滚动轴承式螺杆制造技术

一种滚动轴承式螺杆，包括一螺杆及一螺帽，其中螺杆之外壁具有外螺纹，螺帽之内壁设有至少一对轴承，各轴承系采用分离式设计之两外环，且其内壁系与内环成斜角对向预压作用；各轴承之内环具有相应于螺杆外螺纹导距之复数个成型环状凹槽，且内环之内径系大于螺杆之外径，使各轴承保持互为偏心配置之状态，即各轴承之内环与螺杆之啮合位置各位于螺杆之相对侧，俾便于将螺杆之回转运动转换成螺帽之直线运动。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术关于一种滚动轴承式螺杆，特别地系藉由螺帽内壁偏心配置之至少一对轴承与螺杆保持局部之啮合关系，使其具有低温升、低噪音、且适用于高速化、重负荷、微导程及增加寿命之特点。按现行之机械工业中，滚珠螺杆为相当重要之元件之一，且被大量使用于国防航无科技(如飞机、船舰、飞弹导向系统)、产业机械及电脑数值控制(CNC)工具机等。基本上，滚珠螺杆是螺杆、螺帽和介于两者之间可重覆循环钢珠所组成，且依其循环方式之不同可区分为外循环式(ExternalRecirculation)及内循环式(InternalRecirculation)二种。外循环式系利用设于螺帽外部之回流管(ReturnTube)做为钢珠之循环道，故其体积较大；内循环式则于螺帽内壁具有可供钢珠循环之凹槽，可减少螺帽之体积，但其价格却较外循环式者昂贵。虽然滚珠螺杆之应用范围相当广泛，但仍存在著下列之缺失(a)螺杆及螺帽之螺纹槽为半圆弧型或哥德型(Gothic)，在工理上，于制造过程时，若欲使螺纹槽上每一点均具有相同之曲率较为不易，因而增加了制造成本，且精度亦难以提升。(b)滚珠螺杆之设计，在于利用钢珠于螺纹槽内滚动，故滑槽多采用圆弧型或哥德式接触角。无论是采用何种方式，均会减少钢珠与螺杆及螺帽间之接触面积，致减少其负荷能力。(c)滚珠螺杆之负荷能力系与滚动体之总接触面积成正比，故为了增加滚珠螺杆之负荷能力，则需增加钢珠数量，且螺帽长度亦相对地随之增长，但单一螺帽之内螺纹槽于制作上有长度限制之因扰，因此无法有效地提升滚珠螺杆之负荷能力。(d)滚珠螺杆与螺帽间之网珠需做循环滚动，当钢珠在推出与插入螺纹轨道时有其不合理之机械效率，例如因高速负荷所产生之滑动现象，将造成严重之摩损，而无法使之高速化运动(甚至比滚动螺杆的滑动现象更严重)、噪音大、温升高、易产生热变形及钢珠相互推挤现象造成钢珠磨损等。另有一种滚柱螺杆之设计型态，主要系由螺杆、螺帽及一组啮合于螺杆与螺帽之间并以等间隔配置之复数个滚柱所组成。此种滚柱螺杆之负荷能力远大于滚珠螺杆，但目所前世界上滚动式螺杆之应用，采用滚珠型者占90％以上，而滚柱型者不及10％(工研院机械所统计)，其原因除了成本过高及制作技术不易之外，另详述如下(a)滚柱在螺纹槽内需有良好之滚动效果，然依现行之设计，当轴向运动速度过快时，滚柱会产生滑动现象进而破坏结构，所以滚柱之螺纹螺旋角不可太大，因此导程较小。为了克服此种滑动现象，乃发展出一种齿轮式滚动体之设计，使其能做游星式滚动，不过相对地成本较高。(b)当滚柱使用于大导程时，滚柱与螺杆及螺帽之接触面积较小，且其负荷能力亦较低。又，滚柱直径在受到使用空间之限制下，无法任意加大，若加深滚柱之螺纹，则易使滚柱结构应力不足。因此，大导程之滚柱螺杆，将导致整体结构应力不足。(c)滚柱螺杆中螺帽之轴向运动速度系与螺杆导程成正比，为应实际需要，可将螺杆螺纹设计成复牙型，例如，螺杆制成2条复牙，对应之滚柱仍保持单螺纹，则整体导程即为2单位。唯此种增加螺纹条数以增加滚柱螺杆轴向运动速度之方式，将使制造成本随著条数之增加而成倍数增加。由上述之分析可知，滚柱螺杆之精度及负荷能力系由滚柱之螺纹与螺杆及螺帽之螺纹之啮合度所决定。又将螺杆设计成复牙型，而滚柱为单螺纹，则此种滚柱螺杆之成品其价格相当昂贵，除了不易制造之外，亦虽以获得高精度，故滚柱螺杆之使用率偏低。基于前述习用滚珠螺杆及滚柱螺杆之缺失，更由于CNC科技之发展趋势，使得传统之机构无法匹配利用伺服驱动所达到之更高速化，乃促使本专利技术人不断地研究及改良，并依据兹定律(Hertz′sLaw)最理想之设计理论，终于设计出一种滚动轴承式螺杆，其主要目的在于提供一种具有低温升、低噪音、振动小且适用于高速化，重负荷及微小导程等特点之新颖螺杆，包括具有外螺纹之螺杆及内壁设有一对轴承之螺帽，各轴承之内环具有相应于螺杆外螺纹导距之复数个成型环状凹槽(非螺纹式)，并局部与螺杆相啮合。又各轴承内环之内径系大于螺杆之外径，且各轴承保持互为偏心配置之状态，即各轴承之内环与螺杆之啮合位置各位于螺杆之相对侧。本技术之另一目的在于提供一种滚动轴承式螺杆，其中螺杆与螺帽系处于局部之圆弧式预压合啮合状态，其圆弧接触面积大于传统滚珠轴承中钢珠之点接触面积及滚柱轴承中滚柱之线接触面积之总和，故可承受更大之负荷。本技术之又一目的在于提供一种滚动轴承式螺杆，由于设于螺帽内壁之轴承，其内环之内径系大于螺杆之外径，故当螺杆转动一圈时，因周长之关系，轴承内环转动不到一圈，因此，在不改变导程之情况下，可达到螺帽之减速作用。若螺杆之外径螺纹数与轴承内环采适当之配合，即可适用于微细导程。此为传统滚珠螺杆无法达成之特点，亦为本技术之重大突破之一。为更清楚说明本技术之特征和功能，兹佐以图示，详细说明本技术之结构功能和使用情形如下图示部分附图说明图1系习用之滚珠螺杆之局部剖视立体图；图2系习用之滚柱螺杆之局部剖视立体图；图3系本技术一实施例之剖面图；图4系本技术另一实施例之剖面图；图5系本技术又一实施例之剖面图图6系习用之滚柱螺杆中之滚柱及螺杆之接触面积示意图；及图7系本技术中之螺杆及轴承之接触面积示意图。如图1所示，系一习用之滚珠螺杆，包括具有外螺纹之螺杆10及具有内螺纹而可与螺杆10相啮合之螺帽12。螺帽12通常系联结于机器之机架上(未图示)，而螺杆10则用于调节螺帽12于螺帽10上之轴向移动量。一组(复数个)钢珠14系置于螺帽12与螺杆10间之螺旋路径内，且至少一回流管16系斜插于螺帽12上，并以压板18固定之。当螺杆10转动时，藉由回流管16之引导，使钢珠14由螺帽12之一端循环至螺帽12之另一端，而使螺帽12产生相对于螺杆10之轴向运动。唯此种钢珠14之循环方式，无论其系由螺纹槽进入回流管16，或由回流管16推入螺纹槽内，钢珠均以激列的角度变换路径前进，因此，会消耗大量能量，产生不必要之噪音及温升，而造成效率之损失，此亦为全世界先进国家都难以突破之重点。如图2所示，系一习用之滚柱螺杆，包括具有外螺纹之螺杆20及具有内螺纹之螺帽22。一组(通常为6或8个)滚柱24，其表面具有外螺纹，系等间隔配置并啮合于螺杆20与螺帽22之间，且各滚柱24之两端，分别插置设于螺帽22两端之环形螺帽盖26而定位之。藉由螺杆20之转动，可带动螺帽22与滚柱24之组合做轴向运动。此种滚柱螺杆，虽可适用于较小之导程，唯成本过高及不易制造为其最大之缺失。现请参阅图3，系本技术滚动轴承式螺杆，包括一螺杆30，一螺帽32及一对滚珠轴承31，较佳者，系采用双列斜角滚珠轴承。螺帽32之内壁，具有互为偏心配置之圆孔321，藉以容纳该对滚珠轴承31。螺帽32之两端，分别旋设一环形螺帽盖36，各螺帽盖36之内侧系抵靠于个别之滚珠轴承31，俾将滚珠轴承31保持于螺帽32之圆孔321内。各滚珠轴承31系采用分离式设计之两外环311，且其内壁系与内环312成斜角对向预压作用。各滚珠轴承31系采用分离式设计之两外环311，且其内壁系与内环312成斜角对向预压作用。各滚珠轴承31之内环312具有相应于螺杆30外螺纹导距之复数个成型环状凹槽313(非螺纹式)，且内环312之内径系大于螺杆30外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动轴承式螺杆，其特征在于包括：一螺杆，具有外螺纹；一螺帽，其内壁具有偏心配置之二圆孔；及一对轴承，系分别安装于该圆孔内，各轴承之内环具有相应于该螺杆外螺纹导距之复数个成型环状凹槽，且该内环之内径系大于该螺杆之外径，俾使各轴承以互为偏置之方式与该螺杆相啮合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锡宽，
申请(专利权)人：陈锡宽，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]