專利名稱：直線運動導向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導向裝置，更具體地說是涉及一種用于可相對滑動地支承立柱和滑座的直線導向裝置。
在壓力加工中，用模座來提高加工精度。模座包括一用于保持一沖頭的沖頭座、相對于沖頭座而設(shè)置的用于保持一模具的模具座、以及一用于沿軸向可滑動地支承各個座的導向柱。導向柱包括一豎直延伸的立柱、一可在立柱外面滑動的套筒以及一設(shè)置在立柱與套筒之間的直線軸承。
用于這種導向柱的一現(xiàn)有技術(shù)的直線軸承例如是一滾珠軸承，該滾珠軸承在一圓筒形保持架內(nèi)容納有多個鋼珠，或是一滾針軸承，該滾針軸承在一多邊形截面的管狀保持架內(nèi)容納有多個滾針，如日本專利申請公報No.3-81035中所示。
在傳統(tǒng)導向柱的操作中，當導向柱相對于套筒往復移動時，或是當導向柱反復進出套筒時，保持架容易沿導向柱逐漸向上移動。因此，在設(shè)計中需要考慮套筒的行程，例如，估算套筒的行程來確定套筒長度。而且，由于保持架通常由塑料制成，當導向柱與套筒之間產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn)時，保持架對滾針的保持作用會變得不足，從而造成滾針偏斜。另外，滾針軸承不適合用于灰塵環(huán)境，這是因為滾針的直徑較小，當它在滾動面上咬入灰塵或小顆粒時會妨礙其順暢轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種導向裝置，它具有無保持架的直線運動機構(gòu)，用于支承可相對滑動的滑座和立柱。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種可用于灰塵環(huán)境的導向裝置。
本發(fā)明的另一個目的在于提高導向裝置的容許負載。
本發(fā)明的另一個目的在于增強導向裝置的支承剛性。
本發(fā)明的另一個目的在于方便對導向裝置的加工工序，尤其是鉆孔工序。
在操作中，當滑座和立柱彼此相對滑動時，滾動元件在滑座平面部分上軸向滾動。在這種情況下，由于各滾動元件用作直線軸承，因而可實現(xiàn)無保持架的導向裝置。而且，由于可轉(zhuǎn)動地支承滾動元件的各支承軸沿垂直于軸向或垂直于滑座和立柱的相對移動方向的方向延伸，因而可防止各滾動元件偏斜。并且，由于滾動元件設(shè)置在立柱通孔的各個角處，因而可以牢固地保持滑座的各個角部。這樣，可以承受滑座與立柱之間所產(chǎn)生過度扭轉(zhuǎn)，防止各滾動元件發(fā)生偏斜。另外，由于各支承軸的兩個端部受支承，因而可提高支承剛性。而且，滾動元件容納于軸向延伸槽中，因而便于立柱的鉆孔工序。此外，在導向裝置的工作中，當滾動元件轉(zhuǎn)動時，潤滑油逐漸從與滾動元件相接觸的護油件滲出，從而防止因滾動面上油膜破裂造成的卡死或滾動面磨損。因此，可以對滾動面實現(xiàn)長期的潤滑。
在第二實施例中，滑座具有一中心孔，該中心孔形成有一第一螺旋槽?；闹行目字胁逶O(shè)一螺桿軸，該螺桿軸具有一外圓周面，該外圓周面形成有一第二螺旋槽。在滑座與立柱之間插設(shè)一圓筒形薄壁保持架，該保持架可轉(zhuǎn)動地支承多個適于在第一和第二螺旋槽上滾動的滾珠。
在操作中，當螺桿軸轉(zhuǎn)動時，各滾珠沿螺桿軸和滑座的各螺旋槽滾動。因此，滑座沿螺桿軸而軸向移動。在該移動過程中，各滾動元件引導滑座的移動。該滑座用作滾珠螺桿的螺母。
在第三實施例中，滑座包括一圓形的外圓周面。立柱圍繞滑座設(shè)置，并具有一圓形截面的通孔。在立柱的通孔上形成有多個凹口。在各凹口內(nèi)設(shè)置有一在滑座上軸向滾動的輥子形滾動元件以及一可轉(zhuǎn)動地支承滾動元件的支承軸。滾動元件具有一凹弧形圓筒面。該圓筒面的母線的曲率半徑滿足以下不等式0.52D≤r≤0.58D，式中，D是滑座外圓周面的直徑。滾動元件可具有一母線為直線的圓筒面?；蛘?，滾動元件可包括一滿足上述不等式的第一滾動元件和一母線為直線的第二滾動元件。第一滾動元件可以設(shè)置在作用有相對較大載荷的區(qū)域，而第二滾動元件可以設(shè)置在作用有相對較小載荷的區(qū)域。各凹口形成于立柱通孔的開口處，并沿圓周方向等間距隔開。各支承軸插設(shè)于各凹口中所形成的一支承孔中，其兩個端部受支承。最好，各支承孔穿透立柱的外圓周面。在滑座與立柱之間可設(shè)置一薄壁圓筒件，該圓筒件具有多個與立柱的凹口對應的孔，它可以承受徑向載荷。所述圓筒件可由軸承材料形成。
在操作中，當滑座和立柱彼此相對滑動時，滾動元件在滑座平面部分上軸向滾動。在這種情況下，由于各滾動元件用作直線軸承，因而可實現(xiàn)無保持架的導向裝置。而且，由于滾動元件的圓筒面呈凹弧形，滑座的接觸面增大，滾動面的表面壓力減小，從而可提高耐磨性能和容許載荷。此外，還可確保滾動元件的順暢轉(zhuǎn)動，并可防止?jié)L動元件偏斜。另外，在滾動元件的母線的曲率半徑r小于0.52D的情況下，會影響外座圈的順暢轉(zhuǎn)動，并容易發(fā)生差速打滑。在滾動元件的曲率半徑r大于0.58D的情況下，接觸面積會變小，容許載荷會降低。當滾動元件的圓筒面具有直的母線時，對滾動元件的加工變得更為容易。而且，由于各凹口設(shè)置在立柱通孔的開口處，因而在作用有徑向載荷時可防止立柱的軸線相對于滑座的軸線傾斜。此外，由于各支承孔穿透立柱的外圓周面，因而可更精確、更方便地徑向鉆孔。
圖2是沿

圖1的II-II線的剖視圖。
圖3是圖2的一部分的放大圖。
圖4是與圖1導向裝置一起使用的護油件的一部分的立體圖。
圖5是裝有滾珠螺桿的本發(fā)明的導向裝置的示意圖。
圖6是本發(fā)明另一個實施例的導向裝置的正視圖，對應于沿圖7的VI-VI線的剖視圖。
圖7是沿圖6的VII-VII線的剖視圖。
圖8是圖7的一部分的放大圖。
圖9是圖8的一部分的放大圖。
圖10是與圖1的導向裝置一起使用的薄壁圓筒形件的立體圖。
具體實施例方式
下面參見附圖，圖1到4表示本發(fā)明的第一實施例。如圖1和2所示，導向裝置1包括一軸向延伸的滑座2，該滑座具有一中心通孔2a，并包括一圍繞滑座2設(shè)置的、可相對滑座2滑動的管狀立柱3。
滑座2具有一方形截面的外周面，該外周面由四個平面部分20形成。每個平面部分均沿軸向延伸。
立柱3圍繞滑座2的外周面而設(shè)置，并具有一方形截面的通孔3a，該通孔由四個平面部分30形成，每個平面部分相對于滑座2的一平面部分20而設(shè)置。在各平面部分30上設(shè)置一滾針軸承5。
圖3中所示的滾針軸承5包括一圓筒形的外座圈50和多個設(shè)置在外座圈50的內(nèi)圓周側(cè)上的滾針51。滾針軸承5中穿設(shè)有一支承軸4，滾針軸承5圍繞該支承軸而可轉(zhuǎn)動地支承。滾針軸承5的外座圈50與滑座2相應的平面部分20相接觸。
各支承軸4插入立柱3上所形成的一支承孔35，其兩端支承于支承孔35中。因此，支承剛性得以改進，從而確保滾針軸承5被充分支承。而且，各支承軸4沿與滑座2各平面部分20的延伸方向垂直的方向延伸。
限定立柱3的中心通孔3a的各平面部分30上形成有一軸向延伸的通槽33。各滾針軸承5容納于該通槽33中。以這種方式，形成通槽作為各滾針軸承5的支承孔或承口，使立柱3的加工工序變得更為方便。
通槽33中插設(shè)一護油件6，如圖1所示。該護油件6由護油塑料、護油毛氈或具有連續(xù)氣囊的浸油多孔材料形成。圖4中所示的護油件6具有多個用于容納滾針軸承5的凹口或槽口60。使用這種護油件6，可以方便地將滾針軸承5安裝于通槽33中。
在圖2和3中可清楚地看到，位于中心通孔3a的相鄰平面部分30處的滾針軸承5是設(shè)置在中心通孔3a的各個角處。
在操作中，當滑座2和立柱3相對移動時，例如當滑座2相對于一通過凸緣部分35固定于一基座件(未圖示)的立柱而往復移動時，各滾針軸承5圍繞支承軸4轉(zhuǎn)動，并在滑座2的平面部分20上滾動。以這種方式，滑座2相對于立柱3的移動得以順暢地引導。
在這種情況下，由于圍繞支承軸4而支承的各滾針軸承5用作直線軸承，因而可實現(xiàn)一無保持架的導向裝置。因此，即使滑座2與立柱3之間產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，也可有效防止因滾針軸承5的支承不足造成的偏斜。
而且，由于可轉(zhuǎn)動地支承各滾針軸承5的各支承軸4延伸于與滑座2的外周面的各平面部分20的延伸方向垂直的方向上，或是延伸于與滑座2和立柱3的相對移動方向垂直的方向上，因而能夠可靠防止各滾針軸承5相對于平面部分20或滾動面偏斜。
而且，由于位于立柱3的中心通孔3a的相鄰平面部分30處的各滾針軸承5是設(shè)置在中心通孔3a的各個角處，因而滑座2的外周面的各個角部可由各滾針軸承5保持，從而實現(xiàn)對滑座2的牢固支承。因此，即使滑座2與立柱3產(chǎn)生過度的扭轉(zhuǎn)，也能夠可靠防止各滾針軸承5的偏斜。
并且，在裝置的工作中，當各滾針軸承5轉(zhuǎn)動時，潤滑油逐漸從與滾針軸承5接觸的護油件6中滲出，從而防止因油膜破裂造成的卡死或滾動面磨損。而且，在這種情況下，由于潤滑油可長期滲出，因而可以對滾動面進行長期潤滑，從而實現(xiàn)無維修裝置。
此外，可以通過使用具有不同外徑的外座圈50的滾針軸承5來調(diào)節(jié)滑座2與立柱3之間的裝配誤差，從而便于對整個裝置的調(diào)節(jié)。
接下來，圖5表示裝有滾珠螺桿的一導向裝置。在該導向裝置1中，滑座2的中心孔2a的內(nèi)圓周面上形成有一螺旋槽2b?；?的中心孔2a中插設(shè)一螺桿軸7。螺桿軸7的外圓周面上形成有一螺旋槽7a。在滑座2的內(nèi)圓周面與螺桿軸7的外圓周面之間插設(shè)一圓筒形薄壁保持架9，用于可轉(zhuǎn)動地支承多個滾珠8，這些滾珠與滑座2的螺旋槽2b和螺桿軸7的螺旋槽7a可滾動地配合。
在操作中，當螺桿軸7轉(zhuǎn)動時，各滾珠8沿螺桿軸7和滑座2的螺旋槽7a和2b滾動并移動，因而滑座2沿螺桿軸7軸向移動。在該移動過程中，各滾針軸承5引導滑座2的移動，滑座2用作滾珠螺桿的螺母。
在上述實施例中，滑座2具有一矩形截面的外周面，立柱3具有一矩形截面的中心通孔3a，但本發(fā)明也可適用于其它多邊形截面的滑座和立柱。
另外，在上述實施例中，滑座2的長度通常較短，但本發(fā)明也可適用于具有不定或較長導軌的直線導向器。
圖6和7示出了本發(fā)明的另一實施例。如圖6和7所示，導向裝置100包括一實心的圓柱形滑座102和一圍繞滑座102設(shè)置的、可相對于滑座102軸向平移的圓柱形立柱103。
滑座102具有一圓形截面的外圓周面102a。立柱103設(shè)置在滑座102的外圓周面102a外面，并具有一圓形截面的通孔103a。在通孔103a的內(nèi)圓周面上形成有多個凹口104。每個凹口104容納一滾針軸承105，用于沿軸向相對于滑座102可滑動地支承立柱103。
各凹口104至少形成于通孔103a的兩個端部開口處，并最好在圓周方向上等間距隔開。這里，沿圓周方向以90度角間隔形成四個凹口104，但也可以120度角間隔設(shè)置三個凹口，或以60度角間隔設(shè)置六個凹口?？梢允褂貌煌瑪?shù)量的凹口。凹口的數(shù)量可根據(jù)滑座直徑、導向裝置的容許載荷等來適當確定。
如圖8所示，滾針軸承105包括一在滑座102的外圓周面102a上軸向滾動或沿垂直于紙面方向滾動的圓筒形外座圈或滾動元件150，并包括多個可轉(zhuǎn)動地支承于外座圈150的內(nèi)圓周面上的滾針151。滾針軸承105由一插設(shè)于其中的支承軸106通過滾針151支承，這樣，外座圈150可以繞支承軸106轉(zhuǎn)動。
如圖9所示，外座圈150最好具有一凹弧形圓筒面150a，也就是圓筒面150a的母線呈凹弧形。外座圈150的圓筒面150a的曲率半徑略大于滑座102的外圓周面102a的曲率半徑。有這樣一個不等式，0.52D≤r≤0.58D，式中，r圓筒面150a的曲率半徑；D與圓筒面150a相接觸的滑座102的外圓周面102a的直徑，它等于2R(R外圓周面102a的半徑)。
因此，滑座102的外圓周面102a的接觸面積增大，滾動面的表面壓力減小，從而可提高耐磨性能，并可達到更大的容許載荷。而且，可確保外座圈150順暢的轉(zhuǎn)動，防止外座圈150偏斜。并且，在這種情況下，由于外座圈150的圓筒面150a與滑座102的外圓周面102a之間的接觸面C形成于圓筒面150a的中央部分，因而外座圈150的中心線與接觸面C之間的接觸半徑或距離在接觸面C的每一部分處都基本彼此相等。因此，在接觸面C處可防止因外座圈150轉(zhuǎn)動而發(fā)生打滑，從而防止接觸面C磨損。
另外，在外座圈150的圓筒面150a的曲率半徑r小于0.52D的情況下，會限制外座圈150的順暢轉(zhuǎn)動，并發(fā)生差速打滑。另一方面，在外座圈150的曲率半徑r大于0.58D的情況下，接觸面積會變小，容許載荷會降低。
外座圈150的圓筒面可以具有直的母線。在這種情況下，外座圈150的加工會變得較容易?；蛘?，外座圈150可以包括一圓筒面符合上述不等式的第一外座圈和一具有直線圓筒面的第二外座圈。在這種情況下，第一外座圈可以設(shè)置在作用有相對較大載荷的區(qū)域，而在其余區(qū)域可設(shè)置第二外座圈。
圖7中所示的各支承軸106插入立柱103內(nèi)在各凹口104處所形成的一支承孔130，支承軸106的兩端支承于支承孔130中。因此，支承軸106的支承剛性得以提高，可確保對滾針軸承105的充分支承。而且，各支承孔130穿透立柱103的外圓周面，這可方便對立柱103的鉆孔工序。而且，由于各支承孔130是通孔，因而可以用諸如線切割放電加工之類的加工方法使從滑座102的中心到各支承孔130的中心線的節(jié)距或距離更為精確。
在滑座102與立柱103之間插設(shè)一薄壁圓筒件107。圖10中所示的該薄壁圓筒件107具有多個孔170，每個孔與凹口104對應。圓筒件107設(shè)置用來承受滑座102與立柱103之間的徑向載荷，考慮潤滑特性和耐磨性能，它可以由諸如護油金屬或塑料之類的軸承材料形成。干式特氟隆軸承尤為優(yōu)選，因為它不需要潤滑劑。
另外，立柱103在其下部具有一凸緣131，用以通過螺栓孔131a用螺栓固定于一基座件(未圖示)。而且，在中心通孔103a的兩個開口處均設(shè)置一防塵密封圈108，用以防止灰塵進入通孔103a。
在操作中，當滑座102和立柱103相對移動時，也就是當滑座102相對于通過凸緣131固定于基座件(未圖示)的立柱103而往復移動時，各滾針軸承105的外座圈圍繞各支承軸106轉(zhuǎn)動，并在滑座102的外圓周面102a上軸向滾動。因此，可順暢地引導滑座2相對于立柱103的移動。
在這種情況下，由于各滾針軸承105用作一直線軸承，因而可實現(xiàn)一無保持架的導向裝置。而且，按照該實施例，通過多個滾針151可轉(zhuǎn)動地支承于支承軸106周圍的不是小直徑的滾針，而是大直徑的輥子形外座圈150，該外座圈在滑座102的外圓周面102a上沿軸向滾動。因此，外座圈150的轉(zhuǎn)動不易受到滾動面上的灰塵或小顆粒的阻礙，因而允許導向裝置在灰塵環(huán)境下使用。
本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神或主要特征的情況下，尤其是在考慮上面的揭示之后，利用本發(fā)明的原理作出改進和其它的實施例。所描述的實施例和實例從各方面看都應認為僅僅是示例性的，而不應認為是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍應由所附權(quán)利要求書指明，而不是由以上描述限定。所以，雖然參照具體的實施例和實例對本發(fā)明進行了描述，但結(jié)構(gòu)、順序、材料等方面的改進對本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們?nèi)月湓诒景l(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種導向裝置，用于支承一其中插設(shè)有一滑座的立柱，以允許所述立柱與所述滑座之間相對軸向移動，所述滑座具有一多邊形截面的外周面，所述外周面具有多個滑座平面部分，各所述滑座平面部分沿所述滑座的軸向延伸，所述立柱圍繞所述滑座的所述外周面設(shè)置，所述立柱具有一多邊形截面的通孔，所述通孔由多個立柱平面部分形成，各所述立柱平面部分對應于各所述滑座平面部分，在所述立柱的所述通孔的各所述立柱平面部分處設(shè)置有多個輥子形滾動元件，所述滾動元件在相應的滑座平面部分上滾動，所述立柱中設(shè)置多根支承軸，各所述支承軸沿與各所述滑座平面部分的延伸方向垂直的方向延伸，各所述支承軸可轉(zhuǎn)動地支承各所述滾動元件。
2.如權(quán)利要求1所述的導向裝置，其特征在于，位于所述立柱的所述通孔的所述相鄰立柱平面部分處的各所述滾動元件設(shè)置在所述通孔的各個角處。
3.如權(quán)利要求1或2所述的導向裝置，其特征在于，各所述支承軸的兩端部支承于所述立柱內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的導向裝置，其特征在于，所述通孔的各所述立柱平面部分上形成有一縱向槽，所述縱向槽沿各所述立柱平面部分的延伸方向而延伸，所述滾動元件容納于所述縱向槽中。
5.如權(quán)利要求4所述的導向裝置，其特征在于，所述縱向槽中插設(shè)有一護油件。
6.如權(quán)利要求1或2所述的導向裝置，其特征在于，所述滑座具有一中心孔，所述中心孔在其內(nèi)圓周面上形成有一第一螺旋槽，一螺桿軸在其外圓周面上形成有一第二螺旋槽，所述螺桿軸插設(shè)于所述滑座的所述中心孔中，在所述滑座的所述中心孔的所述內(nèi)圓周面與所述螺桿軸的所述外圓周面之間設(shè)置一圓筒形薄壁保持架，所述圓筒形保持架可轉(zhuǎn)動地支承多個滾珠，所述滾珠在所述滑座的所述第一螺旋槽和所述螺桿軸的所述第二螺旋槽上滾動。
7.一種導向裝置，用于支承一其中插設(shè)一實心圓柱形滑座的圓筒形立柱，以允許所述立柱與所述滑座之間相對軸向移動，所述滑座具有一圓形截面的外圓周面，所述立柱圍繞所述滑座的所述外圓周面設(shè)置，所述立柱具有一圓形截面的通孔，所述通孔沿軸向延伸，所述立柱的所述通孔在其內(nèi)圓周面上形成有多個凹口，在各所述凹口中設(shè)置有一輥子形滾動元件和一用于支承所述滾動元件的支承軸，所述滾動元件在所述滑座的所述外圓周面上軸向滾動。
8.如權(quán)利要求7所述的導向裝置，其特征在于，所述滾動元件具有一凹弧形圓筒面，所述圓筒面的母線的曲率半徑r滿足以下不等式0.52D≤r≤0.58D式中，D是所述滑座的所述外圓周面的直徑。
9.如權(quán)利要求7所述的導向裝置，其特征在于，所述滾動元件具有一母線為直線的圓筒面。
10.如權(quán)利要求7所述的導向裝置，其特征在于，所述滾動元件包括一第一滾動元件和一第二滾動元件，所述第一滾動元件具有一凹弧形圓筒面，所述第一滾動元件的所述圓筒面的母線的曲率半徑r滿足以下不等式0.52D≤r≤0.58D式中，D是所述滑座的所述外圓周面的直徑，所述第二滾動元件具有一母線為直線的圓筒面。
11.如權(quán)利要求7所述的導向裝置，其特征在于，所述凹口至少形成于所述立柱的所述通孔的開口處，并在所述通孔的所述內(nèi)圓周面上沿圓周方向等間距隔開。
12.如權(quán)利要求7所述的導向裝置，其特征在于，所述支承軸插設(shè)于所述立柱內(nèi)的各所述凹口中所形成的支承孔，其兩端支承于各所述凹口中。
13.如權(quán)利要求7所述的導向裝置，其特征在于，所述滑座與所述立柱之間設(shè)置一薄壁圓筒件，所述圓筒件具有多個與所述立柱的所述凹口對應的孔，所述圓筒件適于承受徑向載荷。
14.如權(quán)利要求12所述的導向裝置，其特征在于，所述支承孔穿透所述立柱的外圓周面。
15.如權(quán)利要求13所述的導向裝置，其特征在于，所述圓筒件由軸承材料形成。
全文摘要
一種導向裝置(1),它包括可相對軸向滑移的一滑座(2)和一立柱(3)?；?2)具有一方形截面的外周面,該外周面由四個沿軸向延伸的平面部分(20)形成。圍繞滑座(2)設(shè)置的立柱(3)具有一方形截面的通孔(3a),該通孔由四個與滑座(2)的平面部分(20)對應的平面部分(30)形成。在立柱(3)的各平面部分(30)中設(shè)置有一滾針軸承(5),它可在滑座(2)的相應平面部分(20)上滾動。在立柱(3)內(nèi)設(shè)置有多根支承軸(4),它們沿與滑座(2)的各平面部分(20)的延伸方向或軸向相垂直的方向延伸。各滾針軸承(5)由相應支承軸(4)可轉(zhuǎn)動地支承。
文檔編號B23Q1/40GK1357448SQ0114292
公開日2002年7月10日 申請日期2001年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月5日
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