CN205013499U - 阻尼减振型直线引导装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及阻尼减振型直线引导装置。该阻尼减振型直线引导装置包括导轨、滑块和滚动体，所述滑块以能纵向移动的方式布置在所述导轨上，所述滚动体设置于所述导轨和所述滑块之间以引导所述导轨和所述滑块的相对滑动，其中，在所述导轨和所述滑块之间形成有油膜减振区。在本实用新型的阻尼减振型直线引导装置中，采用滚动体和油膜(即，油膜减振区)结合的方式，使本实用新型的阻尼减振型直线引导装置既能导向承载，又能阻尼振动，其结构相对简单，成本优势明显。

Description

阻尼减振型直线引导装置

技术领域

本实用新型涉及一种新型直线导轨系统，特别涉及一种既能精密导向承载，又能缓冲吸振的阻尼减振型直线引导装置。

背景技术

在传统的直线产品领域中，直线导轨系统一直是关键性的产品。直线导轨系统由两个基本元件构成，即导轨和滑块，它的作用是用来支撑和引导工作台按给定的方向做直线往复运动。直线导轨系统应用广泛，具体涉及机床、医疗、半导体、铁路、食品包装及自动化、橡胶机械、木工机械、重工、工厂自动化等行业。

按摩擦性质分类，直线导轨系统可以分为滑动摩擦直线导轨系统、滚动摩擦直线导轨系统、流体摩擦直线导轨系统等。其中，滑动摩擦直线导轨系统的移动元件与承导元件直接接触；滚动摩擦直线导轨系统的移动元件和承导元件之间有滚动体，如滚珠、滚柱等；流体摩擦直线导轨系统的移动元件和承导元件之间充满流体介质，通过流体介质承载。

(1)滑动摩擦直线导轨系统

滑动摩擦直线导轨系统的移动元件和承导元件直接接触，具有结构简单等优点，缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象，目前已基本被滚动摩擦直线导轨系统代替。

(2)滚动摩擦直线导轨系统

滚动摩擦直线导轨系统的移动元件和承导元件之间有滚动体，如滚珠、滚柱等。

下面以滚柱式滚动摩擦直线导轨系统为例，简单介绍其结构和优缺点。

图1是滚柱式滚动摩擦直线导轨系统(以下简称“滚柱式直线导轨系统”)的一个示例的剖面结构示意图。如图1所示，该滚柱式直线导轨系统主要由导轨110、滑块120、滚动体固定用注塑件130、端盖(未示出)、滚动体140和密封组件150组成。其中，导轨110通过螺栓固定，滑块120在滚动体140和导轨110的共同导向下做直线往复运动。其中，注塑件130用于保持滚动体140，密封组件150用于防止灰尘、加工屑等进入导轨110和滑块120之间的接触面或间隙。

该类型的直线导轨系统适于高精度运动，具有摩擦系数小、刚度高等优点。

然而，在实际应用工况中，由滑块承载的工作台难免会受到各个方向的振动，而滚动体140作为纯金属部件，几乎没有阻尼吸振能力，因而导致工作台产生振动，影响加工精度和刀具寿命。同时，反复的振动会降低滚动体140及滚道的疲劳寿命，进而使直线导轨系统寿命降低。

通常情况下，为了缓冲吸振，滚柱式直线导轨系统需要将滚柱滑块和阻尼滑块配合使用。也就是，在同一导轨上可以安装多个滑块，在安装时，导轨系统除了包括上述滑块120(即，滚柱滑块)之外，还包括至少一个阻尼滑块。阻尼滑块与导轨的装配结构示意图如图2所示。

阻尼滑块主要由滑块220、滑动层270组成。滑动层270表面光滑，当阻尼滑块在导轨上做直线往复运动时，滑块220并没有和导轨210直接接触，而是在滑动层270和导轨210之间有一定的间隙260。如图3(即，示出图2中的部分A的局部放大图)所示，该间隙260被油膜充满，当工作台受到振动时，阻尼滑块和导轨之间存在的油膜具有良好的缓冲吸振作用。

但是，当普通滑块(例如滚柱滑块或滚珠滑块)和阻尼滑块配合使用时，不仅成本增加很多，而且使用空间受到限制，且不易安装，使得阻尼滑块在市面上难以普及。

(3)流体摩擦直线导轨系统

流体摩擦直线导轨系统，也即静压导轨系统，其滑块和导轨之间充满流体介质(例如，油)，通过流体介质承载。

流体摩擦直线导轨系统是将具有一定压力的液压油，经节流器输入到导轨中的油腔，形成承载油膜，使导轨和滑块之间处于纯液体摩擦状态。

流体摩擦直线导轨系统的优点包括：滑块运动速度和载荷的变化对油膜厚度的影响很小，运行平稳性好，精度高，抗振性好。

流体摩擦直线导轨系统的缺点包括：导轨自身结构比较复杂，需要增加一套循环供油系统和冷却系统，对液压油的清洁程度要求很高，价格昂贵。因而，流体摩擦直线导轨系统目前应用不广泛。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种既能导向承载又能阻尼振动且结构相对简单的阻尼减振型直线引导装置。

可以通过如下方案来实现本实用新型的上述目的。

一种阻尼减振型直线引导装置，其包括导轨、滑块和滚动体，所述滑块以能纵向移动的方式布置在所述导轨上，所述滚动体设置于所述导轨和所述滑块之间以引导所述导轨和所述滑块的相对滑动，

其中，在所述导轨和所述滑块之间形成有油膜减振区。

在本申请中，纵向对应于导轨的长度方向/延伸方向。

优选地，所述滑块包括在所述油膜减振区处形成的滑动层。

优选地，所述油膜减振区包括左右延伸的部分或分量和上下延伸的部分或分量。

优选地，所述油膜减振区包括左右延伸的第一油膜减振区和相对于左右方向倾斜延伸的第二油膜减振区。

优选地，所述倾斜延伸的第二油膜减振区形成于所述导轨的左右方向上的两侧。

优选地，在所述油膜减振区处，在所述导轨和所述滑块之间形成有30微米至50微米的间隙，在所述间隙中充填有润滑油。

优选地，在所述导轨的左右延伸的顶面和相对于所述顶面倾斜的至少一个侧面处形成所述油膜减振区，在所述导轨的相对于所述顶面倾斜的至少另一个侧面处形成所述滚动体用的内滚道。

优选地，所述导轨具有沙漏形横截面，在该横截面中：

所述导轨包括左右延伸的顶面和相对于所述顶面倾斜的第一倾斜侧面、第二倾斜侧面和第三倾斜侧面，在所述第一倾斜侧面和所述第二倾斜侧面处形成所述滚动体用的内滚道，在所述顶面和所述第三倾斜侧面处设置所述油膜减振区，所述第一倾斜侧面和所述第二倾斜侧面的倾斜方向相反，所述第二倾斜侧面和所述第三倾斜侧面的倾斜方向相反。

优选地，所述滚动体为循环的滚柱，

所述阻尼减振型直线引导装置还包括用于保持所述滚柱的注塑件。

在本实用新型的阻尼减振型直线引导装置中，采用滚动体和油膜(即，油膜减振区)结合的方式，使本实用新型的阻尼减振型直线引导装置既能导向承载，又能阻尼振动，且其结构相对简单，成本优势明显。

附图说明

图1是滚柱式滚动摩擦直线导轨系统的一个示例的剖面结构示意图。

图2是阻尼滑块与导轨的装配结构示意图。

图3是图2中的部分A的局部放大图。

图4是根据本实用新型的一个实施方式的阻尼减振型直线引导装置的剖面结构示意图。

图5是图4中的部分B的局部放大图。

具体实施方式

下面参照附图描述本实用新型的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本实用新型，而不用于穷举本实用新型的所有可行的方式，也不用于限制本实用新型的范围。

参照图4和图5，本实用新型的阻尼减振型直线引导装置可以包括导轨1、滑块2、滚动体固定用注塑件3、端盖(未示出)、滚动体4、滑动层7。导轨1可以通过螺栓固定，滑块2在导轨1和滚动体4的共同作用下做直线往复运动。注塑件3用于保持滚动体4。

滑动层7很好地附着在滑块2的内表面，当滑块2安装在导轨1上后，滑动层7与导轨1的相对应的安装面之间留有微小的间隙6。该间隙6中充满润滑油，形成三个油膜减振区81、82。

当固定于滑块2的工作台受到上下方向的振动时，图示的三个油膜减振区81、82可以共同作用，起到良好的缓冲吸振效果。当工作台受到左右方向的振动时，导轨1两侧的油膜减振区82起作用，减小左右方向的振动。三个油膜减振区的缓冲吸振作用能很好地维持滑块1以及工作台的运行平稳性和精度，并能有效降低滚动体和滚道在反复的振动下产生疲劳破坏。

应当理解，导轨1为长条形。如图4所示，在一个示例中，导轨1具有沙漏形横截面形状，即导轨1一体地包括第一部分11、第二部分12和第三部分13，第一部分11和第二部分12通过第三部分13而相互连接，第一部分11的宽度和第二部分12的宽度大于第三部分13的宽度。

第一部分11包括平坦的顶面111和相对于顶面111倾斜(不包括垂直)的第一侧面112、第二侧面113，第一侧面112和第二侧面113的倾斜方向相反。

第一滚动体41与第一部分11的第一侧面112接触，第二滚动体42与第一部分11的第二侧面113接触。因而，第一部分11可以经由第一滚动体41和第二滚动体42在上下方向和左右方向上这两个方向上支承滑块2。

第二部分12包括相对于左右方向倾斜的第三侧面121。第三部分13包括沿上下方向延伸的第四侧面131。第三侧面121经由第三部分13的该第四侧面131与第二侧面113连接，第三侧面121和第二侧面113的倾斜方向相反。

滑块2的内部形成有与导轨1的第二部分12的上部(第三侧面121所在的部分)、第一部分11和第三部分13相对应的截面为沙漏形的凹部。换句话说，滑块2包围导轨1的一部分。当然，滑块也可以形成为包围导轨的整周。

滑块2的与导轨1的顶面111相对的内表面21沿左右方向延伸，该内表面21形成有滑动层7，在该内表面21(滑动层7)与导轨1的顶面111之间形成有间隙，该间隙内充填润滑油，从而形成沿左右方向延伸的第一油膜减振区81。

滑块2的与导轨1的第三侧面121相对的侧面22相对于左右方向倾斜地延伸。在滑块2的该侧面22上形成有滑动层7，在侧面22(滑动层7)与导轨1的第三侧面121之间形成有间隙，该间隙内充填润滑油，从而形成相对于左右方向倾斜延伸的第二油膜减振区82、82。第二油膜减振区82、82形成于导轨1的左右两侧。

油膜减振区81、82的位置不限于上述示例。例如，可以在第一侧面112、第二侧面113、第三侧面121中的除安装滚柱的侧面之外的任一个侧面或几个侧面处形成油膜减振区。另外，油膜减振区81、82不限于包括左右延伸的油膜减振区和倾斜延伸的油膜减振区的示例。例如，油膜减振区82可以是上下延伸的油膜减振区，或者可以省略左右延伸的油膜减振区81，在这两种情况下，均能实现上下方向和左右方向上的减振。

优选地，油膜减振区包括左右延伸的部分或分量和上下延伸的部分或分量(可以认为，倾斜延伸的油膜减振区82包括左右延伸的分量和上下延伸的分量)。

在上面的描述中，用图4的左右方向和上下方向来描述相应的方向。应当注意，本申请中的左右方向可以对应于自然空间中的水平方向(即，导轨水平地布置)，也可以对应于自然空间中的上下方向或其它倾斜方向。相应地，本申请中的上下方向可以对应于自然空间中的上下方向，也可以对应于自然空间中的水平方向或其它倾斜方向。也就是，可以以任何方向和角度来布置导轨1和滑块2。

可以理解，在一个导轨1上可以安装多个滑块2。在这种情况下，只要其中的至少一个滑块是本实用新型的滑块就可以实现本实用新型的目的。

可选地，滑动层7可以由聚四氟乙烯形成。可选地，间隙6的宽度可以为大约30微米至大约50微米。在这种尺寸的间隙的情况下，即可以保证油膜的形成，又可以通过毛细力将润滑油保持在该间隙6内(例如，随着滑块2移动)，从而确保长时间地形成/保持均匀的油膜。

应当理解，由于滑块2的长度通常显著地小于导轨1的长度，因而，滑动层7设置于滑块2是优选的，这种情况下，滑动层7的形成相对容易，可以降低设备的成本。当然，滑动层7形成于导轨1或者形成于导轨1和滑块2两者也在本实用新型的范围内。

应当理解，上面以循环的滚柱(例如，参照图4，在滑块2相对于导轨1滑动的过程中，多个滚柱41相继与导轨1的第一侧面112接触)作为滚动体进行了说明。然而，本实用新型不限于此，本实用新型还适用于滚珠作为滑动体的情况，另外，在滑块2相对于导轨1滑动的过程中，一个或多个滚动体可以总是与滑块2和导轨1接触。

应当理解，上面以滑块2包围导轨1的结构进行了说明，然而，可以以导轨包围滑块的至少一部分的方式实现导轨和滑块的配合。

在本实用新型的阻尼减振型直线引导装置中，实现了滚动体为主承载，油膜减振区为缓冲吸振的良好结合，解决了滑动摩擦直线导轨和滚动摩擦直线导轨的问题，并保持了现有产品的大部分结构，能有效地在工况中实现替换。

滑块安装在导轨上后，滑块的滑动层与导轨外表面之间形成三个方向都有着很好平行度和大小严格控制的间隙，当往间隙中注入润滑油后，形成三个油膜减振区，可以有效降低所有方向上的振动，维持滑块的运行平稳度和精度，并能有效降低滚动体和滚道在反复的振动下产生疲劳破坏。

本实用新型的思路适用于现有所有的直线导轨中。无论是滚动体为O型布置或X型布置的直线往复滚柱导轨，还是直线循环滚珠导轨都可利用本实用新型的思路加工成阻尼减振型直线循环滚动导轨。同时，油膜减振区的个数和位置不局限于本实用新型所举的例子，适当改变油膜减振区的个数和位置都属于本实用新型的思路。因此本实用新型有着良好的通用性。

下面进一步说明本实用新型的阻尼减振型直线引导装置的优点。

(1)本实用新型的阻尼减振型直线引导装置相对于滑动直线导轨系统的主要技术优点

该阻尼减振型直线引导装置采用滚动体为主承载和油膜减振区为缓冲吸振相结合的方式，相对于滑动直线导轨系统的摩擦系数小很多，可以降低磨损，并且具有缓冲吸振、消除爬行现象的效果。能很好提高直线引导系统的运行精度和平稳性，延长导轨的寿命。同时，在紧急状态下，可以通过滑动层承载，可有效防止引导系统过载。

应当理解，在滑动直线导轨系统中滑块和导轨直接接触，因而，即使在滑块和/或导轨上涂有润滑油，也不会形成油膜。也就是，在现有的滑动直线导轨系统中不存在本申请中的油膜减振区。

(2)本实用新型的阻尼减振型直线引导装置相对于传统的滚动直线导轨系统的主要技术优点

该阻尼减振型直线引导装置良好地融合了普通直线滚动导轨和阻尼滑块的功能，结构简单紧凑，阻尼减振效果明显提升，且安装简易，不增加安装空间。

应当理解，在现有的滚动直线导轨系统中，由于导轨主要通过滚动体支承滑块，因而，在导轨和滑块直接面对的部分(即没有滚动体的部分)，导轨和滑块之间的间隙例如大于1mm，这不符合形成油膜的条件。也就是，在现有的滚动直线导轨系统中也不存在本申请中的油膜减振区。

(3)本实用新型的阻尼减振型直线引导装置相对于静压导轨系统的主要技术优点

该阻尼减振型直线引导装置不需要静压导轨系统中的额外的循环供油系统和冷却系统，可以明显地降低生产成本，同时结构相对简单，加工和安装都相对容易，又具备缓冲吸振的功能，性价比高。

应当理解，在现有的静压导轨系统中，导轨和滑块之间的流体介质用于承载，因而，需要使油循环的循环供油系统和相应的冷却系统。

在本申请中可以不设置静压导轨系统中的循环供油系统并不表示本申请的阻尼减振型直线引导装置不需要供油，而是表示本申请的阻尼减振型直线引导装置在使用过程中的润滑油损失很少，不需要一直循环供油，定期或必要的维护及润滑油更换或补充是可行的。

Claims (9)

1.一种阻尼减振型直线引导装置，其包括导轨、滑块和滚动体，所述滑块以能纵向移动的方式布置在所述导轨上，所述滚动体设置于所述导轨和所述滑块之间以引导所述导轨和所述滑块的相对滑动，

其特征在于，在所述导轨和所述滑块之间形成有油膜减振区。

2.根据权利要求1所述的阻尼减振型直线引导装置，其特征在于，

所述滑块包括在所述油膜减振区处形成的滑动层。

3.根据权利要求2所述的阻尼减振型直线引导装置，其特征在于，

所述油膜减振区包括左右延伸的部分或分量和上下延伸的部分或分量。

4.根据权利要求3所述的阻尼减振型直线引导装置，其特征在于，

所述油膜减振区包括左右延伸的第一油膜减振区和相对于左右方向倾斜延伸的第二油膜减振区。

5.根据权利要求4所述的阻尼减振型直线引导装置，其特征在于，

所述倾斜延伸的第二油膜减振区形成于所述导轨的左右方向上的两侧。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的阻尼减振型直线引导装置，其特征在于，

在所述油膜减振区处，在所述导轨和所述滑块之间形成有30微米至50微米的间隙，在所述间隙中充填有润滑油。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的阻尼减振型直线引导装置，其特征在于，

在所述导轨的左右延伸的顶面和相对于所述顶面倾斜的至少一个侧面处形成所述油膜减振区，在所述导轨的相对于所述顶面倾斜的至少另一个侧面处形成所述滚动体用的内滚道。

8.根据权利要求1至5中的任一项所述的阻尼减振型直线引导装置，其特征在于，

所述导轨具有沙漏形横截面，在该横截面中：

所述导轨包括左右延伸的顶面和相对于所述顶面倾斜的第一倾斜侧面、第二倾斜侧面和第三倾斜侧面，在所述第一倾斜侧面和所述第二倾斜侧面处形成所述滚动体用的内滚道，在所述顶面和所述第三倾斜侧面处设置所述油膜减振区，所述第一倾斜侧面和所述第二倾斜侧面的倾斜方向相反，所述第二倾斜侧面和所述第三倾斜侧面的倾斜方向相反。

9.根据权利要求1至5中的任一项所述的阻尼减振型直线引导装置，其特征在于，

所述滚动体为循环的滚柱，

所述阻尼减振型直线引导装置还包括用于保持所述滚柱的注塑件。