专利名称：线性轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种线性轴承，特别有较高的硬度要求诸如冲床和模压机导柱上应用的一种线性轴承。
用作沿轴作直线运动机构的线性轴承包括一个导向轴、一个在导向轴之外而可相对于导向轴在轴向上进行运动的外套、在该导向轴和外套间设置的多个滚动元件和一个设在该导向轴和外套间而用以保持布置在圆周方向上及轴向上的所述滚动元件的保持架。所采用的滚动元件包括滚珠、滚柱、滚针等等。
在以滚珠为滚动件的线性轴承中，由于其间装有滚珠的导向轴的外表面和其外套内表面形成为平滑的圆柱面，绕轴线的外套与导向轴间可作自由的相对运动，其优点则是易于装配。然而，因为作为滚动件的滚珠与外套内表面和导向轴外表面的接触为点接触，其缺点则是刚度似乎略显不足。刚度的提高可通过增加布置在该外套和导向轴之间的滚珠数量的方法来进行，但其中布置的滚珠数目是有限的。所以所能达到的刚度也是有限的。
另一方面，在以滚柱作为滚动件的线性轴承中，所述外套的内表面及导向轴的外表面均做成具有平的平行滚动面，而滚柱则被放置在这些平的平行滚动面之间。在这种情况下，因为所述滚柱相对平的滚动面的接触是线接触，与上述采用滚柱作滚动体的线轴承相比其刚度得到了提高。但在外套内表面和导向轴外表面上形成这些平的平行滚动面需用先进的加工技术，这样就提高了生产成本。另外，在这种情况下，外套与导向轴间绕轴线的相对运动是受约束的。因此，当利用与导向轴和外套各自相配的部件而进行组装时，必须对这些部件进行精确定位及作很不方便的复杂调整。
本发明的目的是为解决上述现有技术中的问题而提供一种是具有良好刚度、易于生产、保持低生产成本及与相配装置容易安装的线性轴承。
为实现上述目的，本发明首先提出一种线性轴承，它包括导向轴、布置在导向轴之外且在轴向上可相对于导向轴进行移动的一个外套、放置在所述导向轴与外套间的多个滚动元件以及设置在导向轴与外套间以将所述多个滚动件保持在圆周上和轴线方向上所用的一个保持架，其特征在于其中各滚动件为一种滚柱，它在其圆柱表面上有由一个凸圆弧形成的回转表面，所述外套的内表面和导向轴外表面各自被形成为圆柱面，构成各滚柱的回转圆弧面的圆半径要略微小于构成所述外套圆柱面的圆半径，而且所述滚柱在圆周方向上的间距小于各滚柱宽度的两倍。
在按上述本发明的线性轴承中，在所述滚柱的圆周面上形成的回转圆弧表面被保特与外套的圆柱形内表面和导向轴的圆柱形外表面相接触，而因为形成于滚柱圆柱面上的圆弧回转面与所述外套内圆柱面相适合，所以滚柱与外套间的接触基本上可被认为是线接触。这样就可保持较高的刚度。另外，由于外套的内表面和导向轴的外表面可做成圆柱面，其成型加工容易，故可保持较低的生产成本。
此外，因为在如上所述的结构中的外套的内表面和导向轴的外表面为圆柱面，以及滚柱的回转圆弧表面与所述外套和导向轴接触，所以外套与导向轴可绕轴线彼此相对转动，即绕轴线可相对自由运动。因此，该线性轴承可容易地与相应的装置进行装配。
另外，还因布置在圆弧方向中的滚柱的间距被设置成小于滚柱宽度的两倍，所以沿着相同直径的圆周可布置更多的滚柱。所以与那种在圆周方向上布置各滚柱间距大于两倍滚柱宽度的普通结构相比，如果配置滚柱所沿圆周的直径相同则可获得更大的刚度；或是该圆周直径可被制制作得更小，即为，减小外套的尺寸也能达到相等的刚度。
本发明还提出一种线性轴承，它包括一个导向轴、一个布置在导向轴之外而在轴向上能相对导向轴进行移动的外套、放置在该导向轴与外套间的多个滚动件和设置在导向轴与外套间用以将所设滚动件保持在圆周和轴线方向上的一个保持架，其特征在于其中每个滚动件是在其圆柱面上制作有一个凸圆弧回转面的滚柱所述外套内表面做成圆柱面，所述导向轴外表面布置有轴向延伸的导向槽，各槽具有与对轴向设置的各列滚柱相对应的一个凹进的圆柱表面，构成各滚柱圆弧回转面的圆半径略小于构成外套圆柱面的圆半径以及构成制作在导向轴上各槽凹进圆柱面的圆半径，且所设置滚柱在圆周上的间距小于各滚柱宽度的两倍。
按本发明的线性轴承中，由于该滚柱圆柱面上形成的圆弧回转面是与外套内圆柱面及导向轴导槽凹进圆柱面相接触，这种滚柱回转圆弧面与外套内面及导向轴导槽的接触可被认为是实质上的线接触。于是与前述实例相比，本例轴承具有更大的刚度。
如前所述，在现发明的此例中为更增进刚性，该导向轴做有导槽，各槽具有凹进的圆柱表面。但因为只要在导向轴的外表面上制作这些导槽，既绕导向轴导槽的间距精度并不很重要，所以制作加工容易。另外，该外套内表面是圆柱面。因而外套与导向轴绕轴线可彼此相对转动，即绕轴可相对自由运动，这种线轴承可容易地与相配装置进行装配。
仍如前例中的本发明的线轴承中，布置在圆周向上的滚柱的间距也小于各滚柱宽度的两倍。因此，沿着具有相同直径的圆周可布置更多的滚柱。故与周向布置的滚柱间距大于每个滚柱宽度两倍的普通结构相比，如果放置滚柱所沿的圆周直径相同，则可得到更高的刚性；或者说要达到相同的刚度，其圆周直径可制作得较小，即外套的尺寸可以减小。
按上述的实例，本发明还提出的一种结构，其中各个滚柱具有的宽度小于其直径。
在发明的此例中，因为沿具有相同直径的圆周可布置更多的滚柱，如果放置滚柱所沿的圆周直径相同，则可得到更高的刚性，或者说要达到相同的刚度，其圆周直径可制作得更小，即外套的尺寸可以减小。
如上所述，构成各滚柱回转圆弧面的圆半径设为构成所述外套圆柱表面的圆半径的93％至96％是适当的。
此外，仍如前所述，构成各导槽凹进圆柱面的圆半径设为构成各滚柱回转圆弧表面的圆半径的1.04至1.08倍是适当的。
另外，上述的本发明中，还适于将构成各导向轴导槽的凹进圆柱表面的圆半径设成与构成该外套圆柱面的圆半径相等；但作为可能的情况，它们也可以不相等。
图1所示为按本发明的一个最佳实施例的线性轴承的垂向剖视图；图2所示为沿图1中的A-A所做的剖视图；图3所示为图2的局部放大图；图4所示为只显示图3中的一个滚柱的放大图；图5所示为按本发明第二优选实施例的线性轴承的垂向剖视图；图6所示为沿图5中的B-B所做的剖视图；图7所示为图6的局部放大图8所示为只显示图6中的一个滚柱和部分导向轴的放大图。
下面将结合附图1至8对本发明的优选实施例作详细的说明。
在图1至4所示的第一实施例中，标号1总体表示一个线性轴承。该线性轴承1包括导向轴2、外套3、放置于导向轴2与外套3间而作为滚动元件的多个滚柱4以及设在导向轴2与外套3间用以将所设滚柱4保持在圆周及轴线方向上的保持架5。所述外套3布置在导向轴2的外边且能相对于导向轴2在轴向移动。保持架5为圆筒状，在其圆周方向及轴向制作了许多保持孔6，多个滚柱4则与这些保持孔6相配合。
在此实例中，如图1所示，在轴向上每排安置了9个滚柱4，而如图2所示，在周向上每排布置了24个滚柱4。另外，在该实施例中，外套3的两头内向上装有定位卡环7。
图3中，外套3的内面9及导向轴2的外面10各自做成圆柱表面，并构成了于图中分别以Ro和Ri所表示的圆柱表面的圆半径另一方面，作为滚动元件的滚柱4的圆周面上各制作有一个凸圆弧回转表面8。构成该凸圆弧回转表面8的圆半径在图中以R表示。构成各滚柱4的回转圆弧面8的圆半径R制作的比构成外套3的圆柱面9的圆半径Ro略小一点，例如设定该半径R为半径Ro的93％至96％就很合适。
换言之，半径R与Ro间的关系可以用下面的公式来表示R＝(0.93～0.96)×Ro此外，在该实施例中，各滚柱4的宽度还被制作得小于滚柱直径。如图4所示，若各滚柱直径为φD，而滚柱4的宽度为B，则其关系可以下面的公式表示B＜φD在该实施例中，B可设为0.6×φD，但不言而喻，该宽度是可适当设定的。
此外，在该实施例中布置在周向上的滚柱4的间距被设置得小于滚柱4的宽度B的两倍。即，如果间距为P，间距P与宽度B的关系可按下列公式表示P＜2×B按上述实施例所构成的本发明的线性轴承1，可起到以下的作用。
在线性轴承1中，滚柱4的回转圆弧面8与外套3的内圆柱面9和导向轴2的外表面10相接触。由于各滚柱4的回转圆弧面8的半径R略小于该外套3的内圆柱面半径Ro，或如上所述，半径R适当地作成为圆柱面半径Ro的93％至96％，则它们之间的接触基本为线性接触。因此，与以滚殊作为滚动件的线性轴承相比，其刚废得到了提高。
另外，因在周向上设置的滚柱4的间距P小于各滚柱4的宽度B的两倍，与滚柱4的间距P大于滚柱4宽度两倍的普通结构相比，沿着具有同样直径的圆周(图中以标号11、单点划线表示)可布置更多的滚柱4。所以，该结构可使接触面积增加。
这样，与周向布置滚柱的间距P大于各滚柱4的宽度B两倍的普通结构相比，若布置滚柱4所沿的圆周的直径相同，则可达到更强的刚度；或若要实现相同的刚度，圆周的直径则可作得较小，即可减小外套3的尺寸。
此外，在本实例中，因各滚柱4的宽B小于滚柱的直径φD，则在相同直径下可沿圆周11布置更多的滚柱4。这样，若布置滚柱所沿的圆周的直径相同，则可达到更强的刚度，或若要实现相同的刚度，圆周的直径则可作得较小，即可进一步减小外套3的尺寸。
另外，在有上述特点的实施例中，由于只需要将外套3的内表面9和导向轴2的外表面10做成圆柱面，其成型加工则很容易，从而使生产成本降低。
另外，由于结构中外套3的内表面9和导向轴2的外表面10制作成圆柱面，而滚柱4的回转圆弧面8与这些圆柱面相接触，所以外套3和导向轴2可绕轴线彼此相对转动，即可绕轴线进行相对自由转动。这样该线性轴承可与相配装置容易地进行装配。
图5至图8显示了本发明的第二个实施例。
本实例的总体结构类似于上述第一实施例的结构，其不同之处在于导向轴2的外表面10，该内容将在下文中进行说明。因此，第二例中与第一实施例的各构件相应的构件采用如图1至图4中所给的同一标号进行表示，以免重复解释。
在第二实施例中，导向轴2的外表面10具有轴向延伸的导槽12，与轴向布置的各排滚柱4相对应，各导槽12均具有一个凹进的圆柱表面。即为，在该实施例中，环绕导向轴2制做有24条导槽12。构成各导槽12的凹进圆柱表面的圆半径Rg设置得略大于构成各滚柱4回转圆弧面8的圆半径R。例如，适当的情况为可设定Rg为半径R的1.04至1.08倍。因此，半径Rg也可保持与构成外套3的圆柱面9的圆半径Ro相等，或按需要而制作得不相等。
在本例中的线性轴承中，因为滚柱4圆柱面上制作的回转圆弧面8与外套3的内表面9和导向轴2的导槽12基本上进行线性接触，与本发明的第一实施例相比其刚度可得到进一步的提高。
在本实施例中的线性轴承中，均具有一个凹进圆柱表面的导槽12被制作在导向轴2上，从而进一步提高了前述的刚性。然而，由于只需要在导向轴2外表面10上形成导槽12，绕导向轴2的导槽12的间距精度不很重要，则容易进行机械加工。另外，外套3的内表面9做成圆柱面。这样，外套3和导向轴2可环绕轴线彼此相对转动，即绕轴线进行的相对运动是没有约束的。因此，可较容易地组装线性轴承和与其所配的装置。
工业实用性如上所述，本发明提供了一种线性轴承，与普通的线性轴承相比，它具有高刚性、易于生产、生产成本低且与相配装置的装配容易的优点。
权利要求
1.一种线性轴承，它包括一根导向轴、一个布置在导向轴的外边且在轴向上可相对导向轴进行移动的外套、布置在所述导向轴与外套之间的多个滚动元件及设置在所述导向轴及外套之间用以将所述多个滚动元件保持在圆周和轴线方向上的一个保持架，其特征在于其中各个滚动元件是在其圆柱形表面上做有一凸圆弧回转表面的一个滚柱，所述外套的内表面和导向轴的外表面分别做成圆柱形表面，构成各滚柱的圆弧回转面的圆半径略小于构成该外套圆柱形表面的圆半径，并且设置在圆周方向上的滚柱的间距小于各滚柱宽度的两倍。
2.一种线性轴承，它包括一个导向轴、一个布置在导向轴之外而在轴向上能相对导向轴进行移动的外套、放置在该导向轴与外套间的多个滚动件和设置在导向轴与外套间用以将所设滚动件保持在圆周和轴线方向上的一个保持架，其特征在于其中每个滚动件是在其圆柱面上制作有一个凸圆弧回转面的滚柱，所述外套内表面做成圆柱面，所述导向轴外表面布置有轴向延伸的导槽，各槽具有与对轴向设置的各列滚柱相对应的一个凹进的圆柱表面，构成各滚柱圆弧回转面的圆半径略小于构成外套圆柱面的圆半径以及构成制作在导向轴上各槽凹进圆柱面的圆半径，且所设置滚柱在圆周上的间距小于各滚柱宽度的两倍。
3.如权利要求1或2所述的线性轴承，其特征在于，各滚柱宽度小于该滚柱的外径。
4.如权利要求1至3之一所述的线性轴承，其特征在于，其中构成各滚柱回转圆弧表面的圆半径设置为构成该外套圆柱形面的圆半径的93％至96％。
5.如权利要求2至4之一的线性轴承，其特征在于，其中构成各导槽凹进圆柱表面的圆半径设定为构成各滚柱回转圆弧表面的圆半径的1.04至1.08倍。
6.如权利要求4或5所述的线性轴承，其特征在于，其中构成导向轴的各导槽凹进圆柱表面的圆半径设置与构成该外套圆柱表面的圆半径相等。
7.如权利要求4或5所述的线性轴承，其特征在于，其中构成所述导向轴的各导槽凹进圆柱表面的圆半径设置与构成该外套圆柱表面的圆半径不相等。
全文摘要
本发明的线性轴承为一种需采用高刚度的如冲床和模压机导柱用的线性轴承。本发明提供了一种线性轴承,它包括:一个导向轴、一个布置在导向轴之外而在轴向上能相对导向轴进行移动的外套、放置在该导向轴与外套间的多个滚动件和设置在导向轴与外套间用以将所设滚动件保持在圆周和轴线方向上的一个保持架,其特征在于其中每个滚动件是在其圆柱面上制作有一个凸圆弧回转面的滚柱,所述外套内表面做成圆柱面,所述导向轴外表面布置有轴向延伸的导向槽,各槽具有与对轴向设置的各列滚柱相对应的一个凹进的圆柱表面,构成各滚柱圆弧回转面的圆半径略小于构成外套圆柱面的圆半径以及构成制作在导向轴上各槽凹进圆柱面的圆半径,且所设置滚柱在圆周上的间距小于各滚柱宽度的两倍。在该线性轴承中,每个滚柱的宽度最好小于滚柱的外径。与通用的线性轴承相比,此结构的线性轴承具有高刚性、易生产、成本低、易于与相配的装置进行组装等优点。
文档编号F16C33/34GK1330232SQ0112160
公开日2002年1月9日 申请日期2001年4月30日 优先权日2000年5月8日
发明者广濑和也 申请人:黑哈伊斯陶精工株式会社