CN103851078B - 滚珠运动模块的运动本体及其加工方法 - Google Patents

Abstract

一种滚珠运动模块的运动本体，其具有至少一个滚珠沟槽，滚珠沟槽与一回流组件连接，且邻接回流组件处具有以计算机数控方式加工形成的导引部，导引部的长度小于或等于滚珠的直径的2倍，导引部的深度小于或等于滚珠的直径的0.2倍。本发明通过运动本体的滚珠沟槽设计，使滚珠保持于滚珠沟槽中运动，不会因为偏离问题而损害回流组件，以提高滚珠运动模块运作的顺畅度与稳定性。

Description

滚珠运动模块的运动本体及其加工方法

技术领域

本发明关于一种滚珠运动模块，特别关于一种滚珠运动模块的运动本体。

背景技术

滚珠运动模块由运动本体滑设于轨道体或螺杆所组成，为能透过有限数目的滚珠使运动本体持续于轨道体或螺杆上前进，一般是通过设置滚珠回流组件的方式来达成。利用滚珠回流组件，使滚珠可在运动本体及轨道体或螺杆之间循环运动，以续行其功能。

常见的滚珠运动模块有滚珠直线运动模块及滚珠螺杆，其中，滚珠直线运动模块的运动本体为滑座本体，滑设于线性滑轨；滚珠螺杆的运动本体为滚珠螺帽，滑设于螺杆。

然而，不论何种类型的滚珠运动模块皆常于高速下运行，或其运动本体常担负承载其它重物的工作，因此，在重力加速度或高负载的情形下，滚珠在脱离运动本体要进入回流组件时，常会发生滚珠偏移现象，即偏离原本的滚珠沟槽的情形，而这种情形会对回流组件造成额外的受力，再加上回流组件通常是以塑料制成，本身自有的刚性并不高，故常有回流组件毁损的情形发生，不仅严重影响滚珠运动模块整体运作的稳定度及使用寿命，还限制了滚珠运动模块的作业效能。

因此，如何提供一种滚珠运动模块的运动本体，能使滚珠于高速循环运动或高负载时，不会因为偏离问题对回流组件造成损害，使滚珠运动模块整体的顺畅度与稳定性得以提高，已成为重要课题。

发明内容

本发明的目的为提供一种滚珠运动模块的运动本体及其加工方法，通过运动本体的滚珠沟槽设计，使滚珠保持于滚珠沟槽中运动，不会因为偏离问题而损害回流组件，以提高滚珠运动模块运作的顺畅度与稳定性。

本发明的一种滚珠运动模块的运动本体，具有至少一个滚珠沟槽，滚珠沟槽与一回流组件连接，且邻接回流组件处具有以计算机数控方式加工形成的导引部，导引部的长度小于或等于滚珠的直径的2倍，导引部的深度小于或等于滚珠的直径的0.2倍。

本发明还揭露一种滚珠运动模块的运动本体的加工方法，包括以下步骤：提供一运动本体，运动本体包括至少一个滚珠沟槽，与一回流组件连接；以及于滚珠沟槽邻接回流组件处，以计算机数控方式加工形成一导引部，导引部的长度小于或等于滚珠的直径的2倍，导引部的深度小于或等于滚珠的直径的0.2倍。

在本发明的一实施例中，导引部为导引斜角。

在本发明的一实施例中，运动本体为一滑座本体，且滚珠运动模块为滚珠直线运动模块。

在本发明的一实施例中，运动本体为一滚珠螺帽本体，且滚珠运动模块为滚珠螺杆。

在本发明的一实施例中，导引部为半喇叭形。

承上所述，依据本发明的一种滚珠运动模块的运动本体及其加工方法，其滚珠沟槽与回流组件相连接处，具有特定尺寸的导引部。由于已知滚珠运动模块于高速运动或运动本体在高负载的情况下，滚珠通过滚珠沟槽与回流组件相接的位置，滚珠常会因为偏移问题冲击塑料的回流组件，导致回流组件损毁；本发明透过特定尺寸的导引部设计，可提供导引功能，将滚珠顺畅的导引至回流组件，而非直接挤入回流组件，降低回流组件因滚珠的直接冲击而产生毁损的问题。另外，导引部的设计还提供了一个与滚珠配合的缓冲空间，有效的缓解上述问题。

又，本发明运动本体的导引部以计算机数控方式加工所形成，可使导引部的尺寸保持一致，避免人为误差，更因加工精确，而不受限于例如滚珠螺帽内部等位置不易加工的不利因素。

附图说明

图1为依据本发明第一实施例的一种滚珠直线运动模块的组合示意图；

图2为图1所示的滚珠直线运动模块的分解示意图；

图3A为图2所示的一种滑座本体的另一角度的示意图；

图3B为图3A所示的滑座本体的部分放大图；

图4A为图3A所示的滑座本体的正面视图；

图4B为图4A的部分放大图；

图5为依据本发明第二实施例的一种滚珠螺杆的分解示意图；

图6为图5所示的螺帽本体的另一角度示意图；

图7为在本发明第二实施例中的另一种螺帽本体的态样的示意图；

图8为依据本发明第三实施例的一种微型滚珠螺杆的分解示意图；以及

图9为图8所示的螺帽与回流组件的组合放大示意图。

主要元件符号说明：

1：滑座

11：滑座本体

111、411、411a、411b：滚珠沟槽

112：外滚珠通道

113、412a：端面

114：凹部

115、413、413a、413b：导引部

12、42、42b：回流组件

121：凸部

122：延伸部

13：端盖

131：滚珠保持件

2：线性滑轨

21：轨道槽

3、6、6b：滚珠

4、4b：螺帽

41、41a、41b：螺帽本体

412：循环孔

412b：凹槽

5、5b：螺杆

51、51b：螺纹槽

D：深度

L：长度

M：滚珠直线运动模块

MS：微型滚珠螺杆

S：滚珠螺杆

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明优选实施例的一种滚珠运动模块的运动本体及其加工方法，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。

一般而言，滚珠运动模块可指任何透过滚珠循环滚动而提供运动效果的装置，其包括有滚珠直线运动模块及滚珠螺杆，本发明优选实施例以所述两种滚珠运动模块的运动本体说明，但实际范围并不受限于此。

本发明第一实施例中，滚珠运动模块为滚珠直线运动模块，而运动本体为滑座本体。图1为依据本发明第一实施例的一种滚珠直线运动模块的组合示意图；图2为图1所示的滚珠直线运动模块的分解示意图，请同时参照图1及图2所示。在本实施例中，滚珠直线运动模块M包括有一滑座1、线性滑轨2及多个滚珠3。线性滑轨2两侧分别设置有两个轨道槽21，滑座1滑设于线性滑轨2。

细部来说，滑座1包括一滑座本体11、四个回流组件12及两个端盖13。滑座本体11的内侧对应于线性滑轨2的轨道槽21而具有四个滚珠沟槽111，且一个轨道槽21与一个滚珠沟槽111共同形成内滚珠通道，而滑座本体11另外对应设置有四个外滚珠通道112。当然，要说明的是，轨道槽21、滚珠沟槽111及外滚珠通道112的数目彼此对应，但不限制为上述数目，而可依据需求不同而改变。

请参考图2所示，回流组件12对应设置于滑座本体11并连接滚珠沟槽111与外滚珠通道112。本实施例的回流组件12的数量为四，且具有凸部121与延伸部122；另外，各滚珠沟槽111靠近端面113具有一凹部114，回流组件12的凸部121与凹部114对应设置。当回流组件12与滑座本体11结合时，凸部121与凹部114对应组接，而延伸部122则对应容置于外滚珠通道112内。

端盖13分别设置于滑座本体11的两个端面113，且与滑座本体11共同夹置回流组件12于其中，以形成一完整的回流通道。多个滚珠3于内滚珠通道、回流通道及外滚珠通道112问循环运动。另外，端盖13还具有多个滚珠保持件131，借以保持滚珠3的位置，不致在滑座1与线性滑轨2分离时掉落。

图3A为图2所示的滑座本体的另一角度的示意图，请参考图3A所示。滑座本体11的滚珠沟槽111在与回流组件12相连接的位置旁，即邻接回流组件12处具有以计算机数控(ComputerNumericalControl，CNC)方式加工形成的导引部115。抑或可以说，滚珠沟槽111在靠近凹部114的位置具有导引部115。于实际应用上，可于计算机数控工具机中输入研磨尺寸，再透过工具机加工来形成导引部115。例如，可设定导引部115的长度L小于或等于滚珠3的直径的2倍，且深度D(参考图4B标示)小于或等于滚珠3的直径的0.2倍。于滚珠沟槽111靠近凹部114处研磨加工的导引部115，会形成较滚珠沟槽111两侧稍微扩张的导引斜角，更具体描述，导引部115可形成向外扩张的半喇叭形。以计算机数控的方式研磨加工形成导引部115，可使导引部115的尺寸保持一致，避免人为施作时的误差。

图3B为图3A所示的滑座本体的部分放大图；图4A为图3A所示的滑座本体的正面视图；图4B为图4A的部分放大图，请同时参考图3A至图4B所示。导引部115的长度L指滚珠沟槽111开始向外侧扩张的起始位置至凹部114的距离(可参考图3A)；深度D则表示导引部115相较于滚珠沟槽111向外延伸的程度(图4B)。其中，导引部115的长度小于或等于滚珠3的直径的2倍，导引部115的深度小于或等于滚珠3的直径的0.2倍。

导引部115形成向外扩张的半喇叭形，于本实施例中，导引部115自滚珠沟槽111向外侧扩张15度，请参考图3B所示，其中，导引部115为实线部分，虚线为滚珠沟槽111延伸的部分，导引部115与滚珠沟槽111延伸部分的夹角为15度，故相对两侧的夹角总合为30度。需注意的是，因视角的关系，图3B所标示可能不足15度，此乃因平面图无法完整呈现其角度关系。另外，于其它实施例中，导引部115单侧最大可向外扩张至22.5度(同样指导引部115与滚珠沟槽111延伸部分的夹角)，故相对两侧最大可向外扩张至45度。

一般而言，回流组件12为塑料材质，而滑座本体11及滚珠3皆为刚性较强的金属材质，故滚珠直线运动模块M于高速运动或高负载下，金属的滚珠3通过滚珠沟槽111而将进入回流组件12时，常会因为偏移问题冲击塑料的回流组件12，而在滚珠沟槽111末端即将进入回流组件2前加工形成导引部115向外扩张的设计，可提供些微偏移的缓冲路径，并导引滚珠3顺利移入回流组件12，而非直接冲击回流组件12，降低回流组件12因滚珠3的直接冲击而造成毁损的情形。

本发明第二实施例中，滚珠运动模块为滚珠螺杆，而运动本体为螺帽本体。图5为依据本发明第二实施例的一种滚珠螺杆的分解示意图，请参照图5所示。滚珠螺杆S包括一螺帽4、螺杆5以及循环运动于所述组件之间的滚珠6。螺杆5具有一螺纹槽51，螺帽4套设并滑设于螺杆5。螺帽4还包括螺帽本体41及回流组件42。螺帽本体41具有与螺纹槽51对应的滚珠沟槽411，及两个循环孔412，透过螺纹槽51、滚珠沟槽411、循环孔412与回流组件42相连接，共同形成完整的循环通路，以供滚珠6连续循环运动。

图6为图5所示的螺帽本体的另一角度示意图，请参考图6所示。螺帽本体41的滚珠沟槽411于靠近循环孔412处与回流组件42相连接，并于滚珠沟槽411邻接回流组件42处以计算机数控方式，加工形成的导引部413。

同样的，可于计算机数控工具机中输入研磨尺寸，再透过工具机加工来形成导引部413。例如，可设定导引部413的长度L小于或等于滚珠6的直径的2倍，且深度小于或等于滚珠6的直径的0.2倍。

实作上，由于利用计算机数控的加工方法，故稳定性高，作业空间需求低，可由螺帽本体41的内侧，即与螺杆5组接的一侧，对滚珠沟槽411靠近循环孔412处开始进行研磨加工，从而于滚珠沟槽411上形成稍微向外侧扩张的半喇叭形的导引斜角。

导引部413的长度指滚珠沟槽411开始向外侧扩张的起始位置至循环孔412的距离；而导引部413的深度同样为相较于滚珠沟槽411向外侧扩张的距离。同样的，以计算机数控的方式研磨加工，可使导引部413的尺寸更为一致，降低人工研磨不易操作，以及容易造成误差的问题。至于导引部413的其它尺寸、形状特征，可参考前述实施例，两者大致相同，于此不再赘述。

另需说明的是，螺帽本体41具有两个循环孔412，且回流组件42的数量为二，滚珠沟槽411有两处与回流组件42相连接，故具有两个导引部413，但因视角关系，图6仅显示其中之一。

螺帽4的回流组件42同样为塑料材质，而螺帽本体41及滚珠6皆为刚性较强的金属材质，因此，回流组件42同样会有受滚珠6高速或高负载下循环运动所产生的冲击，进而造成毁损的情形。然而，导引部413向外扩张的设计，同样可提供缓冲偏移的功能，减缓回流组件42受损的情形。

于其它实施例中，如图7所示，图7为在本发明第二实施例中的另一种螺帽本体的态样的示意图。螺帽本体41a的滚珠沟槽411a与回流组件相接处靠近螺帽本体41a的端面412a，此亦为导引部413a的加工形成位置。至于导引部413a的其它尺寸、形状特征，则与前述实施例大致相同，于此不再赘述。

本发明第三实施例中，其滚珠运动模块为微型滚珠螺杆，而运动本体为螺帽本体。图8为依据本发明第三实施例的一种微型滚珠螺杆的分解示意图，请参考图8所示。微型滚珠螺杆MS的整体结构大致与滚珠螺杆S相同，但微型滚珠螺杆MS的螺帽本体41b不具有循环孔，而是具有凹槽412b，回流组件42b沿轴向设置于螺帽本体41b的凹槽412b，且回流组件42b对应于滚珠沟槽411b形成循环路径，以供滚珠6b连续循环运动。

图9为图8所示的螺帽与回流组件的组合放大示意图，请参考图9所示。于图9中，滚珠沟槽411b与回流组件42b相接处并在滚珠沟槽411b上，具有以计算机数控方式加工形成，较滚珠沟槽411b向外侧稍微扩张的半喇叭形的导引部413b，可视为导引斜角。同样的，导引部413b的长度L小于或等于滚珠6b的直径的2倍；而导引部413b的深度小于或等于滚珠6b的直径的0.2倍，导引部413b的设计可减缓回流组件42b的损坏。至于导引部413b的其它尺寸、形状特征，则与前述实施例大致相同，于此不再赘述。

实施上，本发明可应用于各式滑轨组或螺杆组，尤其是V型、S型与微型螺杆组，但并不适用于滚珠花键。

本发明另提供一种滚珠运动模块的运动本体的加工方法，包括以下步骤：提供一运动本体，运动本体分别包括至少一个滚珠沟槽，与一回流组件连接；以及于滚珠沟槽邻接回流组件处，以计算机数控方式加工形成一导引部，导引部的长度小于或等于滚珠的直径的2倍，导引部的深度小于或等于滚珠的直径的0.2倍。运动本体可为滑座本体或螺帽本体，其具有与前述滑座本体或螺帽本体相同的组件组成与特征，可参考前述，于此不再赘述。

综上所述，依据本发明的一种滚珠运动模块的运动本体，其滚珠沟槽与回流组件相连接处，具有特定尺寸的导引部。由于已知滚珠运动模块于高速运动或运动本体在高负载的情况下，滚珠通过滚珠沟槽与回流组件相接的位置，滚珠常会因为偏移问题冲击塑料的回流组件，导致回流组件毁损；而本发明透过特定尺寸的导引部设计，可提供导引功能，将滚珠顺畅的导引至回流组件，而非直接挤入回流组件，降低回流组件因滚珠的直接冲击而产生毁损的问题。另外，导引部的设计还提供了一个与滚珠配合的缓冲空间，有效的缓解上述问题。

又，本发明运动本体的导引部以计算机数控方式加工所形成，可使导引部的尺寸保持一致，避免人为误差，更因加工精确，而不受限于例如滚珠螺帽内部等位置不易加工的不利因素。

以上所述仅是举例性，而非限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种滚珠运动模块的运动本体，其特征在于，具有至少一个滚珠沟槽，所述滚珠沟槽与一回流组件连接，且邻接所述回流组件处具有以计算机数控方式加工形成的导引部，所述导引部的长度小于或等于滚珠的直径的2倍，所述导引部的深度小于或等于滚珠的直径的0.2倍，

当所述运动本体为一滑座本体，且所述滚珠运动模块为滚珠直线运动模块时，所述长度指所述滚珠沟槽开始向外侧扩张的起始位置至所述滚珠沟槽的凹部的距离，所述深度表示所述导引部相较于所述滚珠沟槽向外延伸的程度，

当所述运动本体为一滚珠螺帽本体，且所述滚珠运动模块为滚珠螺杆时，所述长度指所述滚珠沟槽开始向外侧扩张的起始位置至所述滚珠沟槽的循环孔的距离，所述深度是相较于所述滚珠沟槽向外侧扩张的距离。

2.根据权利要求1所述的运动本体，其特征在于，所述导引部为导引斜角。

3.根据权利要求1所述的运动本体，其特征在于，所述导引部为半喇叭形。

4.一种滚珠运动模块的运动本体的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一运动本体，所述运动本体包括至少一个滚珠沟槽，与一回流组件连接；以及

于所述滚珠沟槽邻接所述回流组件处，以计算机数控方式加工形成一导引部，所述导引部的长度小于或等于滚珠的直径的2倍，所述导引部的深度小于或等于滚珠的直径的0.2倍，

当所述运动本体为一滑座本体，且所述滚珠运动模块为滚珠直线运动模块时，所述长度指所述滚珠沟槽开始向外侧扩张的起始位置至所述滚珠沟槽的凹部的距离，所述深度表示所述导引部相较于所述滚珠沟槽向外延伸的程度，

当所述运动本体为一滚珠螺帽本体，且所述滚珠运动模块为滚珠螺杆时，所述长度指所述滚珠沟槽开始向外侧扩张的起始位置至所述滚珠沟槽的循环孔的距离，所述深度是相较于所述滚珠沟槽向外侧扩张的距离。

5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述导引部为导引斜角。

6.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述导引部为半喇叭形。