专利名称：线性致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种线性致动器，其可使与滚珠丝杠(ball screwshaft)安装在一起的滑台沿导轨而进行直线往复运动。
迄今为止，以使用这种滚珠丝杠为基础的线性致动器已为人所知。例如，滑台的两个外表面通过球滚动件而可移动地支承在导轨两个内表面的主轴线方向上，所述导轨具有大致为U形的横截面。滚珠丝杠是转动的，其与滑台相连并与球螺纹孔(ball screw hole)相啮合，这样滑台就可往复运动(见日本专利公开No.7-61587)。
然而，在传统的线性致动器的情况下，如果加宽滑台的宽度，同时，使滑台的两个外表面和导轨的两个内表面之间的间距保持恒定，就会产生下述问题。即，导轨的宽度也随之加大。因此，线性致动器的尺寸较大，重量增大。
本发明的一个总的目的就是提供一种线性致动器，其可通过在滑台的两个内表面和导轨的两个外表面之间设置球滚动件而使导轨的横向尺寸较小，从而减小了导轨的体积，并减轻了重量。
本发明的主要目的是提供一种线性致动器，其可通过设置一个可相对于滑台而浮动的球螺母并使其随着滚珠丝杠的操作形式而进行操作，从而来消除滚珠丝杠轴线与球滚动槽轴线之间的平行度偏差。
本发明上述的和其它的目的、特征以及优点可从下面结合附图所进行的描述中更清楚地看到，在附图中，通过示例性的实例示出了本发明的优选实施例。
图1是本发明第一实施例线性致动器的示意性结构的局部剖开的透视图；图2是图1所示的线性致动器结构沿主轴线方向的纵向剖视图；图3是图1所示线性致动器的平面图；图4是沿图3中Ⅳ-Ⅳ线的竖直剖视图5是表示主滑台体与图3所示的端板之间相互关系的分解透视图；图6是本发明另一实施例的线性致动器结构沿主轴线方向的纵向剖视图；图7是图6所示的线性致动器的平面图；以及图8是沿图7中Ⅷ-Ⅷ线的竖直剖视图。
如图1所示，本发明第一实施例的线性致动器10基本上包括导轨12、滑台14、滚珠丝杠16、一对第一支承件18和第二支承件20以及转换导轨106，所述滑台14由导轨12可运动地支承，滚珠丝杠16与滑台14相配合，所述第一和第二支承件可转动地支承着滚珠丝杠16，转换导轨106大致平行于滚珠丝杠16的轴线而延伸，并分别通过一对螺栓105a、105b固定到第一支承件18和第二支承件20上。
如图4所示，导轨12包括大致为U形横截面的凹槽22和一对线性延伸的上表面28、28的部件，且凹槽22介于其间。上表面28、28设置在滑台14的凹槽132内，如下文所述，从而使导轨12的横向尺寸小于滑台14的宽度。从导轨12的底面114升起的两个外表面24,24具有平行的球滚动槽26，所述球滚动槽设置在与滚珠丝杠16的轴向中心间隔相等的位置处，并分别沿主轴线方向延伸。
滑台14以桥接的方式骑跨在导轨12的上表面28、28上方，其包括主滑台体30、端板32、盖件44和刮板46(见图5)，端板32沿运动方向连接在主滑台体30的两个侧表面上，所述盖件容纳着连接在端板32上的润滑件42。端板32、盖件44和刮板46通过螺栓48连接在一起(见图2)。
如图5所示，主滑台体30具有在其左右两侧边向下延伸的厚壁套形部件34、34。与导轨12的球滚动槽26相对的球滚动槽36设置在套形部件34、34的内表面上。球通道38由平行于球滚动槽26、36的直线通孔构成并穿过套形部件34、34。球滚动槽26、36和球通道38设置在同一水平面上，且位于滚珠丝杠16的轴向中心线下方(见图4)。
如图5所示，连接在主滑台体30两个侧表面上的端板32设有弯曲通道40，弯曲通道40使球通道38与沿滑台30内表面设置的球滚动槽36之间连通。在此结构中，润滑件42中的润滑剂通过滚珠丝杠16和端板32上的孔50供应到弯曲通道40中。滑台14设有循环通道52(见图4)和设置在端板32上的弯曲通道40，该循环通道包括球滚动槽26、36和相对地设置在主滑台体30上的球通道38。多个球54可滚动地安装在循环通道52中。
如图2所示，滚珠丝杠16的两端56、58由设置在两端56、58的轴颈部分60、62上的第一支承件18和第二支承件20可转动地支承。
第一支承件18包括第一端板64和多个(例如，两个)第一球轴承68，第一端板64通过螺栓(未示出)固定在导轨12的第一端面，第一球轴承68安装在贯穿第一端板64中部的轴承孔66中。滚珠丝杠16的第一端部56通过第一球轴承68插入到轴承孔66中。
在此结构中，第一球轴承68固定在第一端板64上，这样，通过由隔套70和轴承保持器72构成的螺纹机构而固紧第一球轴承68的内圈，隔套70安装在滚珠丝杠16的第一端部56，轴承保持器72设置在端部56。第一球轴承68的外圈由轴承螺母74固紧，该螺母与设置在第一端板64上的螺纹机构相啮合。滚珠丝杠16的第一端部56与马达76的未示出的驱动轴相连。标号88表示用于阻止轴承保持器72转动的紧固螺钉。
第二支承件20包括第二端板78和第二球轴承82，第二端板78通过螺栓(未示出)固定在导轨12的第二端面，第二球轴承82安装在贯穿第二端板78中部的轴承孔80中。滚珠丝杠16的第二端部58通过第二球轴承82插入到轴承孔80中。在该实施例中，第二球轴承82是这样进行固定的，即，安装在滚珠丝杠16第二端部58上的轴端挡圈(shaftretaining ring)84固紧第二球轴承82的内圈。滚珠丝杠16的第二端部58通过第二球轴承82而由第二端板78可转动地支承。
如图4所示，球螺母86包括与滚珠丝杠16相啮合的已知的球螺纹机构，球螺母86具有切出的大致相互平行的平行表面92。标号94表示螺纹导向件，该导向件安装在主滑台体30的内侧上表面96上并可沿大致水平的方向作微小的运动。球螺母86的平行表面92沿大致竖直的方向可滑动地与螺纹导向件94的开口表面98相配合，以引导球螺母86。另外，活动装置100在基本上为水平的平面内沿大致垂直于主滑台体30运动方向的方向以对齐的方式通过平行表面92而配合。活动装置100的凸起部102可滑动地安装在主滑台体30的套形部件34、34上所连续设置的外表面上所设的孔104中。
在此结构中，球螺母86沿竖直方向和水平方向可作微小运动，因此，可成功地消除所发生的任何偏差，即使是由于浮动机构而使滚珠丝杠16的轴线与球滚动槽26的轴线之间的平行度发生微量偏差时，也是如此，其中，该浮动机构可在螺纹导向件94支承下沿大致竖直的方向微小运动，并可借助于与螺纹导向件94相配合的活动装置100由主滑台体30支承而在大致水平的方向上微小运动。活动装置100的轴向中心线沿水平方向位于滚珠丝杠16的轴向中心线上方。
如图1和4所示，沿轴向大致相互平行的两条长槽108、110设置在转换导轨106上，转换导轨106通过一对螺栓105a、105b固定在第一端板64和第二端板78上。位置可调的传感器(未示出)安装在长槽108、110上。主滑台体30的位置可通过用传感器检测固定在主滑台体30上并可与主滑台体30一起运动的磁铁112的磁场来进行检测。用于安装线性致动器10的螺栓(未示出)旋入设于导轨12底面114上的螺纹孔116中(见图3)。
如图4所示，线性致动器10具有支腿118，支腿118设置在导轨12的底面114上，同时可改变它们的连接位置，支腿118可通过未示出的螺栓而与紧固件120固定在一起。在图1-3中，标号122表示用于调整滑台14行程的调整螺栓。调整螺栓122与第一端板64和第二端板78螺纹连接，从而通过螺母124将其固定在两个端板64、78上。
位于主滑台体30上表面126处的孔128用于使未示出的平台或类似件进行定位，螺纹孔130用于固定平台或类似件。
上面所描述的是本发明第一实施例的线性致动器10的基本结构。下面将对其工作过程、作用和效果进行描述。
如图2和3所示，当滚珠丝杠16在马达76的驱动下转动时，球螺母86就在其啮合作用下被驱动，且滑台14就沿着导轨12沿轴向(箭头Y的方向)运动。滑台14就随着位于滚珠丝杠16与球螺母86的球螺纹孔之间的钢球(见图4)的滚动以及位于球滚动槽26、36之间的球54的滚动而平稳地运动，所述球滚动槽26、36设置在导轨12和滑台14之间。
在此情况下，如图4所示，通过球螺母86的平行表面92和螺纹导向件94的开口表面98之间的配合作用，球螺母86就可在大致竖直的方向上运动，而且其可通过活动装置100的凸起部102而在大致水平的方向上运动，主滑台体30的孔104滑动地支承着所述活动装置100的凸起部102。因此，球螺母86可随着滚珠丝杠16的运动形式而进行运动。
因此，随着滚珠丝杠16的转动，滑台14就可沿导轨12平稳地运动。
在此情况下，由于滑台14以桥接的方式骑跨在导轨12的上方来支承作用于滑台14的载荷，因此，滑台14的两个套形部件34、34就不会使滑台14变形。
将导轨12宽度方向的尺寸设定得小于滑台14的宽度，因此，导轨12的上表面28、28就整体地设置在滑台14的凹槽132内。从而减小了导轨12的体积，并使导轨12具有较轻的重量。
因此，在本发明的实施例中，在安装时，不必使球滚动槽26、36的轴线和滚珠丝杠16的轴线保持严格平行。即使当球滚动槽26、36的轴线不平行于滚珠丝杠16的轴线而产生任何微小偏差时，通过浮动机构也可消除这些偏差。因此，就缩短了安装时间，降低了生产成本。
在本发明的实施例中，活动装置100沿水平方向的轴向中心设置在滚珠丝杠16的轴向中心上方。但即使在活动装置100沿水平方向的轴向中心线设置在滚珠丝杠16轴向中心线的下方时，也可获得相同的效果。
通过采用滚珠丝杠16和球螺母86作为举例来对本发明的实施例进行了描述。然而，当然也可使用未示出的滑动接触螺纹装置。
图6-8显示了本发明另一实施例的线性致动器结构。在下面的说明书，与图1-5所示结构部件相同的结构部件用相同的标号表示，并不再详细描述。
如图8所示，活动装置144与螺纹导向件94的上表面142相配合，活动装置144在螺纹导向件94的开口表面98外侧沿大致竖直的方向设置在相同的平面上。活动装置144的凸起部146和头部148分别安装在位于主滑台体30上表面126上的孔150和槽孔152中。活动装置144由螺纹导向件94支承，从而使头部148的外圆周面部分由主滑台体30的槽孔152的内圆周面所限定，并可沿箭头方向进行微小运动。标号154表示垫圈，垫圈位于主滑台体30的内侧上表面96与螺纹导向件94的上表面142之间，以便相对于主滑台体30而以浮动的方式支承着活动装置144的凸起部146。
在此结构中，对于螺纹导向件94而言，活动装置144沿大致竖直的方向设置。因此，滑台14宽度方向的尺寸就可相对较小。
权利要求
1．一种线性致动器，其包括导轨(12)，所述导轨设有在两个侧表面上沿主轴线方向延伸的球滚动槽(26)并形成有基本上为U形横截面的凹槽(22)；滚珠丝杠(16)，所述滚珠丝杠基本平行于所述球滚动槽(26)，并沿基本垂直于所述导轨(12)的所述主轴线方向的宽度方向而设置在中部；用于沿所述导轨(12)的所述主轴线方向而在两端支承所述滚珠丝杠(16)的支承件(18、20)；形成有循环通道(52)的滑台(14)，所述循环通道包括与所述导轨(12)的所述球滚动槽(26)相对的球滚动槽(36)，从而使所述导轨(12)面向凹槽(132)的内部；安装在所述滑台(14)凹槽中的球螺母(86)，其与所述滚珠丝杠(16)相配合；以及用于可运动地支承所述球螺母(86)的螺纹导向件(94)，所述线性致动器还包括浮动机构，用于分别吸收所述球螺母(86)在基本上为水平的平面内沿基本垂直于运动方向的方向上的微小运动以及所述球螺母(86)沿基本竖直的方向上的微小运动。
2．根据权利要求1所述的线性致动器，其中，所述浮动机构包括活动装置(100,144)和使所述活动装置(100,144)与所述滑台(14)相配合的孔(104,152)，所述活动装置与所述螺纹导向件(94)相连，以便可沿所述基本竖直的方向而可运动地支承所述球螺母(86)。
3．根据权利要求2所述的线性致动器，其中，沿基本垂直于所述滚珠丝杠(16)轴线的基本水平方向设置一对所述活动装置(100)，所述球螺母(86)介于其间。
4．根据权利要求2所述的线性致动器，其中，沿基本垂直于所述滚珠丝杠(16)轴线的基本竖直方向设置一对所述活动装置(144)，所述球螺母(86)介于其间。
5．根据权利要求2所述的线性致动器，其中，与所述滑台(14)相配合的所述孔是槽孔(152)。
6．根据权利要求1所述的线性致动器，其中，润滑件(42)通过盖件(44)安装在所述滑台(14)上。
7．根据权利要求1所述的线性致动器，其中，所述螺纹导向件(94)设有一对基本平行的开口表面(98)，所述开口表面相互间隔预定的距离，所述球螺母(86)设有可沿所述这对开口表面(98)滑动的一对基本平行的表面(92)。
全文摘要
一种线性致动器,其包括:活动装置(100),所述活动装置大致垂直于滚珠丝杠(16)的纵向轴线,其第一侧部与螺纹导向件(94)相连,其第二侧部可滑动地与滑台(14)相配合,同时,通过螺纹导向件(94)可运动地支承与滚珠丝杠(16)相配合的球螺母(86),所述螺纹导向件(94)可在以桥接的方式骑跨在导轨(12)上方的滑台(14)的凹槽(132)内微小运动。
文档编号F16H25/20GK1309252SQ0110462
公开日2001年8月22日 申请日期2001年2月16日 优先权日2000年2月18日
发明者佐藤俊夫, 宫崎省吾, 上野成央 申请人:Smc株式会社