高下压刚性线性滚珠滑轨的制作方法

文档序号:9705034阅读:725来源:国知局
高下压刚性线性滚珠滑轨的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及线性传动装置,尤其是和高下压刚性线性传动装置有关。
【背景技术】
[0002]线性滚珠滑轨为一种重要的线性传动装置,具备高效率及高精密度的传动特性使其被广泛地运用于各种运载机械上,在选用线性滚珠滑轨的考量重点之一为其所能承受的静额定负荷及刚性,尤其是下压方向的静额定负荷及刚性特别重要,而一般线性滚珠滑轨所能承受的静额定负荷数值与滚珠列数及滚珠直径的平方成正相关关系,因此业界多以增加滚珠直径或增加滚珠列数的手段提高静额定负荷能力;但是,一般的线性滚珠滑轨由于设计上未特别加强下压方向的静额定负荷及刚性,其下压方向的静额定负荷及刚性普遍较低。
[0003]如图1所示为美国US6132093号专利的线性滑轨10,此为一种加强其下压方向的静额定负荷及刚性的公知技术,其主要包含一滑块11可滑移地套覆于一滑轨12,且该滑轨12与该滑块11之间设置四列滚珠13,该线性滑轨10主要是将滚珠13列数由一般的两列增加为四列,其中两列位于滑轨12的顶面,另外两列则分别位于滑轨12的两侧,透过增加滚珠13列数以提高线性滑轨10所能承受的静额定负荷;然而,以该线性滑轨10的四列滚珠13的配置方式来看,位于滑轨12顶面的两列滚珠13是完全只能承受下压的负荷,而且也完全无法承受侧向负荷,而位于两侧的两列滚珠则完全只能承受侧向负荷,完全不能承受下压的负荷,总体来说并无法整体显著提高其下压及侧向的负荷能力,其虽能局部提升下压方向的负荷能力,但是在侧向的负荷能力并不佳,因此负荷能力仍不足以适用多数机构,且更由于该滑轨12顶面及侧面均设置有供滚珠13容置的滚动沟,因此该滑轨12于加工生产时必须经过一次上方研磨及一次侧向研磨才能完成,两次的加工工序将大幅提高加工成本并同时降低生产效率,而有经济效益不佳的缺点;而且两次的加工工序的加工基准不同,使顶面及侧面的滚动沟相对位置具有误差,而降低滚珠滑轨的精准度。
[0004]另外,则再请配合参阅图2所示为美国US8414190号专利的线性滑轨20,该线性滑轨20同样包含一滑块21可滑移地套覆于一滑轨22,而该线性滑轨20更将滚珠23列数由一般的两列增加为八列(该滑轨22的两侧分别设置四列),然其滑轨22上滚动沟的配置除了其中四列位于滑轨22的顶面之外,另外四列位于滑轨22的侧面,且该滑轨的相对两侧面又成为向底面相对靠近的倾斜态样,如此也同样导致该滑轨22生产时必须经过一次上方研磨及一次侧向研磨的多工序加工,而同样具有加工成本高、生产效率低、经济效益不佳及精准度降低的缺点;而此线性滑轨20由于设计成八列滚珠的型式,尺寸需大幅增加,无法符合一般的使用需求。

【发明内容】

[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供一种高下压刚性线性滚珠滑轨,其主要目的是提高整体的静额定负荷;并改善一般滚珠滑轨为提高负荷能力的结构形态配置会增加加工工序,降低生产效率的缺点,及避免两次加工工序的加工基准不同所导致的滚动沟相对位置误差而降低滚珠滑轨的精准度的问题;并能提高线性滚珠滑轨的刚性,特别是高下压刚性;此外,能不增加尺寸,以符合一般的使用需求。
[0006]为解决上述问题,本发明提供一种高下压刚性线性滚珠滑轨,包含:
[0007]—滑轨,沿一 X方向延伸长度的长条块体结构,而垂直该X方向则定义一 Y方向及一 Z方向,且该Y方向与该Z方向垂直,且该滑轨由该X方向上的两端端面来看,该滑轨整体是相对于一对称轴对称设置的结构体;且该滑轨于该Z方向上依序区分为一头部、一颈部及一底部,该头部相较于该底部于该Z方向上为上方向,而该底部相较于该头部于该Z方向上为下方向,该头部于该Y方向上的最大宽度为一头部宽度,该颈部于该Y方向上的最小宽度为一颈部宽度,而该底部于该Y方向上的最大宽度为一底部宽度,该颈部宽度小于该头部宽度及该底部宽度;且该滑轨上于对称轴两侧分别设置三个滚动沟;
[0008]一滑块,具有一套槽,该滑块以该套槽可滑移地穿套于该滑轨上,且该套槽上对应各该滚动沟的位置设置六个滚动槽;
[0009]多个滚珠,可滚动地容置于各该滚动沟与该滚动槽之间,其特征在于:
[0010]该滑轨于该头部上的对称轴两侧分别设置一上滚动沟、一中滚动沟以及一下滚动沟,且各该上滚动沟于该滑轨的该Z方向位置高于各该中滚动沟于该滑轨的该Z方向位置;且各该中滚动沟于该滑轨的该Z方向位置高于各该下滚动沟于该滑轨的该Z方向位置;以及
[0011]各该滚珠与各该滚动沟分别产生一接触点,该接触点具有一法线,各该上滚动沟、各该中滚动沟的该法线与z方向的上方向之间的夹角(定义为该上滚动沟及该中滚动沟的一接触角)为20?70度,且各该下滚动沟的该法线与Z方向的下方向之间的夹角(定义为各该下滚动沟的一接触角)为20?70度。
[0012]本发明透过于滑轨及滑块之间设置六列滚珠以提高整体的静额定负荷,同时搭配颈部宽度的适当配置以维持滑轨的刚性,特别是高下压刚性,且本发明容置滚珠的滚动沟是对称设置于滑轨的头部两侧,而能透过侧向加工一次研磨加工完成,简化加工工序、提高生产效率及经济效益,并且避免两次加工工序的加工基准不同所导致的顶面及侧面的滚动沟相对具有误差而降低滚珠滑轨的精准度的问题。此外,由于空间的设计及最佳化设计,使尺寸不需增加而能符合一般的使用需求。
【附图说明】
[0013]图1为一种公知的加强下压滚珠滑轨示意图。
[0014]图2为另一种公知的加强其下压滚珠滑轨示意图。
[0015]图3为本发明高下压刚性线性滚珠滑轨的外观示意图。
[0016]图4为本发明高下压刚性线性滚珠滑轨的端视平面图。
[0017]图5为本发明高下压刚性线性滚珠滑轨的滑轨平面示意图。
[0018]图6为加工本发明高下压刚性线性滚珠滑轨的滑轨的示意图。
[0019]图7为本发明高下压刚性线性滚珠滑轨与现有产品的静额定负荷数据比较图。
[0020]图8为本发明高下压刚性线性滚珠滑轨与现有产品的下压及侧向刚性数据比较图。
[0021]图9为本发明高下压刚性线性滚珠滑轨改变接触角对于下压及侧向静额定负荷的关系图。
[0022]附图标记说明
[0023]线性滑轨10滑块11
[0024]滑轨12滚珠13
[0025]线性滑轨20滑块21
[0026]滑轨22滚珠23
[0027]滑轨30头部31
[0028]上滚动沟311中滚动沟312
[0029]下滚动沟313颈部32
[0030]底部33滑块40
[0031]套槽41滚动槽411
[0032]滚珠50X方向
[0033]Y方向Z方向
[0034]头部宽度W1颈部宽度W2
[0035]底部宽度W3对称轴L
[0036]第一滚珠中心距dl第二滚珠中心距d2
[0037]第三滚珠中心距d3接触点T
[0038]接触角α法线Ν
[0039]侧研磨件A
【具体实施方式】
[0040]本发明高下压刚性线性滚珠滑轨的较佳实施例如图3至9所示,包含:
[0041]一滑轨30,沿一 X方向延伸长度的长条块体结构,而垂直该X方向则定义一 Y方向及一 Z方向,且该Y方向与该Z方向垂直,且该滑轨30由该X方向上的两端端面来看,该滑轨30整体是相对于一对称轴L对称设置的结构体;
[0042]且该滑轨30于该Z方向上依序区分为一头部31、一颈部32及一底部33,该头部31相较于该底部33于该Z方向上为上方向,而该底部33相较于该头部31于该Z方向上为下方向,该头部31于该Y方向上的最大宽度为一头部宽度W1,该颈部32于该Y方向上的最小宽度为一颈部宽度W2,而该底部33于该Y方向上的最大宽度为一底部宽度W3,该颈部宽度W2小于该头部宽度W1及该底部宽度W3 ;此外,该滑轨30上于对称轴L两侧分别设置三个滚动沟,该滑轨30两侧的滚动沟相对于该对称轴L为对称设置;本实施例是于该滑轨30的该头部31上于该对称轴L两侧分别设置一上滚动沟311、一中滚动沟312以及一下滚动沟313,且各该上滚动沟311于该滑轨30的Z方向位置高于各该中滚动沟312于该滑轨30的Z方向位置;且各该中滚动沟312于该滑轨30的Z方向位置高于各该下滚动沟313于该滑轨30的Z方向位置;且本发明的各该上滚动沟311及各该中滚动沟312设于该头部31的上半部,而各该下滚动沟313设于头部31的下半部;
[0043]一滑块40,具有一套槽41,该滑块40以该套槽41可滑移地穿套于该滑轨30上,且该套槽41上对应各该上滚动沟311、各该中滚动沟312及各该下滚动沟313的位置设置六个滚动槽411 ;以及
[0044]多个滚珠50,可滚动地容置于各该滚动沟411与该滚动槽311、312、313之间,且当各该滚珠50容置于各该滚动沟311、312、313内时,容置于二该上滚动沟311内的二该滚珠50的中心于该Y方向上的间距为一第一滚珠中心距dl ;容置于二该中滚动沟312内的二该滚珠50的中心于该Y方向上的间距为一第二滚珠中心距d2 ;而容置于二该下滚动沟313内的二该滚珠50的中心于该Y方向上的间距为一第三滚珠中心距d3 ;该颈部宽度W2分别小于该第二滚珠中心距d2及该第三滚珠中心距d3,以符合结构设计的需要;且,由于高下压刚性线性滚珠滑轨的刚性和其截面积有关,而颈部32为该滑轨30的截面积最小的区域,为影响结构刚性很重要的区域,为增加线性滚珠滑轨的刚性,本实施例设计该颈部宽度W2大于该第一滚珠中心距dl,以得到最佳的刚性结果;当然,如果结构上有特别的空间限制,设计使该颈部宽度W2大于该第一滚珠中心距dl减掉一个该滚珠50的直径的数值也可得到次佳的刚性结果;其中,该第三滚珠中心距d3以稍大设计为更佳,以避免下滚动沟313和颈部32产生制造上的干扰,故设计上,可加大第三滚珠中心距d3并使该颈部宽度W2小于该第三滚珠中心距d3减掉一个该滚珠的直径的数值为更佳。
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