專利名稱：下壓負(fù)荷加強(qiáng)型線性滾珠導(dǎo)軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種線性滾珠導(dǎo)軌，特別是涉及一種具四列負(fù)荷鋼珠的下壓負(fù)荷加強(qiáng)型線性滾珠導(dǎo)軌。
線性滾珠導(dǎo)軌早已被廣泛使用于精密機(jī)械及儀器中。目前市面上線性滾珠導(dǎo)軌以受力鋼珠的列數(shù)來區(qū)分，大致可分為兩列、四列、六列等三種，其中又以四列的數(shù)量最多。目前四列線性滾珠導(dǎo)軌主要可區(qū)分為下列三類第一類，如


圖1所示，其相鄰鋼珠列11的負(fù)荷方向相互垂直，且兩側(cè)相鄰鋼珠11、12負(fù)荷方向的延伸線相交在軌條內(nèi)側(cè)A點(diǎn)。第二類，如圖2所示，其相鄰兩鋼珠列13的負(fù)荷方向仍相互垂直，但兩側(cè)相鄰鋼珠列13、14的負(fù)荷方向延伸線則相交在軌條外側(cè)B點(diǎn)。第三類，如圖3所示，其上方的兩列鋼珠15負(fù)荷方向相同，且呈垂直方向，而下方兩側(cè)負(fù)荷鋼珠16的負(fù)荷方向和上方的鋼珠列互成120度夾角。
已知第一類和第二類的線性滾珠導(dǎo)軌在四個(gè)水平和垂直方向有相等的負(fù)荷能力，即使滑塊1承受向上的拉力時(shí)，導(dǎo)軌7仍有很好的剛性。在一般的使用狀況下，導(dǎo)軌很少受到單純的上拉力，通常所受上拉分力的最大值亦小于所受的下壓分力；在大部份的場(chǎng)合中，導(dǎo)軌主要是承受下壓方向和側(cè)向的合成力。很不幸地，這兩類線性滾珠導(dǎo)軌當(dāng)承受的下壓負(fù)荷等于側(cè)向負(fù)荷時(shí)，其可承受負(fù)荷卻只有側(cè)向可承受負(fù)荷的0.7倍。第三類線性滾珠導(dǎo)軌雖然在下壓方向有很好的負(fù)荷能力，也可適當(dāng)?shù)爻惺芤恍﹤?cè)向負(fù)荷，但是在側(cè)向的剛性很差，使得滑塊的定位精度不佳，且此類軌條7及滑塊1研磨時(shí)最少需兩個(gè)加工軸，不但生產(chǎn)設(shè)備必需復(fù)雜化，而且調(diào)整兩軸的相互位置也相當(dāng)困難。
如圖3所示，第三類已知線性滾珠導(dǎo)軌，雖然在承受單純下壓負(fù)荷時(shí)有很好的負(fù)荷能力，但是側(cè)向的剛性很差，無法滿足機(jī)械重切削的需要，且第三類導(dǎo)軌在制造上研磨的困難度較高，如圖4所示，軌條研磨需要三個(gè)加工軸，由于其上方的兩列鋼珠溝槽u和兩側(cè)的鋼珠溝槽s在相對(duì)位置的校正上不易，常使導(dǎo)軌組裝后的鋼珠受力方向并非在其原設(shè)計(jì)方向上。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種下壓負(fù)荷加強(qiáng)型線性滾珠導(dǎo)軌，其上方的兩列鋼珠承受負(fù)荷方向的夾角約60度，且負(fù)荷方向的延伸線相交在滑塊下方，兩側(cè)下方負(fù)荷鋼珠列的負(fù)荷方向和水平線約夾30度，與其上方的負(fù)荷鋼珠列的負(fù)荷方向約夾90度。經(jīng)初步測(cè)試，當(dāng)承受單純的下壓負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷能力能較已知第一及第二類導(dǎo)軌增加約22％，而相同預(yù)壓力下剛性則增加約40％。當(dāng)受下壓和側(cè)向負(fù)荷的合成力時(shí)，如負(fù)荷方向和垂直方向夾角在0-80度以內(nèi)，負(fù)荷能力可得到3.7％-22％不等的提升。當(dāng)承受上拉方向的負(fù)荷時(shí)，和已知第三類的導(dǎo)軌相同，其負(fù)荷能力明顯地較第一及第二類導(dǎo)軌差。
本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種上述的下壓負(fù)荷加強(qiáng)型線性滾珠導(dǎo)軌，能改善鋼珠循環(huán)系統(tǒng)的平穩(wěn)性，端蓋及導(dǎo)引塊上各具有圓弧形的凸緣，而在滑塊本體上的回流孔兩端及鋼珠溝槽的兩端各銑設(shè)一魚眼孔，使得端蓋及導(dǎo)引塊和滑塊本體配合時(shí)，端蓋及導(dǎo)引塊上的凸緣可正好卡在滑塊本體的魚眼孔中。因回流孔和魚眼孔能準(zhǔn)確加工完成，端蓋及導(dǎo)引塊以此魚眼孔定位可以獲得很準(zhǔn)確的定位結(jié)果，促進(jìn)鋼珠循環(huán)。為改善鋼珠溝槽的鋼珠進(jìn)入連接路徑的平穩(wěn)性，端蓋的方向?qū)б缴钊牖瑝K本體和端蓋的接合面，使鋼珠平穩(wěn)地在受負(fù)荷鋼珠溝槽和連接路徑中來回滾動(dòng)。
為了進(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)用新型的詳細(xì)說明與附圖，然而所附圖式僅供參考與說明用，而并非用來對(duì)本實(shí)用新型做任何限制；有關(guān)的附圖為
圖1為已知第一類線性滾珠導(dǎo)軌的示意圖；圖2為已知第二類線性滾珠導(dǎo)軌的示意圖；圖3為已知第三類線性滾珠導(dǎo)軌的示意圖；圖4為已知第三類的軌條研磨示意圖；圖5為本實(shí)用新型線性滾珠導(dǎo)軌的示意圖；圖6為本實(shí)用新型與已知第一、第二類四列線性滾珠導(dǎo)軌的負(fù)荷能力比較圖；圖7為本實(shí)用新型的軌條研磨示意圖；圖8為本實(shí)用新型的立體組合圖；圖9為本實(shí)用新型中滑塊本體的立體圖；
圖10為本實(shí)用新型中端蓋的立體圖；
圖11為本實(shí)用新型中導(dǎo)引塊的立體圖；
圖12為本實(shí)用新型中上鋼珠保持器的立體圖；
圖13為本實(shí)用新型中側(cè)鋼珠保持器的立體圖；
圖14為本實(shí)用新型滑塊本體的正視圖；
圖15為本實(shí)用新型滑塊本體與上、側(cè)保持器組合的正視圖；
圖16為本實(shí)用新型導(dǎo)引塊與端蓋組合的立體圖
圖17為本實(shí)用新型導(dǎo)此塊與滑塊本體組合的立體圖；
圖18為本實(shí)用新型端蓋與滑塊本體組合的剖面圖。
如圖5與圖8所示，為本實(shí)用新型四列式的下壓負(fù)荷加強(qiáng)型線性滾珠導(dǎo)軌，包括一軌條7、一滑塊本體1、二端蓋2、八導(dǎo)引塊3、一上保持器4、二側(cè)保持器5、二刮刷器8及循環(huán)的數(shù)鋼珠。使軌條7的腰部較其頭部及底部窄，軌條的底面為一平面；在軌條頭部的右上方、右下方、左上方、左下方各有一條圓弧形剖面的鋼珠溝槽，圓弧的半徑略大于鋼珠的半徑。其中軌條7上方的兩鋼珠列17，其承受負(fù)荷方向的夾角θ1約成60度，且負(fù)荷方向的延伸線相交在軌條下方C點(diǎn)處，兩側(cè)下方鋼珠列18的負(fù)荷方向和水平線的夾角θ3約成30度，且與其上方的鋼珠列17負(fù)荷方向的夾角θ2約成90度。當(dāng)滑塊本體1承受單純的下壓負(fù)荷時(shí)，僅導(dǎo)軌7上方兩鋼珠列17承受負(fù)荷，由于鋼珠受力方向各和合力方向夾角θ1的一半約為30度，整體導(dǎo)軌可承受負(fù)荷為一列鋼珠可承受的垂直負(fù)荷的1.73倍，在與已知第一及第二類導(dǎo)軌比較，本實(shí)用新型負(fù)荷能力約增加22％；當(dāng)負(fù)荷方向和垂直下壓方向夾30度時(shí)，由于共有三列鋼珠承受負(fù)荷，其可承受負(fù)荷約為一列鋼珠之1.074倍，較已知第一及第二類導(dǎo)軌提高4％的負(fù)荷能力(未考慮相關(guān)幾何變化，若考慮幾何變化，可承受負(fù)荷將再增加，且和形狀系數(shù)有關(guān)，形狀系數(shù)是指負(fù)荷鋼珠溝槽的曲率半徑Ra和鋼珠直徑Dw的比值，即為Ra/Dw)。其他角度的可承受負(fù)荷請(qǐng)參考圖6中所示，實(shí)線為本實(shí)用新型可承受負(fù)荷范圍，虛線則為已知的第一及第二類導(dǎo)軌的可承受范圍，x軸表示水平方向，而y軸則表示垂直方向。當(dāng)受下壓和側(cè)向負(fù)荷的合成力時(shí)，如負(fù)荷方向和垂直方向夾角在0-80度以內(nèi)，負(fù)荷能力可得到3.7％-22％不等的提升。
當(dāng)受單純的下壓負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)軌的剛性和鋼珠直徑、負(fù)荷的鋼珠數(shù)、預(yù)負(fù)載、鋼珠受力方向、材料特性及形狀系數(shù)有關(guān)，若僅考慮鋼珠受力方向的改變，剛性比第一及第二類導(dǎo)軌增加40％。線性滾珠導(dǎo)軌最為人垢病的地方即在于剛性較傳統(tǒng)的滑動(dòng)元件差，因此剛性的增加可使線性滾珠導(dǎo)軌的適用性更廣，更適合產(chǎn)業(yè)界使用。
圖7所示是本實(shí)用新型的軌條研磨示意圖，其加工軸只需兩軸，不但相關(guān)位置可控制較準(zhǔn)確且研磨機(jī)臺(tái)的成本也可因而降低。
請(qǐng)參閱圖8至
圖11所示，在圖8能看到本實(shí)用新型導(dǎo)軌的整體圖，為了改善鋼珠循環(huán)系統(tǒng)的平穩(wěn)性，本實(shí)用新型提出循環(huán)新設(shè)計(jì)端蓋2(
圖10)及導(dǎo)引塊3(
圖11)上各具有圓弧形的凸緣2a、3a，在滑塊本體1(圖9)上各鋼珠流動(dòng)的回流孔1d兩端及相對(duì)的鋼珠溝槽1c兩端各以銑刀加工出一魚眼孔1e、1f，使得端蓋2及導(dǎo)引塊3和滑塊本體1配合時(shí)，端蓋2及導(dǎo)引塊3上的凸緣2a、3a可正好分別卡在滑塊本體1的魚眼孔1e、1f中。由于回流孔1d和魚眼孔1e、1f可準(zhǔn)確的加工完成，端蓋2及導(dǎo)引塊3以魚眼孔1e、1f定位，可以獲得很準(zhǔn)確的定位結(jié)果，鋼珠因此可以平穩(wěn)地循環(huán)其中，如
圖16至
圖18所示。
為了改善鋼珠溝槽的鋼珠進(jìn)入連接路徑2g(
圖10)的平穩(wěn)性，讓端蓋2的方向?qū)б?h深入滑塊本體1和端蓋2的接合面，而使鋼珠可以平穩(wěn)地在負(fù)荷鋼珠溝槽1c和連接路徑2g中來回滾動(dòng)。由于方向?qū)б?h需有足夠的厚度以阻止尖端破壞，故軸條7(圖8)有內(nèi)縮7c的特殊設(shè)計(jì)，如圖5，可清楚地看到軌條腰部?jī)?nèi)縮的情形，而方向?qū)б?h深入軌條7的內(nèi)縮7c中。
實(shí)際使用上，回流孔1d的魚眼孔1e與凸緣2a間的配合為精密滑配，作為精密定位之用；而鋼珠溝槽1c的魚眼孔1f與方向?qū)б?h間則為松配合，以方便端蓋2的組裝入滑塊本體1。導(dǎo)引塊3(
圖11)和滑塊本體1(圖9)間是以凸緣3a做為定位，而為了防止導(dǎo)引塊3掉入端蓋2中，在端蓋2上設(shè)有圓形的沈孔2f(
圖10)，使導(dǎo)此塊3中的圓形3b正好卡入，讓端蓋2和導(dǎo)引塊3間的相對(duì)位置得以固定。
為防止滑塊本體1和軌條7分離時(shí)鋼珠自滑塊7的鋼珠溝槽掉落，本實(shí)用新型的線滾珠導(dǎo)軌包含有一個(gè)上保持器4(
圖12)及兩個(gè)側(cè)保持器5(
圖13)。上保持器4以兩支螺絲經(jīng)孔4 a固定在滑塊本體1的螺孔1g(
圖14)上，以兩側(cè)斜面4b來防止上方兩列17鋼珠掉落；側(cè)保持器5也各以兩支螺絲經(jīng)孔5c鎖固在滑塊本體1下方的螺孔1h(
圖14)，以側(cè)保持器5上的圓弧面5a來防止鋼珠掉落，而卡塊5b在導(dǎo)軌組合后正好卡在端蓋2(
圖10)的方向?qū)б?h及卡塊2b之間，以增加側(cè)保持器5的穩(wěn)定性。組合如
圖15所示。其中側(cè)保持器的斜錐狀卡塊能被省略，且側(cè)保持器為板金沖壓件。
此外，如圖8，為了防止異物進(jìn)入導(dǎo)軌的循環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)中，加裝有刮刷器8在導(dǎo)軌的端蓋2上；為了增進(jìn)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑性，導(dǎo)軌加裝有油嘴9在經(jīng)刮刷器8至端蓋2上的螺絲孔2d(
圖10)上，且端蓋2上設(shè)有油溝2e。刮刷器8以鎖定螺絲10穿過刮刷器8及端蓋2上的孔2c，鎖定在滑塊本體1的螺絲孔1b上。
權(quán)利要求1.一種下壓負(fù)荷加強(qiáng)型線性滾珠導(dǎo)軌，為四列鋼珠的組合，包括一軌條、一滑塊本體、二端蓋、八導(dǎo)引塊、一上保持器、二側(cè)保持器、二刮刷器及循環(huán)的數(shù)鋼珠，其特征在于使軌條的腰部較其頭部及底部窄，軌條的底面為一平面；在軌條頭部的右上方、右下方、左上方、左下方各有一條圓弧形剖面的鋼珠溝槽，圓弧的半徑略大于鋼珠的半徑，且右上方鋼珠溝槽的受力方向和左上方鋼珠溝槽的受力方向夾角約60度，右上方鋼珠溝槽和右下方鋼珠溝槽受力方向的夾角約90度，左上方鋼珠溝槽和左下方鋼珠溝槽的受力方向夾角亦約90度；滑塊本體上具有四回流孔及四鋼珠溝槽；每一回流孔及每一鋼珠溝槽的兩端均各有一魚眼孔，分別與相對(duì)應(yīng)設(shè)在端蓋及導(dǎo)引塊的凸緣相卡合；端蓋上設(shè)有四類似半圓形的連接路徑，使鋼珠由負(fù)荷路徑的鋼珠溝槽中進(jìn)入回流孔，此類似半圓形的連接路徑被設(shè)成一圓弧面中，不限在一平面上；端蓋在連接路徑靠近回流孔端設(shè)有一圓弧形的凸緣以卡入在骨塊本體的魚眼孔中精密定位；端蓋連接路徑靠近鋼珠溝槽端設(shè)有一凸出的卡塊，使端蓋和滑塊本體結(jié)合時(shí)，卡塊深入滑塊本體中；各導(dǎo)引塊具有一近似圓形的底座，端蓋上亦有相對(duì)應(yīng)設(shè)置的圓形沈孔，使導(dǎo)引塊的底座可正好卡在端蓋的圓形沈孔中；各導(dǎo)引塊的上方具有兩個(gè)圓弧形的凸緣，以分別卡在滑塊本體的回流孔及鋼珠溝槽兩端的魚眼孔中；滑塊本體兩底側(cè)方分別接一側(cè)保持器，以圓弧面使鋼珠不會(huì)在滑塊本體和軌條分離時(shí)自滑塊本體掉落；側(cè)保持器其兩端各有一個(gè)斜錐狀的卡塊，可卡在滑塊本體兩側(cè)的端蓋上，以增加鋼珠保持器的穩(wěn)定性；側(cè)保持器以數(shù)螺絲經(jīng)螺孔鎖固在滑塊本體相對(duì)應(yīng)的螺孔中；滑塊本體中間底側(cè)接一上保持器，以兩側(cè)斜面來防止上方兩列鋼珠掉落，亦以數(shù)螺絲經(jīng)螺孔固定在滑塊本體相對(duì)應(yīng)的螺孔上；在兩端蓋外側(cè)分別接在刮刷器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下壓負(fù)荷加強(qiáng)型線性滾珠導(dǎo)軌，其特征在于其中在端蓋上的類似半圓形連接路徑為一簡(jiǎn)單的半圓形路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下壓負(fù)荷加強(qiáng)型線性滾珠導(dǎo)軌，其特征在于其中側(cè)保持器的斜錐狀卡塊能被省略，且側(cè)保持器為板金沖壓件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種下壓負(fù)荷加強(qiáng)型線性滾珠導(dǎo)軌，它含有四列負(fù)荷鋼珠，上方兩列鋼珠受力方向的夾角約60度，同一側(cè)的上方鋼珠和下方鋼珠的受力方向的夾角約90度，使導(dǎo)軌同時(shí)受下壓負(fù)荷和側(cè)向負(fù)荷作用時(shí)有較大的負(fù)荷能力與良好的剛性。為改善鋼球循環(huán)的平穩(wěn)性，以具有凸緣的端蓋及導(dǎo)引塊和滑塊本體上的負(fù)荷鋼珠的溝槽及鋼珠回流孔兩端的魚眼孔相配合。
文檔編號(hào)B23Q1/40GK2241603SQ9522035
公開日1996年12月4日 申請(qǐng)日期1995年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月31日
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