六列滚珠式线性滑轨的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及六列滚珠式线性滑轨，其是与线性传动装置有关，特别是和兼具高下压方向、上拉方向及侧向静额定负荷的线性传动装置相关。
【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，包含下压方向、上拉方向及侧向的静额定负荷，而一般线性滚珠滑轨所能承受的静额定负荷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；然而，机械对于静额定负荷的需求不断提高，一般的线性滚珠滑轨的静额定负荷目前仍有不足，而需要再予提升。
[0003]如图1所示为日本特开平07-035136号专利的线性滑轨10，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主要是将列数由一般的两列增加为四列滚珠13，该四列滚珠13对称位于该滑轨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，从该线性滑轨10的四列滚珠13的配置方式来看，该线性滑轨10的四列滚珠13均是圆弧式两点45° -45°的接触方式，即所有的滚珠与所接触的滚动沟的接触角为45°，在此接触角的配置方式下能均匀提供下压方向、上拉方向及侧向的负荷能力；且该线性滑轨10的牙形系数亦配置为完全相同的牙形系数，使得整体线性滑轨10的结构能完全均匀地提供下压方向、上拉方向及侧向的负荷能力，但是，对于特别需要更高的下压方向、上拉方向及侧向负荷的机械结构，此设计的静额定负荷仍无法符合要求。
[0004]如图2所示为美国US6132093号专利的线性滑轨20，此为一种加强其下压方向及上拉方向的静额定负荷的公知技术，其主要包含一滑块21可滑移地套覆于一滑轨22，且该滑轨22与该滑块21之间设置四列滚珠23，该线性滑轨20主要是将两列滚珠23设置于滑轨22的顶面，以特别加强下压方向的静额定负荷，而另外两列则分别位于滑轨22的两侧并经由接触点的改变来加强上拉方向的静额定负荷；然而，以该线性滑轨20的四列滚珠23的配置方式来看，位于滑轨22顶面的两列滚珠23主要是承受下压的负荷，于承受侧向负荷的能力很差，而位于两侧的两列滚珠则又强调其上拉方向的负荷能力，其承受侧向负荷的能力也不佳，总体来说并无法全面显著提高其下压方向、上拉方向及侧向的负荷能力，其虽能局部提升下压方向及上拉方向的负荷能力，但是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22顶面及侧面均设置有供滚珠23容置的滚动沟，因此该滑轨22于加工生产时必须经过至少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失；而且更严重地，由于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。
[0005]另外，加大线性滑轨的尺寸虽能同时增加下压方向、上拉方向及侧向的负荷能力，但使整体的机构空间增加，而无法使用于大多数的应用实例之中。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于提供一种六列滚珠式线性滑轨，其主要目的是提高整体的静额定负荷，并且兼具下压方向、上拉方向及侧向的静额定负荷；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失，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；此夕卜，能不增加尺寸，以符合一般的使用需求。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种六列滚珠式线性滑轨，包含:
[0008]一滑轨，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，该滑轨整体系相对于一对称轴对称设置的结构体；且该滑轨上于对称轴两侧分别设置三个滚动沟；
[0009]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；
[0010]多个滚珠，可滚动地容置于各该滚动沟与该滚动槽之间；
[0011]其特征在于:
[0012]所述滑轨于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
[0013]定义各该滚动沟的牙型系数为两倍该滚动沟的圆弧半径减去该滚珠直径后的值再除以该滚珠直径的比值，各该下滚动沟的牙型系数小于各该上滚动沟的牙型系数；而以小于各该上滚动沟的牙型系数的0.8倍为更佳。
[0014]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，六列滚珠分别对称位于滑轨头部的两侧，同时，再配置位于上、中滚动沟的滚珠都承受下压负荷，使下压方向的静额定负荷增加，而位于下滚动沟的滚珠则承受上拉负荷，且各该下滚动沟的牙型系数分别小于各该上滚动沟的牙型系数，使上拉方向的静额定负荷也增加，并且由于上、中、下滚动沟的滚珠都可承载侧向的负荷，而提高侧向的静额定负荷，据此使得本发明成为兼具下压方向、上拉方向及侧向静额定负荷的配置；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】
[0015]图1为一种普通的滚珠滑轨示意图。
[0016]图2为另一种普通的滚珠滑轨示意图。
[0017]图3为本发明六列滚珠式线性滑轨的外观示意图。
[0018]图4为本发明六列滚珠式线性滑轨的端视平面图。
[0019]图5为本发明六列滚珠式线性滑轨的滑轨平面示意图。
[0020]图6为本发明六列滚珠式线性滑轨改变接触角对于下压及侧向静额定负荷关系图。
[0021]图7为本发明的六列滚珠式线性滑轨的下滚动沟的牙型系数改变和上拉方向静额定负荷的关系图。
[0022]图8为本发明六列滚珠式线性滑轨与常规产品的下压方向及侧向静额定负荷数负荷能力的比较图。
[0023]附图标记说明
[0024]线性滑轨10滑块11
[0025]滑轨12滚珠13
[0026]线性滑轨20滑块21
[0027]滑轨22滚珠23
[0028]滑轨30头部31
[0029]上滚动沟311中滚动沟312
[0030]下滚动沟313颈部32
[0031]底部33滑块40
[0032]套槽41滚动槽411
[0033]滚珠50X方向
[0034]Y方向Z方向
[0035]头部宽度W1颈部宽度W2
[0036]底部宽度W3对称轴L
[0037]接触点T
[0038]接触角α垂直线V
[0039]侧研磨件Α圆弧半径R
[0040]滚珠直径D
【具体实施方式】
[0041]本发明六列滚珠式线性滑轨的较佳实施例如图3至8所示，包含:
[0042]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整体系相对于一对称轴L对称设置的结构体；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 ；
[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内的各该滚珠50承受下压及侧向负荷；容置于二该中滚动沟312内的各该滚珠50承受下压及侧向负荷；而容置于二该下滚动沟313内的各该滚珠50承受上拉及侧向负荷；当各该滚珠50容置于各该滚动沟311、312、313内时，本发明的滚珠50与滚动沟311、312、313符合赫兹接触理论(Hertz contact theory)的假设与定义，则该滚珠50与该各滚动沟311、312、313分别产生一接触点T，该滚珠50或该各滚动沟311、312、313的接触面上通过该接触点T具有一法线N，各该上滚动沟311、各该中滚动沟312的滚珠50的该法线N分别与Z方向的上方向之间的夹角则定义出一接触角α，而各该上滚动沟311、各该中滚动沟312分别与其接触的滚珠50的接触角α为20?70度，从制造方向考虑，接触角α小于20度会使滚珠50或该各滚动沟311、312、313的接触面变小，而降低接触面所能承受的负荷能力；相反的，如果接触角ct大于70度会使滚珠50或该各滚动沟311、312、313在Z方向的负荷能力降低而无法达到本发所要达到的高下压刚性的目的；更佳地，为避免制造上的不稳定所导致的问题，并提高本发明所要达到的高下压