专利名称：带有互锁结构的直线运动轴承的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种直线轴承。
背景技术：
在直线运动轴承中，大体圆柱形的壳体被设计成相对于轴移动。该壳体包括滚珠保持结构，该滚珠保持结构包括多个滚珠保持部分。每个滚珠保持部分均包括多个可在轨道中运动的滚珠轴承。上述部分被安装在壳体内，使得壳体相对于轴的运动通过轴承与轴的接合被实现。随着壳体移动，滚珠轴承在分别的轨道中移动。该公开描述了对于该现有技术系统的改进。
发明内容
本发明的一个实施例是直线运动轴承组件。该组件可以包括滚珠保持器结构，该滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将负载支承部分与返回部分互连的回转部。该组件还可以包括多个轴承滚珠，该轴承滚珠被布置在滚珠轨道中。该组件还可以包括多个在轴向上被定位成与滚珠保持器结构相邻的负载支承板，该负载支承板用以从被布置在滚珠轨道的负载支承部分中的滚珠接收负载。该组件还可以包括用以保持滚珠保持器结构的第一外部壳体衬套，该第一外部壳体衬套包括第一互锁结构。该组件还可以包括用以保持滚珠保持器结构的第二外部壳体衬套，该第二外部壳体衬套包括第二互锁结构。当第一互锁结构被设置在第二互锁结构上方时第一互锁结构用以与第二互锁结构配合，并且第一互锁结构和第二互锁结构用以抵抗从直线运动轴承组件向外纵向伸出的力。本发明的另一实施例是直线运动轴承组件。该组件可以包括滚珠保持器结构，该滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将负载支承部分与返回部分互连的回转部。该组件还可以包括多个被布置在滚珠轨道中的轴承滚珠。该组件还可以包括多个负载支承板，该多个负载支承板在轴向上被定位成与滚珠保持器结构相邻，该负载支承板用以从被布置在滚珠轨道的负载支承部分中的滚珠接收负载。该组件还可以包括用以保持滚珠保持器结构的第一外部壳体衬套，该第一外部壳体衬套包括第一互锁结构。该组件还可以包括用以保持滚珠保持器结构的第二外部壳体衬套，该第二外部壳体衬套包括第二互锁结构。该组件还可以包括支承板到壳体的中间承载结构，该支承板到壳体的中间承载结构包括多个部件并且在部件中间限定有至少两个空间，支承板到壳体的中间承载结构在周向上围绕第一外部壳体衬套和第二外部壳体衬套延伸。当第一互锁结构被设置在第二互锁结构上方时第一互锁结构用以与第二互锁结构配合，并且第一互锁结构和第二互锁结构用以抵抗从直线运动轴承组件向外纵向伸出的力。第一互锁结构和第二互锁结构是双性互锁结构。第一互锁结构和第二互锁结构具有相同的结构。第一互锁结构包括限定有空间的壁，并且支承板到壳体的中间承载结构的部件中的至少一个用以布置在该空间中。本发明的另一实施例是一种用于组装直线运动轴承组件的方法。该方法可以包括将第一外部壳体衬套和第二外部壳体衬套配合在滚珠保持器结构上方，该第一外部壳体衬套包括第一互锁结构，该第二外部壳体衬套包括第二互锁结构，滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道中的至少一部分，滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将负载支承部分与返回部分互连的回转部。该方法还可以包括将多个轴承滚珠设置在滚珠轨道中。该方法还可以包括将多个负载支承板在轴向上定位成与滚珠保持器结构以及第一外部壳体衬套和第二外部壳体衬套相邻，负载支承板用以从被布置在滚珠轨道的负载支承部分中的滚珠接收负载。第一互锁结构和第二互锁结构用以抵抗从直线运动轴承组件向外纵向伸出的力。
附图组成说明书的一部分，并且包括本发明的示例性实施例并图示了本发明的各种任务和特征。图1是直线运动轴承组件的分解透视图；图2是滚珠保持器部分的透视图；图3是图1的直线运动轴承组件的外部壳体的衬套部分的透视图。图3B是图3A的衬套部分的侧视图。图3C是图3A的衬套部分的沿图3B中的线3C — 3C取得的横截面图。图4是根据图1的直线运动轴承组件的负载支承板的透视图。图5是沿支承板到壳体的中间承载结构的沿图1的线5— 5取得的横截面视图。图6是被组装的图1的直线运动轴承组件的透视图。图7是直线运动轴承组件的透视图。图8是支承板到壳体的中间承载结构的分解透视图。图9是直线运动轴承组件的互锁结构的透视图。图10是直线运动轴承组件的互锁结构的透视图。
具体实施例方式以下参考附图描述本发明的各种实施例。在所有附图中，具有同样结构或功能的元件被用同样的附图标记表示。附图仅仅旨在便于描述本发明或作为关于本发明范围的指导。此外，结合本发明的具体实施例所描述的方面并不必然局限于该实施例，并且可以结合本发明的任何其它实施例来实施。参考图1至图6，示出了开放式直线运动轴承组件40。该轴承组件包括滚珠保持器结构42、负载支承板44、轴承滚珠46、外部壳体衬套48、50和支承板到壳体的中间承载结构52。
参考图2，在一个实施例中，滚珠保持器结构42包括4个滚珠保持器部分54，每个滚珠保持器部分54均沿其纵向侧面与相邻的滚珠保持器部分可操作地关连，以形成具有孔的多边形状的滚珠保持器结构，其中通过该孔用来容纳轴70。每个滚珠保持器部分54均包括径向外表面56和径向内表面58。轴向滚珠轨道60被形成在每个滚珠保持器部分54的径向外表面56中，并且包括负载支承部分62、返回部分64和回转部66。本实施例中，滚珠轨道的负载支承部分和返回部分被底切以促进轴承滚珠46在该滚珠轨道的中的加载和保持。这也使得不需要单独的保持器结构来将轴承滚珠保持在滚珠轨道中。滚珠保持器部分54的径向内表面58中的纵向孔68大致延伸了负载支承部分62的长度并且通向轴70。尽管轴70被图示为大致地圆柱形的轴，但是也可以使用其它构造的支撑构件。多个轴承滚珠46被布置在滚珠轨道60中，其中负载支承部分62中的那些轴承滚珠46至少部分地延伸到纵向孔68中以接触支撑轴70。在该实施例中，一对轴向滚珠轨道60被形成在滚珠保持器部分的每个径向外表面56中，其中对应的负载支承轨道被定向成大致平行的相邻关系。该定向促进了被增强的负载能力，并且使用空间利用率最大化，实现了更紧凑且更有效的轴承滚珠布置。锁定夹72形式的锁定结构被形成在每个滚珠保持器部分54的对置的纵向端部上，以便于与带有外部壳体衬套48、50的组装，这在下面更详细地讨论。现在参考图1和图3A至图3C，根据一个优选实施例的直线运动轴承组件包括一对外部壳体衬套48、50，当组装时，该一对外部壳体衬套48、50用以闭合并保护滚珠保持器结构42的暴露的径向外表面56。衬套48、50的径向外表面74优选地是光滑的筒状，并且被构造和定尺寸为配合在工具滑架(未示出)的安装孔内。衬套48、50的径向内表面76包括安装表面78，该安装表面78被构造成将负载支承板44的至少一部分接纳在其中。这些安装表面78还包括延伸部分80，该延伸部分80限定用于支承板到壳体的中间承载结构52的安装空间，以下更详细地描述。安装表面78从径向外表面74被凹进与支承板到壳体的中间承载结构52的横截面的厚度近似相等的距离。这样，外部壳体衬套48、50和支承板到壳体的中间承载结构52组合以形成直线运动轴承组件40的相对光滑且均匀的径向外表面。参见图6。在该实施例中，安装表面78被构造成与单个滚珠保持器部分54的形状相配合。多个锁定孔82以与滚珠保持器部分54的锁定夹72对准的方式形成在衬套48、50的各个端部中。由此，当滚珠保持器部分54被组装在衬套48、50中时，锁定夹72延伸至分别的锁定孔82中并且辅助将直线运动轴承组件40保持在一起。现在参考图1和图4，多个单独的负载支承板44被结合到直线运动轴承组件40中并且用来接收来自与轴70接触的轴承滚珠46的负载。在图4的实施例中，负载支承板44沿着轴承组件的纵向轴线伸长并且包括径向外表面84、径向内表面86和一对侧壁表面88。径向外表面84是大致精确的并且可以包括被布置在径向外表面84上的中间位置中的冠状部分90。冠状部分90被构造且被定尺寸为允许负载支承板44在周向上和在轴向上摇动而与滚珠保持器结构42的轴线平行和脱离与滚珠保持器结构42的轴线平行。负载支承板的径向内表面86有利地设有一对轴向沟槽,该一对轴向沟槽用作滚珠轨道60的负载支承部分62的上表面。通过将用于每对负载支承部分62的单个负载支承板44设置在每个径向外表面56中，直线运动轴承组件40更易于制造和组装。此外，轴承组件具有闻的负载支承能力。在该实施例中，纵向沟槽92被形成在负载支承板44的每个侧壁表面88中。这些沟槽92组成轴向滚珠轨道60的侧壁并且当轴承滚珠46移动通过沟槽92的返回部分时引导轴承滚珠46。现参考图1、图5和图6,支承板到壳体的中间承载结构52被图不成具有径向外表面94的C环构造，该径向外表面94的尺寸大致与衬套48、50的径向外表面74 —致。在该实施例中，径向内表面96大致与径向外表面平行，并且被构造且被定尺寸为在组装时接触负载支承板44的冠状部分90。在示例中，冠状部分90的在横向方向上的曲率半径小于支承板到壳体的中间承载结构52的径向内表面的曲率半径。该构造允许该板相对于支承板到壳体的中间承载结构52在周向上摇动。在其它示例中，如图4中所示,冠状部分90是大致平坦的。此外，参考图1和图6，支承板到壳体的中间承载结构52环绕并且接合衬套48、50的延伸部分80，以辅助包围并保护滚珠保持器结构42。尽管以窄的宽度被示出，但是支承板到壳体的中间承载结构52可以延伸过轴承组件的大致整个纵向长度。支承板到壳体的中间承载结构优选地由硬质耐磨材料形成，诸如例如不锈钢或陶瓷。替代地，也可以使用较软的材料，诸如青铜或招。图7和图8是另一支承板到壳体的中间承载结构152的透视图。图1至图6中的支承板到壳体的中间承载结构54大致是单件的或整体的。支承板到壳体的中间承载结构152由至少两个分离的部件154组成，在部件154中间具有空间158。虽然在图8中示出了5个部件154a、154b、154c、154d、154e，但可以使用任何数量的该部件。部件154可以是圆筒、球体、扁平筒、角锥等。奇数个部件可以使得更易于调整支承板到壳体的中间承载结构152。部件154可以围绕衬套48、50的周边分布，使得在各个部件154之间的各个空间158具有相同的大小。衬套48、50可以包括多个部件或者单个部件。每个部件154具有带有曲率半径162的内弧(图8)，该曲率半径162对应于或略大于外部壳体衬套48、50的曲率半径160。发明人已经发现，制造整体的支承板到壳体的中间承载结构52 (图1至图6)所需的公差精度非常高，并且因此制造是昂贵的。事实上，由于高要求的公差，高百分比的已制成部件可能需要被丢弃。如果支承板到壳体的中间承载结构52包括有过大地偏离限定公差的尺寸，则过量的不平衡压力可能作用在外部壳体衬套48、50上且因此作用在轴承滚珠46 (图1)上。相比之下，对于具有若干部件154的支承板到壳体的中间承载结构152，公差精度的要求较低。每个部件154要求较低的公差精度，这导致了更快、更低成本的制造。部件154对施加至外部壳体衬套48、50的扭力较不敏感。支承板到壳体的中间承载结构152对来自每个部件154的“圆度”偏离较不敏感。较少的材料被用于支承板到壳体的中间承载结构152，并且可以使用更多的制造方法。粉末金属可被用于制造部件154。保持构件156 (在图8中最佳地示出)可被用于将支承板到壳体的中间承载结构152附接至外部壳体衬套48、50。保持构件156能够例如是来自每个部件154的突起、凸形延伸部、凹形延伸部等。对应的配合保持构件164可被布置在外部壳体衬套48、50中。配合保持构件164可以例如是凹部、凹形延伸部、凸形延伸部等。每个部件154可以是柔性的并且朝向附图中所示的位置偏压。以该方式组装，每个部件154可以被挤捏并被插入外部壳体衬套48、50的凹部164中，使得突起156向内弯曲。该偏压使得部件154恢复所示位置以与凹部158配合。现在可以参考图9，在图9中示出了可被用于将直线运动轴承组件40保持在一起的另一结构。如所示的，互锁结构170可被形成在外部壳体衬套48、50上或在直线运动轴承组件中使用的其它衬套上。为简单起见，在图9中示出了一个衬套48、50。互锁结构170可以是双性互锁结构，其包括凸型结构和凹型结构。一个互锁结构170可以形成在外部壳体衬套48上，并且第二互锁结构170可以被形成在外部壳体衬套50上。由此，当外部壳体衬套48沿直线运动轴承组件40的纵向轴线移动而与外部壳体衬套50接合时，第一互锁结构170被设置在第二互锁结构170上方并与之配合，从而将直线运动轴承组件40保持在一起。互锁结构170可以围绕上述的支承板到壳体的中间承载结构152的部件154a、154b设置，使得部件154a、154b可以被布置在由互锁结构170的壁限定的空间176中。图10示出了可被用于将直线运动轴承组件40保持在一起的另一结构。如所示的，互锁结构180可形成在外部壳体衬套48、50上或在直线运动轴承组件中使用的其它衬套上。互锁结构180可以包括翼片182、柱形突起184和凹部186。翼片182的横截面可以例如是矩形的。外部壳体衬套48可以包括一个翼片182a，并且外部壳体衬套50可以包括第二翼片182b。由此，当外部壳体衬套48与外部壳体衬套50接合时，第一互锁结构180被设置在第二互锁结构180上方，并且翼片182a可以与翼片182b重叠。突起184a可以被设置在凹部186b中并且突起184b可以被设置在凹部186a中，从而将直线运动轴承组件40保持在一起。互锁结构170和互锁结构180均可以被用在单个直线运动轴承组件40中-例如，在沿直径对置的侧面上。互锁结构170在两个外部壳体衬套48和50上均包括相同的结构，直线运动轴承组件40的制造可以被简化。由于衬套是可互换的，所以可以仅制造单个类型的衬套。互锁结构170、180防止直线运动轴承组件40由于背离直线运动轴承组件40的中心的纵向向外的力而被拉动分开。在没有互锁结构170、180的情况下，锁定夹72 (以上参考图1至图6讨论的)可能不能够抵抗该力。互锁结构170、180由此提高了直线运动轴承组件40的整体性。尽管已经参考若干示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并且等同物可以代替本发明的元件。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多变型以使具体情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明旨在并不限于本文公开的任何具体示例性实施例。
权利要求
1.一种直线运动轴承组件，包括: 滚珠保持器结构，在所述滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，所述滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将所述负载支承部分与所述返回部分互连的回转部； 多个轴承滚珠，所述多个轴承滚珠被布置在所述滚珠轨道中； 多个负载支承板，所述多个负载支承板在轴向上被定位成与所述滚珠保持器结构相邻，所述负载支承板用于从被布置在所述滚珠轨道的所述负载支承部分中的所述滚珠接收负载； 用于保持所述滚珠保持器结构的第一外部壳体衬套，所述第一外部壳体衬套包括第一互锁结构；以及 用于保持所述滚珠保持器结构的第二外部壳体衬套，所述第二外部壳体衬套包括第二互锁结构；其中 当所述第一互锁结构被设置在所述第二互锁结构上方时所述第一互锁结构能够与所述第二互锁结构配合，并且所述第一互锁结构和第二互锁结构用于抵抗从所述直线运动轴承组件向外纵向伸出的 力。
2.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，其中，所述第一互锁结构和所述第二互锁结构是双性互锁结构。
3.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，其中，所述第一互锁结构和所述第二互锁结构具有相同的结构。
4.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，其中，所述第一互锁结构和所述第二互锁结构中的每一个包括各自的翼片、柱形突起和限定有凹部的壁。
5.如权利要求4所述的直线运动轴承组件，其中，所述翼片的横截面是矩形的。
6.如权利要求5所述的直线运动轴承组件，其中，当所述第一互锁结构与所述第二互锁结构配合时，各自的翼片重叠。
7.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，其中，所述第一互锁结构的柱形突起离开所述第一互锁结构的所述翼片延伸并且用于与所述第二互锁结构的所述凹部配合。
8.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，还包括第三互锁结构和第四互锁结构，其中: 所述第三互锁结构用于与所述第四互锁结构配合； 所述第一互锁结构和所述第二互锁结构是双性互锁结构；并且 所述第三互锁结构和所述第四互锁结构中的每一个包括各自的翼片、柱形突起和限定有凹部的壁。
9.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，还包括: 支承板到壳体的中间承载结构，所述支承板到壳体的中间承载结构包括多个部件并且在所述部件之间限定有至少两个空间，所述支承板到壳体的中间承载结构在周向上围绕所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套延伸；并且 所述第一互锁结构包括限定有空间的壁，并且所述部件中的至少一个能够被布置在所述空间中。
10.一种直线运动轴承组件,包括:滚珠保持器结构，在所述滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，所述滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将所述负载支承部分与所述返回部分互连的回转部； 多个轴承滚珠，所述多个轴承滚珠被布置在所述滚珠轨道中； 多个负载支承板，所述多个负载支承板在轴向上被定位成与所述滚珠保持器结构相邻，所述负载支承板用于从被布置在所述滚珠轨道的所述负载支承部分中的所述滚珠接收负载； 用于保持所述滚珠保持器结构的第一外部壳体衬套，所述第一外部壳体衬套包括第一互锁结构； 用于保持所述滚珠保持器结构的第二外部壳体衬套，所述第二外部壳体衬套包括第二互锁结构；以及 支承板到壳体的中间承载结构，所述支承板到壳体的中间承载结构包括多个部件并且在所述部件之间限定有至少两个空间，所述支承板到壳体的中间承载结构在周向上围绕所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套延伸；其中 当所述第一互锁结构被设置在所述第二互锁结构上方时所述第一互锁结构能够与所述第二互锁结构配合，并且所述第一互锁结构和所述第二互锁结构用于抵抗从所述直线运动轴承组件向外纵向伸出的力； 所述第一互锁结构和所述第二互锁结构是双性互锁结构； 所述第一互锁结构和所述第二互锁结构具有相同的结构； 所述第一互锁结构包括限定有空间的壁，并且所述支承板到壳体的中间承载结构中的至少一个部件能够被 布置在所述空间中。
11.如权利要求10所述的直线运动轴承组件，其中，所述第一互锁结构和所述第二互锁结构中的每一个包括各自的翼片、柱形突起和限定有凹部的壁。
12.如权利要求11所述的直线运动轴承组件，其中，所述翼片的横截面是矩形的。
13.如权利要求12所述的直线运动轴承组件，其中，当所述第一互锁结构与所述第二互锁结构配合时，各自的翼片重叠。
14.如权利要求11所述的直线运动轴承组件，其中，所述第一互锁结构的所述柱形突起离开所述第一互锁结构的所述翼片延伸并且用于与所述第二互锁结构的所述凹部配合。
15.一种用于组装直线运动轴承组件的方法，所述方法包括: 将第一外部壳体衬套和第二外部壳体衬套配合在滚珠保持器结构上，所述第一外部壳体衬套包括第一互锁结构，所述第二外部壳体衬套包括第二互锁结构，在所述滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，所述滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将所述负载支承部分与所述返回部分互连的回转部； 将多个轴承滚珠放置在所述滚珠轨道中； 将多个负载支承板放置成在轴向上与所述滚珠保持器结构以及所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套相邻地定位，所述负载支承板用于从被布置在所述滚珠轨道的所述负载支承部分中的所述滚珠接收负载；其中 所述第一互锁结构和所述第二互锁结构用于抵抗从所述直线运动轴承组件向外纵向伸出的力。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述第一互锁结构和所述第二互锁结构是双性互锁结构。
17.如权利要求15所述的方法，其中，所述第一互锁结构和所述第二互锁结构具有相同的结构。
18.如权利要求15所述的方法，其中，所述第一互锁结构和所述第二互锁结构中的每一个包括各自的翼片、柱形突起和限定有凹部的壁。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述翼片的横截面是矩形的，并且其中当所述第一互锁结构与所述第二互锁结构配合时各自的翼片重叠。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述第一互锁结构的所述柱形突起离开所述第一互锁结构的所述翼片 延伸并且用于与所述第二互锁结构的所述凹部配合。
全文摘要
一种直线运动轴承组件，包括滚珠保持器结构，该滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分。滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将负载支承部分与返回部分互连的回转部。多个轴承滚珠被布置在滚珠轨道中。多个负载支承板在轴向上被定位成与滚珠保持器结构相邻，以用于从被布置在滚珠轨道的负载支承部分中的滚珠接收负载。第一外部壳体衬套用以保持滚珠保持器结构。第一外部壳体衬套包括第一互锁结构。第二外部壳体衬套用以保持滚珠保持器结构，该第二外部壳体衬套包括第二互锁结构。第一互锁结构用以与第二互锁结构配合。
文档编号F16C29/06GK103140690SQ201180034916
公开日2013年6月5日 申请日期2011年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者艾莉森·额 申请人:托马森工业(有限)公司