CN1199012C - 用于轴与由可分裂构件组成的滑动件之间相对运动的导向装置 - Google Patents

Abstract

一种导向装置，具有插入一滑动件的轴向延伸的轴部件，以允许滑动件与轴部件之间作相对轴向运动，滑动件具有至少三个彼此轴向相联的盘状部件、多个辊子形滚动元件和可旋转地支承滚动元件的支承轴，滚动元件在轴部件的外周表面上轴向滚动，在滑动件的通孔或通槽的内表面上形成多个沉窝，沉窝设置在多个都垂直于轴向方向的横截平面中，盘状部件在横截面处可以分开，沉窝容纳辊子形滚动元件，一第一盘状部件的至第二盘状部件的连接表面具有一第一半圆形槽，第二盘状部件的至第一盘状部件的连接表面具有一第二半圆形槽，第二半圆形槽与第一半圆形槽形成一完整的支承孔以容纳支承轴，依次类推，所述第一至第三盘状部件通过所述支承轴对中或对中地定位。

Description

用于轴与由可分裂构件组成的滑动件之间相对运动的导向装置

发明领域

本发明涉及一种导向装置，更具体地说，涉及一种支承一轴向延伸的轴部件和一可在轴部件上围绕轴部件滑动的滑动件的导向装置或线性支承装置。

发明背景

线性导向件在工厂一般用于运送产品或制品。如图11所示，一已有技术的线性导向件100包括一垂直于纸面延伸的线性轨道101、一设置在轨道101之上的滑动基部102和一对轨道滑轮104，每一滑轮被支承得可绕轴103旋转，轴103则安装于滑动基部102的底部表面。一轨道101的线性延伸的突出部101a与形成在各轨道滑轮104的外周表面上的槽104a相啮合。

运行中，当滑动基部102沿轨道101的延伸方向滑动时，各轨道滑轮104绕轴103旋转，并沿轨道101的突出部101a滚动，而轨道滑轮104的槽104a则与轨道101的突出部101a啮合。

在这样一种传统的线性导向件中，如图12所示，轨道滑轮104的槽104a与轨道101的突出部101a之间的接触表面形成在各个位置，而这些位置离开轨道滑轮104的中心线的距离或在这些位置的轨道滑轮104的半径是不同的。

因此，轨道滑轮104在半径为r₁的接触点的圆周速度不同于轨道滑轮104在半径为r₂(＞r₁)的另一接触点的圆周速度。因此，当轨道滑轮104沿轨道101的突出部101a滚动并沿轨道101滑动时，在这些圆周速度不同的位置出现滑移。结果是，轨道滑轮104的槽104a与轨道101的突出部101a之间的接触表面将会磨损。

本发明的一个目的是防止导向装置的接触表面磨损，并尽可能精确地制造一长度较长的滑动基部(滑动件)。

发明概要

本发明提供一种导向装置，它具有插入一滑动件的轴向延伸的轴部件，以允许所述滑动件与所述轴部件之间作相对轴向运动，所述滑动件具有至少三个彼此轴向相联的盘状部件，每一所述盘状部件有一轴向延伸的通孔或通槽，以和相邻盘状部件的相邻通孔或通槽形成一完整的通孔或通槽，以容纳所述轴部件，所述滑动件具有多个辊子形滚动元件和可旋转地支承所述滚动元件的支承轴，所述滚动元件可在所述轴部件的外周表面上轴向滚动，在所述滑动件的通孔或通槽的内表面上形成多个沉窝，所述沉窝设置在多个都垂直于所述轴向方向的横截平面中，所述盘状部件在所述横截面处可以分开，在每一所述沉窝中容纳一个辊子形滚动元件，一第一盘状部件的至第二盘状部件的连接表面具有一第一半圆形槽，所述第二盘状部件的至所述第一盘状部件的连接表面具有一第二半圆形槽，所述第二半圆形槽与所述第一半圆形槽形成一完整的支承孔以容纳所述支承轴，所述第二盘状部件的至第三盘状部件的另一连接表面具有另一第二半圆形槽，所述第三盘状部件的至所述第二盘状部件的连接表面具有一第三半圆形槽，所述第三半圆形槽与所述另一第二半圆形槽形成一完整的支承孔以容纳所述支承轴，由此所述第一至第三盘状部件通过所述支承轴对中或对中地定位。

在这里，可在轴部件的外表面上轴向滚动的辊子元件具有辊子形状或圆柱形，圆柱形表面形成滚动表面。因此，滚动元件与轴部件的外表面之间的接触表面形成在一个接触半径或离开滚动元件的中心线基本不变的位置。因此，在滚动元件与轴部件之间的接触表面不会出现滑动差，由此，避免了滚动元件与轴部件的外表面之间的接触表面的磨损。

此外，在这种情况下，整个滑动件由多个可分裂的盘状部件所形成，这些盘状部件在垂直于轴向并通过支承轴中心线的各横截面处是可以分开的，由此，有助于较长的滑动件的制造。

一般而言，一滑动件需要进行钻孔或进行成槽的加工，以形成一通孔或通槽。但是，要对长度大于一定长度的整体或单件式滑动件进行钻孔或进行槽的加工时，由于其长度，孔或槽的加工实际上很困难。还有，为了提高这样一种滑动件的孔或槽的加工精度，制造费用就要增加。而根据本发明，由于滑动件由多个可分裂的轴向叠堆的盘状部件所构成，将这种盘状部件的长度限定在能够精确加工孔或槽的合适长度上，就能精确地完成各盘状部件的孔或槽的加工。还有，将这些可分裂部件组合起来就能够使整个滑动件尽可能长地延长。

由于滑动件的各相邻盘状部件通过支承轴对中，因此，不需要用另外的零件使各盘状部件对中，由此减少了构件的数量，简化了装置的结构。

轴部件可以有圆形的外周表面，滚动元件可以有凹进弯曲的圆柱形表面。较佳的是，滚动元件的圆柱形表面的曲率半径“r”满足不等式0.52D≤r≤0.58D，其中D是轴部件的外周表面的直径。

在这一情况下，上述关系增加了滚动元件与轴部件的外周表面的接触面积，由此降低了滚动表面的表面压力。因此，提高了耐磨性能，增加了载重量。此外，可以保证滚动元件的平稳转动，避免了滚动元件的歪斜。

如果滚动元件的圆柱形表面的曲率半径“r”小于0.52D，滚动元件的平稳转动就会受阻，会出现滑动差。另一方面，如果滚动元件的圆柱形表面的曲率半径“r”大于0.58D，接触面积变小，载重量就将下降。

或者，轴部件具有在轴向延伸的平的外表面，滚动元件可以具有圆柱形表面的凸起弯曲的或线性延伸的母线。因此，滚动元件的平稳转动得到保证，避免了滚动元件的歪斜。尤其是，对于线性圆柱形表面，滚动元件的加工变得很容易。

较佳的是，支承轴的各支承孔是一不轴向和周向穿透各盘状部件的盲孔。类似地，各沉窝是一不周向和轴向穿透盘状部件的盲孔。因此，提高了各盘状部件的刚度。

一管状部件设置在滑动件的盘状部件的通孔或通槽的内表面上，以便支承轴部件与滑动件之间过大的径向负荷。

附图简要说明

为了能更全面地理解本发明，以下作为例子结合附图并详细地描述本发明的实施例，在没有按比例的附图中：

图1是本发明一实施例的导向装置的前视图，对应于一沿图2的线I-I截取的剖视图。

图2是一沿图1的线II-II截取的剖视图。

图3是图2的一部分的放大的视图。

图4是图3的一部分的另一放大的视图。

图5是导向装置的一滑动件的一可分裂部件的立体图。

图6是一沿图2的线VI-VI的剖视图，它仅仅示出了一滑动件的可分裂的部件。

图7是一用于导向装置的薄壁圆筒形部件的立体图。

图8是一导向装置的侧视图，它示出了本发明的另一种有所变化的情况。

图9是本发明另一实施例的导向装置的立体图。

图10是本发明又一实施例的导向装置的立体图。

图11示出了一已有技术的导向装置或线性导向件。

图12是图11的一部分的放大图。

较佳实施例的详细说明

请参阅附图，图1和2示出了本发明的一较佳实施例。如图1和2所示，一导向装置1包括一轴向延伸的实圆柱形轴2和一围绕在该轴2上的并可相对该轴2轴向滑动的圆筒形滑动件3。

轴2有一横截面为圆形的外周表面2a。滑动件3设置成围绕在轴2的外周表面2a上并有一横截面为圆形的轴向延伸的通孔3a。在通孔3a的内周表面上设置多个沉窝4。这些沉窝4在圆周方向彼此对齐，沿轴向设置多排这样周向对齐的沉窝4。在每一沉窝4内安置一滚针轴承5，以支承滑动件3，使滑动件可相对轴2轴向滑动。

在这里，以周向60°的间隔设置六个沉窝4，但也可以120°的间隔设置三个沉窝4。或者，以90°的间隔设置四个沉窝。沉窝的数量可根据轴的直径大小、导向装置的许可载重等条件确定。

如图3所示的滚针轴承5包括：一辊子形状的或圆筒形外座圈(或滚动元件)50，它在轴2的外周表面2a上轴向或垂直于纸面方向滚动；以及多个滚针51，这些滚针51可转动地支承在外座圈50的内侧上。一支承轴6插入滚针轴承5，外座圈50通过滚针51可转动地支承在支承轴6上。每一支承轴6安装在形成于滑动件3中的各沉窝4的支承孔30中。

如图4所示的外座圈50较佳地有一凹进弯曲的圆筒形表面50a。即，圆筒形表面50a的母线是凹进弯曲的。外座圈50的圆筒形表面50a的曲率半径略大于轴2的外周表面2a的曲率半径。具有这样一个不等式，0.52D≤r≤0.58D，其中r是外座圈50的圆筒形表面50a的曲率半径，D是轴2的接触圆筒形表面50a的外周表面2a的直径。在图4中，Or是圆筒形表面50a的曲率中心，OR是外周表面2a的曲率中心，而R是外周表面2a的半径，等于D/2。

从而，外座圈50与轴2的外周表面2a的接触面积增加了。由此，外座圈50与轴2之间的滚动表面的表面压力下降了，提高了耐磨性，允许的载重也上升了。此外，外座圈50的平稳转动得到了保证，避免了外座圈50的歪斜。还有，在这种情况下，外座圈50的圆筒形表面50a与轴2的外周表面2a之间的接触表面C形成在圆筒形表面50a的中心部分上。从而，接触半径或外座圈50的中心线到接触表面C的距离在接触表面C的每一部分基本上都相等。由此，防止在接触表面C出现由于外座圈50的转动而引起的滑动差(defferentialslip)。其结果是，接触表面C的磨损可靠地得到了下降。

此外，如果圆筒形形表面50a的曲率半径“r”小于0.52D，外座圈50的平稳转动受阻，会在表面2a与50a之间出现滑动差。如果曲率半径“r”大于0.58D，接触面积变小，可载的负荷将下降。

如图1所示的滑动件3由多个圆盘形的可分裂的部件(即多个可分开制造的部件)31、32和33轴向叠堆而构成。轴向可分裂的部件31、32和33在各穿过支承轴6的中心线和垂直于轴向的横截面处可分开。这些可分裂部件通过螺栓(未示出)彼此相连和固定。各可分裂部件具有多个可将螺栓插入轴向延伸的如图2所示的通孔38中。

形成在各可分裂部件的各沉窝4和支承孔30是不轴向和周向穿透可分裂部件的盲孔，如图5所示。因此，可分裂部件的刚度得到了保证。

如图6所示，各毗邻的可分裂部件具有形成在一位置处的横截面为半圆形的槽，该位置与轴向中心线m的距离为L。各相邻的槽形成支承孔30。在这里，将支承轴6插入槽中并使各相邻的可分裂部件彼此接触，支承轴6作为一定位销，各相邻可分裂部件可对中。这样，使各可分裂部件对中就不需要用另外的零件，由此减少了构件数量，简化了装置的结构。

将防尘密封件安装在设置于滑动件3通孔3a的两开口部分的可分裂部件31中，以阻止灰尘进入通孔3a。还有，可分裂部件32上有一凸缘部分，以通过一插入凸缘部分螺栓孔32a的螺栓紧固一基部部件(未示出)。

将一薄壁圆筒形部件7置于轴2的外周表面2a与滑动件3的通孔3a的内周表面之间。圆筒形部件7中形成有多个孔70，如图7所示。每一孔70对应于滑动件3的每一沉窝4。圆筒形部件7的设置是支承出现在轴2与滑动件3之间的径向负荷的。当施加一引起轴6弯曲变形的过大的径向负荷时，这样的径向负荷就由圆筒形部件7承受。圆筒形部件7较佳的是由诸如有润滑性的和耐磨损的含油金属或塑料的轴承材料所形成的。对此，干型特伏龙金属是较可取的，因为它不需要润滑剂。

在导向装置的运行中，当滑动件3沿轴2轴向移动时，滚针轴承5的各外座圈50绕各支承轴6转动并在轴2的外周表面2a轴向滚动。

在这里，如上所述，由于在外座圈50的圆筒形表面50a与轴2的外周表面2a之间的接触表面不再出现滑动差，就可避免接触表面的磨损。此外，在这种情况下，由于整个滑动件3由多个圆盘形的长度相对较短的可分裂部件所构成，通过轴向叠堆多个可分裂部件和精确钻出通孔，就能容易地制造长度相对较长的滑动件。

彼此相连的可分裂部件不一定全都是短的。如图8所示，也可用一长度较长的可分裂部件33’连接于相邻部件33。可分裂部分33’的长度应设置成能使这样的单件具有精度较高的钻孔。这样，就能够容易地制造具有较长长度的滑动件，高精度地钻出整个通孔。

其次，图9示出本发明另一实施例的导向装置。该导向装置11具有一由多个可沿轴21滑动的可分裂部件35所形成的滑动件。轴21的横截面为矩形，滑动件有一矩形横截面的通孔，以容纳轴21。各可分裂部件35通过多个贯穿螺栓9彼此紧固在一起。在各可分裂部件35设置类似于上述实施例中的滚针轴承5。

导向装置11的各滚针轴承5的外座圈具有线性延伸的圆筒形表面。即，外座圈的圆筒形表面的母线是直的，而不是弯曲的。在这里，保证了外座圈的平稳转动，避免了外座圈的歪斜，此外，有助于外座圈的运行。

图10示出了本发明又一实施例的导向装置。该导向装置12有一由多个可沿轨道22滑动的可分裂部件所形成的滑动件或滑动基部。轨道22的横截面为大致的I形，滑动件具有一容纳轨道22的通槽。各可分裂部件通过多个贯穿的螺栓9彼此紧固在一起。在各可分裂部件中设置若干滚针轴承5。

导向装置12的各滚针轴承5的外座圈具有凸起弯曲的圆筒形表面。即，外座圈的圆筒形表面的母线是凸起弯曲的。由此保证了外座圈的平稳转动，避免了外座圈的歪斜。

在不脱离本发明的基本精神或尤其在阅读了上述内容的基本特征的情况下，本领域的技术人员完全可以进行改变和采用本发明的原理实施其它的实施例。从所有的方面来看，所描述的实施例和例子都只能被认为是用于举例说明本发明的，本发明不限于所描述的实施例。本发明的范围应如所附的权利要求书所述，而不限于上面的描述。因此，尽管上面结合特定的实施例和例子描述了本发明，但结构、顺序、材料和类似的方面的改变对于本领域的技术人员而言是显而易见的，它们都将落在本发明的保持范围之内。

Claims (6)

1.一种导向装置，具有插入一滑动件的轴向延伸的轴部件，以允许所述滑动件与所述轴部件之间作相对轴向运动，

所述滑动件具有至少三个彼此轴向相联的盘状部件，每一所述盘状部件有一轴向延伸的通孔或通槽，以和相邻盘状部件的相邻通孔或通槽形成一完整的通孔或通槽，以容纳所述轴部件，

所述滑动件具有多个辊子形滚动元件和可旋转地支承所述滚动元件的支承轴，所述滚动元件可在所述轴部件的外周表面上轴向滚动，

在所述滑动件的通孔或通槽的内表面上形成多个沉窝，所述沉窝设置在多个都垂直于所述轴向方向的横截平面中，所述盘状部件在所述横截面处可以分开，在每一所述沉窝中容纳一个辊子形滚动元件，

一第一盘状部件的至第二盘状部件的连接表面具有一第一半圆形槽，所述第二盘状部件的至所述第一盘状部件的连接表面具有一第二半圆形槽，所述第二半圆形槽与所述第一半圆形槽形成一完整的支承孔以容纳所述支承轴，

所述第二盘状部件的至第三盘状部件的另一连接表面具有另一第二半圆形槽，所述第三盘状部件的至所述第二盘状部件的连接表面具有一第三半圆形槽，所述第三半圆形槽与所述另一第二半圆形槽形成一完整的支承孔以容纳所述支承轴，

由此所述第一至第三盘状部件通过所述支承轴对中或对中地定位。

2.如权利要求1所述的导向装置，其特征在于，所述轴部件具有横截面为圆形的外周表面，所述滚动元件具有凹进弯曲的圆筒形表面，所述圆筒形表面的曲率半径“r”满足不等式0.52D≤r≤0.58D，其中D是所述轴部件的外周表面的直径。

3.如权利要求1所述的导向装置，其特征在于，所述轴部件具有在轴向延伸的平的外表面，所述滚动元件具有凸起弯曲的圆筒形表面或线性圆筒形表面。

4.如权利要求1所述的导向装置，其特征在于，所述支承孔是不周向穿透所述相邻盘状部件的盲孔。

5.如权利要求1所述的导向装置，其特征在于，各所述沉窝是不轴向穿透各盘状部件的盲孔。

6.如权利要求1所述的导向装置，其特征在于，在所述滑动件的所述通孔或通槽的所述内表面上设置一薄壁的管状部件，以支承径向负荷。

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