專利名稱：滾動導(dǎo)向裝置以及滾子連接體的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種具有若干滾子的滾動導(dǎo)向裝置，這些滾子可進行滾動運動，并且被放置在一軌道軸和一移動構(gòu)件之間，本發(fā)明還涉及一種滾子連接構(gòu)件，該構(gòu)件用于以可滾動和滑動的方式保持滾子。
2.相關(guān)技術(shù)的描述滾動導(dǎo)向裝置包括一導(dǎo)軌；一移動塊，該移動塊通過多個滾動元件沿導(dǎo)軌滑動設(shè)置；以及多個滾子，這些滾子放置在導(dǎo)軌和移動塊之間。

圖1示出了一種滾動導(dǎo)向裝置，該導(dǎo)向裝置具有若干置于其中的滾子。當(dāng)移動塊101相對于導(dǎo)軌104移動時，位于負載區(qū)域中的滾子100在滾動時被界定在兩滾子軌道表面102之間，由此推動位于非負載區(qū)域B中的滾子100。這樣，位于非負載區(qū)域B中的滾子100被推入停留側(cè)上的負載區(qū)域A中。這樣，滾子100可通過沿移動塊101形成的一滾子循環(huán)路徑循環(huán)。
滾珠為球體形，并且含有不定數(shù)量的旋轉(zhuǎn)軸線。因此，滾珠可以根據(jù)情況需要，沿任意方向運動。由于滾子100是圓柱體形的，每一個滾子100僅具有一條旋轉(zhuǎn)軸線，因此，滾子100的運動方向被限制在單個方向中。滾子的旋轉(zhuǎn)軸線和移動方向必須保持為直角。如圖2所示，在使用滾子100的線性運動導(dǎo)向裝置中，如果移動塊101的滾子軌道表面102變得不平行于導(dǎo)軌104的滾子軌道表面102，或者如果有一個偏移負載作用在移動塊101上時，滾子100的旋轉(zhuǎn)軸線105和移動方向就會產(chǎn)生變化而不形成一直角。這種滾子100相對正常的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的現(xiàn)象被稱作“偏斜”。在全滾子型的線性運動導(dǎo)向裝置的情況中，多個最合適的滾子100被結(jié)合到滾子循環(huán)路徑中，位于旋轉(zhuǎn)軸線方向中的相應(yīng)的滾子100的端面與移動塊101的凸緣103相接觸，由此可防止?jié)L子100偏斜的發(fā)生。
如果負載作用在線性運動上，滾子元件、移動塊101或?qū)к?04將彈性變形。滾子元件、移動塊10或?qū)к?04抵抗變形的程度被稱為線性運動導(dǎo)向裝置的剛性。采用滾子100作為滾動元件的線性運動導(dǎo)向裝置具有的剛性通常比采用滾珠作用滾動元件的線性運動導(dǎo)向裝置大。其中結(jié)合有滾子的線性運動導(dǎo)向裝置的剛性取決于滾子100的數(shù)量和軸向長度。滾子100數(shù)量越多且它們的軸向長度越長，線性運動導(dǎo)向裝置的剛性則越大。換而言之，在線性運動導(dǎo)向裝置中結(jié)合入大量細長的滾子將有效地增加導(dǎo)向裝置的剛性。
當(dāng)采用細長滾子來提高剛性時，不能在滾子100的端面和凸緣103之間確保相對于滾子100的長度在其旋轉(zhuǎn)方向有的較大的接觸面積。因此，在滾子100中易于發(fā)生偏斜。因此，可能產(chǎn)生的問題有滾子不能轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象(即鎖死現(xiàn)象)，發(fā)熱現(xiàn)象，以及由于當(dāng)滾子位于負載區(qū)域中引起的振動而造成的工作臺振動的現(xiàn)象。
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供的一種滾子導(dǎo)向裝置包括一軌道軸，該軌道軸具有滾子軌道表面；一移動構(gòu)件，該構(gòu)件具有滾子循環(huán)路徑，該路徑具有與各自的滾子軌道表面相對應(yīng)的負載滾子軌道表面，并且循環(huán)路徑以一種可相對移動的方式與軌道軸相連；多個滾子，這些滾子設(shè)置并容納在滾子循環(huán)路徑中，并且與移動構(gòu)件的移動相關(guān)地相對于軌道軸循環(huán)；其中，滾子形成為可滿足以下關(guān)系約1.5＜L/Da＜約3，其中Da表示滾子的直徑，L表示滾子沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向的長度。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，在根據(jù)第一個方面的滾動導(dǎo)向裝置中，多個滾子被設(shè)置成，這些滾子的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行；滾動導(dǎo)向裝置具有一滾子保持器，該保持器用于可旋轉(zhuǎn)且可滑動地保持多個滾子；以及滾子保持器具有多個均被置于滾子之間的墊片以及若干用于使墊片相互連接的柔性結(jié)合部分。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，在根據(jù)本發(fā)明第二個方面的滾動導(dǎo)向裝置中，在墊片的任一側(cè)上都形成有與各個滾子的外表面的幾何形狀相匹配的凹面。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，根據(jù)本發(fā)明第二個方面的滾動導(dǎo)向裝置，結(jié)合部分相對于旋轉(zhuǎn)軸線的方向從滾子的端面橫向伸出。
根據(jù)本發(fā)明的第五個方面，在根據(jù)本發(fā)明第二個方面的滾動導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)向部分沿移動構(gòu)件的滾子循環(huán)路徑形成。
根據(jù)本發(fā)明的第六個方面，提供了一種滾子連接構(gòu)件，該連接構(gòu)件包括一滾子保持器，該保持器包括多個滾子，這些滾子被設(shè)置成滾子的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行；以及一滾子保持器，該保持器具有多個均被置于滾子之間的墊片以及若干用于使墊片相互連接的柔性結(jié)合部分，其中，滾子形成為可滿足以下關(guān)系約1.5＜L/Da＜約3，其中Da表示滾子的直徑，而L表示滾子沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向的長度。
根據(jù)本發(fā)明的第七個方面，在根據(jù)第六個方面的滾子連接裝置中，在墊片的任一側(cè)上都形成有與各個滾子的外表面的幾何形狀相匹配的凹面。
根據(jù)本發(fā)明的第八個方面，在根據(jù)第六個方面的滾子連接裝置中，結(jié)合部分相對于旋轉(zhuǎn)軸線的方向從滾子的端面橫向伸出。
圖10A和10B示出了一個通過滾子循環(huán)路徑循環(huán)的滾子，在圖10A中示出了位于負載區(qū)域中的滾子循環(huán)路徑，而圖10B示出了位于非負載區(qū)域中的滾子循環(huán)路徑；圖11A和11B示出了滾子直徑與滾子長度的比，在圖11A中示出了L/Da的值取為1.5的情況，而圖11B中示出了L/Da的值取為3的情況；圖12A和12B示出了滾子的偏斜角，在圖12A中示出了一個根據(jù)實施例的滾子，而圖12B中示出了一個針狀的滾子；以及圖13A到13C為示出了滾子保持器的示圖，圖13A為一平面圖，圖13B為一側(cè)面圖，而圖13C為一正視圖。
較佳實施例的詳細描述以下，將參照附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行更詳細的說明。
為了更好地理解本發(fā)明，在附圖中給出的參考標(biāo)號與元件相關(guān)，并且這些標(biāo)號包括在說明書中。然而，參考標(biāo)號并不會使本發(fā)明受到說明的實施例的限制。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將其中旋轉(zhuǎn)方向中的滾子的長度與滾子直徑的比設(shè)置在一預(yù)定范圍內(nèi)，可以有效防止?jié)L子偏斜的發(fā)生，并提高滾動導(dǎo)向裝置的剛性。
更具體地說，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面的滾動導(dǎo)向裝置包括一軌道軸1，該軌道軸1具有滾子軌道表面1b；以及一移動構(gòu)件2，該構(gòu)件具有滾動循環(huán)路徑，該路徑包括與相對的輥子導(dǎo)軌表面1b相應(yīng)的負載滾子導(dǎo)軌表面4d，并且該循環(huán)路徑以一種可相對移動的方式與導(dǎo)軌軸1相連；以及多個滾子3，這些滾子設(shè)置并容納在滾子循環(huán)路徑中，并且與移動構(gòu)件2的活動相聯(lián)系相對于軌道軸1循環(huán)。此外，滾子3形成為可滿足以下關(guān)系約1.5＜L/Da＜約3，其中Da表示滾子3的直徑，L表示滾子3在其轉(zhuǎn)動軸線中的長度。
以下將說明滾子長度與滾子直徑的比值滿足L/Da＞約1.5的理由。當(dāng)L/Da改變?yōu)椴煌闹禃r，將決定采用滾子作為滾動元件的滾動導(dǎo)向裝置(即，滾子式的滾動導(dǎo)向裝置)以及采用滾珠作為滾動元件的滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜殘荷，其中假定兩種滾動導(dǎo)向裝置的型式相同。此處，基本額定靜載荷是指當(dāng)在滾動元件中產(chǎn)生的、在移動構(gòu)件中產(chǎn)生的以及在軌道軸中產(chǎn)生的變形總量達到公差限度時的載荷。用于滾子型的滾動導(dǎo)向裝置的計算公式以及用于滾珠型的滾動導(dǎo)向裝置的計算公式被使用，對于公式的要求如下。
〔要求1〕如圖3所示，對于滾子型的滾動導(dǎo)向裝置以及滾珠型的滾動導(dǎo)向裝置，滾子的有效長度L被設(shè)成與滾珠的直徑Db基本相同。其基本原因如下。不管采用何種類型的滾動元件(滾珠還是滾子)，用作移動構(gòu)件的移動塊的尺寸都被根據(jù)各個型號而設(shè)成一預(yù)定值。在滾珠的情況下，滾珠的直徑Db被設(shè)成可以實現(xiàn)滾珠運動(例如改變方向)的最大尺寸，但該最大尺寸是在移動塊尺寸的范圍的。另外，在滾子的情況下，滾子的長度L和直徑Da被設(shè)置成可以實現(xiàn)滾子運動(例如改變方向)的最大尺寸。如果要試圖將最大尺寸的滾珠和滾子插入同一型式的移動塊，則必定需滿足以下關(guān)系L≈Db。
〔要求2〕上述滾子型滾動導(dǎo)向裝置和圖8和圖9示出的實施例結(jié)合使用。當(dāng)和滾珠型的滾動導(dǎo)向裝置相比較時，使用的是如圖4示出的結(jié)構(gòu)的滾動導(dǎo)向裝置。滾動導(dǎo)向裝置是滾珠型的，并且經(jīng)過由本申請人開發(fā)(申請人指定其型號為NRS)，從而使其表現(xiàn)出與滾子型滾動導(dǎo)向裝置相同的剛性。在所有市場上能買到的滾動導(dǎo)向裝置中，包括其他廠商的產(chǎn)品，該滾動導(dǎo)向裝置具有最大的基本額定靜載荷。
以下將說明滾珠型滾動導(dǎo)向裝置的大致結(jié)構(gòu)。在移動塊110的下表面和導(dǎo)軌111的上表面之間限定有兩排滾珠112。另外，所有這兩排滾珠113設(shè)置在導(dǎo)軌111的相對側(cè)上，并且形成在移動塊110的內(nèi)側(cè)表面和導(dǎo)軌111的外側(cè)表面之間。滾動導(dǎo)向裝置的特點在于，移動塊110的滾珠軌道槽110a和導(dǎo)軌111的滾珠軌道槽111a具有足夠的深度以接收重載荷。接觸線116由滾珠114的中心點和存在于滾珠114和移動塊100的滾珠軌道槽110a之間的接觸點連接形成。類似地，接觸線117由滾珠114的中心點和存在于滾珠114和導(dǎo)軌111的滾珠軌道槽111a之間的接觸點連接形成。接觸線116和117均被設(shè)置成與水平線成45度角。因此，滾珠114可以均勻地接收徑向載荷、反向的徑向載荷以及水平載荷。
當(dāng)L/Da改變成各種不同值時，滾子型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷可通過使用一用于滾子型的計算公式確定。另外，當(dāng)L/Da改變成各種不同值時，滾珠型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷可通過使用一用于滾珠型的計算公式確定。因此，可以發(fā)現(xiàn)的是，當(dāng)處于L/Da≈1.5的邊界值時，滾子型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷超過了滾珠型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷。圖5為這樣一張圖表，其中示出了當(dāng)L/Da設(shè)為1.5時，滾子型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷Co及滾珠型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷Co。參見圖5，給出的L/Da的值為1.5，可以發(fā)現(xiàn)，對于所有型號，滾子型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷Co都超過了滾珠型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷。相反，當(dāng)L/Da的值小于等于1.5時，可以發(fā)現(xiàn)的是，滾子型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷Co會變得比滾珠型滾動導(dǎo)向裝置的小，這些滾子的使用就顯得毫無意義了。
因此，通過將滾子長度與滾子直徑的比值設(shè)置成大致滿足1.5＜L/Da，當(dāng)導(dǎo)向裝置的各部分的型式相同時，滾子型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷Co會變得比滾珠型滾動導(dǎo)向裝置的大。因此，可以實現(xiàn)滾子使用的適當(dāng)性，也就是說可以實現(xiàn)滾子剛性的增加。
接著，將要描述滾子長度與滾子直徑的比值設(shè)定滿足L/Da＜約3的理由。考慮到滾子已切有斜角，滾子相對于旋轉(zhuǎn)的垂直軸線傾斜的偏斜角β由下面給出的公式(1)確定 如圖6A和6B所示，L指滾子的長度；L+ΔL指槽的寬度；“b”指當(dāng)滾子與凸緣緊密接觸時存在于滾子和凸緣之間的接觸區(qū)域的寬度；以及ζ＝ΔL/L≈0.01到0.1。通過上ξ述用于計算角度的公式的使用，可以制得一圖表，其中的橫軸表示ΔL/L(＝ζ)，而其中的縱軸表示當(dāng)L/Da變化成不同值時的偏斜角度β，該圖表如圖7所示(其中Da＝2b)。L/Da的值在1.5、3以及4之間變化。
從圖7中可以看出，ΔL/L-β的變化率在L/Da≈3的邊界處急劇增高。例如，L/Da采取的值為4時，當(dāng)ΔL/L從約0.02的標(biāo)稱值增加到約0.025，即增加了0.005時，偏斜角度會從約6°變化到約10°。因此，為了抑制偏斜角度，必須極其嚴(yán)格地控制軸向間隙ΔL，由此就會產(chǎn)生成本增加的問題。相反，如果L/Da設(shè)置為約等于或小于3，ΔL/L-β的變化率將變得相對較平穩(wěn)。即使在ΔL的設(shè)置發(fā)生微小的錯誤，也不會對偏斜角度產(chǎn)生很大的影響。換而言之，通過將L/Da設(shè)置得大致等于或小于3，可以放寬對軸向間隙ΔL的尺寸嚴(yán)格控制。
通過將L/Da設(shè)成大致等于或小于3，無需對軸向間隙ΔL進行非常嚴(yán)格的尺寸控制，就能可靠地防止偏斜發(fā)生。另外，不必對軸向間隙ΔL進行非常嚴(yán)格的尺寸控制。因此，可以償試縮減滾動導(dǎo)向裝置的成本。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，多個滾子3被設(shè)置為，滾子的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。滾動導(dǎo)向裝置具有一滾子保持器10，該保持器10用于可旋轉(zhuǎn)且可滑動地保持多個滾子3。另外，滾子保持器10具有多個置于滾子3之間的墊片46以及用于使墊片46相互連接的柔性結(jié)合部分47。
根據(jù)本發(fā)明，由于滾子保持件10在預(yù)定位置使?jié)L子對齊，所以可以防止?jié)L子3的偏斜的發(fā)生。即使偏斜發(fā)生，通過結(jié)合部分47的彈性恢復(fù)力，滾子保持器10可以糾正滾子3的偏斜，從而使各個滾子3重新保持預(yù)定的旋轉(zhuǎn)軸線。因此，滾子保持器10具有使?jié)L子3保持在預(yù)定位置以及防止?jié)L子3中的偏斜累積的作用。與滾子的直徑與滾子長度的比值設(shè)置為L/Da＜約3所產(chǎn)生的效應(yīng)相結(jié)合，滾子保持器10的使用能可靠地防止?jié)L子3偏斜的發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，與各個滾子3的外表面的幾何形狀相匹配的凹面49形成在墊片46的各側(cè)上。
根據(jù)本發(fā)明，凹面49保持滾子3產(chǎn)生的結(jié)果是，它可以防止當(dāng)移動構(gòu)件2從軌道軸1上移開時會引起的滾子3從滾子保持器10上移開，即，防止從移動構(gòu)件2上移開。另外，充足量的潤滑劑積累可在凹面49和滾子3之間形成的空間中，由此起到適當(dāng)?shù)臐櫥饔谩?br> 根據(jù)本發(fā)明第四個方面，結(jié)合部分47可沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向從滾子3的端面橫向伸出。
根據(jù)本發(fā)明第五個方面，導(dǎo)向部分(11a、12a、13a和20a)沿移動構(gòu)件2的滾子循環(huán)路徑形成。
在本說明書中，術(shù)語“導(dǎo)向”較佳地指下列情況。
微小尺寸的間隙形成在滾子保持器10的結(jié)合部分47和導(dǎo)向部分11a、12a、13a及20a之間。如果滾子保持器10曲折移動或輕微地改變方向，結(jié)合部分47會與導(dǎo)向部分11a、12a、13a及20a的壁面接觸。換而言之，結(jié)合部分47不會在任何時候都保持與導(dǎo)向部分11a、12a、13a及20a接觸。滾動導(dǎo)向裝置可被構(gòu)造成，結(jié)合部分47總保持與導(dǎo)向部分11a、12a、13a及20a接觸。然而，結(jié)合部分47和導(dǎo)向部分11a、12a、13a及20a之間存在的間隙會抑制它們之間發(fā)生接觸的阻力，由此減小移動構(gòu)件2的移動阻力。
根據(jù)本發(fā)明，通過導(dǎo)向部分11a、12a、13a及20a，可以引導(dǎo)滾子保持器10以在滾子循環(huán)路徑中保持一預(yù)定的軌跡。因此，通過滾子保持器10保持的滾子3也可以保持一預(yù)定的軌跡，并且由此可以更加可靠地防止?jié)L子3發(fā)生偏斜。
根據(jù)本發(fā)明第六個方面，本發(fā)明作為一滾子連接構(gòu)件構(gòu)成。連接構(gòu)件具有一滾子保持器10，該保持器包括多個滾子3，這些滾子3被設(shè)置成使?jié)L子的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行；多個墊片46，每一個墊片46置于滾子3之間，并且在其每一側(cè)上都具有一凹面49，這些凹面與相鄰滾子3的外圓周表面的幾何形狀相匹配；以及若干柔性結(jié)合部分47，這些結(jié)合部分47用于將墊片46連接在一起，其中，滾子形成為可滿足以下關(guān)系約1.5＜L/Da＜約3，Da表示滾子3的直徑，L表示其在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的長度。
根據(jù)本發(fā)明第七個方面，與各個滾子3的外表面的幾何形狀相匹配的凹面49形成在墊片46的每一側(cè)上。
根據(jù)本發(fā)明第八個方面，結(jié)合部分47沿旋轉(zhuǎn)軸線方向從滾子的端面橫向伸出。
以下將參照附圖更詳細地說明本發(fā)明的較佳實施例。
圖8、圖9示出了用于根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的滾動導(dǎo)向裝置的線性運動導(dǎo)向裝置。圖8為線性運動導(dǎo)向裝置的分解立體圖；圖9為組裝后的線性運動導(dǎo)向裝置的側(cè)視圖，以及沿與軌道的縱向方向相垂直的方向截取的該裝置的截面圖。線性運動導(dǎo)向裝置具有一導(dǎo)軌1以及一移動塊2，該導(dǎo)軌1用作線性延伸的軌道軸，而移動塊2用作一移動構(gòu)件，該移動構(gòu)件通過多個用作滾動元件的滾子3與導(dǎo)軌1可移動地連接。
導(dǎo)軌1是細長的，從而采用了一矩形截面的輪廓。在導(dǎo)軌1的任何一側(cè)面上形成有一具有V形截面輪廓的凹槽1a，從而使該凹槽1a沿縱向方向延伸。如圖9所示，凹槽1a具有兩側(cè)面1b、1b以及一底面1c。凹槽1a的壁表面1b、1b以90度角相互交叉。此處，上部和下部壁表面1b被用作滾子軌道表面1b、1b，滾子3在該表面上滾動。兩個滾子軌道表面1b、1b垂直設(shè)置在軌道1的任何一側(cè)上，即，在導(dǎo)軌1上總共形成有四個滾子軌道表面1b。
移動塊2具有一水平部分2a以及若干套管部分2b，其中的水平部分2a與導(dǎo)軌1的上表面相對，而套管部分從水平部分2a的相對側(cè)向下延伸，并且與導(dǎo)軌1的左右兩側(cè)表面相對。垂直設(shè)置成一排的兩滾子循環(huán)路徑形成在左右套管部分2b的每一個中，即，總共形成有四條滾子循環(huán)路徑(參見圖9)，首先將描述滾子循環(huán)路徑。如圖9所示，垂直設(shè)置成一排的兩個負載滾子導(dǎo)軌表面4d形成在移動塊2的各個套管部分2b中。形成在負載滾子表面4d和滾子軌道表面1b之間的空間構(gòu)成了一個滾子循環(huán)路徑的負載區(qū)域。
垂直設(shè)置成一排的兩個滾子釋放路徑7形成在相應(yīng)的套管部分2b中，從而與負載滾子軌道表面4d間隔開一給定的距離并且與之平行。滾子釋放路徑7構(gòu)成了滾子循環(huán)路徑的非負載區(qū)域。
U型轉(zhuǎn)向路徑8使負載滾子軌道表面4d、4d與相應(yīng)滾子釋放路徑7的兩端部相連，并且使?jié)L子3循環(huán)，該轉(zhuǎn)向路徑8設(shè)置在相應(yīng)的套管部分2b中。一條U型轉(zhuǎn)向路徑8使上部負載滾子軌道表面4d與下部滾子釋放路徑7相連，而另一條U型轉(zhuǎn)向路徑8使下部負載滾子軌道表面4d與上部滾子釋放路徑7相連。因此，在一對U型轉(zhuǎn)向路徑8之間存在一平面交叉。U型轉(zhuǎn)向路徑8還構(gòu)成了滾子循環(huán)路徑的非負載區(qū)域。
環(huán)形滾子循環(huán)路徑由負載滾子軌道表面4d、一對U型轉(zhuǎn)向路徑8以及滾子釋放路徑7構(gòu)成。各條滾子循環(huán)路徑形成在單個平面中，而滾子3在各個滾子循環(huán)路徑內(nèi)進行兩維地循環(huán)。一條滾子循環(huán)路徑所在的平面以一個直角穿過另一條滾子循環(huán)路徑所在的平面。此處，一條滾子循環(huán)路徑在另一滾子循環(huán)路徑的內(nèi)部。
如圖8所示，移動塊2包括一鋼塊構(gòu)件4；若干塑料循環(huán)路徑成形構(gòu)件11、12、13、15a、15b和20，這些成形構(gòu)件結(jié)合到塊主體4內(nèi)；以及一對側(cè)邊覆蓋件5，該對覆蓋件與具有結(jié)合在其中的塑料循環(huán)路徑成形構(gòu)件11、12、13、15a、15b和20的塊主體4的相應(yīng)的端面相連。與凹槽1a的幾何形狀相匹配的突節(jié)4c形成在塊主體4的相應(yīng)的套管部分4b內(nèi)。與滾子軌道表面1b相應(yīng)的用作負載滾動構(gòu)件軌道部分的兩負載滾子軌道表面4d形成在各個突節(jié)4c上(參見圖9)。兩負載滾子軌道表面4d形成在塊主體4的相應(yīng)的套管部分4b中，即，總共有四個負載滾子軌道表面。在本實施例中，兩個滾子軌道表面1b以及兩個負載滾子軌道表面4d形成在塊主體4的任一邊上。滾子軌道表面1b的數(shù)量以及負載滾子軌道表面4d的數(shù)量可以根據(jù)線性運動導(dǎo)向裝置的類型而設(shè)為不同的值。
塑料循環(huán)成形構(gòu)件包括保持構(gòu)件11、12和13，這些構(gòu)件沿相應(yīng)負載滾子軌道表面4d的側(cè)邊緣延伸，并且當(dāng)移動塊2從導(dǎo)軌1移出時可防止?jié)L子3從負載滾子軌道表面4d處移出；釋放路徑構(gòu)成構(gòu)件14，該構(gòu)件用于使?jié)L子3返回；以及內(nèi)徑導(dǎo)向部分成形構(gòu)件15a和15b，這些構(gòu)件用于形成U型轉(zhuǎn)向路徑8的內(nèi)徑導(dǎo)向部分。保持構(gòu)件11、12、13、釋放路徑構(gòu)成構(gòu)件14、一對內(nèi)徑導(dǎo)向部分成形成構(gòu)件15a以及一對內(nèi)徑導(dǎo)向部分成形構(gòu)件15b獨立于塊主體4由樹脂形成。它們被結(jié)結(jié)合到塊主體4內(nèi)。
如圖9所示，保持構(gòu)件分成用于保持下部滾子3的下部的第一保持構(gòu)件11，用于保持下部滾子3的上部以及上部滾子3的下部的第二保持構(gòu)件12，以及用于保持上部滾子3的上部分的第三保持構(gòu)件13。這些保持構(gòu)件用作用來沿軸向方向引導(dǎo)滾子的凸緣。
如圖8所示，第一保持構(gòu)件11由細長的塑料模制產(chǎn)品形成。通過將第一保持構(gòu)件11結(jié)合到塊主體4中，可形成導(dǎo)向凹槽11a(參見圖9)，該導(dǎo)向凹槽11a用作引導(dǎo)滾子保持器10的連接帶的導(dǎo)向部分，這些將在下文中加以描述。將第一保持構(gòu)件11夾到一對側(cè)邊覆蓋件5中可使第一保持構(gòu)件11與移動塊2相連，同時兩端部均被支承。
第二保持構(gòu)件12由細長的塑料模制產(chǎn)品形成。導(dǎo)向凹槽12a(參見圖9)形成在各個第二保持構(gòu)件12的任何一側(cè)上，用于引導(dǎo)滾子保持器10的連接帶。將第二保持構(gòu)件12夾到一對側(cè)邊覆蓋件5中可使第二保持構(gòu)件12與移動塊2相連，同時兩端部均被支承。
第三保持構(gòu)件13由細長的塑料模制產(chǎn)品形成。通過將第三保持構(gòu)件13結(jié)合到塊主體4內(nèi)，可形成用作引導(dǎo)滾子保持器10的連接帶的導(dǎo)向部分的導(dǎo)向凹槽13a(參見圖9)，這些將在下文中進一步描述。如同在第一保持構(gòu)件11的情況中，將第三保持構(gòu)件13夾到一對側(cè)邊覆蓋件5中可使第三保持構(gòu)件13與移動塊2相連，同時兩端部均被支承。
各個釋放路徑成形構(gòu)件14由半管構(gòu)件14a、14b形成，這些半管構(gòu)件是通過沿旋轉(zhuǎn)軸線方向?qū)⒁还艿婪殖蓛刹糠侄纬傻?。每個半管構(gòu)件14a、14b具有一凹槽20，該凹槽20與滾子3的幾何形狀相匹配，并且延縱向方向延伸；一導(dǎo)向凹槽20a(參見圖9)，該導(dǎo)向凹槽用作引導(dǎo)滾子保持器10的結(jié)合帶的導(dǎo)向部分；以及一凸緣19，該凸緣沿凹槽20的任一側(cè)縱向延伸。滾子釋放路徑7由釋放路徑成形構(gòu)件14形成。
內(nèi)徑導(dǎo)向部分成形構(gòu)件15a沿導(dǎo)軌1的縱向方向一分為二。通過將兩內(nèi)徑導(dǎo)向部分成形構(gòu)件15a結(jié)合在一起，可形成一平面交叉的U型轉(zhuǎn)向路徑。另外，用作引導(dǎo)滾子保持器10的連接帶的導(dǎo)向部分形成在U型轉(zhuǎn)向路徑中。一用于內(nèi)徑側(cè)滾子循環(huán)路徑的內(nèi)徑導(dǎo)向部分21形成一在面向移動塊2(即，內(nèi)側(cè))的分裂構(gòu)件15a中。內(nèi)徑導(dǎo)向部分21形成為基本半圓弧的形狀。用于內(nèi)徑側(cè)滾子循環(huán)路徑的外徑導(dǎo)向部分31以及用于外徑側(cè)滾子循環(huán)路徑的內(nèi)徑導(dǎo)向部分32形成在一面向側(cè)邊覆蓋件5(即，外側(cè))的分裂構(gòu)件15b中。內(nèi)徑側(cè)導(dǎo)向部分32和外徑側(cè)導(dǎo)向部分31形成基本半圓弧的形狀。
各個側(cè)邊覆蓋件5以截面輪廓與塊主體4相匹配。側(cè)邊覆蓋件5具有一水平部分5a以及一對套管部分5b。用于外徑側(cè)滾子循環(huán)路徑的外徑導(dǎo)向部分36形成在套管5b中。另外，結(jié)合在一起的內(nèi)徑導(dǎo)向成形構(gòu)件15a、15b裝配在相應(yīng)的套管5b上。
如圖8所示，側(cè)邊覆蓋件5與塊主體4的相應(yīng)的縱向端部相連。若干螺栓被插入形成在側(cè)覆蓋件5的螺栓插孔中，而這些螺栓又與形成在塊主體4的端面中的螺紋孔螺紋配合，由此，側(cè)邊覆蓋件5與塊主體4緊固在一起。這樣，內(nèi)徑導(dǎo)向部分15a、15b與塊主體4固定。另外，一裝飾板38與側(cè)邊覆蓋件5的側(cè)邊結(jié)合。
圖10A和10B示出了通過滾子循環(huán)路徑循環(huán)的滾子3。圖10A示出了通過負載區(qū)域轉(zhuǎn)動的滾子3，負載區(qū)域形成在導(dǎo)軌1的滾子軌道表面1b和移動塊2之間；而圖10B示出了通過釋放路徑移動的滾子3，該釋放路徑用作非負載區(qū)域。
如圖10A所示，負載區(qū)域中的滾子循環(huán)路徑采用了與滾子3的截面輪廓相匹配的矩形截面輪廓。導(dǎo)向凸緣41通過保持構(gòu)件11、12和13形成在移動在移動塊2中，用于引導(dǎo)沿其旋轉(zhuǎn)軸線方向定位的滾子3的端面。凸緣41之間的距離L+ΔL設(shè)置得比沿旋轉(zhuǎn)軸線方向定位的滾子3的長度L稍長，這樣可產(chǎn)生一軸向間隙ΔL。此外，ζ＝ΔL/L應(yīng)在例如0.02到0.07的范圍內(nèi)進行設(shè)置。導(dǎo)向凹槽11a、12a和13a形成在相應(yīng)的凸緣41中，用于引導(dǎo)滾子保持器10的一對連接帶，這些將在下文中進一步加以描述。
如圖10B所示，非負載區(qū)域中的滾子循環(huán)路徑也采用了與滾子3的截面輪廓相匹配的矩形截面輪廓。導(dǎo)向凸緣43從釋放路徑成形構(gòu)件14起形成在移動構(gòu)件2中，用于引導(dǎo)沿其中的旋轉(zhuǎn)軸線方向定位的滾子3的端面。緣43間的距離L+ΔL設(shè)置得比沿旋轉(zhuǎn)軸線方向定位的滾子3的長度L稍長，這樣可產(chǎn)生一軸向間隙ΔL。下面將要描述的用于引導(dǎo)滾子保持器10的一對連接帶的引向凹槽20a形成在相應(yīng)的凸緣43中。滾子循環(huán)路徑的內(nèi)徑導(dǎo)向表面51和外徑導(dǎo)向表面52之間的尺寸應(yīng)設(shè)置行比滾子3的直徑稍大，這樣在滾子3的外周邊與內(nèi)徑和外導(dǎo)向表面51、52之間可產(chǎn)生微小的間隙。
圖11A和11B示出了滾子的直徑Da與其長度L的比值。圖11A示出了L/Da取為1.5的滾子3，而圖11B示出了L/Da取為3的滾子3。滾子3的直徑Da與其長度L的比值可以任意地設(shè)置在該范圍之內(nèi)。
在本實施例中，通過將比值設(shè)置為約1.5＜L/Da，滾子型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜載荷Co會比前述方式中的滾珠型滾動導(dǎo)向裝置大。滾子3的使用的適當(dāng)性在于可以實現(xiàn)增加剛性的作用。如圖12A所示，通過將滾子長度與滾子直徑的比值設(shè)為L/Da＜約3，滾子3的直徑Da變得比該滾子旋轉(zhuǎn)軸線方向中的長度L大。如上所述，無需對軸向間隙ΔL進行嚴(yán)格的尺寸控制，就必定可防止偏斜發(fā)生。如圖12B所示，如果比值設(shè)為L/Da＞約3，則滾子3采用針的形狀。因此，如果不對軸向間隙ΔL的尺寸進行嚴(yán)格控制，偏斜角α就會不可避免地增加。
圖13A到13C示出了其中結(jié)合有若干滾子3的滾子連接構(gòu)件。圖13A為該滾子連接構(gòu)件的平面圖，圖13B為該滾子連接構(gòu)件的側(cè)視圖，而圖13C為其正視圖。滾子3通過滾子保持器而連成鏈狀。一個滾子連接構(gòu)件容納在四條滾子循環(huán)路徑的每一條中。滾子保持器10通過使用結(jié)合頸部48由墊片46和結(jié)合帶47形成一體。這樣，整個滾子保持器10構(gòu)成了一具有兩端部的帶條。為了便于滾子保持器10與移動塊2相連，滾子保持器10的前端10a被倒圓。
墊片46形成基本矩形的平行六面體形。與相鄰的滾子3的外周邊的幾何形狀相匹配的凹面49形成在各個墊片46中。凹面49與滾子3的外周邊表面滑動接觸。墊片46的寬度做得比滾子3旋轉(zhuǎn)軸線方向的長度稍短。
這對連接帶47沿滾子3的旋轉(zhuǎn)軸線方向與相應(yīng)的墊片46的側(cè)表面50相連。連接帶47相對于旋轉(zhuǎn)軸線的方向從滾子3的端面橫向伸出。連接帶47位于包括滾子3的旋轉(zhuǎn)軸線的平面中。另外，連接帶47稀疏的形成，這樣連接帶可具有與滾子循環(huán)路徑相符的靈活性。
如圖13所示，連接頸部48在連接帶47的縱向方向中的寬度W2與凹面49之間的最小間隔相一致。連接頸部48在滾子3的旋轉(zhuǎn)軸線方向中的寬度W3被設(shè)置為這樣一個值，即墊片46可相對于連接帶47傾斜。如圖13C所示，在每一個連接頸部48中形成有一加強筋53。該加強筋53可防止連接帶47沿與包括滾子3的旋轉(zhuǎn)軸線的平面正交的方向(2)相對于墊片46移動。相反，加強筋53通過其延伸部分可防止墊片46和滾子3沿與包括滾子3的旋轉(zhuǎn)軸線的平面正交的方向(2)以及方向(1)相對于連接帶47移動。連接帶47通過導(dǎo)向凹槽引導(dǎo)，從而使連接帶沿預(yù)定的軌跡移動。由此，通過防止?jié)L子3沿方向2相對于連接帶47移動，滾子3就必定可以沿預(yù)定軌跡移動。
由于滾子保持器10與滾子3對齊在一個預(yù)定位置，所以可以防止?jié)L子3的偏斜發(fā)生。即使偏斜發(fā)生，通過一對連接帶47的彈性恢復(fù)力，滾子3的偏斜也可以被糾正，這樣滾子3可以重新被保持一預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸線。因此，滾子保持器10具有使?jié)L子3對齊在一預(yù)定位置的作用，以及防止?jié)L子3的偏斜累積的作用。另外，通過將滾子直徑與滾子長度的比值設(shè)為L/Da＜約3，可以減小偏斜角度。因此，與將滾子3對齊在預(yù)定位置以及防止偏斜累積的作用相結(jié)合，必定可以防止?jié)L子3的偏斜。當(dāng)滾子保持器10由導(dǎo)向凹槽11a、12a、13a和20a引導(dǎo)時，可在滾子循環(huán)路徑中保持一預(yù)定的軌跡。因此，由滾子保持器10保持的滾子3也可以維持一預(yù)定的軌跡，并且滾子3可以更加適當(dāng)?shù)貙R。
盡管上述實施例采用滾動導(dǎo)向裝置作為用于引導(dǎo)線性運動的線性運動導(dǎo)向裝置，但本發(fā)明不僅限于線性運動。同樣也可以用作曲線運動導(dǎo)向裝置用以引導(dǎo)曲線運動。或者，也可以采用不設(shè)有保持器的所謂的滾子型滾動導(dǎo)向裝置。
綜上所述，通過將滾子長度與滾子直徑的比值設(shè)為約1.5＜L/Da，當(dāng)裝置的各部件為相同型式時，滾子型滾動導(dǎo)向器的基本額定靜載荷Co可變得比滾子型滾動導(dǎo)向裝置大。因此，滾子的適當(dāng)使用可以實現(xiàn)對滾子剛性的增加。通過將比值設(shè)為L/Da＜約3，無需對軸向間隙的尺寸ΔL進行嚴(yán)格的控制，就必定可以防止偏斜發(fā)生。因此，必定可以實現(xiàn)防止?jié)L子偏斜發(fā)生以及剛性的增加。
滾子保持器將滾子對齊在預(yù)定位置，并防止?jié)L子偏斜的發(fā)生。即使偏斜發(fā)生，通過結(jié)合部分的彈性恢復(fù)力，滾子偏斜也可以被糾正，這樣滾子可以再次保持預(yù)定旋轉(zhuǎn)軸線。因此，滾子保持器具有將滾子對齊在預(yù)定位置的作用以及防止?jié)L子偏斜累積的作用。此外，通過將滾子直徑與滾子長度的比值設(shè)為L/Da＜約3，可以減小偏斜角度。因此，通過與上述滾子保持器的作用協(xié)作，必定可以防止?jié)L子偏斜。
權(quán)利要求
1.一種滾動導(dǎo)向裝置，該導(dǎo)向裝置包括一軌道軸，該軌道軸具有滾子軌道表面；一移動構(gòu)件，該移動構(gòu)件具有滾子循環(huán)路徑，該路徑具有與各自的滾子軌道表面相對應(yīng)的負載滾子軌道表面，并且以一種可相對移動的方式與軌道軸相連；多個滾子，這些滾子設(shè)置并容納在滾子循環(huán)路徑中，并且與移動構(gòu)件的移動相關(guān)地相對于軌道軸循環(huán)；其中，滾子形成為可滿足以下關(guān)系約1.5＜L/Da＜約3，其中Da表示滾子的直徑，而L表示滾子沿旋轉(zhuǎn)軸線方向的長度。
2.如權(quán)利要求1所述的滾動導(dǎo)向裝置，其特征在于，多個滾子被設(shè)置成滾子的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行；滾動導(dǎo)向裝置具有一滾子保持器，該保持器用于可旋轉(zhuǎn)且可滑動地保持多個滾子；以及滾子保持器具有多個均被置于滾子之間的墊片以及若干用于使墊片相互連接的柔性結(jié)合部分。
3.如權(quán)利要求2所述的滾動導(dǎo)向裝置，其特征在于，在墊片的任一側(cè)上都形成有與各個滾子的外表面的幾何形狀相匹配的凹面。
4.如權(quán)利要求2所述的滾動導(dǎo)向裝置，其特征在于，結(jié)合部分相對于旋轉(zhuǎn)軸線的方向從滾子的端面橫向伸出。
5.如權(quán)利要求2所述的滾動導(dǎo)向裝置，其特征在于，導(dǎo)向部分沿移動構(gòu)件的滾子循環(huán)路徑形成。
6.一種滾子連接構(gòu)件，該連接構(gòu)件包括一滾子保持器，該保持器包括多個滾子，這些滾子被設(shè)置成使它們的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行；以及一滾子保持器，該保持器具有多個均被置于滾子之間的墊片以及若干用于使墊片相互連接的柔性結(jié)合部分，其中，滾子形成為可滿足以下關(guān)系約1.5＜L/Da＜約3，其中Da表示滾子的直徑，而L表示滾子沿旋轉(zhuǎn)軸線方向的長度。
7.如權(quán)利要求6所述的滾子連接構(gòu)件，其特征在于，在墊片的任一側(cè)上都形成有與各個滾子的外表面的幾何形狀相匹配的凹面。
8.如權(quán)利要求6所述的滾子連接構(gòu)件，其特征在于，結(jié)合部分相對于旋轉(zhuǎn)軸線的方向從滾子的端面橫向伸出。
全文摘要
一種滾動導(dǎo)向裝置,該導(dǎo)向裝置包括一導(dǎo)軌以及多個滾子,其中導(dǎo)軌具有滾子軌道表面和一滾子循環(huán)路徑,該路徑具有與相應(yīng)的軌道表面相應(yīng)的負載滾子軌道表面,而滾子被設(shè)置并容納在滾子循環(huán)路徑中,并且與移動構(gòu)件的移動相關(guān)地相對于軌道軸循環(huán)。各個滾子具有的比例為:約1.5<L/Da<約3。通過將滾子長度與滾子直徑的比值設(shè)為:約1.5<L/Da<約3,當(dāng)導(dǎo)向裝置的各部分型式相同時,滾子型滾動導(dǎo)向裝置的基本額定靜負載比滾珠型的滾動導(dǎo)向裝置的更大。通過將比值設(shè)為:L/Da<約3,無需嚴(yán)格地對軸向間隙進行尺寸控制,就必定可以防止偏斜的發(fā)生。
文檔編號F16C33/50GK1380232SQ0210608
公開日2002年11月20日 申請日期2002年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月11日
發(fā)明者白井武樹, 望月廣昭 申請人:Thk株式會社