CN1535192A - 直线导轨的轨道材料及轨道和其制造方法和直线导轨 - Google Patents

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Abstract

制造直线导轨(51)的轨道(8)的材料(1)的顶部(2)作成凸形形状。在这个凸形形状中，向顶面(14)的侧面突出出来的部分(15a′，15b′)，在矩形截面零件(11)的侧面部分(12)上滚压轨道槽(3)时预先除去。该零件(11)的顶面(14)是平的。通过在侧面部分(4)上滚压出轨道槽(3)的、由这个材料(1)制成的轨道(8)具有平的顶面(5)。

Description

直线导轨的轨道材料及轨道 和其制造方法和直线导轨
相关申请的互相参考
本申请要求以2001年6月21日提出的在先的日本专利申请2001-188387号，和2002年6月10日提出的2002-168279号的专利申请的优先权。这里引入该二个专利申请的全部内容供参考。
技术领域
本发明涉及应用在工业机械和装置等上，用滚压制成的直线导轨的轨道材料，制造直线导轨轨道的方法和直线导轨。
背景技术
直线导轨用于以良好的精度使工业机械和装置等的直线运动平稳。直线导轨包括一个轨道，滚珠和滑块。在轨道的互相平行的二个侧表面中的每一个侧表面上，作出一条轨道槽。滚珠与这些轨道槽滚动接触。滑块通过滚珠沿着轨道运动。
在制造轨道时，主要是通过控制一个矩形截面的零件而制成轨道轮廓和轨道槽。在轨道中，在轨道槽底部加工出用于放入金属丝座圈的金属丝槽以后，对轨道槽等进行热处理(淬火)。在热处理后，在轨道上钻出固定用的安装孔。在用磨削精加工轨道的底面和顶面后，利用该安装孔，将轨道固定在一块表面平板等上；最后，对轨道槽进行磨削精加工。通过控制得到的轨道轮廓良好，因此可以减小其后的磨削余量。
然而，当用控制高精度地制造轨道槽时，必需用多个工序拉制轨道。另外，因为拉制需要许多工序-例如为了将材料送入拉削模具的准备加工和退火热处理，因此生产成本高。此外，当用磨削精加工轨道槽时，要利用轨道的安装孔将轨道固定在一块表面平板上。因此，必需在轨道槽精加工以前，钻出该安装孔。
如在日本专利申请KOKAI公报2001-227539号中所述，有一种利用滚压制造轨道中的轨道槽的方法。在这种情况下，可以用一个滚压工序制造轨道槽。然而，当在材料的互相平行的二个侧表面上，利用滚子模具制造轨道槽时，一部分材料被推开；这部分材料成为在顶面和底面的二个横向侧面部分上突出出来的凸出部分。这些凸出部分为二个侧表面之间的另外二个表面。因为轨道槽在靠近轨道顶面的侧表面上作出的，因此，轨道槽从轨道顶面突出得比从其底面突出的多。
虽然，凹形的顶面的二个横向侧面凸出部分和中间凹入部分对直线导轨的工作精度没有影响，但灰尘等容易积存在这个凹形顶面上。由于这种灰尘等的积存，固定在滑块上的密封磨损，有时可使密封性质恶化。当为了防止灰尘积存在顶面上而切削顶面，使顶面变平时，滚压过程中产生的残余应力释放，造成轨道和轨道槽的直线性降低。由于这个原因，考虑到残余应力平衡，必需切出其他部分或单独地释放应力，这样生产成本提高。
如果滚压使底面凸出一点，则只要在轨道安装过程中可以保证良好的稳定性，仍可以使用具有这种底面的轨道。然而，因为这个轨道的中间部分为浮动状态，因此为了满足直线导轨的工作精度，控制安装轨道的螺钉的拧紧扭矩很重要。另外，如果在上述利用滚压制造轨道槽时，材料的突出量大，则轨道槽底面的平面度变化，在安装轨道的过程中，底面不稳定。因此，必需通过磨削或切削再次将底面加工平坦。在这种情况下，如果加工量大，则滚压产生的应变释放，因此必需在加工后消除应力。
发明内容
在制造根据本发明的直线导轨轨道的材料中，在滚压导轨槽后的加工量小。本发明的目的是要提供一种直线导轨的廉价轨道，该直线导轨轨道的制造方法，和利用制造根据本发明直线导轨轨道的材料，通过滚压轨道槽制成的直线导轨。
根据本发明一种制造直线导轨的轨道的材料，它包括表面；所述表面通过预先除去所述表面的二个横向侧面部分而形成凸形形状，所述二个横向侧面部分，通过在二个侧表面中的每一个侧表面的接近所述表面处滚压轨道槽而变形；所述二个侧表面设在所述表面的二个横向末端上。
在根据本发明的直线导轨的轨道中，通过利用上述材料，在二个侧表面的每一个侧表面上，靠近该表面处滚压轨道槽，将上述表面作成平的。
在根据本发明的一种直线导轨的轨道，由在表面的二个横向末端的二个侧表面中的每一个侧表面上滚压形成的轨道槽的中心位置至所述表面的距离，不小于与所述轨道槽滚动接触的滚动件的直径的2.25倍。
在根据本发明的一种直线导轨的轨道，在利用制造直线导轨的轨道的材料，在二个侧表面的每一个侧表面上滚压出轨道槽以后，制造安装孔，使所述安装孔向着至少是二个侧表面之间的表面或与该表面相对的表面开放；所述材料包括：表面；所述表面通过预先除去所述表面的二个横向侧面部分而形成凸形形状，所述二个横向侧面部分，通过在二个侧表面中的每一个侧表面的接近所述表面处滚压轨道槽而变形；所述二个侧表面设在所述表面的二个横向末端上。
根据本发明的一种直线导轨的轨道的方法，它包括：准备直线导轨的轨道的材料的准备加工，该材料包括表面；所述表面通过预先除去所述表面的二个横向侧面部分而形成凸形形状，所述二个横向侧面部分，通过在二个侧表面中的每一个侧表面的接近所述表面处滚压轨道槽而变形；所述二个侧表面设在所述表面的二个横向末端上；在所述准备加工中准备的所述材料的所述侧表面上，形成所述轨道槽的滚压加工；和在所述滚压加工后，制造安装孔的孔加工；所述安装孔向着至少是所述表面或与该表面相对的表面开放。
根据本发明的另一种制造直线导轨的轨道的方法，其特征为，在对在二个互相平行的侧表面的每一个侧表面上，用滚压形成的，并与滚动件滚动接触的轨道槽进行精加工以后，进行孔加工形成安装孔，所述安装孔向着沿着所述轨道槽延伸的方向，在所述二个侧表面之间的二个表面的安装侧上的至少一个表面开放。
根据本发明的一种直线导轨，它包括一个轨道和一个运动件。所述运动体包括多个滚动件在其中循环的通道，并且该运动体可通过所述滚动件，沿着所述轨道，相对于轨道运动。
根据本发明的直线导轨，它包括：一个轨道，在对在二个互相平行的侧表面的每一个侧表面上，用滚压形成的，并与滚动件滚动接触的轨道槽进行精加工以后，进行孔加工形成安装孔，所述安装孔向着沿着所述轨道槽延伸的方向，在所述二个侧表面之间的二个表面的安装侧上的至少一个表面开放；和一个运动体，所述运动体包括多个滚动件在其中循环的通道，并且该运动体可通过所述滚动件，沿着所述轨道，相对于轨道运动。
本发明的其他目的和优点将在以下的说明中给出，并且部分地可从说明中了解，或可从本发明的实践中学习。本发明的目的和优点可通过下述的方法及其组合来实现。
附图说明
包括在说明中和构成说明的一部分的附图表示本发明的优选实施例，并且与上面给出的一般说明和下面给出的实施例的详细说明一起，用以说明本发明的原理。
图1为根据本发明的一个实施例的直线导轨的部分剖开的透视图；
图2为制造图1所示的直线导轨轨道的材料的透视图；
图3A为图2所示材料的正视图；
图3B为通过滚压图2所示的材料的侧表面上的轨道槽制成的轨道的上视图；
图4为顶面通过滚压图2所示为材料制成凸起形状的轨道的正视图；
图5为顶面通过滚压图2所示的材料制成凹下形状的轨道的正视图；
图6为在图2所示的材料的侧表面上作出轨道槽的滚压方法的透视图；
图7为通过图6所示的滚压方法以后制成的轨道的透视图；
图8为当在图2所示的材料的侧面上，通过滚压制成轨道槽时，从轨道槽的底面至其中心位置的距离，与底面变形量之间的关系的图；
图9为图8所示的轨道的尺寸关系的图；
图10为通过在图7所示的轨道上作出安装孔得到的轨道的部分截面的侧视图；
图11为通过在图7所示的轨道上作出螺钉孔而得到的轨道的部分截面的侧视图。
具体实施方式
下面，将参照图1～图11，利用直线导轨51作为例子，来说明本发明的一个实施例。图1所示的直线导轨51包括一个滑块52，一个轨道8，和滚珠53。
滑块52是运动体的一个例子，它包括一个主体54，一个隔离器55，一个盖56，和端盖57。主体54是通过将一根梁切成预先规定的长度而制成的。该梁是通过拉削钢料形成的。主体54覆盖轨道8的顶面5和二个侧表面6。在主体54的内表面58上作出轨道槽59。内表面58面对轨道8的侧表面6。轨道槽59与在轨道8的侧表面6上作出的轨道槽3一起，形成一对；并经过磨削精加工。
在主体5的与面对轨道8的顶面与相对的一侧的顶面60上，形成返回通道61。同时，利用拉削，将这些返回通道61作成槽形。因为在槽的中间设有隔离器55，因此形成二排返回通道61，而全部返回通道61由盖56封闭。另外，在用拉削而不是安装隔离器55的过程中，二排槽可以形成为返回通道61。
端盖57在运动方向固定在主体84的二个末端上。在端盖57的内部作出上升/下降通道62。上升/下降通道62，与轨道槽3、59和返回通道61一起，形成循环通道。
作为滚动件一个例子的滚珠53，装在循环通道中，并与轨道8的每一个轨道槽3和主体54的轨道槽59滚动接触。从轨道槽3、59之间滚动出来的滚珠53，通过上升/下降通道62，送至返回通道61中；并且，从返回通道61滚动出来的滚珠53，通过上升/下降通道62，返回至轨道槽3、59之间。
轨道8由图2所示的材料1制成，而轨道槽3则利用图6所示的滚压方法制成。如图2所示，轨道8的材料1包括互相平行的二个侧表面6，一个顶面5和一个底面7。顶面5为在侧表面6之间的二个表面中的一个表面，而底面7则为与顶面5相对的另一个表面。顶面5形成的顶部2为凸出形状，它在材料1的宽度方向的中间凸出出来。顶部2的形状是根据顶面4(图3B中的双点划线)的形状确定的。该顶面是在矩形截面的零件11的侧面部分12上，滚压与滚珠53滚动接触的轨道槽3时得到的。上述的零件11由图3A中的双点划线表示。
即：顶部2的形状是根据利用滚压，在轨道8的侧表面6上作出轨道槽3的过程中，二个横向侧面部分15a、15b的变形，通过预先除去顶部2的二个横向侧面部分15a，15b而得到的形状。更具体地说，顶部2的形状为凸形形状(图3A中的实线)，它是当在零件11的侧面部分12上滚压轨道槽3时，通过除去从零件11的顶面14突出出来的、如图3B的双点划线所示的部分15a′，15b′而得到的。
又如图3B的实线所示，当在靠近材料1的侧面部分4的顶面5的位置上滚压轨道槽5时，顶部2的二个横向侧面部分变形而凸出出来，并且顶面5变成平坦的。
另外，在这个实施例中，顶部2表示成在宽度方向呈圆弧形状突出的凸形形状。然而，因为根据材料1的材料质量、滚压的轨道槽3的数目、位置和形状等的不同，突出部分15a′、15b′的尺寸变化；因此，材料1的凸形形状的详细情况要根据每一根轨道的具体情况确定。在这种情况下，材料1的凸形形状可以为通过测量矩形截面的实际试件的突出部分15a′，15b′，再减去该突出部分15a′，15b′得到的形状；或者是通过利用有限元方法的数字分析。进行反向运算等得到的形状。
另外，在这个实施例中表示了一个例子，其中材料1的顶部2的形状为在宽度方向以圆弧形式突出出来的凸形形状，而当在侧面部分4上滚压轨道槽3时，顶面5变成平的表面。然而，顶面5可以不是完全平的表面。即，如图4所示，顶部2的拐角2a，2b可以是圆形的，而整个顶部2可以为稍微凸形的形状。另外，如图5所示，顶面5可以稍微凹下去。但考虑到外来物体不容易积存，或容易用密封将外来物体排除，则图4所示的凸形形状的轨道8，比图5所示的凹形形状的轨道8较好。即：预先在准备加工过程中，制造材料1的轮廓，使得通过在材料1的二个侧面部分4上滚压轨道槽3，所形成的轨道8的形状，几乎与最后所希望的形状相同。
在如上述这样制成的材料1中，利用所谓贯通进给滚压(through feedrolling)制成轨道槽3。贯通进给滚压是一种制造方法。如图6所示，利用这种方法时，材料1通过以规定的间隔放置的滚子模具21送进，而材料1的侧表面6则面向垂直方向。利用这个方法时，材料1的顶面5和底面7从两侧由定位滚子22支承，使滚压轨道槽3的位置不会偏移。当进给滚子(没有示出)将材料1推入滚子模具21中时，在材料1的侧表面6上滚压轨道槽3；同时凸形形状的顶面5变形成为与底面7平行的平的表面。如图7所示，可得到滚压出从侧表面6凹陷下去的轨道槽3的轨道8。
在这个轨道8中，因为轨道槽3是在侧表面6上滚压出的，因此顶面5是平的，灰尘几乎不能积存。因此，可以省去在滚压后，将顶面5精加工至平面形的工序；或者即使需要这个工序，则该工序本身所去除的材料量也是很少的。另外，由于轨道槽3是用滚压制成的，因此精加工的表面粗糙度好。这样，在某些应用场合，只需要校正由应变引起的直线性偏差，而不需要精加工(例如磨削)轨道槽3。换句话说，利用滚压进行精加工。
当在两个侧表面6之间的表面附近的侧表面6上滚压轨道槽3时，对作为表面的一个例子的底面7的影响，即：轨道槽3的中心位置和变形量σ之间的关系如图8所示。根据这个图，当如图9所示的从底面7至轨道槽3的中心位置的距离h增大时，向着底面7突出出来的变形量σ减小。可以看出，当从底面7至轨道槽3的中心位置的距离h大于某一个值时，具体地说，当距离h不小于滚珠53的直径D的大约2.25倍时，底面7的变形很小。因此通过保证从底面7至轨道槽3的中心位置的距离h不小于滚珠53的直径D的2.25倍，也可以省去在滚压以后的底面7的其他工序。
另外，采取下列措施，即使当由于轨道8的高度小，不可能保证从底面7至轨道槽3的中心位置足够的距离h，即：相应于不小于滚珠53的直径D的2.25倍的距离h时，也有优点。在这种情况下，可以省去在滚压轨道槽3以后，将底面7作成平的工序；或者如同对顶部2一样，通过将材料1的底部作成在底面7的方向上的凸形形状、而且是轻微地进行这种工序。该凸形形状是事先通过滚压轨道槽3，除去从底面7突出出来的部分而得到的。
又如图10所示，在作出轨道槽3的轨道8上作出安装孔16。安装孔16，从顶与5至底面7贯通轨道8。在每一个安装孔16的顶面上，作出一个埋头孔17。埋头孔17的深度使安装螺钉的头部不从轨道8的顶面5突出出来。这样，在用滚压方法制造轨道槽3以后，用孔加工方法作出安装孔16。
因此，安装孔16不受由于滚压加工使轨道8变形的影响，并且安装孔的间距误差小。
如图11所示，可以利用在作为轨道8的安装侧上的表面的底面7上开放的螺钉孔18，来代替如图10所示，从顶面5至底面7贯通的安装孔16。在这种情况下，由于顶面5不开放，外来物体(例如灰尘)不容易积存，并容易清除。
工业上的适用性
由于本发明提供了一种包括其轨道槽可用滚压方法制造的轨道的直线导轨，因此，本发明提供的直线导轨价格低廉。
本领域技术人员容易作一些另外的改进和改变。因此，广义来说，本发明不是仅限于上述的细节和实施例。因此，在不偏离由所附的权利要求书及其等价文件确定的本发明的精神和范围的条件下，可以作各种改进。

Claims (8)

1.一种制造直线导轨(51)的轨道(8)的材料(1)，它包括表面(5，7)；所述表面(5，7)通过预先除去所述表面(5，7)的二个横向侧面部分(15a，15b)而形成凸形形状，所述二个横向侧面部分(15a，15b)，通过在二个侧表面(6)中的每一个侧表面的接近所述表面(5，7)处滚压轨道槽(3)而变形；所述二个侧表面(6)设在所述表面(5，7)的二个横向末端上。
2.一种直线导轨(51)的轨道(8)，其特征为，利用制造直线导轨(51)的轨道(8)的材料(1)，通过在所述表面(5，7)附近滚压轨道槽(3)，将表面(5，7)作成平的，所述材料(1)包括：表面(5，7)；所述表面(5，7)通过预先除去所述表面(5，7)的二个横向侧面部分(15a，15b)而形成凸形形状，所述二个横向侧面部分(15a，15b)通过在二个侧表面(6)中的每一个侧表面的接近所述表面(5，7)处滚压轨道槽(3)而变形；所述二个侧表面(6)设在所述表面(5，7)的二个横向末端上。
3.一种直线导轨(51)的轨道(8)，其特征为，由在表面(5，7)的二个横向末端的二个侧表面(6)中的每一个侧表面上滚压形成的轨道槽(3)的中心位置至所述表面(5，7)的距离(h)不小于与所述轨道槽(3)滚动接触的滚动件(53)的直径(D)的2.25倍。
4.一种直线导轨(51)的轨道(8)，其特征为，在利用制造直线导轨(51)的轨道(8)的材料(1)，在二个侧表面(6)的每一个侧表面上滚压出轨道槽(3)以后，制造安装孔(16，18)，使所述安装孔(16，18)向着至少是所述表面(5，7)或与该表面(5，7)相对的表面(7，5)开放；所述材料(1)包括：表面(5，7)；所述表面(5，7)通过预先除去所述表面(5，7)的二个横向侧面部分(15a，15b)而形成凸形形状，所述二个横向侧面部分(15a，15b)通过在二个侧表面(6)中的每一个侧表面的接近所述表面(5，7)处滚压轨道槽(3)而变形；所述二个侧表面(6)设在所述表面(5，7)的二个横向末端上。
5.一种直线导轨(51)的轨道(8)的方法，它包括：
准备直线导轨(51)的轨道(8)的材料(1)的准备工序，该材料(1)包括表面(5，7)；所述表面(5，7)通过预先除去所述表面(5，7)的二个横向侧面部分(15a，15b)而形成凸形形状，所述二个横向侧面部分(15a，15b)通过在二个侧表面(6)中的每一个侧表面的接近所述表面(5，7)处滚压轨道槽(3)而变形；所述二个侧表面(6)设在所述表面(5，7)的二个横向末端上；
在所述准备工序中准备的所述材料(1)的所述侧表面(6)上，形成所述轨道槽(3)的滚压加工；和在所述滚压加工后，制造安装孔(16，18)的孔加工；所述安装孔(16，18)向着至少是所述表面(5，7)或与该表面(5，7)相对的表面(7，5)开放。
6.一种制造直线导轨(51)的轨道(8)的方法，其特征为，在对在二个互相平行的侧表面(6)的每一个侧表面上，用滚压形成的、并与滚动件(5 3)滚动接触的轨道槽(3)进行精加工以后，进行孔加工形成安装孔(16，18)，所述安装孔(16，18)向着沿着所述轨道槽(3)延伸的方向，在所述二个侧表面(6)之间的二个表面(5，7)的安装侧上的至少一个表面(7)开放。
7.一种直线导轨(51)，它包括：
一个轨道(8)，其特征为在利用制造直线导轨(51)的轨道(8)的材料(1)，在二个侧表面(6)的每一个侧表面上滚压出轨道槽(3)以后，制造安装孔(16，18)，使所述安装孔(16，18)向着至少所述表面(5，7)或与该表面(5，7)相对的表面(7，5)开放；所述材料(1)包括：表面(5，7)；所述表面(5，7)通过预先除去所述表面(5，7)的二个横向侧面部分(15a，15b)而形成凸形形状，所述二个横向侧面部分(15a，15b)，通过在二个侧表面(6)中的每一个侧表面的接近所述表面(5，7)处滚压轨道槽(3)而变形；所述二个侧表面(6)设在所述表面(5，7)的二个横向末端上；和
一个运动体(52)，所述运动体(52)包括多个滚动件(53)在其中循环的通道(3，59，61，62)，并且该运动体可通过所述滚动件(53)，沿着所述轨道(8)，相对于轨道(8)运动。
8.一种直线导轨(51)，它包括：
一个轨道(8)，其特征为在对在二个互相平行的侧表面(6)的每一个侧表面上，用滚压形成的、并与滚动件(53)滚动接触的轨道槽(3)进行精加工以后，进行孔加工形成安装孔(16，18)，所述安装孔(16，18)向着沿着所述轨道槽(3)延伸的方向，在所述二个侧表面(6)之间的二个表面(5，7)的安装侧上的至少一个表面(7)开放；和
一个运动体(52)，所述运动体(52)包括多个滚动件(53)在其中循环的通道(3，59，61，62)，并且该运动体可通过所述滚动件(53)，沿着所述轨道(8)相对于轨道(8)运动。
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