TWM575840U - Planetary screw and machine tool having the same - Google Patents

Abstract

一種行星螺桿及具有該行星螺桿之工具機，用以解決習知行星螺桿之構造複雜及旋轉噪音的問題。係包含：一主螺桿，具有一外螺紋及一連接部；一螺母，具有一貫穿該螺母二端面之孔，形成該孔之內壁面係具有一內螺紋；及一行星組，具有一支撐結構以支持複數個滾柱於該支撐結構定位旋轉，該複數滾柱彼此相同且具有外螺紋，各該複數滾柱的外螺紋與該主螺桿的外螺紋及該螺母的內螺紋相嚙合。該行星螺桿係可以使用於一工具機。

Description

行星螺桿及具有該行星螺桿之工具機

本創作係關於一種線性平移機構及具有該線性平移機構之工具機，尤其是一種用於將旋轉運動轉換為線性平移運動，或將線性平移運動轉換為旋轉運動之行星螺桿及具有該行星螺桿之工具機。

請參照第1、2圖，其係一種習知行星螺桿9，該行星螺桿9係由一主螺桿91與一螺母92間設有數個滾柱93，該主螺桿91具有一外螺紋911，該螺母92具有一內螺紋921及在內螺紋921段二側的非螺紋922部分，該非螺紋922部分容置一軸環94，該軸環94內具有內環齒941與一固定板95，該數個滾柱93彼此相同且具有外螺紋931及外齒部932，且該數個滾柱93之二端分別套穿於該二固定板95，且該數個滾柱93以等角間隔分佈在該主螺桿91周圍，及與該主螺桿91同軸，該數個滾柱93的外螺紋931和螺母92的內螺紋921及該主螺桿91的外螺紋911相嚙合，該數個滾柱93的外齒部932與該軸環94的內環齒941相嚙合，使該螺母92可相對於該主螺桿91進行軸向移動，或使該主螺桿91可相對於該螺母92進行軸向移動。

此外，為保持該行星螺柱9旋轉之順暢，於該二固定板95與該軸環94間另設有油封951，於該螺母92內及該二固定板95之間充填潤滑油，且該主螺桿91上另螺合有二端蓋96，該二端蓋96封閉該螺母92的二端邊，以防止該潤滑油流失。

上述習知行星螺柱9，為了確保該數個滾柱93可以共同穩定地環繞該主螺桿91周圍及該螺母92內旋轉，於該數個滾柱93額外加工該外齒部932，及於該螺母92內加工該二非螺紋922部分並容置該軸環94，及該軸環94內加工該內環齒941，如此，該習知行星螺桿的構造複雜，且導致加工成本增加的問題。

此外，該潤滑油仍會循該主螺桿91與該數個滾柱93相螺合之該外螺紋911、931部位逐漸流失，導致該行星螺桿旋轉時會產生噪音，進而需頻繁拆解該二端蓋96、該二固定板95、該軸環94及該數個滾柱93後，再將該潤滑油充填於該螺母92內及該二固定板95之間，使該潤滑油之充填變得麻煩與困難。

有鑑於此，習知的行星螺桿確實仍有加以改善之必要。

本創作全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上（頂）」、「下（底）」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本創作的各實施例，非用以限制本創作。

本創作全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語，主要包含連接後仍可不破壞構件地分離，或是連接後使構件不可分離等型態；例如以具螺紋之元件相螺合或銲接結合等連接方式，係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇者。

本創作所述之工具機，係可用以將旋轉運動轉換為線性平移運動，或將線性平移運動轉換為旋轉運動之各種動力傳遞、輸出機械。例如但不限制地可以為塑膠成型機、沖壓機、線性致動器、3D列印機等。

為解決上述問題，本創作的目的是提供一種行星螺桿，係可以簡化其構造，進而可降低加工成本者。

本創作的次一目的是提供一種行星螺桿，係具有簡單構造，且係可以容易地進行潤滑油之充填，進而可以降低該行星螺桿旋轉時之噪音者。

本創作的再一目的是提供一種具有該行星螺桿之工具機，係可容易地進行維修及充填潤滑油，進而可以降低該工具機故障率及其行星螺桿旋轉時之噪音者。

本創作的行星螺桿，包含：一主螺桿，具有一外螺紋及一連接部；一螺母，具有一貫穿該螺母二端面之孔，形成該孔之內壁面係具有一內螺紋；及一行星組，具有一支撐結構以支持複數個滾柱於該支撐結構定位旋轉，該複數滾柱彼此相同且具有外螺紋，各該複數滾柱的外螺紋與該主螺桿的外螺紋及該螺母的內螺紋相嚙合。

據此，本創作的行星螺桿，主要係藉由該支撐結構與該主螺桿及該螺母成未接觸，及僅由藉由該數個滾柱的外螺紋與該主螺桿的外螺紋及該螺母的內螺紋嚙合，使該數個滾柱成可以相對於該主螺桿及螺母成自轉及公轉，整體上係具有較為簡單的構造及可以減少摩擦，如此，係可大幅地降低該行星螺桿的加工成本，及可以提升生產及組裝效率。且由於該支撐結構未與該主螺桿及螺母直接接觸，進而可以降低該行星螺桿旋轉時所形成噪音等功效。

其中，該內壁面為階梯型孔，於中間段的內壁面具有一第一內徑，在該螺母二端邊的內壁面具有第二內徑，該第二內徑部位為密合部，該密合部的內徑尺寸大於該第一內徑的內徑尺寸，該內螺紋位於第一內徑部位。如此，係可以確保該複數滾柱的外螺紋僅會與該螺母的內螺紋相嚙合，以避免該複數滾柱的外螺紋碰撞該螺母的其他內壁面的效果。

其中，該螺母具有貫通該內、外壁面的至少一通孔，該至少一通孔各可以被一塞件成可開啟之封閉。如此，係可以方便地將潤滑油充填至該螺母內的效果。

其中，該通孔為二個，且該二通孔各可以連接一導油管。如此，係可以使該潤滑油成循環地充填至該螺母內的效果。

其中，該支撐結構係由二固定板及複數個固定柱所構成，該二固定板的中心部位各具有一穿孔及環繞於該穿孔周圍的數個組裝孔，該數個組裝孔位於以該穿孔中心為圓心之同一半徑之圓周上，該數個固定柱之二端分別結合於該組裝孔。如此，該支撐結構係可以穩固地支持該複數個滾柱成定位旋轉的效果。

其中，該數個固定柱之二端各具有一凸出於該二固定板之一結合部，該結合部具有外螺紋，各該結合部供一結合件以螺紋螺合固定。如此，該數個固定柱係具有可方便地拆解及結合，使該支撐結構及複數個滾柱可以方便地進行維修及更換的效果。

其中，該數個固定柱各具有外螺紋且彼此相同，各該外螺紋係分別可以與該主螺桿之外螺紋及該螺母的內螺紋相嚙合，各該結合件與該二固定板之間各具有一間隙，各該間隙略大於各該固定柱之該外螺紋與該主螺桿之外螺紋及該螺母的內螺紋的嚙合間隙。如此，該數個固定柱同可以相對於該主螺桿及螺母成自轉及公轉的效果。

其中，該結合件沈設於該組裝孔。如此，該結合件係具有不會凸出於該固定板表面的效果。

其中，該結合件凸出於該二固定板的外表面且不與該螺母接觸。如此，係可以防止該結合件碰撞該螺母，及該固定柱係可以被方便卸除的效果。

其中，該數個滾柱的二端各具有一組裝部，各該組裝部係各可以穿設於該二固定板的組裝孔成活動旋轉。如此，係可以確保該數個滾柱位於該二固定板之間成順暢旋轉的效果。

其中，任二相鄰的固定柱之間的行星滾柱數量相同。如此，該數個固定柱係可以均勻的承受該數個滾柱與主螺桿及螺母進行公轉之摩擦力，係具有可以達到良好的平衡受力的效果。

其中， 該螺母的二端的密合部各具有一封閉件，該封閉件係成可拆解地結合於該螺母。如此，該封閉件係能夠將潤滑油封閉於該螺母之孔內，以避免該潤滑油漏出，以提升工作環境的整潔度，並且防止外界的灰塵或異物掉入該螺轉空間，避免影響該螺母與該主螺桿的旋轉順暢度的效果。

其中，該封閉件由彈性材質製成。如此，該封閉件係具有較佳地密封效果，可以避免潤滑油漏出的效果。

其中，該封閉件與該主螺桿係以螺紋相螺合，該封閉件與該主螺桿之螺紋的螺距或螺形不同。如此，係可以確保該封閉件能夠將潤滑油封閉於該螺母之孔內，可以避免潤滑油由該封閉件與該主螺桿之螺合部位漏出的效果。

此外，本創作的行星螺桿係可以使用於一工具機，係可用以將旋轉運動轉換為線性平移運動，或將線性平移運動轉換為旋轉運動，且具有可以方便地對該行星螺桿進行維修及填充潤滑油等功效。

為讓本創作之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本創作之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第2圖所示，其係本創作行星螺桿的第一實施例，係包含一主螺桿1、一螺母2及一行星組3，該行星組3位於該螺母2內，並環繞於該主螺桿1之周圍，使該主螺桿1可以於軸向上相對於該螺母2及該行星組3進行線性移動，或使該螺母2及該行星組3可以於軸向上相對於該主螺桿1進行線性移動。

該主螺桿1具有一外螺紋11，該外螺紋11可以位於該主螺桿1的一端，該主螺桿1另具有的一連接部12，該連接部12可以位於該主螺桿1的另一端，該連接部12可以連接一動力裝置（圖未繪示），使該主螺桿1可以被驅動該旋轉。

該螺母2係具有一貫穿二端面之孔，形成該孔之該螺母2的內壁面係可以成單一直徑之孔，或該內壁面可以為不具有相同直徑之階梯型孔，在本實施例中，該內壁面為階梯型孔，於中間段的內壁面具有一第一內徑2a，形成在該螺母2二端邊的內壁面具有第二內徑2b，該第二內徑2b的內徑尺寸大於該第一內徑2a的內徑尺寸，較佳地，該二第二內徑2b與該第一內徑2a之間更具有一第三內徑2c，各該第三內徑2c的內徑尺寸介於該第一內徑2a與第二內徑2b的內徑尺寸之間。形成該第一內徑2a之該螺母2內壁面係具有一內螺紋21，形成該第二內徑2b之該螺母2內壁面係可以為一密合部22，以及，形成該第三內徑2c之該螺母2內壁面係可以為一透空部23。該螺母2較佳具有貫通該內、外壁面的至少一通孔24，該至少一通孔24各可以被一塞件25成可啟之封閉，使潤滑油可以該至少一通孔24充填於該螺母2內。此外，當該螺母2成固定的不旋轉時，該通孔24係可以為二個，且該二通孔24各可以連接一導油管(圖未繪示)，使潤滑油可以由該二通孔24形成循環，會有更佳的潤滑效果。

請參照第2、3及4圖所示，該行星組3係具有一支撐結構，該支撐結構可以支持複數滾柱33定位旋轉，在本實施例中，該支撐結構係由二固定板31間設有複數固定柱32所構成，該二固定板31的中心部位係各具有一穿孔311，該主螺桿1可以貫穿通過而不接觸該二穿孔311。各該固定板31另具有環繞於該穿孔311周圍的數個組裝孔312，該數個組裝孔312係環設於以該穿孔311為中心之同一半徑之圓周上。

該數個固定柱32係由二端可以分別結合於該二固定板31，使該數個固定柱32可以與該二固定板31共同形成穩定的支撐結構，該數個固定柱32環繞於該主螺桿1外周不與該主螺桿1及該螺母2接觸。在本實施例中，各該固定柱32的二端各具有一凸出於該二固定板31之結合部321，各該凸出的結合部321可以分別與一結合件322結合固定，在本實施例中，該結合部321可以具有外螺紋，該結合件322可以為一螺帽；該結合件322可以沈設於該組裝孔312，或者該結合件322可以凸出於該二固定板31的外表面，該二固定板31及該凸出的結合件322係可以對應於該螺母2之該第三內徑2c部位，且該二固定板31及該結合件322不與該第三內徑2c部位接觸。

該複數滾柱33之二端各具有一組裝部331，該二組裝部331係各可以穿設於該二固定板31的組裝孔312成活動旋轉，該複數滾柱33係彼此相同且各具有外螺紋332，各該外螺紋332係分別可以與該主螺桿1之外螺紋11及該螺母2的內螺紋21相嚙合，如此，在該支撐結構之該二固定板31及該複數固定柱32不與該主螺桿1及該螺母2接觸情形下，各該滾柱33係可以相對於該主螺桿1及該螺母2公轉及自轉。

該滾柱33的該外螺紋332與該主螺桿1之外螺紋11及該螺母2的內螺紋可以同為單線螺紋或複線螺紋，此外，該主螺桿1的外螺紋11形狀及該螺母2的內螺紋21形狀較佳形成相同，且該滾柱33的外螺紋332形狀較佳與該主螺桿1的外螺紋11形狀及該螺母2的內螺紋21形狀形成不同，如第5圖所示，該主螺桿1之該外螺紋11形狀及該螺母2之內螺紋21形狀係形成山形，該滾柱33的該外螺紋322 係形成圓弧角，如此，可以減少該滾柱33的該外螺紋332與該主螺桿1之該外螺紋11的接觸面積，據此，可以降低該二外螺紋部11、332之間的摩擦力，具有減少噪音產生及提升旋轉順暢度的效果。相對地，在其他實施例中，亦可選擇使該主螺桿1之該外螺紋11形狀及該螺母2之內螺紋21形狀係形成圓弧角，該滾柱33的該外螺紋332 係形成山形的形態，本創作不加以限制。

該數個滾柱33與該數個固定柱32的中心較佳在同一半徑圓周上，且以規則方式成等角分布地環設於該主螺桿1外周，以及，該數個滾柱33與該數個固定柱32較佳成整數比的設置，使任二相鄰的固定柱32之間具有相同數量的滾柱33。例如，在本實施例中，該滾柱33與該固定柱32的總數為九個，該數個滾柱33與該數個固定柱32的數量比為2：1，藉此，可以使該數個固定柱32可均勻的承受該數個滾柱33與主螺桿1及螺母2進行公轉之摩擦力，以達到良好的平衡受力。

請參照第2、4圖所示，該螺母2的軸向上的相對二端面還各具有一封閉件4，該封閉件4係成可拆解地結合於該螺母2的密合部22，該封閉件4係能夠將潤滑油封閉於該螺母2之孔內，以避免該潤滑油漏出，以提升工作環境的整潔度，並且防止外界的灰塵或異物掉入該螺轉空間31，避免影響該螺母2與該主螺桿1的旋轉順暢度。在本實施例中，係以一定位元件貫穿該螺母2用以固定該該封閉件4，使該封閉件4與該螺母2可以同步轉動，較佳地，該封閉件4與該螺母2之間較佳具有止漏件34，以避免潤滑油由該封閉件4與該螺母2接合部位漏出。該封閉件4係具有供該主螺桿1穿伸的一穿伸孔41，使該主螺桿1可以軸向貫穿該螺母2內部，該穿伸孔41可以具有內螺紋42，該內螺紋42與該主螺桿1之外螺紋11相螺合。藉此，該封閉件4及該螺母2可以成一體的與該主螺桿1作相對運動，以使用於一工具機，例如：於塑膠射出成型機中，該封閉件4及該螺母2可以成定位旋轉，該主螺桿1可以作相對的線性移動，以將塑料由射嘴射出；或者，於其它加工機械當中，該主螺桿1可以成定位的旋轉，使該封閉件4及該螺母2可以作相對的軸向位移工作者。

請參照第6圖所示，該封閉件4還可以由矽膠、橡膠等具有彈性之材質所製成，使該封閉件4之內螺紋42可以貼合於該主螺桿1之外螺紋11，以避免潤滑油隨著該主螺桿1的轉動而漏出。或者，還可以藉由該封閉件4之內螺紋42之螺距D1與該主螺桿1之該外螺紋11之螺距D2形成不同；或者該封閉件4之內螺紋42之螺形與該主螺桿1之該外螺紋11之螺形不同；藉此，該封閉件4之內螺紋42與該主螺桿1之外螺紋11係可以進一步形成較緊密之貼合，且藉由該封閉件4之材質具有彈性，亦不會對該主螺桿1之旋轉產生過多的阻礙，具有提升該封閉件4與該主螺桿1之密閉性效果。

請參照第7圖所示，其係本創作行星螺桿的第二實施例，與第一實施例相較，在本實施例中，該數個固定柱32＇各具有外螺紋323＇且彼此相同，各該外螺紋323＇係分別可以與該主螺桿1之外螺紋11及該螺母2的內螺紋21相嚙合；該數個固定柱32＇係由二端可以穿伸於該二固定板31，使該數個固定柱32＇之一結合部321＇可以凸出於該二固定板31，且該二結合部321＇各可以被一結合件322＇結合，該二結合部321＇可以為外螺紋，各該結合件322＇可以為一螺帽，各該結合件322＇與該二固定板31之間各具有一間隙G，該間隙G略大於該外螺紋323＇與該主螺桿1之外螺紋11及該螺母2的內螺紋21的嚙合間隙，如此，可以使該數個固定柱32＇與該二固定板31可以共同形成穩定的支撐結構，及使該數個固定柱32＇可以相對於該二固定板31成微小的軸向移動。該結合件322＇同可以沈設於該組裝孔312，或者該結合件322＇可以凸出於該二固定板31的外表面，及該二固定板31及該凸出的結合件322＇係不與該該螺母2之第三內徑2c部位接觸。

藉由上述結構，本創作之行星螺桿作動時，係可以驅動該主螺桿1旋轉，使嚙合於該主螺桿1之外螺紋11與該螺母2之內螺紋21的該數個滾柱33可以形成自轉及共同圍繞該主螺桿1進行公轉，如此，當該螺母2成定位旋轉時，該主螺桿1係可以作相對的線性移動，且藉由該主螺桿1之正、反向旋轉，使該主螺桿1可以作反覆的線性移動；或該主螺桿1成定位的旋轉時，該封閉件4及該螺母2係可以作相對的軸向位移，且藉由該主螺桿1之正、反向旋轉，使該封閉件4及該螺母2可以作反覆的線性移動。

綜上所述，本創作的行星螺桿，主要係藉由該支撐結構與該主螺桿及該螺母成未接觸，及僅由藉由該數個滾柱的外螺紋與該主螺桿的外螺紋及該螺母的內螺紋嚙合，使該數個滾柱成可以相對於該主螺桿及螺母成自轉及公轉，整體上係具有較為簡單的構造及可以減少摩擦，如此，係可大幅地降低該行星螺桿的加工成本，及可以提升生產及組裝效率。且由於該支撐結構未與該主螺桿及螺母直接接觸，進而可以降低該行星螺桿旋轉時所形成噪音等功效。此外，將本創作的行星螺桿使用於工具機時，還可以方便地進行維修及容易地填充潤滑油等功效。

雖然本創作已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者在不脫離本創作之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本創作所保護之技術範疇，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

﹝本創作﹞

1‧‧‧主螺桿

11‧‧‧外螺紋

12‧‧‧連接部

2‧‧‧螺母

2a‧‧‧第一內徑

2b‧‧‧第二內徑

2c‧‧‧第三內徑

21‧‧‧內螺紋

22‧‧‧密合部

23‧‧‧透空部

24‧‧‧通孔

25‧‧‧塞件

26‧‧‧定位元件

3‧‧‧行星組

31‧‧‧固定板

311‧‧‧穿孔

312‧‧‧組裝孔

32、32＇‧‧‧固定柱

321、321‧‧‧結合部

322、322‧‧‧結合件

323＇‧‧‧外螺紋

33‧‧‧滾柱

331‧‧‧組裝部

34‧‧‧止漏件

4‧‧‧封閉件

41‧‧‧穿伸孔

42‧‧‧內螺紋

G‧‧‧間隙

﹝習用﹞

9‧‧‧行星螺桿

91‧‧‧主螺桿

911‧‧‧外螺紋

92‧‧‧螺母

921‧‧‧內螺紋

922‧‧‧非螺紋

921‧‧‧內螺紋

922‧‧‧非螺紋

93‧‧‧滾柱

931‧‧‧外螺紋

932‧‧‧外齒部

94‧‧‧軸環

95‧‧‧固定板

951‧‧‧油封

96‧‧‧端蓋

［第1圖］ 一種習知行星螺桿構造圖。 ［第2圖］ 本創作第一較佳實施例的立體分解圖。 ［第3圖］ 本創作第一較佳實施例之行星組的立體分解圖。 ［第4圖］ 本創作第一較佳實施例的組合剖面圖。 ［第5圖］ 如第4圖所示之A局部構造放大圖。 ［第6圖］ 如第4圖所示之B局部之主螺桿及螺母構造圖。 ［第7圖］ 本創作第二較佳實施例的組合剖面圖。

Claims (15)

1. 一種行星螺桿，包含： 一主螺桿，具有一外螺紋及一連接部； 一螺母，具有一貫穿該螺母二端面之孔，形成該孔之內壁面係具有一內螺紋；及 一行星組，具有一支撐結構以支持複數個滾柱於該支撐結構定位旋轉，該複數滾柱彼此相同且具有外螺紋，各該複數滾柱的外螺紋與該主螺桿的外螺紋及該螺母的內螺紋相嚙合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行星螺桿，其中，該內壁面為階梯型孔，於中間段的內壁面具有一第一內徑，在該螺母二端邊的內壁面具有第二內徑，該第二內徑部位為密合部，該密合部的內徑尺寸大於該第一內徑的內徑尺寸，該內螺紋位於第一內徑部位。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行星螺桿，其中，該螺母具有貫通該內、外壁面的至少一通孔，該至少一通孔各可以被一塞件成可啟之封閉。
4. 如申請專利範圍第3項所述之行星螺桿，其中，該通孔為二個，且該二通孔各可以連接一導油管。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行星螺桿，其中，該支撐結構係由二固定板及複數固定柱所構成，該二固定板的中心部位各具有一穿孔及環繞於該穿孔周圍的數個組裝孔，該數個組裝孔位於以該穿孔中心為中心之同一半徑之圓周上，該數個固定柱之二端分別結合於該組裝孔。
6. 如申請專利範圍第5項所述之行星螺桿，其中，該數個固定柱之二端各具有凸出於該二固定板之一結合部，該結合部具有外螺紋，各該結合部供一結合件以螺紋螺合固定。
7. 如申請專利範圍第6項所述之行星螺桿，其中，該數個固定柱各具有外螺紋且彼此相同，各該外螺紋係分別可以與該主螺桿之外螺紋及該螺母的內螺紋相嚙合，各該結合件與該二固定板之間各具有一間隙，各該間隙大於各該固定柱之該外螺紋與該主螺桿之外螺紋及該螺母的內螺紋的嚙合間隙。
8. 如申請專利範圍第6項所述之行星螺桿，其中，該結合件沈設於該組裝孔。
9. 如申請專利範圍第6項所述之行星螺桿，其中，該結合件凸出於該二固定板的外表面且不與該螺母接觸。
10. 如申請專利範圍第5項所述之行星螺桿，其中，該數個滾柱的二端各具有一組裝部，各該組裝部係各可以穿設於該二固定板的組裝孔成活動旋轉。
11. 如申請專利範圍第10項所述之行星螺桿，其中，任二相鄰的固定柱之間的行星滾柱數量相同。
12. 如申請專利範圍第1項所述之行星螺桿，其中， 該螺母二端的密合部各具有一封閉件，該封閉件係成可拆解地結合於該螺母。
13. 如申請專利範圍第12項所述之行星螺桿，其中，該封閉件由彈性材質製成。
14. 如申請專利範圍第13項所述之行星螺桿，其中，該封閉件與該主螺桿係以螺紋相螺合，該封閉件與該主螺桿之外螺紋的螺距或螺形不同。
15. 一種工具機，係具有如申請專利範圍第1至14項中任一項所述之行星螺桿。