专利名称：滚动元件保持装置及其制造方法
技术领域：
本发明是有关一种滚动元件保持装置，其为一种滚动元件的保持及导引装置，主要是运用于直线传动元件上；一般而言直线传动元件是应用于工具机、电子、自动化设备、半导体设备等机构上。
背景技术：
在先前技术的直线传动元件中，滚动元件的保持器大略可分为两大类第一类设计的保持器为一单独的个体，而另一类保持器为连结许多单独个体的设计。运用第一类保持器设计的直线传动元件在组装时，需依序将每一滚动元件与每一单一保持器交互置入滑动块中，组装过程相当耗时费工；再者，单一保持器与滚动元件之间需适当地接触，如保持器与滚动元件的间隔过大，保持器易脱离两滚动元件，而在回流转向时保持器可能会碰触回流壁产生回流转向不顺畅的情形，严重者甚至导致回流道卡死现象，但若过度紧密接触，则保持器与滚动元件之间又会产生明显的摩擦阻力，而使其回流转向不顺畅。因此单一保持器与滚动元件间的间隙控制上不容易，且众所皆知，保持器与滚动元件磨擦后，保持器会产生磨耗而使间隙增加，故即使是可以精密的控制新品时单一保持器与滚动元件间的间隙，但直线传动元件使用长时间以后仍会有间隙变大的问题发生。
其次，第二类保持器为连结许多单独个体的保持器设计(例如美国USP5988883号、日本特许公开H05-052217号或H05-231432号)。在这些先前技术中，其连结保持器是将间隔块以挠性的连结链相连结，将滚动元件包覆于两间隔块的空间中滚动，由于各间隔块被连结链所连结，故不会有间隙过大而脱离的问题；然而此连结保持器的制造方式须先将滚动元件置于模具中，以包模塑料射出的方式制作，该方式的材料性质及射出机械性能皆须有高度要求，相对地提高了制造成本；并且由于其较特殊的制造方式，所以滚动元件与连结保持器的间隔块呈紧密接触，且间隔块为闭合的截面构造与滚动元件的接触面积大也无法储存或流通润滑油，而使滚动元件的滚动阻力过大，易导致滚动元件产生滑动的情形而影响作动的流畅性。在这种设计中，由于制造过程中是以一球型的模具去模制前述的连结保持器，因此连结保持器和滚动元件间的接触面呈一内凹球面，而内凹球面和滚动元件间的接触几乎是整个面全面接触；而众所皆知，整个面全面接触的润滑状况很差，而其磨擦阻力会很大，因此导致直线传动元件的移动阻力变大。有些设计虽然考虑了润滑的需求，设计时使内凹球面不完全贴合于滚动元件(例如在内凹球面上设置波浪纹，或使内凹球面的曲率半径和滚动元件间有微小的差别)，而使内凹球面和滚动元件中间具有一微小缝隙，可以使润滑油脂流入，而降低磨擦阻力；只是连结保持器的材质为塑料或橡胶材质，本身也会有磨耗发生，并且塑料或橡胶材质的弹性变形量很大，当内凹球面和滚动元件间的压力变大，或是直线传动元件经过一段时间的使用而使内凹球面发生磨耗或变形时，内凹球面和滚动元件间即形成全面接触状态而导致磨擦阻力增大，轻则增加直线传动元件的滑动阻力，严重者甚至导致连结保持器的连结链断裂。
再者，先前技术的连结保持器的制造方式是以滚动元件的做为模具成形的核心，在成形前将滚动元件置入，进行塑料射出成形，此种制造方式会产生下列的缺点1.所置入的滚动元件数目依保持器的尺寸而变化，当保持器较长所置入的滚动元相对变多，生产所费时间变长；2.此种方式由于是使用上下两方向脱模，因此内凹球面的内凹量有限，不能凹陷太大，而所制造出的内凹球面的曲率半径和滚动元件相近；故在接触面磨耗或受压力较大时即会造成内凹球面和滚动元件间全面接触，而增加摩擦阻力；3.因为上下脱模的设计，故在相邻保持器中间的间隔块无法制造相通孔；虽然在间隔块中设置通孔有很多优点，但常见连结保持器却皆无通孔设计，也无法做出此一通孔；4.先前的连结保持器的制造方式，需将一颗颗的滚动元件置入模具中，制造十分耗费人工。
综上所述，先前技术滚动元件保持装置及其制造方法实皆有改良精进的必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滚动元件保持装置为一种连结设计的保持装置，该保持装置为一体成形的结构，使保持装置于整个滚动元件循环运动的路径中，可较连续且顺畅的保持并导引滚动元件运动。为了避免常见连结保持器性能上的缺点，本发明的滚动元件保持装置特别在连结保持器中将分隔滚动元件设计成中空的环状结构，该环状结构的形状为有一通孔，通孔中可以保存润滑油脂，而使滚动元件可获得良好的润滑，而且通孔处和滚动元件完全不接触，故即使滚动元件和本发明的滚动元件保持装置间发生磨擦或推压，通孔处都保持不和滚动元件接触，且保留有润滑油脂。如此使本发明的滚动元件保持装置和滚动元件间可以长时间保有良好的间隔及润滑效果。
本发明的另一目的在于提供将滚动元件保持装置的一体成形结构，设计成简单的构形，其主要结构分为两部分间隔部与连接部。间隔部的设计主要特征为中空环状结构，并以该环状结构分隔滚动元件；而连接部为一长条带状，将间隔部连接成一体的链条状结构的保持装置。
本发明的再一目的在于提供保持装置的连接部较佳的强度，可将对称连接两相邻间隔部的结构，设计为配合滚动元件的外形。且为使保持装置具有更多功能，而将保持装置的间隔部中间设计一通孔以形成中空环状结构，并其侧面截面设计为矩形，以减少间隔部和滚动元件的接触面积。
为达成上述发明目的所采用的技术方案如下一种滚动元件保持装置，其可将多数滚动元件依序置入于其空间中，该结构主要包含间隔部，呈中空环状结构，并以该环状结构分隔上述的滚动元件；连结部，为一长条带状，将上述间隔部连接成一体的链条状结构的保持装置。
间隔部的侧面截面为矩形，以减少间隔部和滚动元件的接触面积。
上述的中空环状结构为一环状中空圆管。
所述的滚动元件保持装置的制作方法，是将一成形销贯穿整个保持装置的外形模具，使保持装置的间隔部形成中空环状结构。
所述的滚动元件保持装置的制作方法，其首先将成型销置入底模中，再盖上具有浇口的顶模块成一完整的射出模具，然后将塑料料灌入该射出模具中，使保持装置成形，而脱模时，先脱除成型销再脱去顶模，最后自底模中顶出保持装置，即可完成滚动元件保持装置。
所述的滚动元件保持装置的制作方法，将已经完成的保持装置置入滚动元件，使滚动元件可藉由保持装置导引而保持分隔。
由于本发明结构的特色，在回流转向时会使得保持装置的连结部呈弯曲状态，并使间隔部及滚动元件之间逐渐形成一开口，使间隔部中间的通孔与回流转向路径的空间彼此相通，而将润滑油带入间隔部的通孔中，然后当其回流转向完成而运动于直线路径时，滚动元件将通孔又逐渐围成一密闭空间，故此密闭空间可为储油空间以有效储存润滑油，当滚动元件作直线运动时，储存于通孔的储油空间的润滑油可帮助滚动元件产生油膜，以增加润滑并减少阻力，提高保持装置的耐用性与顺畅度。
接着，本发明使用射出成形的方式制造保持装置，保持装置可由具有其外形的一般底模及顶模合成的外形模具射出，然本发明特将一成形销贯穿整个保持装置的外形模具，使保持装置的间隔部形成中空环状结构。
本发明的保持装置的制造方法使用射出成形的方式，本发明的射出模具主要由顶模、成型销及底模块合而成。首先将成型销置入于底模中，再盖上具有浇口的顶模块成一完整的射出模具，然后将塑料灌入该射出模具中，使保持装置成形，而脱模时，先脱除成型销再脱去顶模，最后自底模中顶出保持装置，即可完成滚动元件保持装置。此种保持装置模具设计的好处在于底模及顶模上，可形成支撑与固定成形销的构形，而此种模具构形类似桥梁的桥墩，当进行射出时可产生足够的支撑力帮助成形销抵抗射出压力，提高模具的耐用度与制造成品的成功率。因此本发明的保持装置的制造方法可快速生产又能减低制造上的困难度，使制造成本可相当程度地得着降低。
为了方便进一步了解本发明的特征及技术内容，请详细参阅以下有关本发明的实施方式，然而此实施方式及图式仅供说明及参考用，而非用以对本发明做任何限制。
图1为本发明的滚动元件保持装置的立体示意2为图1的细部剖面示意3为本发明滚动元件保持装置回流转向的示意4为本发明滚动元件保持装置的射出模具示意5为本发明滚动元件保持装置的射出方式示意6为滚动元件保持装置使用于直线传动元件时的摩擦阻力比较图主要元件符号说明10 保持装置11 间隔部111 通孔112 保持点113 开口12 连结部20 滚动元件30 顶模31 浇口40 成型销50 底模51 凹槽60 回流转向路径70 塑料填入口具体实施方式
图1为本发明的滚动元件保持装置的立体示意图；图2为图1的细部剖面示意图；其中保持装置10将多数滚动元件20依序置入于其空间中。图中的该保持装置10的结构主要包含间隔部11及连结部12；其中的间隔部11沿轴向设有通孔111，而使间隔部11呈中空环状结构，并以环状结构将相邻的滚动元件20分隔在间隔部11的两侧。为了使间隔部11和滚动元件20间的接触面积减小，本发明将间隔部11的侧面截面设计为矩形，而间隔部11和滚动元件20的接触区域则只剩下保持点112处，如此使滚动元件20与间隔部11的接触为一个环状的线接触，以减少间隔部11和滚动元件20的接触面积，此时通孔111的空间即被滚动元件20围成一可存放润滑油脂的空间；而连结部12则为一长条带状，其将相邻的间隔部11连接成一体的链条状结构的保持装置10。由于间隔部11和滚动元件20的接触位置只有在范围很小的保持点112处，而相邻滚动元件20间存有一个通孔111可存放润滑油脂，故即使在保持点112产生磨耗而使接触面逐渐增加时，间隔部11和滚动元件20间可以增加接触的范围仍十分有限，至少在通孔111的区域中，滚动元件20即不可能和间隔部11发生摩擦，并且通孔111中也具有润滑油脂，而提供间隔部11和滚动元件20间良好的润滑效果。
图3为本发明滚动元件保持装置回流转向的示意图；其中的滚动元件20及保持装置10为进入回流转向路径60而处于回流转向的状态，此时保持装置10的连结部12为弯曲状态，使间隔部11及滚动元件20逐渐转变方向而完成回流，在其转变方向的同时，间隔部11的通孔111与滚动元件20之间逐渐形成一开口113，使通孔111与回流转向路径60的空间彼此相通，能将回流转向路径60中的润滑油带入间隔部11的通孔111中，然后当其回流转向完成而运动于直线路径时，滚动元件20即将通孔111又围成一密闭空间，故此密闭空间可为储油空间以有效储存润滑油。
为制作本发明的具有通孔的滚动元件保持装置，需使用特别的制作方法以使通孔部份可以脱模；图4为本发明滚动元件保持装置的射出模具示意图；图5为本发明滚动元件保持装置的射出方式示意图；其中射出模具主要由顶模30、成型销40及底模50组合而成；保持装置10的外形模具由顶模30及底模50合成，而成型销40贯穿整个保持装置的外形模具；首先如图5a，先将成型销40置入于底模50类似桥梁的桥墩的凹槽51中；然后如图5b，在置入成型销40的底模50上，盖上具有浇口31的顶模30组成一完整的射出模具；接着如图5c，将塑料填入口70对合顶模30的浇口31灌入塑料料，使保持装置10成形；再脱模时，先脱除成型销(未绘出)再脱去顶模30如图5d，即可自底模50中将已完成的保持装置10顶出，如图5e；最后将滚动元件20置入已经成形的保持装置10中，如图5f，使滚动元件20可藉由保持装置10导引而保持分隔。
图6为滚动元件保持装置使用于直线传动元件时的摩擦阻力比较图，图中的横轴显示直线传动元件的累积移动距离，单位是公里，贯轴显示直线传动元件在该累积移动距离时的摩擦阻力，单位为公斤重；直线传动元件的测试条件为不外加负荷，以最大速度每秒一公尺的条件来回返复移动，每小时加油润滑一次，并于累积移动距离在50公里、100公里、150公里...时各量测移动该直线传动元件的摩擦阻力。量测结果显示，单纯内凹球面而无通孔的滚动元件保持器(图中标示为A)在经过50至100公里测试后，直线传动元件的滚动元件和其接触面间发生磨合的情形，由于摩擦的产生，使滚动元件和其接触面间的干涉量减少，故摩擦阻力有微小的减小，但随后则有明显的上升趋势，主要原因为内凹球面发生磨耗后，内凹球面逐渐和滚动元件发生全面接触，由于润滑不足，导致摩擦阻力逐渐上升；直到450至500公里附近，摩擦阻力上升趋势渐渐缓和，应该是内凹球面和滚动元件间己几全面接触所致。图中同时显示本发明的具有通孔的滚动元件保持装置的测试结果(图中标示为B)，由于滚动元件和其接触面间同样会有磨耗发生，因此同样会有摩擦阻力下降的情形，但随即逐渐趋向稳定，而在500公里的测试行程中没有摩擦阻力上升的情形。
综上所述，本案不但包含创新的滚动元件保持装置设计，在空间形态上确属创新，并能较常见的技术增进上述多项功效并减少摩擦阻力；且本发明也提供一创新的制造方法，以使本发明滚动元件保持装置可以容易制作。因此本发明应已充分符合新颖性及进步性的法定发明专利要件，依法提出申请，恳请贵局核准本件发明专利申请案，以励发明，至感德便。
权利要求
1.一种滚动元件保持装置，其可将多数滚动元件依序置入于其空间中，该结构主要包含间隔部，呈中空环状结构，并以该环状结构分隔上述的滚动元件；连结部，为一长条带状，将上述间隔部连接成一体的链条状结构的保持装置。
2.根据权利要求1所述的滚动元件保持装置，其特征在于中间隔部的侧面截面为矩形，以减少间隔部和滚动元件的接触面积。
3.根据权利要求1所述的滚动元件保持装置，其特征在于上述的中空环状结构为一环状中空圆管。
4.根据权利要求1、2或3所述的滚动元件保持装置的制作方法，其特征在于是将一成形销贯穿整个保持装置的外形模具，使保持装置的间隔部形成中空环状结构。
5.根据权利要求4所述的滚动元件保持装置的制作方法，其特征在于首先将成型销置入底模中，再盖上具有浇口的顶模块成一完整的射出模具，然后将塑料料灌入该射出模具中，使保持装置成形，而脱模时，先脱除成型销再脱去顶模，最后自底模中顶出保持装置，即可完成滚动元件保持装置。
6.根据权利要求4所述的滚动元件保持装置的制作方法，其特征在于将已经完成的保持装置置入滚动元件，使滚动元件可藉由保持装置导引而保持分隔。
全文摘要
本发明是关于一种滚动元件保持装置，该滚动元件保持装置主要是由间隔部与连接部两部分组成，其特征在于间隔部与连接部为一体成形的结构，并且间隔部设计为中空环状结构，并以该环状结构分隔滚动元件；而连接部为一长条带状，将间隔部连接成一体的保持装置。另外，本发明保持装置的制作方法，是将一成形销贯穿整个保持装置的外形模具，使保持装置的间隔部形成中空环状结构，可快速生产又能减低制造上的困难度，使制造成本可相当程度地得到降低。
文档编号F16C33/44GK1743693SQ200410074069
公开日2006年3月8日 申请日期2004年9月2日 优先权日2004年9月2日
发明者吴俊良, 王靖霈 申请人:上银科技股份有限公司