TWM463306U - 滾珠螺桿 - Google Patents

Description

滾珠螺桿

本創作係關於一種滾珠螺桿。

滾珠螺桿係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，能達到機械操作中的直線運動，進而使承載的機台或物件於直線方向上進行作動。

習知的滾珠螺桿主要包括一螺桿、一螺帽以及複數滾珠，其中，滾珠容置於螺帽內，而螺帽套設於螺桿，使螺帽及滾珠可相對於螺桿直線運動。而為使滾珠能在螺帽內重複的循環滾動，螺帽的結構除了螺帽本體之外，還必須包括有循環元件及端蓋裝設於螺帽本體上。

在習知技術中，滾珠螺桿主要的組裝元件，例如迴流器、端部組件等，都需要利用螺絲鎖固，使得滾珠螺桿必須要在螺帽本體以及組件上設置螺孔，其缺點不僅是螺孔的設置係為公差產生的變數之一，使得滾珠螺桿在作動時產生噪音、停頓或失去穩定，甚至造成元件損壞，更因為螺孔必須佔有一定體積，導致小型或微型滾珠螺桿因缺乏設置空間而難以應用，或者是必須利用高難度的加工手段，進而產生拖延生產速率的問題。

另外，現有滾珠螺桿使用之迴流器的形態雖有多種，但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，且對於容置迴流器的凹槽之檢測，必須達到三維精度的要求，然而此種程度之檢測不僅難度較高，並且耗費時間久又檢測不易。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。

此外，隨著滾珠螺桿應用環境的不同，其對於防塵等級的要 求亦有差異，使得生產者必須提供多種不同端部結構來滿足需求，造成生產與管理成本的增加。

因此，如何提供一種滾珠螺桿，以利用其新穎的結構設計， 達到端部組件無須螺絲鎖固的效果，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，以確保生產成本與時間的降低，提升應用時整體裝置作動的穩定度，且較佳地，該種滾珠螺桿還能以較低成本的方式，滿足不同的防塵需求，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，達到端部組件無須螺絲鎖固的效果，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，以確保生產成本與時間的降低，提升應用時整體裝置作動的穩定度，且較佳地，該種滾珠螺桿還能以較低成本的方式，滿足不同的防塵需求。

為達上述目的，依本創作一種滾珠螺桿，包括一螺桿、一螺帽以及複數個滾珠。螺桿具有至少二軌道槽。螺帽滑設於螺桿，且螺帽包括一螺帽本體及至少一端部組件。螺帽本體具有二組裝開口，螺帽本體內側具有對應軌道槽之至少二內滾珠槽，該些內滾珠槽分別對應該些軌道槽，且與對應之該些軌道槽構成二內滾珠通道，螺帽本體對應該些內滾珠通道具有二迴流通道，其與該些內滾珠通道分別為滾珠螺桿之二滾珠循環通道之一部分。端部組件包括一端部循環件、一防塵組件及一固定件。端部循環件裝設於螺帽本體，且具有至少二循環部，該些循環部分別容置於該些組裝開口內。防塵組件裝設於端部循環件相對於螺帽本體之另一側。固定件裝設於防塵組件相對於端部循環件之另一側。該些滾珠容置於滾珠循環通道。

在本創作一較佳實施例中，該些組裝開口係分別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。

在本創作一較佳實施例中，防塵組件係由一至三個防塵單元選擇性地組成。

在本創作一較佳實施例中，該些防塵單元係彼此相同。

在本創作一較佳實施例中，固定件之厚度係對應於組成防塵組件之防塵單元的數目。

在本創作一較佳實施例中，該些循環部更分別包含一迴流彎道，其連通內滾珠通道以及迴流通道。

在本創作一較佳實施例中，固定件係為C型固定件。

在本創作一較佳實施例中，螺帽本體之一端具有一第一環形容置槽以及一第二環形容置槽，端部循環件容置於第一環形容置槽，且防塵組件與固定件容置於第二環形容置槽。

在本創作一較佳實施例中，第二環形容置槽之內徑大於第一環形容置槽之內徑。

在本創作一較佳實施例中，防塵組件之材質係為軟性材質，且固定件之材質係為剛性材質。

本創作一較佳實施例中，端部組件與螺帽本體係以卡合的方式組裝。

承上所述，依據本創作之滾珠螺桿，透過新穎的結構設計，使得端部組件與螺帽本體組裝時無須使用螺絲鎖固，因此相當適合小型或微型滾珠螺桿(其螺帽外徑較一般滾珠螺桿小)使用，或者是無螺絲鎖固空間之滾珠螺桿使用，同時，還能提供避免設置螺孔時產生公差的效果。與習知技術相比，因為本創作之滾珠螺桿無須設置螺孔，生產時亦無須實施螺鎖步驟，故當然使得製程更為容易，並節省生產成本。

另外，配合上述設計，本創作之滾珠螺桿可以是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。

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。

另外，本創作中之防塵組件適合依照使用者的需求選擇使用 不同數量的防塵單元，以符合使用者多樣化的需求。又，各防塵單元係彼此相同，無需分批或分次製造，實際使用上又無需特別分類，可顯著地降低生產與管理成本。

〔本創作〕

1‧‧‧螺桿

11、11a、11b‧‧‧軌道槽

2‧‧‧螺帽

21‧‧‧螺帽本體

211‧‧‧組裝開口

212、212a、212b‧‧‧內滾珠槽

213‧‧‧迴流通道

214‧‧‧第一環形容置槽

215‧‧‧第二環形容置槽

216‧‧‧環形槽

22‧‧‧端部組件

221‧‧‧端部循環件

222‧‧‧防塵組件

222a‧‧‧防塵單元

222b‧‧‧刮刷部

223、223’‧‧‧固定件

224‧‧‧循環部

225‧‧‧迴流彎道

226‧‧‧環狀部

3‧‧‧滾珠

A-A‧‧‧剖面線

B‧‧‧滾珠螺桿

ES1、ES2‧‧‧端面

IS‧‧‧內表面

OS‧‧‧外表面

PS‧‧‧凸塊

圖1依據本創作一實施例所示之滾珠螺桿的示意圖。

圖2為圖1所示之滾珠螺桿的分解示意圖。

圖3為圖1所示之滾珠螺桿的部份剖面示意圖。

圖4A為圖2所示之螺帽本體的示意圖，。

圖4B為圖4A所示之A-A線剖面示意圖。

圖5A為圖4B所示之螺帽本體裝設端部組件並套設於螺桿後的示意圖。

圖5B為圖5A所示之防塵組件與固定件的另一實施方式。

以下將參照相關圖式，說明依據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1依據本創作一實施例所示之滾珠螺桿的示意圖，圖2為圖1所示之滾珠螺桿的分解示意圖。請同時參照圖1及圖2所示，滾珠螺桿B包括一螺桿1、一螺帽2以及複數個滾珠3。螺桿1係為一圓柱狀桿體，且其外表面具有沿縱軸(即螺桿1之長軸)連續纏繞的螺旋狀的軌道 槽11。螺帽2滑設於螺桿1，且螺帽2包括一螺帽本體21及至少一端部組件22，於本實施例中，係以二組端部組件22為例。其中，螺帽本體21大致上為一中空的環狀柱體，可套設於螺桿1。螺帽本體21更具有組裝開口211，以供端部組件22裝設。另外，螺帽本體21內側具有對應軌道槽11之至少二內滾珠槽212。

圖3為圖1所示之滾珠螺桿的部份剖面示意圖，其中以剖面 與假想線方式呈現者為螺帽本體21，請同時參考圖2及圖3所示。於本實施例中，係以雙牙口之滾珠螺桿B為例，即滾珠螺桿B具有二組分別獨立之滾珠循環通道。詳而言之，軌道槽11係包括二條各自形成於螺桿1外表面的軌道槽11a、11b。而螺帽本體21的內側則具有二條內滾珠槽212a、212b，以對應軌道槽11a、11b。其中，內滾珠槽212a、212b之導距及槽面構型係與軌道槽11a、11b相同或相近。當螺帽2套設至螺桿1，內滾珠槽212a、212b與軌道槽11a、11b能相互對應而分別構成二條內滾珠通道。螺帽本體21對應內滾珠通道具有二條迴流通道213，其與內滾珠通道分別為滾珠螺桿B的二條滾珠循環通道的一部分，提供滾珠3循環運動的途徑。

如圖2或圖3所示，在本實施例中，螺帽2具有二組端部組 件22，以加強各別端部組件22所能提供之功能。端部組件22包括一端部循環件221、一防塵組件222及一固定件223。且較佳的，端部組件22與螺帽本體21係以卡合的方式組裝。詳細而言，端部組件22係以其端部循環件221裝設並卡合於螺帽本體21之組裝開口211，且其他部分容置並卡合於容置槽之方式，完成組裝。再進一步來說，端部循環件221具有二循環部224，循環部224分別容置於組裝開口211內，故本實施例之循環部224不僅位置對應於組裝開口211，且數量同樣也為二個。循環部224更分別包含一迴流彎道225，迴流彎道225係與螺帽本體21的迴流通道213以及內滾珠通道連通，以共同形成滾珠螺桿B的二條滾珠循環通道。

圖4A為圖2所示之螺帽本體的示意圖，圖4B為圖4A所 示之A-A線剖面示意圖，請同時參考圖4A及圖4B所示。組裝開口211係分別自螺帽本體21之一端面ES1向另一端面ES2之方向延伸，且組裝開口211還貫通了螺帽本體21之外表面OS及內表面1S，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211。於實際應用中，組裝開口211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211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。

值得一提的是，因為組裝開口211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，實際應用時，可以利用二維檢測即可確保產品之精度，相對習知技術而言，有縮短製程或品管時間，降低成本的好處。相較於習知技術，本創作之螺帽本體21及其組裝開口211，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之精度。

在本實施例中，雙牙口的滾珠螺桿B具有二條完整的滾珠循環通道，可分別容置二組獨立的滾珠3，使滾珠3在二條滾珠循環通道內運動，進而使螺帽2以螺桿1之軸心為縱軸轉動，以將旋轉運動轉換為直線運動。須特別註明的是，為求圖面簡潔，雖本創作之圖式僅顯示其中一組滾珠3，惟二組滾珠3的實際運作方式與技術內容均為本創作所屬技術領域中具有通常知識者所能理解者。當然，於其他實施例中，亦可以為三牙口或其他多牙口的滾珠螺桿，僅需對應形成軌道槽、內滾珠槽、組裝開口及迴流通道的數量。

如圖3所示，防塵組件222裝設於端部循環件221相對於螺帽本體21之另一側，固定件223裝設於防塵組件222相對於端部循環件221之另一側。較佳的，如圖4B所示，螺帽本體21之一端，由內向外依序具有一第一環形容置槽214、一第二環形容置槽215以及一環形槽216。其中，第一環形容置槽214以及第二環形容置槽215係形成於螺帽本體21之內側，而環形槽216則係由螺帽本體21向內側之凸塊PS所定義出來。須註明的是，圖4B由於剖面的位置，故有部分顯示為組裝開口211，僅示部分 的凸塊PS。

圖5A為圖4B所示之螺帽本體裝設端部組件並套設於螺桿 後的示意圖，請同時參考圖2及圖5A所示，端部循環件221容置於第一環形容置槽214，且防塵組件222與固定件223共同容置於第二環形容置槽215。端部循環件221可分為一循環部224以及一環狀部226，其中，循環部224中設置有前述之迴流彎道225，並且設置於組裝開口211，而與螺帽本體21定義出組裝開口211之邊緣達成卡合的效果，以穩定端部循環件221與螺帽本體21之相對位置，避免發生旋轉位移的問題。另外，環狀部226則容置於第一環形容置槽214。防塵組件222容置於第二環形容置槽215，藉由軟性材質的特性，吸收組裝時的公差，同時提供防塵及/或油封效果。

固定件223位於最外側，但同樣容置於第二環形容置槽 215。固定件223較佳係為C型固定件，在組裝時，固定件223可以先承受外力擠壓，使得體積縮小後，如圖4B或圖5A所示，得以穿過環形槽216，再被設置於第二環形容置槽215。之後，藉由釋放固定件223自身具有的彈力或形變能力，使固定件223可以擴張並頂抵第二環形容置槽215，藉此在沿螺桿1之長軸的方向上固定端部組件22，避免端部組件22發生縱向位移的問題。

依據上述，由於螺帽本體21具有組裝開口211以與端部組 件22組裝，且端部組件22又具有固定件223，故可以達到端部組件22與螺帽本體21之組裝無須螺絲鎖固也可以防止位移產生之功效。當然，實際應用上，滾珠螺桿若為小型或微型滾珠螺桿，或者無螺絲鎖固空間之螺桿，運用上述結構可以發揮相當好的效果。

本創作之防塵組件可由一至三個防塵單元選擇性地組成。於 本實施例中，如圖2所示，防塵組件222係以三個防塵單元222a所組成，然此非為限制性者，在其他實施例中，防塵組件也可以只具有單一一個防塵單元，或具有二個防塵單元。防塵單元之數量可依據使用者的防塵需求等級進行選擇。防塵單元222a係為中空的環形結構，且其中空的部分並非正圓形，而係具有向內緣延伸的刮刷部222b(由於形狀凸出類似舌狀，亦可稱之為舌部)。刮刷部222b係形成在防塵單元222a對應於軌道槽11的位置，以密切地軌道槽11貼合，刮除軌道槽11上的灰塵或異物，或防止 灰塵或異物由軌道槽11的空隙進入。如圖4A及圖4B所示，較佳的，第二環形容置槽215之內徑大於第一環形容置槽214之內徑，故於螺帽本體21內側近端面ES1處形成類似階梯狀的結構，而防塵組件222容置於內徑較大的第二環形容置槽215，使灰塵或異物更不易進入螺帽本體21內部，進一步提升防塵的功效。

而本實施例之防塵單元222a係彼此相同，僅需依據設置於螺帽本體21的位置，調整防塵單元222a角度，使刮刷部222b可對應於軌道槽11的走勢。各個防塵單元222a彼此相同，具有可以同一模具製造產生相同的優勢，可簡化製程。

本創作還有固定件之厚度可對應於組成防塵組件之防塵單元的數目的技術特徵。舉例而言，圖5B為圖5A所示之防塵組件與固定件的另一實施方式，請同時參考圖5A及圖5B所示。於本實施例中，防塵組件222僅由一個防塵單元222a所組成，故可搭配厚度較大的固定件223’(相較於圖5A所示之固定件223)。換言之，第二環形容置槽215及每個防塵單元222a的寬度固定，不需要為了防塵需求的調整而另外製造，可有效地降低生產與管理成本。當僅使用一個防塵單元222a容置於第二環形容置槽215時，第二環形容置槽215留有更多的空間，因此，使用厚度較大的固定件223’能夠填滿剩餘空間，使端部組件222不會發生軸向上的移動(如圖5B)。另外，較佳的，防塵組件222之材質係為軟性材質，且固定件223之材質係為剛性材質，較佳係以剛性鐵製成，以提供較佳的剛性與韌性，增加滾珠螺桿B整體的運作穩定性。

綜上所述，依據本創作之滾珠螺桿，透過新穎的結構設計，使得端部組件與螺帽本體組裝時無須使用螺絲鎖固，因此相當適合小型或微型滾珠螺桿(其螺帽外徑較一般滾珠螺桿小)使用，或者是無螺絲鎖固空間之滾珠螺桿使用，同時，還能提供避免設置螺孔時產生公差的效果。與習知技術相比，因為本創作之滾珠螺桿無須設置螺孔，生產時亦無須實施螺鎖步驟，故當然使得製程更為容易，並節省生產成本。

另外，配合上述設計，本創作之滾珠螺桿可以是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。

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。

另外，本創作中之防塵組件適合依照使用者的需求選擇使用不同數量的防塵單元，以符合使用者多樣化的需求。又，各防塵單元係彼此相同，無需分批或分次製造，實際使用上又無需特別分類，可顯著地降低生產與管理成本。

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

2‧‧‧螺帽

21‧‧‧螺帽本體

211‧‧‧組裝開口

212‧‧‧內滾珠槽

214‧‧‧第一環形容置槽

215‧‧‧第二環形容置槽

22‧‧‧端部組件

221‧‧‧端部循環件

222‧‧‧防塵組件

222a‧‧‧防塵單元

222b‧‧‧刮刷部

223‧‧‧固定件

224‧‧‧循環部

225‧‧‧迴流彎道

226‧‧‧環狀部

3‧‧‧滾珠

B‧‧‧滾珠螺桿

Claims (11)

1. 一種滾珠螺桿，包括：一螺桿，具有至少二軌道槽；一螺帽，滑設於該螺桿，該螺帽包括：一螺帽本體，具有二組裝開口，該螺帽本體內側具有對應該軌道槽之至少二內滾珠槽，該些內滾珠槽分別對應該些軌道槽，且與對應之該些軌道槽構成二內滾珠通道，該螺帽本體對應該些內滾珠通道具有二迴流通道，其與該些內滾珠通道分別為該滾珠螺桿之二滾珠循環通道之一部分；及至少一端部組件，包括：一端部循環件，裝設於該螺帽本體，且具有至少二循環部，該些循環部分別容置於該些組裝開口內；一防塵組件，裝設於該端部循環件相對於該螺帽本體之另一側；及一固定件，裝設於該防塵組件相對於該端部循環件之另一側；以及複數個滾珠，容置於該滾珠循環通道。
2. 如申請專利範圍第1項所述之滾珠螺桿，其中該些組裝開口係分別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。
3. 如申請專利範圍第1項所述之滾珠螺桿，其中該防塵組件係由一至三個防塵單元選擇性地組成。
4. 如申請專利範圍第3項所述之滾珠螺桿，其中該些防塵單元係彼此相同。
5. 如申請專利範圍第3項所述之滾珠螺桿，其中該固定件之厚度係對應於組成該防塵組件之該防塵單元的數目。
6. 如申請專利範圍第1項所述之滾珠螺桿，其中該些循環部更分別包含一迴流彎道，其連通該內滾珠通道以及該迴流通道。
7. 如申請專利範圍第1項所述之滾珠螺桿，其中該固定件係為C型固定件。
8. 如申請專利範圍第1項所述之滾珠螺桿，其中該螺帽本體之一端具有一第一環形容置槽以及一第二環形容置槽，該端部循環件容置於該第一環形容置槽，且該防塵組件與該固定件容置於該第二環形容置槽。
9. 如申請專利範圍第8項所述之滾珠螺桿，其中該第二環形容置槽之內徑大於該第一環形容置槽之內徑。
10. 如申請專利範圍第1項所述之滾珠螺桿，其中該防塵組件之材質係為軟性材質，且該固定件之材質係為剛性材質。
11. 如申請專利範圍第1項所述之滾珠螺桿，其中該端部組件與該螺帽本體係以卡合的方式組裝。