TWM474085U

TWM474085U - 滾珠螺桿

Info

Publication number: TWM474085U
Application number: TW102223487U
Authority: TW
Inventors: Ching-Sheng Lee; Chin-Tsai Yang
Original assignee: Tbi Motion Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-03-11

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。

隨著技術的發展，於精密度上的要求也愈高，機械所需直線上運動的幅度也愈小，以達到微幅運動的目的。另外，部分小型機械亦需要小幅度運動的滾珠螺桿，以順利運作。基於上述原因，導程小的滾珠螺桿其需求也愈來愈高。

一般來說，為加強滾珠螺桿的功能，會設置防塵件或循環件等端部組件於螺帽本體上，並在螺帽本體的端部形成組裝開口以使端部組件能固定於螺帽本體。由於部分小導程的滾珠螺桿其尺寸亦較小，製程上需使用細小的刀具進行加工，然而在進行組裝開口的加工時，需切削大量的金屬胚料以形成組裝開口，導致細小刀具容易斷裂而影響製程。

有鑑於上述課題，本創作之目的為提供一種利於細小刀具加工製作的滾珠螺桿。

為達上述目的，依本創作之一種滾珠螺桿包括一螺桿、一螺帽以及複數個滾珠。螺桿具有至少一軌道槽。螺帽滑設於螺桿。螺帽包括一螺帽本體、至少一端部組件以及至少一固定件。螺帽本體至少於一端部上具有一組裝槽。組裝槽向螺帽本體內部延伸。該些端部分別具有一端面以及至少一固定部。螺帽本體內側具有對應軌道槽之至少一內滾珠槽。內滾珠槽對應軌道槽，且與對應之軌道槽構成一內滾珠通道。螺帽本體對應內滾珠通道具有一迴流通道，其與內滾珠通道為滾珠螺桿之一滾珠循環通道之一部分。端部組件裝設於螺帽本體之端部的端面。端部組件包括一環形件、一防塵元件、一循環部以及一定位件。環形件具有一環形邊牆、一第一擋止部及一第二擋止部。第一擋止部面向端部並具有對應該至少一固定部的至少一固定孔。環形邊牆、第一擋止部及第二擋止部共同形成一環形卡槽。防塵元件容置於環形卡槽。第一擋止部朝向螺帽本體的端部之一面設置有循環部。循環部及定位件共同容置於組裝槽內。固定件穿設該至少一固定孔於該至少一固定部，以將端部組件固設於螺帽本體。滾珠容置於滾珠循環通道。

在一實施例中，第一擋止部進一步具有一定位孔及一定位溝槽。定位件具有一定位件本體及一定位卡榫。定位件本體容置於定位溝槽。定位卡榫卡合於定位孔。

在一實施例中，定位件的長軸方向垂直於螺帽本體的長軸方向。

在一實施例中，定位孔為一通孔或一盲孔。

在一實施例中，第二擋止部具有第一導角構型。

在一實施例中，防塵元件具有對應於第一導角構型的第二導角構型。

在一實施例中，環形邊牆具有至少一個卡置孔。防塵元件具有至少一個卡置凸部，其對應並卡固於該至少一卡置孔。

在一實施例中，該些卡置凸部具有一第三導角構型。

在一實施例中，防塵元件具有一刮刷環。

在一實施例中，防塵元件的外徑較第二擋止部的內徑長1mm至6mm。

在一實施例中，循環部進一步設置有一強化件。

綜上所述，因依本創作之滾珠螺桿，藉由外加環形件作為端部的延伸構件，將防塵元件置於環形件內，並以固定件穿設且固定端部組件於螺帽本體，有別於一般滾珠螺桿需另外的組裝開口來固定防塵元件於端部，本創作的螺帽本體在製程時，僅需針對組裝槽進行加工，其加工深度較淺，因此在製作小型或微型滾珠螺桿時，利於細小刀具加工，並且尺寸、精度易於控制。

〔習知〕

無

〔本創作〕

1‧‧‧螺桿

11‧‧‧軌道槽

2‧‧‧螺帽

21‧‧‧螺帽本體

211‧‧‧組裝槽

212‧‧‧內滾珠槽

213‧‧‧迴流通道

22‧‧‧端部組件

221‧‧‧環形件

2211‧‧‧環形邊牆

2212‧‧‧第一擋止部

2213‧‧‧第二擋止部

2213a‧‧‧第一導角構型

222‧‧‧防塵元件

222a‧‧‧第二導角構型

2221‧‧‧刮刷環

223‧‧‧循環部

225‧‧‧迴流彎道

226‧‧‧強化件

23‧‧‧固定件

3‧‧‧滾珠

A-A‧‧‧直線

AG‧‧‧環形卡槽

C1‧‧‧卡置孔

C2‧‧‧卡置凸部

C2a‧‧‧第三導角構型

C2b‧‧‧第四導角構型

D‧‧‧(防塵元件222的)外徑

d‧‧‧(第二擋止部2213的)內徑

EP1‧‧‧第一端部

EP2‧‧‧第二端部

ES1‧‧‧第一端面

ES2‧‧‧第二端面

FH‧‧‧固定孔

FP‧‧‧固定部

H‧‧‧定位孔

IS‧‧‧內表面

OS‧‧‧外表面

P‧‧‧定位件

P1‧‧‧定位件本體

P2‧‧‧定位卡榫

R‧‧‧內滾珠通道

S‧‧‧滾珠螺桿

T‧‧‧定位溝槽

圖1為依據本創作一實施例之滾珠螺桿的外觀示意圖。

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分剖面示意圖。

圖4為螺帽的上視圖。

圖5A為圖4沿直線A-A的剖面圖。

圖5B為端部組件的部份剖面分解示意圖。

圖5C為端部組件的部份剖面組合示意圖。

圖6為單一固定件的示意圖。

圖7A及圖7B為環形件及定位件的示意圖。

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元件符號加以說明。

圖1為依據本創作一實施例之滾珠螺桿的外觀示意圖，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。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、至少一端部組件22以及至少一固定件23，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具有二端部，分別為螺帽本體21沿長軸二端的第一端部EP1及第二端部EP2，並分別具有至少一固定部FP，。並且，至少一端部上具有一組裝槽211，其向螺帽本體21內部延伸，且延伸方向可大致垂直於螺帽本體21的長軸方向。另外，螺帽本體21內側具有對應軌道槽11之至少一內滾珠槽212。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材質的塊狀或柱狀胚料，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，並於內側形成有內滾珠槽212。當然，於實際製造過程中，可依據使用需求於螺帽本體材上增設、或鑽設法蘭孔、注油孔、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。

圖3為圖1所示之滾珠螺桿的部分剖面示意圖，請同時參考圖2及圖3所示。於本實施例中，滾珠螺桿S具有一滾珠循環通道。軌道槽11係形成於螺桿1外表面。而螺帽本體21的內側則具有一內滾珠槽212，以對應軌道槽11。其中，內滾珠槽212之導距及槽面構型係與軌道槽11相同或相近。當螺帽2套設至螺桿1，內滾珠槽212與軌道槽11能相互對應而構成一內滾珠通道R。螺帽本體21對應內滾珠通道R具有一迴流通道213，其與內滾珠通道R為滾珠螺桿S的滾珠循環通道的一部分，提供滾珠3循環運動的途徑。

於本實施例中，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。螺帽本體21之第一端部EP1及第二端部EP2分別具有一第一端面ES1及一第二端面ES2。端部組件22裝設於螺帽本體21之第一端面ES1與第二端面ES2，其包括一環形件221、一防塵元件222、一循環部223以及一定位件P。

圖4為螺帽2的上視圖，圖5A為圖4沿直線A-A的剖面圖，而圖5B及圖5C為端部組件22的部份剖面圖。請同時參考圖2、圖4、圖5A、圖5B及圖5C。環形件221分別設置於螺帽本體21之第一端面ES1及第二端面ES2，可做為螺帽本體21之第一端部EP1與第二端部EP2的延伸構件。環形件221具有一環形邊牆2211、一第一擋止部2212及一第二擋止部2213。第一擋止部2212及第二擋止部2213可分別自環形邊牆2211的二端朝向螺桿1延伸而形成，並且可大致與環形邊牆2211垂直。其中，環形邊牆2211、第一擋止部2212及第二擋止部2213共同形成一環形卡槽AG，用以容置防塵元件222。

第一擋止部2212面向螺帽本體21的端部，並具有對應固定部FP的固定孔FH。固定件23穿設固定孔FH於固定部FP，以將端部組件22固設於螺帽本體21。固定件23可以是插銷或是螺絲，本創作於此不限。在本實施例中，是以二個固定件23為例，當然亦可以使用單一固定件23來固定端部組件22於螺帽本體21上，即如圖6所示。

於此，請同時參考圖2，藉由外加環形件221的方式來作為第一端部EP1或第二端部EP2的延伸構件，將防塵元件222置於環形件221內，並以固定件23穿設且固定端部組件22於螺帽本體21，有別於一般滾珠螺桿需另外的組裝開口來固定防塵元件於端部，本創作的螺帽本體21在製程時，僅需針對組裝槽211進行加工，其加工深度較淺，因此在製作小型或微型滾珠螺桿時，利於細小刀具加工，並且尺寸、精度易於控制；不若習知技術中加工深度較深，而易使刀具發生斷裂，進而使加工精度不易控制，甚或發生加工失敗而導致廢料增加。

請參照圖7A及圖7B所示，其為環形件221及定位件P的示意圖。在本實施例中，第一擋止部2213朝向螺帽本體21之第一端部EP1(或第二端部EP2)之一面上設置有循環部223。定位件P具有一定位件本體P1及一定位卡榫P2，而第一擋止部2212具有一定位孔H。其中，定位件P是以定位件本體P1與循環部223共同容置於螺帽本體21的組裝槽211中，並以定位卡榫P2卡合於第一擋止部2212的定位孔H。如此一來，即可以定位件P將環形件221固定於螺帽本體21而不會晃動。在本實施例中，環形件221的第一擋止部2212可更具有一定位溝槽T，用以容置定位件P，較佳地，是以定位件本體P1容置於定位溝槽T，如此可使得定位件P相對於環形件221不易晃動或轉動。另外，定位孔H可以是通孔或是盲孔，其形狀可為圓形、橢圓形、方形等幾何形狀，本創作於此不限。

此外，由於本實施例中，組裝槽211的延伸方向可大致垂直於螺帽本體21的長軸方向，因此定位件P是以垂直於螺帽本體21的長軸方向容置於組裝槽211。藉由定位件P與循環部223共同容置於組裝槽211的配置不會影響到滾珠通道內的運作，因此本實施例可適用於導程較小的滾珠螺桿，例如軌道槽11的導程可小於4mm。

另外，定位件P與環形件221可以為一體成型的單一構件，或是分別獨立的構件，只要能藉以卡固於螺帽本體21即可，本創作並不以此為限。定位件P的材質可以為金屬或非金屬，本創作亦不限制。

請同樣參考圖2、圖3、圖7A及圖7B，循環部223及定位件P共同容置於組裝槽211內。循環部223更包含一迴流彎道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R連通，以共同形成滾珠螺桿S的一條滾珠循環通道。

接續上述，以整體觀之時，內滾珠通道R與迴流通道213藉由迴流彎道225完成滾珠循環途徑，而複數滾珠3即係容置於滾珠循環途徑內，滾珠3於滾珠循環途徑中持續滾動，帶動螺帽2相對螺桿1移動。

此外，於本實施例中，當滾珠3行經迴流彎道225處時，會對迴流彎道225產生較強的衝擊力，因此，迴流彎道225內設置有一強化件226，其可用於強化迴流彎道的強度，惟強化件226的材質非本創作限制性者，其可為耐衝擊性較高的不鏽鋼，或其他金屬材料。

同樣請參考圖2所示，組裝槽211係分別自螺帽本體21之外表面OS向內表面IS之方向延伸並貫通，進而相對於螺帽本體21呈現一「開放式」之凹槽形式。因此，於製程上，本實施例可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上形成組裝槽211。舉例而言，若是要在第一端部EP1上形成組裝槽211，即可從第一端面ES1與從外表面OS起，分別向第二端面ES2及向內表面IS，直接削除預定尺寸的塊體，而形成組裝槽211。於實際應用中，組裝槽211亦可經由車削或切割加工成型。而若是要在第二端部EP2上形成組裝槽211，則可從第二端面ES2與從外表面OS起，分別向第一端面ES1及向內表面IS，直接削除預定尺寸的塊體而形成。此外，螺帽本體21定義出組裝槽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，因為組裝槽211可以透過開放式加工的方式製成，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，相對於習知技術而言，有縮短製程或品管時間，降低成本的好處。整體來說，相較於習知技術，本創作之螺帽本體21及其組裝槽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，更有利於提高組裝槽211之精度。

相對的，環形件221可以使用硬度較高的塑膠材質，以射出成型的方式加以製作；或以金屬胚料為素材，以車銑加工方式製作。但本發明並不以此為限。

於本實施例中，防塵元件222之材質可為可撓性材質。亦即，防塵元件可藉由可撓性材質的特性，吸收組裝時的公差，同時提供防塵及/或油封效果。另外，防塵元件222具有一刮刷環2221，自防塵元件222的內側朝向螺桿1的延伸，可使滾珠螺桿S運動時具有清潔軌道的效果。

在組裝時，防塵元件222可以先承受外力擠壓而產生些許變形，使之得以穿過第二擋止部2213後被設置於環形卡槽AG。之後，藉由釋放防塵元件222自身具有的彈力或因形變而產生的回復力，使防塵元件222回復成原來形狀並卡置於環形卡槽AG中，如圖5C所示。於此，如圖5C所示，在組裝完成後，藉由防塵元件222的外徑D大於第二擋止部2213的內徑d使得防塵元件222不會掉落出環形卡槽AG。較佳地，防塵元件222的外徑D較第二擋止部2213的內徑d長1mm至6mm。

在本實施例中，環形件221的第二擋止部2213可具有第一導角構型2213a，亦即第二擋止部2213具有自外向內傾斜之一斜面或弧面構型，使其在愈遠離螺帽本體21的第一端部EP1(或第二端部EP2)方向上其內徑愈大，如此可便於防塵元件222組裝至環形卡槽AG。同樣地，防塵元件222在朝向螺帽本體21的一側上亦可具有對應於第一導角構型 2213a的第二導角構型222a，亦即防塵元件222在朝向螺帽本體21的第一端部EP1(或第二端部EP2)的一面上具有自外向內傾斜的斜面或弧面，使其在越靠近螺帽本體21的第一端部EP1(或第二端部EP2)的方向上其外徑越小。如此，由第一導角構型2213a與第二導角構型222a對應之設置，更可便於防塵元件222組裝至環形卡槽AG中。

此外，環形件221的環形邊牆2211可具有至少一個卡置孔C1，而防塵元件222可具有對應並卡固於該至少一個卡置孔C1的卡置凸部C2。此處圖式雖以兩個卡置孔C1及對應的兩個卡置凸部C2為例進行繪示，但本創作並不以此為限。卡置孔C1及對應的卡置凸部C2的設置數量，係以本創作所屬技術領域具有通常知識之人所能理解且能據以實施者，均可適用。如此一來，防塵元件222便能更穩固地置於環形卡槽AG內而不會晃動或轉動，甚至掉落出環形件221。較佳地，卡置凸部C2在相對兩側面上亦可具有由內向外傾斜的第三導角構型C2a，使卡置凸部C2便於卡入卡置孔C1中，故更使防塵元件222便於組裝至環形卡槽AG中。此外，為配合環形件221的第二擋止部2213上的第一導角構型2213a，卡置凸部C2朝向螺帽本體21的第一端部EP1(或第二端部EP2)的一面上亦可設置有第四導角構型C2b，使卡置凸部C2朝向螺帽本體21的第一端部EP1(或第二端部EP2)的一面亦有由外向內傾斜的斜面或弧面。於此，由於端部組件22具有卡置孔C1及卡置凸部C2，故可以達到防塵元件222與環形件221之組裝無須螺絲鎖固也可以防止位移產生之功效。此外，本實施例中所提及的「導角構型」，係指於零件彎折部上所形成的任何種類的斜面或弧面構型，然其傾斜角度或弧面曲度，僅需本發明所屬技術領域具有通常知識者所能理解並據以實施者均可適用，本發明並不做任何限制。

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。