专利名称：滚珠花键组及其花键轴的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种滚珠花键组及其花键轴，特别是关于一种轨道槽对称的滚珠 花键组及其花键轴。
背景技术：
在各种滚珠花键组中，花键轴同时扮演了承载与运动功能的核心角色，一方面必 须具备足够的刚性，以提供滚珠花键组足够的支撑力，另一方面在结构上又有极高的精度 要求，以避免整体组件的运作效能不佳，或产生异常噪音。图1是公知花键轴在加工制作时的示意图。需先说明的是，公知的花键轴是设置 三条滚珠的轨道槽，且任意两者间形成角度是120°的夹角。请参照图1所示，在制程过程 中，首先将工件11设置在固定装置12，且使预定加工的位置朝向研磨装置13。待研磨装置 13研磨完成一条轨道槽后，另藉由一个具有夹头及旋转分度功能的机构(图未示)夹持工 件11旋转120°，再于下一预设位置加工研磨。如此，工件11必须经由三次研磨程序及两 次旋转作动才能制成一个花键轴。由上述繁复的工序可知，花键轴的制作成本高，不仅在于工件11的转动费时，且 每次研磨仅能制成一条轨道槽，使得工时延长，另外在精度方面，也会因工件11在每次研 磨中仅承受一个轴向Y的外力，当与本身重力相加成后，极容易造成结构弯曲变形，影响成 品良率。另外，在进行角度分度与转动时，也常因为定位及量测的问题，导致研磨位置的偏 离或误差，是不良率产生的另一重大因素。再者，具旋转分度功能的机构本身属于专用型机 台，结构复杂，应用成本亦高。因此，如何提供一种制程简单，易于加工，且具高精度与高可靠度的滚珠花键组及 其花键轴已成为一项重要的课题。另外，此滚珠花键组的花键轴较佳是要能与其它类型的 工件共享加工机台，以进一步节省设备成本。
实用新型内容有鉴于上述课题，本实用新型的目的是提供一种制程简单，易于加工，且具高精度 与高可靠度的滚珠花键组及其花键轴。另外，此滚珠花键组的花键轴较佳能与其它类型的 工件共享加工机台，以进一步节省设备成本。本实用新型可采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型的一种花键轴包括一轴本体以及多数轨道槽。轴本体具有一中 轴。所述轨道槽相对中轴对称设置在轴本体的表面。在本实用新型的部分实施例中，所述轨道槽是相对中轴两两成对地设置在中轴左 右两侧的表面。在本实用新型的一实施例中，各轨道槽的槽面分别是歌德式圆弧。在本实用新型的一实施例中，相对中轴而设置在同侧的两个轨道槽具有一夹角， 且夹角的范围是30度至140度。[0012]依据本实用新型的一种滚珠花键组包括一花键轴、一外筒以及二端盖。花键轴具 有一轴本体及多数轨道槽。轴本体具有一中轴，且所述轨道槽相对中轴对称设置在轴本体 的表面。外筒套设并滑动设置在花键轴。外筒具有多数滚珠槽，且轨道槽及滚珠槽对应形 成一滚珠通道。端盖套设在花键轴，并分别设置在外筒的两端。在本实用新型的部分实施例中，外筒具有多数循环通道，且各端盖具有多数回流 通道。回流通道位在滚珠通道及循环通道的两端，且对应的滚珠通道、循环通道及回流通道 共同形成多数滚珠循环路径。其中，滚珠花键组还包括多数滚珠，容置在滚珠循环路径。在本实用新型的一实施例中，所述轨道槽是相对中轴两两成对地设置在中轴左右 两侧的表面。在本实用新型的一实施例中，各轨道槽的槽面分别是歌德式圆弧。在本实用新型的部分实施例中，设置在中轴左右两侧的两个轨道槽具有一夹角， 且夹角的范围是30度至140度。承上所述，依据本实用新型的滚珠花键组及其花键轴是通过在花键轴的表面设置 对称的轨道槽，以形成高刚性、高精度且加工成本低的滚珠花键组。详细而言，本实用新型 的花键轴利用轨道槽相对中轴对称的特性，使研磨加工作业能同时由相对两侧实施，不仅 免除旋转与定位等易产生误差的工序，有效提高成品精度，更节省使用特殊设备以及多次 重复作业的成本。再者，由于施力方向相互对称，可显著减少工件因研磨加工时受力不均所 导致的弯曲变形。与公知技术相较，本实用新型的滚珠花键组及其花键轴不仅具有上述优 势，还可进一步与其它如滑轨等类型的工件共享同一研磨机台，增加单一厂商的生产品项， 提升竞争力。
图1是公知花键轴在加工制作时的示意图；图2是依据本实用新型较佳实施例的滚珠花键组的分解示意图；图3是图2所示的花键轴的剖面图；图4是本实用新型另一较佳实施例的滚珠花键组的分解示意图；图5A是依据本实用新型又一较佳实施例的滚珠花键组在垂直花键轴的方向剖面 的示意图；以及图5B是图5A所示的区域Z的放大示意图。主要元件符号说明11 工件12:固定装置13 研磨装置2、4、5 滚珠花键组21、41、51 花键轴211,411 轴本体212、212a、212b、212c、212d、412、412a、412b、412c、412d、512 轨道槽213、413、513 中轴214、414 表面[0034]22、42、52 外筒[0035]221,421 定位槽[0036]222、422、522 滚珠槽[0037]223,423 循环通道[0038]23、43、53 滚珠保持器[0039]231,431 定位肋条[0040]232,432 滚珠开孔[0041]233,433 导引部[0042]24,44 端盖[0043]241,441 回流通道[0044]25、45、55 滚珠[0045]424 凸缘[0046]L、R、A 箭号[0047]RP、RP，滚珠循环路径[0048]S1、S2、S3 直线[0049]Y:轴向[0050]Z:区域[0051]θ、θ，夹角
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依本实用新型较佳实施例的一种滚珠花键组及其花键 轴，其中相同组件以相同符号表示。图2是依据本实用新型较佳实施例的滚珠花键组的分解示意图，而图3是图2所 示的花键轴的剖面图。请参考图2所示，在本实施例中，滚珠花键组2包括一花键轴21、一 外筒22、一滚珠保持器23、二端盖M以及多数滚珠25。以下，配合参考图3，先说明花键轴21的加工过程与结构特征。请参考图3所示， 花键轴21具有一轴本体211以及多数轨道槽212，在本实施例中，是以花键轴21具有四个 轨道槽212为例，且为方便说明，可将其进一步区分为轨道槽21h、212b、212c、212d。轴本 体211具有一中轴213，且四条轨道槽212相对中轴213对称设置在轴本体211的表面214。 进一步定义本实施例所称的「对称设置」，其意指以一通过中轴的直线为参考中心，在此直 线的两侧，具有相等数目的轨道槽。在图3所示的态样中，是以与水平线垂直的直线Sl左 右两侧各分别具有两条轨道槽212为例，且轨道槽21 与轨道槽21北、以及轨道槽212c与 轨道槽212d是相对中轴213两两成对地对称设置在轴本体211左右两侧的表面214上。需特别强调的是，上述轨道槽212的数目并不以四条为限，端视应用上的需要，而 以相对于中轴213对称设置为原则，故在其它实施例中，花键轴可具有例如六或八条轨道 槽。再者，相互对称的轨道槽212亦非限定尺寸、弧度或形状要完全相同。另外，值得说明 的是，相较于公知使用三条的设计，本实用新型设置四条或甚至四条以上的轨道槽212，还 可有效提升刚性与负载能力。是以，请参考图3所示，具有上述结构的花键轴21在制作时，可透过其特殊的轨道
5槽212配置方式，使研磨装置能在工件的左右两侧表面214同时实施加工研磨，将多个轨道 槽212在一次操作中制作完成，同时亦不需另外增设旋转分度机构。再者，因研磨的施力方 向(如图3中的箭号L、R所示)也是彼此对称，故能在一定程度上相互抵销，避免工件每次 仅受单向外力，导致弯曲变形。设置在通过中轴213的直线Sl左右两侧的两个轨道槽212具有一夹角θ，其角度 范围可由30°至140°，在本实施例中是以轨道槽21 与轨道槽212c间具有60°的夹角 为例说明，但不以此为限，端视应用目的及承载对象的需要，而能与外筒22及滚珠保持器 23对应配合为原则。请重新参考图2所示，外筒22套设并滑动设置在花键轴21，具有多数定位槽221 及与轨道槽212数目对应的多数滚珠槽222，在本实施例中，是以外筒22具有两个定位槽 221及四个滚珠槽222为例，但不以此为限，依不同要求及设计，外筒22亦可具有一个、二个 或三个定位槽221，或者多于四个定位槽221也可以。滚珠保持器23设置在花键轴21与外筒22间，可使滚珠25在组装前或与花键轴 21分离时仍能维持其位置，避免掉落。因此，本实施例的滚珠花键组2的外筒22的滚珠槽 222不需形成如公知的开口较窄的结构，借此可使滚珠槽222的加工较为简易，并可进一步 降低制作成本。滚珠保持器23具有多数定位肋条231及多数滚珠开孔232。其中，定位肋条231 与定位槽221对应连接，以避免滚珠保持器23发生转动移位。滚珠开孔232与轨道槽212 及滚珠槽222对应形成多数滚珠通道。在本实施例中，以滚珠保持器23具有四个定位肋条 231及四个滚珠开孔232为例，然非限制性，定位肋条231及滚珠开孔232的个数及设置位 置可分别对应于定位槽221及轨道槽212的个数及设置位置而改变。另外，需特别说明的 是，在本实用新型其它实施例中，滚珠花键组也可以不设置滚珠保持器，而直接由轨道槽及 滚珠槽形成滚珠通道，本实用新型在此不限。此外，滚珠保持器23还可具有一导引部233与轨道槽212对应连接，以进一步导 引滚珠25回流及避免滚珠保持器23的转动移位，然而导引部233的设置非为限制条件。请参考图2所示，在本实施例中，二端盖M分别套设在花键轴21，并分别设置在外 筒22的两端。另外，外筒22还具有多数循环通道223，各端盖M具有多数回流通道M1， 在本实施例中，是以外筒22具有四条循环通道223以及各端盖M具有四条回流通道241 为例，以对应前述其他组件结构，但并不以此为限。回流通道Ml位在滚珠通道及循环通道 233的两端，且滚珠通道、循环通道233及回流通道241共同形成多数滚珠循环路径RP。而 滚珠25则设置在滚珠循环路径RP。需特别说明的是，图2为清楚显示，端盖M仅显示四条 回流通道241其中之一。图4是本实用新型另一较佳实施例的滚珠花键组的分解示意图。请参照图4所示， 本实施例的滚珠花键组4与前述实施例大致相同，然而差异在于外筒42具有一凸缘424。 借此，可增加本实用新型的滚珠花键组4的应用范围。图5A是依据本实用新型又一较佳实施例的滚珠花键组在垂直花键轴的方向剖面 的示意图，而图5B是图5A所示的区域Z的放大示意图。请参考图5A所示，本实施例的滚 珠花键组5与前述实施例的滚珠花键组2大致相同，惟花键轴51的轨道槽512及外筒52 的滚珠槽522的槽面分别是歌德式圆弧。是以，请参考图5B所示，滚珠55容置在滚珠通道中进行循环运动时，其球型表面并不会完全贴合在轨道槽512及滚珠槽522的槽面，反而是 呈四点接触的态样(如箭号A所指示的位置)。在本实施例中，滚珠55的接触点至滚珠中 心的直线S2与花键轴51的中轴513至滚珠中心的直线S3具有一角度θ ’，在本实施例中， 是以角度Θ’是40°为例，且四个接触点均相同，但非为限制性。在其它实施例中，上述角 度θ ’也可以视需要而调整，例如是45°，本实用新型在此不限。本实用新型另外揭露一种用在例如上述的滚珠花键组的花键轴，然而，其技术内 容及构型与前述多个实施例的花键轴大致相同，在此不再赘述。综上所述，依据本实用新型的滚珠花键组及其花键轴是通过在花键轴的表面设置 对称的轨道槽，以形成高刚性、高精度且加工成本低的滚珠花键组。详细而言，本实用新型 的花键轴利用轨道槽相对中轴对称的特性，使研磨加工作业能同时由相对两侧实施，不仅 免除旋转与定位等易产生误差的工序，有效提高成品精度，更节省使用特殊设备以及多次 重复作业的成本。再者，由于施力方向相互对称，可显著减少工件因研磨加工时受力不均所 导致的弯曲变形。与公知技术相较，本实用新型的滚珠花键组及其花键轴不仅具有上述优 势，还可进一步与其它如滑轨等类型的工件共享同一研磨机台，增加单一厂商的生产品项， 提升竞争力。以上所述仅是举例性，而非限制性。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其 进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。
权利要求1.一种花键轴，其特征在于，包括 一轴本体，具有一中轴；以及多数轨道槽，相对所述中轴对称设置在所述轴本体的表面。
2.根据权利要求1所述的花键轴，其特征在于，所述轨道槽是相对所述中轴两两成对 地设置在所述中轴左右两侧的所述表面。
3.根据权利要求1所述的花键轴，其特征在于，各所述轨道槽的槽面分别是歌德式圆弧。
4.根据权利要求1所述的花键轴，其特征在于，其中相对所述中轴而设置在同侧的两 个所述轨道槽具有一夹角，且所述夹角的范围是30度至140度。
5.一种滚珠花键组，其特征在于，包括一花键轴，具有一轴本体及多数轨道槽，所述轴本体具有一中轴，且所述轨道槽相对所 述中轴对称设置在所述轴本体的表面；一外筒，套设并滑动设置在所述花键轴，所述外筒具有多数滚珠槽，且所述轨道槽及所 述滚珠槽对应形成多数滚珠通道；以及二端盖，套设在所述花键轴，并分别设置在所述外筒的两端。
6.根据权利要求5所述的滚珠花键组，其特征在于，所述轨道槽是相对所述中轴两两 成对地设置在所述中轴左右两侧的所述表面。
7.根据权利要求5所述的滚珠花键组，其特征在于，各所述轨道槽的槽面分别是歌德 式圆弧。
8.根据权利要求5所述的滚珠花键组，其特征在于，其中相对所述中轴而设置在同侧 的两个所述轨道槽具有一夹角，且所述夹角的范围是30度至140度。
9.根据权利要求5所述的滚珠花键组，其特征在于，所述外筒具有多数循环通道，各端 盖具有多数回流通道，所述回流通道位在所述滚珠通道及所述循环通道的两端，且对应的 所述滚珠通道、所述循环通道及所述回流通道共同形成多数滚珠循环路径。
10.根据权利要求9所述的滚珠花键组，其特征在于，还包括 多数滚珠，容置在所述滚珠循环路径。
专利摘要一种滚珠花键组包括一花键轴、一外筒以及二端盖。花键轴具有一轴本体及多数轨道槽。轴本体具有一中轴，且轨道槽相对中轴对称设置在轴本体的表面。外筒具有多数滚珠槽，且轨道槽及滚珠槽对应形成多数滚珠通道。端盖套设在花键轴，并分别设置在外筒的两端。本实用新型另外揭露一种花键轴。依据本实用新型之滚珠花键组具有高刚性、高精度，低成本且易于加工的特性。
文档编号F16C29/06GK201884466SQ201020627330
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者李进胜, 杨进财 申请人:全球传动科技股份有限公司