CN113977299B - 一种直线滑动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种直线滑动装置，涉及导向机构领域。直线滑动装置，包括：第一导轨，所述第一导轨设有第一凹槽；第二导轨，所述第二导轨设有第一凸台，所述第一凸台容纳于所述第一凹槽内，所述第一凸台可相对所述第一凹槽滑动，所述第一凸台与所述第一凹槽之间容纳有润滑剂；超声波振子，所述超声波振子固定连接在所述第二导轨上，所述超声波振子的轴线方向与所述第一凸台的滑动方向平行。超声波振子的振动带动第一凸台高频率低振幅振动，使润滑剂形成流体状态，有效消除低速时的爬行现象。同时超声波振子的低振幅振动不会影响滑动的平稳性与精度。

Description

一种直线滑动装置

技术领域

本发明涉及导向机构领域，更具体地，涉及一种直线滑动装置。

背景技术

机床从发明之日起，导轨技术就是其核心技术之一。机床的加工精度主要取决于导向机构的导向精度和运动平稳性。

滑动导轨是由支承件和运动件直接接触的导轨。优点是结构简单、制造容易；接触刚度大。缺点是摩擦阻力大、摩损快；动、静摩擦系数差别大，低速度时，容易出现时走时停、时快时慢的爬行运动。为了降低滑动导轨的摩擦阻力，现有技术中往往在滑动导轨内注入润滑油。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直线滑动装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种直线滑动装置，包括：

第一导轨，所述第一导轨设有第一凹槽；

第二导轨，所述第二导轨设有第一凸台，所述第一凸台设置在所述第一凹槽内，所述第一凸台可相对所述第一凹槽滑动，所述第一凸台与所述第一凹槽之间容纳有润滑剂；

超声波振子，所述超声波振子固定连接在所述第二导轨上，所述超声波振子的轴线方向与所述第一凸台的滑动方向平行。

作为本发明的进一步改进，所述超声波振子固定连接在所述第一凸台的端部。

作为本发明的进一步改进，所述第二导轨远离第一凸台的一侧设置有第二凹槽，所述第二凹槽内容纳所述超声波振子。

作为本发明的进一步改进，所述第一凹槽具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁；所述第一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，所述第一侧壁和所述第二侧壁的间距从上至下逐渐变小；所述第三侧壁和所述第四侧壁的间距从上至下逐渐变小；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的底部沿所述第一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，包括第一底面，所述第一底面设置在所述第一侧壁和所述第二侧壁两者的底部沿所述第一凸台的滑动方向上；所述第一侧壁与所述第二侧壁相对平行设置；所述第三侧壁与所述第四侧壁相对平行设置；所述第一底面紧贴所述第二底面，并且所述第一底面可相对所述第二底面滑动。

作为本发明的进一步改进，所述第一底面上设有与所述第二底面滑动方向平行的第二通槽，所述第二通槽与所述第一底面之间有间隙。

作为本发明的进一步改进，所述第二通槽数量为两个，分别位于所述第一底面与所述第一侧壁连接处和所述第一底面与所述第二侧壁连接处。

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上至下逐渐变大；所述第三侧壁和所述第四侧壁的间距从上至下逐渐变大。

作为本发明的进一步改进，所述第一凸台的两侧相对平行设置第三肩部和第四肩部；所述第一凹槽的两侧相对平行设置第一肩部和第二肩部。

作为本发明的进一步改进，所述第一肩部紧贴所述第三肩部，所述第二肩部紧贴所述第四肩部，所述第一肩部可相对所述第三肩部滑动，所述第二肩部可相对所述第四肩部滑动。

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、本发明提供了一种直线滑动装置，创造性地增加超声波振子，并且将超声波振子固定连接在第二导轨上。超声波振子的振动带动第一凸台高频率低振幅振动，在润滑剂的作用下形成流体状态，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第一凸台的滑动方向平行，通过滑动方向的高频振动，使润滑剂形成流体状态，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导轨滑动方向平行，无需对重力做功，可以最大程度降低超声波振子能耗，并且第一导轨与第二导轨不会因超声波振动而发生碰撞导致磨损加剧。

3、本发明第一导轨设有第一凹槽，第二导轨设有第一凸台，超声波振子固定连接在第二导轨上，第二导轨远离第一凸台的一侧设置有第二凹槽，第二凹槽内容纳超声波振子，第二凹槽的设置增加了超声波振子安装空间，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，增大了第二导轨的适用范围，不会对其他结构造成干涉影响，也可以在现有直线滑动装置上进行改造。

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直线滑动装置的结构分解示意图。

图2是本发明实施例一中一种直线滑动装置的结构示意图。

图3是本发明实施例二中一种直线滑动装置的结构示意图。

图4是本发明实施例三中一种直线滑动装置的结构示意图。

图5是本发明实施例四中一种直线滑动装置的结构示意图。

图6是本发明实施例五中一种直线滑动装置的结构示意图。

图7是本发明实施例五中一种直线滑动装置另一视角的结构示意图。

图中，100、第一导轨；110、第一凹槽；111、第一侧壁；112、第二侧壁；113、第一底面；114、第三肩部；115、第四肩部；116、第二通槽；117、第一通槽；200、第二导轨；210、第一凸台；211、第三侧壁；212、第四侧壁；213、第二底面；214、第一肩部；215、第二肩部；220、第二凹槽；230、进油孔；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：

一种直线滑动装置，如图1和图2所示，包括：第一导轨100、第二导轨200和超声波振子300。第一导轨100设有第一凹槽110；第二导轨200设有第一凸台210；第一凸台210容纳于第一凹槽110内，第一凸台210可相对第一凹槽110滑动，第一凸台210与第一凹槽110之间容纳有润滑剂。超声波振子300固定连接在第二导轨200上，在本实施例中，超声波振子300的轴线方向与第一凸台210的滑动方向平行。

超声波振子300的振动带动第一凸台210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，进而使第一凸台210相对第一凹槽110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。

当超声波振子300的振动与滑动方向不同时，例如超声波振子300的振动与滑动方向垂直时，润滑剂无法沿着滑动方向形成快速的移动，超声波振子的振动与滑动方向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垂直于滑动方向的振动需要克服重力做功，增加能耗，当第二导轨200上方设置其他部件时，能耗进一步增加，降低超声波振子的使用寿命，并且垂直振动过程中第一凸台210与第一凹槽110之间的相互碰撞会增大第一凸台210与第一凹槽110的磨损程度，降低第一导轨100与第二导轨200的使用寿命。因此当超声波振子300的振动方向与导轨滑动方向相同情况下，其工作原理与产生的效果与超声波振子300的振动方向与滑动方向不同情况下的工作原理与产生的效果完全不同。超声波振子300的振动方向与导轨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。

进一步的，超声波振子300固定连接在第一凸台210的端部。在实际应用中，第二导轨200顶部往往需要设置机床上的其他部件，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，增大了第二导轨200的适用范围，不会对其他结构造成干涉影响。第一凸台210的设置为超声波振子300的安装提供了更大的空间。如果第二导轨200底部设置为凹槽则第二导轨200端部无法安装超声波振子300，若将超声波振子300安装到第二导轨200顶部或侧面则无法实现前文所述有益效果。

进一步的，超声波振子300刚性连接在第一凸台210端部，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，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，第一凹槽110具有相对设置的第一侧壁111和第二侧壁112以及第一通槽117；所述第一凸台210具有相对设置的第三侧壁211和第四侧壁212以及连接所述第三侧壁211和所述第四侧壁212的第二底面213。所述第一凸台210设置在所述第一凹槽110内，所述第一通槽117与所述第二底面213相对应，所述第一侧壁111与所述第三侧壁211相对应，所述第二侧壁112与所述第四侧壁212相对应。

在本实施例中，第一侧壁111和第二侧壁112的间距从上至下逐渐变小；第三侧壁211和所述第四侧壁212的间距从上至下逐渐变小；第一侧壁111抵靠在第三侧壁211上，第二侧壁112抵靠在第四侧壁212上，第一侧壁111可相对于第三侧壁211滑动，第二侧壁112可相对于第四侧壁212滑动。第三侧壁211与第四侧壁212共同支撑第一侧壁111与第二侧壁112，通过V形设置使第一导轨100有效支撑第二导轨200，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，第一通槽117设置在第一侧壁111和第二侧壁112两者的底部沿第一凸台210的滑动方向上。第一通槽117与第二底面213之间形成间隙。第一侧壁111与第三侧壁211的相对滑动以及第二侧壁112与第四侧壁212的相对滑动产生的少量磨屑及润滑剂可以进入第一通槽117内并流出，保持直线滑动装置的有效滑动，降低直线滑动装置的摩擦力，提高直线滑动装置的使用寿命。

进一步的，第一凸台210的两侧相对平行设置第三肩部214和第四肩部215；第一凹槽110的两侧相对平行设置第一肩部114和第二肩部115，第三肩部214与第一肩部114之间留有间隙，第四肩部215与第二肩部115之间留有间隙，上述间隙设置使第一凸台210相对第一凹槽110的滑动支撑力主要依赖第一侧壁111相对于第三侧壁211的支撑及相对滑动以及第二侧壁112相对于第四侧壁212的支撑及相对滑动。当直线滑动装置的长时间使用导致相对磨损时，上述间隙将逐渐减小，当减小至一定程度时，第三肩部214与第一肩部114抵接并产生相对滑动，第四肩部215与第二肩部115抵接并产生相对滑动，避免第二导轨200过度下沉，导致的机床加工精度下降。

进一步的，第一凸台210和/或第一凹槽110上设置有进油孔230，通过进油孔230向第一凸台210和第一凹槽110内注入润滑剂，使直线滑动装置时刻保持有润滑剂的润滑状态。

进一步的，与第一导轨100相匹配的第二导轨200数量为多个，多个第二导轨200设置在第一导轨100上，可相对第一导轨100滑动。

实施例二：

本实施例与实施例一相同内容不再赘述，其区别点在于：如图3所示，第二导轨200远离第一凸台210的一侧设置有第二凹槽220，第二凹槽220内容纳超声波振子300。超声波振子300不在外部，进一步释放空间。上述设置也同样可以设置在其他实施例中，本发明保护的范围包含但不限于本实施例所列举情形。

实施例三：

本实施例与实施例二相同内容不再赘述，其区别点在于：如图4所示，第二导轨200远离第一凸台210的一侧设置有第二凹槽220，第二凹槽220具有一侧开放端口。开放端口的设置，降低了加工难度，从开放端口处可直接进行加工，也降低了超声波振子300安装难度，超声波振子300可以直接从开放端口向内部插接安装。上述设置也同样可以设置在其他实施例中，本发明保护的范围包含但不限于本实施例所列举情形。

实施例四：

本实施例与实施例一相同内容不再赘述，其区别点在于：如图5所示，本实施例的直线滑动装置还包括第一底面113，所述第一底面113设置在所述第一侧壁111和所述第二侧壁112两者的底部沿所述第一凸台210的滑动方向上。第一侧壁111与第二侧壁112相对平行设置；第三侧壁211与第四侧壁212相对平行设置；第一底面113紧贴第二底面213，并且第一底面113可相对第二底面213滑动。第一底面113为支撑面，为第二底面213提供支撑力。通过底面支撑提供更稳定的支撑力。

进一步的，第一底面113上设有与第二底面213滑动方向平行的第二通槽116，第二通槽116与所述第一底面113之间有间隙。第二通槽116数量为两个，分别位于第一底面113与第一侧壁111连接处和第一底面113与第二侧壁112连接处。第二通槽116的设置使直线滑动装置相对滑动过程中产生的少量磨屑及润滑剂可以进入作为第二通槽116并流出，保持直线滑动装置的有效滑动，降低直线滑动装置的摩擦力，提高直线滑动装置的使用寿命。

实施例五：

本实施例与实施例一相同内容不再赘述，其区别点在于：如图6和图7所示，本实施例的直线滑动装置还包括第一底面113，所述第一底面113设置在所述第一侧壁111和所述第二侧壁112两者的底部沿所述第一凸台210的滑动方向上。第一侧壁111和第二侧壁112的间距从上至下逐渐变大；第三侧壁211和第四侧壁212的间距从上至下逐渐变大。

进一步的，如图6所示，第三肩部214紧贴第一肩部114，第四肩部215紧贴第二肩部115，第三肩部214可相对所述第一肩部114滑动，第四肩部215可相对第二肩部115滑动。第一底面113与第二底面213之间留有间隙。在之前的实施例中第三肩部214与第一肩部114留有间隙，第四肩部215与第二肩部115留有间隙，而在本实施例中，第一肩部114与第二肩部115为主要支撑结构，用于支撑第三肩部214和第四肩部215，通过增大接触面积为直线滑动装置提供更稳定的支撑力。上述设置也同样可以设置在其他实施例中，本发明保护的范围包含但不限于本实施例所列举情形。

进一步的，第一底面113上设有与第二底面213滑动方向平行的第二通槽116，第二通槽116与所述第一底面113之间有间隙。第二通槽116数量为两个，分别位于第一底面113与第一侧壁111连接处和第一底面113与第二侧壁112连接处。第二通槽116的设置使直线滑动装置相对滑动过程中产生的少量磨屑及润滑剂可以进入作为第二通槽116并流出，保持直线滑动装置的有效滑动，降低直线滑动装置的摩擦力，提高直线滑动装置的使用寿命。

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 (9)

1.一种用于数控机床的直线滑动装置，其特征在于，包括：

第一导轨，所述第一导轨设有第一凹槽；

第二导轨，所述第二导轨设置在所述第一导轨上方，所述第二导轨上设有第一凸台，所述第一凸台设置在所述第一凹槽内，所述第一凸台可相对所述第一凹槽滑动，所述第一凸台与所述第一凹槽之间容纳有润滑剂；与所述第一导轨相匹配的所述第二导轨数量为多个；

超声波振子，所述超声波振子固定连接在所述第二导轨上，所述超声波振子的轴线方向与所述第一凸台的滑动方向平行；

所述第二导轨远离所述第一凸台的一侧设置有第二凹槽，所述第二凹槽内容纳所述超声波振子，增加所述超声波振子的安装空间，所述超声波振子仅在滑动方向延伸，而不会占用垂直滑动方向的空间，增大所述第二导轨的适用范围，所述超声波振子与所述第一凸台刚性连接，所述超声波振子的振动带动第一凸台高频率低振幅振动，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移动并进入滑动界面，超声波振子与滑动方向相同的高频振动产生叠加效应，使所述第一凸台相对所述第一凹槽滑动瞬间进入流体润滑状态，以消除数控机床低速运行时的爬行问题。

2.根据权利要求1所述的用于数控机床的直线滑动装置，其特征在于，所述第二凹槽具有一侧开放端口，所述超声波振子从所述开放端口向内部插接安装。

3.根据权利要求1所述的用于数控机床的直线滑动装置，其特征在于，所述第一凹槽具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁；所述第一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。

4.根据权利要求3所述的用于数控机床的直线滑动装置，其特征在于，所述第一侧壁和所述第二侧壁的间距从上至下逐渐变小；所述第三侧壁和所述第四侧壁的间距从上至下逐渐变小；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。

5.根据权利要求3所述的用于数控机床的直线滑动装置，其特征在于，所述第一侧壁和所述第二侧壁两者的底部沿所述第一凸台的滑动方向上设有第一通槽。

6.根据权利要求3所述的用于数控机床的直线滑动装置，其特征在于，还包括第一底面，所述第一底面设置在所述第一侧壁和所述第二侧壁两者的底部沿所述第一凸台的滑动方向上；所述第一侧壁与所述第二侧壁相对平行设置；所述第三侧壁与所述第四侧壁相对平行设置；所述第一底面紧贴所述第二底面，并且所述第一底面可相对所述第二底面滑动。

7.根据权利要求6所述的用于数控机床的直线滑动装置，其特征在于，所述第一底面上设有与所述第二底面滑动方向平行的第二通槽，所述第二通槽与所述第一底面之间有间隙。

8.根据权利要求3所述的用于数控机床的直线滑动装置，其特征在于，所述第一侧壁和所述第二侧壁的间距从上至下逐渐变大；所述第三侧壁和所述第四侧壁的间距从上至下逐渐变大。

9.根据权利要求8所述的用于数控机床的直线滑动装置，其特征在于，所述第一凸台的两侧相对平行设置第三肩部和第四肩部；所述第一凹槽的两侧相对平行设置第一肩部和第二肩部；所述第一肩部紧贴所述第三肩部，所述第二肩部紧贴所述第四肩部，所述第一肩部可相对所述第三肩部滑动，所述第二肩部可相对所述第四肩部滑动。

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