上形成非貫通式的凹槽結構而言，本創作無需額外考量螺帽本體之肉厚是否足夠，且無因為經加工造成肉厚薄化，後經熱處理後，容易產生熱變形量大且容易碎裂的問題。再者，本創作之滾珠螺桿於加工過程中也不易在組裝開口處產生扭曲，影響後續之組裝精度。

整體而言，本創作之滾珠螺桿因其結構的特殊設計，可透過簡易的加工製程完成，不僅大幅降低加工之難度與耗費時間，更可進一步地提高的製造精度及良率，以提升滾珠螺桿整體運作時的穩定性。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧螺桿

11‧‧‧軌道槽

21‧‧‧螺帽本體

211‧‧‧內滾珠槽

212、213‧‧‧組裝開口

214‧‧‧迴流通道

215、216‧‧‧組接斜面

22‧‧‧迴流器

221‧‧‧第一迴流元件

221b‧‧‧第一設置面

222‧‧‧第二迴流元件

222b‧‧‧第二設置面

23‧‧‧螺絲

24‧‧‧防塵元件

241‧‧‧定位部

242‧‧‧舌部

243‧‧‧內緣

3‧‧‧滾珠

ES1‧‧‧第一端面

ES2‧‧‧第二端面

IS‧‧‧內表面

OS‧‧‧外表面

S‧‧‧滾珠螺桿

Claims (10)

1. 一種滾珠螺桿，包括：一螺桿；一螺帽，滑設於該螺桿，且該螺帽與該螺桿間具有一滾珠通道，該螺帽包括：一螺帽本體，具有至少一組裝開口，其係自該螺帽本體之一端面向另一端面之方向延伸，且貫通該螺帽本體之外表面及內表面；及至少一迴流器，設置於該組裝開口；以及複數滾珠，容置於該滾珠通道。
2. 如申請專利範圍第1項所述之滾珠螺桿，其中該迴流器包括二迴流元件且該二迴流元件分別具有一卡接面以及相對於該卡接面之一設置面，該迴流器係以該二設置面與該螺帽本體接觸。
3. 如申請專利範圍第2項所述之滾珠螺桿，其中該二迴流元件其中之一於該卡接面具有一卡榫，其中另一於該卡接面具有一卡合部，該二迴流元件透過該卡榫及該卡合部相互卡合。
4. 如申請專利範圍第2項所述之滾珠螺桿，其中該二迴流元件其中之一於該卡接面具有一凸部，其中另一於該卡接面具有一槽部，且該凸部及該槽部於該二迴流元件相互卡合時共同形成一止漏結構。
5. 如申請專利範圍第4項所述之滾珠螺桿，其中該迴流元件於該卡接面之二側邊分別具有二該凸部，且另一該迴流元件於該卡接面之二側邊分別具有二該槽部。
6. 如申請專利範圍第2項所述之滾珠螺桿，其中該螺帽本體於該組裝開口之二側具有二組接斜面，該二組接斜面之延伸具有一交角，且該迴流器係以該二設置面與該螺帽本體之該二組接斜面接觸。
7. 如申請專利範圍第6項所述之滾珠螺桿，其中該交角之角度係介於1~170度。
8. 如申請專利範圍第6項所述之滾珠螺桿，其中該二組接斜面之延伸係朝向該螺帽本體之中軸之方向。
9. 如申請專利範圍第6項所述之滾珠螺桿，其中該二組接斜面之延伸係遠 離該螺帽本體之中軸之方向。
10. 如申請專利範圍第1項所述之滾珠螺桿，其中該螺帽更包括至少一防塵元件，該防塵元件具有一定位部，且該定位部係固定於該組裝開口內。