CN104565030B - 线性传动滚珠花键装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种线性传动滚珠花键装置，包含：一花键轴，其表面设有复数滚动沟；一移动体，其包含本体、两回流件及复数滚动件，该本体设有供该花键轴套设的穿孔，该穿孔设有相对该滚动沟的滚动槽，该滚动沟与滚动槽构成一负荷路径，该穿孔的两端分别设有一安装孔；两该回流件分别容置于两该安装孔，该回流件设有数量相对该滚动槽的回流道，该回流道轮廓为一U形，其两端分别与该负荷路径及回流孔衔接而构成一循环路径；该复数滚动件设置于该循环路径。借此，本发明能够充分发挥原有功能，且螺帽构件外径能够极限小型化，并且组装不费工时，能够价廉并且简便制造又能够维持质量可靠性。

Description

线性传动滚珠花键装置

技术领域

本发明为一种线性传动组件，尤指一种线性传动滚珠花键装置。

背景技术

本发明是关于透过多数滚珠使花键轴和螺帽构件组合成相对直线运动的传动组件，使用在工作机械或各种产业机械的直线引导部或产业用机器人的扭矩传达部等的滚珠花键装置。

习知，此种滚珠花键装置已知有日本实开昭61-179414号专利案或特开昭58-137616号专利案，所揭示的滚珠花键装置。该滚珠花键装置，是由：具备有沿着长方向延伸的复数条滚动沟的花键轴；及透过多数滚珠组装在上述花键轴的同时，具备有上述滚珠无限循环路径的螺帽构件所构成，随着滚珠的无限循环可使上述螺帽构件在花键轴的周围沿着其长方向移动自如。

此外，螺帽构件所具备的滚珠无限循环路径，是由：供滚珠设置的螺帽构件的滚动沟及花键轴的滚动沟所构成的负荷通道；与该负荷通道平行形成的滚珠返回通道；及与该等负荷通道和滚珠返回通道形成链接的U字型方向转换道所构成。接着，借由在负荷通道和滚珠返回通道的两端配置上述方向转换道以构成滚珠无限循环道。

上述文献滚珠花键装置是在形成圆筒状的螺帽构件的内围面和穿设于该内围面的花键轴之间的间隙装设合成树脂制保持器，利用该保持器和螺帽构件的配合形成滚珠返回通道及方向转换道。

此外，为了让滚动在上述负荷通道的滚珠经由方向转换移动至滚珠返回通道，需要让该滚珠脱离花键轴的滚珠滚动沟槽。因此，习知的滚珠花键装置是在上述保持器设有连续于上述方向转换道的滚珠掏起部，使在上述滚珠滚动沟槽滚动过来的滚珠越过该掏起部从该滚珠滚动沟槽脱离，形成为收容在由保持器和螺帽构件合作形成的方向转换道内。

但是，于上述说明的习知滚珠花键装置，因是由保持器和螺帽构件配合形成滚珠返回通道，所以该滚珠返回通道至少是必须从花键轴朝其半径方向空出保持器厚度量的距离。此外，于保持器形成有上述方向转换道或滚珠返回通道，为了实现该复杂形状是利用模具以合成树脂射出成型制成。因此，习用的滚珠花键有以下问题点：

设在螺帽构件内围面的保持器若是变形，则该保持器就会接触花键轴，导致妨碍螺帽构件的运动，所以保持器难以形成极端薄型。因此，就花键轴和螺帽构件之间收容着保持器的习知滚珠花键装置而言，螺帽构件的外径会受到保持器厚度的影响，以致在螺帽构件外径尺寸变大。

习知滚珠花键装置，利用上述保持器使滚珠得以无限循环，但该保持器为塑料射出成型制成，其长度尺寸皆已固定，故无法适用于不同长度的螺帽，通用性不高。

发明内容

本发明是有鉴于上述问题点而为的发明，其目的在于提供一种能够充分发挥原有功能，且螺帽构件外径能够极限小型化，并且组装不费工时，能够价廉并且简便制造又能够维持质量可靠性的滚珠花键装置。

为达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种线性传动滚珠花键装置，包含：

一花键轴，其朝一方向延伸为长条状结构，定义该延伸方向为轴方向，该花键轴的表面设有复数条沿轴方向延伸设置的滚动沟；

一移动体，其包含本体、两回流件及复数滚动件，该本体设有一供花键轴套设的穿孔，该穿孔的内缘面设有相对滚动沟的滚动槽，滚动沟与滚动槽构成一负荷路径，且该穿孔的两端分别设有一安装孔，安装孔的直径大于该穿孔的直径且两者相互连通，本体更设有数量相对滚动槽且平行于滚动槽设置的回流孔，该回流孔的两端与该安装孔相连通，该回流孔的截面为一圆形；两回流件分别容置于两安装孔，回流件设有数量相对滚动槽的回流道，回流道轮廓为一U形，其两端分别与负荷路径及回流孔衔接而构成一循环路径；复数滚动件设置于循环路径。

借由上述的结构，于花键轴与本体之间无设置保持器故可缩小该本体的外径，而该回流件系设置于该本体的两端的安装孔，当该本体只有轴方向的长度变化时，则该回流件仍可通用于该本体，故提高了该回流件的通用性。

再者，为使该滚动件于该循环路径运行时获得较佳的顺畅度，本发明系针对最容易造成滚动件运行不顺畅的回流道，进行特殊路径之设计，其说明如下：

所述的回流道区分为四段，该四段分别依序衔接为爬升段、第一回转段、第二回转段及衔接段；回流道的宽度大于滚动件的直径。

所述的爬升段部分容设于滚动沟，爬升段具有一爬升高度及爬升长度，爬升高度小于爬升长度，且爬升长度符合此关系式：0.25倍滚动件的直径≦爬升长度≦0.5倍滚动件的直径。

所述的第一回转段与第二回转段构成一回转段，该回转段的内轮廓的半径符合此关系式：0.5倍滚动件的直径≦内轮廓的半径≦滚动件的直径。

所述的第一回转段与第二回转段由轴方向观之，该第一回转段与第二回转段的底部轮廓分别由第一圆弧段及第二圆弧段相互相切衔接构成，第一圆弧段与第二圆弧段的圆心相异；且该第一圆弧段的长度符合此关系式：0.5倍第二圆弧段的长度＜第一圆弧段的长度＜0.8倍的第二圆弧段的长度；以及第一圆弧段的半径小于第二圆弧段的半径。

本发明为稳定将该回流件固定于安装孔，于安装孔的内缘面凹陷设置有一环形的固定槽，该回流件设置安装孔时，回流件的端面与固定槽的内侧槽壁相切设置，一固定件设置于该固定槽，该固定件抵触于回流件的端面。

借由上述的路径设计，特别于滚动件脱离该滚动沟时所需爬升高度的设计，将其爬升高度分散至该爬升段及第一回转段的前段的定义：从爬升段与第一回转段衔接点起算至小于第一回转段的总长度的二分之一的范围，让滚动件于爬升段的爬升高度相较以往设计低，相对亦降低了其爬升的阻力，而使滚动件脱离滚动沟时能运行顺畅。

附图说明

图1为本发明线性传动滚珠花键装置的统图；

图2为本发明线性传动滚珠花键装置的组合图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明线性传动滚珠花键装置的回流件的立体图；

图5为本发明回流件的回流道的路径构成示意图；

图6为本发明回流件的回流道的路径构成示意图，由轴方向观之；

图7为图5的B-B剖视图，说明回流道的爬升段细部设计。

【符号说明】

1　　花键轴 11　　滚动沟

2　　本体 21　　穿孔

211　滚动槽 22　　安装孔

23　 固定槽 231　 内侧槽壁

24　 回流孔 3　　 回流件

31　 回流道 32　　端面

A　　爬升段 B　　 第一回转段

C　　第二回转段 D　　 衔接段

B1　 第一回转段的底部轮廓 C1　 第二回转段的底部轮廓

Q　　相切点 T　 　滚动件回转路径

R1　 第一圆弧段的半径 R2　 第二圆弧段的半径

R3　 回转段的内轮廓半径 U　 　回流道的宽度

H　　爬升高度 C　　 爬升长度

90　 负荷路径 100　 循环路径

X　　轴方向 4　　 滚动件

5　　固定件 D1　 穿孔的直径

D2　 安装孔的直径 B2、C2 圆心。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

请参阅图1至图3所示为本发明一较佳实施例，本发明为一种线性传动滚珠花键装置，包含：

一花键轴1，其朝一方向延伸为长条状结构，定义该延伸方向为轴方向X，该花键轴1的表面设有复数条沿轴方向X延伸设置的滚动沟11；

一移动体，其包含本体2、两回流件3及复数滚动件4，该本体2设有一供该花键轴1套设的穿孔21，该穿孔21的内缘面设有相对该滚动沟11的滚动槽211，该滚动沟11与滚动槽211构成一负荷路径90，且该穿孔21的两端分别设有一安装孔22，该安装孔22的直径D2大于该穿孔21的直径D1且两者相互连通，该本体2更设有数量相对该滚动槽211且平行于该滚动槽211设置的回流孔24，该回流孔24的两端与该安装孔22相连通，该回流孔24的截面为一圆形，也就是说该回流孔24径方向为封闭型态；两该回流件3分别容置于两该安装孔22，该回流件3设有数量相对该滚动槽211的回流道31，该回流道31轮廓为一U形，其两端分别与该负荷路径90及回流孔24衔接而构成一循环路径100；该复数滚动件4设置于该循环路径100。

本实施例为了固定该回流件3，于该安装孔22的内缘面凹陷设置有一环形的固定槽23，当该回流件3设置该安装孔22时，该回流件3的端面32与该固定槽23的内侧槽壁231相切设置，再借由一固定件5设置于该固定槽23后，该固定件5抵触于该回流件3的端面32，以限制该回流件3的轴方向X自由度，而该固定件5于本实施例为一由金属制成的C型扣，借此，该回流件3于任意方向皆由金属材质包覆住，请配合图2及图3所示，该回流件3的径方向由该安装孔22包覆，而该回流件3的轴方向X一端由该固定件5部分包覆该端面32，其包覆范围超过该端面32的二分之一为最佳，另一端面向该穿孔21设置，如此可避免滚珠花键装置因不当使用等因素，而造成滚动件4冲击该回流道31的力道过大时，造成该回流件3破裂损坏（注：因为该回流件大部分皆由塑料射出成型制造），此时因为该回流件3周围有金属阻挡即可避免滚动件4掉出该回流道31，即可避免安装该滚珠花键装置的设备，因为滚动件4完全脱离该本体2与花键轴1而使设备失去原本限制的自由度，而造成设备的相关部件相互撞击而损坏，故本发明借由该回流件3的特殊固定结构的设计，因此具有主动防止爆珠（指滚动件）的安全效果以避免更大的损害发生。

再者，请参阅图3至图7所示，为使该滚动件4于该循环路径100运行时获得较佳的顺畅度，故本发明将该回流道31区分为四段，该四段分别依序衔接为爬升段A、第一回转段B、第二回转段C及衔接段D，其中，该爬升段A与负荷路径90衔接，该衔接段D与回流孔24衔接；请参阅图7所示，该爬升段A部分容设于该滚动沟11，该爬升段A具有一爬升高度H及爬升长度C，该爬升高度H小于该爬升长度C，且该爬升长度C符合此关系式：0.25倍滚动件的直径≦爬升长度C≦0.5倍滚动件的直径；该第一回转段B与第二回转段C构成一回转段，该回转段的内轮廓的半径R3符合此关系式：0.5倍滚动件的直径≦内轮廓的半径R3≦滚动件的直径，而该回流道31的宽度U大于该滚动件4的直径。

请参阅图6，该第一回转段B与第二回转段C由轴方向X观之，该第一回转段B与第二回转段C的底部轮廓分别由第一圆弧段B1及第二圆弧段C1相互相切衔接构成，其具有一相切点Q，该第一圆弧段B1与第二圆弧段C1的圆心B2、C2相异、且该第一圆弧段B1的长度符合此关系式：0.5倍第二圆弧段C1的长度＜第一圆弧段B1的长度＜0.8倍的第二圆弧段C1的长度（注：滚动件4至第一回转段B的前段时仍继续爬升，故该第一圆弧段B1的长度必须大于第二圆弧段C1的长度，才能让第一回转段B的前段爬升幅度较为平缓，而让滚动件4顺畅运行至第二回转段C，而获得较平顺的滚动件4的回转路径T）、以及该第一圆弧段B1的半径R1小于该第二圆弧段C1的半径R2；而本发明借由上述的路径设计，特别于滚动件4脱离该滚动沟11时所需爬升高度的设计，将其爬升高度分散至该爬升段A及第一回转段B的前段的定义：从爬升段与第一回转段衔接点起算至小于第一回转段的总长度的二分之一的范围，让滚动件4于爬升段A的爬升高度相较以往设计低，相对亦降低了其爬升的阻力，而使滚动件4脱离滚动沟11时能运行顺畅。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (4)

1.一种线性传动滚珠花键装置，其特征在于，包含：

一花键轴，其朝一方向延伸为长条状结构，定义该延伸方向为轴方向，该花键轴的表面设有复数条沿轴方向延伸设置的滚动沟；

一移动体，其包含本体、两回流件及复数滚动件，该本体设有一供花键轴套设的穿孔，该穿孔的内缘面设有相对滚动沟的滚动槽，滚动沟与滚动槽构成一负荷路径，且该穿孔的两端分别设有一安装孔，安装孔的直径大于该穿孔的直径且两者相互连通，本体更设有数量相对滚动槽且平行于滚动槽设置的回流孔，该回流孔的两端与该安装孔相连通，该回流孔的截面为一圆形；两回流件分别容置于两安装孔，回流件设有数量相对滚动槽的回流道，回流道轮廓为一U形，其两端分别与负荷路径及回流孔衔接而构成一循环路径；复数滚动件设置于循环路径；该回流道区分为四段，该四段分别依序衔接为爬升段、第一回转段、第二回转段及衔接段；该回流道的宽度大于滚动件的直径；该爬升段部分容设于滚动沟，该爬升段具有一爬升高度及爬升长度，该爬升高度小于爬升长度，且该爬升长度符合此关系式：0.25倍滚动件的直径≦爬升长度≦0.5倍滚动件的直径。

2.如权利要求1所述的线性传动滚珠花键装置，其特征在于：第一回转段与第二回转段构成一回转段，该回转段的内轮廓的半径符合此关系式：0.5倍滚动件的直径≦内轮廓的半径≦滚动件的直径。

3.如权利要求1所述的线性传动滚珠花键装置，其特征在于：第一回转段与第二回转段由轴方向观之，该第一回转段与第二回转段的底部轮廓分别由第一圆弧段及第二圆弧段相互相切衔接构成，第一圆弧段与第二圆弧段的圆心相异；且该第一圆弧段的长度符合此关系式：0.5倍第二圆弧段的长度＜第一圆弧段的长度＜0.8倍的第二圆弧段的长度；以及第一圆弧段的半径小于第二圆弧段的半径。

4.如权利要求1所述的线性传动滚珠花键装置，其特征在于：安装孔的内缘面凹陷设置有一环形的固定槽，该回流件设置安装孔时，回流件的端面与固定槽的内侧槽壁相切设置，一固定件设置于该固定槽，该固定件抵触于回流件的端面。