TWI385324B - 具有鏈條式滾動組之滾珠螺桿迴流結構 - Google Patents

Description

具有鏈條式滾動組之滾珠螺桿迴流結構

本發明係一種應用於線性傳動的滾珠螺桿，尤指係使用滾珠且「具鏈條形態滾動組」之滾珠螺桿，使該鏈條到達彎曲處前即行扭轉至變形量最小且可彎折的最佳位置處，而可有效的避免該鏈條因局部結構於前述彎曲處產生過度擠壓與拉伸，以有效的延長滾動組之使用壽命者。

按，精密機械中常有需要控制工作平台或加工元件移動之設計，而為了能夠精確且小摩擦係數的掌控移動進給量，該移動都利用滾珠螺桿進行精密的傳動，而滾珠螺桿上設有一螺桿及一螺帽，在該螺桿與螺帽間並使用有複數滾珠配合，滾珠並在該螺帽內重複的循環滾動，該循環滾動是利用設置迴流元件於螺帽上產生循環系統所完成，如第9圖所示，其係一桿軸50上套設一螺帽51，並於該螺帽51二端分別設一迴流元件52，而在該桿軸50、該螺帽51及該迴流元件52間形成一循環路徑54，以該循環路徑54提供一滾動組55的無限循環，該滾動組55為了避免非預期的轉動，於該循環路徑54中設置導引槽541，而該滾動組55以兩側之連結部551鏈結複數滾珠形態之滾動件550，該連結部551即與該循環路徑54之導引槽541以及各迴流元件52之導引槽541配 合，且該各迴流元件52兩側導引槽541之設置係沿彎曲處520之弧度最小半徑與最大半徑處設置，如此當滾動組55經過該彎曲處520時，該滾動組55兩側之連結部551即沿兩側導引槽541滑移彎曲，其彎曲運行之方向顯然與該滾動組55以及連結部551可被彎曲之方向垂直，即會產生致命的破壞缺失。

即該連結部551進入該迴流元件52後，直接順著該迴流元件52之兩側導引槽541導引經直角彎曲處520轉彎後，至另一迴流元件52之直角彎曲處520直角轉彎後流回該桿軸50與螺帽51間，該滾動組55兩側連結部551同時經該直角彎曲處520時，分別位於該弧度最小半徑與最大半徑處，即一側之連結部551於弧度最大半徑處受到一不當拉伸之力量，而另一側之連結部551則位於弧度最小徑處受到一不當壓擠之力量，該位於直角彎曲處520之兩側連結部551同一時間分別受到不當拉伸與壓擠之力量，且由該滾動組55連結部551之設計，該滾動組55可被彎曲之方向係在未設有連結部551處，惟該迴流元件52之兩側導引槽541導引該該滾動組55彎曲之方向係在該滾動組55之兩側連結部551上，一側連結部551過彎時被不當的拉伸，另一側的連結部551則同時被擠壓，極易因而產生斷裂之缺失；且當該滾動組55於該彎曲處520之兩側連結部551同一時受到不當的拉伸與擠壓的瞬間，其滑動之速度相當的快速，滾動件550於轉彎時快速改變方向極易與迴流元件52內壁碰撞而造成的震動，故該滾動組55過彎之狀態除了受到滾動件550震動或彼此間的擠壓拉扯外，更容易因兩側連結部551之不當而過度的拉伸與壓擠，造成該滾動組55於過彎之瞬間發生斷裂，且該滾動組55於轉彎處兩側連結部551同時受到擠壓與拉伸而造成滾動件550之偏移產生不當的磨擦阻力，造成循環動作的不順暢，甚至不當的碰撞而造成噪音，故有改良之必要。

目前習知滾珠螺桿內部流動之滾動組，於該迴流元件內部進出直角彎曲部位時，該滾動組之連結部係由彎曲弧度最大半徑處與最小半徑處滑移經過，該滾動組常因為連結部轉彎角度變形量過大且並非在該連結部轉彎之最佳角度上而發生斷裂，且該滾動組移動時亦因該連結部不當之變形而與該迴流元件間產生的磨擦阻力過大，既使沒有斷裂在循環動作上亦較不順暢，此乃欲解決之技術問題點。

本發明係提供一種具有鏈條式滾動組之滾珠螺桿迴流結構，係包括：一桿軸、一螺帽、二迴流元件及一滾動組，該桿軸與螺帽相對設有滾動溝及牙峰，該兩牙峰間構成一導引空間，該滾動溝及滾動槽係配合形成一負荷路徑，該螺帽兩端設有容置槽供該迴流元件設置並連接，該迴流元件依序設有一銜接部、一轉彎部以及一連接部，該迴流元件內部依序設有一銜接部流道、一轉彎部流道以及一連接部流道，其中，該銜接部流道與該負荷路徑銜接，該轉彎部流道兩端分別與該銜接部流道及該連接部流道連接，連接成一迴流道，該連接部流道另端透過一通道連接另一迴流元件，該迴流道中設有兩導引槽，該銜接部流道之兩導引槽一端係正對該導引空間，該兩導引槽由導引空間至該轉彎部流道處係具有第一角度差，於該迴流道與負荷路徑移動之該滾動組係具有一鏈條內連結複數滾動件，該鏈條之兩側設有連結部，該連結部係於該桿軸與該螺帽間之該導引空間與該迴流道內之該導引槽中滑移，該滾動組藉銜接部流道之導引槽的引導，使該滾動組於銜接部流道內至該轉彎部流道前扭轉一近似直角的第一角度差。

而該迴流元件迴流道的連接部流道兩導引槽則具有第二角差，該第二角度差約為第一角度差之一半，且扭轉之方向與該銜接部流道內之扭轉方向相反，該滾動組之連結部配合兩該迴流元件之連接部流道之扭轉，使該連結部到達另一迴流元件之轉彎部流道前，亦轉至該連結部可彎曲之位置上，並避開不當變形之區域，再經過該轉彎部流道後由接續的銜接部流道扭轉約九十度角後順利進入該導引空間者。

本發明之具有鏈條式滾動組之滾珠螺桿迴流結構之主要目的乃係，其滾動組於桿軸、螺帽及迴流元件形成的循環路徑中滾動時，該利用在該迴流元件內部依序設有一銜接部流道、一轉彎部流道以及一連接部流道整體連接成一迴流道，及於該迴流道設有兩導引槽，該銜接部流道內之導引槽由銜接導引空間處至轉彎部流道前約相差有九十度之第一角度差，以使該滾動組之連結部進入轉彎部流道前或導引空間前，轉至最佳的進入位置，尤其於轉彎部流道時該滾動組之連結部係在可被彎曲之位置上，且變形量最適當緩合之區域內滑移通過，以避免該連結部因不當變形拉扯或壓擠斷裂者。

本發明之具有鏈條式滾動組之滾珠螺桿迴流結構之另一主要目的係在於，該迴流元件迴流道之連接部流道兩導引槽由轉彎部流道至另一迴流元件前係呈相差約有四十五度之第二角度差，以使該滾動組之連結部於該兩迴流元件之連接部流道內被扭轉兩倍的第二角度差，以使該滾動組之連結部進入另一轉彎部流道前亦扭轉至可被彎曲的位置與方向上，亦避開變形量最劇烈的區域，以避免該連結部因不當變形拉扯或壓擠斷裂者。

本發明之具有鏈條式滾動組之滾珠螺桿迴流結構之又一主要目的係在於，該兩迴流元件內部迴流道之該兩導引槽於該銜接部流道先接設該導引空間後，於一迴流元件之銜接部流道以第一角度差扭轉變化進入轉彎部流道後接著以第二角度差扭轉，再連接另一迴流元件之連接部流道以第二角度差繼續扭轉至該轉彎部流道後之銜接部流道以第一角度差扭轉變化轉至與相對之該導引空間銜接之位置，使該滾動組的連結部能扭轉改變其可彎曲的方向配合通過該轉彎部流道，令該連結部均在可被彎曲之位置上或在最小變形量的位置處進行彎曲，使結構的被破壞可能性降至最低，干涉減到最小，俾具有使該滾動組滾動更為順暢，及降低該滾動組的鏈條斷裂的情事。

為使　貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合圖式及圖號詳述如后：首先，先請由第1、2、3圖所示觀之，該螺桿係包括：一桿軸10，周緣設有一呈螺旋狀滾動溝11，該滾動溝11兩側為一牙峰12；一螺帽20，設有一供該桿軸10穿套之穿孔21，該穿孔21內徑設有相對該滾動溝11之滾動槽22呈螺旋狀，該滾動槽22之兩側為一牙峰23，該滾動溝11及滾動槽22配合形成一負荷路徑A，該桿軸10與該螺帽20之牙峰12,23間係構成一導引空間B，該螺帽20兩端各設有容置槽24，該兩容置槽24間設有通道25，而該容置槽24係各別連接於該負荷路徑A；二迴流元件30，係各設於該容置槽24內，另請配合參閱第3、4圖所示，該迴流元件30係依序設有一銜接部31、一轉彎部32以及一連接部33，該迴流元件30內部對應前述之銜接部31、轉彎部32以及連接部33位置依序設有一銜接部流道34、一轉彎部流道35以及一連接部流道36，其中，該銜接部流道34與該負荷路徑A銜接，該轉彎部流道35兩端分別與該銜接部流道34及該連接部流道36連接，令整體連接成一迴流道C，該連接部流道36另端與該通道25連接，該迴流道C中設有兩導引槽340,350,360，該銜接部流道34之兩導引槽340一端係銜接該導引空間B，並以扭轉一角度通過該銜接部流道34而銜接該轉彎部流道35之導引槽350，接著通過該轉彎部流道35，由該轉彎部流道35銜接該連接部流道36之導引槽360，在該連接部流道36並以扭轉一角度通過，該迴流道C與負荷路徑A銜接構成一循環路徑D；一滾動組40，係包含一鏈條41及複數滾動件42，請再由第3圖觀之，其中該鏈條41係由複數間隔體410與兩連結部411連接而成，相鄰之該間隔體410間係形成供該滾動件42設置之容置空間412，該連結部411係位於該桿軸10與該螺帽20間之該導引空間B以及該迴流道C內之該導引槽340,350,360中，並於其中滑動者。

其中，請配合第3、4、5圖所示，該迴流道C之該銜接部流道34之導引槽340由與該導引空間B連接之端部為第一點E1至與該轉彎部流道35連接之端部為第二點E2，該第一點E1與第二點E2至銜接部流道34中心點形成第一角度差E，第一角度差E為80~100度，其中又以90度尤佳；而於該迴流道C之該連接部流道36處的導引槽360，其中，該導引槽360與該轉彎部流道35連接之端部為第一點F1，該導引槽360之另端與另一迴流元件30銜接處為第二點F2，該第一點 F1與該第二點F2至該連接部流道36中心投影夾角為第二角度差F，該第二角度差F為30~60度，其中又以45度尤佳。

其中，該迴流元件30係由一第一構件300及一第二構件301所對合組成，如第6圖所示。

請配合第7、8圖所示，當該滾動組40於銜接部流道34時以該連結部411經該導引槽340的引導，該滾動組40由該導引空間B銜接之該導引槽340之該第一點E1運動至該銜接部流道34之第二點E2，以扭轉一約九十度角之方式呈現該第一角度差E，當該滾動組40通過該轉彎部流道35後，至該連接部流道36經由該導引槽360之第一點F1到達第二點F2扭轉一約四十五度角之方式呈現該第二角度差F，形成一順暢的迴流形態者。

整體結構的動作，當該桿軸10轉動，係會同時帶動該滾動組40在該整體之循環路徑D內滾動，以使該螺帽20在該桿軸10產生直線運動，而當該滾動組40滾動到該負荷路徑A末端即進入一迴流元件30，由該迴流元件30的迴流道C一端進入，而通過另一迴流元件30滾出，回到該負荷路徑A起始端，以在該循環路徑D內完成循環之作業，該滾動組40於該負荷路徑A移動，係以連結部411在該導引空間B配合該桿軸10滾動，在移動到該一迴流元件30位置連接進入該導引槽340,350,360，則以該第一角度差E於該銜接部流道34內扭轉至最適當之可彎曲方向，經過該轉彎部流道35順利的彎曲並通往該連接部流道36，於該連接部流道36內以第二角度差F進入而通往另一迴流元件30，並依序於該連接部流道36內以第二角度差F經過該轉彎部流道35通往該銜接部流道34，最後以第一角度差E進入並通過該銜接部流道34後回到該負荷路徑A，在完成一循環。

藉上述具體實施例之結構，可得到下述之效益：

1.　避免不當彎曲破壞之可能：利用該滾動組40於一桿軸10、一螺帽20及二迴流元件30形成的循環路徑D中滾動時，在該迴流元件30迴流道C之銜接部流道34兩導引槽340以第一角度差A扭轉後，使該滾動組40於該轉彎部流道35時位於可彎曲之位置上，避開變形量最劇烈的區域，以達到避免不當彎曲破壞之缺失者。

2.　減少干涉與不當碰撞之發生：由於該轉彎部流道35之兩導引槽350設置係避開該該轉彎部流道35曲弧最小半徑與最大半徑之區域，使該滾動組40之連結部411在可彎曲之位置上進行彎曲，且該兩側之連結部411受力平均同時拉伸或壓擠，不致對整體鏈條40產生不當的形彎力量，可保持該滾動件42在最佳的運行位置上滾動，不致對迴流道C以及迴流元件30產生不當的碰撞與干涉，可將整體破壞以及噪音降至最低，有效延長使用壽命者。

3.　連續導引變化形成完整迴流的設計：除前述之導引設計之外，更藉由該該連接部流道36內之第二角度差F扭轉變化設計，再連接另一迴流元件30以第二角度差F配合該第一角度差E扭轉變化，使該滾動組40的連結部411位置能於該兩迴流元件30內確實的隨彎曲而扭轉改變，令該連結部411在可彎曲的方向上避免在變形最劇烈的區域內進行的過彎的作業，形成一完整的迴流路徑，將干涉減少到最低，俾使該滾動組40於迴流道C內的滾動更為順暢，且該鏈條41也能將斷裂的情事降到最低。

習式部份：

50‧‧‧桿軸

51‧‧‧螺帽

52‧‧‧迴流元件

520‧‧‧彎曲處

54‧‧‧循環路徑

541‧‧‧導引槽

55‧‧‧滾動組

550‧‧‧滾動件

551‧‧‧連結部

本發明部份：

10‧‧‧桿軸

11‧‧‧滾動溝

12‧‧‧牙峰

20．．．螺帽

21．．．穿孔

22．．．滾動槽

23．．．牙峰

24．．．容置槽

25．．．通道

A．．．負荷路徑

B．．．導引空間

30．．．迴流元件

300．．．第一構件

301．．．第二構件

31．．．銜接部

32．．．轉彎部

33．．．連接部

34．．．銜接部流道

35．．．轉彎部流道

36．．．連接部流道

340,350,360．．．導引槽

C．．．迴流道

D．．．循環路徑

40．．．滾動組

41．．．鏈條

410．．．間隔體

411．．．連結部

412．．．容置空間

42．．．滾動件

E．．．第一角度差

E1．．．第一點

E2．．．第二點

F．．．第二角度差

F1．．．第一點

F2．．．第二點

第1圖：係本發明的立體組合圖。

第2圖：係本發明的立體分解圖。

第3圖：係本發明螺桿配合迴流元件供滾動組通過的前視圖。

第4圖：係本發明迴流元件之前視圖。

第5圖：係本發明迴流元件之側視圖。

第6圖：係本發明迴流元件的兩構件形態之立體分解圖。

第7圖：係本發明螺桿配合兩迴流元件第一構件的立體組合示意圖。

第8圖：係本發明滾動組配合滾動路徑扭轉之立體圖。

第9圖：係習式滾珠螺桿之循環路徑滾動平面示意圖。

10．．．桿軸

11．．．滾動溝

12．．．牙峰

20．．．螺帽

21．．．穿孔

22．．．滾動槽

23．．．牙峰

30．．．迴流元件

A．．．負荷路徑

B．．．導引空間

40．．．滾動組

410．．．間隔體

411．．．連結部

42．．．滾動件

C．．．迴流道

D．．．循環路徑

E．．．第一角度差

E1．．．第一點

E2．．．第二點

F．．．第二角度差

F1．．．第一點

F2．．．第二點

Claims (4)

1. 一種具有鏈條式滾動組之滾珠螺桿迴流結構，其中，該螺桿係包括：一桿軸，周緣設有一呈螺旋狀滾動溝，該滾動溝兩側為一牙峰；一螺帽，設有一供該桿軸穿套之穿孔，該穿孔內徑設有相對該滾動溝之滾動槽，該滾動槽呈螺旋狀，兩側為一牙峰，該桿軸與該螺帽之牙峰係構成一導引空間，該滾動溝及滾動槽係配合形成一負荷路徑，該螺帽兩端各設有容置槽，該兩容置槽間設有通道，而該容置槽係各別連接於該負荷路徑；二迴流元件，係各設於該容置槽，該迴流元件係依序設有一銜接部、一轉彎部以及一連接部，該迴流元件內部依序設有一銜接部流道、一轉彎部流道以及一連接部流道，其中，該銜接部流道與該負荷路徑銜接，該轉彎部流道兩端分別與該銜接部流道及該連接部流道連接，令整體連接成一迴流道，該連接部流道另端與該通道連接，該迴流道中設有兩導引槽，該銜接部流道之兩導引槽一端係銜接該導引空間，並以扭轉一角度通過該銜接部流道而銜接該轉彎部流道之導引槽，接著通過該轉彎部流道，該銜接部流道之導引槽由與該導引空間連接之端部為第一點至與該轉彎部流道連接之端部為第二點，而該銜接部流道的該導引槽兩端之該第一點與第二點至銜接部流道中心點形成一約九十度之第一角度差； 一滾動組，係包含一鏈條及複數滾動件，該鏈條係由複數間隔體與兩側連結部連接而成，各該間隔體間形成供該滾動件設置之容置空間，該連結部於該桿軸與該螺帽間係位於該導引空間處，而該連結部於該迴流道內係位於該導引槽中，該滾動組於銜接部流道時以該連結部經該導引槽的引導，使該滾動組由導引空間和導引槽之銜接處運動至該轉彎部流道時，該滾動組由該導引空間銜接之該導引槽之該第一點運動至該銜接部流道之第二點，扭轉該第一角度差之角度，亦即，該滾動組係以該第一角度差於該銜接部流道內扭轉，使該滾動組能於迴流元件的流道內確實扭轉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有鏈條式滾動組之滾珠螺桿迴流結構，其中，該第一角度差係該銜接部流道之導引槽與該導引空間連接的第一點，以及與該轉彎部流道連接的第二點，經投影至銜接部流道中心點形成之夾角。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有鏈條式滾動組之滾珠螺桿迴流結構，其中，該迴流元件迴流道之該連接部流道的該導引槽兩端具一第二角度差，該第二角度差為30~60度。
4. 如申請專利範圍第3項之具有鏈條式滾動組之滾珠螺桿迴流結構，其中，該第二角度差為45度。