專利名稱：一種具間隔器的線性滑軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種線性滑軌，特別是一種以間隔器隔開兩相鄰滾珠，以避免相鄰兩滾珠閑相互碰撞，減少噪音的線性滑軌。
習(xí)知的線性滑軌由一可無(wú)限延長(zhǎng)的軌條及沿著軌條運(yùn)動(dòng)的滑塊單元所組成；滑塊單元包含滑塊本體、使?jié)L珠運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)向的端蓋及其他配件。軌條及滑塊本體上具有使?jié)L珠滾動(dòng)的珠槽，而滑塊本體內(nèi)部具使?jié)L珠循環(huán)的回流通道。滑塊本體的回流通道與滑塊本體兩邊的端蓋內(nèi)部的轉(zhuǎn)向通道，為滾珠的無(wú)負(fù)荷路徑；軌條的珠槽、滑塊本體的珠槽合成的通道為滾珠的負(fù)荷路徑，無(wú)負(fù)荷路徑和負(fù)荷路徑構(gòu)成一循環(huán)通道，以一定數(shù)量滾珠在循環(huán)通道內(nèi)無(wú)限循環(huán)滾動(dòng)，滑塊可籍由滾珠的滾動(dòng)，沿著滑軌以低摩擦的方式運(yùn)行。
由于線性滑軌在負(fù)荷路徑中的軌跡近似一直線，而在兩端蓋的轉(zhuǎn)向通路中，則滾珠需有很大的運(yùn)動(dòng)方向改變，當(dāng)運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生曲率上的改變時(shí)，滾珠的速度會(huì)有些微改變，各滾珠間的速度差異，造成滾珠和相鄰滾珠間發(fā)生碰撞及推擠；習(xí)知的線性滑軌，其滾珠的材料多選金屬類，在滾珠速度改變時(shí)，滾珠發(fā)生碰撞及彼此互相推擠磨擦，而產(chǎn)生線性滑軌的噪音與振動(dòng)。另外，滾珠在負(fù)荷路徑中滾動(dòng)時(shí)，由于相鄰兩顆滾珠在接觸點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)方向不同，滾珠和相鄰滾珠間相互受力及磨擦，也會(huì)導(dǎo)致噪音及磨擦阻力的增加。近年來雖有較佳的材料(例如陶磁珠)被使用，其滾珠的質(zhì)量較小，碰撞能量較低，且硬度高，耐磨耗性佳及減震性(damping)佳等優(yōu)點(diǎn)，然而價(jià)格相當(dāng)昂貴，雖有少數(shù)的特殊線性滑軌使用此類的特殊滾珠，以提升其性能，然一般產(chǎn)業(yè)使用的線性滑軌并不能接受其高昂的價(jià)格，而未能使用。
對(duì)端蓋的轉(zhuǎn)向通道中滾珠速度變化所產(chǎn)生的碰撞，在美國(guó)專利4，505，522中提供一種方法，針對(duì)滾珠進(jìn)出轉(zhuǎn)向通道時(shí)，降低轉(zhuǎn)向通道可容納滾珠數(shù)的變化；然而此技術(shù)雖可改善此現(xiàn)象，但卻無(wú)法全部消除，且此法的先決條件是幾何形狀需相當(dāng)正確，此造成線性滑軌制作的加工難度增加。
習(xí)知的線性滑軌為改善滾珠在負(fù)荷路徑中的磨擦及碰撞現(xiàn)象，常見的設(shè)計(jì)如圖7所示，滾珠4在軌條的珠槽11及滑塊本體的珠槽21間滾動(dòng)，在任意兩滾珠4中各加入一顆尺寸較小的間隔珠(space ball) 6，以使?jié)L珠4和間隔珠6的旋轉(zhuǎn)方向相反，而使在相接觸點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)方向相同，如此可減低滾珠和滾珠間的磨擦阻力，增加線性滑軌的順暢度；通常此間隔珠的材質(zhì)和原滾珠的材質(zhì)相同。此法雖可避免滾珠在負(fù)荷路徑中滾動(dòng)時(shí)，由于相鄰兩滾珠在接觸點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)方向不同，所導(dǎo)致的受力及磨擦；但對(duì)于滾珠在轉(zhuǎn)向通道中，由于運(yùn)動(dòng)速度的改變所造成的碰擊及磨擦并無(wú)法改善。
美國(guó)專利5，615，955中提議使用具潤(rùn)滑作用的材料，例如含油的塑膠材料等，以制造圖7中所示的間隔珠，使該間隔珠同時(shí)具有潤(rùn)滑滾珠的功能，并且由于塑膠類材料的減震性佳，且具較大變形能力，可降低碰擊的噪音；但上述的改善則仍因?yàn)殚g隔珠的尺寸接近于滾珠的尺寸，太占空間，使線性滑軌的負(fù)荷路徑中可以有效承受負(fù)荷的滾珠數(shù)只剩下原來的一半，大量減少有效承受負(fù)荷的滾珠，導(dǎo)致線性滑軌的強(qiáng)度減少。
本實(shí)用新型的目的即在于提供一種具間隔器的線性滑軌，其可改善習(xí)知技術(shù)中，滾珠在線性滑軌的循環(huán)通道中，容易因滾珠間彼此受力及速度差，導(dǎo)致互相磨擦、碰擊而產(chǎn)生噪音與振動(dòng)，及間隔珠太占空間，致有效滾珠數(shù)減少的問題。由于改善后的間隔配件可用塑膠射出成型方式制作，增加的成本相當(dāng)?shù)土乖诓辉黾哟罅恐谱鞒杀镜臈l件下，降低噪音，以增進(jìn)線性滑軌的工作品質(zhì)。
本實(shí)用新型的一種具間隔器的線性滑軌，即改良習(xí)知技術(shù)中的間隔珠，而設(shè)計(jì)一占有效空間較小的間隔器，并使線性滑軌相鄰兩滾珠間具有一間隔器，以隔開相鄰的兩滾珠，避免兩相鄰滾珠間的相互磨擦及碰擊，以大幅降低噪音與振動(dòng)；并且由于間隔器設(shè)計(jì)成類似一圓柱體，在圓柱的兩端面配合滾珠的形狀，設(shè)計(jì)成向內(nèi)凹陷的曲面，故可使兩相鄰的滾珠，其間隔的距離可大量減少，而大量增加線性滑軌使用間隔器時(shí)負(fù)荷路徑中的有效滾珠數(shù)，增加線性滑軌的強(qiáng)度。
本實(shí)用新型的間隔器設(shè)計(jì)成類似一圓柱體，此間隔器在循環(huán)通道中并不滾動(dòng)，故在間隔器的循環(huán)過程中需避免間隔器和通道間發(fā)生受力接觸磨擦，以避免磨擦阻力升高；為避免間隔器在循環(huán)過程中，和線性滑軌的循環(huán)通道相受力接觸而造成磨擦阻力變大，影響線性滑軌的順暢度，設(shè)計(jì)間隔器的圓柱體的圓筒面的外徑小于滾珠的外徑。
由于線性滑軌的轉(zhuǎn)向通道彎曲，且曲率半徑小，為減少間隔器在彎曲的轉(zhuǎn)向通道中和通路的兩側(cè)發(fā)生接觸，甚至于產(chǎn)生正向力而造成磨擦阻力變大而影響線性滑軌的順暢度，參考美國(guó)專利5，597，243的設(shè)計(jì)，間隔器的圓柱體的圓筒面，設(shè)計(jì)成沙漏狀，圓筒面在中間部份的外徑設(shè)計(jì)成小于其兩端的外徑，以減少間隔器的圓柱體外徑的中間部份在轉(zhuǎn)彎時(shí)和轉(zhuǎn)向通道間發(fā)生接觸及干涉。
由于滾珠和間隔器間的接觸面積較大，則滾珠的油膜容易破壞，為減少滾珠和間隔器間的接觸面積，本實(shí)用新型將間隔器的內(nèi)凹曲面設(shè)計(jì)成向內(nèi)凹陷的圓弧錐面，此圓弧錐面由正視圖看為兩圓弧所組成，其圓弧半徑略大于滾珠的半徑；由于圓弧半徑略大于滾珠的半徑，故由正視圖看圓弧錐面和滾珠呈點(diǎn)接觸。
由于本實(shí)用新型的間隔器在使用中并不旋轉(zhuǎn)，故較難以如間隔珠和滾珠間相互轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，將滾珠表面的潤(rùn)滑油由間隔珠的接觸轉(zhuǎn)動(dòng)，將潤(rùn)滑油傳遞至相鄰滾珠的表面上；但在潤(rùn)滑線性滑軌時(shí)，潤(rùn)滑油的添加又常略多于所需，本實(shí)用新型為使間隔器具良好的潤(rùn)滑油傳遞功能，在間隔器中設(shè)計(jì)一貫穿孔，當(dāng)滾珠上的油膜過厚，于滾珠滾過時(shí)，可經(jīng)貫穿孔帶走部分的潤(rùn)滑油，轉(zhuǎn)給鄰接的滾珠，以達(dá)到使?jié)櫥土魍ǖ哪康?，故此孔的存在可增加?rùn)滑油的潤(rùn)滑效果；同時(shí)藉由滾珠滾動(dòng)加上貫穿孔可使?jié)櫥土魍?，有冷卻潤(rùn)滑油的作用。
由于滾珠和間隔器的接觸面如為一封閉的環(huán)狀，潤(rùn)滑油仍不易流經(jīng)此接觸面，而穿過貫穿孔，為改善此問題，將間隔器的內(nèi)凹曲面設(shè)計(jì)成波浪狀，以使?jié)L珠和間隔器的接觸為數(shù)個(gè)不相連續(xù)的點(diǎn)接觸，方便潤(rùn)滑油的流經(jīng)，增加潤(rùn)滑效果，并減少間隔器和滾珠間的磨擦阻力。
本實(shí)用新型的間隔器的制作，其材料可用塑膠、高分子材料、塑鋼、陶瓷材料等低摩擦且不易磨損的材料。其制作方式可用塑膠射出成型等方式，以降低制造成本。
于使用中免添加潤(rùn)滑油脂為線性滑軌的趨勢(shì)之一，本實(shí)用新型的間隔器的制作，可用含油的材料制作，以減少線性滑軌于使用中潤(rùn)滑的需求，并增加潤(rùn)滑效果。
為方便進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)敿?xì)參閱以下有關(guān)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，然而此實(shí)施例及圖式僅供說明及參考用，而非用以對(duì)本實(shí)用新型做任何限制，其中


圖1為本實(shí)用新型具間隔器的線性滑軌的一例的剖視圖；圖2為
圖1的間隔器的立體示意圖；圖3為滾珠及間隔器的剖視示意圖圖4為本實(shí)用新型線性滑軌在轉(zhuǎn)向通道中的間隔器的示意圖；圖5為本實(shí)用新型間隔器的一例的示意圖；圖6為圖5的A-A剖視圖；圖7為習(xí)知線性滑軌為改善滾珠在負(fù)荷路徑中的磨擦及碰撞現(xiàn)象所作的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1為本實(shí)用新型的一種具間隔器的線性滑軌的一例的剖視圖。在
圖1的實(shí)施例中，線性滑軌具有軌條1，滑塊本體2及端蓋3；軌條1兩側(cè)各具有一珠槽11，而在滑塊本體2上具有使?jié)L珠4及間隔器5回流的回流通道22，亦具有和珠槽11相對(duì)應(yīng)的珠槽21；滑塊本體的回流通道22與滑塊兩側(cè)的端蓋3內(nèi)部的轉(zhuǎn)向通道31，為滾珠的無(wú)負(fù)荷路徑；滑軌的珠槽11、滑塊本體的珠槽21合成的通道為滾珠的負(fù)荷路徑，無(wú)負(fù)荷路徑和負(fù)荷路徑構(gòu)成一循環(huán)通道，多數(shù)的滾珠4及間隔器5保持于此循環(huán)通道中；滑塊本體2相對(duì)于軌條1移動(dòng)時(shí)，滾珠4及間隔器5沿循環(huán)通道，作無(wú)限循環(huán)滾動(dòng)。圖中，兩相鄰的滾珠4間，有一間隔器5將兩滾珠4隔開，以避免滾珠和滾珠間的碰撞。其中，滾珠4為滾動(dòng)，而間隔器5并不滾動(dòng)圖2為
圖1的間隔器的立體示意圖，圖3為滾珠及間隔器的剖視示意圖，間隔器5的外觀類似一圓柱體；具有一圓筒面51，圓柱的兩端面具有內(nèi)凹曲面52，圓筒面51及內(nèi)凹曲面52的接合處設(shè)有倒角53，而間隔器5中具一貫穿孔54；當(dāng)滾珠4上的油膜過厚，而滾珠4滾過時(shí)，可將部分潤(rùn)滑油經(jīng)貫穿孔54帶走，給鄰接的油膜較薄或無(wú)油的滾珠，以達(dá)到平均分配滾珠潤(rùn)滑油的目的，故此孔的存在可減少潤(rùn)滑油的消耗，具環(huán)保作用。同時(shí)藉由滾珠4滾動(dòng)加上貫穿孔54可使?jié)櫥土魍?，增加?rùn)滑油冷卻作用。
圖4為本實(shí)用新型的線性滑軌在轉(zhuǎn)向通道中的間隔器的示意圖，由于轉(zhuǎn)向通道31皆呈類似固弧狀，且其轉(zhuǎn)彎的曲率半徑多很小，滾子4及間隔器5在轉(zhuǎn)向通道31中運(yùn)動(dòng)時(shí)，間隔器5通常會(huì)偏向轉(zhuǎn)向通道31內(nèi)側(cè)移動(dòng)，和轉(zhuǎn)向通道31的兩壁接觸，如果間隔器5和相鄰兩滾珠4間的游隙小，則間隔器5沒有位置的移動(dòng)空間，會(huì)和轉(zhuǎn)向通道31產(chǎn)生正向力，加大磨擦阻力，使線性滑軌運(yùn)轉(zhuǎn)不順暢；為減少間隔器5的圓筒面51和轉(zhuǎn)向通道31間發(fā)生接觸及干涉，間隔器5的圓筒面51設(shè)計(jì)成圓弧錐面；圖4中，此轉(zhuǎn)向通道31的兩壁中的最小曲率半徑為Rp，而間隔器5的圓筒面51的曲面設(shè)計(jì)成一圓弧半徑Rs，則Rs的設(shè)計(jì)以不大于Rp為基準(zhǔn)。
由于滾珠和間隔器間的接觸面積較大，則滾珠的油膜容易破壞，為減少滾珠和間隔器間的接觸面積，圖5為本實(shí)用新型的間隔器的一例，間隔器5的內(nèi)凹曲面52設(shè)計(jì)成向內(nèi)凹陷的圓弧錐面，由圖5所示，圓弧錐面由兩個(gè)半徑相同的圓弧521，522所表示，而圓弧錐面的圓弧521，522的半徑略大于滾珠4的半徑，滾珠4和圓弧錐面521，522呈點(diǎn)接觸；由實(shí)測(cè)結(jié)果，圓弧521，522的半徑Rr與滾珠直徑的比值范圍在0.5-0.8時(shí)，有相當(dāng)不錯(cuò)的效果；而間隔器與滾珠在此圖中呈點(diǎn)接觸，其接觸點(diǎn)與中心線的夾角為θ，θ的范圍約為20度至40度之間。
圖6為圖5的A-A剖視圖，由于滾珠4和間隔器5的接觸面如為一封閉的環(huán)狀，潤(rùn)滑油仍不易流經(jīng)此接觸面，而穿過貫穿孔，為改善此問題，將間隔器5的內(nèi)凹曲面52設(shè)有波浪狀紋路523，以使?jié)L珠4和間隔器5的接觸為數(shù)個(gè)不相連續(xù)的點(diǎn)接觸，方便潤(rùn)滑油的流經(jīng)，增加潤(rùn)滑效果。
權(quán)利要求1．一種具間隔器的線性滑軌，其特征在于，至少包含一軌條，一滑塊單元及多數(shù)的介于軌條及滑塊單元間循環(huán)滾動(dòng)的滾珠及間隔器；其特征在于，其中軌條呈長(zhǎng)條狀，外表面具有珠槽；滑塊單元至少具有一滑塊本體及使?jié)L珠運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)向的端蓋；前述的滑塊本體內(nèi)側(cè)具有和前述的軌條的珠槽相對(duì)應(yīng)的珠槽；多數(shù)的滾珠及間隔器保持于前述的軌條及滑塊單元中，且于任意兩相鄰的滾珠間置有一前述的間隔器；前述的滾珠呈球狀，為金屬材料；前述的間隔器的外觀類似一圓柱體，圓柱體的圓筒面外徑小于前述的滾珠的直徑，且圓筒面的中間部份的外徑相對(duì)于其兩端的外徑??；且其兩端面呈向內(nèi)凹陷的曲面；且前述的曲面各與一滾珠鄰接。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具間隔器的線性滑軌，其特征在于，其與前后滾珠接觸的向內(nèi)凹陷的曲面的中心具有一貫穿孔。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具間隔器的線性滑軌，其特征在于，其間隔器的圓筒面由正視圖看呈一較回流通道中最小曲率半徑小的圓弧半徑。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具間隔器的線性滑軌，其特征在于，其間隔器的向內(nèi)凹陷的曲面為一圓弧錐面。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具間隔器的線性滑軌，其特征在于，其圓弧錐面的圓弧半徑為前述的滾珠的0.5-0.8倍。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具間隔器的線性滑軌，其特征在于，其間隔器的向內(nèi)凹陷的曲面上設(shè)有波浪狀紋路。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具間隔器的線性滑軌，其特征在于，其間隔器的材質(zhì)為塑膠、高分子材料、塑鋼、陶瓷材料等低摩擦且不易磨損材料。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具間隔器的線性滑軌，其特征在于，其間隔器的材質(zhì)為含油材料。
專利摘要一種具間隔器的線性滑軌,為改良習(xí)知技術(shù)中的間隔珠,而設(shè)計(jì)一占有效空間較小的間隔器,并使線性滑軌的兩相鄰的滾珠間具有一間隔器,以隔開相鄰兩滾珠,避免相鄰兩滾珠間相互摩擦及碰擊,以大幅降低噪音與振動(dòng);并且由于間隔器設(shè)計(jì)成類似一圓柱體,在圓柱的兩端面配合滾珠的形狀,設(shè)計(jì)成向內(nèi)凹陷的曲面,可使兩相鄰的滾珠,其間隔的距離大量減少,而大量增加線性滑軌使用間隔器時(shí)的有效滾珠數(shù),增加線性滑軌的強(qiáng)度。
文檔編號(hào)F16C29/06GK2418298SQ0023145
公開日2001年2月7日 申請(qǐng)日期2000年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月22日
發(fā)明者屈岳陵, 楊創(chuàng)堡 申請(qǐng)人:上銀科技股份有限公司