线性导向装置转让专利

申请号 : CN200480025185.6

文献号 : CN1846075B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 加藤总一郎仓知信秀秋山胜松本淳

申请人 : 日本精工株式会社

摘要 :

一个线性导向装置在两个相邻的滚子(9)之间具有限制件(15)。该限制件(15)具有其左侧面部分和右侧面部分与滚子(9)的端面部分平行的限制件体(16);从该限制件体(16)的左侧面部分向着两个相邻滚子(9)的端面部分伸出,并与在循环通道(21)的一个壁面部分中形成的第一个导向槽(22)配合的第一个臂部分(19);与在该限制件体(16)的右侧面部分上的,与该第一个臂部分(19)平行,和与在该循环通道(21)的另一个壁面部分中形成的第二个导向槽(23)配合的第二个臂部分(20)。该限制件体(16)和该臂部分(19,20)的高度满足条件表达式(H1-H2)/2<(DW-w)/2,而且H1<Dw,H2<W,式中H1为在与滚子的轴向方向垂直的方向上的限制件体(16)的高度;H2为在与滚子的轴向方向垂直的方向上的臂部分(19,20)的高度,W为在与滚子的轴向方向垂直的方向上的导向槽(22,23)的宽度;DW的为滚子(9)的直径。

权利要求 :

1.一种线性导向装置,它包括具有横向左侧面和横向右侧面的轨道,在该轨道的纵向方向上有前端面和后端面的滑块,并且滑块具有与形成在轨道的横向左侧面和横向右侧面上的轨道侧滚道表面相对的滑块侧滚道表面;分别连接到该滑块的前端面和后端面的端盖;与滑块的相对线性运动一起,通过在该轨道侧滚道表面和滑块侧滚道表面之间形成的滚动件滚动通道形成的循环通道,在沿着该轨道的纵向方向的滑块中形成的滚动件返回通道和在该端盖中形成的滚动件的方向改变通道中滚动的多个滚子;以及每个都放置在滚子之间的多个限制件;其中该限制件具有一个有横向左侧面和横向右侧面的限制件体;从该限制件体的横向左侧面朝向两个相邻滚子的端面伸出并与在该循环通道的一个壁表面部分上形成的第一个导向槽配合的第一个臂部分,以及与第一个臂部分平行、放置在该限制件体的横向右侧面上并与在该循环通道的另一个壁表面部分上形成的第二个导向槽配合的第二个臂部分;其中,在与滚子的轴向方向交叉的方向上的第一和第二个臂部分的高度被限定成满足这样的条件:0.2≤H2/DW≤0.5,式中H2为臂部分的高度,DW为滚子的直径。

2.如权利要求1所述的线性导向装置,其中

该限制件体的高度和该臂部分的高度被限定成满足这样的条件:(H1-H2)/2<(DW-W)/2,而且H1<Dw,H2<W;

式中H1为在与滚子轴向方向交叉的方向上的该限制件体的高度,H2为在与滚子的轴向方向交叉的方向上的该第一和第二个臂部分的高度,W为在与滚子的轴向方向交叉的方向上的第一和第二个导向槽的宽度,以及DW为滚子的直径。

3.一种线性导向装置,它包括具有横向左侧面和横向右侧面的轨道,在该轨道的纵向方向上有前端面和后端面的滑块,并且滑块具有与形成在轨道的横向左侧面和横向右侧面上的轨道侧滚道表面相对的滑块侧滚道表面;分别连接在该滑块的前端面和后端面的端盖;与滑块的相对线性运动一起,通过在该轨道侧滚道表面和滑块侧滚道表面之间形成的滚动件滚动通道形成的循环通道,在沿着该轨道的纵向方向的滑块中形成的滚动件返回通道和在该端盖中形成的滚动件的方向改变通道中滚动的多个滚子;以及每个都放置在该滚子之间的多个限制件;其中该限制件具有一个有横向左侧面和横向右侧面的限制件体;从该限制件体的横向左侧面朝向两个相邻滚子的端面伸出并与在该循环通道的一个壁表面部分上形成的第一个导向槽配合的第一个臂部分,与该第一个臂部分平行、放置在该限制件体的横向右侧面上并与在该循环通道的另一个壁表面部分上形成的第二个导向槽配合的第二个臂部分;其中在与滚子的轴向方向交叉的方向上的第一和第二个臂部分的高度被限定成满足这样的条件:0.2≤H2/DW≤0.5,式中H2为臂部分的高度,DW为滚子的直径,其中,

该第一和第二个臂部分的长度(L3)被限定成这样的长度:第一和第二个臂部分的两个末端位于一圆的外侧,该圆的圆心处在该限制件体的中心部分上且具有直径H3,其中H3为该第一个臂部分的外侧面和该第二个臂部分的外侧面之间的距离。

4.如权利要求3所述的线性导向装置,其中,该第一和第二个臂部分的长度被限定成这样的长度:第一和第二个臂部分的两个末端位于一圆的外侧,该圆的圆心处在该滚动件滚动通道的中心部分上且具有直径H4,其中H4为该第一个导向槽的底部和第二个导向槽的底部之间的距离.

5.如权利要求3所述的线性导向装置,其中,该第一个臂部分的外侧面的末端部分和该第二个臂部分的外侧面的末端部分之间的距离H5,与该第一个臂部分的外侧面的中心部分和该第二个臂部分的外侧面的中心部分之间的距离H6的关系为H5<H6。

6.如权利要求5所述的线性导向装置,其中,该第一和第二个臂部分的外侧面的末端部分形成向着该第一和第二个导向槽的底部凸出的弧形表面。

7.如权利要求5所述的线性导向装置,其中,该第一和第二个臂部分的外侧面的末端部分形成相对于该第一和第二个导向槽的底部有锥度的表面。

8.如权利要求3所述的线性导向装置,其中,该第一个臂部分的内侧面的末端部分和该第二个臂部分的内侧面的末端部分之间的距离H8,与该第一个臂部分的内侧面的中心部分和该第二个臂部分的内侧面的中心部分之间的距离H7的关系为H7<H8。

9.如权利要求8所述的线性导向装置,其中,该第一和第二个臂部分的内侧面的末端部分形成向着滚子的端面凸出的弧形表面。

10.如权利要求8所述的线性导向装置,其中,该第一和第二个臂部分的内侧面的末端部分形成相对于滚子的端面有锥度的表面。

说明书 :

技术领域

本发明涉及为在其运动方向上做线性运动的物体进行导向的线性导向装置。更具体地说,本发明涉及使用滚子作为滚动件的一种线性导向装置。

背景技术

通常,利用滚子作为滚动件的线性导向装置包括具有横向左侧表面和横向右侧表面的轨道,在该轨道的纵向方向具前端面和后端面的滑块,以及连接在滑块前端面和后端面上的端盖,其中与形成在轨道的横向左侧表面和横向右侧表面上的轨道侧滚道表面相对的滑块侧滚道表面形成在滑块的两个相对的内侧面上。另外,这种类型的线性导向装置具有多个滚子。该滚子可利用该滑块在该轨道的纵向方向的相对运动,在轨道侧的滚道表面和滑块侧的滚道表面之间形成的滚动件滚动通道中滚动通过。然后,通过该滚动件滚动通道滚动的滚子在形成于该端盖中的用于滚动件的方向改变通道中改变方向,再通过沿着该轨道的纵向方向在形成于该滑块中的滚动件返回通道,返回到初始位置,再按上述通道循环。
在上述线性导向装置中,当随后的滚子碰到前面的滚子时,可能产生声音或使该滑块的工作性能变差。考虑到上述问题,在JP 2001-132745A中公开的线性导向装置中,在每个滚子之间放入由树脂制成的限制件(retaining piece),以防止由每个滚子之间的碰撞所导致的噪声或工作性能的恶化。
然而,在两个相邻滚子之间的距离在滑块运动过程中增加的情况下,该限制件与该轨道侧滚道表面或滑块侧滚道表面接触且该限制件早磨损,造成该限制件寿命缩短的问题。另外,由于该限制件与该轨道侧滚道表面、滑块侧滚道表面等接触,该限制件变形,从而可能使该滑块的工作性能恶化。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种可抑制滚子偏斜以改善工作性能的线性导向装置。另外,本发明的第二个目的是提供一种可抑制由滚子之间互相碰撞引起的声强增加以减少噪声的线性导向装置。另外,本发明的第三个目的是提供一种可以抑制限制件的过早磨损且可以保证滑块平滑工作的线性导向装置。另外,本发明的第四个目的是提供一种可以改善装配效率的线性导向装置。
为了达到这个目的,发明提供一种线性导向装置,它包括具有横向左侧面和横向右侧面的轨道,在该轨道的纵向方向上有前端面和后端面的滑块,并且滑块具有与形成在轨道的横向左侧面和横向右侧面上的轨道侧滚道表面相对的滑块侧滚道表面;分别连接于滑块前端面和后端面的端盖;与滑块的相对线性运动一起,通过在该轨道侧滚道表面和滑块侧滚道表面之间形成的滚动件滚动通道形成的循环通道,在沿着该轨道的纵向方向的滑块中形成的滚动件返回通道和在该端盖中形成的滚动件的方向改变通道中滚动的多个滚子;和每个都放置在滚子之间的多个限制件;其中该限制件具有横向左侧面和横向右侧面的限制件体;从该限制件体的横向左侧面朝向两个相邻滚子的端面伸出并与在该循环通道的一个壁表面部分上形成的第一个导向槽配合的第一臂部分,与该第一臂部分平行,设置在该限制件体的横向右侧面上并与在该循环通道的另一个壁面部分上形成的第二个导向槽配合的第二个臂部分;其中,该限制件体的高度和该臂部分的高度被限定成满足这样的条件:(H1-H2)/2<(DW-W)/2,而且H1<Dw,H2<W;式中H1为在与滚子轴向方向交叉的方向上的该限制件体的高度,H2为在与滚子的轴向方向交叉的方向上的该第一和第二个臂部分的高度,W为在与滚子的轴向方向交叉的方向上的第一和第二个导向槽的宽度,以及DW为滚子的直径。
本发明提供一种线性导向装置,它包括具有横向左侧面和横向右侧面的轨道,在该轨道的纵向方向上有前端面和后端面的滑块,并且滑块具有与形成在轨道的横向左侧面和横向右侧面上的轨道侧滚道表面相对的滑块侧滚道表面;分别都连接到该滑块的前端面和后端面的端盖;与滑块的相对线性运动一起,通过在该轨道侧滚道表面和滑块侧滚道表面之间形成的滚动件滚动通道形成的循环通道,在沿着该轨道的纵向方向的滑块中形成的滚动件返回通道和在该端盖中形成的滚动件的方向改变通道中滚动的多个滚子;以及每个都放置在滚子之间的多个限制件;其中该限制件具有一个有横向左侧面和横向右侧面的限制件体;从该限制件体的横向左侧面朝向两个相邻滚子的端面伸出并与在该循环通道的一个壁表面部分上形成的第一个导向槽配合的第一个臂部分,以及与第一个臂部分平行、放置在该限制件体的横向右侧面上并与在该循环通道的另一个壁面部分上形成的第二个导向槽配合的第二个臂部分;其中,在与滚子的轴向方向交叉的方向上的第一和第二个臂部分的高度被限定成满足这样的条件:0.2≤H2/DW≤0.5,式中H2为臂部分的高度,DW为滚子的直径。
本发明提供一种线性导向装置,它包括具有横向左侧面和横向右侧面的轨道,在该轨道的纵向方向上有前端面和后端面的滑块,并且滑块具有与形成在轨道的横向左侧面和横向右侧面上的该轨道侧滚道表面相对的滑块侧滚道表面;分别连接在该滑块的前端面和后端面的端盖;与滑块的相对线性运动一起,通过在该轨道侧滚道表面和滑块侧滚道表面之间形成的滚动件滚动通道形成的循环通道,在沿着该轨道的纵向方向的滑块中形成的滚动件返回通道和在该端盖中形成的滚动件的方向改变通道中滚动的多个滚子;以及每个都放置在该滚子之间的多个限制件;其中该限制件具有一个有横向左侧面和横向右侧面的限制件体;从该限制件体的横向左侧面朝向两个相邻滚子的端面伸出并与在该循环通道的一个壁表面部分上形成的第一个导向槽配合的第一个臂部分,与该第一个臂部分平行、放置在该限制件体的横向右侧面上并与在该循环通道的另一个壁面部分上形成的第二个导向槽配合的第二个臂部分;其中,该第一和第二个臂部分的长度被限定成这样的长度:第一和第二个臂部分的两个末端位于一圆的外侧,该圆的圆心处在该限制件体的中心部分上且具有直径H3,其中H3为该第一个臂部分的外侧面和该第二个臂部分的外侧面之间的距离。
本发明提供了如前所述的线性导向装置,其中,该第一和第二个臂部分的长度被限定成这样的长度:第一和第二个臂部分的两个末端位于一圆的外侧,该圆的圆心处在该滚动件滚动通道的中心部分上且具有直径H4,其中H4为该第一个导向槽的底部和第二个导向槽的底部之间的距离。
本发明提供了如前所述的线性导向装置,其中,该第一个臂部分的外侧面的末端部分和该第二个臂部分的外侧面的末端部分之间的距离H5,与该第一个臂部分的外侧面的中心部分和该第二个臂部分的外侧面的中心部分之间的距离H6的关系为H5<H6。
本发明提供了如前所述的线性导向装置,其中,该第一和第二个臂部分的外侧面的末端部分形成向着该第一和第二个导向槽的底部凸出的弧形表面。
本发明提供了如前所述的线性导向装置,其特征为,该第一和第二个臂部分的外侧面的末端部分形成相对于该第一和第二个导向槽的底部有锥度的表面。
本发明提供了如前所述的线性导向装置,其中,该第一个臂部分的内侧面的末端部分和该第二个臂部分的内侧面的末端部分之间的距离H8,与该第一个臂部分的内侧面的中心部分和该第二个臂部分的内侧面的中心部分之间的距离H7的关系为H7<H8。
本发明提供了如前所述的线性导向装置,其中,该第一和第二个臂部分的内侧面的末端部分形成向着滚子的端面凸出的弧形表面。
本发明提供了如前所述的线性导向装置,其中,该第一和第二个臂部分的内侧面的末端部分形成相对于滚子的端面有锥度的表面。
本发明提供了一种线性导向装置,它包括具有左侧面和右侧面的轨道,在该轨道的纵向方向上有前端面和后端面的滑块,并且该滑块具有与形成在轨道的横向左侧面和横向右侧面上的该轨道侧滚道表面相对的滑块侧滚道表面;分别连接在该滑块的前端面和后端面的端盖;与滑块的相对线性运动一起,通过在该轨道侧滚道表面和滑块侧滚道表面之间形成的滚动件滚动通道形成的循环通道,在沿着该轨道的纵向方向的滑块中形成的滚动件返回通道和在该端盖中形成的滚动件的方向改变通道中滚动的多个滚子;以及每个都放置在该滚子之间的多个限制件;其中该限制件具有一个有左侧面和右侧面的限制件体;从该限制件体的左侧面朝向两个相邻滚子的端面伸出并与在该循环通道的一个壁表面部分上形成的第一个导向槽配合的第一个臂部分,与该第一个臂部分平行、放置在该限制件体的右侧面上并与在该循环通道的另一个壁面部分上形成的第二个导向槽配合的第二个臂部分,和在放置于两个相邻滚子之间的部分上具有最小厚度;其中,具有不同最小厚度的多种限制件中的每一个放置在每个滚子之间,并且每个限制件带有用于识别其种类的识别标记。
本发明提供了如前所述的线性导向装置,其中,该限制件根据在具有不同最小厚度的每一种上的颜色分类。

附图说明

图1为根据本发明的第一个实施例的线性导向装置的透视图;
图2为图1所示的线性导向装置的正视图;
图3为图2的III-III线的横截面图;
图4为图3所示的限制件的平面图;
图5为图3所示的限制件的正视图;
图6为图3所示的限制件的侧视图;
图7为表示图1所示的线性导向装置的主要部分的视图;
图8为说明图1所示的线性导向装置工作的视图;
图9为根据本发明的第二个实施例的线性导向装置的透视图;
图10为沿着图9所示的线性导向装置的横向方向的半剖视图;
图11为图10中E部分的放大图;
图12为图10所示的限制件的侧视图;
图13为表示图9所示的线性导向装置的循环通道的视图;
图14为说明图13所示的滚子的滚动状态的视图;
图15为表示图13所示的滚子的端面部分和循环通道的侧面部分之间的最大接触长度的视图;
图16为图13所示的方向改变通道的放大图;
图17为沿着图13所示的滚动件滚动通道的横向方向的横截面图;
图18为沿着图13所示的滚动件返回通道的横向方向的横截面图;
图19为表示当滚子偏斜时,在限制件的臂部分上产生的最大应力和滚子直径相对于该臂部分的高度的比值之间的关系的图形;
图20为表示滚子的最大偏斜角和滚子直径与该臂部分高度的比值的关系的图形;
图21为根据本发明的第三个实施例的线性导向装置的透视图;
图22为图21所示的线性导向装置的正视图;
图23为图22中的XXIII-XXII线的横截面图;
图24为图23所示的限制件的侧视图;
图25为表示图21所示的线性导向装置的主要部分的视图;
图26为说明图25所示的限制件的尺寸关系的视图;
图27为说明图25所示的导向槽之间的尺寸关系的视图;
图28为说明图25所示的限制件的臂部分的横向外表面的末端和该限制件的臂部分的横向外表面的中心部分的尺寸关系的视图;
图29为说明图25所示的限制件的臂部分的横向内表面的末端和该限制件的臂部分的横向内表面的中心部分的尺寸关系的视图;
图30为表示该限制件的改进的实施例的图,其中,该臂部分的横向外表面末端形成有锥度的表面;
图31为表示该限制件的改进的实施例的图,其中,该臂部分的横向内表面末端形成有锥度的表面;
图32为根据本发明的第四个实施例的线性导向装置的透视图;
图33为沿着图32所示的线性导向装置的横向方向的半剖视图;
图34为图33中的B部分的放大图;
图35为图34所示的限制件的侧视图;
图36为图35所示的限制件的平面图;
图37为表示图32所示的线性导向装置的循环通道的视图。

具体实施方式

参照图1~图8说明本发明的第一个实施例。
在图1中,根据本发明的第一个实施例的线性导向装置具有轨道1,滑块2和两个端盖3,滑块2在该轨道1的纵向方向上有前端面2a和后端面2b。该两个端盖中的每一个连接在该滑块2的前后方向上的两个端面2a和2b。
轨道1由诸如合金钢的钢材料制成。在轨道1的上表面上作出利用没有示出的螺钉将该轨道1固定在机床床座上的轨道连接孔4,每个孔在轨道1的纵向方向上有预先确定的间距。另外,轨道1沿着其横向的横截面形成与I形状相同的形状。沿着轨道1的纵向方向,每个轨道侧滚道表面5在该轨道1的左侧面和右侧面上由两个该表面5形成。
与轨道1同样,该滑块2由诸如合金钢的钢材料制成。在该滑块2的上表面的多个位置上,作出利用没有示出的螺钉将该滑块2固定在机床的运动床身上的螺纹孔6。沿着该轨道1的横向方向,该滑块2的横截面形成与床鞍相同的形状。沿着该轨道1的横向方向,每个滑块侧滚道表面7(参见图2),在该滑块2的两个相对的横向内表面上由两个表面7构成。
轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7彼此相对,其中多个滚子9安装在该轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7之间。滚子9适于沿着在该轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7之间形成的滚动件滚动通道10(参见图3)滚动,然后当滑块2在轨道1的纵向方向相对移动时,进入在端盖3中形成的用于滚动件的方向改变通道11中。该滚动件的方向改变通道11弯曲成U形。沿着该滚动件方向改变通道11改变了方向的滚子9通过在该滑块2中形成的滚动件返回通道12(参见图3)回至原来位置,然后沿着上述通道重复滚动。
在每个滚子9之间放置由树脂材料制成的限制件15(参见图3)。如图4和图5所示,每个限制件15包括具有与滚子9的端面部分91平行的两个侧面部分161和162的限制件体16。如图6所示,该限制件体6形成有限制两个相邻滚子9中的一个滚子9的圆周表面的第一个滚子限制表面17并且形成有限制所述两个相邻滚子9中的另一个滚子9的圆周表面的第二个滚子限制表面18。
另外,该限制件15具有从该限制件16的左侧面161向着两个相邻滚子9的其中一个端面部分91延伸的第一个臂部分19(参见图5)。在具有滚动件滚动通道10、用于滚动件的方向改变通道11和滚动返回通道12(参见图7)的循环通道21的两个相对壁表面211和212中的一个壁面211的中心部分上,形成利用第一个臂部分19引导限制件15的第一个导向槽22。
另外,该限制件15具有设在该限制件体16的右侧面162上、与第一个臂部分19(参见图5)平行的第二个臂部分20。在循环通道21(参见图7)的两个壁面211和212中的另一个壁面212的中心部分上,形成利用该第二个臂部分20引导该限制件15的第二个导向槽23。
假设滚子9的直径为DW,在与滚子9的轴向方向交叉的方向上的该限制件体16的高度为H1,在与滚子9的轴线方向交叉的方向上的第一和第二个臂部分19、21的高度为H2,以及在与滚子9的轴向方向交叉的方向上的第一和第二个导向槽22、23的宽度为W,该限制件体16和臂部分19、20的高度H1和H2设定为满足下列关系(1)的高度。
(H1-H2)/2<(DW-W)/2       ...........(1)
式中H1<DW
    H2<W
如上所述,当将限制件体16的高度H1、H2和该臂部分19、20的高度H2设定为满足关系(1)的高度时,由于在滑块2的运动过程中,两个相邻滚子9之间的距离增大的情况下,该限制件15不与该轨道侧滚道表面5或滑块侧滚道表面7接触,因此可以抑制该限制件15的早期磨损或变形。另外,该限制件15与轨道侧滚道表面5或滑块侧滚道表面7的接触不妨碍滚子9的平滑滚动运动,或者该限制件15的磨损不会使限制件16对滚子9的限制作用降低。
限制件15的臂部分19、20的高度H2可以降低,并且相邻的限制件的臂部分可以象皮带一样连接,以便利用以皮带式连接的该臂部分分别连接每个限制件体16。
其次,参照图9~图20,说明本发明的第二个实施例。
在图9中,根据本发明的第一个实施例的线性导向装置具有轨道1,滑块2和两个端盖3。滑块2在该轨道1的纵向方向上有前端面2a和后端面2b。该两个端盖中的每一个连接在该滑块2的前后方向上的两个端面2a和2b上。
轨道1由诸如合金钢的钢材料制成。在轨道1的上表面上做出利用没有示出的螺钉将该轨道1固定在机床床座上的轨道连接孔4。每个孔在轨道1的纵向方向上有预先确定的间距。另外,轨道1沿着其横向的横截面形成与I形状相同的形状。沿着轨道1的纵向方向,每个轨道侧滚道表面5在该轨道1的左侧面和右侧面上由两个该表面5形成。
与轨道1同样,该滑块2由诸如合金钢的钢材料制成。在该滑块2的上表面的多个位置上形成利用没有示出的螺钉将该滑块2固定在机床的运动床身上的螺纹孔6。沿着该轨道1的横向方向,该滑块2的横截面形成与床鞍类似的形状。沿着该轨道1的横向方向,每个滑块侧滚道表面7(参见图10)在该滑块2的两个相对的横向内表面上由两个表面7构成。
轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7彼此相对,多个滚子9安装在该轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7之间。滚子9适于沿着在该轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7之间形成的滚动件滚动通道10(参见图13)滚动,然后当滑块2在轨道1的纵向方向相对运动时,进入在端盖3中用于滚动件的方向改变通道11。用于滚动件的方向改变通道11弯曲成U形。沿着该滚动件的方向改变通道11改变了方向的滚子9,通过在该滑块2中形成的滚动件返回通道12(参见图13)回到原来位置,再沿着上述的通道重复滚动。
在每个滚子9之间放置由树脂材料制成的限制件15(参见图3)。每个限制件15包括具有与滚子9的端面部分91平行的两个侧面部分161和162的限制件体16。如图12所示,该限制件体6形成有限制两个相邻滚子9中的一个滚子9的圆周表面的第一个滚子限制表面17并形成有限制该两个相邻滚子9中的另一个滚子9的圆周表面的第二个滚子限制表面18。
另外,该限制件15具有从该限制件体16的左侧面161向着两个相邻的滚子9的一个端面部分91伸出的第一个臂部分19(参见图12)。在具有滚动件滚动通道10、滚动件的方向改变通道11和滚动件返回通道12(参见图11)的循环通道21的两个相对的壁表面211和212的一个壁面211的中心部分上,形成利用第一个臂部分19为该限制件15导向的第一个导向槽22。
另外,该限制件15具有设置在该限制件体16的右侧面162上与第一个臂部分19(参见图11)平行的第二个臂部分20.在循环通道21(参见图11)的两个壁面211和212的另一个壁面212的中心部分上,形成利用该第二个臂部分20为该限制件15导向的第二个导向槽23.
假设滚子9的直径是Dw,在与滚子9的轴向方向交叉的方向上的第一和第二个臂部分9、20的高度为H2,该臂部分19、21的高度H2设定为满足下述关系(2)的高度:
0.2≤H2/DW≤0.5         .......(2)
现参照图14~图20,说明上述线性导向装置的工作。
如图14所示,假设滚子9的直径为DW,在滚子9的圆周表面和端面之间的边界上形成的倒角部分92(参见图15)的长度为CW,和从该滑块侧滚道表面7,在垂直方向测量的该循环通道的内壁面的高度(以后称为“循环通道内壁面高度”)为H,可根据下式从几何学确定该滚子9的端面部分91和循环通道21的侧面211、212之间的最大接触长度B:
B=2((DW/2-CW)2-(DW/2-H)2)0.5          .........(3)
另外,假设滚子9的轴向长度为LW,循环通道21的右侧面211和左侧面212之间的距离为La,可利用下式确定滚子端面91和循环通道21之间的轴向间隙Δa:
Δa=La-LW    ........(4)
在这种循环通道21中,如图16所示,在滚子9产生偏斜和滚子9靠紧在该循环通道21的壁表面上的情况下,最大偏斜角度θ可近似地根据下式表示:
θ=Δa/B(弧度).......(5)
然后,参照图16说明当该限制件15在方向改变通道11中运动时,在该臂部分19、20中产生的最大应力σ。
如图16所示,假设由端盖3的滚动件的方向改变通道11中的导向槽22、23的外圆周导向槽壁221、231在该限制件15的臂部分19、20上产生的力为F;在臂部分19、20的末端与导向槽22、23的导向槽壁221、231接触的接触点处的该臂部分19、20与导向槽22、23的接触角为β;臂部分19、20的轴向长度为Sp;则在臂部分19至20中产生的最大应力σ可近似地根据下式确定:
σ=3DW·FSinβ/(Sp·H22)          .......(6)
再假设在滚动件滚动通道中两个导向槽22、23两侧上的导向壁和臂部分19、20之间的间隙大小为Cp,滚子9的直径DW和间隙Cp之间可按下式建立关系,并且在如图18所示的流动件返回通道12的情况下,也可建立相同的关系。
DW=2H+2Cp+H2                             (7)
当滚子直径DW=5.5mm,滚子轴向长度Lw=8mm,滚子倒角长度Cw=0.3mm,内导向槽距离La=8.2mm,臂部分长度Sp=0.8mm,臂部分和导向槽之间的间隙Cp=0.1mm和滚子排数为4排时,图19和图20示出利用线性导向装置检查臂部分19,20的高度H2和最大应力σ与偏斜角θ之间的关系的结果。
从图19可看出,在臂部分19,20的高度和滚子9的直径DW的比,即H2/Dw为0.2或更大的情况下,最大应力α可以有效地减小。另外,如图20所示,当H2/DW为0.5或更小时,滚子9的偏斜角θ可以被有效地抑制。
循环通道的内壁面的高度H可根据下式确定,它可随臂19,20的高度H2的改变而改变:
H=(DW-2Cp-H2)/2                        (7)
从上述说明中可看出,通过将第一和第二个臂部分19,20的高度H2限定成满足条件关系:0.2≤H2/DW≤0.5的高度,可以抑制滚子9以大角度偏斜。另外,利用当滚子9沿着在端盖3中的滚动件的方向改变通道11滚动时,在臂部分19,20和导向槽22,23之间的接触部分上产生的摩擦力,可以抑制滑块2的运动阻力的增加。
另外,通过限定臂部分19,20的高度H2和滚子9的直径DW之间的比H2/DW为0.5或更小,可使滚子9偏斜时的偏斜角适当,以抑制滑动摩擦造成的摩损。另外,通过限定臂部分19,20的高度H2与滚子9的直径DW的比H2/DW为0.2或更大和0.5或更小,可以防止限制件的臂部分19,20的损坏。
再参照图21~29说明本发明的第三个实施例。
在图21中,根据本发明的第三个实施例的线性导向装置具有轨道1,滑块2和两个端盖3。滑块2在该轨道1的纵向方向上有前端面2a和后端面2b。两个端盖中的每一个连接于该滑块2的前后方向上的两个端面2a和2b。
轨道1由诸如合金钢的钢材料制成。在轨道1的上表面上制成利用没有示出的螺钉将该轨道1固定在机床床座上的轨道连接孔4。每个孔在轨道1的纵向方向上有预先确定的间距。另外,轨道1沿着其横向的横截面形成与I形状类似的形状。沿着轨道1的纵向方向,每个轨道侧滚道表面5在该轨道1的左侧面和右侧面上由两个该表面5形成。
与轨道1同样,该滑块2由诸如合金钢的钢材料制成。在该滑块2的上表面的多个位置上制成利用没有示出的螺钉将该滑块2固定在机床的运动床身上的螺纹孔6。沿着该轨道1的横向方向,该滑块2的横截面形成与床鞍类似的形状。沿着该轨道1的横向方向,每个滑块侧滚道表面7(参见图22)由该滑块2的两个相对的横向内表面构成。
轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7彼此相对,多个滚子安装在该轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7之间。滚子9适于沿着在该轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7之间形成的滚动件滚动通道10(参见图23)滚动,然后当滑块2在轨道1的纵向方向相对运动时,进入在端盖3中形成的滚动件方向改变通道11中。该滚动件的方向改变通道11弯曲成U形。沿着该滚动件方向改变通道11改变了方向的滚子9,通过在该滑块2中形成的滚动件返回通道12(参见图23)回到原来位置,再沿着上述的通道重复滚动。
在每个滚子9之间放置由诸如弹性体材料制成的限制件15(参见图23)。每个限制件15包括具有与滚子9的端面部分91平行的两个侧面部分161和162的限制件体16(参见图25)。如图24所示,该限制件体6形成有限制两个相邻滚子9中的一个滚子9的圆周表面的第一个滚子限制表面17和形成有限制两个相邻滚子9中的另一个滚子9的圆周表面的第二个滚子限制表面18。
另外,该限制件15具有从该限制件体16的左侧面161向着两个相邻滚子9的一个端面部分91伸出的第一个臂部分19(参见图26)。在具有滚动件滚动通道10、滚动件的方向改变通道11和滚动返回通道12(参见图25)的循环通道21的两个相对的壁表面211和212的一个壁面211的中心部分上,形成利用第一个臂部分19为该限制件15导向的第一个导向槽22。
另外,该限制件15具有设置于该限制件体16的右侧面162、与第一个臂部分19(参见图16)平行的第二个臂部分20.在循环通道21(参见图25)的两个壁面211和212的另一个壁面212的中心部分上,形成利用该第二个臂部分20为该限制件15导向的第二个导向槽23.
假设第一个臂部分19的外侧面和第二个臂部分20的外侧面之间的距离为H3,则如图26所示,第一和第二悬部分19,20的长度被限定为这样的长度:该第一和第二个臂部分19,20的两个末端位于一圆C1的外侧,该圆的圆心在该限制件体16的中心部分上且具有直径H3。
另外,假设第一个导向槽22的底部和第二个导向槽23的底部之间的距离为H4,则如图27所示,第一和第二个臂部分19,20的长度被限定为这样的长度:该第一和第二个臂部分19,20的两个末端位于一圆C2的外侧,该圆的圆心在滚动件滚动通道10的中心部分上且具有直径H4。
另外,如图28所示,该第一和第二个臂部分19,20的外侧面的末端部分形成向着第一和第二个导向槽22,23的底部凸出的弧形表面24,这样,第一个臂部分19的外侧面的末端和第二个臂部分20的外侧面的末端之间的距离H5,相对于第一个臂部分19的外侧面的中心部分和第二个臂部分20的外侧面的中心部分之间的距离H6的关系为:H5<H6。
另外,如图29所示,第一和第二个臂部分19,20的内侧面的末端部分形成向着滚子9的端面部分91凸出的弧形表面25,这样,第一个臂部分19的内侧面的末端和第二个臂部分20的内侧面的末端之间的距离H7,相对于第一个臂部分19的内侧面的中心部分和第二个臂部分20的内侧面的中心部分之间的距离H8的关系为:H7<H8。
如上所述,通过将第一和第二个臂部分19,20的长度限定成第一和第二个臂部分19,20的两个末端位于圆C1和圆C2的外面的长度,由于通过在滚动件滚动通道10、滚动件返回通道12等中交替地装配滚子9和限制件15而装配该线性导向装置时,可以防止限制件15的翻下,因此可以有效地装配该线性导向装置和可以降低该线性导向装置的装配成本。
另外,由于例如在滚动件滚动通道10或滚动件返回通道12中装配滚子9和限制件15时,第一和第二个臂部分19,20的外侧面的末端部分形成向着第一和第二个导向槽22,23的底部凸出的弧形表面24,因此,该限制件15的臂部分19,20不会被滑块2的末端卡住。因此,可以抑制该限制件15的翻下,并且可以容易地将滚子9和限制件15装配进滚动件返回通道12或滚动件滚动通道10,以及可以防止该臂部分19,20的损坏,结果,可以有效地进行该线性导向装置的装配工作,不必担心限制件15的翻下,并且可以进一步降低装配成本。
另外,在第三个实施例中,由于当将滚子9和限制件15装配进滚动件返回通道12或滚动件滚动通道10时,第一和第二个臂部分19,20的内侧面的末端部分形成向着滚子9的端面部分91凸出的弧形表面25,因此,当该臂部分19,20的末端应与滚子9接触时,可以防止该限制件15翻下。因此,由于可将滚子9和限制件15容易地装配进滚动件返回通道12或滚动件滚动通道10,并且可以防止该臂部分19,20的损坏,因此可以有效地进行该线性导向装置的装配工作,不必担心该限制件15翻下,并可进一步降低装配成本。
在上述的第三个实施例中,虽然为了抑制润滑剂和防锈剂的胀大,使用弹性体作为限制件的材料,但使用诸如PA66的工程塑料作为该限制件的材料,也可抑制润滑剂或防锈剂的胀大.另外,为了改善每种树脂材料之间的滑移性能,也可以使用包含固态油和脂肪的塑料作为该限制件的材料.
另外,在第三个实施例中,如图30所示,虽然第一和第二个臂部分19,20的外侧面的末端部分形成向着该第一和第二个导向槽22,23的底部凸出的弧形面22,但第一和第二个臂部分19,20的外侧面的端面可以相对于第一和第二个导向槽22,23的底部形成为有锥度的面26。另外,如图31所示,在第三个实施例中,虽然,该第一和第二个臂部分19,20的内侧面的末端部分形成向着该第一和第二个导向槽22,23的底部凸出的弧形表面25,但第一和第二个臂部分19,20的内侧面的末端部分可以相对于第一和第二个导向槽22,23的底部形成为有锥度的面27。
然后,参照图32~图37,说明本发明的第4个实施例。
在图32中,根据本发明的第四个实施例的线性导向装置具有轨道1,滑块2和两个端盖3。滑块2在该轨道1的纵向方向上有前端面2a和后端面2b。两个端盖中的每一个连接在该滑块2的前后方向上的两个端面2a和2b上。
轨道1由诸如合金钢的钢材料制成。在轨道1的上表面上制成利用没有示出的螺钉将该轨道1固定在机床床座上的轨道连接孔4。每个孔在轨道1的纵向方向上有预先确定的间距。另外,轨道1沿着其横向的横截面形成与I形状类似的形状。沿着轨道1的纵向方向,每个轨道侧滚道表面5在该轨道1的左侧面和右侧面上由两个该表面5形成。
与轨道1一样,该滑块2由诸如合金钢的钢材料制成。在滑块2的上表面的多个位置上形成利用没有示出的螺钉将该滑块2固定在机床的运动床身上的螺纹孔6。沿着该轨道1的横向方向,该滑块2的横截面形成与床鞍类似的形状。沿着该轨道1的横向方向,每个滑块侧滚道表面7(参见图33)在该滑块2的两个相对的横向内表面上由两个表面7构成。
轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7彼此相对,其中多个滚子9安装在该轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7之间。滚子9适于沿着在该轨道侧滚道表面5和滑块侧滚道表面7之间形成的滚动件滚动通道10(参见图37)滚动,然后当滑块2在轨道1的纵向方向相对运动时,进入在端盖3中形成的滚动件的方向改变通道11。该滚动件的方向改变通道11弯曲成U形。沿着该滚动件的方向改变通道11改变了方向的滚子9,通过在该滑块2中形成的滚动件返回通道12(参见图37)回到原来位置,再沿着上述的通道重复滚动。
在每个滚子9之间放置由树脂材料制成的限制件15(参见图37)。参见图36,每个限制件15包括具有与滚子9的端面部分91平行的两个侧面部分161和162的限制件体16。如图35所示,该限制件体6形成有限制两个相邻滚子9中的一个滚子9的圆周表面的第一个滚子限制表面17并且形成有限制两个相邻的滚子9中的另一个滚子9的圆周表面的第二个滚子限制表面18。
另外,该限制件15具有从该限制件16的左侧面161向着两个相邻的滚子9的一个端面部分91伸出的第一个臂部分19(参见图36)。在具有滚动件滚动通道10,滚动件的方向改变通道11和滚动返回通道12(参见图34)的循环通道21的两个相对的壁表面211和212的一个壁面211的中心部分上,形成利用第一个臂部分19为该限制件15导向的第一个导向槽22。
另外,该限制件15具有设在该限制件体16的右侧面162上与第一个臂部分19(参见图36)平行的第二个臂部分20.在循环通道21(参见图34)的两个壁面211和212的另一个壁面212的中心部分上,形成利用该第二个臂部分20为该限制件15导向的第二个导向槽23.另外,限制件15具有储油孔30(参见图34),并且该储油孔30形成在滚子保持面17,18的中心部分.
假设在两个相邻的滚子9之间的部分上该限制件15的最小厚度为T,则在本发明的第4个实施例中使用包括相对于该最小厚度T的厚限制件和薄限制件的两种类型的限制件,并且每个限制件15上标出用于识别种类的识别标记31(参见图35)。
在上述结构中,例如当将直径为5mm的滚子(50个)装配在长度为289.5mm的循环通道中,并且将最小厚度为T=0.8mm的限制件(30个)和最小厚度T=0.75mm的限制件(20个)放置在每一个滚子之间时,在将T=0.8mm的限制件放在其间的情况下,彼此相邻的两个滚子的中心之间的距离Lc=5.8mm,而在将T=0.75mm的限制件放在其间的情况下,彼此相邻的两个滚子中心之间的距离Lc=5.57mm。在这种情况下,在循环通道中产生的在循环方向的间隙为289-(30×5.8)-(20×5.75)=0.5mm,并且可以利用所述两种类型的限制件15在循环方向上设定适当的间隙。
在根据上述的设计规则,由于在方向改变通道11或滑块2等上设定的尺寸公差,在装配后在循环方向上的间隙改变的情况下,例如当装配后,循环通道的长度增加至289.7mm时,可改变两种限制件15的组合,以增加由滚子9和限制件15形成的长度(称为滚子排长度)。
即,当在将T=0.8mm的限制件和T=0.75mm的限制件与滚子一起加载于循环通道中后,侧向间隙为0.7mm时,由于相对于在循环方向上的相应间隙长出0.2mm,装配操作者可由识别标记31认出T=0.75mm的限制件,以便增加滚子排的长度。然后,操作者从循环通道中取出4个T=0.75mm的限制件,并用T=0.8mm的限制件代替它们,这样,可将在循环方向的间隙从0.7mm控制至0.5mm。另外,由于检查操作者通过识别标记31可以用肉眼看出T=0.8mm的限制件装入得比标准数多4个,因此可以参照装配作业表等,立即看出是否进行了相应的装配。在从循环通道中取出所需数目的T=0.8mm的限制件,并用T=0.75mm的限制件代替它们,而将循环通道的长度缩短至小于装配后的设计值的情况下,可以相对于循环通道的长度,装配设计的线性导向装置。
另外,在该线性导向装置中,通过将预载施加在沿着滚动件滚动通道10滚动的滚子9上,可使滑块2的运动稳定。例如,在轨道1的轨道侧滚道表面5和滑块2滑块侧滚道表面7之间的距离由于尺寸公差而较大,并且必需使用直径为5.005mm的滚子9以得到相应预载的情况下,滚子排的长度比设计的标准值大0.25mm。在这种情况下,通过从循环通道中取出5个T=0.8mm的限制件,并用T=0.75mm的限制件代替它们,可将滚子排的长度控制到设计长度。在滚子排的长度比设计的标准值短的情况下,通过从循环通道中取出所需数目的T=0.75mm的限制件,并用T=0.8mm的限制件代替它们,可以装配滚子排长度为设计值的线性导向装置。
在上述的第4个实施例中,虽然使用两种限制件,即相对于最小厚度T厚限制件和薄限制件,但这不是限制性的,也可以使用不同最小厚度T的三种或更多种限制件。
另外,虽然在第4个实施例中说明了利用识别标记31辨认不同最小厚度的限制件15,但该认别标记31可以省略,并且可以利用每一类型的不同最小厚度的颜色来对限制件15进行分类.例如,限制件也可以由预先通过混合多种或一种颜色的颜料而着色的树脂颗粒制成.这样,装配操作者或检查操作者可以一眼就认出不同最小厚度的限制件.