CN110939653A - 直线导轨副以及导轨机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线导轨副以及导轨机构。该直线导轨副包括固定导轨，滑动导轨以及保持架；所述固定导轨的侧壁上装配有第一固定齿条；所述滑动导轨的侧壁上装配有第二固定齿条；所述保持架位于所述第一固定齿条、所述第二固定齿条之间；所述保持架的中部位置转动连接有齿轮，所述保持架上以所述齿轮为起始位置，在所述齿轮的两侧对称的安装有多个滚柱；所述齿轮分别与所述第一固定齿条、所述第二固定齿条啮合在一起，当所述滑动导轨相对于所述固定导轨滑动行走时，所述齿轮行走在所述第一固定齿条、所述第二固定齿条之间。本发明的一个技术效果为：直线导轨副具有结构紧凑、体积小巧的特点。

Description

直线导轨副以及导轨机构

技术领域

本发明涉及导轨技术领域，更具体地，本发明涉及一种直线导轨副以及导轨机构。

背景技术

直线导轨副是机械传动中非常重要的运动副，其应用较为广泛。通常，在导轨机构中可以根据具体需要设置一组或者多组直线导轨副，用以完成相应的机械传动。

近年来，在例如机器人、机械加工、自动化装配等要求高速、高精度、高稳定性的场合中均涉及到了大量垂直方向运动的应用，而且上述这些机构部件的整体结构通常都是较为紧凑、轻薄的。其中的运动部件的空间结构的大小在很大程度取决于导轨机构的体积尺寸。但是，对于传统的直线导轨副，为了保证各个方向的容许力矩，其尺寸必须做到足够大，而这会直接导致直线导轨副在厚度和宽度方向上占据较大的空间，进而会造成机构部件的整体结构变得笨重臃肿，不符合结构紧凑、轻薄的要求。

可见，非常有必要研究一种新的技术，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种直线导轨副以及导轨机构的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种直线导轨副，包括：

固定导轨，所述固定导轨的侧壁上装配有第一固定齿条；

滑动导轨，所述滑动导轨的侧壁上装配有第二固定齿条；以及，

保持架，所述保持架位于所述第一固定齿条、所述第二固定齿条之间；所述保持架的中部位置转动连接有齿轮，所述保持架上以所述齿轮为起始位置，在所述齿轮的两侧对称的安装有多个滚柱；所述齿轮分别与所述第一固定齿条、所述第二固定齿条啮合在一起，当所述滑动导轨相对于所述固定导轨滑动行走时，所述齿轮行走在所述第一固定齿条、所述第二固定齿条之间。

可选地，所述保持架上在所述齿轮的同一侧：间隔设置的滚柱的安装方向相同，相邻的滚柱在安装方向上呈预定角度相互错开。

可选地，所述相邻的滚柱在安装方向上呈90°相互错开形成十字交叉结构。

可选地，所述保持架呈长条状结构，在所述保持架的中部位置设置有用于安装所述齿轮的第一安装槽，在所述保持架上还设置有多个用于安装所述滚柱的第二安装槽。

可选地，所述固定导轨的两端部均设置有第一限位件；和/或，

所述滑动导轨的两端部均设置有第二限位件。

可选地，所述第一限位件和所述第二限位件均为限位螺钉。

可选地，所述保持架相对的两侧分别导向配合在所述固定导轨、所述滑动导轨相应位置设置的导向槽内。

可选地，所述保持架相对的两侧均呈V型结构，所述固定导轨和滑动导轨侧壁上的导向槽与所述V型结构相匹配。

可选地，所述第一固定齿条的齿面、所述第二固定齿条的齿面、所述齿轮的齿面均位于垂直方向上；

或者是，

所述第一固定齿条的齿面、所述第二固定齿条的齿面、所述齿轮的齿面均位于水平方向上。

可选地，所述滑动导轨设置有两条，分别位于固定导轨的两侧，并与固定导轨的两侧配合在一起；

或者是，

所述固定导轨分别设置有两条，分别位于滑动导轨的两侧，并与滑动导轨的两侧配合在一起。

根据本发明的第二个方面，提供一种导轨机构，包括如上任一项所述的直线导轨副。

本发明实施例提供的直线导轨副，在固定导轨与滑动导轨之间设置了保持架，通过该保持架可以使固定导轨和滑动导轨更加紧凑的配合在一起，有利于减小直线导轨副的体积尺寸。保持架上设置的滚柱有助于使导轨受力均匀，同时也能向导轨施加预压，从而获得无间隙高刚性的直线导轨副。此外，保持架上的齿轮可以使保持架不会发生相对于固定导轨的蠕动，能使滑动导轨相对于固定导轨顺畅的滑动行走。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本公开一个实施例提供的直线导轨副的结构分解图。

图2是根据本公开一个实施例提供的直线导轨副的立体图。

图3是根据本公开一个实施例提供的保持架的结构分解示意图。

图4是根据本公开一个实施例提供的直线导轨副的第一种运动状态示意图。

图5是根据本公开一个实施例提供的直线导轨副的第二种运动状态示意图。

图6是根据本公开一个实施例提供的直线导轨副的第三种运动状态示意图。

附图标记说明：

1：固定导轨；11：第一固定齿条；12：第一限位件；2：滑动导轨；21：第二固定齿条；22：第二限位件；3：保持架；31：第一安装槽；32：第二安装槽；33：滚柱；34：齿轮轴；35：齿轮；4：导向槽。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明实施例提供了一种直线导轨副，其可应用在例如机器人、机械加工、自动化装配等要求高速、高精度、高稳定性的场合中。可以在一些机械设备的导轨机构中根据具体需要选择设置一组或者多组本发明提供的直线导轨副，用以完成相应的机械传动。

根据本发明实施例提供的直线导轨副，如图1和图2所示：其包括有固定导轨1，滑动导轨2以及保持架3。在所述固定导轨1的侧壁上装配有第一固定齿条11。在所述滑动导轨2的侧壁上装配有第二固定齿条12。所述保持架3位于所述第一固定齿条11与所述第二固定齿条12之间。并且，如图3所示，在所述保持架3的中部位置转动连接有齿轮35，在所述保持架3上以所述齿轮35为起始位置，还在所述齿轮35的两侧对称的安装有多个滚柱33。在本发明中，所述保持架3上的齿轮35分别与所述固定导轨1上的第一固定齿条11、所述滑动导轨2第二固定齿条21啮合在一起。当所述滑动导轨2相对于所述固定导轨1进行滑动行走时，所述保持架3上的齿轮35行走在所述固定导轨1的第一固定齿条11、所述滑动导轨2的第二固定齿条21之间。

本发明实施例提供的直线导轨副，在固定导轨1与滑动导轨2之间设置了特殊结构的保持架3。通过该保持架3可以使固定导轨1和滑动导轨2更加紧凑的配合在一起，能减小整个直线导轨副的体积，有助于实现直线导轨副结构紧凑化的设计，有利于将直线导轨副装配到机械设备中，不会占用过多的空间。特别是，在保持架3上位于齿轮35的两侧对称的设置有多个滚柱33，这一设计助于使导轨受力均匀，同时也能向导轨施加预压，从而能获得无间隙高刚性的直线导轨副。此外，滑动导轨2能相对于固定导轨1做来回的滑动行走，而在这一滑动行走的过程中，设置在固定导轨1上第一固定齿条11可以对保持架3起到一定的干涉作用，保持架3上的齿轮35与滑动导轨2上的第二固定齿条21可以保持固定不变的传动比，从而使保持架3不会发生相对于第一固定齿条11的蠕动现象。

在本发明中，如图3所示，在所述保持架3上位于所述齿轮35的同一侧：呈间隔设置的滚柱34的安装方向是相同的，而相邻的滚柱34在安装方向上呈预定角度相互错开。例如，在所述保持架3上位于所述齿轮35的同一侧安装有x个滚柱34，其中，x为自然数。在这x个滚柱34中，第1个、第3个……等奇数位的滚柱34的安装方向相同，第2个、第4个……等偶数位的滚柱34的安装方向相同，本例子中将位于奇数位的滚柱设定为第一滚柱，将位于偶数位的滚柱设定为第二滚柱，则第一滚柱和第二滚柱需要呈预定角度相互错开，以形成一种交叉结构。本发明中，滚柱交叉的设计能使导轨承受多个方向的负载，其稳定性和可靠性更好。

在本发明一个可选的例子中，所述相邻的滚柱34在安装方向上呈90°相互错开以形成十字交叉结构。该结构能进一步确保形成的直线导轨副在进行机械传动时受力均匀、稳定性好。当然，相邻的滚柱34在安装方向上也可以呈其它角度相互错开，本领域技术人员可以根据实际情况灵活进行调整，对此不作限制。

本发明提供的保持架3例如呈长条状结构。为了方便在保持架3上安装齿轮35，在保持架3上开设有用于装配齿轮35的第一安装槽31。具体地，将齿轮35通过齿轮轴34安装在第一安装槽31内，齿轮35可以绕着齿轮轴34产生转动。并且，在所述保持架3上还设置有多个用于安装所述滚柱33的第二安装槽32。多个滚柱33被安装在多个第二安装槽32内。

在本发明提供的直线导轨副中，如图1和图2所示，在所述固定导轨1的两端部均设置有第一限位件12。同样地，在所述滑动导轨2的两端部均设置有第二限位件22。在本发明一个可选的例子中，所述第一限位件12与所述第二限位件22相同，均采用的是限位螺钉。第一限位件12和第二限位件22均可以对保持架3的行程起到限位的作用。

如图4所示，按照图4中的视图方向。当滑动导轨2运动到固定导轨1的最下端时，保持架3也运行到了固定导轨1的最下端。此时，由固定导轨1下端的第一限位件12对保持架3进行下限位，同时滑动导轨2上端的第二限位件22对保持架3进行上限位。

如图5所示，按照图5中的视图方向，当滑动导轨2运动到固定导轨1的最上端时，保持架3也运行到了固定导轨1的最上端。此时，由固定导轨1上端的第一限位件12对保持架3进行上限位，同时滑动导轨2下端的第二限位件22对保持架3进行下限位。

如图6所示，当滑动导轨2运动到固定导轨1的中间位置时，保持架3也运行到了固定导轨1的中间位置。

在本发明的一个具体实施方式中，参考图1-图2，以及图4-图6所示，可以设计为：滑动导轨2具有两条，两条滑动导轨2分别位于固定导轨1的两侧，并与固定导轨1的两侧配合在一起。在本实施例中，两条滑动导轨2与固定导轨1的两侧分别通过第一固定齿条11、保持架3、第二固定齿条12配合在一起。此时，两条滑动导轨2可以相对于中部的固定导轨1实现顺畅的滑动行走。

在本发明的另一个具体实施方式中，还可以设计为：固定导轨设置两条，两条固定导轨分别位于滑动导轨的两侧，并与滑动导轨的两侧配合在一起。此时，滑动导轨可以相对于两侧的固定导轨滑动行走，在此不再具体说明。

本发明实施例提供的保持架3，如图1所示，该保持架3相对的两侧分别导向配合在固定导轨1、滑动导轨2相应位置设置的导向槽4内。该设计可以使保持架3稳定地保持在滑动导轨2与固定导轨1之间，以便于保持架3上的齿轮35保持与第一固定齿条11和第二固定齿条21啮合在一起。当滑动导轨2相对于固定导轨1滑动行走时，齿轮35可以行走在第一固定齿条11、第二固定齿条21之间。即利于安置保持架3，且确保滑动导轨2的滑动行走。

在本发明的一个具体实施方式中，参考图1所示，保持架3相对的两侧部均呈V型结构，固定导轨1和滑动导轨2的侧壁上的导向槽4与所述V型结构相匹配。该结构实现起来比较简单、也非常方便装配。

当然，保持架3的两侧部也可以根据需要设计成其它的结构。需要说明的是，当设计为其它结构时，固定导轨1和滑动导轨2的侧壁上导向槽4也要设计成与之形状相匹配的结构，以便于使保持架3位于滑动导轨2和固定导轨1之间，确保滑动导轨2相对于固定导轨1顺利的滑动行走。

本发明中，在保持架3上转动连接有齿轮35。齿轮35的设置数量可以根据实际需要灵活调整，本发明对此不作限制。当滑动导轨2相对于固定导轨1做来回的滑动行走时，滑动导轨2上的第二固定齿条21与保持架3上的齿轮35啮合，可带动保持架3一起同向运行。保持架3上的齿轮35分别与固定导轨1上的第一固定齿条11、滑动导轨2上的第二固定齿条21啮合，设置在固定导轨1上第一固定齿条11可以对保持架3起到一定的干涉作用，保持架3上的齿轮35与滑动导轨2上的第二固定齿条21可以保持固定不变的传动比，从而使保持架3不会发生相对于第一固定齿条2的蠕动现象。即使在做垂直运动时，保持架3也不会因重力作用蠕动到最底部而导致导轨的受力不均匀。

例如，齿轮35可以设置为一个，当设置一个齿轮35时，可以使齿轮35位于保持架3的中部。该设计有利于提升滑动行走的平稳性。又例如，齿轮35还可以设置为多个，当设置多个齿轮35时，可以使多个齿轮35均匀的分布在保持架3的中部位置。该设计有利于使滑动行走更加顺畅。

其中，所述保持架3例如可以采用钢、铜等金属材料制作，金属材料具有刚性好、使用寿命长等特点。保持架3也可以采用例如塑料材料等本领域熟知的有机材料制作，塑料材料具有质轻、运动中产生噪声小的特点。当然，保持架3还可以采用本领域熟知的其它材料制成，对此不作限制。

其中，所述齿轮35例如可以采用钢、铜等金属材料制作，金属材料具有刚性好、不易损伤等特点，但在行走时容易导致噪声较大。齿轮35也可以采用例如塑料材料等本领域熟知的有机材料制作，塑料材料具有质轻、行走中噪声小的特点。当然，齿轮35还可以采用本领域熟知的其它材料制成，对此不作限制。

需要说明的是，保持架3和齿轮35可以采用相同的材料制作，也可以采用不同的材料制作，可以根据需要灵活调整，对此不做限制。

本发明中，第一固定齿条11的齿面、第二固定齿条21的齿面、齿轮35的齿面均位于垂直方向上。或者是，第一固定齿条11的齿面、第二固定齿条21的齿面、齿轮35的齿面均位于水平方向上。上述的这两种方式中，第一固定齿条11、第二固定齿条21均为外置式的，加工比较方便，既可以降低加工难度，又可以提高加工精度。而且，由于第一固定齿条11、第二固定齿条21均为外置式的，拆卸比较方便，便于调整第一固定齿条11、齿轮35、第二固定齿条21之间的间隙，以使三者之间形成良好的配合关系，能减少冲击噪音，还能适当的降低第一固定齿条11、第二固定齿条21、以及齿轮35之间的磨损程度，以及适当的延长第一固定齿条11、第二固定齿条21以及齿轮35的使用寿命。

所述第一固定齿条11，其截面大体呈L形。第一固定齿条11的其中一段例如可以通过紧固件固定连接在固定导轨1的端面上，第一固定齿条11的另一段沿着固定导轨1的侧壁延伸。紧固件例如可以采用螺钉、螺栓、铆钉等本领域熟知的紧固件。采用紧固件装配第一固定齿条11时，具有拆卸方便的特点，利于调整第一固定齿条11和齿轮35之间的间隙。当然，第一固定齿条11也可以采用本领域熟知的其它固定方式设置在固定导轨1的端面上，例如粘合剂粘接、焊接等，只要能使第一固定齿条11装配在固定导轨1的端面上即可，本发明对此不作限制。

所述第二固定齿条21，其截面大体呈L形。第二固定齿条21的其中一段也可以通过紧固件固定在滑动导轨2的端面上，第二固定齿条21的另一段沿着滑动导轨2的侧壁延伸。紧固件例如可以采用螺钉、螺栓、铆钉等本领域熟知的紧固件。当采用紧固件装配第二固定齿条21时，拆卸第二固定齿条21时比较方便，利于调整第二固定齿条21和齿轮35之间的间隙。当然，第二固定齿条21也可以采用本领域熟知的其它固定方式设置在滑动导轨2的端面上，例如粘合剂粘接、焊接等，本发明对此不作限制。

所述第一固定齿条11和第二固定齿条21在加工时可以加工出装配部，并在装配部上设置有多个安装孔，以便于通过紧固件安装第一固定齿条11和第二固定齿条21。

所述第一固定齿条11、第二固定齿条21可以采用本领域熟知的金属材料制成。例如可以采用钢、铜等。金属材料强度较高，可以提高其使用寿命，但是存在齿轮35在其上行走时噪音较大的问题。所述第一固定齿条11和第二固定齿条21还可以采用塑料材料制成，虽然使用寿命相对于金属材料较短，但齿轮35在其上行走时不易引起噪音。当然，所述第一固定齿条11和第二固定齿条21的材料可以根据需要灵活选择，对此不作限制。

需要说明的是，第一固定齿条11、第二固定齿条21和齿轮35可以采用相同的材料制作。在本发明的一个具体实施方式中，第一固定齿条11、第二固定齿条21以及齿轮35均采用塑料材料制成，当齿轮35行走在第一固定齿条11、第二固定齿条21之间时，具有噪音小的特点。

本发明实施例提供的直线导轨副，可外接驱动装置。由驱动装置驱动滑动导轨2相对于固定导轨1滑动行走。具体来说，驱动装置例如可以采用丝杠、电机等本领域所熟知的驱动装置，本领域技术人员根据需要可以自由选择，本发明对此不作限制。本发明实施提供的直线导轨副，可应用于水平运动或/和垂直运动中。

另一方面，本发明实施例还提供了一种导轨机构，包括上述任一项所述的直线导轨副。本发明实施例提供的导轨机构可以应用于不同机械结构的机械传动中，本发明对此不做限制。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.直线导轨副，其特征在于：包括：

固定导轨，所述固定导轨的侧壁上装配有第一固定齿条；

滑动导轨，所述滑动导轨的侧壁上装配有第二固定齿条；以及，

保持架，所述保持架位于所述第一固定齿条、所述第二固定齿条之间；所述保持架的中部位置转动连接有齿轮，所述保持架上以所述齿轮为起始位置，在所述齿轮的两侧对称的安装有多个滚柱；所述齿轮分别与所述第一固定齿条、所述第二固定齿条啮合在一起，当所述滑动导轨相对于所述固定导轨滑动行走时，所述齿轮行走在所述第一固定齿条、所述第二固定齿条之间。

2.根据权利要求1所述的直线导轨副，其特征在于：所述保持架上在所述齿轮的同一侧：间隔设置的滚柱的安装方向相同，相邻的滚柱在安装方向上呈预定角度相互错开。

3.根据权利要求2所述的直线导轨副，其特征在于：所述相邻的滚柱在安装方向上呈90°相互错开形成十字交叉结构。

4.根据权利要求1所述的直线导轨副，其特征在于：所述保持架呈长条状结构，在所述保持架的中部位置设置有用于安装所述齿轮的第一安装槽，在所述保持架上还设置有多个用于安装所述滚柱的第二安装槽。

5.根据权利要求1所述的直线导轨副，其特征在于：所述固定导轨的两端部均设置有第一限位件；和/或，

所述滑动导轨的两端部均设置有第二限位件。

6.根据权利要求5所述的直线导轨副，其特征在于：所述第一限位件和所述第二限位件均为限位螺钉。

7.根据权利要求1所述的直线导轨副，其特征在于：所述保持架相对的两侧分别导向配合在所述固定导轨、所述滑动导轨相应位置设置的导向槽内。

8.根据权利要求7所述的直线导轨副，其特征在于：所述保持架相对的两侧均呈V型结构，所述固定导轨和滑动导轨侧壁上的导向槽与所述V型结构相匹配。

9.根据权利要求1所述的直线导轨副，其特征在于：所述第一固定齿条的齿面、所述第二固定齿条的齿面、所述齿轮的齿面均位于垂直方向上；

或者是，

所述第一固定齿条的齿面、所述第二固定齿条的齿面、所述齿轮的齿面均位于水平方向上。

10.根据权利要求1所述的直线导轨副，其特征在于：所述滑动导轨设置有两条，分别位于固定导轨的两侧，并与固定导轨的两侧配合在一起；

或者是，

所述固定导轨分别设置有两条，分别位于滑动导轨的两侧，并与滑动导轨的两侧配合在一起。

11.导轨机构，其特征在于，包括如权利要求1-10中任意一项所述的直线导轨副。

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