CN1250434C - 线性导向装置以及滚子连接构件 - Google Patents

Abstract

一种线性导向装置，该导向装置包括一导轨以及多个滚子，其中导轨具有滚子轨道表面和一滚子循环路径，该路径具有与相应的轨道表面相应的负载滚子轨道表面，而滚子被设置并容纳在滚子循环路径中，并且与移动构件的移动相关地相对于轨道轴循环。各个滚子具有的比例为：约1.5＜L/Da＜约3。通过将滚子长度与滚子直径的比值设为：约1.5＜L/Da＜约3，当导向装置的各部分型式相同时，滚子型线性导向装置的基本额定静负载比滚珠型的滚动导向装置的更大。通过将比值设为：L/Da＜约3，无需严格地对轴向间隙进行尺寸控制，就必定可以防止偏斜的发生。

Description

线性导向装置以及滚子连接构件

技术领域

本发明涉及一种具有若干滚子的线性导向装置，这些滚子可进行滚动运动，并且被放置在一轨道轴和一移动构件之间，本发明还涉及一种滚子连接构件，该构件用于以可滚动和滑动的方式保持滚子。

背景技术

滚动导向装置包括一导轨；一移动块，该移动块通过多个滚动元件沿导轨滑动设置；以及多个滚子，这些滚子放置在导轨和移动块之间。图1示出了一种滚动导向装置，该导向装置具有若干置于其中的滚子。当移动块101相对于导轨104移动时，位于负载区域中的滚子100在滚动时被界定在两滚子轨道表面102之间，由此推动位于非负载区域B中的滚子100。这样，位于非负载区域B中的滚子100被推入停留侧上的负载区域A中。这样，滚子100可通过沿移动块101形成的一滚子循环路径循环。

滚珠为球体形，并且含有不定数量的旋转轴线。因此，滚珠可以根据情况需要，沿任意方向运动。由于滚子100是圆柱体形的，每一个滚子100仅具有一条旋转轴线，因此，滚子100的运动方向被限制在单个方向中。滚子的旋转轴线和移动方向必须保持为直角。如图2所示，在使用滚子100的线性运动导向装置中，如果移动块101的滚子轨道表面102变得不平行于导轨104的滚子轨道表面102，或者如果有一个偏移负载作用在移动块101上时，滚子100的旋转轴线105和移动方向就会产生变化而不形成一直角。这种滚子100相对正常的旋转轴线倾斜的现象被称作“偏斜”。在全滚子型的线性运动导向装置的情况中，多个最合适的滚子100被结合到滚子循环路径中，位于旋转轴线方向中的相应的滚子100的端面与移动块101的凸缘103相接触，由此可防止滚子100偏斜的发生。

如果负载作用在线性运动上，滚子元件、移动块101或导轨104将弹性变形。滚子元件、移动块10或导轨104抵抗变形的程度被称为线性运动导向装置的刚性。采用滚子100作为滚动元件的线性运动导向装置具有的刚性通常比采用滚珠作用滚动元件的线性运动导向装置大。其中结合有滚子的线性运动导向装置的刚性取决于滚子100的数量和轴向长度。滚子100数量越多且它们的轴向长度越长，线性运动导向装置的刚性则越大。换而言之，在线性运动导向装置中结合入大量细长的滚子将有效地增加导向装置的刚性。

当采用细长滚子来提高刚性时，不能在滚子100的端面和凸缘103之间确保相对于滚子100的长度在其旋转方向有的较大的接触面积。因此，在滚子100中易于发生偏斜。因此，可能产生的问题有：滚子不能转动的现象(即锁死现象)，发热现象，以及由于当滚子位于负载区域中引起的振动而造成的工作台振动的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线性导向装置以及一种用于线性导向装置的滚子连接构件，它们可以可靠地防止滚子偏斜的发生并且提高刚性。

为了达到上述目的，根据本发明的第一个方面，提供的一种线性导向装置包括：

一轨道轴，该轨道轴具有滚子轨道表面；

一移动构件，该构件具有滚子循环路径，该路径具有与各自的滚子轨道表面相对应的负载滚子轨道表面，并且循环路径以一种可相对移动的方式与轨道轴相连；

多个滚子，这些滚子设置并容纳在滚子循环路径中，并且与移动构件的移动相关地相对于轨道轴循环；

其中，滚子形成为可满足以下关系：约1.5＜L/Da＜约3，其中Da表示滚子的直径，L表示滚子沿旋转轴线的方向的长度，多个滚子被设置成，这些滚子的旋转轴线相互平行；线性导向装置具有一滚子保持器，该保持器用于可旋转且可滑动地保持多个滚子；以及滚子保持器具有多个均被置于滚子之间的垫片以及若干用于使垫片相互连接的柔性结合部分，所述滚子通过公式表达为可防止滚子可能的倾斜，每个滚子循环路径包括一滚子释放路径以及一对U型转向路径，这样，多个滚子在滚子循环路径中不断地循环。

根据本发明的第二个方面，在根据本发明第一个方面的线性导向装置中，在垫片的任一侧上都形成有与各个滚子的外表面的几何形状相匹配的凹面。

根据本发明的第三个方面，根据本发明第一个方面的线性导向装置，结合部分相对于旋转轴线的方向从滚子的端面横向伸出。

根据本发明的第四个方面，在根据本发明第一个方面的线性导向装置中，导向部分沿移动构件的滚子循环路径形成。

根据本发明的第五个方面，提供了一种用于线性导向装置的滚子连接构件，该连接构件包括：

一滚子保持器，该保持器包括：

多个滚子，这些滚子被设置成滚子的旋转轴线相互平行；以及

一滚子保持器，该保持器具有多个均被置于滚子之间的垫片以及若干用于使垫片相互连接的柔性结合部分，其中，滚子形成为可满足以下关系：约1.5＜L/Da＜约3，其中Da表示滚子的直径，而L表示滚子沿旋转轴线的方向的长度。

根据本发明的第六个方面，在根据第五个方面的用于线性导向装置的滚子连接装置中，在垫片的任一侧上都形成有与各个滚子的外表面的几何形状相匹配的凹面。

根据本发明的第七个方面，在根据第五个方面的用于线性导向装置的滚子连接装置中，结合部分相对于旋转轴线的方向从滚子的端面横向伸出。

附图说明

图1为示出一线性运动导向装置的截面图，该导向装置具有若干结合在其中的相关技术的滚子；

图2为受到偏斜作用的滚子的示图；

图3示出了这样一种情况，其中滚子的有效长度设成满足实施例中描述的“必要条件1”的滚珠的直径Db基本相同；

图4为示出了滚珠型滚动导向装置的截面图，该导向装置为满足实施例中描述的“必要条件2”的比较对象；

图5为这样一张图表，其中示出了当L/Da设为1.5时，滚子型滚动导向装置的基本额定静载荷Co及滚珠型滚动导向装置的基本额定静载荷Co；

图6A和6B为示出了计算斜角的一表达式中使用的值的示意图(其中，图6A为滚子的侧视图；图6B为滚子的平面图)；

图7为一图表，该图表的横轴表示ΔL/L(＝ζ)，其纵轴表示偏斜角β；

图8为示出了根据本发明第一实施例的线性运动导向装置的分解立体图；

图9为该线性运动导向装置的侧视图，并局部包括了垂直于纵向的该导向装置的截面图；

图10A和10B示出了一个通过滚子循环路径循环的滚子，在图10A中示出了位于负载区域中的滚子循环路径，而图10B示出了位于非负载区域中的滚子循环路径；

图11A和11B示出了滚子直径与滚子长度的比，在图11A中示出了L/Da的值取为1.5的情况，而图11B中示出了L/Da的值取为3的情况；

图12A和12B示出了滚子的偏斜角，在图12A中示出了一个根据实施例的滚子，而图12B中示出了一个针状的滚子；以及

图13A到13C为示出了滚子保持器的示图，图13A为一平面图，图13B为一侧面图，而图13C为一正视图。

具体实施方式

以下，将参照附图对本发明的较佳实施例进行更详细的说明。

为了更好地理解本发明，在附图中给出的参考标号与元件相关，并且这些标号包括在说明书中。然而，参考标号并不会使本发明受到说明的实施例的限制。

本发明的发明人发现，通过将其中旋转方向中的滚子的长度与滚子直径的比设置在一预定范围内，可以有效防止滚子偏斜的发生，并提高滚动导向装置的刚性。

更具体地说，根据本发明的第一个方面的滚动导向装置包括：

一轨道轴1，该轨道轴1具有滚子轨道表面1b；以及

一移动构件2，该构件具有滚动循环路径，该路径包括与相对的辊子导轨表面1b相应的负载滚子导轨表面4d，并且该循环路径以一种可相对移动的方式与导轨轴1相连；以及

多个滚子3，这些滚子设置并容纳在滚子循环路径中，并且与移动构件2的活动相联系相对于轨道轴1循环。此外，滚子3形成为可满足以下关系：约1.5＜L/Da＜约3，其中Da表示滚子3的直径，L表示滚子3在其转动轴线中的长度。

以下将说明滚子长度与滚子直径的比值满足：L/Da＞约1.5的理由。当L/Da改变为不同的值时，将决定采用滚子作为滚动元件的滚动导向装置(即，滚子式的滚动导向装置)以及采用滚珠作为滚动元件的滚动导向装置的基本额定静载荷，其中假定两种滚动导向装置的型式相同。此处，基本额定静载荷是指当在滚动元件中产生的、在移动构件中产生的以及在轨道轴中产生的变形总量达到公差限度时的载荷。用于滚子型的滚动导向装置的计算公式以及用于滚珠型的滚动导向装置的计算公式被使用，对于公式的要求如下。

〔必要条件1〕如图3所示，对于滚子型的滚动导向装置以及滚珠型的滚动导向装置，滚子的有效长度L被设成与滚珠的直径Db基本相同。其基本原因如下。不管采用何种类型的滚动元件(滚珠还是滚子)，用作移动构件的移动块的尺寸都被根据各个型号而设成一预定值。在滚珠的情况下，滚珠的直径Db被设成可以实现滚珠运动(例如改变方向)的最大尺寸，但该最大尺寸是在移动块尺寸的范围的。另外，在滚子的情况下，滚子的长度L和直径Da被设置成可以实现滚子运动(例如改变方向)的最大尺寸。如果要试图将最大尺寸的滚珠和滚子插入同一型式的移动块，则必定需满足以下关系：L≈Db。

〔必要条件2〕上述滚子型滚动导向装置和图8和图9示出的实施例结合使用。当和滚珠型的滚动导向装置相比较时，使用的是如图4示出的结构的滚动导向装置。滚动导向装置是滚珠型的，并且经过由本申请人开发(申请人指定其型号为NRS)，从而使其表现出与滚子型滚动导向装置相同的刚性。在所有市场上能买到的滚动导向装置中，包括其他厂商的产品，该滚动导向装置具有最大的基本额定静载荷。

以下将说明滚珠型滚动导向装置的大致结构。在移动块110的下表面和导轨111的上表面之间限定有两排滚珠112。另外，所有这两排滚珠113设置在导轨111的相对侧上，并且形成在移动块110的内侧表面和导轨111的外侧表面之间。滚动导向装置的特点在于，移动块110的滚珠轨道槽110a和导轨111的滚珠轨道槽111a具有足够的深度以接收重载荷。接触线116由滚珠114的中心点和存在于滚珠114和移动块100的滚珠轨道槽110a之间的接触点连接形成。类似地，接触线117由滚珠114的中心点和存在于滚珠114和导轨111的滚珠轨道槽111a之间的接触点连接形成。接触线116和117均被设置成与水平线成45度角。因此，滚珠114可以均匀地接收径向载荷、反向的径向载荷以及水平载荷。

当L/Da改变成各种不同值时，滚子型滚动导向装置的基本额定静载荷可通过使用一用于滚子型的计算公式确定。另外，当L/Da改变成各种不同值时，滚珠型滚动导向装置的基本额定静载荷可通过使用一用于滚珠型的计算公式确定。因此，可以发现的是，当处于L/Da≈1.5的边界值时，滚子型滚动导向装置的基本额定静载荷超过了滚珠型滚动导向装置的基本额定静载荷。图5为这样一张图表，其中示出了当L/Da设为1.5时，滚子型滚动导向装置的基本额定静载荷Co及滚珠型滚动导向装置的基本额定静载荷Co。参见图5，给出的L/Da的值为1.5，可以发现，对于所有型号，滚子型滚动导向装置的基本额定静载荷Co都超过了滚珠型滚动导向装置的基本额定静载荷。相反，当L/Da的值小于等于1.5时，可以发现的是，滚子型滚动导向装置的基本额定静载荷Co会变得比滚珠型滚动导向装置的小，这些滚子的使用就显得毫无意义了。

因此，通过将滚子长度与滚子直径的比值设置成大致满足1.5＜L/Da，当导向装置的各部分的型式相同时，滚子型滚动导向装置的基本额定静载荷Co会变得比滚珠型滚动导向装置的大。因此，可以实现滚子使用的适当性，也就是说可以实现滚子刚性的增加。

接着，将要描述滚子长度与滚子直径的比值设定满足L/Da＜约3的理由。考虑到滚子已切有斜角，滚子相对于旋转的垂直轴线倾斜的偏斜角β由下面给出的公式(1)确定：

$\mathrm{\β}={\sin }^{-1}\left[\frac{2\mathrm{bL}(1+\mathrm{\ζ})-\sqrt{{\left(2\mathrm{bL}(1+\mathrm{\ζ})\right)}^2-{8\mathrm{\ζL}}^2(L^2+b^2)}}{2(L^2+b^2)}\right]$ 公式(1)

如图6A和6B所示，L指滚子的长度；L+ΔL指槽的宽度；“b”指当滚子与凸缘紧密接触时存在于滚子和凸缘之间的接触区域的宽度；以及ζ＝ΔL/L≈0.01到0.1。通过上ξ述用于计算角度的公式的使用，可以制得一图表，其中的横轴表示ΔL/L(＝ζ)，而其中的纵轴表示当L/Da变化成不同值时的偏斜角度β，该图表如图7所示(其中Da＝2b)。L/Da的值在1.5、3以及4之间变化。

从图7中可以看出，ΔL/L-β的变化率在L/Da≈3的边界处急剧增高。例如，L/Da采取的值为4时，当ΔL/L从约0.02的标称值增加到约0.025，即增加了0.005时，偏斜角度会从约6°变化到约10°。因此，为了抑制偏斜角度，必须极其严格地控制轴向间隙ΔL，由此就会产生成本增加的问题。相反，如果L/Da设置为约等于或小于3，ΔL/L-β的变化率将变得相对较平稳。即使在ΔL的设置发生微小的错误，也不会对偏斜角度产生很大的影响。换而言之，通过将L/Da设置得大致等于或小于3，可以放宽对轴向间隙ΔL的尺寸严格控制。

通过将L/Da设成大致等于或小于3，无需对轴向间隙ΔL进行非常严格的尺寸控制，就能可靠地防止偏斜发生。另外，不必对轴向间隙ΔL进行非常严格的尺寸控制。因此，可以偿试缩减滚动导向装置的成本。

根据本发明的第二方面，多个滚子3被设置为，滚子的旋转轴线相互平行。滚动导向装置具有一滚子保持器10，该保持器10用于可旋转且可滑动地保持多个滚子3。另外，滚子保持器10具有多个置于滚子3之间的垫片46以及用于使垫片46相互连接的柔性结合部分47。

根据本发明，由于滚子保持件10在预定位置使滚子对齐，所以可以防止滚子3的偏斜的发生。即使偏斜发生，通过结合部分47的弹性恢复力，滚子保持器10可以纠正滚子3的偏斜，从而使各个滚子3重新保持预定的旋转轴线。因此，滚子保持器10具有使滚子3保持在预定位置以及防止滚子3中的偏斜累积的作用。与滚子的直径与滚子长度的比值设置为L/Da＜约3所产生的效应相结合，滚子保持器10的使用能可靠地防止滚子3偏斜的发生。

根据本发明的第三个方面，与各个滚子3的外表面的几何形状相匹配的凹面49形成在垫片46的各侧上。

根据本发明，凹面49保持滚子3产生的结果是，它可以防止当移动构件2从轨道轴1上移开时会引起的滚子3从滚子保持器10上移开，即，防止从移动构件2上移开。另外，充足量的润滑剂积累可在凹面49和滚子3之间形成的空间中，由此起到适当的润滑作用。

根据本发明第四个方面，结合部分47可沿旋转轴线的方向从滚子3的端面横向伸出。

根据本发明第五个方面，导向部分(11a、12a、13a和20a)沿移动构件2的滚子循环路径形成。

在本说明书中，术语“导向”较佳地指下列情况。

微小尺寸的间隙形成在滚子保持器10的结合部分47和导向部分11a、12a、13a及20a之间。如果滚子保持器10曲折移动或轻微地改变方向，结合部分47会与导向部分11a、12a、13a及20a的壁面接触。换而言之，结合部分47不会在任何时候都保持与导向部分11a、12a、13a及20a接触。滚动导向装置可被构造成，结合部分47总保持与导向部分11a、12a、13a及20a接触。然而，结合部分47和导向部分11a、12a、13a及20a之间存在的间隙会抑制它们之间发生接触的阻力，由此减小移动构件2的移动阻力。

根据本发明，通过导向部分11a、12a、13a及20a，可以引导滚子保持器10以在滚子循环路径中保持一预定的轨迹。因此，通过滚子保持器10保持的滚子3也可以保持一预定的轨迹，并且由此可以更加可靠地防止滚子3发生偏斜。

根据本发明第六个方面，本发明作为一滚子连接构件构成。连接构件具有一滚子保持器10，该保持器包括：

多个滚子3，这些滚子3被设置成使滚子的旋转轴线相互平行；

多个垫片46，每一个垫片46置于滚子3之间，并且在其每一侧上都具有一凹面49，这些凹面与相邻滚子3的外圆周表面的几何形状相匹配；以及

若干柔性结合部分47，这些结合部分47用于将垫片46连接在一起，其中，滚子形成为可满足以下关系：约1.5＜L/Da＜约3，Da表示滚子3的直径，L表示其在旋转轴线方向上的长度。

根据本发明第七个方面，与各个滚子3的外表面的几何形状相匹配的凹面49形成在垫片46的每一侧上。

根据本发明第八个方面，结合部分47沿旋转轴线方向从滚子的端面横向伸出。

以下将参照附图更详细地说明本发明的较佳实施例。

图8、图9示出了用于根据本发明的第一实施例的滚动导向装置的线性运动导向装置。图8为线性运动导向装置的分解立体图；图9为组装后的线性运动导向装置的侧视图，以及沿与轨道的纵向方向相垂直的方向截取的该装置的截面图。线性运动导向装置具有一导轨1以及一移动块2，该导轨1用作线性延伸的轨道轴，而移动块2用作一移动构件，该移动构件通过多个用作滚动元件的滚子3与导轨1可移动地连接。

导轨1是细长的，从而采用了一矩形截面的轮廓。在导轨1的任何一侧面上形成有一具有V形截面轮廓的凹槽1a，从而使该凹槽1a沿纵向方向延伸。如图9所示，凹槽1a具有两侧面1b、1b以及一底面1c。凹槽1a的壁表面1b、1b以90度角相互交叉。此处，上部和下部壁表面1b被用作滚子轨道表面1b、1b，滚子3在该表面上滚动。两个滚子轨道表面1b、1b垂直设置在轨道1的任何一侧上，即，在导轨1上总共形成有四个滚子轨道表面1b。

移动块2具有一水平部分2a以及若干套管部分2b，其中的水平部分2a与导轨1的上表面相对，而套管部分从水平部分2a的相对侧向下延伸，并且与导轨1的左右两侧表面相对。垂直设置成一排的两滚子循环路径形成在左右套管部分2b的每一个中，即，总共形成有四条滚子循环路径(参见图9)，

首先将描述滚子循环路径。如图9所示，垂直设置成一排的两个负载滚子导轨表面4d形成在移动块2的各个套管部分2b中。形成在负载滚子表面4d和滚子轨道表面1b之间的空间构成了一个滚子循环路径的负载区域。

垂直设置成一排的两个滚子释放路径7形成在相应的套管部分2b中，从而与负载滚子轨道表面4d间隔开一给定的距离并且与之平行。滚子释放路径7构成了滚子循环路径的非负载区域。

U型转向路径8使负载滚子轨道表面4d、4d与相应滚子释放路径7的两端部相连，并且使滚子3循环，该转向路径8设置在相应的套管部分2b中。一条U型转向路径8使上部负载滚子轨道表面4d与下部滚子释放路径7相连，而另一条U型转向路径8使下部负载滚子轨道表面4d与上部滚子释放路径7相连。因此，在一对U型转向路径8之间存在一平面交叉。U型转向路径8还构成了滚子循环路径的非负载区域。

环形滚子循环路径由负载滚子轨道表面4d、一对U型转向路径8以及滚子释放路径7构成。各条滚子循环路径形成在单个平面中，而滚子3在各个滚子循环路径内进行两维地循环。一条滚子循环路径所在的平面以一个直角穿过另一条滚子循环路径所在的平面。此处，一条滚子循环路径在另一滚子循环路径的内部。

如图8所示，移动块2包括一钢块构件4；若干塑料循环路径成形构件11、12、13、15a、15b和20，这些成形构件结合到块主体4内；以及一对侧边覆盖件5，该对覆盖件与具有结合在其中的塑料循环路径成形构件11、12、13、15a、15b和20的块主体4的相应的端面相连。与凹槽1a的几何形状相匹配的突节4c形成在块主体4的相应的套管部分4b内。与滚子轨道表面1b相应的用作负载滚动构件轨道部分的两负载滚子轨道表面4d形成在各个突节4c上(参见图9)。两负载滚子轨道表面4d形成在块主体4的相应的套管部分4b中，即，总共有四个负载滚子轨道表面。在本实施例中，两个滚子轨道表面1b以及两个负载滚子轨道表面4d形成在块主体4的任一边上。滚子轨道表面1b的数量以及负载滚子轨道表面4d的数量可以根据线性运动导向装置的类型而设为不同的值。

塑料循环成形构件包括：保持构件11、12和13，这些构件沿相应负载滚子轨道表面4d的侧边缘延伸，并且当移动块2从导轨1移出时可防止滚子3从负载滚子轨道表面4d处移出；释放路径构成构件14，该构件用于使滚子3返回；以及内径导向部分成形构件15a和15b，这些构件用于形成U型转向路径8的内径导向部分。保持构件11、12、13、释放路径构成构件14、一对内径导向部分成形成构件15a以及一对内径导向部分成形构件15b独立于块主体4由树脂形成。它们被结结合到块主体4内。

如图9所示，保持构件分成用于保持下部滚子3的下部的第一保持构件11，用于保持下部滚子3的上部以及上部滚子3的下部的第二保持构件12，以及用于保持上部滚子3的上部分的第三保持构件13。这些保持构件用作用来沿轴向方向引导滚子的凸缘。

如图8所示，第一保持构件11由细长的塑料模制产品形成。通过将第一保持构件11结合到块主体4中，可形成导向凹槽11a(参见图9)，该导向凹槽11a用作引导滚子保持器10的连接带的导向部分，这些将在下文中加以描述。将第一保持构件11夹到一对侧边覆盖件5中可使第一保持构件11与移动块2相连，同时两端部均被支承。

第二保持构件12由细长的塑料模制产品形成。导向凹槽12a(参见图9)形成在各个第二保持构件12的任何一侧上，用于引导滚子保持器10的连接带。将第二保持构件12夹到一对侧边覆盖件5中可使第二保持构件12与移动块2相连，同时两端部均被支承。

第三保持构件13由细长的塑料模制产品形成。通过将第三保持构件13结合到块主体4内，可形成用作引导滚子保持器10的连接带的导向部分的导向凹槽13a(参见图9)，这些将在下文中进一步描述。如同在第一保持构件11的情况中，将第三保持构件13夹到一对侧边覆盖件5中可使第三保持构件13与移动块2相连，同时两端部均被支承。

各个释放路径成形构件14由半管构件14a、14b形成，这些半管构件是通过沿旋转轴线方向将一管道分成两部分而形成的。每个半管构件14a、14b具有：一凹槽20，该凹槽20与滚子3的几何形状相匹配，并且延纵向方向延伸；一导向凹槽20a(参见图9)，该导向凹槽用作引导滚子保持器10的结合带的导向部分；以及一凸缘19，该凸缘沿凹槽20的任一侧纵向延伸。滚子释放路径7由释放路径成形构件14形成。

内径导向部分成形构件15a沿导轨1的纵向方向一分为二。通过将两内径导向部分成形构件15a结合在一起，可形成一平面交叉的U型转向路径。另外，用作引导滚子保持器10的连接带的导向部分形成在U型转向路径中。一用于内径侧滚子循环路径的内径导向部分21形成一在面向移动块2(即，内侧)的分裂构件15a中。内径导向部分21形成为基本半圆弧的形状。用于内径侧滚子循环路径的外径导向部分31以及用于外径侧滚子循环路径的内径导向部分32形成在一面向侧边覆盖件5(即，外侧)的分裂构件15b中。内径侧导向部分32和外径侧导向部分31形成基本半圆弧的形状。

各个侧边覆盖件5以截面轮廓与块主体4相匹配。侧边覆盖件5具有一水平部分5a以及一对套管部分5b。用于外径侧滚子循环路径的外径导向部分36形成在套管5b中。另外，结合在一起的内径导向成形构件15a、15b装配在相应的套管5b上。

如图8所示，侧边覆盖件5与块主体4的相应的纵向端部相连。若干螺栓被插入形成在侧覆盖件5的螺栓插孔中，而这些螺栓又与形成在块主体4的端面中的螺纹孔螺纹配合，由此，侧边覆盖件5与块主体4紧固在一起。这样，内径导向部分15a、15b与块主体4固定。另外，一装饰板38与侧边覆盖件5的侧边结合。

图10A和10B示出了通过滚子循环路径循环的滚子3。图10A示出了通过负载区域转动的滚子3，负载区域形成在导轨1的滚子轨道表面1b和移动块2之间；而图10B示出了通过释放路径移动的滚子3，该释放路径用作非负载区域。

如图10A所示，负载区域中的滚子循环路径采用了与滚子3的截面轮廓相匹配的矩形截面轮廓。导向凸缘41通过保持构件11、12和13形成在移动在移动块2中，用于引导沿其旋转轴线方向定位的滚子3的端面。凸缘41之间的距离L+ΔL设置得比沿旋转轴线方向定位的滚子3的长度L稍长，这样可产生一轴向间隙ΔL。此外，ζ＝ΔL/L应在例如0.02到0.07的范围内进行设置。导向凹槽11a、12a和13a形成在相应的凸缘41中，用于引导滚子保持器10的一对连接带，这些将在下文中进一步加以描述。

如图10B所示，非负载区域中的滚子循环路径也采用了与滚子3的截面轮廓相匹配的矩形截面轮廓。导向凸缘43从释放路径成形构件14起形成在移动构件2中，用于引导沿其中的旋转轴线方向定位的滚子3的端面。缘43间的距离L+/ΔL设置得比沿旋转轴线方向定位的滚子3的长度L稍长，这样可产生一轴向间隙ΔL。下面将要描述的用于引导滚子保持器10的一对连接带的引向凹槽20a形成在相应的凸缘43中。滚子循环路径的内径导向表面51和外径导向表面52之间的尺寸应设置行比滚子3的直径稍大，这样在滚子3的外周边与内径和外导向表面51、52之间可产生微小的间隙。

图11A和11B示出了滚子的直径Da与其长度L的比值。图11A示出了L/Da取为1.5的滚子3，而图11B示出了L/Da取为3的滚子3。滚子3的直径Da与其长度L的比值可以任意地设置在该范围之内。

在本实施例中，通过将比值设置为：约1.5＜L/Da，滚子型滚动导向装置的基本额定静载荷Co会比前述方式中的滚珠型滚动导向装置大。滚子3的使用的适当性在于：可以实现增加刚性的作用。如图12A所示，通过将滚子长度与滚子直径的比值设为L/Da＜约3，滚子3的直径Da变得比该滚子旋转轴线方向中的长度L大。如上所述，无需对轴向间隙ΔL进行严格的尺寸控制，就必定可防止偏斜发生。如图12B所示，如果比值设为L/Da＞约3，则滚子3采用针的形状。因此，如果不对轴向间隙ΔL的尺寸进行严格控制，偏斜角α就会不可避免地增加。

图13A到13C示出了其中结合有若干滚子3的滚子连接构件。图13A为该滚子连接构件的平面图，图13B为该滚子连接构件的侧视图，而图13C为其正视图。滚子3通过滚子保持器而连成链状。一个滚子连接构件容纳在四条滚子循环路径的每一条中。滚子保持器10通过使用结合颈部48由垫片46和结合带47形成一体。这样，整个滚子保持器10构成了一具有两端部的带条。为了便于滚子保持器10与移动块2相连，滚子保持器10的前端10a被倒圆。

垫片46形成基本矩形的平行六面体形。与相邻的滚子3的外周边的几何形状相匹配的凹面49形成在各个垫片46中。凹面49与滚子3的外周边表面滑动接触。垫片46的宽度做得比滚子3旋转轴线方向的长度稍短。

这对连接带47沿滚子3的旋转轴线方向与相应的垫片46的侧表面50相连。连接带47相对于旋转轴线的方向从滚子3的端面横向伸出。连接带47位于包括滚子3的旋转轴线的平面中。另外，连接带47稀疏的形成，这样连接带可具有与滚子循环路径相符的灵活性。

如图13所示，连接颈部48在连接带47的纵向方向中的宽度W2与凹面49之间的最小间隔相一致。连接颈部48在滚子3的旋转轴线方向中的宽度W3被设置为这样一个值，即垫片46可相对于连接带47倾斜。如图13C所示，在每一个连接颈部48中形成有一加强筋53。该加强筋53可防止连接带47沿与包括滚子3的旋转轴线的平面正交的方向(2)相对于垫片46移动。相反，加强筋53通过其延伸部分可防止垫片46和滚子3沿与包括滚子3的旋转轴线的平面正交的方向(2)以及方向(1)相对于连接带47移动。连接带47通过导向凹槽引导，从而使连接带沿预定的轨迹移动。由此，通过防止滚子3沿方向2相对于连接带47移动，滚子3就必定可以沿预定轨迹移动。

由于滚子保持器10与滚子3对齐在一个预定位置，所以可以防止滚子3的偏斜发生。即使偏斜发生，通过一对连接带47的弹性恢复力，滚子3的偏斜也可以被纠正，这样滚子3可以重新被保持一预定旋转轴线。因此，滚子保持器10具有使滚子3对齐在一预定位置的作用，以及防止滚子3的偏斜累积的作用。另外，通过将滚子直径与滚子长度的比值设为L/Da＜约3，可以减小偏斜角度。因此，与将滚子3对齐在预定位置以及防止偏斜累积的作用相结合，必定可以防止滚子3的偏斜。当滚子保持器10由导向凹槽11a、12a、13a和20a引导时，可在滚子循环路径中保持一预定的轨迹。因此，由滚子保持器10保持的滚子3也可以维持一预定的轨迹，并且滚子3可以更加适当地对齐。

尽管上述实施例采用滚动导向装置作为用于引导线性运动的线性运动导向装置，但本发明不仅限于线性运动。同样也可以用作曲线运动导向装置用以引导曲线运动。或者，也可以采用不设有保持器的所谓的滚子型滚动导向装置。

综上所述，通过将滚子长度与滚子直径的比值设为：约1.5＜L/Da，当装置的各部件为相同型式时，滚子型滚动导向器的基本额定静载荷Co可变得比滚子型滚动导向装置大。因此，滚子的适当使用：可以实现对滚子刚性的增加。通过将比值设为L/Da＜约3，无需对轴向间隙的尺寸ΔL进行严格的控制，就必定可以防止偏斜发生。因此，必定可以实现防止滚子偏斜发生以及刚性的增加。

滚子保持器将滚子对齐在预定位置，并防止滚子偏斜的发生。即使偏斜发生，通过结合部分的弹性恢复力，滚子偏斜也可以被纠正，这样滚子可以再次保持预定旋转轴线。因此，滚子保持器具有将滚子对齐在预定位置的作用以及防止滚子偏斜累积的作用。此外，通过将滚子直径与滚子长度的比值设为L/Da＜约3，可以减小偏斜角度。因此，通过与上述滚子保持器的作用协作，必定可以防止滚子偏斜。

Claims (7)

1.一种线性导向装置，该导向装置包括：

一轨道轴，该轨道轴具有滚子轨道表面；

一移动构件，该移动构件具有滚子循环路径，该路径具有与各自的滚子轨道表面相对应的负载滚子轨道表面，并且以一种可相对移动的方式与轨道轴相连；

多个滚子，这些滚子设置并容纳在滚子循环路径中，并且与移动构件的移动相关地相对于轨道轴循环；

其中，滚子形成为满足以下关系：1.5＜L/Da＜3，其中Da表示滚子的直径，而L表示滚子沿旋转轴线方向的长度，其特征在于，多个滚子被设置成滚子的旋转轴线相互平行；线性导向装置具有一滚子保持器，该保持器用于可旋转且可滑动地保持多个滚子；以及滚子保持器具有多个均被置于滚子之间的垫片以及若干用于使垫片相互连接的柔性结合部分，

满足上述关系的所述滚子能防止滚子可能的倾斜，每个滚子循环路径包括一滚子释放路径以及一对U型转向路径，这样，多个滚子在滚子循环路径中不断地循环。

2.如权利要求1所述的线性导向装置，其特征在于，在垫片的任一侧上都形成有与各个滚子的外表面的几何形状相匹配的凹面。

3.如权利要求1所述的线性导向装置，其特征在于，结合部分相对于旋转轴线的方向从滚子的端面横向伸出。

4.如权利要求1所述的线性导向装置，其特征在于，导向部分沿移动构件的滚子循环路径形成。

5.一种用于如权利要求1所述的线性导向装置的滚子连接构件，该连接构件包括：

一滚子保持器，该保持器包括：

多个滚子，这些滚子被设置成使它们的旋转轴线相互平行；以及

多个均被置于滚子之间的垫片以及若干用于使垫片相互连接的柔性结合部分，其中，滚子形成为可满足以下关系：1.5＜L/Da＜3，其中Da表示滚子的直径，而L表示滚子沿旋转轴线方向的长度。

6.如权利要求5所述的用于线性导向装置的滚子连接构件，其特征在于，在垫片的任一侧上都形成有与各个滚子的外表面的几何形状相匹配的凹面。

7.如权利要求5所述的用于线性导向装置的滚子连接构件，其特征在于，结合部分相对于旋转轴线的方向从滚子的端面横向伸出。

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