TWI572798B - 滾珠螺桿裝置及其軸承套組件 - Google Patents

Description

滾珠螺桿裝置及其軸承套組件

本發明係關於一種滾珠螺桿裝置及其軸承套組件。

旋轉式的滾珠螺桿為一種廣泛應用在許多機械設備中的裝置，其主要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。

在習知技術之旋轉式的滾珠螺桿中，主要係包括一螺桿、一螺帽、複數滾珠以及軸承套。螺桿表面係具有螺旋式溝槽，螺帽之內表面亦具有螺旋式內溝槽，能與螺桿間形成一第一滾珠通道。軸承套套設於螺帽的外周緣，而螺帽外表面係具有外滾珠溝槽，並與軸承套的內滾珠溝槽形成第二滾珠通道。第一滾珠通道及第二滾珠通道均設置複數滾珠。滾珠能分別輔助螺帽與螺桿，以及軸承套與螺帽的相對轉動，如此，能使旋轉式滾珠螺桿承載的機械組件沿螺桿的軸向直線移動，且還因為旋轉式的滾珠螺桿同時實現了旋轉以及直線移動之運動行為，故提供了螺桿不固定、螺帽固定，或是螺帽不固定、螺桿固定等兩種不同的設置選擇。

然而目前套設於軸承套中的滾珠保持器中具有數個圓形孔，此圓形孔即為固定滾動鋼珠的定位孔，而其係使採用線切割及CNC銑床對鋁合金等金屬薄片加工製成。然而這種製造方式，過程中需經過四軸數值控制CNC銑床以及線切割放電加工，加工步驟繁雜，製造成本較高。特別是對於具有倒拔模斜度的構型，CNC銑床很難加工，然若採用特殊刀具進行加工，則又需負擔額外成本，且對於厚度較薄的小尺寸滾珠保持器，CNC銑床不易夾持，容易產生變形，良率較低。此外，若是採用射出成形技術以塑膠材質進行製作，需額外設計徑向移動的滑塊，費用昂貴。而且 經由射出成型的塑膠材質的滾珠保持器因具有殘留應力，所以變形量較大，亦會降低成品良率。而若是遇上客製化而需更改設計的情況，使用刀具加工時就需要重新規劃刀具切削加工路徑或者重新製作夾製具，而若使用射出成形方式製造則就需要修改模具甚至重新製造模具，兩種方式均或增加所需成本。

因此，如何提供一種滾珠螺桿裝置及其軸承套組件，可不需製作模具、夾製具、也不需切削加工，即可依照客戶需求，變更設計製造，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之一目的為提供一種滾珠螺桿裝置的軸承套組件，套設於一螺帽，包括：二軸承套，分別具有一內定位凹槽及一內滾珠溝槽，該內滾珠溝槽與該螺帽之複數個外滾珠溝槽對應設置，使各該內滾珠溝槽與各該外滾珠溝槽形成一滾珠通道；一環形定位元件，夾設於該二軸承套之間，且該環形定位元件係容置於該內定位凹槽；至少一滾珠保持器，該滾珠保持器具有一環狀薄壁本體且為積層製造方式所製成且套設於該螺帽及該些軸承套之間，且於該環狀薄壁本體上設置有複數固持部；複數滾珠，容置於該些固持部及該滾珠通道，且各固持部的周長不小於容置於其中的各滾珠的最大截面之圓周長的二分之一，以及一預壓調整元件，夾設於該二軸承套之間。

在一實施例中，各固持部於徑向截面上具有內凹圓錐面。

在一實施例中，各固持部具有C形凹口，且各C形凹口包覆各滾珠之角度大於180度。

在一實施例中，各C形凹口包覆各滾珠之角度為200度至270度。

在一實施例中，各C形凹口具有一冠狀頂部及一底部，該冠狀頂部之徑向厚度大於該底部之徑向厚度。

在一實施例中，積層製造方式係選自下列方式所組成之群組其中之一：選擇性雷射燒結(Selective laser sintering,SLS)、光固化法 (Stereolithgraphy apparatus,SLA)、噴墨列印法(Ink jet printing,IJP)、以及熔融擠製成形(Fused deposition modeling,FDM)。

在一實施例中，滾珠保持器之材質係選自由尼龍(Nylon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、碳纖維強化塑膠、奈米碳管強化塑膠、玻璃纖維強化塑膠、聚氟化二乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)，以及聚酰亞胺(PI)所組成之群組。

在一實施例中，滾珠保持器進一步添加有氧化鋯粉末、氧化鋁粉末、氧化矽粉末、氮化鋁粉末、氮化矽粉末、碳化矽粉末、奈米碳管、碳粉、玻璃纖維、碳纖維、碳化矽纖維，或鬚晶(whiskers)纖維。

本發明之另一目的為提供一種滾珠螺桿裝置，包括：一螺桿；一螺帽，套設於該螺桿，且該螺帽與該螺桿間具有一第一滾珠通道，該螺帽之外表面具有複數個第一外滾珠溝槽；複數第一滾珠，容置於該第一滾珠通道；以及一軸承套組件，包括：二軸承套，分別具有一內定位凹槽及一內滾珠溝槽，該內滾珠溝槽與該螺帽之該些外滾珠溝槽對應設置，使各該內滾珠溝槽與各該外滾珠溝槽形成一第二滾珠通道；一環形定位元件，夾設於該二軸承套之間，且該環形定位元件係容置於該內定位凹槽；至少一滾珠保持器，該滾珠保持器具有一環狀薄壁本體且為積層製造方式所製成且套設於該螺帽及該些軸承套之間，且於該環狀薄壁本體上設置有複數固持部；複數第二滾珠，容置於該些固持部及該第二滾珠通道，且各固持部的周長不小於容置於其中的各第二滾珠的最大截面之圓周長的二分之一，及一預壓調整元件，夾設於該二軸承套之間。

在一實施例中，各固持部於徑向截面上具有內凹圓錐面。

本發明之再一目的為提供一種滾珠螺桿裝置，包括：一螺桿；一螺帽，套設於該螺桿，且該螺帽與該螺桿間具有一第一滾珠通道，該螺帽之外表面具有複數個外滾珠溝槽；複數第一滾珠，容置於該些第一滾珠通道；一軸承套，套設於該螺帽，該軸承套的內側表面至少設有一內滾珠溝槽，該內滾珠溝槽與對應之該外滾珠溝槽形成一第二滾珠通道；至少一滾珠保持器，該滾珠保持器具有一環狀薄壁本體且為積層製造方式所製成且套設於該螺帽，且於該環狀薄壁本體上設置有複數固持部；複數第二滾 珠，容置於該些固持部及該第二滾珠通道，且各固持部的周長不小於容置於其中的各第二滾珠的最大截面之圓周長的二分之一。

在一實施例中，各固持部具有C形凹口，且各C形凹口包覆各第二滾珠之角度大於180度。

在一實施例中，各C形凹口包覆各第二滾珠之角度為200度至270度。

在一實施例中，各C形凹口具有冠狀頂部及底部，冠狀頂部之徑向厚度大於底部之徑向厚度。

在一實施例中，積層製造方式係選自下列方式所組成之群組其中之一：選擇性雷射燒結(Selective laser sintering,SLS)、光固化法(Stereolithgraphy apparatus,SLA)、噴墨列印法(Ink jet printing,IJP)、以及熔融擠製成形(Fused deposition modeling,FDM)。

在一實施例中，滾珠保持器之材質係選自由尼龍(Nylon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、碳纖維強化塑膠、奈米碳管強化塑膠、玻璃纖維強化塑膠、聚氟化二乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)，以及聚酰亞胺(PI)所組成之群組。

在一實施例中，滾珠保持器進一步添加有氧化鋯粉末、氧化鋁粉末、氧化矽粉末、氮化鋁粉末、氮化矽粉末、碳化矽粉末、奈米碳管、碳粉、玻璃纖維、碳纖維、碳化矽纖維，或鬚晶(whiskers)纖維。

承上所述，本發明之滾珠螺桿裝置及其軸承套組件，由於其滾珠保持器具有一環狀薄壁本體且為積層製造方式所製成，相較於傳統使用CNC銑床以及線切割放電加工等加工方式，其良率較高。同時，因環狀薄壁本體上設置的複數固持部的周長係不小於容置於其中的各滾珠的最大截面之圓周長的二分之一，而具有倒拔模斜度構型，若採用傳統刀具或是射出成形方式進行加工，則需設計特殊刀具或額外設計徑向移動的滑塊，成本昂貴。而本發明係採用積層製造(3D列印)方式進行製作，則可直接製出具有倒拔模斜度構型的滾珠保持器，因此成本較低。

此外，由於本發明中的滾珠保持器更可採用塑膠樹酯材質進行製作，其更有重量輕、噪音低、潤滑性佳等優點。

1、2‧‧‧滾珠螺桿裝置

11、21‧‧‧螺桿

111、211‧‧‧螺旋狀溝槽

12、22‧‧‧螺帽

121、221‧‧‧外滾珠溝槽

123、222‧‧‧第一內滾珠溝槽

122‧‧‧通孔

13a、13b、23‧‧‧軸承套

131a、131b、231‧‧‧第二內滾珠溝槽

132a、132b‧‧‧內定位凹槽

14、24‧‧‧滾珠保持器

141、241‧‧‧固持部

15‧‧‧預壓調整元件

16a、26a‧‧‧第二滾珠

16b、26b‧‧‧第一滾珠

17‧‧‧防塵件

18‧‧‧端蓋

19‧‧‧環形定位元件

213‧‧‧循環通道

2411‧‧‧冠狀頂部

2412‧‧‧底部

27‧‧‧迴流元件

271‧‧‧迴流通道

28‧‧‧防塵組件

281‧‧‧防塵件

2811‧‧‧刮刷部

282‧‧‧固定件

29‧‧‧強化件

A-A‧‧‧剖面線

B‧‧‧軸承套組件

OS‧‧‧外側表面

P‧‧‧傳動連接件

P1‧‧‧第一滾珠通道

P2‧‧‧第二滾珠通道

RP‧‧‧滾珠循環路徑

S1‧‧‧螺孔

S2‧‧‧螺絲

圖1A為本發明一實施例所示之滾珠螺桿裝置的示意圖。

圖1B為圖1A所示之滾珠螺桿裝置的分解示意圖。

圖1C為圖1A所示之滾珠螺桿裝置的剖面示意圖。

圖1D，為圖1A所示之滾珠螺桿裝置的滾珠保持器的示意圖。

圖1E，為圖1A所示之滾珠螺桿裝置的徑向剖面部份分解示意圖。

圖2A為本發明第二實施例之滾珠螺桿裝置的示意圖。

圖2B為圖2A所示之滾珠螺桿裝置的分解示意圖。

圖2C為圖2A所示之滾珠螺桿裝置於剖面線A-A的剖面示意圖。

圖2D為圖2A所示之滾珠螺桿裝置中滾珠保持器之示意圖。

圖2E及圖2F為圖2A所示之滾珠螺桿裝置中另一滾珠保持器示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種滾珠螺桿裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖1A為依據本發明一實施例所示之滾珠螺桿裝置的示意圖，圖1B為圖1A所示之滾珠螺桿裝置的分解示意圖。請同時參照圖1A及圖1B所示，滾珠螺桿裝置1包括一螺桿11、一螺帽12、二軸承套13a、13b、一環形定位元件19、一滾珠保持器14、一預壓調整元件15、複數個第一滾珠16b及複數個第二滾珠16a。螺桿11係為一圓柱狀桿體，且其外表面具有一沿縱軸連續纏繞的螺旋狀溝槽111。螺帽12為一環狀柱體，其具有複數個外滾珠溝槽121，且螺帽12中央具有一通孔122，且螺帽12靠近通孔122之內表面具有第一內滾珠溝槽123，且第一內滾珠溝槽123之導距及槽面構型係與螺桿11之螺旋狀溝槽111相同或相近。當螺帽12藉由通孔122套設至螺桿11上時，螺帽12之螺旋狀的第一內滾珠溝槽123與螺桿11之螺旋狀溝槽111能相互對應而形成一第一滾珠通道。而複數個第一滾珠16b則容置於第一滾珠通道中。

同時參照圖1A、1B，以及圖1D所示，其中圖1D，為圖 1A所示之滾珠螺桿裝置的滾珠保持器14的示意圖。滾珠保持器14具有環狀薄壁本體且為積層製造方式所製成，且套設於螺帽12及軸承套13a、13b之間，且滾珠保持器14於環狀薄壁本體上設置有複數固持部141。複數個第二滾珠16a則容置於固持部141，且各固持部141的周長不小於容置於其中的各第二滾珠16a的最大截面之圓周長的二分之一。

在本實施例中，如圖1D所示，係以各固持部141為封閉型葫蘆孔保持器為例示。因滾珠保持器14具有葫蘆狀圓弧形套孔構型的固持部141，故可供第二滾珠16a套入嵌結組合，使滾珠保持器利用大包覆角度的構型的固持部141提供各第二滾珠16a穩固定位組合。且因為葫蘆狀圓弧形套孔構型的固持部141具有局部變形能力，使得第二滾珠16a能夠輕易的嵌入滾珠保持器14的固持部141中。

而滾珠保持器14所採用的積層製造方式則可為下列方式其中之一：選擇性雷射燒結(Selective laser sintering,SLS)、光固化法(Stereolithgraphy apparatus,SLA)、噴墨列印法(Ink jet printing,IJP)、或是熔融擠製成形(Fused deposition modeling,FDM)。而滾珠保持器14之材質可為尼龍(Nylon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、碳纖維強化塑膠、奈米碳管強化塑膠、玻璃纖維強化塑膠、聚氟化二乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)，或是聚酰亞胺(PI)，或是上述材料的任意組合。

此外，為了提升滾珠保持器14的耐磨性與潤滑性以增加其使用壽命，可採用複合材料加以製作，亦即在製造滾珠保持器14時進一步添加有陶瓷粉末(例如：氧化鋯粉末、氧化鋁粉末、氧化矽粉末、氮化鋁粉末、氮化矽粉末、碳化矽粉末、奈米碳管)或是石墨粉、碳粉、固體潤滑劑等潤滑性材質。此外，為加強滾珠保持器14的結構強度，亦可添加玻璃纖維、碳纖維、碳化矽纖維，或鬚晶(whiskers)纖維。

圖1C為圖1A所示之滾珠螺桿裝置的剖面示意圖，請同時參考圖1A至圖1C所示。軸承套13a、13b分別係套設於螺帽12之兩側，螺帽12具有複數個外滾珠溝槽121，於本實施例中，螺帽12具有二外滾珠溝槽121，而軸承套13a、13b分別具有一第二內滾珠溝槽131a、131b，且 環繞方式、導距以及溝槽之構型係與外滾珠溝槽121相對應，以在軸承套13a、13b套設於螺帽12時，第二內滾珠溝槽131a、131b能與外滾珠溝槽121形成第二滾珠通道，以供容置複數第二滾珠16a，使螺帽12能相對於軸承套13a、13b旋轉。外滾珠溝槽121之形成方向是與螺桿11之軸向相互垂直，當然，於其他實施態樣中，外滾珠溝槽121亦可以係相對於螺桿11之軸向傾斜而具有一夾角之方式設置，本發明在此不限。

此外，如圖1C所示，如前所述，第二滾珠通道係為螺桿11與螺帽12之間滾珠循環通道的主要部分，容置有複數第二滾珠16a(圖1B及圖1C僅顯示部分滾珠作代表)，使螺帽12能以螺桿11之軸心為縱軸轉動，以將旋轉運動轉換為直線運動。而需另外說明的是，本發明之滾珠迴流方式不限於外循環式、內循環式或端蓋循環式，在本實施例中，僅係以端蓋循環式為實例代表，然非以此為限，至於詳細說明可參考下述。而有關於螺桿與螺帽組裝以及溝槽之形成方式係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所能理解，故不再贅述。

請參考圖1E，為圖1A所示之滾珠螺桿裝置的徑向剖面部份分解示意圖，如圖所示，固持部141於徑向截面上具有內凹圓錐面，與第二滾珠16a外輪廓面互相配合，使第二滾珠16a於滾動時進一步保持定位。

請參考圖1C所示。二軸承套13a、13b分別具有一內定位凹槽132a、132b，且滾珠螺桿裝置1更具有一環形定位元件19。其中，環形定位元件19夾設於二軸承套13a、13b之間，且環形定位元件19係容置於內定位凹槽132a、132b。較佳的，環形定位元件19之外表面抵頂內定位凹槽132a、132b之側壁，且環形定位元件19係以與二軸承套13a、13b同心之方式容置於內定位凹槽132a、132b內，藉此使軸承套13a與軸承套13b相互定位，因為有環形定位元件19，可進一步顯著地降低軸承套13a、13b之間對位的公差。因為環形定位元件19與軸承套13a、13b之間的相對位置較佳係為同心的關係，此時，環形定位元件19還可以稱之為同心環。

另外，預壓調整元件15亦夾設於二軸承套13a、13b之間，且預壓調整元件15的內徑大於環形定位元件19的外徑，如圖1C所示，環形定位元件19與預壓調整元件15皆夾設於二軸承套13a、13b，且預壓調 整元件15設置於環形定位元件19的外周緣，但預壓調整元件15與環形定位元件19不接觸。

較佳的，上述元件係以螺鎖方式相互固定，因此，軸承套13a、13b與預壓調整元件15上可分別具有複數螺孔S1，且各螺孔S1的位置係相互對應，並經由螺絲S2將軸承套13a、13b與預壓調整元件15相互鎖固。預壓調整元件15較佳係以剛性鐵製成，以提供較佳的剛性與韌性，有利於製造過程中控制軸承套13a、13b之間的壓力，增加滾珠螺桿裝置1整體的運作穩定性。而組裝二軸承套13a、13b、環形定位元件19、滾珠保持器14、第二滾珠16a以及預壓調整元件15後形成一軸承套組件B。

另外，本發明更提供一種滾珠螺桿裝置的軸承套組件，套設於一螺帽，軸承套組件包括二軸承套、一環形定位元件、一滾珠保持器、複數滾珠，以及一預壓調整元件。二軸承套分別具有一內定位凹槽及一內滾珠溝槽，內滾珠溝槽與螺帽之複數個外滾珠溝槽對應設置，使各內滾珠溝槽與各外滾珠溝槽形成一滾珠通道。環形定位元件夾設於二軸承套之間，且環形定位元件係容置於內定位凹槽。滾珠保持器具有一環狀薄壁本體且為積層製造方式所製成且套設於螺帽及二軸承套之間，且於環狀薄壁本體上設置有複數固持部。複數滾珠容置於固持部及滾珠通道，且各固持部的周長不小於容置於其中的各滾珠的最大截面之圓周長的二分之一。預壓調整元件夾設於二軸承套之間。而具體的元件結構與特徵均可以參考前一實施例所述，於此不再贅述。

此外，本發明更提供另一種滾珠螺桿裝置，請參考圖2A至圖2F。圖2A為本發明一實施例之滾珠螺桿裝置的示意圖，圖2B為圖2A所示之滾珠螺桿裝置的分解示意圖，圖2C為圖2A所示之滾珠螺桿裝置於剖面線A-A的剖面示意圖，圖2D為圖2A所示之滾珠螺桿裝置中滾珠保持器之示意圖，圖2E及圖2F為圖2A所示之滾珠螺桿裝置中另一滾珠保持器示意圖。

首先，請一併參考圖2A至圖2C所示，在本實施例中，滾珠螺桿裝置2包括一螺桿21、一螺帽22、一軸承套23、複數第一滾珠26b、至少一滾珠保持器24、複數第二滾珠26a、複數迴流元件27、複數防塵組 件28以及至少一強化件29。

螺帽22的內側表面具有複數第一內滾珠溝槽222，螺桿21的外側表面具有複數螺旋狀溝槽211。在本實施例中，第一內滾珠溝槽222及螺旋狀溝槽211係為螺旋型溝槽。當螺帽22套設於螺桿21時，第一內滾珠溝槽222會與對應的螺旋狀溝槽211共同形成第一滾珠通道P1。而第一滾珠26b容置於第一滾珠通道P1之中。於此特別說明，為使圖面簡潔以方便瞭解，圖2C僅繪示出部份第二滾珠26a及部份第一滾珠26b。在本實施例中，滾珠螺桿裝置2更包括兩個迴流元件27，可套設於螺帽22的兩端，各迴流元件27具有兩個迴流通道271。接著，請一併參考圖2C，當第一滾珠26b在第一滾珠通道P1中滾動至迴流元件27時，第一滾珠26b可自迴流通道271進行迴流轉向，進入與對應於迴流通道271設置且軸向貫穿螺帽22的循環通道213。故而第一滾珠通道P1(即第一內滾珠溝槽222及螺旋狀溝槽211)、迴流通道271及循環通道213形成完整的滾珠循環路徑RP。當第一滾珠26b於第一滾珠通道P1中移動至迴流元件27的位置時，會藉由迴流通道271及循環通道213產生反覆循環運動。在本實施例中，循環通道213其數量較佳係對應迴流通道271的數量。本實施例的滾珠螺桿裝置2更包括四個強化件29，其材料可為金屬，係分別設置於迴流元件27的迴流通道271上，使第一滾珠26b經由迴流元件27進行迴流時，第一滾珠26b係於強化件29上滾動，而非直接在迴流元件27上滾動，以減少迴流通道271的磨耗。

螺帽22具有至少一個外滾珠溝槽221。然，本領域具有通常知識之人均可明瞭螺帽22上可設置有一個外滾珠溝槽221，也可以為了增加軸承套23旋轉的穩定度及/或滾珠螺桿裝置2的承載力，而在螺帽22上設置有多個外滾珠溝槽221。本實施例係以螺帽22具有二個外滾珠溝槽221為例進行說明。二個外滾珠溝槽221設置於螺帽22的外側表面OS。軸承套23具有至少一第二內滾珠溝槽231，設置於軸承套23的內側表面IS。而與前段所述理由相同，本領域具有通常知識之人均可明瞭，軸承套23上可對應於螺帽22上的外滾珠溝槽221，設置一個第二內滾珠溝槽231，也可以為了增加軸承套23旋轉的穩定度及/或滾珠螺桿裝置2的承載力，而在 軸承套23上設置有多個第二內滾珠溝槽231。本實施例係以軸承套23具有二個第二內滾珠溝槽231為例。當軸承套23套設於螺帽22時，軸承套23的第二內滾珠溝槽231與對應之外滾珠溝槽221共同形成第二滾珠通道P2，如圖2C所示。

請再次參考圖2B，滾珠保持器24具有複數固持部241，其形狀較佳為符合第二滾珠26a的弧狀，且其弧長不小於第二滾珠26a的最大截面之圓周長的二分之一。而當第二滾珠26a放入第二滾珠通道P2後，滾珠保持器24同樣可套設於螺帽22而位於軸承套23與螺帽22之間，並以固持部241與第二滾珠26a對應卡合，以保持及固定各第二滾珠26a的位置，避免滾珠螺桿裝置2於實際運作時發生第二滾珠26a脫落的情形。

在本實施例中，各固持部241為以C形凹口為例，且各C形凹口包覆各第二滾珠26a之角度較佳為大於180度，更佳則請參考圖2D，為200度至270度，使第二滾珠26a定位運轉。而圖2D所示的滾珠保持器24的壁厚可比圖2C所示的滾珠保持器24的厚度增加20-50%，使其更加耐磨耗並增加使用壽命。

此外，於另一種實施態樣中，滾珠保持器24的各C形凹口更具有冠狀頂部2411及底部2412，由圖中可知，冠狀頂部2411之徑向厚度大於2412底部之徑向厚度。於此實施態樣中，冠狀頂部增加了厚度，可提高第一滾珠26b的包覆面積與結構強度，增加運轉時的穩定性。此外，C形凹口亦可具有較大的包覆角度(200-270度)可包覆第一滾珠26b，使第二滾珠26a定位運轉更加順利。

而滾珠保持器24所採用的積層製造方式則可為下列方式其中之一：選擇性雷射燒結(Selective laser sintering,SLS)、光固化法(Stereolithgraphy apparatus,SLA)、噴墨列印法(Ink jet printing,IJP)、或是熔融擠製成形(Fused deposition modeling,FDM)。而滾珠保持器14之材質可為尼龍(Nylon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、碳纖維強化塑膠、奈米碳管強化塑膠、玻璃纖維強化塑膠、聚氟化二乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)，或是聚酰亞胺(PI)，或是上述材料的任意組合。

此外，為了提升滾珠保持器24的耐磨性與潤滑性以增加其使用壽命，可採用複合材料加以製作，亦即在製造滾珠保持器24進一步添加有陶瓷粉末(例如：氧化鋯粉末、氧化鋁粉末、氧化矽粉末、氮化鋁粉末、氮化矽粉末、碳化矽粉末、奈米碳管)或是石墨粉、碳粉、固體潤滑劑等潤滑性材質。此外，為加強滾珠保持器24的結構強度，亦可添加玻璃纖維、碳纖維、碳化矽纖維，或鬚晶(whiskers)纖維。

而滾珠保持器24若以材質為尼龍為例，使積層製造方式中的選擇性雷射燒結(Selective laser sintering,SLS)製程時，因尼龍本身具有一定的自潤性，而且選擇性雷射燒結技術是採用雷射光把尼龍粉末燒結成形，因此成品內部會含有微小的孔洞，且使表面呈現微小的凹陷，兩者均具有儲油的功能，所以此種設計結構的滾珠保持器24將具有良好的潤滑性，減少轉動產生的磨擦，可提高軸承使用壽命。而尼龍材質所具有的韌性與潤滑性使得第二滾珠26a於第二滾珠通道P2及固持部241中能運轉順暢。此外，本實施例之滾珠保持器24的固持部241因非封閉形孔洞，故相較之下與第二滾珠26a的接觸面較小，所以磨擦亦較小，並且滾珠保持器24具有構造簡單、重量輕且容易加工製造等優點。

而與採用射出成形法相較，因為滾珠保持器24具有環狀薄壁本體，不論模具採單點或多點注口進行射出，於冷卻後均會產生接合線，造成應力集中、形狀易變形或強度降低，使用壽命縮短等缺點。本實施例採用積層製造方式進行製造，故不需製作複雜的射出模具，可節省模具費用並能降低成本。此外，與傳統使用CNC銑床以及線切割放電加工製作的金屬材質的滾珠保持器比較，傳統CNC銑床以及線切割放電加工製造程序較複雜，且製得之金屬材質的滾珠保持器耐蝕性不佳，製造成本較高。

在本實施例中，滾珠螺桿裝置2更包括兩個防塵組件28，可套設於螺帽22的兩端，且位於迴流元件27的外側。防塵組件28包括防塵件281以及固定件282，而防塵件281並具有刮刷部2811，於組裝完成後刮刷部2811會接觸螺桿21的外側表面而阻擋水氣、灰塵或異物進入滾珠螺桿裝置2的內部，使其得以正常運作，甚至可延長整個裝置的使用壽命。固定件282卡固於螺帽22的兩端，且設置於防塵件281的外側，使防 塵件281不易於滾珠螺桿裝置2進行直線運動時掉落。以上各元件(迴流元件27、迴流通道271、防塵組件28、強化件29)的數量僅為舉例，本發明不以上述為限，可依實際應用進行調整。

承上所述，本發明之滾珠螺桿裝置及其軸承套組件，由於其滾珠保持器具有一環狀薄壁本體且為積層製造方式所製成，相較於傳統使用CNC銑床以及線切割放電加工等加工方式，其良率較高。同時，因環狀薄壁本體上設置的複數固持部的周長係不小於容置於其中的各滾珠的最大截面之圓周長的二分之一，而具有倒拔模斜度構型，若採用傳統刀具或是射出成形方式進行加工，則需設計特殊刀具或額外設計徑向移動的滑塊，成本昂貴。而本發明係採用積層製造(3D列印)方式進行製作，則可直接製出具有倒拔模斜度構型的滾珠保持器，因此成本較低。

此外，由於本發明中的滾珠保持器更可採用塑膠樹酯材質進行製作，其更有重量輕、噪音低、潤滑性佳等優點。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，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。

1‧‧‧滾珠螺桿裝置

11‧‧‧螺桿

111‧‧‧螺旋狀溝槽

12‧‧‧螺帽

121‧‧‧外滾珠溝槽

123‧‧‧第一內滾珠溝槽

13a、13b‧‧‧軸承套

14‧‧‧滾珠保持器

141‧‧‧固持部

15‧‧‧預壓調整元件

16a‧‧‧第二滾珠

16b‧‧‧第一滾珠

17‧‧‧防塵件

18‧‧‧端蓋

19‧‧‧環形定位元件

P‧‧‧傳動連接件

Claims (13)

1. 一種滾珠螺桿裝置的軸承套組件，套設於一螺帽，包括：二軸承套，分別具有一內定位凹槽及一內滾珠溝槽，該內滾珠溝槽與該螺帽之複數個外滾珠溝槽對應設置，使各該內滾珠溝槽與各該外滾珠溝槽形成一滾珠通道；一環形定位元件，夾設於該二軸承套之間，且該環形定位元件係容置於該內定位凹槽；至少一滾珠保持器，該滾珠保持器具有一環狀薄壁本體且套設於該螺帽及該些軸承套之間，且於該環狀薄壁本體上設置有複數固持部；複數滾珠，容置於該些固持部及該滾珠通道，且各固持部的周長不小於容置於其中的各滾珠的最大截面之圓周長的二分之一，以及一預壓調整元件，夾設於該二軸承套之間，其中，各固持部具有一C形凹口，且各C形凹口具有一冠狀頂部及一底部，該冠狀頂部之徑向厚度大於該底部之徑向厚度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之軸承套組件，其中各固持部於徑向截面上具有一內凹圓錐面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之軸承套組件，其中各C形凹口包覆各滾珠之角度大於180度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之軸承套組件，其中各C形凹口包覆各滾珠之角度為200度至270度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之軸承套組件，其中該滾珠保持器之材質係選自由尼龍(Nylon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、碳纖維強化塑膠、奈米碳管強化塑膠、玻璃纖維強化塑膠、聚氟化二乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)，以及聚酰亞胺(PI)所組成之群組。
6. 如申請專利範圍第5項所述之軸承套組件，其中該滾珠保持器進一步添加有氧化鋯粉末、氧化鋁粉末、氧化矽粉末、氮化鋁粉末、氮化矽粉末、碳化矽粉末、奈米碳管、碳粉、玻璃纖維、碳纖維、碳化矽纖維，或鬚晶(whiskers)纖維。
7. 一種滾珠螺桿裝置，包括： 一螺桿；一螺帽，套設於該螺桿，且該螺帽與該螺桿間具有一第一滾珠通道，該螺帽之外表面具有複數個外滾珠溝槽；複數第一滾珠，容置於該第一滾珠通道；以及一軸承套組件，包括：二軸承套，分別具有一內定位凹槽及一內滾珠溝槽，該內滾珠溝槽與該螺帽之該些外滾珠溝槽對應設置，使各該內滾珠溝槽與各該外滾珠溝槽形成一第二滾珠通道；一環形定位元件，夾設於該二軸承套之間，且該環形定位元件係容置於該內定位凹槽；至少一滾珠保持器，該滾珠保持器具有一環狀薄壁本體且套設於該螺帽及該些軸承套之間，且於該環狀薄壁本體上設置有複數固持部；複數第二滾珠，容置於該些固持部及該第二滾珠通道，且各固持部的周長不小於容置於其中的各第二滾珠的最大截面之圓周長的二分之一，及一預壓調整元件，夾設於該二軸承套之間，其中，各固持部具有一C形凹口，且各C形凹口具有一冠狀頂部及一底部，該冠狀頂部之徑向厚度大於該底部之徑向厚度。
8. 如申請專利範圍第7項所述之滾珠螺桿裝置，其中各固持部於徑向截面上具有一內凹圓錐面。
9. 一種滾珠螺桿裝置，包括：一螺桿；一螺帽，套設於該螺桿，且該螺帽與該螺桿間具有一第一滾珠通道，該螺帽之外表面具有複數個外滾珠溝槽；複數第一滾珠，容置於該些第一滾珠通道；一軸承套，套設於該螺帽，該軸承套的內側表面至少設有一內滾珠溝槽，該內滾珠溝槽與對應之該外滾珠溝槽形成一第二滾珠通道；至少一滾珠保持器，該滾珠保持器具有一環狀薄壁本體且套設於該螺帽，且於該環狀薄壁本體上設置有複數固持部；複數第二滾珠，容置於該些固持部及該第二滾珠通道，且各固持部的周 長不小於容置於其中的各第二滾珠的最大截面之圓周長的二分之一，其中，各固持部具有一C形凹口，且各C形凹口具有一冠狀頂部及一底部，該冠狀頂部之徑向厚度大於該底部之徑向厚度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之滾珠螺桿裝置，其中各C形凹口包覆各第二滾珠之角度大於180度。
11. 如申請專利範圍第9項所述之滾珠螺桿裝置，其中各C形凹口包覆各第二滾珠之角度為200度至270度。
12. 如申請專利範圍第7或9項所述之滾珠螺桿裝置，其中該滾珠保持器之材質係選自由尼龍(Nylon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、碳纖維強化塑膠、奈米碳管強化塑膠、玻璃纖維強化塑膠、聚氟化二乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)，以及聚酰亞胺(PI)所組成之群組。
13. 如申請專利範圍第12項所述之滾珠螺桿裝置，其中該滾珠保持器進一步添加有氧化鋯粉末、氧化鋁粉末、氧化矽粉末、氮化鋁粉末、氮化矽粉末、碳化矽粉末、奈米碳管、碳粉、玻璃纖維、碳纖維、碳化矽纖維，或鬚晶(whiskers)纖維。