TWI671481B - 可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置 - Google Patents

Abstract

一種可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置，包含一螺桿、一螺帽單元及至少一冷卻架橋單元。該螺桿具有複數外導螺紋部，該螺帽單元透過複數滾珠組螺設於該螺桿，且包括二端部、複數迴流通道組及一冷卻通道組， 該等迴流通道組各具有一內導螺紋部、一軸向通孔及二循環端件，該冷卻通道組的其中二圍繞一軸線間隔設置的冷卻流道之間供其中一個軸向通孔設置，該冷卻架橋單元包括一橋接件，該橋接件具有一架橋主體，以及二連接於該架橋主體的連接管，該架橋主體對應於其中一循環端件且跨置於兩個冷卻流道之間。利用該冷卻架橋單元的設置可適於多牙口滾珠螺桿，且可達到冷卻目的。

Description

可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置

本發明是有關於一種冷卻式滾珠螺桿，特別是指一種可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置。

現有一種雙牙口的滾珠螺桿(台灣證書號數第M467770號專利案)，該滾珠螺桿具有二組分別獨立且供二滾珠組循環運轉之滾珠循環通道，每一滾珠循環通道包括一各自形成於螺桿外表面的軌道槽、一設置於一螺帽本體之一內周面的內滾珠槽、一設置於該螺帽本體的內周面與一外周面之間的迴流通道，以及二分設於該螺帽本體兩側的端部循環端件，該等端部循環端件各具有一與該迴流通道、該內滾珠槽互相連通的迴流彎道。這種雙牙口的滾珠螺桿沒有冷卻流道的設計，滾珠螺桿運轉時容易因高溫致使零件產生熱變形，且會影響加工精度及加工效能。

現有另一種滾珠螺桿(台灣證書號數第I230232號專利案)，為了使該滾珠螺桿達到冷卻目的，且提昇加工精度及效能，是在螺帽內部設有多數沿軸向連通於二端部之間的冷卻通孔，且該 螺帽兩側分別設置一端蓋，該等端蓋內部設有多數供相鄰二冷卻通孔互相連通的槽溝。

這種滾珠螺桿雖然利用冷卻流體流經該等冷卻通孔、該等槽溝，可使螺帽達到冷卻目的，但是並不適用於多牙口滾珠循環結構，主要是因為多牙口滾珠循環結構是在螺帽內部設有複數迴流通道組，每一個迴流通道組具有一螺旋繞設於該螺帽一內環面的內導螺紋部、一沿軸向設置的軸向通孔，以及二分別對應於該螺帽二相反端部且導通於該軸向通孔與所對應的內導螺紋部的循環端件。至少會有一個迴流通道組的軸向通孔與冷卻流道交叉、導通。亦即，在該螺帽的二端部安裝可提供滾珠循環滾動的循環端件，為了要安裝該等循環端件，必須在螺帽開設凹孔，部分凹孔會破壞冷卻通孔、槽溝的氣密性。

現有又一種滾珠螺桿(台灣證書號數第M532003號專利案)，也是一種僅適用於單牙口且具冷卻流道的滾珠螺桿。顯然，多牙口滾珠螺桿的冷卻循環結構亟待被開發。

因此，本發明之目的，即在提供一種能避免零件產生熱變形的可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置。

於是，本發明可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置，包含一螺桿、一螺帽單元及至少一冷卻架橋單元。該螺桿沿一 軸線延伸，並具有一外周面，以及複數螺旋繞設於該外周面的外導螺紋部，該螺帽單元透過複數滾珠組螺設於該螺桿，且包括二沿該軸線呈相反設置的端部、一連通該等端部且圍繞該軸線並可界定出一軸孔的內環面、複數對應於該等外導螺紋部而設置於該等端部之間的迴流通道組，以及一迴繞設置於該等端部之間的冷卻通道組，該等迴流通道組各具有一螺旋繞設於該內環面且相對於該等外導螺紋部的內導螺紋部、一對應該軸線延伸且設置於該等端部之間的軸向通孔，以及二分別對應於該等端部且導通於該軸向通孔與所對應的內導螺紋部的循環端件，每一迴流通道組與每一外導螺紋部共同界定出一供每一滾珠組循環運轉的滾珠循環通道，該冷卻通道組具有多數圍繞該軸線間隔設置的冷卻流道，以及多數設置於該等端部且導通於該等冷卻流道的連通部，每一迴流通道組的軸向通孔介於兩個圍繞該軸線相鄰設置的冷卻流道之間，該冷卻架橋單元安裝於該螺帽單元的其中一端部，該冷卻架橋單元包括一橋接件，該橋接件具有一架橋主體，以及二連接於該架橋主體的連接管，該架橋主體對應於其中一循環端件且跨置於兩個圍繞該軸線設置於該循環端件兩側的冷卻流道之間，該架橋主體呈中空狀，且與該等連接管共同界定出一與該冷卻通道組互相連通的導流道。

本發明之功效在於：利用該冷卻架橋單元跨置於兩個冷卻流道之間，不但可適於多牙口滾珠螺桿，且可使該螺帽本體產生較佳之冷卻效果，可提昇加工精度及加工效能。

10‧‧‧螺桿

223‧‧‧循環端件

L‧‧‧軸線

11‧‧‧外周面

12‧‧‧外導螺紋部

20‧‧‧螺帽單元

21‧‧‧螺帽本體

211‧‧‧端部

211’‧‧‧端部

212‧‧‧軸孔

213‧‧‧內環面

214‧‧‧端面

214’‧‧‧端面

215‧‧‧凹槽

215’‧‧‧凹槽

216‧‧‧承孔

217‧‧‧引入管

217’‧‧‧導出管

218‧‧‧沉凹部

219‧‧‧鎖孔

22‧‧‧迴流通道組

221‧‧‧內導螺紋部

222‧‧‧軸向通孔

23‧‧‧冷卻通道組

231‧‧‧冷卻流道

232‧‧‧端塞

233‧‧‧連通部

30‧‧‧冷卻架橋單元

31‧‧‧橋接件

311‧‧‧架橋主體

312‧‧‧連接管

313‧‧‧導流道

314‧‧‧外側面

315‧‧‧內側面

316‧‧‧導槽

32‧‧‧封蓋件

321‧‧‧主板部

322‧‧‧耳部

323‧‧‧穿孔

33‧‧‧防漏件

34‧‧‧密封環

35‧‧‧螺絲

40‧‧‧滾珠組

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置的一實施例的一立體組合示意圖；圖2是該實施例的另一視角的立體組合示意圖；圖3是該實施例的一立體分解圖；圖4是圖3的一不完整的立體分解示意圖；圖5是該實施例之一側視圖；圖6是沿圖5中之線Ⅵ-Ⅵ的一剖面圖；及圖7是該實施例之一平面展開示意圖，說明一冷卻通道組與二迴流通道組的配置示意。

參閱圖1至圖4，本發明可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置之一實施例，包含一螺桿10、一螺帽單元20及一冷卻架橋單元30。本發明的實施例是以雙牙口之滾珠螺桿裝置做說明，但亦可為三牙口、四牙口(圖未示)。

該螺桿10沿一軸線L延伸，並具有一外周面11，以及二螺旋繞設於該外周面11的外導螺紋部12。

該螺帽單元20透過二滾珠組40螺設於該螺桿10，且包括一螺帽本體21、二對應於該等外導螺紋部12而設置於該螺帽本體21的迴流通道組22，以及一設置於該螺帽本體21的冷卻通道組23。

該螺帽本體21具有二沿該軸線L呈相反設置的端部211、211’、一連通該等端部211、211’且圍繞該軸線L並可界定出一軸孔212的內環面213，該等端部211、211’各具有一端面214、214’、多數由該端面214、214’凹設且呈彎月狀的凹槽215、215’、二由該端面214、214’凹設並連通該內環面213的承孔216，其中一端面214還連接有一引入管217及一導出管217’，另一端面214’還具有一由該端面214’凹設且與其中一個承孔216相連通的沉凹部218，以及二由該端面214’鑽設且設置於該沉凹部218外圍的鎖孔219。

該等迴流通道組22各具有一螺旋繞設於該內環面213且相對於該等外導螺紋部12的內導螺紋部221、一對應該軸線L延伸且設置於該等端部211、211’之間的軸向通孔222，以及二分別對應於該等端部211、211’且導通於該軸向通孔222與所對應的內導螺紋部221的循環端件223，該等循環端件223分別安裝於該等承 孔216中，每一迴流通道組22與每一外導螺紋部12共同界定出一供每一滾珠組40循環運轉的滾珠循環通道，該等迴流通道組22的軸向通孔222圍繞該軸線L相隔180度。若為三牙口之滾珠螺桿裝置，則該等迴流通道組的軸向通孔圍繞該軸線L相隔120度(圖未示)，若為四牙口之滾珠螺桿裝置，則該等迴流通道組的軸向通孔圍繞該軸線L相隔90度(圖未示)。該等循環端件223分別安裝於該螺帽本體21的承孔216中。

配合參圖7，該冷卻通道組23具有多數圍繞該軸線L間隔設置的冷卻流道231，以及多數分別對應於該等端部211、211’的端塞232，其中一冷卻流道231連接於該引入管217且可引入冷卻流體，圍繞該軸線L位於該冷卻流道231一側且與該冷卻流道231相隔幅角約270度的另一冷卻流道231則連接於該導出管217’且可排出吸熱後的流體。該等端塞232分別安裝於該等凹槽215、215’中，該等端塞232各具有一連通於圍繞該軸線L相鄰設置的兩個冷卻流道231之間且呈凹孔狀的連通部233。每一迴流通道組22的軸向通孔222介於兩個圍繞該軸線L相鄰設置的冷卻流道231之間。

如圖5及圖6所示，該冷卻架橋單元30安裝於該螺帽單元20的其中一端部211’且安裝於該沉凹部218，並對應於其中一循環端件223且跨置於兩個圍繞該軸線L設置於該循環端件223兩側的冷卻流道231之間，並具有一橋接件31、一氣密地組裝於該橋接 件31的封蓋件32、一安裝於該橋接件31與該封蓋件32之間的防漏件33、二氣密地安裝於該橋接件31與所對應的冷卻流道231之間的密封環34，以及多數螺絲35。

該橋接件31具有一架橋主體311、二連接於該架橋主體311的連接管312，該架橋主體311呈中空狀，且與該連接管312共同界定出一與該冷卻通道組23互相連通的導流道313。

該架橋主體311具有一對應於該端面214’的外側面314、一對應該軸線L相反於該外側面321的內側面315，以及一由該外側面314朝該內側面315凹設的導槽316，該內側面315相對於其中一循環端件223，該等連接管312連接於該內側面315。

該封蓋件32氣密地定位於該外側面314且對應於該端面214’，該封蓋件32具有一可封閉該導槽316的主板部321，以及多數連接於該主板部321的耳部322，該等耳部322各具有一對應於該等鎖孔219的穿孔323。

該防漏件33安裝於該橋接件31的外側面314與該封蓋件32的主板部321之間，可使該導槽316氣密。

該等密封環34氣密地安裝於該等連接管312與所對應的冷卻流道231之間。

該等螺絲35穿設於該等穿孔323且螺鎖於該等鎖孔219，可使該冷卻架橋單元30呈可拆卸地固定於該螺帽單元20的其中一端部211’。

為供進一步瞭解本發明各元件配合所產生的作用、運用技術手段，以及所預期達成之功效，茲再說明如下，相信當可由此而對本發明有更深入且具體之瞭解。

再如圖1、圖2所示，當本發明可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置整體組配完成後，利用該螺帽單元20套設於該螺桿10外部，並利用該等迴流通道組22可供該等滾珠組40循環運轉的作用，可使該螺帽單元20沿該螺桿10產生順暢的線性位移。

再如圖6及圖7所示，利用該螺帽單元20的冷卻通道組23與該冷卻架橋單元30的配合，且如圖7虛線箭頭所示，當冷卻流體自該引入管217引入於該冷卻通道組23時，經過該等冷卻流道231與該等端塞232的連通部233的順利導流，可使冷卻流體迂迴地流經該螺帽本體21的各部位，且使該螺帽本體21達到冷卻目的，最後吸熱後的流體可自該導出管217’排出。

再如圖5、圖6及圖7所示，利用該冷卻架橋單元30對應於其中一循環端件223且跨置於兩個圍繞該軸線L設置於該循環端件223兩側的冷卻流道231之間，則不會使得該冷卻通道組23與該等迴流通道組22產生交叉或干涉，所以不會破壞該冷卻通道組23 的氣密性，也不會影響該等迴流通道組22與該等滾珠組40的運轉順暢性。

再者，本發明利用該冷卻架橋單元30的設置，可使多牙口的滾珠螺桿裝置，也能產生較佳的冷卻效果，可提昇加工精度及加工效能，可以解決長久以來多牙口滾珠螺桿的冷卻不足的問題。

值得一提的是，本發明的冷卻架橋單元30為多件式設計，主要由該橋接件31及該封蓋件32組裝而成，事實上，該冷卻架橋單元30也可製成單件式(圖未示)，也可達到預期的目的及功效。

綜上所述，本發明可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置，整體結構簡單、製造組配容易，確實可解決存在已久的多牙口滾珠螺桿的冷卻問題，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (6)

1. 一種可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置，包含：一螺桿，沿一軸線延伸，並具有一外周面，以及複數螺旋繞設於該外周面的外導螺紋部；一螺帽單元，透過複數滾珠組螺設於該螺桿，且包括二沿該軸線呈相反設置的端部、一連通該等端部且圍繞該軸線並可界定出一軸孔的內環面、複數對應於該等外導螺紋部而設置於該等端部之間的迴流通道組，以及一迴繞設置於該等端部之間的冷卻通道組，該等迴流通道組各具有一螺旋繞設於該內環面且相對於該等外導螺紋部的內導螺紋部、一對應該軸線延伸且設置於該等端部之間的軸向通孔，以及二分別對應於該等端部且導通於該軸向通孔與所對應的內導螺紋部的循環端件，每一迴流通道組與每一外導螺紋部共同界定出一供每一滾珠組循環運轉的滾珠循環通道，該冷卻通道組具有多數圍繞該軸線間隔設置的冷卻流道，以及多數設置於該等端部且導通於該等冷卻流道的連通部，每一迴流通道組的軸向通孔介於兩個圍繞該軸線相鄰設置的冷卻流道之間；及至少一冷卻架橋單元，安裝於該螺帽單元的其中一端部，該冷卻架橋單元包括一橋接件，該橋接件具有一架橋主體，以及二連接於該架橋主體的連接管，該架橋主體對應於其中一循環端件且跨置於兩個圍繞該軸線設置於該循環端件兩側的冷卻流道之間，該架橋主體呈中空狀，且與該等連接管共同界定出一與該冷卻通道組互相連通的導流道。
2. 如請求項1所述的可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置，其中，該冷卻架橋單元更包括一氣密地組裝於該橋接件的封蓋件，且該架橋主體具有一外側面、一對應該軸線相反於該外側面的內側面，以及一由該外側面朝該內側面凹設的導槽，該內側面相對於該循環端件，該等連接管連接於該內側面，該封蓋件氣密地定位於該外側面並封閉該導槽。
3. 如請求項2所述的可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置，其中，該冷卻架橋單元還包括一安裝於該橋接件與該封蓋件之間的防漏件。
4. 如請求項2所述的可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置，其中，該螺帽單元的其中一端部具有一端面，以及一由該端面凹設的沉凹部，該冷卻架橋單元安裝於該沉凹部，該封蓋件對應於該端面。
5. 如請求項4所述的可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置，其中，該螺帽單元的其中一端部還具有多數由該端面鑽設且設置於該沉凹部外圍的鎖孔，該冷卻架橋單元的封蓋件具有一可封閉該導槽的主板部，以及多數連接於該主板部的耳部，該等耳部各具有一對應於該等鎖孔的穿孔，該冷卻架橋單元還具有多數穿設於該等穿孔且螺鎖於該等鎖孔的螺絲。
6. 如請求項1至請求項5中任一項所述的可用於多牙口循環的冷卻式滾珠螺桿裝置，其中，該冷卻架橋單元還具有二氣密地安裝於該等連接管與該冷卻通道組之間的密封環。