CN101014778A - 运动导向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种运动导向装置，其具备一种新的提升部结构，即使使移动部件高速移动，也无提升部破损的顾虑。移动块(12)的提升部(22)提升沿着轨道导轨(11)的球滚动槽(11a)滚动的球(13)，导入无负荷球返回通路(17、20)。提升部(22)形成为与球(13)2点接触的哥特式拱槽形状，在与球(13)的前进方向正交的剖面上，连结提升部(22)与球(13)接触的点(P)和球(13)的中心(C)的线(L1)、和连结球(13)的中心(C)和哥特式拱槽形状的提升部(22)的底(22a)的线(L2)形成的角度(接触角α)超过30度，并且在连结沿着轨道导轨(11)的球滚动槽(11a)滚动的球(13)的中心(C)和轨道导轨(11)的球滚动槽(11a)的边缘(35)的线(L3)、和连结球(13)的中心(C)和轨道导轨(11)的球滚动槽(11a)的底的线(L2)形成的角度(γ)以下。

Description

运动导向装置
技术领域
本发明涉及移动部件相对于轨道部件相对移动的直线导向装置、滚珠花键等运动导向装置，尤其涉及用移动部件的提升(掬い)部提升沿着轨道部件的球滚动槽滚动的球，导入移动部件的无负荷球返回通路的运动导向装置。
背景技术
作为运动导向装置的一种直线导向装置，具备形成平行延伸的多条球滚动槽的轨道导轨、和经由多个球等滚动体可沿着轨道导轨滑动地组装的鞍状的移动块。在移动块上，形成与轨道导轨的球滚动槽相对的多条负荷球滚动槽、和连接负荷球滚动槽的一端和另一端的无负荷球返回通路。
在移动块的移动方向的两端部上，安装一对端板。沿着轨道导轨的球滚动槽滚动的球，被端板下端的提升部从球滚动槽提升，导入无负荷球返回通路。沿着无负荷球返回通路循环的球，一边被后续的球推压，一边再次进入负荷球滚动路(轨道导轨的球滚动槽和移动块的负荷球滚动槽之间)。
在如此的直线导向装置中，如使移动块高速(例如150m/min以上)移动，有端板下端的提升部破损的顾虑。作为解决此问题的，即使使球高速移动也不容易产生提升部的破损的运动导向装置，已知有专利文献1所述的运动导向装置。
专利文献1：特开2004-68880号公报
关于提升部破损的原因，有球从端板出来进入负荷球滚动路时的原因、球从负荷球滚动路出来进入端板时的原因。
图13表示球1从端板2出来进入负荷球滚动路3时的状态、和从负荷球滚动路3出来进入端板2时的状态。在球从负荷球滚动路3出来进入端板2时，球1在轨道导轨5的球滚动槽5a和移动块4的负荷球滚动槽4a之间被压缩变形。如果球1的移动速度加快，球1就难进入负荷球滚动路3，因此后推的球折曲前进，提升部附近的球1a被挤向外侧。因被挤向外侧的球1a，有提升部2a变形、破损的顾虑。
另一方面，在球1从负荷球滚动路3出来进入端板2时，如果从负荷球滚动路3出来的球1b高速撞击端板2的提升部2a，还有提升部2a塑性变形、破损的顾虑。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种运动导向装置，具备一种新的提升部结构，即使使移动部件高速移动，也无提升部破损的顾虑。
以下，说明本发明。另外，为了易于理解本发明，用括弧方式标注附图的参照符号，但本发明并不由此而限定于图示的方式。
为了解决上述问题，本发明的第1发明是一种运动导向装置，其具备：形成有球滚动槽路(11a)的轨道部件(11)；形成与所述球滚动槽(11a)相对的负荷球滚动槽(14a)，并且具有连接所述负荷球滚动槽(14a)的一端和另一端的无负荷球返回通路(17、21)的移动部件(12)；排列在所述轨道部件(11)的所述球滚动槽(11a)和所述移动部件(12)的所述负荷球滚动槽(14a)之间的负荷球滚动路及所述无负荷球返回通路(17、21)的多个球(13)，用所述移动部件(12)的提升部(22)提升沿着所述轨道部件(11)的所述球滚动槽(11a)滚动的球(13)，导入所述无负荷球返回通路(17、21)，其特征在于，所述提升部(22)形成为以2点与球(13)接触的哥特式拱槽形状，在与球(13)的前进方向正交的剖面上，连结所述提升部(22)与球(13)接触的点(P)和球(13)的中心(C)的线(L1)、和连结球(13)的中心(C)和哥特式拱槽形状的所述提升部(22)的底(22a)的线(L2)形成的角度(接触角α)超过30度，并且在连结沿着所述轨道部件(11)的所述球滚动槽(11a)滚动的球(13)的中心(C)和所述轨道部件(11)的所述球滚动槽(11a)的边缘(35)的线(L3)、和连结球(13)的中心(C)和所述轨道部件(11)的所述球滚动槽(11a)的底的线(L2)形成的角度(γ)以下。
第2发明，是如第1发明所述的运动导向装置，其特征在于，所述接触角(α)在40度以上60度以下。
第3发明，是如第1或第2发明所述的运动导向装置，其特征在于，在沿着球(13)的前进方向的剖面上，在所述提升部(22)提升沿着所述轨道部件(11)的所述球滚动槽(11a)滚动的球(13)时，在球(13)和所述提升部(22)开始接触的接触开始位置，形成圆弧面。
第4发明，是如第1～第3发明中任何一项所述的运动导向装置，其特征在于，所述移动部件(12)，具备：移动块主体(14)，其形成有所述负荷球滚动槽(14a)及与所述负荷球滚动槽(14a)相隔规定间隔地平行延伸的球排出通路(17)、和端板(15)，其设在所述移动块主体(14)的移动方向的两端，形成连接所述球排出通路(17)和所述负荷球滚动路(23)之间而使球(13)循环的方向转换路(21)的外周侧，所述提升部(22)设在所述端板(15)上。
第5发明，是如第4发明所述的运动导向装置，其特征在于，形成在所述端板(15)的所述方向转换路(21)的外周侧，在圆周方向上，由以下范围构成：由单一的圆弧构成的槽形状的圆弧槽范围(31)、具有两个圆弧以用2点与球(13)接触的槽形状的哥特式拱槽范围(33)、和槽移动范围(32)，该槽移动范围(32)设在所述圆弧槽范围(31)和所述哥特式拱槽范围(33)的中间，槽形状从圆弧槽形状向哥特式拱槽形状缓慢变化，所述提升部(22)设在所述哥特式拱槽范围(33)的端部。
第6发明，是一种运动导向装置，具备：形成有球滚动槽(11a)的轨道部件(11)；形成与所述球滚动槽(11a)相对的负荷球滚动槽(14a)，并且具有连接所述负荷球滚动槽(14a)的一端和另一端的无负荷球返回通路(17、20)的移动部件(12)；排列在所述轨道部件(11)的所述球滚动槽(11a)和所述移动部件(12)的所述负荷球滚动槽(14a)之间的负荷球滚动路(23)及所述无负荷球返回通路(17、20)的多个球(13)，用所述移动部件(11)的提升部(22)提升沿着所述轨道部件(11)的所述球滚动槽(11a)滚动的球(13)，导入所述无负荷球返回通路(17、21)，其特征在于，所述提升部(22)形成为以2点与球(13)接触的哥特式拱槽形状，在所述提升部(22)提升沿着所述轨道部件(11)的所述球滚动槽(11a)滚动的球时，球以2点与所述提升部(22)接触，并且球以1点与所述球滚动槽(11a)接触。
根据第1发明，通过加大接触角，提升球时的球和提升部的接触开始位置，向球的前进方向后退，并且向上方移动。由此，球的提升部的壁厚增加，强度提高，能够与高速度对应。此外，由于也能使提升部的前边缘后退，所以能够缩短提升部，在高速时能够减少提升部的损伤。另外，由于使提升部进入球滚动槽的边缘的内侧地规定接触角的上限，所以即使加深球滚动槽，也能够提升球。
如第2发明所述，接触角最好在40度以上60度以下。
如果使提升球时的球和提升部的接触开始位置向球的前进方向后退，前角增大。根据第3发明，通过在接触开始位置上形成圆弧面，能够使前角平缓。
如第4发明所述，本发明的提升部适用于直线导向装置的端板。
根据第5发明，球从哥特式拱槽形状的提升部，顺利地向圆弧槽形状(剖面圆形状)的球排出通路转移。
根据第6发明，能够减少高速时提升部的损伤。
附图说明
图1是表示作为本发明的一实施方式的运动导向装置的直线导向装置的立体图。
图2是用于比较以往的端板和本实施方式的端板的剖视图(图中(A)表示以往的端板，图中(B)表示本实施方式的端板)。
图3是用于比较以往的端板和本实施方式的端板的立体图(图中(A)表示以往的端板，图中(B)表示本实施方式的端板)。
图4是端板的详细图示。
图5是表示接触角的定义的图示。
图6是表示接触角和接触开始位置的关系的图示。
图7是表示提升部的设计思想的图示(图中(A-1)(B-1)表示从移动块主体侧看的方向转换路的立体图，图中(A-2)(B-2)表示沿着球的前进方向的提升部的剖视图)。
图8是沿着球的前进方向的提升部的剖视图。
图9是用以往的提升部和本实施方式的提升部比较提升部的前端上的球和提升部的接触状态的图示(图中(A)表示以往的端板，图中(B)表示本实施方式的端板)。
图10是提升部的详细图(图中(A)表示以往的提升部，图中(B)表示本实施方式的提升部)。
图11是表示从移动块主体的端面到提升部的距离的规定方法的一例的图示。
图12是表示从移动块主体的端面到提升部的距离的规定方法的一例的图示。
图13是表示球从端板出来进入负荷球滚动路时的状态、和从负荷球滚动路出来进入端板时的状态的图示。
图中：11-轨道导轨(轨道部件)，11a-球滚动槽，12-移动块(移动部件)，13-球，14-移动块主体，14a-负荷球滚动槽，15-端板，17-球排出通路(无负荷球返回通路)，21、21a、21b-方向转换路，22-提升部，22a-提升部的底，22b-前边缘，23-负荷球滚动路，31-圆弧槽范围，32-槽移动范围，33-哥特式拱槽范围，35-边缘。
具体实施方式
图1表示作为本发明的一实施方式中的运动导向装置的直线导向装置。该直线导向装置，具备作为直线状细长延伸的轨道部件的轨道导轨11、和作为可相对滑动地组装在该轨道导轨11的鞍状的移动部件的移动块12。在轨道导轨11和移动块12的之间，夹装可滚动运动的多个球13。
轨道导轨11，形成剖面大致四边形状，在轨道部件11的左右侧面的上部及上面的两端部，形成合计4条的球滚动槽11a。球滚动槽11a沿着轨道导轨11的纵向延伸，其剖面形状形成由单个圆弧构成的圆弧槽形状。
移动块12，具备与轨道导轨11的上面相对的中央部12a、从中央部12a的左右两侧向下方延伸并与轨道导轨11的左右侧面相对的侧壁部12b、12b，整体形成鞍形状。该移动块12，具备钢制的移动块主体14、和安装在移动块主体14的移动方向的两端面上的一对端板15。
在移动块主体14上，形成与轨道导轨11的球滚动槽11a相对的负荷球滚动槽14a。负荷球滚动槽14a，也形成由单一的圆弧构成的圆弧槽形状，与轨道导轨11的球滚动槽11a对应地合计设置4条。球13在轨道导轨11的球滚动槽11a和移动块主体14的负荷球滚动槽14a的之间，一边承受负荷一边滚动运动。
在移动块主体14上，形成与负荷球滚动槽14a相隔规定间隔地平行延伸的、由贯通孔构成的球排出通路17。此外，在移动块主体14上，连接负荷球滚动槽14a和球排出通路17，一体地成形构成U字状的方向转换路21的内周侧的树脂制的R构件部19(参照图6)。在安装于移动块主体14的两端上的树脂制的端板15上，形成U字状的方向转换路21的外周侧20(参照图6)。关于形成于端板15上的方向转换路21的外周侧20及提升部22后述。
由移动块12的球排出通路17和方向转换路21构成无负荷球返回通路。在轨道导轨11的球滚动槽11a和移动块主体14的负荷球滚动槽14a的之间形成负荷球滚动路23(参照图6)。另外，通过负荷球滚动路23、方向转换路21及球排出通路17构成回路状的球循环路。
在负荷球滚动路23及无负荷球返回通路17、21上，排列多个球13。多个球13转动自如地一串地保持在球保持带24上。球保持带24，具备夹装在球13和球13之间的衬套24a、和与衬套24a连结的挠曲性的皮带24b。多个球13以不相互接触，被保持在球保持带24上的状态沿着球循环路循环。
另外，在端板15、15的内侧安装端部密封垫25。端部密封垫25，用于防止附着在轨道导轨11的上面及侧面上的异物或水分等侵入移动块12内，并且阻止移动块12内部的润滑剂向外部泄漏。
图2及图3，是比较以往的端板27和本实施方式的端板15的图示。图2中示出轨道导轨11的上面侧的方向转换路21a(用剖面表示)及轨道导轨11的侧面侧的方向转换路21b。图3是从移动块主体侧看轨道导轨11的上面侧的方向转换路21a的立体图。图中(A)表示以往的端板27，图中(B)表示本实施方式的端板15。
如图2所示，在端板27的方向转换路21a的下部设置提升部22，用于提升沿着轨道导轨11的球滚动槽11a转动的球13，向方向转换路21a导入。在移动块12的速度为低速时(例如在150m/min以下时)，以往的端板27也有提升部28破损的顾虑。但是，如果移动块12的速度达到高速(例如在150m/min以上时)，如果用以往的提升部28，有破损的顾虑。为了即使在使移动块12高速移动时也不损伤提升部22，在本实施方式中，与以往相比，使提升部22的前端向球的前进方向(1)后退。
图4是端板15的详细图示。在该图4中，只表示轨道导轨11的上面侧的方向转换路21a的详细构成，但轨道导轨11的侧面侧的方向转换路21b也具有同样的结构。在端板15上形成方向转换路21a的外周侧。方向转换路21a的外周侧，在圆周方向，由以下范围构成：由单个圆弧构成的圆弧槽范围31、以用2点与球13接触的方式具有两个圆弧的哥特式拱槽范围33、和槽移动范围32，该槽移动范围32设在圆弧槽范围31和哥特式拱槽范围33的中间，槽形状从圆弧槽形状向哥特式拱槽形状缓慢变化。
圆弧槽范围31，是具有由单一的圆弧构成的槽形状的范围。在方向转换路21a的圆周方向的例如45度的范围内形成该圆弧槽范围31。如图中H-H线剖视图所示，圆弧槽的槽形状，由与移动块主体14的球排出通路17的半径一致的半径RC(比球的半径稍微大)的单一圆弧构成。
槽移动范围32是槽形状从哥特式拱槽向圆弧槽缓慢变化的区间，方向转换路21a的圆周方向的例如90度的范围为槽移动范围32。
哥特式拱槽范围33，是为了用2点与球13接触而具有两个圆弧的槽形状的范围。在方向转换路21a的圆周方向的例如20度的范围内形成哥特式拱槽范围33。如图中F-F线剖视图所示，两个圆弧的曲率半径Ra大于球13的半径。哥特式拱槽形状与中心线左右对称，以使后述的接触角例如达到45度的方式确定曲率半径Ra的两个曲线的中心间距及中心位置。对于槽的底部，附加曲率半径Rb的圆度。
提升部22，被设在哥特式拱槽范围33的下端部。图中L-L线假想剖视图，表示从球13的前进方向看的提升部22的形状。提升部22的前端，也具有为了用2点与球接触而具有两个圆弧的圆弧槽形状。两个圆弧的曲率半径Ra，与哥特式拱槽范围33的两个圆弧的曲率半径Ra相等。如后述，在沿着球13的前进方向的剖面上，在球13和提升部22的接触开始位置上形成圆弧面Rd(参照图8)。因此，在提升部22的前端，曲率半径Ra的两个曲线的两个中心间距窄于哥特式拱槽范围33的中心间距，曲率半径Ra的两个曲线的中心位置比哥特式拱槽范围33的中心位置位于方向转换路21a的半径方向外侧。通过在接触开始位置上形成圆弧面Rd，如后述，提升部22的前端的接触角也小于哥特式拱槽范围33的接触角(参照图9(b))。在本实施方式中，接触角从例如45度减小到例如41度。提升部22的槽形状，在提升部槽移动范围34内，从F-F剖视图的形状连续地向L-L假想剖视图的形状变化。
另外，也可以不在方向转换路21a上形成圆弧槽，将方向转换路21a全部作为哥特式拱槽。
图5表示接触角α的定义。将在与球13的前进方向正交的剖面上，连结提升部22与球13接触的点P和球13的中心C的线L1、和连结球13的中心C和哥特式拱槽形状的提升部22的底22a的线L2形成的角度α定义为接触角。在本发明中，哥特式拱槽范围33的提升部22的接触角α，超过30度，并且设定在连结沿着轨道导轨11的球滚动槽11a滚动的球13的中心C和轨道导轨11的球滚动槽11a的边缘35的线L3、和连结球13的中心C和轨道导轨11的球滚动槽11a的底的线L2形成的角度为γ以下。此处，接触角最好在40度以上60度以下，在本实施方式中如图4所示设定在45度。
图6表示接触角α和接触开始位置(在提升部22提升沿着轨道导轨11的球滚动槽11a滚动的球13时，球13和提升部22开始接触的位置)的关系。如表1所示，如果使接触角α向30度→45度→60度变化，接触开始位置也变化为图6所示的(1)→(2)→(3)。
表1
接触角     30°     45°     60°
球和端板的接触开始位置     ①     ②     ③
切口前边缘形状     ④     ⑤     ⑥
从图6看出，如果增大接触角α，接触开始位置(1)(2)(3)也向球13的前进方向后退，并且向上方移动。由此，球13的提升部22的壁厚增加，强度提高，能与高速对应。此外，如图6中(4)→(5)→(6)所示，由于能够使提升部22的前边缘22b后退(由于如果接触角α增大，提升部22的前边缘侧难与球接触，所以能够使前边缘22b后退)，因此能够缩短提升部22，能够减小高速时提升部22的损伤。
接触角α的上限，以提升部22可进入球滚动槽11a的边缘35的内侧的方式确定。由此，即使球滚动槽11a加深，也能够提升球13。
图7及图8示出提升部22的设计思想。图7中(A-1)(B-1)表示从移动块主体侧看的方向转换路21的立体图，图中(A-2)(B-2)表示沿着球13的前进方向的提升部22的剖视图。如(A-1)(A-2)所示，如果提升部22的前边缘22b突出，球13就与提升部22的前边缘22b碰撞，有提升部22破损的顾虑。如本实施方式，如果加大接触角α，如上所述，能够使提升部22的前边缘22b向球13的前进方向后退，如(B-1)(B-2)所示，能够形成切断提升部22的前边缘22b的形状。由此，由于提升部22的强度提高，所以能够防止提升部22的破损。
图8示出沿着球13的前进方向的提升部22的剖面形状(由于球13和提升部22以2点接触，所以是包含其中的1个接触点的平面上的剖面形状)。如果只切断提升部22的前端，提升球13时的前角β加大。因此，球13的弯曲或压缩提升部22的力增大。为了释放该力，使前角β减缓，对接触开始位置实施半径Rd的圆弧面的倒角。
图9及图10是用以往的提升部28和本实施方式的提升部22比较提升部22的前端上的球13和提升部22的接触状态的图示。图9为端板(图中(A)表示以往的端板27，图中(B)表示本实施方式的端板15)。图10是提升部22的详细图示(图中(A)表示以往的提升部28，图中(B)表示本实施方式的提升部22)。关于以往的端板27，在接触开始位置上，球13用1点与提升部28的前端接触，并且球13用1点与球滚动槽11a接触。而在本实施方式中，在接触开始位置上，球13以2点与提升部22接触，并且球13以1点与球滚动槽11a接触。通过形成如此的3点接触结构，也能够减少高速时提升部22的损伤。另外，由于在提升部22的接触开始位置上形成圆弧面，所以，如图9(b)所示，提升部22的在接触开始位置上的接触角α小于45度，例如为41度。
图11及图12是表示从移动块主体14的端面到提升部22的距离的规定方法的一例的图示。图11表示该距离的最大值的规定方法，图12表示最小值的规定方法。
如图11所示，认为，在球13开始进入负荷球滚动路23时，球A接受阻力。此时球A的中心位于移动块主体14的端面上。后面推压球A的球B升降，即使球B与轨道导轨接触，也以提升部22不与球13接触的方式向后方脱离提升部22。从移动块主体14的端面到提升部22的前端的距离的最大值，大约为1.5×球间距。
如图12所示，对移动块主体14实施凸面加工。认为球A在进入到负荷球滚动路23时接受阻力。此时球A的端点位于移动块主体14的端面上。后面推压球A的球B升降，即使球B与轨道导轨接触，也以提升部22不与球13接触的方式向后方脱离提升部。从移动块主体14的端面到提升部22的前端的距离的最小值，大约为0.5×球间距。
综上所述，将从移动块主体14的端面到提升部22的前端的距离规定为约0.5～约1.5×球间距。如果考虑提升部的提升的位置，最好将从移动块主体14的端面到提升部22的前端的距离规定为约0.75～约1.25×球间距。
另外，本发明并不局限于上述实施方式，在不变更本发明的宗旨的范围内，能够进行多种变更。例如，本发明不局限于直线导向装置，也能够用于滚珠花键。

Claims (6)

1.一种运动导向装置，其具备：形成有球滚动路槽的轨道部件；形成与所述球滚动槽相对的负荷球滚动槽，并且具有连接所述负荷球滚动槽的一端和另一端的无负荷球返回通路的移动部件；排列在所述轨道部件的所述球滚动槽和所述移动部件的所述负荷球滚动槽之间的负荷球滚动路及所述无负荷球返回通路的多个球，用所述移动部件的提升部提升沿着所述轨道部件的所述球滚动槽滚动的球，导入所述无负荷球返回通路，其特征在于，
所述提升部形成为以2点与球接触的哥特式拱槽形状，
在与球的前进方向正交的剖面上，
连结所述提升部与球接触的点和球的中心的线、和连结球的中心和哥特式拱槽形状的所述提升部的底的线形成的角度(接触角)超过30度，并且在连结沿着所述轨道部件的所述球滚动槽滚动的球的中心和所述轨道部件的所述球滚动槽的边缘的线、和连结球的中心和所述轨道部件的所述球滚动槽的底的线形成的角度以下。
2.如权利要求1所述的运动导向装置，其特征在于，所述接触角在40度以上60度以下。
3.如权利要求1或2所述的运动导向装置，其特征在于，在沿着球的前进方向的剖面上，在所述提升部提升沿着所述轨道部件的所述球滚动槽滚动的球时，在球和所述提升部开始接触的接触开始位置，形成圆弧面。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的运动导向装置，其特征在于，
所述移动部件具备：
移动块主体，其形成有所述负荷球滚动槽、及与所述负荷球滚动槽相隔规定间隔地平行延伸的球排出通路，
端板，其设在所述移动块主体的移动方向的两端，形成连接所述球排出通路和所述负荷球滚动路之间而使球循环的方向转换路的外周侧；
所述提升部设在所述端板。
5.如权利要求4所述的运动导向装置，其特征在于，
形成在所述端板的所述方向转换路的外周侧，在圆周方向上，由以下范围构成：
由单一的圆弧构成的槽形状的圆弧槽范围、具有两个圆弧以用2点与球接触的槽形状的哥特式拱槽范围、和槽移动范围，该槽移动范围设在所述圆弧槽范围和所述哥特式拱槽范围的中间，槽形状从所述圆弧槽形状向哥特式拱槽形状缓慢变化，
所述提升部设在所述哥特式拱槽范围的端部。
6.一种运动导向装置，其具备：形成有球滚动槽的轨道部件；形成与所述球滚动槽相对的负荷球滚动槽，并且具有连接所述负荷球滚动槽的一端和另一端的无负荷球返回通路的移动部件；排列在所述轨道部件的所述球滚动槽和所述移动部件的所述负荷球滚动槽之间的负荷球滚动路及所述无负荷球返回通路的多个球，用所述移动部件的提升部提升沿着所述轨道部件的所述球滚动槽滚动的球，导入所述无负荷球返回通路，其特征在于，
所述提升部形成为以2点与球接触的哥特式拱槽形状，
在所述提升部提升沿着所述轨道部件的所述球滚动槽滚动的球时，球以2点与所述提升部接触，并且球以1点与所述球滚动槽接触。
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