CN105587767A - 直线运动轴承组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线运动轴承组件，包括：滚珠保持器结构，其中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将负载支承部分与返回部分互连的回转部；多个轴承滚珠，其被布置在滚珠轨道中；多个负载支承板，其在轴向上被定位成与滚珠保持器结构相邻，负载支承板用于从布置在滚珠轨道的负载支承部分中的滚珠接收负载；第一外部壳体衬套，用于保持滚珠保持器结构，第一外部壳体衬套具有中空的半圆柱形状；以及第二外部壳体衬套，其位于第一外部壳体衬套之上并且用于保持滚珠保持器结构，第二外部壳体衬套具有中空的半圆柱形状。

Description

直线运动轴承组件

分案申请

本申请是申请日为2011年7月15日、申请号为201180034920.X、发明名称为“带有改进的外部壳体衬套的直线轴承”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2010年7月15日提交的题为“LINEARMOTIONBEARINGWITHIMPROVEDOUTERHOUSINGSLEEVE(带有改进的外部壳体衬套的直线运动轴承)”的临时申请61/364,532的优先权，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及一种直线轴承。

背景技术

在直线运动轴承中，大体圆柱形的壳体被设计成相对于轴移动。该壳体包括滚珠保持结构，该滚珠保持结构包括多个滚珠保持部分。每个滚珠保持部分均包括多个可在轨道中运动的滚珠轴承。上述部分被安装在壳体内，使得壳体的相对于轴的运动通过轴承与轴的接合被实现。随着壳体运动，滚珠轴承在分别的轨道中运动。该公开描述了对于该现有技术系统的改进。

发明内容

本发明的一个实施例是一种直线运动轴承组件。该组件可以包括滚珠保持器结构，该滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，滚珠轨道包括：开放的负载支承部分、开放的返回部分和将负载支承部分与返回部分互连的回转部。该组件还可以包括多个布置在滚珠轨道中的轴承滚珠。该组件还可以包括多个在轴向上被定位成与滚珠保持器结构相邻的负载支承板，该负载支承板用以从被布置在滚珠轨道的负载支承部分中的滚珠接收负载。该组件还可以包括用以保持滚珠保持器结构的第一外部壳体衬套，该第一外部壳体衬套具有中空的半圆柱形状。该组件还可以包括第二外部壳体衬套，该第二外部壳体衬套在第一外部壳体衬套之上并且用以保持滚珠保持器结构，该第二外部壳体衬套具有中空的半圆柱形状。

本发明的另一实施例是一种直线运动轴承组件。该组件可以包括滚珠保持器结构，该滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将负载支承部分与返回部分互连的回转部。该组件还可包括多个布置在滚珠轨道中的轴承滚珠。该组件还可以包括多个负载支承板，该多个负载支承板在轴向上被定位成与滚珠保持器结构相邻，该负载支承板用以从被布置在滚珠轨道的负载支承部分中的滚珠接收负载，每个负载支承板均包括至少第一配合构件。该组件还可以包括单体式外部壳体衬套，该外部壳体衬套用以保持滚珠保持器结构，该外部壳体衬套包括用以与第一配合构件配合的第二配合构件。

此外，本发明的再一实施例是一种直线运动轴承组件。该组件可以包括滚珠保持器结构，该滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将负载支承部分与返回部分互连的回转部。该组件可以包括多个布置在滚珠轨道中的轴承滚珠。该组件还可以包括单体式负载支承板，该负载支承板在轴向上被定位成与滚珠保持器结构相邻，负载支承板用以从被布置在滚珠轨道的负载支承部分中的滚珠接收负载，负载支承板包括第一配合构件。该组件还可以包括单体式外部壳体衬套，该外部壳体衬套用以保持滚珠保持器结构，该外部壳体衬套包括用以与该第一配合构件配合的第二配合构件。

附图说明

附图组成说明书的一部分，并且包括本发明的示例性实施例并图示了本发明的各种任务和特征。

图1是直线运动轴承组件的分解透视图；

图2是滚珠保持器部分的透视图；

图3A是图1的直线运动轴承组件的外部壳体的衬套部分的透视图。

图3B是图3A的衬套部分的侧视图。

图3C是图3A的衬套部分的沿图3B中的线3C—3C取得的横截面图。

图4是根据图1的直线运动轴承组件的负载支承板的透视图。

图5是支承板到壳体的中间承载结构的沿图1的线5—5取得的横截面图。

图6是被组装的图1的直线运动轴承组件的透视图。

图7是直线运动轴承组件的透视图。

图8是支承板到壳体的中间承载结构的分解透视图。

图9是外部壳体衬套的前透视图。

图10A是外部壳体衬套的前透视图。

图10B是外部壳体衬套的后透视图。

图11是负载支承板的透视图。

图12是负载支承板的透视图。

图13是外部壳体衬套的后透视图。

具体实施方式

以下参考附图描述本发明的各种实施例。在所有附图中，具有同样结构或功能的元件被用同样的附图标记表示。附图仅仅旨在便于描述本发明或作为关于本发明范围的指导。此外，结合本发明的具体实施例所描述的方面并不必然局限于该实施例，并且可以结合本发明的任何其它实施例来实施。

参考图1至图6，示出了开放式直线运动轴承组件40。该轴承组件包括滚珠保持器结构42、负载支承板44、轴承滚珠46、外部壳体衬套48、50和支承板到壳体的中间承载结构52。

参考图2，在一个实施例中，滚珠保持器结构42包括4个滚珠保持器部分54，每个滚珠保持器部分54均沿其纵向侧与相邻的滚珠保持器部分可操作地关联，以形成具有孔的多边形滚珠保持器结构，其中通过该孔来容纳轴70。每个滚珠保持器部分54均包括径向外表面56和径向内表面58。轴向滚珠轨道60被形成在每个滚珠保持器部分54的径向外表面56中，并且包括负载支承部分62、返回部分64和回转部66。本实施例中，滚珠轨道的负载支承部分和返回部分被底切以促进轴承滚珠46在该滚珠轨道中的加载和保持。这也使得不需要单独的保持器结构来将轴承滚珠保持在滚珠轨道中。滚珠保持器部分54的径向内表面58中的纵向孔68大致延伸了负载支承部分62的长度并且通向支撑轴70。尽管支撑轴70被图示为大致地圆柱形的轴，但是也可以使用其它构造的支撑构件。

多个轴承滚珠46被布置在滚珠轨道60中，其中负载支承部分62中的那些轴承滚珠46至少部分地延伸到纵向孔68中以接触支撑轴70。在该实施例中，一对轴向滚珠轨道60被形成在滚珠保持器部分的每个径向外表面56中，其中对应的负载支承轨道被定向成大致平行相邻的关系。该定向促进了增强的负载能力并且使空间利用率最大化，实现了更紧凑且更有效的轴承滚珠布置。以锁定夹子72形式的锁定结构被形成在每个滚珠保持器部分54的对置的纵向端部上，以便于与外部壳体衬套48、50的组装，这在下面更详细地讨论。

现在参考图1和图3A至图3C，根据一个优选的实施例的直线运动轴承组件包括一对外部壳体衬套48、50，在组装时，该一对外部壳体衬套48、50用以闭合并保护滚珠保持器结构42的暴露的径向外表面56。

衬套48、50的径向外表面74优选地是光滑的筒状，并且被构造和定尺寸为配合在工具滑架(未示出)的安装孔内。衬套48、50的径向内表面76包括安装表面78，该安装表面78被构造成将负载支承板44的至少一部分接纳在其中。这些安装表面78还包括延伸部分80，延伸部分80限定用于支承板到壳体的中间承载结构52的安装空间，以下更详细地描述。安装表面78可以从径向外表面74凹进与支承板到壳体的中间承载结构52的横截面的径向厚度近似相等的距离。这样，外部壳体衬套48、50和支承板到壳体的中间承载结构52组合以形成直线运动轴承组件40的相对光滑且均匀的径向外表面。参见图6。

在该实施例中，安装表面78被构造成与单个滚珠保持器部分54的形状相配合。多个锁定孔82以与滚珠保持器部分54的锁定夹子72对准的方式形成在衬套48、50的各个端部中。由此，当滚珠保持器部分54被组装在衬套48、50中时，锁定夹子72延伸至分别的锁定孔82中并且辅助将直线运动轴承组件40保持在一起。

现在参考图1和图4，多个单独的负载支承板44被结合到直线运动轴承组件40中并且用来接收来自与轴70接触的轴承滚珠46的负载。在图4的实施例中，负载支承板44沿着轴承组件的纵向轴线伸长并且包括径向外表面84、径向内表面86和一对侧壁表面88。径向外表面84是大致精确的并且可以包括被布置在径向外表面84上的中间位置中的冠状部分90。冠状部分90被构造且被定尺寸为允许负载支承板44在周向上和纵向上摇动而与滚珠保持器结构42的轴线平行和脱离与滚珠保持器结构42的轴线平行。

负载支承板的径向内表面86有利地设有一对轴向凹槽，该一对轴向凹槽用作滚珠轨道60的负载支承部分62的上表面。通过将用于每对负载支承部分62的单个负载支承板44设置在每个径向外表面56中，直线运动轴承组件40更易于制造和组装。此外，轴承组件具有高的负载支承能力。

在该实施例中，纵向凹槽92被形成在负载支承板44的每个侧壁表面88中。这些凹槽92组成轴向滚珠轨道60的侧壁并且当轴承滚珠46移动通过凹槽92的返回部分时引导轴承滚珠46。

现参考图1、图5和图6，支承板到壳体的中间承载结构52被图示成具有径向外表面94的C环构造，该径向外表面94的尺寸大致与衬套48、50的径向外表面74一致。在该实施例中，径向内表面96大致平行于径向外表面(图5A)，并且被构造且被定尺寸为在组装时接触负载支承板44的冠状部分90。在示例中，冠状部分90的在横向方向上的曲率半径可小于支承板到壳体的中间承载结构52的径向内表面的曲率半径。该构造允许该板相对于支承板到壳体的中间承载结构52在周向上和纵向上摇动。在其它示例中，如图4中所示，冠状部分90是大致平坦的。

此外，参考图1和图6，支承板到壳体的中间承载结构52环绕且接合衬套48、50的延伸部分80，以辅助包围并保护滚珠保持器结构42。尽管以窄的宽度被示出，但是支承板到壳体的中间承载结构52可以延伸轴承组件的大致整个纵向长度。支承板到壳体的中间承载结构优选地由硬质耐磨材料形成，诸如不锈钢或陶瓷。替代地，也可以使用较软的材料，诸如青铜或铝。

图7和图8是另一支承板到壳体的中间承载结构152的透视图。图1至图6中的支承板到壳体的中间承载结构54大致是单件的或整体的。支承板到壳体的中间承载结构152由至少两个分离的部件154组成，在部件154中间具有空间158的。虽然在图8中示出了5个部件154a、154b、154c、154d、154e，但可以使用任何数量的该部件。部件154可以是圆筒、球体、扁平筒、角锥等。奇数个部件可以使得更易于调整支承板到壳体的中间承载结构152。部件154可以围绕衬套48、50的周边分布，使得在各个部件154之间的各个空间158具有相同的大小。衬套48、50可以包括多个部件或者单个部件。

每个部件154具有带有曲率半径162的内弧(图8)，该曲率半径162对应于或略大于外部壳体衬套48、50的曲率半径160。发明人已经发现，制造单体式支承板到壳体的中间承载结构52(图1至图6)所需的公差精度非常高，并且因此制造是困难且昂贵的。事实上，由于高要求的公差，高百分比的已制成部件可能需要被丢弃。如果支承板到壳体的中间承载结构52包括有过大地偏离限定公差的尺寸，则过量的不平衡压力可能作用在外部壳体衬套48、50上且因此作用在轴承滚珠46上。

相比之下，对于具有多个部件154的支承板到壳体的中间承载结构152，总体公差精度的要求较低。每个部件154要求较低的公差精度，这导致了更快、更低成本的制造。部件154对施加至外部壳体衬套48、50的扭力较不敏感。支承板到壳体的中间承载结构152对来自每个部件154的“圆度”偏离较不敏感。较少的材料被用于支承板到壳体的中间承载结构152，并且可以使用更多的制造方法。粉末金属可被用于制造部件154。

保持构件156(在图8中最佳地示出)可被用于将支承板到壳体的中间承载结构152附接至外部壳体衬套48、50。保持构件156能够例如是来自每个部件154的突起、凸形延伸部、凹形延伸部等。对应的配合保持构件164可被布置在外部壳体衬套48、50中。配合保持构件164可以例如是凹部、凹形延伸部、凸形延伸部等。每个部件154可以是柔性的并且被朝向附图中所示的位置偏压。以该方式组装，每个部件154可以被挤捏并且被插入外部壳体衬套48、50的凹部164中，使得突起156向内弯曲。然后，该偏压使得部件154恢复所示位置以与凹部158配合。

参考图9，示出另一衬套200，可以参考本公开的实施例使用该衬套200。不同于以上讨论的衬套48、50，衬套200在轴向上被分离成两半，由此限定顶部200a和底部200b。顶部200a和底部200b可以是等同的并且每个均形成中空的半圆柱。支承板到壳体的中间承载结构152的部件154以及凹部164可以被布置在顶部200a和底部200b中，如以上所讨论的。限定开口202的壁可以被布置在衬套200的远端处，以与以上所讨论的滚珠保持器部分54的夹子72配合。

为了使用衬套200来组装直线轴承组件，顶部200a可以设置在底部200b之上。顶部200a和底部200b可以由带状物或夹子204绑缚在一起。凹部206可以在周向上围绕衬套200布置，以接收带状物或夹子204。

衬套200提供了现有技术中缺少的优点。例如，在制造期间，衬套200可以受益于较低的精度要求。较低的精度要求导致更快、更低成本的制造。对于每个部200a、200b的尺寸和形状误差，均要求较小的公差。此外，由于顶部200a和底部200b可以是等同的，所以仅需要制造单个类型的部件。这导致了简化的制造过程。衬套200可以比现有技术的结构处理更高的在轴向方向上的负载，从而形成更大的轴向强度。

图10A和图10B示出另一衬套210，可以参考本公开的实施例使用该另一衬套210。图10A示出衬套210的前面214并且图10B示出衬套210的后面216。衬套210是单个的整体结构，从而不需要组装衬套210。衬套210还可以包括支承板到壳体的中间承载结构152的部件154以及凹部164。配合的凹部212和/或凸起部272可以被布置在衬套210上，以与负载支承板配合，这将在以下讨论。

图11示出负载支承板220的示例，可以参考本公开的实施例使用该负载支承板220。负载支承板220可以沿轴承组件的纵向轴线伸长，并且包括径向外表面84、径向内表面86和一对侧壁表面88，如上述的负载支承板44那样。纵向凹槽92可以被形成在负载支承板220的每个侧壁表面88中。凹部或凸起部222可以被布置在负载支承板220的径向外表面84上，并且可以被用以与衬套上210的凹部或凸起部212配合。

图12示出另一负载支承板230的示例，可以参考本公开的实施例使用该负载支承板230。负载支承板230可以沿着轴承组件的纵向轴线伸长，并且包括径向外表面84、径向内表面86和一对侧壁表面88，如上述的负载支承板44那样。纵向凹槽92可以被形成在负载支承板220的每个侧壁表面88中。凹部或凸起部232可以被布置在负载支承板230的轴向端部上，并且可以被用以与衬套上210的凹部或凸起部272配合。

为了组装包括衬套210的直线轴承，且由于衬套210是整体结构，所以不需要组装衬套210。包括滚珠保持器部分54的滚珠保持器结构42(图1)以及负载支承板220和/或230可以被插入衬套210的后部216。通过径向向外地推动负载支承板220使得负载支承板220的凹部/凸起部222与负载支承板210的凹部/凸起部212配合，每个负载支承板220均可以与衬套210配合。类似地，通过在轴向上推动负载支承板220使得负载支承板230的凹部/凸起部232与衬套210的凹部/凸起部272配合，每个负载支承板230均可以与衬套210配合。在单个衬套210中可使用可能地具有不同构造的多个负载支承板220、230。替代地，如图13中所示，单个的单体式负载支承板250可以被设置在衬套210内侧。类似地，负载支承板250可以包括凹部或凸起部252，该凹部或凸起部252可以与凹部/凸起部212配合。

包括衬套210的直线轴承比现有技术中可获得的直线轴承提供了明显更大的结构整体性。用于衬套210的整体结构意味着：不将该结构完全地分离，则衬套不能被拆解。由于不需要组装衬套210，包括衬套210的直线轴承的组装比现有技术的结构的组装简单。

尽管已经参考若干示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并且等同物可以代替本发明的元件。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多变型以使具体情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明旨在并不限于本文公开的任何具体示例性实施例。

Claims (16)

1.一种直线运动轴承组件，包括：

滚珠保持器结构，在所述滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，所述滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将所述负载支承部分与所述返回部分互连的回转部；

多个轴承滚珠，所述多个轴承滚珠被布置在所述滚珠轨道中；

多个负载支承板，所述多个负载支承板在轴向上被定位成与所述滚珠保持器结构相邻，所述负载支承板用于从布置在所述滚珠轨道的所述负载支承部分中的所述滚珠接收负载；

第一外部壳体衬套，所述第一外部壳体衬套用于保持所述滚珠保持器结构，所述第一外部壳体衬套具有中空的半圆柱形状；以及

第二外部壳体衬套，所述第二外部壳体衬套位于所述第一外部壳体衬套之上并且用于保持所述滚珠保持器结构，所述第二外部壳体衬套具有中空的半圆柱形状。

2.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，还包括带状物或夹子，所述带状物或夹子围绕所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套延伸。

3.如权利要求2所述的直线运动轴承组件，还包括限定有凹部的壁，所述凹部在周向上围绕所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套布置，所述凹部用于接收所述带状物或所述夹子。

4.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，其中所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套具有相同的结构。

5.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，其中所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套是大致等同的。

6.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，其中所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套具有限定开口的壁；并且

所述滚珠保持结构包括用于与所述开口配合的夹子。

7.如权利要求4所述的直线运动轴承组件，其中所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套具有限定开口的壁；并且

所述滚珠保持结构包括用于与所述开口配合的夹子。

8.如权利要求1所述的直线运动轴承组件，还包括：

带状物或夹子，所述带状物或夹子围绕所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套延伸；以及

限定有凹部的壁，所述凹部在周向上围绕所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套布置，所述凹部用于接收所述带状物或所述夹子；其中

所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套具有相同的结构；

所述第一外部壳体衬套和所述第二外部壳体衬套具有限定开口的壁；并且

所述滚珠保持器结构具有用于与所述开口配合的夹子。

9.一种直线运动轴承组件，包括：

滚珠保持器结构，在所述滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，所述滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将所述负载支承部分与所述返回部分互连的回转部；

多个轴承滚珠，所述多个轴承滚珠被布置在所述滚珠轨道中；

多个负载支承板，所述多个负载支承板在轴向上被定位成与所述滚珠保持器结构相邻，所述负载支承板用于从被布置在所述滚珠轨道的所述负载支承部分中的所述滚珠接收负载，每个负载支承板包括至少第一配合构件；以及

用于保持所述滚珠保持器结构的单体式外部壳体衬套，所述外部壳体衬套包括用于与所述第一配合构件配合的第二配合构件。

10.如权利要求9所述的直线运动轴承组件，其中所述第一配合构件和所述第二配合构件中的每一个包括凹部或凸起部中的一个。

11.如权利要求9所述的直线运动轴承组件，其中至少一个负载支承板包括径向外表面、径向内表面、在所述径向表面之间的一对侧壁、以及在每个侧壁中形成的纵向凹槽。

12.如权利要求11所述的直线运动轴承组件，其中所述第一配合构件位于所述径向外表面上。

13.如权利要求11所述的直线运动轴承组件，其中所述多个开放的轴向滚珠轨道由至少两对双嵌套的滚珠轨道组成。

14.如权利要求9所述的直线运动轴承组件，其中

所述第一配合构件和所述第二配合构件中的每一个包括凹部或凸起部中的一个；

至少一个负载支承板包括径向外表面、径向内表面、在所述径向表面之间的一对侧壁、以及在每个侧壁中形成的纵向凹槽；并且

所述第一配合构件包括在所述径向外表面上的凸起部或凹部。

15.一种直线运动轴承组件，包括：

滚珠保持器结构，在所述滚珠保持器结构中形成有多个开放的轴向滚珠轨道的至少一部分，所述滚珠轨道包括开放的负载支承部分、开放的返回部分和将所述负载支承部分与所述返回部分互连的回转部；

多个轴承滚珠，所述多个轴承滚珠被布置在所述滚珠轨道中；

单体式负载支承板，所述单体式负载支承板在轴向上被定位成与所述滚珠保持器结构相邻，所述负载支承板用于从被布置在所述滚珠轨道的所述负载支承部分中的所述滚珠接收负载，所述负载板包括第一配合构件；以及

用于保持所述滚珠保持器结构的单体式外部壳体衬套，所述外部壳体衬套包括用于与所述第一配合构件配合的第二配合构件。

16.如权利要求15所述的直线运动轴承组件，其中所述第一配合构件和所述第二配合构件中的每一个包括凹部或凸起部中的一个。