CN101725637B - 线性球轴承、承载滚道件及其坯料的改型装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及线性球轴承，线性球轴承具有护圈，护圈在圆周方向上具有保持有球回转部的凹部，每个球回转部具有至少一个带有承载球的承载段，承载球附加地支承在承载滚道件的运行滚道上，承载滚道件具有至少一个径向的、至少在一个方向上向外拱起的外表面，用于靠置到围绕导轨的部件的内表面上。至少一个外表面由至少一个在承载滚道件的纵向上延伸的过梁式凸起部形成。通过这种结构可行的是，利用简化的制造方法来制造承载滚道件的外表面所需的鼓形部或拱形部，而对于承载滚道件的承载能力不出现明显损失。此外，提出一种可成本低廉地制造的承载滚道件和一种用于制造承载滚道件的方法以及一种用于承载滚道件的坯料的改型装置。

Description

线性球轴承、承载滚道件及其坯料的改型装置和制造方法

技术领域

本发明涉及一种线性球轴承，用于将轴形导轨能纵向推移地支承在围绕导轨的部件内，该线性球轴承具有套筒形的护圈，该护圈在圆周方向上具有依次设置的凹部，球回转部保持在该凹部内，其中，每个球回转部具有至少一个承载段，该承载段带有可滚动地支承在导轨上的承载球，其中，球回转部的承载球附加地可滚动地支承在间接或者直接装入护圈内的承载滚道件的运行滚道上，该承载滚道件具有至少一个径向的、至少在一个方向上向外拱起的外表面，用于靠置到围绕导轨的部件的内表面上。本发明还涉及一种用在线性球轴承上的承载滚道件并且涉及一种用于制造这种承载滚道件的方法以及一种用于制造承载滚道件的冲压装置。

背景技术

公知这种线性球轴承用于支承往复运动的机器部件。这例如可以是机床的传动轴和轴承壳体。线性球轴承的作用是在运动方向上确保低摩擦的支承。为至少即便在相对运动的部件之间出现较小的同心度误差情况下，也可以保证完好的功能，在专门的结构中，线性球轴承的承载滚道件具有一凸度，也就是具有至少一个径向的、至少在一个方向上向外拱起或凸起的外表面，用于靠置到围绕导轨部件的内表面上。由此，承载滚道件可以倾斜地在围绕导轨部件的接触面上运动并且可以尽可能补偿同心度误差。

承载滚道件凸度的制造成本比较高。这种凸度一般情况下通过承载滚道件在所要求的方向上弯曲而产生。基于所进行的弯曲，承载滚道件的与球形外表面相对置的运行滚道为取得所要求的运行滚道质量而必须随后进行磨削。有时同样设置为，还要对承载滚道件进行淬火。

由WO01/11251A1（DE19937278A1）公开了一种依据类属的线性球轴承。这种线性球轴承具有承载滚道件，该承载滚道件具有在两个方向上向外拱起的外表面，并因此可以非常好地在围绕线性球轴承的机器壳体上以回转运动（Schwenkbewegung）的方式滚动。此外，承载滚道件保持在壳体状的容纳件内，该容纳件在其一方以能在径向上装入套筒形护圈的凹部内并能取出的方式来设置。

在DE3910469A1中介绍了一种线性球轴承，其中，同样将承载滚道件装入护圈的凹部内。承载滚道件的为摆动式靠置到容纳护圈的轴承壳体孔的内圆周面上而确定的外表面从处于其摆动轴线区域内的中间区域向承载滚道件的端部关于护圈轴线径向向内下顷。

DE1949182A1公开了一种线性球轴承，其中承载滚道件装入护圈的凹部内，凹部在其纵向上从中间向端部倾斜。承载滚道件的中间部分形成转动轴线，并因此可以进行倾斜运动，由此可以补偿相对运动的部件之间的角度误差。

DE19954387A1同样介绍了一种用于利用承载滚道件支承轴的线性球轴承，承载滚道件的径向外表面拱起地构成，从而承载滚道件可以通过倾斜而在轴的尺寸公差方面进行调整。

最后还提到US5,558,442，其介绍一种具有承载滚道件的线性球轴承，在其纵向延伸上观察，承载滚道件在其中间区域内具有在其纵向上拱起的径向外表面，其中，拱起部在承载滚道件的整个宽度上延伸。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种线性球轴承，其可以成本低廉地制造，具有足够的承载能力并可以足够地补偿相对运动部件的同心度误差。此外，提供一种可以成本低廉地制造的承载滚道件和一种用于制造承载滚道件的方法以及一种适用于承载滚道件坯料改型的工具。

本发明基于如下认识，即，承载滚道件的外表面可以在对其承载能力无明显的损失的情况下减少，以便因此可以实现简化或在制造方面取得成本优势。

因此，本发明提供一种线性球轴承，用于将轴形导轨能纵向推移地支承在围绕所述导轨的部件内，所述线性球轴承具有套筒形的护圈，所述护圈在圆周方向上具有依次设置的凹部，球回转部保持在所述凹部中，其中，每个球回转部具有至少一个承载段，所述承载段带有能滚动地支承在所述导轨上的承载球，其中，所述球回转部的所述承载球附加地能滚动地支承在间接或者直接装入所述护圈内的承载滚道件的运行滚道上，所述承载滚道件具有至少一个径向的、至少在一个方向上向外拱起的外表面，用于靠置到围绕所述导轨的所述部件的内表面上，其中，所述至少一个外表面由至少一个在所述承载滚道件的纵向上延伸的过梁式凸起部形成。

由此可行的是，采用简化的制造方法（例如改型）来制造承载滚道件所需的鼓形部或拱起部，而对于承载滚道件的承载能力没有明显损失。通过过梁式凸起部减少所要改型的面积并因此还减少了改型力。总体上因此可以更加经济地并因此成本更加低廉制造设有这种承载滚道件的线性球轴承。

依据本发明的第一改进方案设置为，过梁式凸起部设置在承载滚道件的中间区域内，其轴向优选在承载滚道件的整个长度上延伸。这通过过梁式凸起部产生一种良好而均匀的负荷分布。

情况表明，为确保承载滚道件与围绕导轨的部件之间足够的负荷分布或力传递，适当的是，过梁式凸起部具有如下的宽度，该宽度小于承载滚道件的宽度的75%，优选相应于承载滚道件宽度的5%至35%。

如果过梁式凸起部的凸形的外表面如同在依据本发明的制造方法中那样通过冲压无切削地产生，那么非常具有优点的是，沿过梁式凸起部加工出或者构成至少一个空隙，例如槽形凹陷处。理想地应设置为：在过梁式凸起部的两侧加工出或构成各一个这种空隙或者槽形凹陷处。通过这种结构可以使凸形的外表面的冲压变得非常容易，这是因为空隙或槽形凹陷处形成如下的空间，可以将通过冲压过程挤压的材料受控制地容纳到该空间内。

此外，为提高承载滚道件的承载能力，适当的是，沿过梁式凸起部的两侧设置有其它的过梁式凸起部，所述过梁式凸起部通过空隙或者槽形凹陷处彼此保持间距。由此，尽管如此仍始终可以明显降低所需的改型力，其中，空隙或者槽形凹陷处也形成用于容纳通过冲压过程挤压的材料的空间。

依据本发明另一适当的构造方案设置为，将承载滚道件装入壳体形的容纳件内，该容纳件在其一方则装入护圈的凹部内，优选是卡入护圈的凹部内，则可以简便地装配以及在需要时实现承载滚道件简便的可更换性。

此外，本发明由一种用在线性球轴承上的承载滚道件出发，该承载滚道件具有至少一个至少在一个方向上向外拱起的外表面和至少一个与至少一个拱起的外表面相对置的运行滚道，用于至少部分容纳线性球轴承的承载球。依据本发明在这里设置为，至少一个拱起的外表面由至少一个在承载滚道件的纵向上延伸的过梁式凸起部形成。

正如前面已经提到的那样，通过这种结构可行的是，采用简化的制造方法（例如改型）制造出承载滚道件所需的鼓形部或拱起部，而对于承载滚道件的承载能力没有明显损失。

按照本发明一种改进方案，过梁式凸起部设置在承载滚道件的中间区域内。在此。过梁式凸起部适当地具有如下的宽度，该宽度小于承载滚道件宽度的75%，优选相应于承载滚道件宽度的5%至35%。

在此，非常有利的是，沿过梁式凸起部，即优选与之平行地加工出至少一个空隙或者槽形凹陷处。最佳的是，在过梁式凸起部的两侧构造有各一个空隙或者槽形凹陷处。

此外，为提高承载能力而设置为，沿过梁式凸起部的两侧设置有其它的过梁式凸起部，所述过梁式凸起部通过空隙或者槽形凹陷处彼此保持间距。

本发明提供一种用于制造线性球轴承的承载滚道件的方法，所述承载滚道件具有至少一个至少在一个方向上向外拱起的外表面和至少一个与所述至少一个拱起的外表面相对置的运行滚道，用于至少部分地容纳所述线性球轴承的承载球，其中，所述至少一个拱起的外表面由至少一个在所述承载滚道件的纵向上延伸的过梁式凸起部形成，其中，

-产生坯料，所述坯料作为拉延的型材，所述型材具有至少一个在所述坯料的纵向上延伸的过梁式凸起部，

-以如下方式对所述至少一个过梁式凸起部进行冲压，即，所述至少一个过梁式凸起部至少在所述过梁式凸起部的纵向上产生向外拱起的外表面。

这种制造方法可以利用降低的改型力而成本非常低廉地进行。通过这种对所需的改型力的可行的降低，而不存在如下风险，即，装入承载球用的运行滚道的承载滚道件的背侧也被改型，这会导致承载滚道件不能使用或需要再加工。

为可以尽可能降低改型力，适当的是：冲压力施加到设置在坯料中间区域内（也关于坯料的宽度来观察）的过梁式凸起部上。

本发明提供一种承载滚道件，其中，将所述过梁式凸起部设置在所述承载滚道件的所述中间区域内。

本发明还提供一种用于按照按上述方法使承载滚道件的坯料改型的装置，所述装置包括：至少一个冲压模具，所述冲压模具形状配合地支承具有用于所述承载球的所述运行滚道的侧；至少两个模具侧部件；至少两个模具端侧部件，和至少一个冲压头，所述冲压头在所述冲压头的朝向所述承载滚道件坯料的侧上以如下方式构成，即，所述冲压力仅施加到所述承载滚道件坯料的至少一个过梁式凸起部上。

附图说明

下面借助关于优选实施例的附图对本发明进行详细说明。其中：

图1示出依据本发明的线性球轴承的透视图，

图2以透视图示出带有已装入的依据本发明的承载滚道件的球回转部壳体，

图3以透视图示出依据本发明的承载滚道件第一实施方案，

图4示出依据图3的视图Ⅳ的承载滚道件的图示，

图5示出依据图4的视图Ⅴ的承载滚道件的侧视图，

图6以透视图示出依据本发明的承载滚道件第二实施方式，

图7示出依据图6的视图Ⅶ的承载滚道件的图示，

图8示出依据图7的视图Ⅷ的承载滚道件的侧视图，

图9示出依据本发明的制造装置的大大简化的原理图示，

图10示出依据本发明的承载滚道件的第一实施方式的坯料在改型前的透视图，以及

图11示出依据本发明的承载滚道件的第二实施方式的坯料在改型前的透视图。

具体实施方式

图1示出依据本发明的线性球轴承1。线性球轴承1用于将轴2可推移地支承在壳体内孔3内，轴2和壳体内孔3仅通过虚线原则性标示。线性球轴承1具有套筒形护圈4，护圈4在其圆周上具有通过连接过梁6保持间距的凹部5。凹部5在平面图中具有矩形形状并用于可松开地容纳球回转部壳体7。如图所示，护圈4在该实施例中装有五个球回转部壳体7，其中，每个球回转部壳体7包括两个球回转部9。每个球回转部9具有承载段，还具有回程段以及具有两个将承载段和回程段彼此连接的转向段（不可见），从而形成环行的回转，其中，承载段带有可在轴2上滚动地支承的承载球90，回程段带有向承载段返回的球（同样看不到）。

如图2所示，每个球回转部壳体7具有在平面图中大致呈矩形的形状和在横截面上以如下方式径向向外拱起，即，球回转部壳体7可以配合地嵌入护圈4的所分配的凹部5内。在此，球回转部壳体7在其纵向侧上设有各两个凹部70，该凹部70例如能以卡位的方式与相应的定位件（未示出）在护圈4的凹部5区域内共同作用。此外，球回转部壳体7的端侧上安设有凸起部73、74，凸起部73、74伸入凹部5端侧区域内的相应开口内。于是总体上，每个球回转部壳体7以如下方式装入凹部5内并进行校正，即，球回转部壳体7可以进行轻微的倾斜运动。此外，球回转部壳体7具有在平面图中同样呈矩形的凹部71，承载滚道件8可以装入该凹部71内。在这里，用作为校正手段的是安设在凹部71的纵向侧上的凸起部72。

现在，对以多张视图示出的承载滚道件8的第一实施例的图3至5进行参照。承载滚道件8具有纵向延伸为L的长条滑动块的形状。在承载滚道件8的上侧，确切地说，是在其关于宽度处于中间的区域内成型有过梁式凸起部80，过梁式凸起部80具有半径为r的向外拱起的外表面81并且过梁式凸起部80在承载滚道件8的整个长度L上延伸。需要指出的是，过梁式凸起部80不一定非得一体地在承载滚道件8的上侧成型，而是也可以作为部件或者层来安设或结合（点焊、粘接、钎焊等）。

在过梁式凸起部80的两侧构造有槽形凹陷处82，槽形凹陷处82同样在承载滚道件8的整个长度L上延伸并且在先行的冲压过程期间（对照图9）由所冲压的坯料R8的凹陷处R82（对照图10）产生。凹陷处R82形成如下的空间，可以将在冲压坯料R8时被挤压的材料受控制地容纳到该空间。特别是从图3可以看出，承载滚道件8在横截面上具有上半部分O和下半部分U，其中，下半部分U具有较大的宽度并在其底侧上居中地设有槽形凹陷处83，槽形凹陷处83使承载球90用的两个滚道84彼此保持间距。

现参照图6至8介绍依据本发明的第二承载滚道件10。承载滚道件10基本上具有与已经介绍的承载滚道件8类似的形状。但与之相区别的是过梁式凸起部100，过梁式凸起部100在承载滚道件10的上侧处在关于承载滚道件10的宽度的中间的区域内并同样在承载滚道件10的整个长度L上延伸，在过梁式凸起部100的两侧存在其它过梁式凸起部102，过梁式凸起部102同样在承载滚道件10的整个长度L上延伸并通过槽形凹陷处104彼此保持间距。过梁式凸起部100或102具有半径为r的、在纵向延伸L上向外拱起的外表面101或103。在承载滚道件10的底侧上也加工有两个运行滚道106，这两个运行滚道106通过槽形凹陷处105彼此保持间距。

图9示出用于冲压承载滚道件坯料R8的依据本发明的装置（参见图10）。该装置包括冲压模具11，承载滚道件坯料R8以其底侧装入该冲压模具11中并且形状配合地支承。另外，存在冲压头12，冲压头12从上方向承载滚道件坯料R8的过梁式凸起部R80施加冲压力F。因为在侧向上存在于过梁式凸起部R80旁边的区域R84略深于过梁式凸起部（R80），所以毫无问题地可行的是，仅对坯料R8的包含过梁式凸起部R80的中间区域进行冲压。由此，可以明显减少所要改型的面积并因此明显降低所要施加的冲压力F，由此同样避免了如下的风险，即，在冲压时承载滚道件坯料R8的包含运行滚道84的底侧也发生变形。

可选地或者附加地，冲压头12可以设有凸起部120，凸起部120大致相应于过梁式凸起部R80的宽度或至少略宽于该宽度。此外，冲压头12具有朝内取向的的拱形部（不可见），该拱形部相应于所要制造的承载滚道件8的外表面81的规定拱形部并且在坯料的整个长度上延伸。此外，可以看到两个模具侧部件13，这两个模具侧部件13在冲压时，对于冲压头12和坯料R8给予侧向的保持。最后，还存在两个模具端侧部件14。仅示出这些模具端侧部件中的一个，以便可以更好地看到坯料R8置于冲压模具11内。

最后，在图10和11中示出承载滚道件8或10的坯料R8或R10。概念“坯料”是指称在对凸形的纵向过梁进行冲压之前的承载滚道件8、10。坯料R8或R10是依照加工尺寸（长度尺寸）来拉延的型材，该型材具有在该型材的上侧相应成型的过梁式凸起部R80或R100和R102，但过梁式凸起部R80或R100和R102的表面仍直线式分布。在过梁式凸起部R80与侧向区域R84之间构成槽形凹陷处R82，槽形凹陷处R82在冲压过程期间通过材料流动而改型为凹陷处82。同样地，在过梁式凸起部R100与R102之间构成槽形凹陷处R104。坯料R8或R10在其底侧已经具有依照加工尺寸的运行滚道84或106和处于其间的槽形凹陷处83或105。为在过梁式凸起部R80或R100和R102上制造拱起的表面，将坯料装入冲压装置内（参照图9在R80方面）。

附图符号列表

1线性球轴承

2轴

3壳体内孔

4套筒形护圈

5凹部

6连接过梁

7球回转部壳体

70凹部

71凹部

72凸起部

73凸起部

74凸起部

8承载滚道件

80承载滚道件的过梁式凸起部

81过梁式凸起部的向外拱起的外表面

82槽形凹陷处

83槽形凹陷处

84运行滚道

9球回转部

90球回转部的承载球

10承载滚道件

100过梁式凸起部

101过梁式凸起部的向外拱起的外表面

102过梁式凸起部

103过梁式凸起部的向外拱起的外表面

104槽形凹陷处

105槽形凹陷处

106运行滚道

11冲压模具

12冲压头

120冲压头的凸起部

13模具侧部件

14模具端侧部件

F冲压力

L承载滚道件的纵向延伸

O承载滚道件的上半部分

U承载滚道件的下半部分

R8承载滚道件的坯料

R80坯料的过梁式凸起部

R82坯料的槽形凹陷处

R84在侧向上存在于过梁式凸起部R80旁边的区域

R10承载滚道件的坯料

R100坯料的过梁式凸起部

R102坯料的过梁式凸起部

r支承件的拱起表面的半径

S承载滚道件的对称线

Claims (14)

1.一种用于制造线性球轴承的承载滚道件(8、10)的方法，所述承载滚道件(8、10)具有至少一个至少在纵向(L)上向外拱起的外表面(81；101、103)和至少一个与所述至少一个拱起的外表面(81；101、103)相对置的运行滚道(84、106)，用于至少部分地容纳所述线性球轴承(1)的承载球(90)，其中，所述至少一个拱起的外表面(81；101、103)由至少一个在所述承载滚道件(8、10)的纵向(L)上延伸的过梁式凸起部(80；100、102)形成，其特征在于，所述方法具有如下步骤：

-产生坯料(R8、R10)，所述坯料(R8、R10)作为拉延的型材，所述型材具有至少一个在所述坯料(R8、R10)的纵向(L)上延伸的过梁式凸起部(R80；R100、R102)，

-以如下方式对所述至少一个过梁式凸起部(R80；R100、R102)进行冲压，即，所述至少一个过梁式凸起部(R80；R100、R102)至少在所述过梁式凸起部(R80；R100、R102)的纵向(L)上产生向外拱起的外表面(81；101、103)。

2.按权利要求1所述的用于制造承载滚道件(8)的方法，其特征在于，冲压力(F)仅施加到设置在所述坯料(R8)的中间区域内的过梁式凸起部(R80)上。

3.一种按权利要求1或2所述的方法制造的承载滚道件(8)，其特征在于，在所述过梁式凸起部(80)的垂直于纵向(L)的横向两侧设置有各一个空隙或者槽形凹陷处(82)，所述空隙或者槽形凹陷处(82)沿纵向(L)延伸。

4.按权利要求3所述的承载滚道件(8)，其特征在于，将所述过梁式凸起部(80)设置在所述承载滚道件(8)的中间区域内。

5.按权利要求3所述的承载滚道件(8)，其特征在于，所述过梁式凸起部(80)具有如下的宽度，所述宽度小于所述承载滚道件(8)的宽度的75％。

6.按权利要求3所述的承载滚道件(8)，其特征在于，沿所述过梁式凸起部(100)的两侧设置有其它过梁式凸起部(102)，所述过梁式凸起部(102)通过空隙或者槽形凹陷处(104)彼此保持间距。

7.按权利要求5所述的承载滚道件(8)，其特征在于，所述过梁式凸起部(80)具有如下的宽度，所述宽度为所述承载滚道件(8)的宽度的5％至35％。

8.一种用于按权利要求1或2所述的方法使承载滚道件(8)的坯料(R8)改型的装置，其特征在于，所述装置包括：

至少一个冲压模具(11)，所述冲压模具(11)形状配合地支承具有用于所述承载球(90)的所述运行滚道(84)的侧；

至少两个模具侧部件(13)；

至少两个模具端侧部件(14)，和

至少一个冲压头(12)，所述冲压头(12)在所述冲压头(12)的朝向所述承载滚道件坯料(R8)的侧上以如下方式构成，即，冲压力(F)仅施加到所述承载滚道件坯料(R8)的至少一个过梁式凸起部(R80)上。

9.一种线性球轴承(1)，用于将轴形导轨(2)能纵向推移地支承在围绕所述导轨(2)的部件(3)内，所述线性球轴承(1)具有套筒形的护圈(4)，所述护圈(4)在圆周方向上具有依次设置的凹部(5)，球回转部(9)保持在所述凹部(5)中，其中，每个球回转部(9)具有至少一个承载段，所述承载段带有能滚动地支承在所述导轨(2)上的承载球(90)，其中，所述球回转部(9)的所述承载球(90)附加地能滚动地支承在间接或者直接装入所述护圈(4)内的承载滚道件(8、10)的运行滚道(84、106)上，所述承载滚道件(8、10)具有至少一个径向的、至少在纵向(L)上向外拱起的外表面(81；101、103)，用于靠置到围绕所述导轨(2)的所述部件(3)的内表面上，

其特征在于，所述至少一个外表面(81；101、103)由至少一个在所述承载滚道件(8、10)的纵向(L)上延伸的过梁式凸起部(80；100、102)形成，在所述过梁式凸起部(80)的垂直于纵向(L)的横向两侧设置有各一个空隙或者槽形凹陷处(82)，所述空隙或者槽形凹陷处(82)沿纵向(L)延伸。

10.按权利要求9所述的线性球轴承(1)，其特征在于，将所述过梁式凸起部(80)设置在所述承载滚道件(8)的中间区域内。

11.按权利要求9或10所述的线性球轴承(1)，其特征在于，所述过梁式凸起部(80)具有如下的宽度，所述宽度小于所述承载滚道件(8)的宽度的75％。

12.按权利要求9所述的线性球轴承(1)，其特征在于，沿所述过梁式凸起部(100)的两侧设置有其它过梁式凸起部(102)，所述过梁式凸起部(102)通过空隙或者槽形凹陷处(104)彼此保持间距。

13.按权利要求9或10所述的线性球轴承(1)，其特征在于，将所述承载滚道件(8、10)装入壳体形的容纳件(7)内，所述容纳件(7)在其一方则装入所述护圈(4)的所述凹部(5)内。

14.按权利要求11所述的线性球轴承(1)，其特征在于，所述过梁式凸起部(80)具有如下的宽度，所述宽度为所述承载滚道件(8)的宽度的5％至35％。