具有間隔子的滾柱螺杆的製作方法
2023-05-27 16:09:56
具有間隔子的滾柱螺杆的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有間隔子的滾柱螺杆，包含：螺杆；螺帽，其套設於該螺杆上，螺杆與螺帽之間具有一負荷路徑；回流件，其設於該螺帽上，具有一與該負荷路徑銜接的回流道；多個滾柱，設於該負荷路徑，各滾柱具有一外徑面；多個間隔子，分別設置於兩滾柱之間，每一間隔子的兩側分別具有一保持凹部，該保持凹部具有一直立面及兩斜向面，滾柱於負荷路徑時，滾柱的外徑面與其中一斜向面接觸；滾柱於該回流道時，滾柱的外徑面與該直立面接觸。藉此，本發明具有容易組裝、能提高滾柱螺杆的負荷能力，且能避免滾柱之間相互幹涉的功效。
【專利說明】具有間隔子的滾柱螺杆
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種傳動機械組件，特別是指一種具有間隔子的滾柱螺杆。
【背景技術】
[0002]現今的滾柱螺杆或線性滑軌於工業方面的應用愈來愈多，除了作為線性傳動的高精密度效果之外，其他更有摩擦耗損率小、能量轉換率高、噪音小及高剛度不易損壞等優點，因此，滾柱螺杆或線性滑軌對於現今各種工業應用機具等重要性也不言可喻。目前的滾柱螺杆或線性滑軌設計常使用的滾動元件之一就是滾柱，為了讓元件之間的滾柱能夠不斷循環、消除應力，許多改良設計皆會在滾柱上安裝保持器；但是不同滾柱保持器設計都有其缺陷存在，所以，如何針對滾柱的保持器研發改良出更具競爭力的產品自然成為目前業界的重點。
[0003]請參閱圖1所示，現有滾柱螺杆的透視圖，由圖可得知，當滾柱3排列於螺杆I與螺帽2之間的滾動溝11、21時，各滾柱3會傾斜排列，使滾柱3的端部相互接觸(如標號X所指的部位)，而當滾柱螺杆運行時，就會造成滾柱3與滾柱3之間產生摩耗，造成滾柱3端部表面產生剝離，嚴重時會造成卡死現象使滾柱螺杆無法運行。為求解決前述問題，市場上出現了另一種內循環滾柱螺杆，請參閱圖2及圖3所示的美國專利第US6575632號案，其將滾柱15的斜對角套設有一保持器16，將此保持器16定位於螺杆17與螺帽(圖未示)的牙型軌道中，藉由此保持器16使滾柱15與滾柱15之間不致幹涉而產生摩擦；此改良技術看似已經解決過去的問題，但此技術實用之後仍會產生另外的如下問題:
其一，由於滾柱是單一對角線固定一保持器，造成滾柱的保持器必須能夠讓二側非負荷面都保持間距不接觸，但滾柱在旋轉時會對保持器產生一扭矩作用力，使滾柱會朝向未接觸的二非負荷面偏斜，使得保持器位置不易固定且容易脫落，而保持器脫落則會造成滾柱螺杆卡死的問題產生；
其二，由於上述滾柱是單一對角線固定一保持器，該保持器為了能夠穩固定位，滾柱需要有一定的厚度及材料應力，方能避免滾柱輕易脫落，但是保持器過厚設計卻會讓滾柱與滾柱之間的間隔變大，造成整體滾柱數量減少、負荷能力降低的問題；
其三，該保持器的設計不易組裝，就算將滾柱與保持器組裝完成後，要裝入螺杆與螺帽之間更是困難，且保持器又需嵌入到牙型軌道中，光是對位就需要花費不少時間，故造成滾柱螺杆的製造成本提聞許多。
[0004]基於上述現有技術的問題點，本發明人經過研究改良後，終有確能達成以下發明目的的發明誕生。
【發明內容】
[0005]本發明的主要目的在於提供一種容易組裝、並能提高滾柱螺杆的負荷能力，且能避免滾柱之間相互幹涉的具有間隔子的滾柱螺杆。
[0006]本發明的另一目的在於，提供一種間隔子於傾倒時能藉由滾柱的推擠而將間隔子回復原本位置的具有間隔子的滾柱螺杆。
[0007]為了達成上述目的，本發明的解決方案是:
一種具有間隔子的滾柱螺杆，包含:
一螺杆，其以一方向延伸為長條狀結構，於表面設有螺旋狀的滾動溝；
一螺帽，其套設於該螺杆上，該螺帽相對滾動溝設有滾動槽，滾動溝及滾動槽的斷面皆為V字型，滾動溝及滾動槽構成一負荷路徑；
一回流件，其設於螺帽上，具有一回流道，該回流道與該負荷路徑銜接構成一循環路
徑;
多個滾柱，其設於該循環路徑中，各滾柱具有一外徑面，該外徑面與滾動溝及滾動槽接
觸；
多個間隔子，其設置於各滾柱之間，每一間隔子具有兩保持凹部，保持凹部容置滾柱，每一保持凹部具有一直立面及兩斜向面，該直立面位於兩該斜向面之間，且該直立面與兩該斜向面之間各具有一夾角，斜向面的傾斜方向朝滾柱的端面傾斜；
當滾柱於負荷路徑時，滾柱的外徑面與間隔子保持凹部的其中一斜向面接觸；滾柱於回流道時，滾柱外徑面與直立面接觸。
[0008]所述間隔子還具有兩端面，所述端面為平面結構。
[0009]所述間隔子還具有兩側面，所述側面為圓弧狀結構。
[0010]所述兩側面的圓弧數量分別為一個，兩圓弧的中心點分別位於該間隔子的直向中心線及橫向中心線的兩側。
[0011]所述兩側面的圓弧數量分別為二個，其中一側面兩圓弧的兩中心點分別位於該間隔子的直向中心線的兩側，且其中一圓弧的中心點位於另一圓弧中心點的下方；另一側面兩圓弧的兩中心點分別位於該間隔子的直向中心線的兩側，且其中一圓弧的中心點位於另一圓弧中心點的下方。
[0012]本發明具有間隔子的滾柱螺杆還包含一翻轉元件，其設置於螺帽上，並具有一翻轉道；該翻轉道銜接於所述循環路徑的負荷路徑中，構成一運行路徑。
[0013]所述滾柱設於該運行路徑中，由翻轉道一端至回流道一端的負荷路徑中的各滾柱的軸心朝相同方向排列；由翻轉道另一端至回流道另一端的負荷路徑中的各滾柱的軸心朝相同方向排列。
[0014]採用上述結構後，本發明具有間隔子的滾柱螺杆較現有滾柱螺杆的進步之處在於:
本發明具有間隔子的滾柱螺杆已改善現有滾柱螺杆的裝配方式，本發明的間隔子為獨立個體，於裝配時可先將滾柱裝設於負荷路徑後再裝設一間隔子，故裝配非常容易，可大幅縮短裝配時間。且本發明間隔子不需於負荷路徑加工任何結構與其做搭配，故更能節省滾柱螺杆的加工成本，也使裝配更加容易。
[0015]本發明間隔子讓兩滾柱之間的間距縮至最小，以提升負荷路徑能容納滾柱的數量，讓滾柱螺杆整體負荷能力提升。
[0016]本發明間隔子能有效避免兩滾柱的端部產生幹涉，且針對直線路徑(指回流道)與螺旋路徑(指負荷路徑)設計讓滾柱承靠的面(直立面與斜向面)，使滾柱能順暢的運行於負荷路徑、回流道及翻轉道。[0017]藉由間隔子的側面為圓弧且為偏位設計，讓間隔子於裝配或運行傾倒時，可藉由滾柱的推擠而扶正間隔子，即可避免間隔子因為傾倒而與運行路徑產生摩擦乾涉而引響滾柱的運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為現有滾柱螺杆的透視圖；
圖2為現有滾柱螺杆於螺杆上設置具有保持器的滾柱立體圖；
圖3為現有滾柱螺杆的保持器與滾柱的分解圖；
圖4A至圖4C為本發明第一較佳實施例間隔子的設計概念示意圖；
圖5為本發明第一較佳實施例間隔子的立體圖；
圖6為本發明第一較佳實施例具有間隔子的滾柱螺杆立體圖；
圖7為圖6的A —A首I]視圖；
圖8為本發明第一較佳實施例具有間隔子的滾柱螺杆將螺帽移除，顯示滾柱與間隔子排列的型態圖；
圖9為圖6的B — B劑視圖；
圖10為本發明第一較佳實施例具有間隔子的滾柱螺杆端部透視圖；
圖11為本發明第一較佳實施例間隔子於回流道與滾柱接觸的型態圖；
圖12為本發明第一較佳實施例間隔子於負荷路徑與滾柱接觸的型態圖；
圖13為本發明第二較佳實施例間隔子的立體圖；
圖14為圖13的C —C剖視圖；
圖15A至圖MD為本發明第二較佳實施例兩滾柱將傾倒的間隔子擠壓扶正的動作圖； 圖16為本發明第三較佳實施例間隔子的立體圖。
[0019]現有技術中:
螺杆1、17滾動溝11、21
螺帽2滾柱3、15
保持器16接觸部位X
本發明中:
螺杆I滾動溝11
螺帽2滾動槽21
回流件3回流道31
滾柱4、4A、4B外徑面41
間隔子5保持凹部51
直立面511斜向面512
端面52側面53
中心點 C1、C2、C3、C4 圓弧61、62、63、64、63』
翻轉元件6翻轉道61
間隙H負荷路徑90
軸方向F、Y
直向中心線B橫向中心線Q 推擠力F旋轉方向R。
【具體實施方式】
[0020]為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過具體實施例來對本發明進行詳細闡述。
[0021]首先，說明本發明第一較佳實施例的間隔子結構，請參閱圖4A至圖4C所示，為本發明間隔子的設計流程示意圖，現有常見的滾柱螺杆中滾柱排列方式有兩種，其一為:兩相鄰滾柱的軸心朝同一方向排列，其二為:兩相鄰滾柱的軸心朝不同方向排列，而兩軸心的夾角為90度，此種排列方式如圖4A所示。本發明的間隔子5結構設計就來自於兩相鄰滾柱的軸心朝不同方向排列方式滾柱螺杆，這是因為不同方向排列的滾柱，滾柱之間是不會相互幹涉的，也不會造成如【背景技術】中所提到的問題點，故滾柱即可以較高速度運行，以提高動作效率，且不會有摩耗的問題產生，但交叉式滾柱螺杆的應用度不大，原因說明如後。
[0022]滾柱為交叉排列的滾柱螺杆其軸方向兩側負荷是相同的，對於只要求一軸方向負荷高，另一方向不需承受太大負荷的設備來說(例如:射出成型機的鎖模機構)，是無法適用的，故兩軸方向負荷能力相同的滾柱螺杆應用廣度就不大，但若為了增加設備單一軸向的負荷，滾柱為交叉排列的滾柱螺杆就需增加螺帽的長度，使其中一單向負荷能力達到設備的需求，但另一方向的負荷能力則浪費了，且也增加了該軸方向的螺帽長度；故為了不浪費另一方向的負荷能力，就需藉由滾柱為同向排列的滾柱螺杆來解決，因為其具有一軸方向負荷能力大於另一軸方向負荷能力的特性，故就可以縮短螺帽的長度，使滾柱螺杆的有效行程增加。
[0023]緣此，本發明的間隔子就是針對滾柱為同向排列的滾柱螺杆而設計的，好讓其運行順暢度提升以提高產業利用率，而詳細設計說明如後:
請參閱圖4 A所示，如直接將交叉滾柱的概念套用於同向排列的滾柱螺杆中，會因為間隔子5為圓柱體，其體積較大造成兩滾柱4之間的間距拉大，使得滾柱螺杆所能設置的滾柱4數量減少，相對造成滾柱螺杆的負荷能力降低，但滾柱螺杆主要的訴求點就是高負荷，而此種設計又反向降低滾柱螺杆的負荷，故不可行。再者，請參閱圖4B及圖5所示，為了縮小兩滾柱4之間的間隙，在圓柱體的間隔子5與滾柱4接觸的面位置進行裁切，而形成兩保持凹部51，各保持凹部51中具有一直立面511，直立面511可與滾柱4接觸，而滾柱4於直線的路徑中以直立面511來保持滾柱4是可行的，因為兩滾柱4於直線路徑是相互平行的，但本發明考慮到滾柱4於螺旋狀的負荷路徑會傾斜一角度排列(滾柱會傾斜一角度設置為必然現象，這是因為螺旋的關係)，而使兩滾柱4的端部產生幹涉(請參閱圖1所示)，故如果以圖4 B結構的間隔子5於負荷路徑中保持滾柱4，勢必無法讓滾柱4傾斜一角度設置，而又會讓滾柱4之間的間距拉大，相對也失去於間隔子5設置保持凹部51的意義，故為了讓滾柱4於負荷路徑中能傾斜一角度設置，且不會拉大兩滾柱4之間的距離，因此，本發明增加以下設計，請參閱圖4 C及圖5所示，本發明於各保持凹部51兩側又設置與直立面511銜接且與直立面511具有一夾角的斜向面512，斜向面512能吸收滾柱4於負荷路徑中傾斜的角度，且不會讓滾柱4之間的間距拉大；另外，該間隔子亦保留圓柱體的間隔子外型，於側面53為一圓弧狀結構，端面52為一平面，如此可避免間隔子5與運行路徑產生幹涉，故本發明完全考慮到滾柱與直線路徑及螺旋路徑的設置型態，以設計出一真正能符合滾柱為同向排列的滾柱螺杆需求的間隔子。
[0024]接著，請參閱圖6至圖12所示，為本發明第一較佳實施例間隔子實際使用於滾柱螺杆的狀態說明:
本發明具間隔子的滾柱螺杆，包含:一螺杆1，其以一方向延伸為長條狀結構，該螺杆I表面設有螺旋狀的滾動溝11 ;一螺帽2，其套設於該螺杆1，並設有相對滾動溝11的滾動槽21，該滾動溝11及滾動槽21的斷面皆為V字型，且滾動溝11及滾動槽21構成一負荷路徑90 ;一回流件3，其設於該螺帽2上，並具有一回流道31，該回流道3)與負荷路徑90銜接以構成一循環路徑；一翻轉元件6，設置於螺帽2上，並具有一翻轉道61，該翻轉道61銜接於循環路徑的負荷路徑90中，以構成一運行路徑；
多個滾柱4，設於運行路徑中，由翻轉道61 —端至回流道31 —端的負荷路徑90中的各滾柱4A的軸心朝相同方向排列，而由翻轉道61另一端至回流道31另一端負荷路徑90中的各滾柱4B的軸心朝相同方向排列，故滾柱螺杆中具有兩組不同方向排列的滾柱4A、4B，這主要是讓兩軸方向T、Y的負荷不同，而讓滾柱螺杆可應用於一軸方向負荷高，而另一軸方向不需承受太大負荷的設備，如圖8標號所不軸方向T的負荷大於軸方向Y的負荷，負荷能力大小判斷視滾柱數量而定。而各滾柱4具有一外徑面41，該外徑面41與滾動溝11及滾動槽21接觸；
多個間隔子5，設置於各滾柱4之間，間隔子於兩側分別設置保持凹部51，保持凹部51是供滾柱4容置，且各保持凹部51具有一直立面511及兩斜向面512，該直立面511位於兩斜向面512之間，且直立面511與兩斜向面512之間各具有一夾角，且該斜向面512傾斜方向朝滾柱4的端面傾斜；其中，滾柱4於負荷路徑90時，如圖10及圖12所示，滾柱4的外徑面41與其中一斜向面512接觸，故該滾柱4可傾斜一角度設置，且兩滾柱4間的端部具有一間隙H而不會產生幹涉，故可以讓滾柱4的運行速度提升，相對也提升了順暢度；滾柱4於回流道31時，如圖9及圖10所示，滾柱4的外徑面41是與直立面511接觸，因為回流道31大部分為直線路徑，各滾柱4間是以平行的方式運行，故藉由直立面511的保持是最佳的，可確保兩滾柱4之間的平行度，而不會讓滾柱4有傾斜的情形發生造成滾柱4與回流道31產生幹涉；另外，間隔子5的側面53為一圓弧狀結構，端面52為一平面，而側面53與端面52皆相對滾動溝11及滾動槽21設置，故該間隔子5於運行時可藉由側面53為圓弧狀的結構避免與滾動溝11及滾動槽21產生大面積幹涉；而端面52藉由平面的設計，讓間隔子5與滾動溝11及滾動槽21具有一間距，使間隔子5於負荷路徑90中運行時不會產生幹涉，而本實施例中的端面52與側面53為設計為最佳設計，當然亦可為不同結構。
[0025]請參閱圖13至圖15D所示，本發明的第二實施例，該實施例與第一較佳實施例不同在於:間隔子5的兩側面53的圓弧G1、G2的中心點C1、C2設計為相互錯位的型態，如圖14所示，兩中心點C1、C2分別位於間隔子5直向中心線B及橫向中心線Q的兩側，接著，請參閱圖15A至圖MD所示，當間隔子5於裝配或運行傾倒時，藉由兩側面53的圓弧G1、G2偏位設計，即可藉由滾柱4於運行時所產生的推擠力F，使間隔子5旋轉最後扶正該間隔子
5,而扶正間隔子5的原理是因為滾柱4外徑面41與間隔子5接觸的接觸點非圓弧Gl、G2的最高點，而滾柱4施以一推力於圓弧Gl、G2時，圓弧Gl、G2就會順著滾柱4的外徑面41滑動，滑動至圓弧Gl、G2末端時，外徑面41則與保持凹部51接觸，而完成間隔子5扶正的動作，如此一來，即可避免間隔子5因為傾倒而與運行路徑產生摩擦乾涉而影響滾柱4的運行。其餘間隔子5結構及功效與第一較佳實施例相同，再此不再多作贅述。[0026]請參閱圖16所示，本發明第三較佳實施例間隔子的剖視圖，本實施例與第二較佳實施例不同在於:間隔子5的每一側面53的圓弧由兩個以上構成，本實施例一側面53為兩圓弧G2、G3，另一該側面53亦為兩圓弧Gl、G4，請參閱圖16所示，上方的側面53的兩圓弧G2、G3的兩中心點C2、C3分別位於直向中心線B的兩側，且中心點C3位於中心點C2的下方，且圓弧G2與圓弧G3相連接，並且圓弧G3較圓弧G2內縮【注:請參考圖16，內縮的意思是指當圓弧G3以直向中心線B為中心線，鏡射至對側形成一虛擬圓弧G3』，而該虛擬圓弧G3』的尺寸與圓弧G3相同，虛擬的圓弧G3』位於圓弧G2內側，故圓弧G3較圓弧G2內縮】；而圖16的下方側面53兩圓弧G1、G4的兩中心點C1、C4分別位於直向中心線B的兩側，且中心點Cl位於中心點C4的下方，且該圓弧Gl與圓弧G4相連接，並且圓弧Gl較圓弧G4內縮；再者，兩側面53圓弧G1、G2、G3、G4的中心點關係為:兩側面53的兩中心點C1、C4為一組，C2、C3為一組，分別位於橫向中心線Q的兩側，如此結構亦能達到第二較佳實施例的效果，方能讓傾倒的間隔子5藉由兩滾柱4的推擠力再次扶正，以避免間隔子5因為傾倒而與運行路徑產生摩擦乾涉而引響滾柱4的運行，其餘間隔子5結構及功效相同，再此不再多作贅述。
[0027]為求清楚說明本發明的實施特點，以下說明本發明具有間隔子的滾柱螺杆較現有滾柱螺杆的進步之處及實用方式:
本發明已改善現有技術的裝配方式，本發明的間隔子為獨立個體，於裝配時可先將滾柱裝設於負荷路徑後再裝設一間隔子，故裝配非常容易，可大幅縮短裝配時間。且本發明間隔子不需於負荷路徑加工任何結構與其做搭配，故更能節省滾柱螺杆的加工成本，也使裝配更加容易。
[0028]本發明間隔子能有效避免兩滾柱的端部產生幹涉，且針對直線路徑(指回流道)與螺旋路徑(指負荷路徑)設計讓滾柱承靠的面(直立面與斜向面)，使滾柱能順暢的運行於負荷路徑、回流道及翻轉道。
[0029]本發明間隔子讓兩滾柱之間的間距縮至最小，以提升負荷路徑能容納滾柱的數量，讓滾柱螺杆整體負荷能力提升。
[0030]藉由間隔子的側面為圓弧且為偏位設計，讓間隔子於裝配或運行傾倒時，可藉由滾柱的推擠而扶正間隔子，即可避免間隔子因為傾倒而與運行路徑產生摩擦乾涉而引響滾柱的運行。
[0031]上述實施例和圖式並非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬【技術領域】的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利範疇。
【權利要求】
1.一種具有間隔子的滾柱螺杆，其特徵在於，包含: 一螺杆，其以一方向延伸為長條狀結構，於表面設有螺旋狀的滾動溝； 一螺帽，其套設於該螺杆上，該螺帽相對滾動溝設有滾動槽，滾動溝及滾動槽的斷面皆為V字型，滾動溝及滾動槽構成一負荷路徑； 一回流件，其設於螺帽上，具有一回流道，該回流道與該負荷路徑銜接構成一循環路徑; 多個滾柱，其設於該循環路徑中，各滾柱具有一外徑面，該外徑面與滾動溝及滾動槽接觸； 多個間隔子，其設置於各滾柱之間，每一間隔子具有兩保持凹部，保持凹部容置滾柱，每一保持凹部具有一直立面及兩斜向面，該直立面位於兩該斜向面之間，且該直立面與兩該斜向面之間各具有一夾角，斜向面的傾斜方向朝滾柱的端面傾斜； 當滾柱於負荷路徑時，滾柱的外徑面與間隔子保持凹部的其中一斜向面接觸；滾柱於回流道時，滾柱外徑面與直立面接觸。
2.如權利要求1所述的具有間隔子的滾柱螺杆，其特徵在於:所述間隔子還具有兩端面，所述端面為平面結構。
3.如權利要求1所述的具有間隔子的滾柱螺杆，其特徵在於:所述間隔子還具有兩側面，所述側面為圓弧狀結構。
4.如權利要求3所述的具有間隔子的滾柱螺杆，其特徵在於:所述兩側面的圓弧數量分別為一個，兩圓弧的中心點分別位於該間隔子的直向中心線及橫向中心線的兩側。
5.如權利要求3所述的具有間隔子的滾柱螺杆，其特徵在於:所述兩側面的圓弧數量分別為二個，其中一側面兩圓弧的兩中心點分別位於該間隔子的直向中心線的兩側，且其中一圓弧的中心點位於另一圓弧中心點的下方；另一側面兩圓弧的兩中心點分別位於該間隔子的直向中心線的兩側，且其中一圓弧的中心點位於另一圓弧中心點的下方。
6.如權利要求1所述的具有間隔子的滾柱螺杆，其特徵在於:更包含一翻轉元件，其設置於螺帽上，並具有一翻轉道；該翻轉道銜接於所述循環路徑的負荷路徑中，構成一運行路徑。
7.如權利要求6所述的具有間隔子的滾柱螺杆，其特徵在於:所述滾柱設於該運行路徑中，由翻轉道一端至回流道一端的負荷路徑中的各滾柱的軸心朝相同方向排列；由翻轉道另一端至回流道另一端的負荷路徑中的各滾柱的軸心朝相同方向排列。
【文檔編號】F16H25/22GK103511576SQ201210219592
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月29日 優先權日:2012年6月29日
【發明者】劉憲正, 吳文加 申請人:上銀科技股份有限公司