專利名稱：一種具間隔子的滾珠螺桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種滾珠螺桿，特別是一種以間隔子隔開兩相鄰滾珠，以避免兩相鄰兩滾珠間相互碰撞的滾珠螺桿。
滾珠螺桿具有一螺桿軸，一螺帽組合及多數(shù)介于螺桿軸及螺帽組合間循環(huán)滾動的滾珠；其中螺桿軸外表面具有剖面類似半圓形的螺旋狀溝槽；螺帽組合具有一螺帽本體及提供滾珠循環(huán)滾動的附件，螺帽本體呈中空狀，其內(nèi)側(cè)具有和螺桿軸的螺旋狀溝槽相對應(yīng)的剖面類似半圓形的螺旋狀溝槽；多數(shù)的滾珠介于螺桿軸及螺帽組合間，藉螺帽組合的使?jié)L珠循環(huán)滾動的附件及滾珠的滾動，使螺桿軸及螺帽組合間相互轉(zhuǎn)動。
由于習知的滾珠螺桿，其滾珠的材料多選金屬類，在滾珠螺桿轉(zhuǎn)動時，滾珠在螺桿軸及螺帽本體的螺旋狀溝槽間，及在循環(huán)路徑中滾動，容易因滾珠間彼此互相磨擦、碰擊而產(chǎn)生噪音與振動。滾珠在螺桿軸及螺帽本體的螺旋狀溝槽間滾動時，由于相鄰兩顆滾珠的運轉(zhuǎn)方向不同，滾珠和相鄰滾珠間相互受力及磨擦；而滾珠在循環(huán)路徑中滾動時，則因為循環(huán)路徑的曲率和螺旋狀溝槽的曲率不同，導致滾珠運動速度的改變，造成滾珠間彼此互相碰擊及磨擦。近年來雖有較佳的材料(例如陶磁珠)被使用，其滾珠的質(zhì)量較小，碰撞能量較低，且硬度高，耐磨耗性佳及減震性(damping)佳等優(yōu)點，然而價格相當昂貴，故一般產(chǎn)業(yè)使用的滾珠螺桿并不能接受其價格而使用。
習知的滾珠螺桿為改善滾珠在滾珠螺桿中的磨擦及碰撞現(xiàn)象，常見的設(shè)計如圖7所示，滾珠4在螺桿軸的螺旋狀溝槽11及螺帽本體的螺旋狀溝槽21間滾動，在任意兩滾珠4中各加入一顆尺寸較小的間隔珠(spaceball)6，以便滾珠4和間隔珠6在相接觸點上的運動方向相同，如此可減低滾珠和滾珠間的磨擦阻力，增加滾珠螺桿的順暢度；通常此間隔珠的材質(zhì)和原滾珠的材質(zhì)相同。此法雖可避免滾珠在螺桿軸及螺帽本體的螺旋狀溝槽間滾動時，由于相鄰兩顆滾珠的運轉(zhuǎn)方向不同，所導致的受力及磨擦；但對于滾珠在循環(huán)路徑中，由于運動速度的改變所造成的碰擊及磨擦并無法改善。
美國專利4，505，522中提供一種方法，以減少滾珠進出循環(huán)路徑時，循環(huán)路徑可容納滾珠數(shù)的變化；然而此技術(shù)應(yīng)用在滾珠螺桿時，卻因為滾珠螺桿的循環(huán)路徑相對較復雜，難以設(shè)計成簡單的幾何形狀，且不易控制滾珠螺桿的滾珠數(shù)，故在滾珠螺桿的設(shè)計上難以應(yīng)用，且此法的先決條件是幾何形狀需相當正確，此造成滾珠螺桿制作的加工難度增加。
美國專利5，615，955中提議使用具潤滑作用的材料，例如含油的塑膠材料等，以制造圖7中所示的間隔珠，使該間隔珠同時具有潤滑滾珠的功能，并且由于塑膠類材料的減震性佳，且具較大變形能力，可降低碰擊的噪音；但上述的改善則仍因為間隔珠的尺寸接近于滾珠的尺寸，太占空間，使?jié)L珠螺桿中可以有效承受負荷的滾珠只剩下原來的一半，大量減少有效承受負荷的滾珠，導致滾珠螺桿的強度減少。
本實用新型的目的即在于提供一種具間隔子的滾珠螺桿，其可改善習知技術(shù)中，滾珠在螺桿軸及螺帽本體的螺旋狀溝槽間，及在循環(huán)路徑中滾動時，容易因滾珠間彼此受力及速度差，導致互相磨擦、碰擊而產(chǎn)生噪音與振動，及間隔珠太占空間，導致有效滾珠數(shù)減少的問題。
本實用新型的一種具間隔子的滾珠螺桿，即改良習知技術(shù)中的間隔珠，而設(shè)計一占有效空間較小的間隔子，并使?jié)L珠螺桿的兩相鄰的滾珠間具有一間隔子，以隔開相鄰的兩滾珠，避免相鄰兩滾珠間的相互磨擦及碰擊，以大幅降低噪音與振動；并且由于間隔子設(shè)計成類似一圓柱體，在圓柱的兩端面配合滾珠的形狀，設(shè)計成向內(nèi)凹陷的曲面，故可使兩相鄰的滾珠，其間隔的距離可大量減少，而大量增加滾珠螺桿使用間隔子時的有效滾珠數(shù)，增加滾球螺桿的強度。
本實用新型的間隔子設(shè)計成類似一圓柱體，此間隔子在循環(huán)路徑中并不滾動，為避免間隔子在循環(huán)過程中，和滾珠螺桿的螺旋狀溝槽及循環(huán)路徑發(fā)生接觸，甚至于產(chǎn)生正向力，而造成磨擦阻力變大而影響滾珠螺桿的順暢度，設(shè)計圓柱體的外徑小于滾珠的外徑。
由于滾珠螺桿的循環(huán)路徑彎曲，且曲率半徑小，為減少間隔子在彎曲的循環(huán)路徑中和循環(huán)路徑的兩側(cè)發(fā)生接觸，甚至于產(chǎn)生正向力，而造成磨擦阻力變大而影響滾珠螺桿的順暢度，間隔子的圓柱體外徑，由正視圖來看設(shè)計成內(nèi)凹的圓弧狀，以減少間隔子的圓柱體外徑和回流路徑間發(fā)生接觸及干涉。
由于滾珠和間隔子間的接觸面積較大，則滾珠的油膜容易破壞，為減少滾珠和間隔子間的接觸面積，本實用新型將間隔子的內(nèi)凹曲面設(shè)計成向內(nèi)凹陷的圓弧錐面，此圓弧錐面由正視圖看為兩圓弧所組成，其圓弧半徑略大于滾珠的半徑；由于圓弧半徑略大于滾珠的半徑，故由正規(guī)圖看圓弧錐面和滾珠呈點接觸。
由于本實用新型的間隔子在使用中并不旋轉(zhuǎn)，故較難以如間隔珠和滾珠間相互轉(zhuǎn)動的方式，將滾珠表面的潤滑油由間隔珠的接觸轉(zhuǎn)動，將潤滑油傳遞至相鄰滾珠的表面上；而在潤滑滾珠螺桿時，潤滑油的添加常略多于所需，本實用新型為使間隔子具良好的潤滑油傳遞功能，在間隔子中設(shè)計一貫穿孔，使?jié)L珠上的油膜過厚，而滾珠滾過時，可經(jīng)由貫穿孔帶走部分儲存的潤滑油，給鄰接的油膜過薄或無油的滾珠，以達到平均分配潤滑油的目的，故此孔的存在可減少潤滑油的溢耗，具環(huán)保作用，同時藉由滾珠滾動加上貫穿孔可使?jié)櫥土魍?，有冷卻潤滑油的作用。
由于滾珠和間隔子的接觸面如為一封閉的環(huán)狀，潤滑油仍不易流經(jīng)此接觸面，而穿過貫穿孔，為增進潤滑油的流通能力，將間隔子的內(nèi)凹曲面設(shè)計成波浪狀，以便滾珠和間隔子的接觸由一環(huán)狀封閉的線，轉(zhuǎn)變成數(shù)個不相連續(xù)的接觸點，方便潤滑油的流經(jīng)，增加潤滑效果。
本實用新型的間隔子的制作，其材料可用塑膠、高分子材料、塑鋼、陶瓷材料等低摩擦且不易磨損材料。其制作方式可用塑膠射出成型等方式，以降低制造成本。
免添加潤滑油脂為滾珠螺桿使用的趨勢之一，本實用新型的間隔滾珠的間隔子的制作，可用含油的材料制作，以減少滾珠螺桿于使用中潤滑的需求，并增加潤滑效果，減少磨擦阻力。
為方便進一步了解本實用新型的特征及技術(shù)內(nèi)容，請詳細參閱以下有關(guān)本實用新型的較佳實施例，然而此實施例及圖式僅供說明及參考用，而非用以對本實用新型做任何限制者，其中


圖1為本實用新型具間隔子的滾珠螺桿的一例的剖視圖；圖2為
圖1的間隔子的立體示意圖；圖3為滾珠及間隔子的剖視示意圖；圖4為本實用新型滾珠螺桿在回轉(zhuǎn)路徑上的間隔子的示意圖；圖5為本實用新型間隔子的一例的示意圖；圖6為圖5的A-A剖視圖；圖7為習知滾珠螺桿為改善滾珠在滾珠螺桿中的磨擦及碰撞現(xiàn)象所作的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1為本實用新型的一種具間隔子的滾珠螺桿的一例的剖視圖。在
圖1的實施例中，滾珠螺桿具有螺桿軸1，螺帽本體2，螺桿軸1具有剖面類似半圓形的螺紋溝構(gòu)11，在螺帽本體2上亦有相對應(yīng)的螺紋溝槽，滾珠4及間隔子5保持于螺桿軸1及螺帽本體2的螺紋溝槽間，及提供滾珠循環(huán)滾動的回流路徑3中；兩相鄰的滾珠4間，有一間隔子5將兩滾珠4隔開，螺桿軸1轉(zhuǎn)動時，帶動滾珠4滾動，而滾珠4的滾動，除了驅(qū)動螺帽本體2和螺桿軸1相對移動之外，同時推動間隔子5，使間隔子5與滾珠4同時在螺桿軸1、螺帽本體2與滾珠循環(huán)滾動的回流路徑3間運動；其中，滾珠4為滾動，間隔子5并不滾動。
圖2為
圖1的間隔子的立體示意圖，圖3為滾珠及間隔子的剖視示意圖，間隔子5的外觀類似一圓柱體；具有一圓筒面51，圓柱的兩端面具有內(nèi)凹曲面52，圓筒面51及內(nèi)凹曲面52的接合處設(shè)有倒角53，而間隔子5中具一貫穿孔54；當滾珠4上的油膜過厚，而滾珠4滾過時，可將部分潤滑油經(jīng)貫穿孔54帶走，給鄰接的油膜較薄或無油的滾珠，以達到平均分配滾珠潤滑油的目的，故此孔的存在可減少潤滑油的消耗，具環(huán)保作用。同時藉由滾珠4滾動加上貫穿孔54可使?jié)櫥土魍?，增加潤滑油冷卻作用。
圖4為本實用新型的滾珠螺桿在回轉(zhuǎn)路徑上的間隔子的示意圖，由于回流路徑3皆呈類似圓弧狀，為減少間隔子5的圓筒面51和回流路徑間發(fā)生接觸及干涉，間隔子5的圓筒面51設(shè)計成圓弧錐面；圖4剖視圖中，此回流路徑3的兩壁中的最小曲率半徑為Rp，而間隔子5的圓筒面51的曲面設(shè)計成一圓弧半徑Rs，則Rs的設(shè)計以不大于Rp為基準，以避免間隔子5和回流路徑3發(fā)生受力接觸磨擦。
由于滾珠和間隔子間的接觸面積較大，則滾珠的油膜容易破壞，為減少滾珠和間隔子間的接觸面積，圖5為本實用新型的間隔子的一例，間隔子5的內(nèi)凹曲面52設(shè)計成向內(nèi)凹陷的圓弧錐面，由圖5所示，圓弧錐面由兩個半徑相同的圓弧521，522所表示，而圓弧錐面的圓弧521，522的半徑略大于滾珠4的半徑，滾珠4和圓弧錐面521，522呈點接觸；由實測結(jié)果，圓弧521，522的曲率半徑Rr與滾珠直徑的比值范圍在0．5-0．8時，有相當不錯的效果；而間隔子與滾珠在此圖中呈點接觸，其接觸點與中心線的夾角為θ，θ的范圍約為20度至40度之間。
圖6為圖5的A-A剖視圖，由于滾珠4和間隔子5的接觸面如為一封閉的環(huán)狀，潤滑油仍不易流經(jīng)此接觸面，而穿過貫穿孔，為改善此問題，在間隔子5的內(nèi)凹曲面上設(shè)有波浪狀紋路523，以便滾珠4和間隔子5的接觸為數(shù)個不相連續(xù)的點接觸，方便潤滑油的流經(jīng)，增加潤滑效果。
權(quán)利要求1．一種具間隔子的滾珠螺桿，其特征在于，至少包含一螺桿軸，一螺帽組合及多數(shù)介于螺桿軸及螺帽組合間循環(huán)滾動的滾珠及間隔子；其中螺桿軸外表面具有螺旋狀溝槽，前述的溝槽的剖面類似半圓形；螺帽組合至少具有一螺帽本體及提供滾珠循環(huán)滾動的附件；前述的螺帽本體呈中空狀，其內(nèi)側(cè)具有和前述的溝槽相對應(yīng)的螺旋狀溝槽，前述的螺帽本體的溝槽的剖面類似半圓形；多數(shù)的滾珠及間隔子保持于前述的螺桿軸的螺紋溝槽及螺帽本體的螺紋溝槽間，于任兩相鄰的滾珠問置有一前述的間隔子；前述的滾珠呈球狀，為金屬材料；前述的間隔子的外觀類似一圓柱體，前述的圓柱體的圓筒面外徑小于前述的滾珠的外徑，且其兩端面呈向內(nèi)凹陷的曲面，前述的曲面各與一滾珠鄰接。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具間隔子的滾珠螺桿，其特征在于，其與前后滾珠接觸的向內(nèi)凹陷的曲面的中心具有一貫穿孔。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具間隔子的滾珠螺桿，其特征在于，前述的圓柱體的圓筒面外徑的兩端的外徑相對于圓柱中間部分的外徑大。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具間隔子的滾珠螺桿，其特征在于，間隔子的向內(nèi)凹陷的曲面為一圓弧錐面。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具間隔子的滾珠螺桿，其特征在于，其圓弧錐面的圓弧半徑為前述的滾珠直徑的0．5-0．8倍。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具間隔子的滾珠螺桿，其特征在于，其間隔子的向內(nèi)凹陷的曲面上設(shè)有波浪狀紋路。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具間隔子的滾珠螺桿，其特征在于，其間隔子的材質(zhì)為塑膠、高分子材料、塑鋼、陶瓷材料等低摩擦且不易磨損材料。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具間隔子的滾珠螺桿，其特征在于，其間隔子的材質(zhì)為含油材料。
專利摘要一種具間隔子的滾珠螺桿,為改良習知技術(shù)中的間隔珠,而設(shè)計一占有效空間較小的間隔子,并使?jié)L珠螺桿的兩相鄰的滾珠間具有一間隔子,以隔開相鄰的兩滾珠,避免相鄰兩滾珠間的相互摩擦及碰擊,以大幅降低噪音與振動;并且由于間隔子設(shè)計成類似一圓柱體,在圓柱體的兩端面配合滾珠的形狀,設(shè)計成向內(nèi)凹陷的曲面故可使兩相鄰的滾珠,其間隔的距離可大量減少,而大量增加滾珠螺桿使用間隔子時的有效滾珠數(shù),增加滾珠螺桿的強度。
文檔編號F16H25/22GK2415208SQ0023145
公開日2001年1月17日 申請日期2000年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月22日
發(fā)明者屈岳陵, 楊創(chuàng)堡 申請人:上銀科技股份有限公司