專利名稱：線性滑塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性滑塊及其制造方法，即用以導(dǎo)引運動機構(gòu)移動方向的線性滑軌的滑塊，其中的線性滑軌包含線性滾珠滑軌及線性滾柱滑軌。
背景技術(shù)：
線性滑軌是重要的機械元件，目前已被廣泛的使用到精密機械、自動化產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療設(shè)備及航太工業(yè)等領(lǐng)域中。其主要功用在于應(yīng)用滾珠(ball)或是滾柱(roller)的滾動來降低機構(gòu)移動時的磨擦阻力，使機構(gòu)移動時更為省力，而且節(jié)約能源，同時由于磨擦減少，接觸面的磨損及升溫減少，使得機構(gòu)的精度及壽命雙雙提升，并且機構(gòu)的移動速度極限也大幅向前提升，因此線性滑軌可稱得上是近年來十分重要的機械傳動元件。通常線性滑軌可分為兩類，其一是使用滾珠傳動，稱為線性滾珠滑軌；另一類是使用滾柱傳動，稱為線性滾柱滑軌；然而不管是滾珠或滾柱滑軌，由于其滑塊(slider)上需要具有提供滾動元件(滾珠或滾柱)承載及循環(huán)回流等機能，因此結(jié)構(gòu)上相對復(fù)雜，而加工的道次及成本高。
線性滾珠滑軌的滑塊(參考圖10)，由于其滑塊8上需要設(shè)置提供滾動元件(滾珠)承載的機能，在滑塊8上需設(shè)置滾動溝81，滾動溝81是滾動元件流動的軌道，用以承載機構(gòu)的負荷，因此滾動溝81表面需要具有很高的硬度(通常在HRC 58以上)以達到材料的耐磨性的需求，同時滾動溝81附近的材質(zhì)也需要具有相當?shù)慕捣鼜姸?YieldingStrength)以避免材料疲勞破壞。另外，為了使?jié)L動元件可以反向移動以達到無限循環(huán)滾動的目的，在滑塊8上另需設(shè)置回流孔82，回流孔82為一通孔，一般的回流孔是以機械加工(鉆孔)的方式加工出一個圓形截面的孔，由滑塊的一端面貫穿到另一端面，以使?jié)L動元件可以通過，因此回流孔82的尺寸必需比滾動元件大，以容許滾動元件可以通過，并且也不能太大以避免滾動元件在回流孔82中擠塞而導(dǎo)致運動不順暢；因為滑塊8的長度必需夠長以提供足夠的承載負荷，故回流孔82的深度也會較大，通?？椎纳疃仍诳讖降氖蹲笥?，加工上具有相當?shù)碾y度，且鉆孔的鉆頭只要略有變化，即會導(dǎo)致鉆孔偏移，使回流孔82在滑塊8兩端面上的出口位置不同；近來有一種加裝保持鏈條(retainer)的線性滾珠滑軌設(shè)計(例如美國專利6042269或6085420號專利)，由于其回流孔必需同時容許滾動元件及保持鏈條通過，因此其回流孔在圓形截面的兩側(cè)需要另外設(shè)置一翼形溝821，該翼形溝821用以容許保持鏈條(未顯示)通過；由于翼形溝821的加工非常困難(傳統(tǒng)上需要使用成形的拉刀拉制)，因此目前制造方法為在滑塊8上方先加工出一個大通孔84，在熱處理硬化后，先經(jīng)過研磨，再用精密射出成形的專利制造方法在大通孔84中成形一個塑膠材質(zhì)的塑膠填充塊85，這種制造方式復(fù)雜且難度高，并且在滑塊8的有限空間中鉆設(shè)的孔越大則滑塊的結(jié)構(gòu)越差，因此在滑塊8中鉆設(shè)大通孔84必將降低滑塊8的結(jié)構(gòu)強度。此外在滑塊8的兩端上也需要以加工的方式加工出螺孔83，螺孔83用以固定裝設(shè)在滑塊8兩端面上的端蓋(未顯示)，加工螺孔雖然并不困難，但是每一個螺孔83和回流孔82都有嚴格的相對位置要求，因此加工的困難度也因而增加，且因為機器的精度或刀具的因素，也常常會導(dǎo)致加工出來的相對位置錯誤，而造成滑塊品質(zhì)不合格情形發(fā)生。
另一方面，對于線性滾柱滑軌來說(參考圖11)，由于其滑塊9上需要設(shè)置提供滾動元件(滾柱)承載的機能，在滑塊9上同樣需設(shè)置滾動溝91，該滾動溝91是滾動元件滾動的軌道，用以承載機構(gòu)的負荷，因此滾動溝91表面及附近的材質(zhì)也需要具有相當?shù)挠捕燃敖捣鼜姸龋员苊獠牧夏ズ募捌谄茐?。另外，為了使?jié)L動元件可以反向移動以達到無限循環(huán)滾動的目的，在滑塊9上也需設(shè)置回流孔92，回流孔92為一通孔，但是由于需要配合滾柱的側(cè)面輪廓，因此回流孔92的截面必需設(shè)計成方形，圓形截面的孔較容易加工，而方形截面的孔則加工的困難度及成本很高；目前使用的做法是先在滑塊9上面鉆設(shè)一個圓形的大通孔94，再以一塑膠填充塊95塞于其中(例如USP6109798號)，故和線性滾珠滑軌的情形一樣有結(jié)構(gòu)強度降低的情形；此外，當線性滾柱滑軌使用保持鏈條時，由于其回流孔必需同時容許滾動元件及保持鏈條通過，因此其回流孔92靠近滾動溝91的一側(cè)需另外設(shè)置一翼形溝921，翼形溝921用以容許保持鏈條通過，另外，在滑塊的滾動溝91上面也需要對應(yīng)地設(shè)置一逃溝911以容許保持鏈條通過；習(xí)知的制造方式也是先在滑塊9上鉆出一個大通孔94，再以預(yù)先成形的塑膠填充塊95填充其中(例如USP6390678號)，該制造方法不只制程復(fù)雜，且塑膠的強度遠低于鋼鐵材料，故滑塊的結(jié)構(gòu)強度也將降低。此外，在滑塊9的兩端面上也需要以加工的方式加工出螺孔93，螺孔93同樣有相對位置的問題，因此加工的困難度高。
因此，習(xí)知的線性滑塊及其制作方式實仍有需要再改進的地方。
為了使制造成本下降，鑄造、熱鍛及熱擠都是可以考慮的制程方式，但是傳統(tǒng)的鑄造、熱鍛及熱擠等方式，對于回流孔的成型都有困難，而使成形后的成品仍需經(jīng)過多道次的加工，因此制造成本難以下降。
脫臘鑄造是一種精度較高的鑄造方法，其尺寸精度較高，因此脫臘鑄造可能是一個解決線性滑塊制造問題的方法。但是脫臘鑄造對于孔的制造能力不佳，對于通孔(前后貫穿的孔)其孔深(因為是通孔，孔深即孔的全長)和孔徑比只能做到四倍以內(nèi)，但是不幸地，通常線性滑塊回流孔的孔深孔徑比在十倍左右，最少也不會小于五倍，此造成脫臘鑄造并無法做為含有回流孔的線性滑塊的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種制造容易、成本低，容易生產(chǎn)制造的線性滑塊，其可避免回流孔因為鉆孔不良而偏離的情形。
本發(fā)明另一要解決的技術(shù)問題在于提供一種制造線性滑塊的方法，以避免在回流孔中填充大量塑膠件而降低滑塊的結(jié)構(gòu)強度。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種線性滑塊，其上設(shè)有提供滾動元件循環(huán)回流用的回流孔，該回流孔為一通孔，且其中間部分的孔徑小于兩端出口處的孔徑。
該回流孔的剖面為方形。
該回流孔上，平行于該回流孔設(shè)有翼形溝。
所述滑塊的滾動溝上設(shè)有逃溝。
該回流孔包含有一錐度段；且該錐度段的全錐角在1度以上。
該回流孔包含階級段；而其中間還可包含錐度段。
該滑塊兩端面上設(shè)有螺孔。
一種線性滑塊的制造方法，所述線性滑塊設(shè)有提供滾動元件循環(huán)回流用的回流孔，該回流孔中間部分的孔徑小于兩端出口處的孔徑，且以脫臘鑄造的方法制造，其中脫臘鑄造中所使用的臘模包含右模及左模，而右模及左模的合模線設(shè)置在回流孔的中間位置。
該回流孔的中間部分在脫臘鑄造后再經(jīng)鉆孔加工。
采用上述方案后，由于本發(fā)明將滑塊的回流孔設(shè)置成中間部分的孔徑小于兩端出口處的孔徑，其可方便臘模脫模。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，脫臘鑄造在通孔制造上的主要問題在于臘模的脫模過程，由于臘是相對較軟的材料，在臘模脫模時容易傷及臘的表面。為了使用脫臘鑄造來制造線性滑塊，本發(fā)明將回流孔中間部分的孔徑設(shè)計成較小，即只要可以容許線性滑塊的滾動元件通過即可；而在兩端出口處的孔徑較大，如此可以方便臘模的脫模。對于本發(fā)明回流孔的設(shè)計，主要采用的手段為在回流孔中設(shè)置錐度段或階級段設(shè)置錐度段時，回流孔的錐度可以方便脫臘鑄造過程中臘模的脫模；而設(shè)置階級段可將一個回流孔分成幾段不同的孔徑，使得單獨一段階級段的長度并不大于孔徑的四倍，因此方便臘模的脫模。因此，具有錐度段的回流孔或(及)具有階級段設(shè)計的回流孔，配合脫臘鑄造方式，可以方便線性滑塊的制造，不只制造成本降低，而制品尺寸的穩(wěn)定度也高。
此外，配合本發(fā)明中回流孔的設(shè)計，本發(fā)明同時也提出一種臘模的新型式設(shè)計，即使臘模的合模線設(shè)計在線性滑塊的回流孔中段，以利脫模，如此可使線性滑塊的回流孔的孔深可以達到回流孔最小孔徑的五倍以上。
正是由于本發(fā)明的線性滑塊為一體加工而成，因此制造容易、成本低，不存在回流孔因為鉆孔不良而偏離的情形，同時也可避免在回流孔中填充大量塑膠件而降低滑塊的結(jié)構(gòu)強度。


圖1是本發(fā)明線性滾珠滑塊第一實施例的立體示意圖；圖2是圖1中滑塊回流孔的一種剖視圖；圖3是圖1中滑塊回流孔的另一種剖視圖；圖4是圖3的臘模脫模示意圖；圖5是圖1中滑塊回流孔的第三種結(jié)構(gòu)剖視圖；圖6是圖1中滑塊回流孔的第四種結(jié)構(gòu)剖視圖；圖7為圖5中階級段附近的組合剖視圖；圖8是本發(fā)明線性滾珠滑塊第二實施例的立體示意圖；圖9是本發(fā)明線性滾柱滑塊的立體示意圖；圖10是習(xí)知線性滾珠滑塊的立體示意圖；圖11是習(xí)知線性滾柱滑塊的立體示意圖。
圖中1滑塊 11滾動溝12回流孔121翼形溝 122錐度段 123錐度段124直孔段 125階級段 126階級段12螺孔2滑塊 21滾動溝211逃溝 22回流孔221翼形溝23螺孔41右模 42左模43合模線 51轉(zhuǎn)向件52轉(zhuǎn)向件8滑塊 81滾動溝82回流孔821翼形溝 83螺孔 84大通孔85塑膠填充塊 9滑塊 91滾動溝911逃溝 92回流孔921翼形溝93螺孔94大通孔95塑膠填充塊具體實施方式
如圖1所示，其為本發(fā)明線性滾珠滑塊第一實施例的立體示意圖，圖中的滑塊1上設(shè)置有兩條滾動溝11，滾動溝11是滾動元件(滾珠)滾動的軌道，用以承載機構(gòu)的負荷，因此滾動溝11表面需要具有很高的硬度以達到材料的耐磨性的需求，同時滾動溝11附近的材質(zhì)也需要具有相當?shù)慕捣鼜姸纫员苊獠牧掀谄茐摹Ａ硗?，為了使?jié)L動元件可以反向移動以達到無限循環(huán)滾動的目的，在滑塊1上，配合每一條滾動溝11各設(shè)置一個回流孔12，回流孔12為一通孔，且其孔深是孔徑的五倍以上，由滑塊1的一端面貫穿到另一端面，其尺寸比滾動元件略大，以容許滾動元件可以通過，且不會在孔內(nèi)擠塞而導(dǎo)致不順暢；為將滑塊1兩端面上的端蓋(未顯示)固定，在滑塊1的兩端面上各設(shè)置有螺孔13以固定端蓋。為方便線性滾珠滑塊1的制造，本發(fā)明的線性滾珠滑塊1使用脫臘鑄造的做法制造，但為了配合脫臘鑄造的制造方法，本發(fā)明將回流孔中間部分的孔徑設(shè)計成較小，即只要可以容許線性滑塊的滾動元件通過即可；而在兩端出口處的孔徑較大，如此以方便臘模的脫模。
圖2是本發(fā)明線性滾珠滑塊回流孔的一種剖視圖，在回流孔12中包含一錐度段122及另一錐度段123，由于錐度段122及另一錐度段123具有錐度，因此可以方便脫臘鑄造過程中臘模的脫模；圖3是本發(fā)明線性滾珠滑塊回流孔的另一種剖視圖，回流孔12由一錐度段122、另一錐度段123及一直孔段124組合而成，其中錐度段122及另一錐度段123具有錐度，因此可以方便脫臘鑄造過程中臘模的脫模，而直孔段124則用以增加回流孔12的總長度(孔深)。
圖4是圖3的臘模脫模示意圖，其中脫臘鑄造所使用的臘模是由右模41及左模42組合而成，而右模41及左模42間的合模線43設(shè)置在回流孔12的中間位置，并且其中的錐度段122及另一錐度段123都具有錐度，該錐度正好形成模具脫模的脫模角，如此可以方便右模41及左模42的脫模。為了容易脫模，錐度段的錐度可設(shè)計在全錐角1度以上，以利脫模，且全錐角在2度左右效果較佳。對于有些設(shè)計需要很深的回流孔時，可用脫臘鑄造出具錐度段122及另一錐度段123的線性滾珠滑塊后，再以鉆孔加工的方式加工出直孔段124，由于直孔段124的功用只是容許滾動元件通過即可，沒有配合上的精度及定位精度要求，故在回流孔已具錐度段的情形下，直孔段124的加工相對容易。
圖5是本發(fā)明線性滾珠滑塊回流孔的第三種結(jié)構(gòu)剖視圖，圖中的回流孔12除包含一錐度段122及另一錐度段123外，還另包含有兩個階級段125及126；其中錐度段122及另一錐度段123具有錐度，其可以方便脫臘鑄造過程中臘模的脫模，而階級段125及126由于孔徑加大，臘的強度增加，故不容易在脫模的過程中產(chǎn)生不良，而階級段125及126的設(shè)置也可增加回流孔12的總長度(孔深)。圖6是本發(fā)明線性滾珠滑塊回流孔的第四種結(jié)構(gòu)剖視圖，圖中的直孔段124的設(shè)置可增加回流孔12的總長度(孔深)。
圖7為圖5中階級段附近的組合剖視圖，圖中在階級段126中插設(shè)有提供滾動元件轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向件51及52，轉(zhuǎn)向件51及52用以使?jié)L動元件改變運動方向，而本發(fā)明的階級段126和轉(zhuǎn)向件51及52設(shè)計和習(xí)知技術(shù)中的大通孔84是有差別的習(xí)知技術(shù)中的大通孔84是一個貫穿的孔，對結(jié)構(gòu)強度的下降影響很大，而階級段126僅設(shè)置在回流孔12兩端的一小部分，對結(jié)構(gòu)強度的下降影響不大。
圖8是本發(fā)明線性滾珠滑塊第二實施例的立體示意圖，圖中增加翼形溝121的設(shè)置，由于本發(fā)明是以脫臘鑄造方式制作滑塊1，因此增設(shè)翼形溝121不會明顯增加制作的困難度。
圖9是本發(fā)明線性滾柱滑塊的立體示意圖，和線性滾珠滑塊相同，滑塊2上設(shè)置有四條滾動溝21，滾動溝21是滾動元件滾動的軌道，用以承載機構(gòu)的負荷，因此滾動溝21表面及附近的材質(zhì)也需要具有相當?shù)挠捕燃敖捣鼜姸?，以避免材料磨耗及疲勞破壞；另外，為了使?jié)L動元件可以反向移動以達到無限循環(huán)滾動的目的，在滑塊2上也對應(yīng)每一條滾動溝21設(shè)置一回流孔22，該回流孔22為一個四方形剖面的通孔，以配合滾柱的側(cè)面輪廓，其可容許滾柱平順的通過；為將滑塊2兩端面上的端蓋(未顯示)固定，在滑塊2的兩端面上各設(shè)置有兩個螺孔23以固定端蓋；此外，當線性滾柱滑軌使用保持鏈條時，由于其回流孔必需同時容許滾動元件及保持鏈條通過，因此其回流孔22靠近滾動溝21的一側(cè)需另外設(shè)置一翼形溝221，翼形溝221平行于回流孔22，用以容許保持鏈條通過，但當線性滾珠滑軌不使用保持鏈條時，則不需要設(shè)置翼形溝221；此外，為了使保持鏈條不和滾動溝21產(chǎn)生干涉，在滑塊的滾動溝21上面也需要對應(yīng)地設(shè)置一和滾動溝21平行的逃溝211以容許保持鏈條通過?；瑝K2的制造方法和本發(fā)明的線性滾珠滑塊相同，也是使用脫臘鑄造方法制作，并且其回流孔22也設(shè)計成中間部分的孔徑比兩端小的形態(tài)，以利于臘模的脫模；而將回流孔22設(shè)計成中間部分的孔徑比兩端小，也可使用錐度段及階級段的設(shè)計方式。
本發(fā)明的線性滑塊及其制造方法使用脫臘鑄造的制程，因此制造方便而成本下降；由于本發(fā)明將回流孔中間部分的孔徑設(shè)計成較小，因此在整個脫臘鑄造制程中，臘模脫模沒有問題，且只要臘模的尺寸正確則脫臘鑄造后的成品尺寸重現(xiàn)性高，可避免加工變異的問題。此外，在本發(fā)明中并不需加工出一個大通孔，再以大量的塑膠填充塊填充，因此本發(fā)明線性滑軌的滑塊也不會有習(xí)知滑塊結(jié)構(gòu)強度降低的問題。
權(quán)利要求
1.一種線性滑塊，其上設(shè)有提供滾動元件循環(huán)回流用的回流孔，該回流孔為一通孔，其特征在于所述回流孔中間部分的孔徑小于兩端出口處的孔徑。
2.如權(quán)利要求1所述的線性滑塊，其特征在于該回流孔的剖面為方形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的線性滑塊，其特征在于該回流孔上，平行于該回流孔設(shè)有翼形溝。
4.如權(quán)利要求2所述的線性滑塊，其特征在于所述滑塊的滾動溝上設(shè)有逃溝。
5.如權(quán)利要求1所述的線性滑塊，其特征在于該回流孔包含有一錐度段。
6.如權(quán)利要求5所述的線性滑塊，其特征在于該錐度段的全錐角在1度以上。
7.如權(quán)利要求1所述的線性滑塊，其特征在于該回流孔包含階級段。
8.如權(quán)利要求7所述的線性滑塊，其特征在于該回流孔兩端為階級段，而中間包含錐度段。
9.如權(quán)利要求1所述的線性滑塊，其特征在于該滑塊兩端面上設(shè)有螺孔。
10.一種線性滑塊的制造方法，所述線性滑塊設(shè)有提供滾動元件循環(huán)回流用的回流孔，其特征在于所述回流孔中間部分的孔徑小于兩端出口處的孔徑，且以脫臘鑄造的方法制造，其中脫臘鑄造中所使用的臘模包含右模及左模，而右模及左模的合模線設(shè)置在回流孔的中間位置。
11.如權(quán)利要求10所述線性滑塊的制造方法，其特征在于該回流孔的中間部分在脫臘鑄造后再經(jīng)鉆孔加工。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種線性滑塊及其制造方法，其線性滑塊設(shè)有滾動溝及回流孔，而且回流孔的剖面可以為方形。為了方便線性滑塊的制造，本發(fā)明使用脫蠟鑄造的制造方法制造滑塊，并配合錐度段及階級段的設(shè)計，使回流孔的制造變成更為容易，而且穩(wěn)定性高。
文檔編號F16C33/64GK1683801SQ20041003328
公開日2005年10月19日 申請日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月14日
發(fā)明者許淑女, 郭長信 申請人:上銀科技股份有限公司