TWI509170B - A return member for the ball screw, and a ball screw using the return element - Google Patents

Description

用於滾珠螺桿之迴流元件及使用該迴流元件之滾珠螺桿

本發明與線性傳動機構有關，特別是指一種用於滾珠螺桿之迴流元件及使用其之滾珠螺桿。

目前滾珠螺桿的設計都會在螺帽內配置一迴流元件，讓各滾珠可以藉由迴流元件所提供之迴流通道而在螺桿軸與螺帽之間不斷地循環運行。請參閱第一圖所示之一種習用滾珠螺桿10，主要是在螺帽13之軸孔15的孔壁加工出一安裝槽16，用以將迴流元件17安裝在內，使迴流元件17之迴流道18銜接螺帽13之內螺紋槽14，以便讓各滾珠19能夠在由螺桿軸11之外螺紋槽12、螺帽13之內螺紋槽14，以及迴流元件17之迴流道18所構成之一循環路徑內運行。而此種型式的迴流元件17係適用於該螺帽13之一端具有與設備連結的外螺紋、或該螺帽13內螺紋槽14之導程小、或該螺帽13的外徑小的滾珠螺桿，因前述螺帽的結構限制，故該種型式的迴流元件17並無法由業界俗稱的外循環式或端塞循環式的迴流元件來取代。

然而在前述習用滾珠螺桿10中，螺帽13之安裝槽16是以線切割加工方式所形成，除了加工成本高之外，安裝槽16在加工完成之後會貫穿螺帽13之兩端，使得迴流元件17在組裝於安裝槽16內時必須要不停地調整位置，一旦位置有所偏差就很容易造成迴流道18與內螺紋槽14之間沒有辦法確實銜接在一起而產生對位上的問題，如第二圖所示，此舉將會嚴重影響滾珠19在運行時的順暢度，當滾珠19無法順暢運行時便會不斷地撞擊迴流元件17，進而導致迴流元件17或滾珠19的損壞。

另一方面，在裝設滾珠19時，滾珠19必須要配合迴流道18的位置而採用分批的方式進行安裝，也就是先將第一批滾珠19填入外螺 紋槽12、內螺紋槽14，以及第一個迴流道18之後，接著再將第二批滾珠19裝填於外螺紋槽12、內螺紋槽14，以及第二迴流道18內，直到將全部的滾珠19裝填於每一個迴流道18內為止，裝珠過程實在相當的麻煩。

綜合上述可知，前述習用技術具有加工成本高、裝配不易、對位精度差，以及運行順暢度欠佳等問題。

本發明之主要目的在於提供一種用於滾珠螺桿之迴流元件，其能讓所使用之滾珠螺桿具有加工成本低、裝配容易、對位精度高，以及提升運行順暢度的特色。

為了達成上述目的，本發明之迴流元件包含有一第一表面及一背對該第一表面之第二表面。該迴流元件之第一表面具有一迴流通道，該迴流通道自該第一表面之一側邊延伸至該第一表面之另一側邊，且該迴流通道之兩端分別形成一銜接口，該迴流元件之第二表面設有一銜接槽，該銜接槽位於該迴流通道之該兩銜接口之間。

較佳地，該迴流元件之第二表面朝該第一表面的方向凹陷設置，用以配合該滾珠螺桿之一螺桿軸的表面，再者，該迴流元件之第一表面區分成二相互銜接之傾斜面，該兩傾斜面具有相反的傾斜方向，該迴流通道自其中一該傾斜面沿著該迴流元件之長度方向延伸至另一該傾斜面。藉此，該滾珠螺桿之各滾珠便能相當順暢地進出該迴流通道。

較佳地，該迴流元件具有至少一固定孔，該固定孔貫穿該第一、第二表面，藉由一固定件穿過該滾珠螺桿之一螺帽且固定於該固定孔，用以將該迴流元件與該螺帽固定在一起。

20‧‧‧滾珠螺桿

30‧‧‧螺桿軸

32‧‧‧外螺紋槽

40‧‧‧螺帽

41‧‧‧軸孔

42‧‧‧安裝槽

43‧‧‧內螺紋槽

44‧‧‧抵靠面

45‧‧‧穿孔

50‧‧‧滾珠

51‧‧‧第一通道

52‧‧‧第二通道

60‧‧‧迴流元件

61‧‧‧第一表面

611‧‧‧第一傾斜面

612‧‧‧第二傾斜面

613‧‧‧第一側邊

614‧‧‧第二側邊

615‧‧‧第三側邊

616‧‧‧第四側邊

617‧‧‧第一弧形倒角

62‧‧‧第二表面

63‧‧‧迴流通道

632‧‧‧銜接口

64‧‧‧銜接槽

65‧‧‧導引凸塊

66‧‧‧固定孔

68‧‧‧副本體

70‧‧‧迴流元件

71‧‧‧第一表面

72‧‧‧第二表面

73‧‧‧迴流通道

732‧‧‧銜接口

74‧‧‧銜接槽

80‧‧‧固定件

第一圖為習用滾珠螺桿之立體分解圖。

第二圖為習用滾珠螺桿之局部剖視圖，主要顯示螺帽與迴流元件之間的組裝關係。

第三圖係使用本發明第一實施例之滾珠螺桿的立體組合圖。

第四圖係使用本發明一實施例之滾珠螺桿的立體分解圖。

第五圖係使用本發明一實施例之滾珠螺桿所提供之螺帽的剖視圖。

第六圖為本發明第一實施例之立體圖。

第七圖為本發明第一實施例之端視圖。

第八圖為本發明第一實施例之俯視圖。

第九圖為本發明第一實施例之仰視圖。

第十圖係使用本發明第一實施例之滾珠螺桿的局部剖視圖，主要顯示螺帽之內螺紋槽與迴流元件之銜接槽之間的關係。

第十一圖係使用本發明第一實施例之滾珠螺桿的剖視圖，主要顯示迴流元件之銜接槽與螺桿軸之外螺紋槽之間的關係。

第十二圖係使用本發明第一實施例之滾珠螺桿的部分剖視圖，主要顯示螺桿軸之外螺紋槽、螺帽之內螺紋槽，以及迴流元件之迴流通道之間的關係。

第十三圖係使用本發明第一實施例之滾珠螺桿的立體分解圖。

第十四圖為本發明第一實施例之立體分解圖。

第十五圖為本發明第一實施例之立體分解圖。

第十六圖為本發明第一實施例之立體分解圖。

第十七圖為本發明第二實施例之立體圖。

第十八圖係使用本發明第二實施例之滾珠螺桿的立體分解圖。

第十九圖為本發明第二實施例之立體圖。以及第二十圖係使用本發明第二實施例之滾珠螺桿的立體分解圖。

為了詳細說明本發明之結構、特徵及功效所在，茲列舉較佳實施例並配合下列圖式說明如後。

請先參閱三及四圖，係使用本發明第一較佳實施例之迴流元件60的滾珠螺桿20，圖中所示之滾珠螺桿20包含有一螺桿軸30、一螺帽40，以及多數個滾珠50，其中：螺桿軸30具有一外螺紋槽32；螺帽40具有一軸孔41，用以套設螺桿軸30，使得螺帽40能沿著螺桿軸30之軸向移動，軸孔41之孔壁具有相互鄰接之一安裝槽42及一內螺紋槽43，安裝槽42自螺帽40之端面沿著軸孔41之軸向延伸，且安裝槽42之一端形成一抵靠面44(如第五及十一圖所示)，內螺紋槽43對應於螺桿軸30之外螺紋槽 32而與外螺紋槽32之間形成一供各滾珠50運行之第一通道51(如第十一及十二圖所示)，此外，螺帽40更具有二相對之穿孔45，兩穿孔45位於安裝槽42之兩相對側邊(如第五圖所示)。

請參閱第六圖，為本發明第一較佳實施例所提供之迴流元件60，迴流元件60具有與螺帽40之安裝槽42相配合的形狀，使得迴流元件60能夠裝設於螺帽40之安裝槽42內，並在裝設於安裝槽42之後抵靠於抵靠面44(如第十一圖所示)而完成定位。

如第六至九圖所示，本發明之迴流元件60包含有一第一表面61及一背對第一表面61之第二表面62，其中，第二表面62朝第一表面61的方向呈弧狀凹陷設置而能配合螺桿軸30之表面，第一表面61區分成具有相反傾斜方向之一第一傾斜面611及一第二傾斜面612，第一、第二傾斜面611、612的延伸方向分別平行於第二表面62的切線方向，亦即平行於螺桿軸30的切線方向，而且，第一傾斜面611具有一第一側邊613及一第二側邊614，第二傾斜面612具有一第三側邊615及一第四側邊616，其中，第一傾斜面611之第一側邊613與第二傾斜面612之第三側邊615之間經由一第一弧形倒角617相互銜接，第一傾斜面611之第二側邊614與第二傾斜面612之第四側邊616分別形成一第二弧形倒角與第二表面62銜接。

請再參照第九及十二圖，第一表面61具有一供各滾珠50運行之迴流通道63，迴流通道63自第一表面61之第一傾斜面611的第二側邊614沿著迴流元件60的長度方向跨過第一弧形倒角617再斜向延伸至第一表面61之第二傾斜面612的第四側邊616，而且，迴流通道63之兩端呈開放狀而分別形成一貫穿第一、第二表面61、62之銜接口632，用以銜接第一通道51，使各滾珠50能夠經由迴流通道63進出第一通道51。

請再參照第八、十及十一圖，第二表面62設有二相對之銜接槽64及二相對之導引凸塊65，兩銜接槽64位於迴流通道63之兩銜接口632之間，用以銜接螺帽40之內螺紋槽43且對應於螺桿軸30之外螺紋槽32，使得各銜接槽64與外螺紋槽32之間形成一銜接第一通道51之第二通道52，用以供各滾珠50運行，該導引凸塊65係容設於該外螺紋槽32，各導引凸塊65之一端凸出於迴流通道63之銜接口632，用以導引各滾珠50 進入第一通道51。需說明的是，各導引凸塊65與第二表面62可為一體成型或可拆方式結合，在此是以一體成型方式為例。而第十三圖所示，則係各導引凸塊65與第二表面62以可拆方式結合。需特別說明的是，在此係以使用導引凸塊65為例，事實上也可以不設置導引凸塊65，而各滾珠50仍然可以進入第一通道51，但是設置導引導引凸塊65可以讓滾珠50運作順暢。

此外，迴流元件60具有二相對之固定孔66，各固定孔66貫穿第一表面61及第二表面62，並且鄰近導引凸塊65，同時又連通螺帽40之穿孔45，在組裝時藉由兩固定件80(在此以螺絲為例)分別穿過螺帽40之穿孔45且固定於迴流元件60之固定孔66內，用以將螺帽40與迴流元件60固定在一起。需說明，迴流元件60的固定除了使用螺絲80固定外，亦可使用凹凸配合結構卡制固定，例如：螺帽40設有凹槽，迴流元件60設有配合凹槽的凸塊，藉由凸塊進入凹槽固定迴流元件60。

綜上所陳，本發明之迴流元件60及使用其之滾珠螺桿20將具有以下特色：

1.螺帽40之安裝槽42可以由銑削加工或鑽削加工而形成，迴流元件60則是可以由塑膠射出成型或金屬加工成型，在此並不特別加以限定。螺帽40之安裝槽42在加工完成之後會直接形成抵靠面44而不會貫穿整個螺帽40，所以在組裝時只要將迴流元件60塞入安裝槽42內，讓迴流元件60抵靠於抵靠面44即完成定位，並不需要再調整迴流元件60的位置，相較於習用技術不但可以有效降低加工成本及簡化裝配過程，同時也可以解決迴流元件60之迴流通道63及銜接槽64與螺帽40之內螺紋槽43之間的對位問題。換言之，本發明具有加工成本低、裝配容易，以及對位精度高的功效。

2.各滾珠50是在由第一通道51、兩第二通道52，以及迴流通道63所構成之一循環路徑內運行，其中迴流通道63之入口段及出口段會藉由第一表面61的斜面設計而平行螺桿軸30的切線方向，所以各滾珠50可以順暢地從第一通道51進入迴流通道63內，同時也可以很順暢地從迴流通道63進入第一通道51內，藉以提升運行的順暢度。此外，在裝設各 滾珠50時可以一次完成安裝，並不需要如習用技術所採用的分批方式，只要將全部滾珠50一一放入第一通道51內之後，各滾珠50就會沿著第一通道51、第二通道52，以及迴流通道63運行而填滿整個循環路徑，以達到簡化裝珠過程的功效。

3.迴流元件60不一定要單獨設置，亦可以配合螺帽40的尺寸而將兩個迴流元件60相互堆疊在一起，而且，迴流元件60也不限於是一體成型所製成之單一本體，亦可以由二相互對稱之副本體68利用前後對接方式，如第十四至十五圖所示，或左右對接方式，如第十六圖所示，組裝而成，不論以何種對接方式進行組裝，在組裝完成之後仍然具有與單一本體相同的功效。

另外，如第十七至二十圖所示。說明本發明第二較佳實施例之迴流元件70，其包含有一第一表面71及一背對第一表面71之第二表面72，而第二表面72朝第一表面71的方向呈弧狀凹陷設置而能配合螺桿軸30之表面，第一表面71具有一供滾珠運行之迴流通道73，迴流通道73自第一表面71之一側邊沿著迴流元件70的長度方向延伸至第一表面71之另一側邊，而且，迴流通道73之兩端分別形成一貫穿側邊之銜接口732，用以銜接第一通道51，使各滾珠50能夠經由迴流通道73進出第一通道。第二表面72設有四相對之銜接槽74，各銜接槽74位於迴流通道73之兩銜接口732之間，用以銜接螺帽40之內螺紋槽43且對應於螺桿軸30之外螺紋槽32。讓各滾珠50係從各銜接口732沿著迴流通道73進入迴流元件中70，經由迴流通道73導引各滾珠50再回到第一通道。

如此一來，在裝設各滾珠50時，因為迴流通道73結構可以一次完成安裝，並不需要如習用技術所採用的分批方式，達到簡化裝珠過程的功效。

最後，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

60‧‧‧迴流元件

61‧‧‧第一表面

611‧‧‧第一傾斜面

612‧‧‧第二傾斜面

614‧‧‧第二側邊

62‧‧‧第二表面

632‧‧‧銜接口

64‧‧‧銜接槽

65‧‧‧導引凸塊

66‧‧‧固定孔

Claims (9)

1. 一種滾珠螺桿，包含有：一螺桿軸，具有一外螺紋槽；一螺帽，具有一軸孔，用以套設該螺桿軸，該軸孔之孔壁具有相互鄰接之一安裝槽及一內螺紋槽，該內螺紋槽對應於該螺桿軸之外螺紋槽，而該內螺紋槽與該外螺紋槽之間形成一第一通道；該安裝槽之一端形成一抵靠面；以及一迴流元件，具有與該安裝槽相配合的形狀而設於該螺帽之安裝槽內，該迴流元件具有一第一表面及一背對該第一表面之第二表面，該第一表面僅具有一迴流通道，該迴流通道自該第一表面之一側邊延伸至該第一表面之另一側邊，且該迴流通道之兩端分別具有一銜接口，該第二表面設有一銜接槽，該銜接槽位於該迴流通道之該兩銜接口之間；用以銜接螺帽之內螺紋槽且對應於螺桿軸之外螺紋槽；其中，該迴流通道之該兩銜接口分別銜接該第一通道，該銜接槽之兩端銜接該內螺紋槽，且該銜接槽對應於該外螺紋槽，使得該銜接槽與該外螺紋槽之間形成一第二通道，該第二通道之兩端分別銜接該第一通道；多數個滾珠，可滾動地設於該第一通道、該第二通道，以及該迴流通道內。
2. 如請求項1所述之滾珠螺桿，其中更包含二導引凸塊，各該導引凸塊分別凸出各該銜接口。
3. 如請求項1所述之滾珠螺桿，其中該第二表面係朝該第一表面之方向呈弧狀凹陷設置。
4. 如請求項3所述之滾珠螺桿，其中該第一表面區分成具有相反傾斜方向之一第一傾斜面及一第二傾斜面，該第一傾斜面具有一第一側邊及一第二側邊，該第二傾斜面具有一第三側邊及一第四側邊，該第一傾斜面之第一側邊與該第二傾斜面之第三側邊之間相互銜接，該第一傾斜面之第二側邊與該第二傾斜面之第四側邊分別銜接該第二表面；該迴流通道自該第一傾斜面之第二側邊延伸至該第二傾斜面之第四側邊。
5. 如請求項4所述之滾珠螺桿，其中該第一傾斜面之第一側邊與該第二傾斜面之第三側邊之間經由一第一弧形倒角相互銜接。
6. 如請求項4所述之滾珠螺桿，其中該第一傾斜面之第二側邊與該第二傾 斜面之第四側邊分別形成一第二弧形倒角。
7. 如請求項1至6中任一項所述之滾珠螺桿，其中該迴流元件具有至少一固定孔，該固定孔貫穿該第一、第二表面。
8. 如請求項1所述之滾珠螺桿，其中該迴流通道呈開放狀。
9. 如請求項8所述之滾珠螺桿，其中各該銜接口貫穿該第一表面和該第二表面。