TWI411734B - A circulation element for ball screw - Google Patents

Description

用於滾珠螺桿之循環元件

本發明係與滾珠螺桿有關，特別是指一種用於滾珠螺桿之循環元件。

由於線性傳動裝置可讓所裝設的機具達到準確且精密之作動，因而被廣泛地應用在各式各樣的產業領域裡。常見之線性傳動裝置包含有滾珠螺桿、線性滑軌，或線性馬達等等。

以滾珠螺桿為例，其包含一外表面具有螺紋之桿體，以及一套設於桿體之螺帽，桿體與螺帽之間設有多數滾動件，滾動件係由一鏈條帶動同步循環作動，利用滾動件中介於桿體與螺帽，使螺帽可以順暢地沿著桿體旋轉位移。

如US5,993,064號專利所揭露的技術內容，其主要就是在強調利用一具有可撓性之鏈條2(Ball Connector)設置多數滾珠3(Ball)，使其能夠在作動的過程裡朝著各種方向彎曲。如上述專利案第19圖所示，螺帽152內更增設一迴流管154，鏈條2與滾珠3係通過迴流管154內部，利用迴流管154內壁所具有的導槽157導引鏈條2之鏈結部5，即可使鏈條2與滾珠3更為順暢地循環滾動於螺帽152與桿體150之間。前述迴流管154之導槽157係以對稱於迴流管154中心延伸方向地設置在迴流管154內壁，使鏈條2可沿著導槽157移動。

然而，鏈條2在循環作動的過程會隨著作動路徑而對應扭轉，使得鏈結部5在導槽157內的不同位置產生出不同的變形狀態，但導槽157於迴流管154內部卻皆為同樣且一致的截面形狀，使得鏈條2與導槽157之間無法匹配，鏈條2容易過度地接觸於導槽157內壁，使鏈結部5與導槽157之間具有較大的摩擦，造成鏈結部5產生不必要的磨損，降低整體鏈條2的使用壽命。

因此，本發明之主要目的乃在於提供一種用於滾珠螺桿之循環元件，其可減少並預防鏈條產生磨損現象，延長鏈條的使用壽命。

本發明之另一目的則在於提供一種用於滾珠螺桿之循環元件，其成形模具可設計為容易脫模之結構，減少生產成本，增加生產效率。

為達成上述目的，本發明所揭露用於滾珠螺桿之循環元件，包含有一本體與一結合件，該本體與該結合件各具有一接合面，該本體與該結合件係沿該二接合面相互組立而形成出一通道，該通道具有一第一導槽，該第一導槽之相對二側設有二第二導槽，各該第二導槽具有二自該第一導槽延伸出之壁面，該二壁面之間具有一交界處，該通道之垂直剖面可定義出一通過該二交界處中心之延伸軸向，且各該第二導槽之至少一該壁面係不平行於該延伸軸向。

為了實現循環元件之技術特徵，本發明所應用之滾珠螺桿包含有一桿體與一螺帽，該桿體之外周面具有一螺旋溝槽，該螺帽之內周面具有一螺旋溝槽，外周面具有一定位面，該螺帽係套設於該桿體，而該循環元件係設於該螺帽之定位面。

藉由上述通道之第二導槽具有非對稱二壁面的形狀技術特點，本發明就可讓鏈條有較大變形空間，達到減少且預防鏈條產生磨損現象，延長鏈條使用壽命，同時成形模具可設計為容易脫模之結構，減少生產成本，增加生產效率等發明目的。

有關本發明所提供之詳細結構、特點或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

以下茲配合圖式列舉若干較佳實施例，用以對本發明之組成構件及功效作進一步說明，其中各圖式之簡要說明如下：第一圖係為本發明第一較佳實施例之立體組合圖；第二圖係為本發明第一較佳實施例之部分立體分解圖，；第三圖係為本發明第一較佳實施例之俯視圖；第四圖係為本發明第一較佳實施例之立體分解圖，其 主要顯示循環元件之底部狀態；第五圖係為本發明第一較佳實施例中循環元件之仰視圖；第六圖係為本發明第一較佳實施例之剖視圖，主要僅顯示循環元件之分解狀態；第七圖係為本發明第一較佳實施例之剖視圖，主要顯示循環元件之組合狀態；第八圖係為第三圖8-8剖線之剖視圖，其中通道內顯示出鏈條與滾動件；第九圖係為第三圖9-9剖線之剖視圖；第十圖係為第三圖10-10剖線之剖視圖；以及第十一圖係為本發明第二較佳實施例之剖視圖。

請參閱第一至第三圖所示，係為本發明第一較佳實施例所提供用於滾珠螺桿60之循環元件10，滾珠螺桿60包含一桿體61以及一套設於桿體61之螺帽62。桿體61外周面設有一螺旋溝槽63，螺帽62內周面亦設有螺旋溝槽，可用以容設一鏈條50同步帶動多數滾動件52(如第七圖所示)於桿體61與螺帽62之間循環滾動。如第二圖所示，螺桿60之螺帽62外周面設有一定位面64，二穿孔66自定位面64穿通螺帽62。

如第二、第四至第六圖所示，循環元件10包含可相互組立之一本體11與一結合件20，本體11具有一基部12，基部12頂面13設有一呈曲線狀延伸之凸部15，基部12底面14二相對緣邊設有二腳部18。底面14另設有一第一凹槽16，第一凹槽16係對應凸部15延伸於二腳部18之間，使凸部15內為中空狀，並形成出一接合面19。

如第六及第七圖所示，循環元件10之結合件20頂側具有一接合面22，接合面22設有一第二凹槽24，結合件20可嵌設於基部12底面14之第一凹槽16內，使結合件20之接合面22抵於本體11之接合面19，循環元件10內部即可形成出一通道30，通道30沿一迴流路徑31貫通循環元件10。循環元件10係設於螺桿60之螺帽62，使二腳部18嵌入二穿孔66，通道30同時連通於桿體61外表面之螺旋溝槽63的切線方向。

通道30於循環元件10內部形成出一第一導槽32，第一導槽32可供滾動件52通過。第一導槽32之相對二側形成二第二導槽34，第二導槽34用以導引帶動滾動件52之鏈條50二側。各第二導槽34可區分為自第一導槽32延伸出之一第一壁面38與一第二壁面40，第一壁面38及第二壁面40之間具有一概呈圓弧形之交界處42。

第二導槽34隨著迴流路徑31的不同位置而改變其剖面形狀，通道30之垂直剖面可定義出一通過二交界處42中心之一延伸軸向46，且各第二導槽34之第一壁面38係傾斜而不平行於延伸軸向46，第二壁面40概略平行於延伸軸向46。由於本實施例之交界處42概呈圓弧狀，因此延伸軸向46通過二交界處42之圓心，若是交界處42的形狀並非圓弧狀，延伸軸向46則可為通過二交界處42輪廓線段的中央位置。第一壁面38與基部12之底面14形成出之夾角A約為90度，第一壁面38與接合面19、22之間形成出夾角B，夾角B的範圍可為30度至150度，最佳的角度為90度，若角度為30度以下或是150度以上，則接合面19、22的接觸面積過小，滾珠螺桿於運行時容易造成震動與噪音。

如第八至第十圖所示，當循環元件10設於滾珠螺桿60之螺帽62，鏈條50與各滾動件52係穿經通道30，鏈條50沿著二第二導槽34，滾動件52沿著第一導槽32於循環元件10內部循環移動。移動的鏈條50會隨著通道30之彎曲狀態而扭轉或翻轉變形。由於第二導槽34之第一壁面38不平行於延伸軸向46，再搭配接合面19、22形成預定夾角B的技術特點，使得第一壁面38延伸至第一導槽32形成出的空間大於第二壁面40所形成出的空間，鏈條50即可利用第一壁面38的特點容設於第二導槽34內部，使鏈條50移動時不會與第二導槽34之內壁產生過度的接觸摩擦，減少並且預防鏈條50產生磨損現象。整體通道30之第二導槽34的形狀可以依據鏈條50在螺桿60作動時的變形狀態，讓不同位置的第一壁面38形狀對應配合作動中的鏈條50形狀，鏈條50就能以最佳化的方式於通道30內移動，進而延長鏈條50的使用壽命。

再者，因為鏈條50係沿著桿體61之螺旋溝槽63的切線方向進出通道30，鏈條50與滾動件52可較為順暢地作動。而通道30係由循環元件10之本體11與結合件20相互組合而形成，若循環元件10以塑膠射出成形製造的時候，利用第二導槽34呈傾斜之第一壁面38形狀，可以讓射出成形模具不會產生無法脫模的結構設計，使循環元件容易脫模，降低模具設計的難度，減少生產成本，增加生產效率。

上述循環元件雖係裝設於滾珠螺桿，但亦可將本發明之技術特點改應用於線性滑軌等其他具有需循環作動之鏈條與滾動件的線性傳動裝置。

另如第十圖所示，係為本發明第二較佳實施例所提供用於滾珠螺桿之循環元件70，其組成構件概同於第一較佳實施例，特點在於循環元件70之接合面71係自頂側延伸至底側，使循環元件70係以左右分模的方式成形，通道72具有第一導槽73及第二導槽74，第二導槽74之第一壁面75亦不平行於延伸軸向76，且與接合面71之間形成出範圍可為30度至150度之夾角C。

本發明藉由上述通道之第二導槽具有非對稱二壁面的形狀特點，可以讓鏈條有較大的變形空間，達成減少且預防鏈條產生磨損現象，延長鏈條的使用壽命，以及減少生產成本，增加生產效率等之發明目的。

10‧‧‧循環元件

11‧‧‧本體

12‧‧‧基部

13‧‧‧頂面

15‧‧‧凸部

16‧‧‧第一凹槽

18‧‧‧腳部

19‧‧‧接合面

20‧‧‧結合件

22‧‧‧接合面

24‧‧‧第二凹槽

30‧‧‧通道

31‧‧‧迴流路徑

32‧‧‧第一導槽

34‧‧‧第二導槽

38‧‧‧第一壁面

40‧‧‧第二壁面

42‧‧‧交界處

46‧‧‧延伸軸向

A‧‧‧夾角

B‧‧‧夾角

50‧‧‧鏈條

52‧‧‧滾動件

60‧‧‧滾珠螺桿

61‧‧‧桿體

62‧‧‧螺帽

63‧‧‧螺旋溝槽

64‧‧‧定位面

66‧‧‧穿孔

70‧‧‧循環元件

71‧‧‧接合面

72‧‧‧通道

73‧‧‧第一導槽

74‧‧‧第二導槽

75‧‧‧第一壁面

76‧‧‧延伸軸向

第一圖係為本發明第一較佳實施例之立體組合圖；

第二圖係為本發明第一較佳實施例之部分立體分解圖，；

第三圖係為本發明第一較佳實施例之俯視圖；

第四圖係為本發明第一較佳實施例之立體分解圖，其主要顯示循環元件之底部狀態；

第五圖係為本發明第一較佳實施例中循環元件之仰視圖；

第六圖係為本發明第一較佳實施例之剖視圖，主要僅顯示循環元件之分解狀態；

第七圖係為本發明第一較佳實施例之剖視圖，主要顯示循環元件之組合狀態；

第八圖係為第三圖8-8剖線之剖視圖，其中通道內顯示出鏈條與滾動件；

第九圖係為第三圖9-9剖線之剖視圖；

第十圖係為第三圖10-10剖線之剖視圖；以及

第十一圖係為本發明第二較佳實施例之剖視圖。

10．．．循環元件

12．．．基部

13．．．頂面

15．．．凸部

19．．．接合面

20．．．結合件

22．．．接合面

30．．．通道

32．．．第一導槽

34．．．第二導槽

38．．．第一壁面

40．．．第二壁面

42．．．交界處

46．．．延伸軸向

A．．．夾角

B．．．夾角

Claims (10)

1. 一種用於滾珠螺桿之循環元件，包含一本體與一結合件，該本體與該結合件各具有一接合面，該本體與該結合件係沿該二接合面相互組立而形成出一通道，該通道具有一第一導槽，該第一導槽之相對二側設有二第二導槽，各該第二導槽具有二自該第一導槽延伸出之壁面，該二壁面之間具有一交界處，該通道之垂直剖面可定義出一通過該二交界處中心之延伸軸向，且各該第二導槽之至少一該壁面係不平行於該延伸軸向。
2. 如請求項第1項所述之循環元件，其中該本體具有一基部，該基部具有一頂面與一底面，該頂面設有一呈曲線狀延伸之凸部，該底面設有一第一凹槽，該第一凹槽係對應該凸部延伸於該底面，使該凸部為中空狀，該結合件設有一第二凹槽，該結合件設於該基部之底面，使該第一凹槽與該第二凹槽形成出該通道。
3. 如請求項第2項所述之循環元件，其中該本體設有二腳部，該通道係貫通於該二腳部之間，該二腳部用以設置於該滾珠螺桿之一螺帽。
4. 如請求項第1項所述之循環元件，其中一該壁面與組立後之該二接合面之間形成出一夾角，該夾角為30度至150度。
5. 如請求項第1項所述之循環元件，其中一該壁面與組立後之該二接合面之間所形成出之夾角為90度。
6. 一種具有循環元件之滾珠螺桿，包含有： 一桿體，其外周面具有一螺旋溝槽；一螺帽，其內周面具有一螺旋溝槽，外周面具有一定位面，該螺帽係套設於該桿體；以及一循環元件，係設於該螺帽之定位面，該循環元件包含有沿一接合面相互組立之一本體與一結合件，進而於該循環元件內部形成出一通道，該通道具有一第一導槽，該第一導槽之相對二側具有二第二導槽，各該第二導槽具有二自該第一導槽延伸出之壁面，該二壁面之間具有一交界處，該通道之垂直剖面可定義出一通過該二交界處中心之一延伸軸向，且各該第二導槽之至少一該壁面係不平行於該延伸軸向。
7. 如請求項第6項所述之滾珠螺桿，其中該循環元件之通道係連通於該螺帽之螺旋溝槽的切線方向。
8. 如請求項第6項所述之滾珠螺桿，其中該本體具有一基部，該基部具有一頂面與一底面，該頂面設有一呈曲線狀延伸之凸部，該底面設有一第一凹槽，該第一凹槽係對應該凸部延伸於該底面，使該凸部為中空狀，該結合件設有一第二凹槽，該結合件設於該基部之底面，使該第一凹槽與第二凹槽形成出該通道。
9. 如請求項第6項所述之滾珠螺桿，其中該本體設有二腳部，該通道係貫通於該二腳部之間，該二腳部係穿設於該螺帽，使該通道連通於該螺帽之螺旋溝槽。
10. 如請求項第6項所述之滾珠螺桿，其中一該壁面與組立後之該二接合面間形成出一夾角，該夾角為30度至 150度。