專利名稱：：直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體循環(huán)路徑結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明為一種直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體循環(huán)路徑結(jié)構(gòu)，此循環(huán)路徑包含有一條直線負(fù)荷路徑，一條直線無負(fù)荷路徑，及連接上述二條直線段的二段回轉(zhuǎn)路徑，形成一個(gè)封閉的循環(huán)回路，使?jié)L動(dòng)體可在此回路中作無限循環(huán)運(yùn)動(dòng)，其中回轉(zhuǎn)路徑的設(shè)計(jì)，是以曲率作主要設(shè)計(jì)參數(shù)，使曲線的曲率可由零連續(xù)變化至一任意設(shè)定值，或由任意設(shè)定值降為零，以連接直線負(fù)荷路徑及直線無負(fù)荷路徑，如此不但可使連接點(diǎn)附近的切線斜率保持連續(xù)，更重要的是可使整體回路的曲率保持連續(xù)變化。藉此回路的曲率連續(xù)變化的特性，消除滾動(dòng)體自連接路徑進(jìn)入回轉(zhuǎn)路徑時(shí)，向心加速度的急劇變化，進(jìn)而降低滾動(dòng)體對(duì)回轉(zhuǎn)路徑上的沖擊力、滑動(dòng)摩擦及因震動(dòng)產(chǎn)生的噪音。習(xí)知的直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體回轉(zhuǎn)路徑結(jié)構(gòu)，僅著重在讓滾動(dòng)體回轉(zhuǎn)的功能上，在曲線相接部份，均運(yùn)用曲線相切的技術(shù)，將直線、圓弧或橢圓弧等相切所組成，一般的特點(diǎn)在于其連接點(diǎn)的斜率保持相同，但缺點(diǎn)為回路相接點(diǎn)處的曲率均不連續(xù)，造成向心加速度瞬間急劇變化，因此在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生撞擊、震動(dòng)、噪音、滑動(dòng)摩擦及對(duì)回轉(zhuǎn)路徑轉(zhuǎn)彎處的沖擊力。例如美國(guó)專利編號(hào)4296974所述，如圖11A所示，回轉(zhuǎn)路徑1由半徑為R的半圓弧所構(gòu)成，并與兩直線路徑相切。當(dāng)滾動(dòng)體2自直線負(fù)荷路徑3進(jìn)入半圓弧回轉(zhuǎn)路徑1時(shí)，曲率在連接點(diǎn)B上由零突增至1/R；而離開半圓弧回轉(zhuǎn)路徑1時(shí)，在連接點(diǎn)C由1/R突減至零。直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)軸承中滾動(dòng)體回轉(zhuǎn)路徑的設(shè)計(jì)，除了有上述的半圓弧曲線外，尚有如美國(guó)專利編號(hào)4505522中，以兩個(gè)四分之一圓弧中間連接一段直線所構(gòu)成，如圖12A所示。其共同的特點(diǎn)均為各連接點(diǎn)的斜率，雖因曲線相切而連續(xù)，但是曲率無法連續(xù)，因此造成如前述曲率不連續(xù)所產(chǎn)生的撞擊、震動(dòng)、噪音、滑動(dòng)摩擦及對(duì)回轉(zhuǎn)路徑轉(zhuǎn)彎處的沖擊力等缺點(diǎn)。其曲率Y與弧長(zhǎng)X相對(duì)位置的關(guān)系，如圖11B及圖12B。對(duì)于上述問題的較新的改善，可以在美國(guó)專利編號(hào)4652147中看出，該項(xiàng)專利提出以兩條或多條不同曲率的曲線相接，由較小曲率的曲線開始連接至較大曲率的曲線，如圖13A、圖13B、圖14A及圖14B所示。然則在大小曲率的曲線相接時(shí)，雖然減小了曲線相接時(shí)的曲率差，但仍然無法做到曲率連續(xù)；同一專利中亦有以橢圓弧取代圓弧相接的設(shè)計(jì)，如圖15A所示，其相接點(diǎn)上的曲率差略有減小，對(duì)于因連接點(diǎn)附近，曲率差過大而造成的問題稍有改善，但因曲率不連續(xù)，仍然無法有效降低滑動(dòng)摩擦阻力及因震動(dòng)產(chǎn)生的噪音。其曲率Y與弧長(zhǎng)X相對(duì)位置的關(guān)系，如圖15B所示。直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)軸承，其型式包含線性滑軌(LinearGuideway)、直線滾珠軸套(Linearballbush)與滾珠栓槽軸(Ballspline)等，目前廣泛地運(yùn)用于機(jī)械、半導(dǎo)體與自動(dòng)化工業(yè)中，由于各種設(shè)備的生產(chǎn)效率不斷地被要求提升，因此直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)地被提高，在此高速化應(yīng)用之下，更加突顯出滾動(dòng)體在回轉(zhuǎn)路徑內(nèi)的滑動(dòng)摩擦阻力與噪音的問題；然而習(xí)知的直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體回轉(zhuǎn)路徑結(jié)構(gòu)，僅注意到切線斜率的連續(xù)，因此均由直線、圓弧或橢圓弧相切而成，然則，雖然在各連接點(diǎn)上的切線斜率可以連續(xù)，但在連接點(diǎn)左右側(cè)的曲率欲無法達(dá)到連續(xù)變化，因此，當(dāng)滾動(dòng)體由直線進(jìn)入圓弧回轉(zhuǎn)路徑的連接點(diǎn)附近時(shí)，曲率陡增，滾動(dòng)體急劇回轉(zhuǎn)，向心加速度突然出現(xiàn)，相對(duì)地，回轉(zhuǎn)路徑轉(zhuǎn)彎處的壓力增大，滑動(dòng)摩擦阻力亦增加；并且由于連接點(diǎn)附近曲率的不連續(xù)，滾動(dòng)體經(jīng)過此處時(shí)，亦容易發(fā)生跳動(dòng)及互相碰撞，因而造成運(yùn)轉(zhuǎn)不順并同時(shí)產(chǎn)生噪音，且降低機(jī)械傳動(dòng)效率。本發(fā)明的目的在于提供一種直線滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體循環(huán)路徑結(jié)構(gòu)，以平面或空間特定曲線所構(gòu)成的回轉(zhuǎn)路徑，連結(jié)直線負(fù)荷路徑及直線無負(fù)荷路徑，上述的平面或空間特定曲線其定義為該函數(shù)的曲線曲率變化，可由零至任意指定值連續(xù)變化。藉此特性，來連接曲線、直線或圓弧等線段，除可確保各接點(diǎn)的切線斜率連續(xù)之外，更可保持整體回路中曲率的連續(xù)變化，以消除向心加速度的急劇變化，降低滑動(dòng)摩擦，使?jié)L動(dòng)體循環(huán)更為順暢，得以實(shí)現(xiàn)高速度、高效率直線運(yùn)動(dòng)的需求。本發(fā)明直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體循環(huán)路徑結(jié)構(gòu)，由滾動(dòng)體自直線負(fù)荷路徑，經(jīng)由相連接的回轉(zhuǎn)路徑導(dǎo)引，回轉(zhuǎn)連接至直線無負(fù)荷路徑，再與另一側(cè)的回轉(zhuǎn)路徑相接，之后再次回轉(zhuǎn)進(jìn)入直線負(fù)荷路徑，所形成的可無限循環(huán)的回路；該回路二側(cè)的回轉(zhuǎn)路徑，其滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)的中心線是由一條或一條以上的平面或空間特定曲線所構(gòu)成，其特征在于此循環(huán)路徑結(jié)構(gòu)上，各連接點(diǎn)左右側(cè)的線段端點(diǎn)，其斜率及曲率必須相同，以使整體循環(huán)路徑上每一點(diǎn)的斜率及曲率均保持連續(xù)變化；其中的平面或空間特定曲線，定義為該函數(shù)的曲線曲率變化，可由零至任意指定值連續(xù)變化；其中的空間特定曲線，亦包含由兩個(gè)任意延伸曲面所相交出來的三度空間曲線；此處所定義的延伸曲面，為上述的平面特定曲線，沿所在平面的法線方向所拉伸而成的曲面；其中的回轉(zhuǎn)路徑，亦包含以上述的特定曲線與直線段、圓弧段、橢圓段或其它曲線段的組合，所形成曲率連續(xù)的封閉路徑。為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(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)本發(fā)明做任何限制，有關(guān)的附圖為圖1為本發(fā)明的回轉(zhuǎn)路徑與曲線上曲率分布的示意圖；圖2A為本發(fā)明的回轉(zhuǎn)路徑由科努螺線所構(gòu)成的示意圖；圖2B為圖2A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖3A為回轉(zhuǎn)路徑由圖2A所改良的科努螺線結(jié)構(gòu)示意圖；圖3B為圖3A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖4A為回轉(zhuǎn)路徑由圖2A所改良的另一種科努螺線結(jié)構(gòu)示意圖；圖4B為圖4A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖5A為回轉(zhuǎn)路徑由圖2A所改良的另一種科努螺線結(jié)構(gòu)示意圖；圖5B為圖5A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖6A為回轉(zhuǎn)路徑由圖2A所改良的另一種科努螺線結(jié)構(gòu)示意圖6B為圖6A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖7A為空間中由科努曲面所相交而成的曲線；圖8A為直線滾珠軸套的滾珠循環(huán)路徑設(shè)計(jì)；圖8B為圓柱座標(biāo)上的科努曲線；圖9A為滾珠線性滑軌上回轉(zhuǎn)路徑設(shè)計(jì)；圖9B為本發(fā)明與傳統(tǒng)方法的空間回轉(zhuǎn)路徑比較；圖9C為圖9B回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖10A為本發(fā)明的回轉(zhuǎn)路徑由貝西爾曲線所構(gòu)成的示意圖；圖10B為圖10A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖11A為習(xí)知的回轉(zhuǎn)路徑由一個(gè)半圓弧所構(gòu)成的示意圖；圖11B為圖11A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖12A為習(xí)知的回轉(zhuǎn)路徑由兩個(gè)四分之一圓弧中間連接一段直線所構(gòu)成的示意圖；圖12B為圖12A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖13A為習(xí)知的回轉(zhuǎn)路徑由三個(gè)圓弧所構(gòu)成的示意圖；圖13B為圖13A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖14A為習(xí)知的回轉(zhuǎn)路徑由五個(gè)圓弧所構(gòu)成的示意圖；圖14B為圖14A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；圖15A為習(xí)知的回轉(zhuǎn)路徑由兩個(gè)四分之一橢圓弧中間連接一段直線所構(gòu)成的示意圖；圖15B為圖15A回轉(zhuǎn)路徑的曲率與相對(duì)位置的關(guān)系圖；其中圖1至圖10B為本發(fā)明直線滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體回轉(zhuǎn)路徑結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施例圖，圖11A至圖15B為習(xí)知的回轉(zhuǎn)路徑；以往的直線滾動(dòng)軸承的循環(huán)路徑設(shè)計(jì)中，為使?jié)L動(dòng)體能在回轉(zhuǎn)路徑的連接點(diǎn)部份，達(dá)到順暢的運(yùn)動(dòng)，大多使用曲線相切的技術(shù)，將圓弧、橢圓弧、直線段等予以連接，形成封閉的滾動(dòng)體的循環(huán)路徑，使各曲線連接點(diǎn)的切線斜率保持連續(xù)，以期提高滾動(dòng)體在回轉(zhuǎn)時(shí)的順暢度；然則，此種曲線相切技術(shù)的應(yīng)用，雖然使各曲線連接點(diǎn)的切線斜率保持連續(xù)，但是因連接點(diǎn)附近的曲率并不連續(xù)，造成滾動(dòng)體在回轉(zhuǎn)時(shí)的向心加速度急劇變化，使得滾動(dòng)體在此轉(zhuǎn)折點(diǎn)上產(chǎn)生極大的沖擊力，并造成對(duì)回轉(zhuǎn)壁上的滑動(dòng)摩擦及滾動(dòng)體相互間的碰撞，如此，不但降低了機(jī)械傳動(dòng)效率，并且也產(chǎn)生了極大的噪音。為克服此向心加速度陡增而造成的各種問題，本發(fā)明所述的線段連接技術(shù)，不但可使各連接點(diǎn)的切線斜率連續(xù)，亦可使整個(gè)循環(huán)路徑的曲率保持連續(xù)。在此種設(shè)計(jì)下，滾動(dòng)體在回轉(zhuǎn)時(shí)的向心加速度亦由零逐漸增加，使?jié)L動(dòng)體在回轉(zhuǎn)時(shí)，不致造成對(duì)回轉(zhuǎn)壁上的強(qiáng)烈沖擊，進(jìn)而降低滑動(dòng)摩擦及因震動(dòng)或滾動(dòng)體相互碰撞所造成的噪音。一般習(xí)知曲率的變化直接影響到物體作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心加速度，此點(diǎn)可由下述說明中清楚得知。向心加速度an的數(shù)字式如下an=V2r]]>其中V為運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的線速度，r為路徑上運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位置的曲率半徑，而弧線曲率的定義為l/r。習(xí)知的圓弧相切技術(shù)所設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)路徑1的連接情形如圖11A，其中A為連接點(diǎn)，滾動(dòng)體2在直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的曲率為零，因此其向心加速度an等于零，但在通過連接點(diǎn)的瞬間，其向心加速度an突增為V2/R，其大小與曲率成正比，本例中的回轉(zhuǎn)曲線l為一圓弧，其半徑R為一個(gè)設(shè)計(jì)固定值，因此其向心加速度的變化由零突增至一個(gè)定值，由此可看出因連接點(diǎn)B的曲率不連續(xù)所造成向心加速度在連接點(diǎn)的劇烈變化，除此之外，加速度的方向亦在連接點(diǎn)B上突然改變，如此的曲線連接方式，將不可避免地造成滾動(dòng)體的跳動(dòng)及對(duì)回轉(zhuǎn)壁上的撞擊。圖1為應(yīng)用本發(fā)明的連接技術(shù)所設(shè)計(jì)的回路連接部份，當(dāng)滾動(dòng)體2通過A點(diǎn)時(shí)，其曲率由零連續(xù)遞增為P點(diǎn)的l/rp再至Q點(diǎn)的l/rQ，其向心加速度亦由零逐漸增加至V2/rp而至V2/rQ，向心加速度在整個(gè)回路上，均保持連續(xù)變化，如此即減少了滾動(dòng)體2在連接點(diǎn)上的撞擊及跳動(dòng)的發(fā)生。本發(fā)明的循環(huán)路徑設(shè)計(jì)，主要是以曲率為主要設(shè)計(jì)參數(shù)，欲符合本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理，可應(yīng)用的平面或空間特定曲線如科努螺線(CornuspiralorClothoidcurve)(B②ziercurve)等，或其它類似特性的曲線亦可應(yīng)用。而科努螺線為弧長(zhǎng)的函數(shù)，在說明上較為方便，為使能進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)涵，以下將以科努螺線的設(shè)計(jì)例作詳細(xì)說明。此處所應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)科努螺線，可用以下方程式表達(dá)(X(u),Y(u))=(X0(u),Y0(u))+[h∫0ucos(f(u))du,h∫0usin(f(u))du]其中(X0(u),Y0(u))為螺線起始點(diǎn)，(X(u),Y(u))為螺線上一點(diǎn)，h為比例系數(shù)，u為自起始點(diǎn)至(X(u),Y(u))點(diǎn)的螺線孤長(zhǎng)，f(u)為切線函數(shù)，其數(shù)學(xué)意義為螺線在(X(u),Y(u))點(diǎn)上的切線角度。此處科努螺線的切線函數(shù)f(u)可設(shè)為f(u)=πu22]]>由上式可得此螺線的曲率函數(shù)為c(u)=πuh]]>因此，可得知此螺線的曲率可隨弧長(zhǎng)由零線性逐漸增大。圖2A為本發(fā)明應(yīng)用科努螺線于回轉(zhuǎn)路徑的設(shè)計(jì)例，其中回轉(zhuǎn)路徑1由兩條對(duì)稱的科努螺線a,b組成，其中一螺線起始點(diǎn)與直線負(fù)荷路徑3連結(jié)，另一螺線起始點(diǎn)則與直線無負(fù)荷路徑4相連，各線段連接點(diǎn)切線角度保持連續(xù)，且回轉(zhuǎn)路徑1的曲率隨弧長(zhǎng)由零逐漸變化，其曲率Y與弧長(zhǎng)X相對(duì)位置的關(guān)系，如圖2B所示。圖中回轉(zhuǎn)路徑1的曲率在起始點(diǎn)B開始由零逐漸增大，因此回轉(zhuǎn)路徑曲率連續(xù)變化，可避免習(xí)知設(shè)計(jì)中加速度急劇變化的缺點(diǎn)。圖3A至圖7為本發(fā)明應(yīng)用科努螺線于回轉(zhuǎn)路徑的其它應(yīng)用例，圖3A中回路由四條科努螺線a,b,c,d組成，圖4A中回轉(zhuǎn)路徑則由四條科努螺線a,b,d,e及一直線段c構(gòu)成；以上兩應(yīng)用例，各接點(diǎn)切線角度與曲率皆能保持連續(xù)。以上的回轉(zhuǎn)路徑設(shè)計(jì)中，曲率函數(shù)皆為線性，亦即曲率皆隨弧長(zhǎng)成線性變化；然此曲率函數(shù)除線性外，亦可由正余弦函數(shù)，或二次以上多項(xiàng)式規(guī)定的。以二次多項(xiàng)式為例，設(shè)曲率函數(shù)為C(u)=6πu(l-u)則曲線(X(u),Y(u))可用下列方程式表達(dá)X(u)∫0ucos(6π(u22-u33))du]]>Y(u)=∫0usin(6π(u22-u33))du]]>設(shè)弧長(zhǎng)u的積分上限為1，則此科努螺線及其曲率沿弧長(zhǎng)的變化如圖5A及圖5B所示。以正弦函數(shù)為例，設(shè)其曲率函數(shù)為C(u)=πsin(2u)則曲線(X(u),Y(u))可用下列方程式表達(dá)X(u)=∫0ucos(πsin(u2))duY(u)=∫0usin(πsin(u2))du設(shè)弧長(zhǎng)u的積分上限為π/2，則此科努螺線及其曲率沿弧長(zhǎng)的變化如圖6A及圖6B所示。以上為本發(fā)明應(yīng)用科努螺線于平面回轉(zhuǎn)路徑設(shè)計(jì)的應(yīng)用例，本發(fā)明亦可應(yīng)用此螺線于三度空間回轉(zhuǎn)路徑的設(shè)計(jì)，其一設(shè)計(jì)方法為空間回轉(zhuǎn)路徑由二科努曲面相交所得。在此，科努曲面為一由科努螺線組成的平面回轉(zhuǎn)路徑沿所在平面的法線方向所拉伸而成的曲面。圖7為以上設(shè)計(jì)方法具體應(yīng)用例，其空間回轉(zhuǎn)路徑由二科努曲面相交所得，此二科努曲面，乃是由科努螺線組成的二條平面回轉(zhuǎn)路徑沿其法線方向拉伸而成，此二條平面路徑連接直線負(fù)荷路徑及直線無負(fù)荷路徑的兩端點(diǎn)，其中一平面位于連接此二直線路徑的平面上，而另一平面與前述平面成垂直?？婆菥€應(yīng)用于三度空間回轉(zhuǎn)路徑設(shè)計(jì)的另一方法為將平面科努螺線，沿特定曲面繪制，例如指定半徑的圓柱面。此方式亦可適用于直線滾珠軸套(Linearballbush)的滾珠循環(huán)路徑設(shè)計(jì)，如圖8A所示。此部份的應(yīng)用，在后述的具體實(shí)施例中，有完整的說明。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用上，本發(fā)明的設(shè)計(jì)亦可以將直線段、圓弧段、橢圓弧段或其它曲線段，與上述曲線相連接作變化，以符合實(shí)際產(chǎn)品上的尺寸或外型需要，但在相連接點(diǎn)的左右側(cè)，必須有相同的曲率，以保持曲率的連續(xù)性，例如若以直線段相連，則在直線兩端與科努螺線相連結(jié)的接點(diǎn)其曲率為零。圖8A為本發(fā)明應(yīng)用于直線滾珠軸套的設(shè)計(jì)實(shí)施例，此種產(chǎn)品的循環(huán)路徑，需要形成在特定半徑的圓柱面上，以符合產(chǎn)品特性。本設(shè)計(jì)實(shí)施例的作法為將平面科努螺線，沿指定半徑的圓柱面繪制，再連接直線負(fù)荷路徑及直線無負(fù)荷路徑，以達(dá)到曲率的連續(xù)性，如圖八B所示，詳細(xì)的作法敘述如下設(shè)該柱面的半徑為R，而將平面軸Y沿圓弧彎曲x=Xθ=Y/R此空間科努螺線(X(u),Y(u),Z(u))可表為x(u)=X=cos(∫0ucos(f(u))du)y(u)=Rsin(Y/R)=Rsin(∫0usin(f(u))duR)]]>z(u)=Rcos(Y/R)=Rcos(∫0usin(f(u))duR)]]>修改后的曲線其弧長(zhǎng)仍為u，其曲率函數(shù)變?yōu)镃(u)=(d2xdu2)2+(d2ydu2)2+(d2zdu2)2=(df(u)du)2+(sin2(f(u))R)2]]>從上式中可以看出沿圓柱面繪制的科努螺線，其曲率較原先的平面科努螺線的曲率略有改變，但是此新的曲率函數(shù)，仍然保持了曲率從零連續(xù)變化的特性。以上為本發(fā)明應(yīng)用于直線滾珠軸套回轉(zhuǎn)路徑設(shè)計(jì)的實(shí)施例，其設(shè)計(jì)中最大著眼點(diǎn)，在于應(yīng)用科努螺線的曲率可從零連續(xù)變化至任意指定值的特點(diǎn)，來連接直線負(fù)荷及直線無負(fù)荷路徑，使?jié)L動(dòng)體回流更加順暢。曲率能從零連續(xù)變化至任意指定值的曲線，除科努螺線外，尚有其他型式的曲線，例如貝西爾曲線(B②ziercurve)。下面的實(shí)施例為本發(fā)明應(yīng)用五階貝西爾曲線，在滾珠線性滑軌上回轉(zhuǎn)路徑設(shè)計(jì)的實(shí)例，如圖9A。圖9B中回轉(zhuǎn)路徑N為傳統(tǒng)方法所設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)路徑，該曲線為兩條與直線負(fù)荷路徑及直線無負(fù)荷路徑相切的半圓弧，沿所在平面的法線方向所拉伸而成的曲面相交，所產(chǎn)生的交線，此曲線與直線負(fù)荷路徑及直線無負(fù)荷路徑仍然保持相切，亦即其切線斜率保持連續(xù)，以幾何學(xué)的角度看來，此曲線與兩直線路徑的連接非常順暢，然則，事實(shí)上，由運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)看來，鋼珠在通過連接點(diǎn)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)將無法像該回轉(zhuǎn)路徑般的順暢。由圖9C中可看出，該回轉(zhuǎn)路徑的曲率變化，在連接點(diǎn)上由零直接跳升至0.168，因此，將不可避免地發(fā)生如前述因曲率不連續(xù)所造成的各種問題。圖10A中回轉(zhuǎn)路徑B為本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理，應(yīng)用貝西爾曲線所設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)路徑，由圖10B中可看出，該回轉(zhuǎn)路徑1與兩直線路徑的連接點(diǎn)B、F，其左右側(cè)的斜率及曲率均相同，使整體循環(huán)路徑上每一點(diǎn)的斜率及曲率均保持連續(xù)變化，以消除向心加速度在連接點(diǎn)上的急劇變化，進(jìn)而降低滑動(dòng)摩擦及噪音，使?jié)L動(dòng)體的循環(huán)更為順暢，得以實(shí)現(xiàn)高速度、高效率直線運(yùn)動(dòng)的需求。本發(fā)明的主要目的，在于保持整體循環(huán)路徑的曲率連續(xù)，而在實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用上，可以因加工或組裝等原因，對(duì)某些小部份加以修改，如在線性滑軌的直線段兩端作導(dǎo)角或圓弧等，或因裝配需要增加沉頭孔等，均屬本發(fā)明的應(yīng)用。除了上述具體實(shí)施例之外，本發(fā)明亦可以廣泛應(yīng)用于其它直線運(yùn)動(dòng)元件，例如線性滑軌、直線滾珠軸套、與滾珠栓槽軸與直線移動(dòng)平臺(tái)(Lineartransfertable)等的滾動(dòng)體循環(huán)路徑，其中滾動(dòng)體可以由滾珠、滾柱或其它滾動(dòng)體所構(gòu)成。上述的具體實(shí)施例，是用來詳細(xì)說明本發(fā)明的目的、特征及效果，對(duì)于熟悉此類技藝人士而言，根據(jù)上述說明可能對(duì)該具體實(shí)施例作部份變更及修改，而并不脫離出本發(fā)明的精神范疇。權(quán)利要求1．一種直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體循環(huán)路徑結(jié)構(gòu)，由滾動(dòng)體自直線負(fù)荷路徑，經(jīng)由相連接的回轉(zhuǎn)路徑導(dǎo)引，回轉(zhuǎn)連接至直線無負(fù)荷路徑，再與另一側(cè)的回轉(zhuǎn)路徑相接，之后再次回轉(zhuǎn)進(jìn)入直線負(fù)荷路徑，所形成的可無限循環(huán)的回路；該回路二側(cè)的回轉(zhuǎn)路徑，其滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)的中心線是由一條或一條以上的平面或空間特定曲線所構(gòu)成，其特征在于此循環(huán)路徑結(jié)構(gòu)上，各連接點(diǎn)左右側(cè)的線段端點(diǎn)，其斜率及曲率必須相同，以使整體循環(huán)路徑上每一點(diǎn)的斜率及曲率均保持連續(xù)變化。2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體循環(huán)路徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中的平面或空間特定曲線，定義為該函數(shù)的曲線曲率變化，可由零至任意指定值連續(xù)變化。3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體循環(huán)路徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中的空間特定曲線，亦包含由兩個(gè)任意延伸曲面所相交出來的三度空間曲線；此處所定義的延伸曲面，為上述的平面特定曲線，沿所在平面的法線方向所拉伸而成的曲面。4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體循環(huán)路徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中的回轉(zhuǎn)路徑，亦包含以上述的特定曲線與直線段、圓弧段、橢圓段或其它曲線段的組合，所形成曲率連續(xù)的封閉路徑。全文摘要一種直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體循環(huán)路徑結(jié)構(gòu),包含一條直線負(fù)荷路徑,及兩側(cè)回轉(zhuǎn)路徑,連接至直線無負(fù)荷路徑,本發(fā)明以向心加速度變化為考量,曲率作設(shè)計(jì)參數(shù),將各線段連結(jié)成一個(gè)封閉循環(huán)回路,此循環(huán)回路除各點(diǎn)斜率連續(xù)之外,整條回路的曲率亦保持連續(xù)變化;藉此曲率連續(xù)變化的特性,消除滾動(dòng)體自連接路徑進(jìn)入回轉(zhuǎn)路徑時(shí),向心加速度的急劇變化,以降低滾動(dòng)體對(duì)回轉(zhuǎn)路徑上的沖擊力、滑動(dòng)摩擦及因震動(dòng)產(chǎn)生的噪音。文檔編號(hào)F16C29/04GK1211690SQ97116449公開日1999年3月24日申請(qǐng)日期1997年9月17日優(yōu)先權(quán)日1997年9月17日發(fā)明者絲國(guó)一,利世旭,許武張,張國(guó)榮申請(qǐng)人:上銀科技股份有限公司