具有间隔子的滚柱螺杆的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有间隔子的滚柱螺杆，包含：螺杆；螺帽，其套设于该螺杆上，螺杆与螺帽之间具有一负荷路径；回流件，其设于该螺帽上，具有一与该负荷路径衔接的回流道；多个滚柱，设于该负荷路径，各滚柱具有一外径面；多个间隔子，分别设置于两滚柱之间，每一间隔子的两侧分别具有一保持凹部，该保持凹部具有一直立面及两斜向面，滚柱于负荷路径时，滚柱的外径面与其中一斜向面接触；滚柱于该回流道时，滚柱的外径面与该直立面接触。借此，本发明具有容易组装、能提高滚柱螺杆的负荷能力，且能避免滚柱之间相互干涉的功效。
【专利说明】具有间隔子的滚柱螺杆
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种传动机械组件，特别是指一种具有间隔子的滚柱螺杆。
【背景技术】
[0002]现今的滚柱螺杆或线性滑轨于工业方面的应用愈来愈多，除了作为线性传动的高精密度效果之外，其他更有摩擦耗损率小、能量转换率高、噪音小及高刚度不易损坏等优点，因此，滚柱螺杆或线性滑轨对于现今各种工业应用机具等重要性也不言可喻。目前的滚柱螺杆或线性滑轨设计常使用的滚动元件之一就是滚柱，为了让元件之间的滚柱能够不断循环、消除应力，许多改良设计皆会在滚柱上安装保持器；但是不同滚柱保持器设计都有其缺陷存在，所以，如何针对滚柱的保持器研发改良出更具竞争力的产品自然成为目前业界的重点。
[0003]请参阅图1所示，现有滚柱螺杆的透视图，由图可得知，当滚柱3排列于螺杆I与螺帽2之间的滚动沟11、21时，各滚柱3会倾斜排列，使滚柱3的端部相互接触(如标号X所指的部位)，而当滚柱螺杆运行时，就会造成滚柱3与滚柱3之间产生摩耗，造成滚柱3端部表面产生剥离，严重时会造成卡死现象使滚柱螺杆无法运行。为求解决前述问题，市场上出现了另一种内循环滚柱螺杆，请参阅图2及图3所示的美国专利第US6575632号案，其将滚柱15的斜对角套设有一保持器16，将此保持器16定位于螺杆17与螺帽(图未示)的牙型轨道中，藉由此保持器16使滚柱15与滚柱15之间不致干涉而产生摩擦；此改良技术看似已经解决过去的问题，但此技术实用之后仍会产生另外的如下问题:
其一，由于滚柱是单一对角线固定一保持器，造成滚柱的保持器必须能够让二侧非负荷面都保持间距不接触，但滚柱在旋转时会对保持器产生一扭矩作用力，使滚柱会朝向未接触的二非负荷面偏斜，使得保持器位置不易固定且容易脱落，而保持器脱落则会造成滚柱螺杆卡死的问题产生；
其二，由于上述滚柱是单一对角线固定一保持器，该保持器为了能够稳固定位，滚柱需要有一定的厚度及材料应力，方能避免滚柱轻易脱落，但是保持器过厚设计却会让滚柱与滚柱之间的间隔变大，造成整体滚柱数量减少、负荷能力降低的问题；
其三，该保持器的设计不易组装，就算将滚柱与保持器组装完成后，要装入螺杆与螺帽之间更是困难，且保持器又需嵌入到牙型轨道中，光是对位就需要花费不少时间，故造成滚柱螺杆的制造成本提闻许多。
[0004]基于上述现有技术的问题点，本发明人经过研究改良后，终有确能达成以下发明目的的发明诞生。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种容易组装、并能提高滚柱螺杆的负荷能力，且能避免滚柱之间相互干涉的具有间隔子的滚柱螺杆。
[0006]本发明的另一目的在于，提供一种间隔子于倾倒时能藉由滚柱的推挤而将间隔子回复原本位置的具有间隔子的滚柱螺杆。
[0007]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
一种具有间隔子的滚柱螺杆，包含:
一螺杆，其以一方向延伸为长条状结构，于表面设有螺旋状的滚动沟；
一螺帽，其套设于该螺杆上，该螺帽相对滚动沟设有滚动槽，滚动沟及滚动槽的断面皆为V字型，滚动沟及滚动槽构成一负荷路径；
一回流件，其设于螺帽上，具有一回流道，该回流道与该负荷路径衔接构成一循环路
径;
多个滚柱，其设于该循环路径中，各滚柱具有一外径面，该外径面与滚动沟及滚动槽接
触；
多个间隔子，其设置于各滚柱之间，每一间隔子具有两保持凹部，保持凹部容置滚柱，每一保持凹部具有一直立面及两斜向面，该直立面位于两该斜向面之间，且该直立面与两该斜向面之间各具有一夹角，斜向面的倾斜方向朝滚柱的端面倾斜；
当滚柱于负荷路径时，滚柱的外径面与间隔子保持凹部的其中一斜向面接触；滚柱于回流道时，滚柱外径面与直立面接触。
[0008]所述间隔子还具有两端面，所述端面为平面结构。
[0009]所述间隔子还具有两侧面，所述侧面为圆弧状结构。
[0010]所述两侧面的圆弧数量分别为一个，两圆弧的中心点分别位于该间隔子的直向中心线及横向中心线的两侧。
[0011]所述两侧面的圆弧数量分别为二个，其中一侧面两圆弧的两中心点分别位于该间隔子的直向中心线的两侧，且其中一圆弧的中心点位于另一圆弧中心点的下方；另一侧面两圆弧的两中心点分别位于该间隔子的直向中心线的两侧，且其中一圆弧的中心点位于另一圆弧中心点的下方。
[0012]本发明具有间隔子的滚柱螺杆还包含一翻转元件，其设置于螺帽上，并具有一翻转道；该翻转道衔接于所述循环路径的负荷路径中，构成一运行路径。
[0013]所述滚柱设于该运行路径中，由翻转道一端至回流道一端的负荷路径中的各滚柱的轴心朝相同方向排列；由翻转道另一端至回流道另一端的负荷路径中的各滚柱的轴心朝相同方向排列。
[0014]采用上述结构后，本发明具有间隔子的滚柱螺杆较现有滚柱螺杆的进步之处在于:
本发明具有间隔子的滚柱螺杆已改善现有滚柱螺杆的装配方式，本发明的间隔子为独立个体，于装配时可先将滚柱装设于负荷路径后再装设一间隔子，故装配非常容易，可大幅缩短装配时间。且本发明间隔子不需于负荷路径加工任何结构与其做搭配，故更能节省滚柱螺杆的加工成本，也使装配更加容易。
[0015]本发明间隔子让两滚柱之间的间距缩至最小，以提升负荷路径能容纳滚柱的数量，让滚柱螺杆整体负荷能力提升。
[0016]本发明间隔子能有效避免两滚柱的端部产生干涉，且针对直线路径(指回流道)与螺旋路径(指负荷路径)设计让滚柱承靠的面(直立面与斜向面)，使滚柱能顺畅的运行于负荷路径、回流道及翻转道。[0017]藉由间隔子的侧面为圆弧且为偏位设计，让间隔子于装配或运行倾倒时，可藉由滚柱的推挤而扶正间隔子，即可避免间隔子因为倾倒而与运行路径产生摩擦干涉而引响滚柱的运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为现有滚柱螺杆的透视图；
图2为现有滚柱螺杆于螺杆上设置具有保持器的滚柱立体图；
图3为现有滚柱螺杆的保持器与滚柱的分解图；
图4A至图4C为本发明第一较佳实施例间隔子的设计概念示意图；
图5为本发明第一较佳实施例间隔子的立体图；
图6为本发明第一较佳实施例具有间隔子的滚柱螺杆立体图；
图7为图6的A —A首I]视图；
图8为本发明第一较佳实施例具有间隔子的滚柱螺杆将螺帽移除，显示滚柱与间隔子排列的型态图；
图9为图6的B — B剂视图；
图10为本发明第一较佳实施例具有间隔子的滚柱螺杆端部透视图；
图11为本发明第一较佳实施例间隔子于回流道与滚柱接触的型态图；
图12为本发明第一较佳实施例间隔子于负荷路径与滚柱接触的型态图；
图13为本发明第二较佳实施例间隔子的立体图；
图14为图13的C —C剖视图；
图15A至图MD为本发明第二较佳实施例两滚柱将倾倒的间隔子挤压扶正的动作图； 图16为本发明第三较佳实施例间隔子的立体图。
[0019]现有技术中:
螺杆1、17滚动沟11、21
螺帽2滚柱3、15
保持器16接触部位X
本发明中:
螺杆I滚动沟11
螺帽2滚动槽21
回流件3回流道31
滚柱4、4A、4B外径面41
间隔子5保持凹部51
直立面511斜向面512
端面52侧面53
中心点 C1、C2、C3、C4 圆弧61、62、63、64、63’
翻转元件6翻转道61
间隙H负荷路径90
轴方向F、Y
直向中心线B横向中心线Q 推挤力F旋转方向R。
【具体实施方式】
[0020]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。
[0021]首先，说明本发明第一较佳实施例的间隔子结构，请参阅图4A至图4C所示，为本发明间隔子的设计流程示意图，现有常见的滚柱螺杆中滚柱排列方式有两种，其一为:两相邻滚柱的轴心朝同一方向排列，其二为:两相邻滚柱的轴心朝不同方向排列，而两轴心的夹角为90度，此种排列方式如图4A所示。本发明的间隔子5结构设计就来自于两相邻滚柱的轴心朝不同方向排列方式滚柱螺杆，这是因为不同方向排列的滚柱，滚柱之间是不会相互干涉的，也不会造成如【背景技术】中所提到的问题点，故滚柱即可以较高速度运行，以提高动作效率，且不会有摩耗的问题产生，但交叉式滚柱螺杆的应用度不大，原因说明如后。
[0022]滚柱为交叉排列的滚柱螺杆其轴方向两侧负荷是相同的，对于只要求一轴方向负荷高，另一方向不需承受太大负荷的设备来说(例如:射出成型机的锁模机构)，是无法适用的，故两轴方向负荷能力相同的滚柱螺杆应用广度就不大，但若为了增加设备单一轴向的负荷，滚柱为交叉排列的滚柱螺杆就需增加螺帽的长度，使其中一单向负荷能力达到设备的需求，但另一方向的负荷能力则浪费了，且也增加了该轴方向的螺帽长度；故为了不浪费另一方向的负荷能力，就需藉由滚柱为同向排列的滚柱螺杆来解决，因为其具有一轴方向负荷能力大于另一轴方向负荷能力的特性，故就可以缩短螺帽的长度，使滚柱螺杆的有效行程增加。
[0023]缘此，本发明的间隔子就是针对滚柱为同向排列的滚柱螺杆而设计的，好让其运行顺畅度提升以提高产业利用率，而详细设计说明如后:
请参阅图4 A所示，如直接将交叉滚柱的概念套用于同向排列的滚柱螺杆中，会因为间隔子5为圆柱体，其体积较大造成两滚柱4之间的间距拉大，使得滚柱螺杆所能设置的滚柱4数量减少，相对造成滚柱螺杆的负荷能力降低，但滚柱螺杆主要的诉求点就是高负荷，而此种设计又反向降低滚柱螺杆的负荷，故不可行。再者，请参阅图4B及图5所示，为了缩小两滚柱4之间的间隙，在圆柱体的间隔子5与滚柱4接触的面位置进行裁切，而形成两保持凹部51，各保持凹部51中具有一直立面511，直立面511可与滚柱4接触，而滚柱4于直线的路径中以直立面511来保持滚柱4是可行的，因为两滚柱4于直线路径是相互平行的，但本发明考虑到滚柱4于螺旋状的负荷路径会倾斜一角度排列(滚柱会倾斜一角度设置为必然现象，这是因为螺旋的关系)，而使两滚柱4的端部产生干涉(请参阅图1所示)，故如果以图4 B结构的间隔子5于负荷路径中保持滚柱4，势必无法让滚柱4倾斜一角度设置，而又会让滚柱4之间的间距拉大，相对也失去于间隔子5设置保持凹部51的意义，故为了让滚柱4于负荷路径中能倾斜一角度设置，且不会拉大两滚柱4之间的距离，因此，本发明增加以下设计，请参阅图4 C及图5所示，本发明于各保持凹部51两侧又设置与直立面511衔接且与直立面511具有一夹角的斜向面512，斜向面512能吸收滚柱4于负荷路径中倾斜的角度，且不会让滚柱4之间的间距拉大；另外，该间隔子亦保留圆柱体的间隔子外型，于侧面53为一圆弧状结构，端面52为一平面，如此可避免间隔子5与运行路径产生干涉，故本发明完全考虑到滚柱与直线路径及螺旋路径的设置型态，以设计出一真正能符合滚柱为同向排列的滚柱螺杆需求的间隔子。
[0024]接着，请参阅图6至图12所示，为本发明第一较佳实施例间隔子实际使用于滚柱螺杆的状态说明:
本发明具间隔子的滚柱螺杆，包含:一螺杆1，其以一方向延伸为长条状结构，该螺杆I表面设有螺旋状的滚动沟11 ;一螺帽2，其套设于该螺杆1，并设有相对滚动沟11的滚动槽21，该滚动沟11及滚动槽21的断面皆为V字型，且滚动沟11及滚动槽21构成一负荷路径90 ;一回流件3，其设于该螺帽2上，并具有一回流道31，该回流道3)与负荷路径90衔接以构成一循环路径；一翻转元件6，设置于螺帽2上，并具有一翻转道61，该翻转道61衔接于循环路径的负荷路径90中，以构成一运行路径；
多个滚柱4，设于运行路径中，由翻转道61 —端至回流道31 —端的负荷路径90中的各滚柱4A的轴心朝相同方向排列，而由翻转道61另一端至回流道31另一端负荷路径90中的各滚柱4B的轴心朝相同方向排列，故滚柱螺杆中具有两组不同方向排列的滚柱4A、4B，这主要是让两轴方向T、Y的负荷不同，而让滚柱螺杆可应用于一轴方向负荷高，而另一轴方向不需承受太大负荷的设备，如图8标号所不轴方向T的负荷大于轴方向Y的负荷，负荷能力大小判断视滚柱数量而定。而各滚柱4具有一外径面41，该外径面41与滚动沟11及滚动槽21接触；
多个间隔子5，设置于各滚柱4之间，间隔子于两侧分别设置保持凹部51，保持凹部51是供滚柱4容置，且各保持凹部51具有一直立面511及两斜向面512，该直立面511位于两斜向面512之间，且直立面511与两斜向面512之间各具有一夹角，且该斜向面512倾斜方向朝滚柱4的端面倾斜；其中，滚柱4于负荷路径90时，如图10及图12所示，滚柱4的外径面41与其中一斜向面512接触，故该滚柱4可倾斜一角度设置，且两滚柱4间的端部具有一间隙H而不会产生干涉，故可以让滚柱4的运行速度提升，相对也提升了顺畅度；滚柱4于回流道31时，如图9及图10所示，滚柱4的外径面41是与直立面511接触，因为回流道31大部分为直线路径，各滚柱4间是以平行的方式运行，故藉由直立面511的保持是最佳的，可确保两滚柱4之间的平行度，而不会让滚柱4有倾斜的情形发生造成滚柱4与回流道31产生干涉；另外，间隔子5的侧面53为一圆弧状结构，端面52为一平面，而侧面53与端面52皆相对滚动沟11及滚动槽21设置，故该间隔子5于运行时可藉由侧面53为圆弧状的结构避免与滚动沟11及滚动槽21产生大面积干涉；而端面52藉由平面的设计，让间隔子5与滚动沟11及滚动槽21具有一间距，使间隔子5于负荷路径90中运行时不会产生干涉，而本实施例中的端面52与侧面53为设计为最佳设计，当然亦可为不同结构。
[0025]请参阅图13至图15D所示，本发明的第二实施例，该实施例与第一较佳实施例不同在于:间隔子5的两侧面53的圆弧G1、G2的中心点C1、C2设计为相互错位的型态，如图14所示，两中心点C1、C2分别位于间隔子5直向中心线B及横向中心线Q的两侧，接着，请参阅图15A至图MD所示，当间隔子5于装配或运行倾倒时，藉由两侧面53的圆弧G1、G2偏位设计，即可藉由滚柱4于运行时所产生的推挤力F，使间隔子5旋转最后扶正该间隔子
5,而扶正间隔子5的原理是因为滚柱4外径面41与间隔子5接触的接触点非圆弧Gl、G2的最高点，而滚柱4施以一推力于圆弧Gl、G2时，圆弧Gl、G2就会顺着滚柱4的外径面41滑动，滑动至圆弧Gl、G2末端时，外径面41则与保持凹部51接触，而完成间隔子5扶正的动作，如此一来，即可避免间隔子5因为倾倒而与运行路径产生摩擦干涉而影响滚柱4的运行。其余间隔子5结构及功效与第一较佳实施例相同，再此不再多作赘述。[0026]请参阅图16所示，本发明第三较佳实施例间隔子的剖视图，本实施例与第二较佳实施例不同在于:间隔子5的每一侧面53的圆弧由两个以上构成，本实施例一侧面53为两圆弧G2、G3，另一该侧面53亦为两圆弧Gl、G4，请参阅图16所示，上方的侧面53的两圆弧G2、G3的两中心点C2、C3分别位于直向中心线B的两侧，且中心点C3位于中心点C2的下方，且圆弧G2与圆弧G3相连接，并且圆弧G3较圆弧G2内缩【注:请参考图16，内缩的意思是指当圆弧G3以直向中心线B为中心线，镜射至对侧形成一虚拟圆弧G3’，而该虚拟圆弧G3’的尺寸与圆弧G3相同，虚拟的圆弧G3’位于圆弧G2内侧，故圆弧G3较圆弧G2内缩】；而图16的下方侧面53两圆弧G1、G4的两中心点C1、C4分别位于直向中心线B的两侧，且中心点Cl位于中心点C4的下方，且该圆弧Gl与圆弧G4相连接，并且圆弧Gl较圆弧G4内缩；再者，两侧面53圆弧G1、G2、G3、G4的中心点关系为:两侧面53的两中心点C1、C4为一组，C2、C3为一组，分别位于横向中心线Q的两侧，如此结构亦能达到第二较佳实施例的效果，方能让倾倒的间隔子5藉由两滚柱4的推挤力再次扶正，以避免间隔子5因为倾倒而与运行路径产生摩擦干涉而引响滚柱4的运行，其余间隔子5结构及功效相同，再此不再多作赘述。
[0027]为求清楚说明本发明的实施特点，以下说明本发明具有间隔子的滚柱螺杆较现有滚柱螺杆的进步之处及实用方式:
本发明已改善现有技术的装配方式，本发明的间隔子为独立个体，于装配时可先将滚柱装设于负荷路径后再装设一间隔子，故装配非常容易，可大幅缩短装配时间。且本发明间隔子不需于负荷路径加工任何结构与其做搭配，故更能节省滚柱螺杆的加工成本，也使装配更加容易。
[0028]本发明间隔子能有效避免两滚柱的端部产生干涉，且针对直线路径(指回流道)与螺旋路径(指负荷路径)设计让滚柱承靠的面(直立面与斜向面)，使滚柱能顺畅的运行于负荷路径、回流道及翻转道。
[0029]本发明间隔子让两滚柱之间的间距缩至最小，以提升负荷路径能容纳滚柱的数量，让滚柱螺杆整体负荷能力提升。
[0030]藉由间隔子的侧面为圆弧且为偏位设计，让间隔子于装配或运行倾倒时，可藉由滚柱的推挤而扶正间隔子，即可避免间隔子因为倾倒而与运行路径产生摩擦干涉而引响滚柱的运行。
[0031]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。
【权利要求】
1.一种具有间隔子的滚柱螺杆，其特征在于，包含: 一螺杆，其以一方向延伸为长条状结构，于表面设有螺旋状的滚动沟； 一螺帽，其套设于该螺杆上，该螺帽相对滚动沟设有滚动槽，滚动沟及滚动槽的断面皆为V字型，滚动沟及滚动槽构成一负荷路径； 一回流件，其设于螺帽上，具有一回流道，该回流道与该负荷路径衔接构成一循环路径; 多个滚柱，其设于该循环路径中，各滚柱具有一外径面，该外径面与滚动沟及滚动槽接触； 多个间隔子，其设置于各滚柱之间，每一间隔子具有两保持凹部，保持凹部容置滚柱，每一保持凹部具有一直立面及两斜向面，该直立面位于两该斜向面之间，且该直立面与两该斜向面之间各具有一夹角，斜向面的倾斜方向朝滚柱的端面倾斜； 当滚柱于负荷路径时，滚柱的外径面与间隔子保持凹部的其中一斜向面接触；滚柱于回流道时，滚柱外径面与直立面接触。
2.如权利要求1所述的具有间隔子的滚柱螺杆，其特征在于:所述间隔子还具有两端面，所述端面为平面结构。
3.如权利要求1所述的具有间隔子的滚柱螺杆，其特征在于:所述间隔子还具有两侧面，所述侧面为圆弧状结构。
4.如权利要求3所述的具有间隔子的滚柱螺杆，其特征在于:所述两侧面的圆弧数量分别为一个，两圆弧的中心点分别位于该间隔子的直向中心线及横向中心线的两侧。
5.如权利要求3所述的具有间隔子的滚柱螺杆，其特征在于:所述两侧面的圆弧数量分别为二个，其中一侧面两圆弧的两中心点分别位于该间隔子的直向中心线的两侧，且其中一圆弧的中心点位于另一圆弧中心点的下方；另一侧面两圆弧的两中心点分别位于该间隔子的直向中心线的两侧，且其中一圆弧的中心点位于另一圆弧中心点的下方。
6.如权利要求1所述的具有间隔子的滚柱螺杆，其特征在于:更包含一翻转元件，其设置于螺帽上，并具有一翻转道；该翻转道衔接于所述循环路径的负荷路径中，构成一运行路径。
7.如权利要求6所述的具有间隔子的滚柱螺杆，其特征在于:所述滚柱设于该运行路径中，由翻转道一端至回流道一端的负荷路径中的各滚柱的轴心朝相同方向排列；由翻转道另一端至回流道另一端的负荷路径中的各滚柱的轴心朝相同方向排列。
【文档编号】F16H25/22GK103511576SQ201210219592
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】刘宪正, 吴文加 申请人:上银科技股份有限公司