滚珠螺杆的制造方法
【专利摘要】一种滚珠螺杆的制造方法，其包括以下步骤：于一螺帽本体上形成至少一组装开口，组装开口系自螺帽本体之一端面向另一端面之方向延伸，且贯通螺帽本体之外表面及内表面；组装一回流器至组装开口；套设螺帽本体于一螺杆，以螺帽本体、回流器与螺杆间形成一滚珠通道；容置复数滚珠于滚珠通道内。透过本发明之制造方法具有降低滚珠螺杆加工难度及减少制造成本，并加强回流器于螺帽本体之定位及组装精度之优势。
【专利说明】滚珠螺杆的制造方法 【【技术领域】】
[0001] 本发明系关于一种滚珠螺杆的制造方法。 【【背景技术】】
[0002] 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，藉由机械操作中的旋转运动与直线运动，进而使承载的机台或对象于直线方 向上进行作动。
[0003] 目前所应用之滚珠螺杆主要系包括一螺杆、一螺帽、复数滚珠，螺杆表面系具有螺 旋式沟槽，螺帽之内表面亦具有螺旋式内沟槽，能与螺杆间形成一滚珠通道，使滚珠容置于 其中，并与螺杆、螺帽形成相对滚动的关系，以降低螺杆与螺帽之间相对转动之摩擦力。而 其中，滚珠由滚珠通道的一端移动至另一端，亦即由螺帽之一端移动至另一端后，必须透过 一回流器，回流到滚珠通道的起点，如此一来才能持续于滚珠通道中滚动。
[0004] 回流器的形态有很多种，但其大抵都是设置于螺帽本体的外表面上，或是设置于 螺帽本体的端盖处。然无论是上述何种设置位置，在习知技术中，为了形成容置回流器的凹 槽，螺帽本体须经过复杂却又有高度精度要求的加工程序。但由于螺帽本体加工过程中， 为形成凹槽，往往造成肉厚厚度减少，因此经热处理后，常因肉厚较薄而使得其热变形量增 大，且更有容易碎裂的问题。甚至使凹槽部分结构产生扭曲，进而造成回流器组装不易，使 得回流器内的滚珠沟槽无法确实地与滚珠通道匹配，而进一步地影响到滚珠之循环运动的 顺畅度。
[0005] 简而言之，过去为了维持加工精度，却又不希望发生上述之问题，其结果就是提升 加工困难度及成本。此外，尚有加工后凹槽所提供的回流器定位精度难以控制的问题。
[0006] 因此，如何提供一种滚珠螺杆的制造方法，系可于简化之加工程序的基础下，降低 加工难易度及制造成本，并加强回流器于螺帽本体上之定位效果及组装精度，形成完整无 段差之滚珠通道，以确保应用时整体装置能进行稳定的作动，已成为重要课题之一。 【
【发明内容】
】
[0007] 有鉴于上述课题，本发明之目的为提供一种滚珠螺杆的制造方法，系可于简化之 加工程序的基础下，降低加工难易度及制造成本，并加强回流器于螺帽本体上之定位效果 及组装精度，形成完整无段差之滚珠通道，以确保应用时整体装置能进行稳定的作动。
[0008] 为达上述目的，依据本发明之一种滚珠螺杆的制造方法，包括以下步骤：于一螺 帽本体上形成至少一组装开口，其中组装开口系自螺帽本体之一端面向另一端面之方向延 伸，且贯通螺帽本体之外表面及内表面；组装一回流器至组装开口；套设螺帽本体于一螺 杆，以螺帽本体、回流器与螺杆间形成一滚珠通道；以及容置复数滚珠于滚珠通道内。
[0009] 在一实施例中，组装开口系以车铣或切割加工的方式形成。
[0010] 在一实施例中，于螺帽本体上形成组装开口后更包括以下步骤：研磨组装开口之 内壁。 toon] 在一实施例中，于组装回流器之步骤前更包括以下步骤：组合二回流组件形成回 流器，且二回流组件分别具有一卡接面以及相对于卡接面之一设置面，回流器系以二设置 面与螺帽本体接触。
[0012] 在一实施例中，二回流组件其中之一于卡接面具有一卡榫，其中另一于卡接面具 有一卡合部，且二回流组件透过卡榫及卡合部相互卡合而形成回流器。
[0013] 在一实施例中，于组合二回流组件形成回流器后更包括以下步骤：形成一止漏结 构。其中二回流组件其中之一于卡接面具有一凸部，其中另一于卡接面具有一槽部，且凸部 及槽部于二回流组件相互卡合时共同形成止漏结构。
[0014] 在一实施例中，回流组件于卡接面之二侧边分别具有二凸部，且另一回流组件于 卡接面之二侧边分别具有二槽部。
[0015] 在一实施例中，螺帽本体于组装开口之二侧具有二组接斜面，二组接斜面之延伸 具有一交角，且回流器系以二设置面与螺帽本体之二组接斜面接触。
[0016] 在一实施例中，交角之角度系介于1?170度。
[0017] 在一实施例中，二组接斜面之延伸系朝向螺帽本体之中轴之方向。
[0018] 在一实施例中，二组接斜面之延伸系远离螺帽本体之中轴之方向。
[0019] 在一实施例中，制造方法更包括以下步骤：组装一防尘组件至组装开口。防尘组件 具有一定位部，且定位部系固定于组装开口内。
[0020] 承上所述，依据本发明之滚珠螺杆的制造方法，系透过于螺帽本体上形成贯通螺 帽本体之外表面及内表面的组装开口，以供回流器设置。特别的是，组装开口不仅贯通螺帽 本体内外，且系自螺帽本体之一端面向另一端面之方向延伸，因此组装开口相对于螺帽本 体呈现一开放式之开口结构，适合使用开放式的加工方法来制成。而开放式的加工方法，例 如车铣等，系相对容易，且易于品管的加工手段。
[0021] 相较于习知仅于螺帽本体之外表面、或端面上形成非贯通式的凹槽结构而言，本 发明无需额外考虑螺帽本体之肉厚是否足够，且无因为经加工造成肉厚薄化，后经热处理 后，容易产生热变形量大且容易碎裂的问题。再者，本发明之加工方法也不易在组装开口处 产生扭曲，影响后续之组装精度。
[0022] 整体而言，本发明之制造方法可透过简易的加工制程完成，不仅大幅降低加工之 难度与耗费时间，更可进一步地提高的制造精度及良率，以提升滚珠螺杆整体运作时的稳 定性。 【【专利附图】
【附图说明】】
[0023] 图1为依据本发明一实施例之滚珠螺杆的制造方法的步骤流程图。
[0024] 图2A为图1所示之步骤加工完成所得之滚珠螺杆的外观示意图。
[0025] 图2B为图2A所示之滚珠螺杆的分解示意图。
[0026] 图2C为图2A所示之滚珠螺杆之回流器的透视图。
[0027] 图2D为图2C所示之滚珠螺杆之回流器的组合示意图。
[0028] 图2E为图2A所示之滚珠螺杆于剖面线A-A处的剖面示意图。
[0029] 图3为依据本发明另一实施例所示之滚珠螺杆的剖面示意图。
[0030] 【实施方式】
[0031] 以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例之一种滚珠螺杆的制造方法，其 中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。
[0032] 图1为依据本发明一实施例之滚珠螺杆的制造方法的步骤流程图，图2A为图1所 示之步骤加工完成所得之滚珠螺杆的外观示意图，图2B为图2A所示之滚珠螺杆的分解示 意图。请同时参考图1、图2A及图2B所示，滚珠螺杆S系由多个组件组合而成，该些组件 主要包括一螺杆1、一螺帽2以及复数滚珠3。其中，螺帽2系滑设于螺杆1，且螺帽2与螺 杆1间共同形成一滚珠通道，而滚珠3则容置于滚珠通道。而本实施例之一种滚珠螺杆的 制造方法，可包括以下步骤：于一螺帽本体上形成至少一组装开口，其中组装开口系自螺帽 本体之一端面向另一端面之方向延伸，且贯通螺帽本体之外表面及内表面（S11);组装一回 流器至组装开口（S13);套设螺帽本体于一螺杆，以螺帽本体、回流器与螺杆间形成一滚珠 通道（S15);容置复数滚珠于滚珠通道内（S17)。
[0033] 于各步骤说明时，请同时参照图2A及图2B所示之滚珠螺杆之外观及分解示意图， 以利理解本发明之技术内容。于实施本发明之步骤S11前，首先加工一螺帽本体材（图未示） 以形成一螺帽本体21。具体来说，螺帽本体材可为金属块状或柱状材料，再经研磨加工后形 成螺帽本体21及其细部结构。当然，螺帽本体21之加工成型方法非为限制性者，于实际应 用中，螺帽本体21亦可透过其它如浇铸成型法、锻造成型法、车铣成型法制成等方式制成。 螺帽本体21可为一环状柱体，并于内侧形成有一内滚珠槽211。当然，于实际制造过程中， 可依据使用需求于螺帽本体材上钻设法兰孔、油孔、回流孔等孔位，甚至是透过于螺帽本体 材进行表面热处理以加强螺帽本体之硬度，本发明于此亦不限。
[0034] 于本实施例中，步骤SI 1前，还可对应上述之螺帽本体21，另形成一螺杆1，螺杆1 系为一圆柱状杆体，且其外表面具有一对应内滚珠槽211且沿纵轴连续缠绕的螺旋状轨道 槽11。藉由轨道槽11与内滚珠槽211的对应设置，当螺帽本体21与螺杆1组装好时，两者 会共同构成一滚珠通道。
[0035] 于步骤SI 1中，于螺帽本体上形成至少一组装开口，特别须先说明的是，组装开口 系用以供一回流器设置，其实施细节将于后段描述。请参考图2B所示，本实施例系以形成 二组装开口 212、213为例，且二组装开口 212、213系设置于螺帽本体21之相对侧。详细而 言，二组装开口 212、213皆自螺帽本体21之一端面向另一端面之方向延伸，以组装开口 212 为例说明，其系自螺帽本体21之第一端面ESI向第二端面ES2之方向延伸，同时，组装开口 212还贯通了螺帽本体21之外表面0S及内表面IS，进而相对于螺帽本体21呈现一「开放 式」之缺口形式。因此，于制程上，本实施例仅须透过车床铣削之方式，特别是CNC车铣之 方式，即可采开放作业的方式，于螺帽本体21上，例如从第一端面ESI或从外表面0S起，前 者系向第二端面ES2,后者系向内表面IS，直接削除预定尺寸的块体，而形成组装开口 212。 于实际应用中，组装开口亦可经由车削或切割加工成型。此外，螺帽本体21定义出组装开 口 212的边壁后续更可透过研磨及/或抛光等方式处理，将粗成型后剩余的毛边去除，有助 降低公差，本发明于此不限。又，上述未说明之其它操作部分应为本发明所属【技术领域】中具 有通常知识者所能理解者，于此不再赘述。
[0036] 另外，值得特别说明的是，因为采开放式加工且形成贯穿内外的开口，故实施品管 时，有检测容易，量测工具简单化的优势。
[0037] 承上述，相较于习知技术，以本发明制造方法形成之螺帽本体21及其组装开口 212、213,可透过开放式加工方式形成，不仅大幅降低细小结构加工之难度与耗费时间，更 有利于提高组装开口 212、213之精度。
[0038] 图2C为图2A所示之滚珠螺杆之回流器的透视图，请同时参考图1至图2C，于说明 步骤S13之前，首先针对回流器说明。依据本发明之回流器可以为单一结构，亦可以为图2C 所示之多组件的组合结构。当回流器为单一结构时，制程较为简单，然多组件的组合结构更 具有可提高精度，减少内部加工滚珠通道难度的问题。
[0039] 在本实施例中，系以组合二回流组件形成回流器22为例，且为清楚说明二回流组 件之细部结构及组合方式，分别以一第一回流组件221及一第二回流组件222称之，然并非 限制两者必为相同或不同。
[0040] 第一回流组件221具有一第一卡接面221a以及相对于第一卡接面221a之一第 一设置面221b，相对地，第二回流组件222具有一第二卡接面222a以及相对于第二卡接面 222a之一第二设置面222b。所称之卡接面者，系为回流组件组合时，相互抵接的面；所称之 设置面者，系为回流组件与螺帽本体组装时，与螺帽本体相抵接的面。
[0041] 为强化卡接稳定度，于本实施例中，第一卡接面221a具有二卡合部221c，而第二 卡接面222a则对应二卡合部221c具有二卡榫222c，二回流组件透过上述之卡榫222c及卡 合部221c相互卡合而形成前述之回流器22。另一方面，透过第一回流组件221及第二回流 组件222的组合可定义出一回流孔洞223,回流孔洞223、螺帽本体21上的回流通道214以 及前述之滚珠通道相互紧密连通而构成一滚珠循环途径。
[0042]当然，在其它实施例中，亦可以将卡榫与卡合部之位置互换，或是于二回流组件上 额外设置其它卡合或固定结构，关于卡榫及卡合部的形状、设置位置及数量皆非本发明所 限制者。
[0043] 图2D为图2C所示之滚珠螺杆之回流器的组合示意图，请参考图2C及图2D所示， 于第一回流组件221与第二回流组件222组合形成回流器22后，同时二回流组件可以共同 形成一止漏结构L。详细而言，第一回流组件221于第一卡接面221a具有一槽部221d，而 第二回流组件222于第二卡接面222a具有一凸部222d，且凸部222d的形状与设置位置产 生类似屋檐的效果。凸部222d及槽部221d于第一、第二回流组件221、222相互卡合时共 同形成止漏结构L。本实施例所指之凸部222d及槽部221d系特别指「止油凸部」与「止油 槽部」，具体来说，由于凸部222d及槽部221d之设置方向系环绕于回流器22中之部分滚珠 循环途径CP，故当润滑油自该部分滚珠循环途径CP渗出时，因为要经过凸部222d及槽部 221d所形成之具有至少二次弯折的止漏结构L，也不易再渗出回流器22表面，换句话而言， 由回流器22之外观观之(如图2D所示)，第一卡接面221a与第二卡接面222a所形成之缝 隙224并非为直线之形状，而系呈现一迷宫状之构型(具有二次弯折)。是以，透过止漏结构 L的设计，回流器22可防止添加入回流孔洞223、回流通道214以及滚珠通道的润滑油由第 一、第二回流组件221、222之间的缝隙224渗出，更佳的，可防止组合式的回流器22当受到 外力或因热处理产生之变形问题时所产生的油渗漏问题。
[0044] 特别须说明的是，本实施例之第一回流组件221系于第一卡接面221a之二侧边设 置有二槽部221d，并于第二回流组件222对应二槽部221d设置有二凸部222d，藉此可以进 一步地对回流器22上容易渗漏的二个提供止漏、防止渗出的功效，惟于实际应用中，亦可 以将槽部221d与凸部222d之位置互换，或是于第一、第二回流组件221、222上额外设置其 它止漏结构L，此外，关于槽部221d及凸部222d的形状、设置位置及数量皆非本发明所限制 者。
[0045] 图2E为图2A所示之滚珠螺杆于剖面线A-A处的剖面示意图。请参考图2B及图 2E所示，于本实施例中，螺帽本体21于组装开口 212、213之二侧具有二组接斜面215、216， 且回流器22系以其二回流组件之第一、第二设置面221b、222b分别与螺帽本体21之二组 接斜面215、216接触，当然，第一、第二设置面221b、222b具有与该二组接斜面215、216相 对应的斜度。
[0046] 承上述，由图2E所示，二组接斜面215、216之延伸具有一交角Θ，当然，此处所指 之「延伸」系为虚拟延伸。其中，交角Θ之角度系可介于1?170度。透过斜度的设计，可 有效防止回流器22往螺杆1的方向位移，产生限位的效果。于本实施例中，所称之组接斜 面215、216之延伸系指朝向螺帽本体21之中轴之方向延伸，特别须说明的是，此处所指之 螺帽本体21之「中轴之方向」系指与螺杆1之长轴平行之方向。具体而言，本实施例二组 接斜面215、216系相对于螺杆1呈现一外扩之形状，在组合回流器22时，具有提升组装及 定位容易度之优势。
[0047] 此外，于本实施例中，回流器22系以螺丝23分别将各回流组件螺锁于螺帽本体 21，为此非限制性者，于实际应用中，回流器22亦可透过卡合、黏合、锁合、嵌合或其组合的 方式固定于螺帽本体21，甚至是在回流器22与螺帽本体21之接触位置，由第一端面ESI或 第二端面ES2外侧加入黏胶进行黏合，于此并不限制。
[0048] 另外，在本实施例中，滚珠螺杆具有二防尘组件24。防尘组件24更具有一定位部 241，且当防尘组件24与螺帽本体21组装时，二定位部241系分别固定于组装开口 212、213 内。相较于习知之防尘组件的组合，本发明透过组接斜面215、216与防尘组件24之定位部 241的配合，免除了螺丝锁固的额外步骤，简化了防尘组件24与螺帽本体21的组合；更佳 地，由于定位部241固定于组装开口 212、213内无法转动，提供了限制防尘组件24转动的 效果，进而使防尘组件24提供予螺帽本体21更佳之防尘效果。
[0049] 另外，防尘组件24更具有一舌部242,舌部242设置于防尘组件24之内缘243的 一部份上。详细而言，舌部242系由内缘243上继续向防尘组件24之中心延伸所定义出来 的部分，且延伸出来的形状呈舌形或半月形，故可以舌部242称之。然则，本发明实际上不 以上述的形状为限，于实际应用中，即使形状不完全与舌形或半月形相似，亦为本发明所涵 盖之范围。
[0050] 透过步骤S13之组装形成一螺帽2结构，于步骤S15及步骤S17即可套设螺帽本 体21于螺杆1，以螺帽本体21、回流器22与螺杆1间形成滚珠通道，并使复数滚珠3容置 于该滚珠通道内。惟滚珠螺杆S之实际作动及应用方式为本发明所属领域中具有通常知识 者所能理解者，于此不再赘述。
[0051] 图3为依据本发明另一实施例所示之滚珠螺杆的剖面示意图，请参考图3所示，于 本实施例中，滚珠螺杆之螺帽本体21'与回流器22'与前述实施例之具有相同之多数特征， 惟二组接斜面215'、216'之延伸系远离螺帽本体21'之中轴之方向，具体而言，本实施例二 组接斜面215'、216'系相对于螺杆Γ呈现一内凹之形状，而另外提供更佳之防尘效果。
[0052] 综上所述，依据本发明之滚珠螺杆的制造方法，系透过于螺帽本体上形成贯通螺 帽本体之外表面及内表面的组装开口，以供回流器设置。特别的是，组装开口不仅贯通螺帽 本体内外，且系自螺帽本体之一端面向另一端面之方向延伸，因此组装开口相对于螺帽本 体呈现一开放式之开口结构，适合使用开放式的加工方法来制成。而开放式的加工方法，例 如车铣等，系相对容易，且易于品管的加工手段。
[0053] 相较于习知仅于螺帽本体之外表面、或端面上形成非贯通式的凹槽结构而言，本 发明无需额外考虑螺帽本体之肉厚是否足够，且无因为经加工造成肉厚薄化，后经热处理 后，容易产生热变形量大且容易碎裂的问题。再者，本发明之加工方法也不易在组装开口处 产生扭曲，影响后续之组装精度。
[0054] 整体而言，本发明之制造方法可透过简易的加工制程完成，不仅大幅降低加工之 难度与耗费时间，更可进一步地提高的制造精度及良率，以提升滚珠螺杆整体运作时的稳 定性。
[0055] 以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明之精神与范畴，而对其 进行之等效修改或变更，均应包含于后附之申请专利范围中。
[0056] 【符号说明】
[0057] 1、1' ：螺杆
[0058] 11 :轨道槽
[0059] 2 :螺帽
[0060] 21、21' ：螺帽本体
[0061] 211:内滚珠槽
[0062] 212、213:组装开口
[0063] 214:回流通道
[0064] 215、215'、216、216' ：组接斜面
[0065] 22、22' ：回流器
[0066] 221 :第一回流组件
[0067] 221a :第一^^接面
[0068] 221b :第一设置面
[0069] 221c :卡合部
[0070] 221d :槽部
[0071] 222 :第二回流组件
[0072] 222a :第二卡接面
[0073] 222b :第二设置面
[0074] 222c :卡榫
[0075] 222d:凸部
[0076] 223:回流孔洞
[0077] 224 :缝隙
[0078] 23 :螺丝
[0079] 24:防尘组件
[0080] 241 :定位部
[0081] 242 :舌部
[0082] 243:内缘
[0083] 3、3,：滚珠
[0084] A :剖面线
[0085] CP :循环途径
[0086] ESI :第一端面
[0087] ES2 :第二端面
[0088] IS:内表面
[0089] L :止漏结构
[0090] 0S :外表面
[0091] S:滚珠螺杆
[0092] Θ :交角
[0093] S11 ?S17:步骤
【权利要求】
1. 一种滚珠螺杆的制造方法，包括以下步骤： 于一螺帽本体上形成至少一组装开口，其中该组装开口系自该螺帽本体之一端面向另 一端面之方向延伸，且贯通该螺帽本体之外表面及内表面； 组装一回流器至该组装开口； 套设该螺帽本体于一螺杆，以该螺帽本体、该回流器与该螺杆间形成一滚珠通道；以及 容置复数滚珠于该滚珠通道内。
2. 如申请专利范围第1项所述之制造方法，其中该组装开口 系以车铣或切 割加工的方式形成。
3. 如申请专利范围第1项所述之制造方法，其中于该螺帽本体上形成该组装开口后， 更包括以下步骤： 研磨该组装开口之内壁。
4. 如申请专利范围第1项所述之制造方法，其中于组装该回流器之步骤前更包括以下 步骤： 组合二回流组件形成该回流器，且该二回流组件分别具有一卡接面以及相对于该卡接 面之一设置面，该回流器系以该二设置面与该螺帽本体接触。
5. 如申请专利范围第4项所述之制造方法，其中该二回流组件其中之一于该卡接面具 有一卡榫，其中另一于该卡接面具有一卡合部，且该二回流组件透过该卡榫及该卡合部相 互卡合而形成该回流器。
6. 如申请专利范围第4项所述之制造方法，其中于组合该二回流组件形成该回流器 后，更包括以下步骤： 形成一止漏结构，其中该二回流组件其中之一于该卡接面具有一凸部，其中另一于该 卡接面具有一槽部，且该凸部及该槽部于该二回流组件相互卡合时共同形成该止漏结构。
7. 如申请专利范围第6项所述之制造方法，其中该回流组件于该卡接面之二侧边分别 具有二该凸部，且另一该回流组件于该卡接面之二侧边分别具有二该槽部。
8. 如申请专利范围第4项所述之制造方法，其中该螺帽本体于该组装开口之二侧具有 二组接斜面，该二组接斜面之延伸具有一交角，且该回流器系以该二设置面与该螺帽本体 之该二组接斜面接触。
9. 如申请专利范围第6项所述之制造方法，其中该交角之角度系介于1?170度。
10. 如申请专利范围第6项所述之制造方法，其中该二组接斜面之延伸系朝向该螺帽 本体之中轴之方向。
11. 如申请专利范围第6项所述之制造方法，其中该二组接斜面之延伸系远离该螺帽 本体之中轴之方向。
12. 如申请专利范围第1项所述之制造方法，更包括以下步骤： 组装一防尘组件至该组装开口，该防尘组件具有一定位部，且该定位部系固定于该组 装开口内。
【文档编号】F16H25/24GK104100689SQ201310115738
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2013年4月3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