CN113977298B - 一种托板滑动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种托板滑动装置，涉及导向机构领域。托板滑动装置包括：直线导轨，所述直线导轨包括平行设置的第一导轨、第二导轨以及连接所述第一导轨和所述第二导轨的底座；托板，所述托板包括平行设置的第三导轨和第四导轨，所述第三导轨和所述第一导轨之间容纳润滑剂，所述第三导轨可相对所述第一导轨滑动，所述第四导轨和所述第二导轨之间容纳润滑剂，所述第四导轨可相对所述第二导轨滑动，所述第三导轨和所述第四导轨之间设置有与所述第三导轨平行的超声波振子。超声波振子的振动带动第三导轨和第四导轨高频率低振幅振动，使托板相对直线导轨的滑动，有效消除低速时的爬行现象。同时超声波振子的低振幅震动不会影响滑动的平稳性与精度。

Description

一种托板滑动装置

技术领域

本发明涉及导向机构领域，更具体地，涉及一种托板滑动装置。

背景技术

在数控机床领域，滑动导轨装置的精度和平稳性决定了机床的加工精度。机床往往具有多个加工维度，不同加工维度的导轨装置通过托板连接，托板需承受一定的压力，托板与导轨装置构成托板滑动装置。当托板在导轨上低速滑动时，容易出现时走时停、时快时慢的爬行运动。为了降低托板与导轨间的摩擦阻力，现有技术中往往在托板与导轨间注入润滑油。然而只有在高速滑动时，润滑油的加入才能形成流体润滑状态，在低速时无法形成流体润滑状态，即使增加润滑油也无法有效降低摩擦阻力。如何克服滑动导轨的缺点，消除爬行运动，成为提高滑动导轨运行精度的关键所在。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够有效消除爬行运动，提高滑动导轨运行精度的托板滑动装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种托板滑动装置，包括：

直线导轨，所述直线导轨包括平行设置的第一导轨、第二导轨以及连接所述第一导轨和所述第二导轨的底座；

托板，所述托板包括平行设置的第三导轨和第四导轨，所述第三导轨和所述第一导轨之间容纳润滑剂，所述第三导轨可相对所述第一导轨滑动，所述第四导轨和所述第二导轨之间容纳润滑剂，所述第四导轨可相对所述第二导轨滑动，所述第三导轨和所述第四导轨之间设置有与所述第三导轨平行的超声波振子。

作为本发明的进一步改进，所述第一导轨设有沿滑动方向延伸的凹槽或凸台，所述第三导轨上设有与所述凹槽或凸台相配合的凸台或凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述凹槽和所述凸台同时呈矩形或V形或梯形或燕尾形。

作为本发明的进一步改进，所述第二导轨与所述第四导轨均为平面结构。

作为本发明的进一步改进，所述第二导轨设有沿滑动方向延伸的凹槽或凸台，所述第四导轨上设有与所述凹槽或凸台相配合的凸台或凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述凸台设置在所述凹槽内，所述凸台可相对所述凹槽滑动，所述凸台与所述凹槽之间容纳有润滑剂。

作为本发明的进一步改进，所述凹槽具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁；所述凸台具有相对设置的第三侧壁和第四侧壁以及连接所述第三侧壁和所述第四侧壁的第二底面。

作为本发明的进一步改进，所述第一侧壁抵靠在所述第三侧壁上，所述第二侧壁抵靠在所述第四侧壁上，所述第一侧壁可相对于所述第三侧壁滑动，所述第二侧壁可相对于所述第四侧壁滑动。

作为本发明的进一步改进，所述第一侧壁和所述第二侧壁两者靠近所述第二底面一端沿所述凸台的滑动方向上设有第一通槽。

作为本发明的进一步改进，所述第一侧壁和所述第二侧壁的间距从远离第一通槽一端至靠近第一通槽一端逐渐变小；所述第三侧壁和所述第四侧壁的间距从远离第二底面一端至靠近第二底面一端逐渐变小。

作为本发明的进一步改进，所述托板远离所述直线导轨一端设置有直线滑动装置。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

1、本发明提供了一种托板滑动装置，创造性地增加超声波振子，并且将超声波振子固定连接在托板上。超声波振子的振动带动第三导轨和第四导轨高频率低振幅振动，使托板相对直线导轨的滑动，有效消除低速时的爬行现象。同时超声波振子的低振幅震动不会影响滑动的平稳性与精度。

2、本发明超声波振子的轴线方向与托板的滑动方向平行，通过沿滑动方向的高频振动，使润滑剂进入滑动界面，可以使第一凸台相对第一凹槽滑动瞬间进入流体润滑状态，降低摩擦力，改善爬行问题。此外，超声波振子振动方向与托板滑动方向平行，无需对重力做功，可以最大程度降低超声波振子能耗，并且托板与直线导轨不会因超声波振动而发生碰撞导致磨损加剧。

3、本发明超声波振子固定连接在托板上，并且超声波振子仅仅在滑动方向上延伸而不会占用垂直滑动方向的空间，增大了托板滑动装置的适用范围，不会对其他结构造成干涉影响，也可以在现有导轨装置上进行改造。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明实施例一中一种托板滑动装置的结构示意图。

图2是本发明实施例一中第一导轨和第三导轨的剖视图。

图3是本发明实施例一中托板的结构示意图。

图4是本发明实施例一中托板另一视角的结构示意图。

图5是本发明实施例一中直线导轨的结构示意图。

图6是本发明实施例二中一种托板滑动装置的结构示意图。

图7是本发明实施例二中第一导轨和第三导轨的剖视图。

图8是本发明实施例三中一种托板滑动装置的结构示意图。

图中，100、直线导轨；110、第一导轨；111、第一凸台；112、第三侧壁；113、第四侧壁；114、第二底面；115、容纳槽；120、第二导轨；121、第二凸台；130、底座；200、托板；210、第三导轨；211、第一凹槽；212、第一侧壁；213、第二侧壁；214、第一通槽；220、第四导轨；221、第二凹槽；230、燕尾形凸台；300、超声波振子；310、换能器；320、变幅杆。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

下面结合图1至图7对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

实施例一：

一种托板滑动装置，如图1至图5所示，包括直线导轨100、托板200和超声波振子300。

直线导轨100包括平行设置的第一导轨110、第二导轨120以及连接所述第一导轨110和所述第二导轨120的底座130；托板200包括平行设置的第三导轨210和第四导轨220，第三导轨210与第一导轨110之间容纳润滑剂，第三导轨210可相对第一导轨110滑动，第四导轨220和第二导轨120之间容纳润滑剂，第四导轨220可相对第二导轨120滑动，第三导轨210和第四导轨220之间设置有与第三导轨210平行的超声波振子300。

在本发明中，超声波振子300的轴线方向与第三导轨210的滑动方向平行。超声波振子300的振动带动托板200高频率低振幅振动，通过与滑动方向相同的高频振动，使润滑剂沿着滑动方向形成快速的移动，进而使第一导轨110相对第二导轨120的滑动瞬间进入流体润滑状态，大幅降低摩擦力、减少磨损、改善爬行问题，提高使用寿命。超声波振子300与托板200滑动方向相同的高频振动能够产生叠加效应，加速流体润滑状态的形成。同时超声波振子300的振动幅度远小于直线滑动装置的滑动精度，因此不会影响直线滑动装置滑动的平稳性与精度。

在本发明中，超声波振子300的振动方向必须与托板200的滑动方向平行，才能获得上述有益效果。因为当超声波振子300的振动与托板200的滑动方向不同时，例如超声波振子300的振动与托板200的滑动方向垂直时，托板200无法在润滑剂的作用下沿着滑动方向形成快速的移动，超声波振子300的振动与托板200的滑动也无法形成叠加效应，无法进入流体润滑状态，进而无法达到降低摩擦力、改善爬行的效果。并且超声波振子300垂直于托板200滑动方向的振动需要克服重力做功，增加能耗，当托板200上方设置其他部件时，能耗进一步增加，降低超声波振子300的使用寿命，并且垂直振动过程中第一导轨110与第三导轨210之间的相互碰撞会增大第一导轨110与第三导轨210间的磨损程度，降低托板滑动装置的使用寿命。超声波振子300的振动方向与托板滑动方向相同情况下，可以完全克服上述缺点，带来消除爬行问题、减少磨损、提高精度等有益效果。

在实际应用中，托板200顶部往往会设置机床上的其他直线滑动装置，如导轨，在本实施例中超声波振子300仅仅在滑动方向上延伸而不会占用垂直滑动方向的空间，增大了托板滑动装置的适用范围，不会对其他结构造成干涉影响。

优选的，托板200远离直线导轨100一端可以设置凸台或凹槽，安装在托板200上的导轨可以设置与上述凸台或凹槽形状匹配的凹槽或凸台，凹槽与凸台形状相匹配，可实现相对滑动即可形成滑动结构。

优选的，凹槽与凸台均可以设置为矩形、V形、梯形、燕尾形等多种形状。本发明所保护的范围包含但不限于上述列举情形。具体的，在本实施例中，托板200远离直线导轨100一端设置有燕尾形凸台230。燕尾形凸台230上可滑动安装另一维度的导轨。上述导轨可带动机床刀具移动。进一步的，上述导轨上也可以设置超声波振子，优选的超声波振子的振动方向与上述导轨移动方向相同。机床上的导轨均可设置与移动方向相同的超声波振子，以此消除爬行问题、减少磨损、提高精度。优选的，超声波振子300设置在第三导轨210与第四导轨220之间，超声波振子300的振动可以带动整个托板200振动。超声波振子300设置的具体位置可以根据具体的使用需求进行调整。

优选的，超声波振子300刚性连接在托板200上，更具体的，所述刚性连接为螺纹连接。超声波振子300包括相连接的换能器310和变幅杆320，具体的，在本实施例中，变幅杆320与托板200通过螺纹连接。超声波振子300的工作原理是通过换能器310将高频电信号转换成具有超声频的机械振动能，再通过变幅杆320使振幅变大，可以使被驱动件进行高频振动，从而使其维持在流体润滑状态，并消除爬行现象。

进一步的，第一导轨110设有沿滑动方向延伸的凹槽或凸台，第三导轨210上设有与所述凹槽或凸台相配合的凸台或凹槽。优选的，凹槽与凸台均可以设置为矩形、V形、梯形、燕尾形等多种形状。凹槽与凸台形状相匹配，可实现相对滑动即可形成滑动结构，本发明所保护的范围包含但不限于上述列举情形。

在本实施例中，第一导轨110设有沿滑动方向延伸的第一凸台111，所述第三导轨210上设有与所述第一凸台111相配合的第一凹槽211。第一凸台111设置在第一凹槽211内，第一凸台111可相对第一凹槽211滑动，第一凸台111与第一凹槽211之间容纳有润滑剂。第一凸台111与第一凹槽211相配合的滑动结构在滑动的同时可以起到导向的效果，保证第一凸台111在第一凹槽211内部滑动，而不能偏离轨道，保证精确导向。

进一步的，第一凹槽211具有相对设置的第一侧壁212和第二侧壁213；第一凸台111具有相对设置的第三侧壁112和第四侧壁113以及连接所述第三侧壁112和所述第四侧壁113的第二底面114。

进一步的，第一侧壁212和第二侧壁213两者靠近第二底面114一端沿凸台的滑动方向上设有第一通槽214。第一通槽214与第二底面114之间形成间隙。当第一导轨110与第三导轨210相对滑动时，若没有第一通槽214与第二底面114之间的间隙，第一导轨110与第三导轨210之间没有任何间隙容易造成卡死问题。

第一侧壁212抵靠在第三侧壁112上，第二侧壁213抵靠在第四侧壁113上，第一侧壁212可相对于第三侧壁112滑动，第二侧壁213可相对于第四侧壁113滑动。优选的，第一侧壁212和第二侧壁213的间距从远离第一通槽214一端至靠近第一通槽214一端逐渐变小；第三侧壁112和第四侧壁113的间距从远离第二底面114一端至靠近第二底面114一端逐渐变小。通过V形设置使第一导轨110与第三导轨210实现有效支撑，并使其产生相对滑动。V形设置能够有效提高支撑力，提高滑动直线滑动装置的结构稳定性。

进一步的，第一导轨110靠近第一凸台111处设置有滑动方向延伸的容纳槽115。第一侧壁212与第三侧壁112的相对滑动以及第二侧壁213与第四侧壁113的相对滑动产生的少量磨屑及润滑剂可以进入容纳槽115内并流出，保持托板滑动装置的有效滑动，降低托板滑动装置的摩擦力，提高托板滑动装置的使用寿命。

在本实施例中，第二导轨120与第四导轨220为平面结构。平面结构的设置不但简化了结构，而且降低加工难度，减少接触摩擦，降低摩擦阻力。需要知道的是，第二导轨120与第四导轨220也可以设置为相配合的凸台与凹槽结构，如本实施例三所列举情形。

实施例二：

本实施例与实施例一相同内容不再赘述，区别点在于本实施例中第一凹槽211与第一凸台111的设置位置与实施例一不同：如图6和图7所示，第一导轨110设有沿滑动方向延伸的第一凹槽211，第三导轨210上设有与第一凹槽211相配合的第一凸台111。第一凸台111设置在第一凹槽211内，第一凸台111可相对第一凹槽211滑动，第一凸台111与第一凹槽211之间容纳有润滑剂。第一凸台111与第一凹槽211相配合的滑动结构在滑动的同时可以起到导向的效果，保证第一凸台111在第一凹槽211内部滑动，而不能偏离轨道，保证精确导向。

本实施例中，第一凸台111与第一凹槽211的侧壁及底面设置与实施例一相同，第一凹槽211具有相对设置的第一侧壁212和第二侧壁213；第一凸台111具有相对设置的第三侧壁112和第四侧壁113以及连接第三侧壁112和第四侧壁113的第二底面114。

第一侧壁212和第二侧壁213两者靠近第二底面114一端沿第一凸台111的滑动方向上设有第一通槽214。第一通槽214与第二底面114之间形成间隙。在本实施例中，第一导轨110上并未额外设置容纳槽115，本实施例中的第一通槽214承担了容纳槽115的作用，第一通槽214与第二底面114之间的间隙，不但避免了第一导轨110与第三导轨210之间没有任何间隙容易造成卡死问题，而且第一侧壁212与第三侧壁112的相对滑动以及第二侧壁213与第四侧壁113的相对滑动产生的少量磨屑及润滑剂可以进入第一通槽214内并流出，保持托板滑动装置的有效滑动，降低托板滑动装置的摩擦力，提高托板滑动装置的使用寿命。

实施例三：

本实施例与实施例一相同内容不再赘述，区别点在于本实施例中第二导轨120与第四导轨220与实施例一不同：如图8所示，在实施例一中，第二导轨120与第四导轨220均为平面结构。在本实施例中，第二导轨120、第四导轨220的结构采用形状匹配的凸台与凹槽结构设计。优选的，第二导轨120设有沿滑动方向延伸的第二凹槽221，第四导轨220上设有与第二凹槽221相配合的第二凸台121。第二凸台121设置在第二凹槽221内，第二凸台121可相对第二凹槽221滑动，第二凸台121与第二凹槽221之间容纳有润滑剂。第二凸台121与第二凹槽221相配合的滑动结构在滑动的同时可以起到导向的效果，保证第二凸台121在第二凹槽221内部滑动，而不能偏离轨道，保证精确导向。可以想到的是，第二导轨120也可以设置第二凸台121，第四导轨220设置与第二凸台121相配合的第二凹槽221。

第二凹槽221的结构设置与第一凹槽211的结构设置相同，第二凸台121的结构设置与第一凸台111的结构设置相同，在此不再赘述。第一导轨110与第三导轨210配合，第二导轨120与第四导轨220配合可以形成双轨道滑动结构，进一步提高导向精度和滑动的稳定性和精确度。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于数控机床的托板滑动装置，其特征在于，

包括：

直线导轨，所述直线导轨包括平行设置的第一导轨、第二导轨以及连接所述第一导轨和所述第二导轨的底座；

托板，所述托板包括平行设置的第三导轨和第四导轨，所述第三导轨和所述第一导轨之间容纳润滑剂，所述第三导轨可相对所述第一导轨滑动，所述第四导轨和所述第二导轨之间容纳润滑剂，所述第四导轨可相对所述第二导轨滑动，所述第三导轨和所述第四导轨之间设置有与所述第三导轨平行的超声波振子；

所述超声波振子的振动带动所述托板高频率低振幅振动，通过与滑动方向相同的高频振动，使润滑剂沿着滑动方向形成快速的移动，进而使所述第一导轨相对所述第二导轨的滑动瞬间进入流体润滑状态。

2.根据权利要求1所述的用于数控机床的托板滑动装置，其特征在于，

所述第一导轨设有沿滑动方向延伸的凹槽或凸台，所述第三导轨上设有与所述凹槽或凸台相配合的凸台或凹槽。

3.根据权利要求2所述的用于数控机床的托板滑动装置，其特征在于，

所述凹槽和所述凸台同时呈矩形或V形或梯形或燕尾形。

4.根据权利要求1所述的用于数控机床的托板滑动装置，其特征在于，

所述第二导轨与所述第四导轨均为平面结构。

5.根据权利要求1所述的用于数控机床的托板滑动装置，其特征在于，

所述第二导轨设有沿滑动方向延伸的凹槽或凸台，所述第四导轨上设有与所述凹槽或凸台相配合的凸台或凹槽。

6.根据权利要求2或5所述的用于数控机床的托板滑动装置，其特征在于，

所述凹槽具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁；所述凸台具有相对设置的第三侧壁和第四侧壁以及连接所述第三侧壁和所述第四侧壁的第二底面。

7.根据权利要求6所述的用于数控机床的托板滑动装置，其特征在于，

所述第一侧壁抵靠在所述第三侧壁上，所述第二侧壁抵靠在所述第四侧壁上，所述第一侧壁可相对于所述第三侧壁滑动，所述第二侧壁可相对于所述第四侧壁滑动。

8.根据权利要求7所述的用于数控机床的托板滑动装置，其特征在于，

所述第一侧壁和所述第二侧壁两者靠近所述第二底面一端沿所述凸台的滑动方向上设有第一通槽。

9.根据权利要求8所述的用于数控机床的托板滑动装置，其特征在于，

所述第一侧壁和所述第二侧壁的间距从远离第一通槽一端至靠近第一通槽一端逐渐变小；所述第三侧壁和所述第四侧壁的间距从远离第二底面一端至靠近第二底面一端逐渐变小。

10.根据权利要求1-5、7-9任一项所述的用于数控机床的托板滑动装置，其特征在于，

所述托板远离所述直线导轨一端设置有直线滑动装置。

Images