专利名称：滚珠螺杆装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种滚珠螺杆装置。
背景技术：
旋转式的滚珠螺杆为一种广泛应用在许多机械设备中的装置，其设置的目的在于提供精密的传动功能，能达到机械操作中的旋转运动与直线运动，进而使承载的机台或物件在直线方向上进行作动。在公知技术的旋转式的滚珠螺杆中，主要包括螺杆、螺帽、复数个滚珠以及两个轴承套。两个轴承套皆套设于螺帽的外周缘，而螺帽外表面具有外滚珠沟槽，并与两个轴承套的内滚珠沟槽形成第一滚珠通道。螺杆表面具有螺旋式沟槽，螺帽的内表面也具有螺旋式内沟槽，能与螺杆间形成第二滚珠通道。第一滚珠通道及第二滚珠通道均设置复数个滚珠。滚珠能分别辅助 螺帽与螺杆，以及轴承套与螺帽的相对转动，如此，能使旋转式滚珠螺杆承载的机械组件沿螺杆的轴向直线移动，且还因为旋转式的滚珠螺杆同时实现了旋转以及直线移动的运动行为，故提供了螺杆不固定、螺帽固定，或是螺帽不固定、螺杆固定等两种不同的设置选择。然而，不论设置方式如何，滚珠螺杆通常是应用在半导体、机械组装等需要高精密度及高稳定度的产业，运作过程中稍有晃动都会造成产品上的缺陷。其中，尤其是滚珠在滚珠通道中的运行是否顺畅成为造成晃动的主要影响因素，但滚珠通道又是由不同组件所组合而成，故每个组件之间必须精准地相互配合，事实上，两个轴承套与螺帽组合后，要能具有无段差或几近无段差的滚珠通道，方得以维持滚珠运行的顺畅度。因此可知，轴承套的加工精度是维持旋转式滚珠螺杆运行时稳定度的重点。然而，目前轴承套的制造方法分次分别研磨加工两个轴承套的外表面及内滚珠沟槽，而这会造成两个轴承套组装时的误差。例如两个轴承套组装后的外表面有高低不平整的情形，而与承载的机台或物件组合产生误差，或是内滚珠沟槽与螺帽的外滚珠沟槽形成段差，进而造成滚珠螺杆运行上的不稳定而有噪音，甚至发生危险。因此，如何提供一种滚珠螺杆装置，其通过元件结构的设计，实现工艺的改良，使两个轴承套与螺帽组装后，轴承套整体的外表面不会有高低不平整的情形，且内在还可形成完整无段差或几近无段差的滚珠通道，以确保应用时整体装置能进行精密及稳定的作动，已成为重要课题之一。
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滚珠螺杆装置，其通过元件结构的设计，实现工艺的改良，使两个轴承套与螺帽组装后，轴承套整体的外表面不会有高低不平整的情形，且内在还可形成完整无段差或几近无段差的滚珠通道，以确保应用时整体装置能进行精密及稳定的作动。为达上述目的，依据本实用新型的一种滚珠螺杆装置包括螺杆、螺帽、两个轴承套、复数个弹簧插销以及预压调整元件。螺帽套设于螺杆，且螺帽与螺杆间具有第一滚珠通道以容置复数个第一滚珠，螺帽的外表面具有复数个外滚珠沟槽。两个轴承套套设于螺帽，两个轴承套中的每个均具有复数个插销孔，并包括内滚珠沟槽，内滚珠沟槽与对应的外滚珠沟槽形成复数个第二滚珠通道，以容置复数个第二滚珠。复数个弹簧插销穿设于两个轴承套间对应的插销孔。预压调整元件夹设于两个轴承套之间。在本实用新型的一个优选实施例中，滚珠螺杆装置还包括复数个防尘件以及复数个端盖。复数个防尘件装设于螺帽。复数个端盖装设于螺帽。在本实用新型的一个优选实施例中，端盖具有回流管道。在本实用新型的一个优选实施例中，螺帽、防尘件、两个轴承套、预压调整元件之间形成有复数个油料容置空间。在本实用新型的一个优选实施例中，滚珠螺杆装置还包括滚珠保持器，套设于螺帽，且具有复数个孔洞，复数个孔洞容置第二滚珠。在本实用新型的一个优选实施例中，预压调整元件具有至少一个注油孔。在本实用新型的一个优选实施例中，第二滚珠与内滚珠沟槽或外滚珠通道至少其中之一的槽面具有复数个接触点，且复数个接触点与第二滚珠的圆心的连线具有一夹角，其角度介于60度至120度之间。在本实用新型的一个优选实施例中，两个轴承套及预压调整元件以复数个螺丝螺锁固定。
在本实用新型的一个优选实施例中，复数个螺丝为皿头螺丝。在本实用新型的一个优选实施例中，螺帽包括两个弹簧插销，且其中之一的尺寸大于其中另一个。承上所述，依据本实用新型的滚珠螺杆装置，因设计有弹簧插销及插销孔，故在加工工艺中，可通过弹簧插销穿设于插销孔，以定位两个轴承套以及预压调整元件，再通过螺丝锁固，固定两个轴承套以及预压调整元件，使得两个轴承套得以以一个组合组件的形式进行研磨作业，从而形成内滚珠沟槽，更甚至可以同时研磨两个轴承套的外表面。以组合组件的形式进行作业有多项优势。其一，可避免公知技术中轴承套分次置放、使用不同治具或分次研磨所产生的误差，从而导致组装后表面或连接处有高低参差不齐的情形，故以本实用新型所形成的滚珠螺杆装置外表面精度较高，与机台或其它物件组合时，能相互紧密的配合，以维持设备运行时的稳定。另外，以组合组件的形式进行研磨，同样可减少不同轴承套的内滚珠沟槽分次研磨导致的高度误差的情形，进而减少轴承套与螺帽组装后，内部组件间形成段差的问题，以强化滚珠螺杆装置的整体精度，提升滚珠螺杆装置整体的稳定性，并更能一定程度地缩短生产时程。
图1为依据本实用新型的一个实施例的一种滚珠螺杆装置的示意图。 图2为图1所示的滚珠螺杆装置的分解示意图。图3为图2所示的滚珠螺杆装置的剖面示意图。图4为图3所示的局部放大示意图。图5A为图2所示的滚珠螺杆装置在工艺过程中形成组合组件时的外观示意图。[0025]图5B为图5A所示的组合组件的部分省略的剖面示意图。符号说明1:滚珠螺杆装置11:螺杆111:螺旋状沟槽12:螺帽121:外滚珠沟槽122:通孔123:螺旋状沟槽124:油料通道13a、13b:轴承套131a、131b:内组装面132a、132b:外表面133a、133b:内壁面134a、134b:内滚珠 沟槽14:预压调整元件141:侧组装面142:注油孔15:弹簧插销151:插销孔16:第一滚珠17:第二滚珠18:防尘件19:端盖191:回流路径20:滚珠保持器A:组合组件H:油料容置空间O:圆心P:传动连接件S1:螺丝S2:螺孔T:接触点Θ:夹角
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依据本实用新型的实施例的一种滚珠螺杆装置，其中相同的元件将以相同的符号加以说明。图1为依据本实用新型的一个实施例的一种滚珠螺杆装置的示意图，图2为图1所示的滚珠螺杆装置的分解示意图，图3为图2所示的滚珠螺杆装置的剖面示意图，图4为图3所示的局部放大示意图。请同时参照图1至图4所示，滚珠螺杆装置I包括螺杆11、螺帽12、两个轴承套13a、13b、复数个弹簧插销15以及预压调整元件14。详细而言，螺帽12套设于螺杆11，且螺帽12与螺杆11间形成第一滚珠通道。螺杆11为圆柱状杆体，且其外表面具有沿纵轴连续缠绕的螺旋状沟槽111。螺帽12为环状柱体，其中央具有通孔122，且螺帽12的内表面具有螺旋状沟槽123，其对应于螺杆11的螺旋状沟槽111，且两者可以共同形成第一滚珠通道。第一滚珠通道为螺杆11与螺帽12之间的滚珠循环运动的主要部分，容置有复数个第一滚珠16，使螺帽12能以螺杆11的轴心为纵轴转动，再将转动运动转换为直线运动。而需另外说明的是，本实用新型实现滚珠在第一滚珠通道的循环回流的方式不限于外循环式、内循环式或端盖循环式，在本实施例中，仅以端盖循环式为实例代表，然而并非以此为限。在本实施例中，滚珠螺杆装置I可还具有复数个防尘件18及复数个端盖19，并装设于螺帽12。两个端盖19分别具有回流路径191，其均与第一滚珠通道相连接，而形成密闭的滚珠循环路径。另外，螺帽12的外侧可成组设置传动连接件P，以接受动力供应。当然，在其它实施例中，传动连接件也可以组接于滚珠螺杆装置的其它元件上，例如与端盖组接，本实用新型在此不限。另外,两个轴承套13a、13b套设于螺帽12,螺帽12具有两个外滚珠沟槽121,两条外滚珠沟槽121与两条内滚珠沟槽134a、134b形成两条第二滚珠通道。外滚珠沟槽121的形成方向是与螺杆11的轴向相互垂直，当然，在其它实施方式中，外滚珠沟槽121也可以相对于螺杆11的轴向倾斜而具有夹角的方式设置，本实用新型在此不限。当轴承套13a、13b套设于螺帽12时，内滚珠沟槽134a、134b能与外滚珠沟槽121形成两条第二滚珠通道，以供容置复数个第二滚珠17，使螺帽12能相对于轴承套13a、13b旋转。因为第二滚珠通道共有两条，且相互对称，如此具有较佳的平衡效果，有利于装置提升承载力及稳定运作。而滚珠螺杆装置I可还具有滚珠保持器20，其具有复数个孔洞，能辅助第二滚珠17以稳定地容置于第二滚珠通道，避免滚珠螺杆装置I在组装前或拆解时发生第二滚珠17掉落的情况，更可进一步辅助复数个 第二滚珠17固定位置，以减少不必要的晃动。需额外说明的是，虽然本实施例是以两个轴承套13a、13b为不完全相同的规格为例，但在其它实施例中，也可以使用两个完全相同的轴承套，本实用新型在此不限。轴承套13a、13b以及预压调整元件14具有对应的复数个插销孔151，可供弹簧插销15穿设，以便定位轴承套13a、13b以及预压调整元件14。实际操作中，弹簧插销15先受到外力挤压，缩小体积后穿设两个轴承套13a、13b以及预压调整元件14的插销孔151，之后，通过释放弹簧插销15自身具有的弹力或形变能力，使弹簧插销15可以扩张并充满插销孔151，提供非轴向上(B卩非螺杆延伸方向上)的压力，在非轴向上(尤其是侧向上)挤压两个轴承套13a、13b以及预压调整元件14的插销孔151，有助于对位，并避免三者产生相对位移，满足定位的需求。弹簧插销15还可以具有以下特点。由于弹簧插销15具有弹性或形变能力，故可以吸收两个轴承套13a、13b以及预压调整元件14制造加工时的误差或变形量。另外说明的是，弹簧插销15可以设计为其中之一的尺寸大于其中另一个弹簧插销15，而轴承套13a、13b以及预压调整元件14对应具有一大一小的插销孔151，由此达到防呆的效果(即可以避免使用者插设错误，或者无须详细比对就可使用)。当然，弹簧插销15及插销孔151的数量可以是两个或更多个，只需要弹簧插销15及插销孔151的尺寸及数量对应设置即可，本实施例仅以两个为例，而非限制。轴承套13a、13b以及预压调整元件14具有对应的复数个螺孔S2，可供复数个螺丝SI穿设，以固定轴承套13a、13b以及预压调整元件14。具体而言，轴承套13a、13b与预压调整元件14以螺锁方式提供强而有力的轴向压力，以达成相互固定的目的，为此，当然轴承套13a、13b与预压调整元件14上各螺孔S2的位置要相互对应。当上述组件依上述位置关系组装后，再经由螺丝SI将轴承套13a、13b与预压调整元件14相互锁固，提供轴向外力，便可以稳定这些组件之间的相对位置。预压调整元件14优选以刚性铁制成，以提供较佳的刚性与韧性，有利于制造过程中控制轴承套13a、13b之间的压力，增加滚珠螺杆装置I整体的运作稳定性。另外说明的是，螺丝SI可以是皿头螺丝，而螺孔S2可以是沉头螺孔。进一步说明的是，滚珠螺杆装置I的预压调整元件14可还具有至少一个注油孔142。而在此实施例中，预压调整元件14的两个相对位置(即上端点与下端点)上分别具有一个注油孔142为例，而螺帽12、轴承套13a、13b、预压调整元件14、第二滚珠17、防尘件18、滚珠保持器20或其它邻设的元件组装后形成的密闭空间则可作为复数个油料容置空间H。由于注油孔142外露，故油料能经由注油孔142添加，并沿着各元件之间进入到各油料容置空间H中。此外，螺帽12上也可配合注油孔142具有油料通道124，通过预压调整元件14给予的压力，能让油料较为顺利地进入油料通道124，从而供应螺帽12与螺杆11间的转动使用。如此一来，无须经过拆解等动作即对各个内部元件进行润滑或保养。图4为图3的局部放大示意图。请参照如图4所示，外滚珠沟槽121的槽面为哥德式弧形，使得每个第二滚珠17与外滚珠沟槽121的槽面具有复数个接触点T，若以立体角度观之，第二滚珠17与外滚珠沟槽121的槽面可具有四个接触点T，但在图4的剖面图中仅显示出两个接触点T。当然，在其它实施例中，内滚珠沟槽的槽面也可以为哥德式弧形，在此并不限制。详细再对哥德式弧形继`续说明。基于槽面为哥德式弧形的设计，外滚珠沟槽121与第二滚珠17的圆心O的连线，与水平面相垂直并通过圆心O的垂直线间可具有一夹角Θ，而此夹角Θ介于45度 90度之间，优选地，夹角Θ为45度，以达到较佳的支撑与定位效果。夹角Θ可称为接触角，其形成有利于增加滚珠螺杆装置I的负载能力及提升刚性。基于上述内容，换言之，两个接触点T与第二滚珠17的圆心O的连线所形成的夹角，其角度可介于60度 120度之间，当然，优选还是为90度(两个夹角Θ相加)。通过上述元件及结构的设计，本实用新型的滚珠螺杆装置得以改良工艺，特别是组合轴承套以及预压调整元件形成一组合组件，再一同进行研磨加工的步骤。图5A为图2所示的滚珠螺杆装置在工艺过程中形成组合组件时的外观示意图，图5B为图5A所示的组合组件的部分省略的剖面示意图。请参照图2、图5A及图5B所示，在滚珠螺杆装置的工艺中，组装轴承套13a、13b以及预压调整元件14后可形成一组合组件A (如图5A所示)。详细而言，组装轴承套13a、13b与预压调整元件14将预压调整元件14与轴承套13a、13b对位，再将其夹设于两个轴承套13a、13b之间(如图5B所示)。另外需要说明的是，在组装三者前可先将轴承套13a、13b的内组装面131a、131b与预压调整元件14的侧组装面141研磨而使其平整化，所以三者相互抵接时，能平顺无间隙地接合。[0072]在实际操作中，轴承套13a、13b可为金属材质，在模具中浇铸成型并再经车床加工后，形成内组装面131a、131b，但此时内组装面131a、131b为粗糙不平整，故需通过研磨方法使其平整化。另外，内组装面131a、131b研磨的方法可以通过砂轮进行，且研磨之前还可另外进行基础研磨(或简称基磨)两个轴承套13a、13b的外表面132a、132b，以使外表面132a、132b具有一定的平滑度与精度，而作为后续研磨其它部分的基准，有利于降低整体加工工艺的公差。至于实现研磨的手段为本实用新型所属技术领域中具有通常知识者所能理解，在此不再赘述。研磨内组装面131a、131b后再接着研磨预压调整元件14的两个侧组装面14，使两个侧组装面141平整化。由于两个轴承套13a、13b与预压调整元件14通过侧组装面141与内组装面131a、131b的接触而相互配合，故经研磨加工后，可以显著地提升组合后的精度，减少误差。当然，在其它实施例中，也可以先研磨预压调整元件的两个侧组装面，再研磨两个轴承套的外表面，两者顺序无一定关系，又或者可以同时进行。接着，将研磨完成的两个轴承套13a、13b与预压调整元件14组合成组合组件A，其步骤可分为二:第一，先将轴承套13a、13b与预压调整元件14对位，再以弹簧插销稳定三者的相对位置；第二，以螺丝SI将轴承套13a、13b与预压调整元件14相互锁固，形成组合组件A。轴承套13a、13b与预压调整元件14相互定位并锁固后可以视为一体，具有相同的基准，故可以组合组件A的方式，取代各个轴承套13a、13b，进行内壁面133a、133b的研磨，以分别在各轴承套13a、13b内形成内滚珠沟槽134a、134b，且优选同时研磨两个内壁面133a、133b，以同时形成内滚珠沟槽134a、134b。以组合组件A的形式进行研磨，可避免不同放置作业或不同治具可能带来的误差，另外，同时研磨还可进一步地避免分次研磨的轴承套13a、13b组合后，内滚珠沟槽134a、134b可能有高度误差的情形，进而使得轴承套13a、13b与螺帽12组装后，组件与组件之间产生段差的情形能够减少，并一定程度地缩短生产时程。另外，在其它实施例中，在组成组合组件A之后、研磨内壁面133a、133b之前，还可以包括研磨轴承套13a、13b的外表面132a、132b的加工步骤(相对于基磨，因为再进行更为精致的研磨，故此步骤可称为精磨)。同样地，研磨外表面132a、132b可以同时或分别进行，但不论同时或分别进行，由于轴承套13a、13b及预压调整元件14等已组合成组合组件A，故在研磨时，不会有基准不同的情况发生，有效地维持研磨加工的精确度。换言之，公知技术的轴承套在分别研磨时，必须研磨完成一个，再放置另一个，或者分别将两个轴承套放置于不同治具上。明显地，每次放置作业、不同治具或者不同次的研磨加工都会有误差产生，力口总后足以影响产品良率。本实用新型因为以组合组件A进行研磨，不会有多次放置或者不同治具的问题，且优选同时研磨外表面132a、132b，达到高精度的需求。上述外表面132a、132b包括轴承套13a、13b的全部或部分外周缘，而研磨轴承套13a、13b的外表面132a、132b可使轴承套13a、13b与机台或其它物件组合时，能相互紧密的配合，当然，如同前述，同时研磨可进一步地避免分次研磨而可能产生的段差，减少误差的产生，以强化滚珠螺杆装置I运行时的稳定。又需特别说明的是，由于研磨加工时组合组件A所承受的主要是来自于纵向的外力，故相较于公知 轴承套之间仅用螺丝水平锁紧固定而言，以弹簧插销15提供非轴向(尤其是侧向)的压力，可以避免轴承套与预压调整元件之间发生纵向位移，有助于维持精度水平。综上所述，依据本实用新型的滚珠螺杆装置，因设计有弹簧插销及插销孔，故在加工工艺中，可通过弹簧插销穿设于插销孔，以定位两个轴承套以及预压调整元件，再通过螺丝锁固，固定两个轴承套以及预压调整元件，使得两个轴承套得以以一个组合组件的形式进行研磨作业，从而形成内滚珠沟槽，更甚至可以同时研磨两个轴承套的外表面。以组合组件的形式进行作业有多项优势。其一，可避免公知技术中轴承套分次置放、使用不同治具或分次研磨所产生的误差，从而导致组装后表面或连接处有高低参差不齐的情形，故以本实用新型所形成的滚珠螺杆装置外表面精度较高，与机台或其它物件组合时，能相互紧密的配合，以维持设备运行时的稳定。另外，以组合组件的形式进行研磨，同样可减少不同轴承套的内滚珠沟槽分次研磨导致的高度误差的情形，进而减少轴承套与螺帽组装后，内部组件间形成段差的问题，以强化滚珠螺杆装置的整体精度，提升滚珠螺杆装置整体的稳定性，并更能一定程度地缩短生产时程。以上所述仅为举例性，而非为限制性。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，·均应包含于所附的权利要求范围中。
权利要求1.一种滚珠螺杆装置，其特征在于，包括: 螺杆； 螺帽，套设于该螺杆，且所述螺帽与所述螺杆间具有第一滚珠通道以容置复数个第一滚珠，所述螺帽的外表面具有复数个外滚珠沟槽； 两个轴承套，套设于所述螺帽，所述两个轴承套中的每个均具有复数个插销孔，并包括内滚珠沟槽，这些内滚珠沟槽与对应的所述复数个外滚珠沟槽形成复数个第二滚珠通道，以容置复数个第二滚珠； 复数个弹簧插销，穿设于所述两个轴承套间对应的所述复数个插销孔；以及 预压调整元件，夹设于所述两个轴承套之间。
2.根据权利要求1所述的滚珠螺杆装置，其特征在于，还包括: 复数个防尘件，装设于所述螺帽；以及 复数个端盖，装设于所述螺帽。
3.如权利要求2所述的滚珠螺杆装置，其特征在于，所述复数个端盖中的每个均具有回流管道。
4.如权利要求2所述的滚珠螺杆装置，其特征在于，所述螺帽、所述复数个防尘件、所述两个轴承套、所述预压调整元件之间形成有复数个油料容置空间。
5.如权利要求1所述的滚珠螺杆装置，其特征在于，还包括: 滚珠 保持器，套设于所述螺帽，且具有复数个孔洞，所述复数个孔洞容置所述复数个第二滚珠。
6.如权利要求1所述的滚珠螺杆装置，其特征在于，所述预压调整元件具有至少一个注油孔。
7.如权利要求1所述的滚珠螺杆装置，其特征在于，所述复数个第二滚珠与所述复数个内滚珠沟槽或所述复数个外滚珠通道至少其中之一的槽面具有复数个接触点，且所述复数个接触点与所述第二滚珠的圆心的连线具有一夹角，其角度介于60度至120度之间。
8.如权利要求1所述的滚珠螺杆装置，其特征在于，所述两个轴承套及所述预压调整元件以复数个螺丝螺锁固定。
9.如权利要求8所述的滚珠螺杆装置，其特征在于，所述复数个螺丝为皿头螺丝。
10.如权利要求1所述的滚珠螺杆装置，其特征在于，所述螺帽包括两个所述复数个弹簧插销，且其中之一的尺寸大于其中另一个。
专利摘要一种滚珠螺杆装置包括螺杆、螺帽、两个轴承套、复数个弹簧插销以及预压调整元件。螺帽套设于螺杆，且螺帽与螺杆间具有第一滚珠通道以容置复数个第一滚珠，螺帽的外表面具有复数个外滚珠沟槽。两个轴承套套设于螺帽，两个轴承套中的每个都具有复数个插销孔，并包括内滚珠沟槽，内滚珠沟槽与对应的外滚珠沟槽形成复数个第二滚珠通道，以容置复数个第二滚珠。复数个弹簧插销穿设于两个轴承套间对应的插销孔。预压调整元件夹设于两个轴承套之间。
文档编号F16H25/22GK203115036SQ20132007019
公开日2013年8月7日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6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