TWI428200B - 線性滑動組合及龍門構型加工機 - Google Patents

Description

線性滑動組合及龍門構型加工機

本發明是有關於一種線性滑動組合及應用此線性滑動組合的龍門構型加工機。

龍門構型加工機可在三個軸線上相對移動工件及其加工頭，用以對工件的構型進行加工。傳統龍門構型加工機包括底座、工作台、一對立柱、橫樑、鞍座、滑座及加工頭。用來安置工件的工作台在第一水平軸線(X軸)上滑設至底座。這對立柱固接至底座，而橫樑固接至這對立柱上。鞍座在第二水平軸線(Y軸)上滑設至橫樑。滑座在垂直軸線(Z軸)上滑設至鞍座。加工頭固設在滑座上，用以對工件的構型進行加工。當加工頭為一研磨頭時，這樣的龍門構型加工機稱之為龍門磨床。

為了將滑座滑設至鞍座，龍門構型加工機包括一線性滑動組合，其包含兩組滑槽及滑軌，而兩組滑槽及滑軌設置在鞍座及滑座之間，以提供滑座在垂直軸線(Z軸)上相對於鞍座的滑動。為了符合高剛性、高結構穩定性且精度容易控制的需求，這兩組滑槽及滑軌之間的三對接觸面(包含兩對在第一水平軸線上的接觸面及一對第二水平軸線上的接觸面)均採用了滑動面，即同組的滑槽及滑軌直接接觸。然而，這具有高摩擦系統而使加工頭在垂直軸線上慢速進給時產生黏滯現象(stick slip)，因而不易精密控制進給量。對於需要高精度微量進給之龍門磨床而言，此黏滯現象將影響到加工表面之精度。

本發明提供一種線性滑動組合，用以提供高精度的微量進 給。

本發明提供一種龍門構型加工機，用以提供加工頭高精度的微量進給。

本發明提出一種線性滑動組合，其包括一滑槽、一滑柱及一滾柱滑塊。滑槽具有一滑動面。滑柱沿著一垂直軸線穿設在滑槽內且在垂直於垂直軸線的一第一水平軸線上抵接滑動面，且滑柱具有一滾動面。滾柱滑塊固設至滑槽內且在第一水平軸線上抵接滾動面。滑柱在一平行於第一水平軸線且朝向滑動面之方向上施加一作用力至滑槽，使滑柱與滑動面相抵接。

本發明更提出一種線性滑動組合，其適於設置在一固定件與一滑動件之間，使得滑動件相對於固定件在一垂直軸線上滑動。線性滑動組合包括一對滑槽、一對滑柱及一對滾柱滑塊。這對滑槽適於固設至固定件，各滑槽具有一滑動面。這對滑柱適於固設至滑動件且分別平行於垂直軸線穿設在對滑槽內，各滑柱在垂直於垂直軸線的一第一水平軸線上抵接對應的滑動面，且各滑柱具有一滾動面。各滾柱滑塊固設至對應的滑槽內且在第一水平軸線上抵接對應的滾動面。各滑柱在一平行於第一水平軸線且朝向對應的滑動面之方向上施加一作用力至對應的滑槽，使各滑柱與對應的滑動面相抵接。

本發明更提出一種龍門構型加工機，其包括一底座、一工作台、一對立柱、一橫樑、一鞍座、一滑座、一加工頭及一線性滑動組合。工作台沿著一第一水平軸線滑設於底座上。這對立柱固設在底座上。橫樑固設在對立柱上。鞍座沿著垂直於第一水平軸線的一第二水平軸線滑設在橫樑上。滑座沿著垂直於第一水平軸線及第二水平軸線上的一垂直軸線滑設至鞍座。加工頭固設在滑座上。線性滑動組合設置在鞍座與滑座之間，使 得滑座藉由線性滑動組合相對於鞍座在垂直軸線上滑動。

線性滑動組合包括一對滑槽、一對滑柱及一對滾柱滑塊。這對滑槽固設至鞍座，各滑槽具有一滑動面。這對滑柱固設至滑座且分別平行於垂直軸線穿設在對滑槽內，各滑柱在垂直於垂直軸線的一第一水平軸線上抵接對應的滑動面，且各滑柱具有一滾動面。各滾柱滑塊固設至對應的滑槽內且在第一水平軸線上抵接對應的滾動面。滑座透過各滑柱在一平行於第一水平軸線且朝向對應的滑動面之方向上施加一作用力至對應的滑槽，使各滑柱與對應的滑動面相抵接。

基於上述，本發明的線性滑動組合可提供高精度的微量進給。當線性滑動組合應用於龍門構型加工機時，本發明的線性滑動組合可提供加工頭高精度的微量進給。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明之一實施例的一種龍門構型加工機的立體圖。本實施例之龍門構型加工機10包括一底座11及一工作台12。工作台12沿著一第一水平軸線(X軸)滑設於底座11上。龍門構型加工機10更包括一對立柱13、一橫樑14及一鞍座15。這對立柱13固設在底座11上，橫樑14固設在這對立柱13上，而鞍座15沿著垂直於第一水平軸線(X軸)的一第二水平軸線(Y軸)滑設在橫樑14上。龍門構型加工機10更包括一滑座16及一加工頭17。滑座16沿著垂直於第一水平軸線(X軸)及第二水平軸線(Y軸)上的一垂直軸線(Z軸)滑設至鞍座15。加工頭17固設在滑座16上。在本實施例中， 加工頭17可為一研磨頭，使得龍門構型加工機10成為一龍門磨床。

圖2是圖1的鞍座、滑座、線性滑動組合及加工頭的放大立體圖，且圖3是圖2的鞍座、滑座、線性滑動組合及加工頭的放大俯視圖。請參考圖1、圖2及圖3，龍門構型加工機10更包括一線性滑動組合100，其設置在鞍座15與滑座16之間，使得滑座16相對於鞍座15在垂直軸線(Z軸)上滑動。對於線性滑動組合100來說，鞍座15可視為一固定件，而滑座16可視為一滑動件。

請參考圖2及圖3，線性滑動組合100包括一對滑槽110。這對滑槽110固設至鞍座15。各滑槽110具有一滑動面112。在本實施例中，這對滑槽110是由鞍座15的一部分所構成。具體而言，鞍座15包括一本體15a及一對壓板15b，這對壓板15b安裝至本體15a，以與本體15a的兩部分分別構成這對滑槽110。

請參考圖2及圖3，線性滑動組合100包括一對滑柱120。這對滑柱120固設至滑座16且分別平行於垂直軸線(Z軸)穿設在這對滑槽110內。各滑柱120在垂直於垂直軸線(Z軸)的第一水平軸線(X軸)上抵接對應的滑動面112。

圖4是圖3的鞍座、滑座及線性滑動組合沿I-I線的放大剖視圖。請參考圖3及圖4，線性滑動組合100包括一對滾柱滑塊(roller pack)130，而各滑柱120具有一滾動面122。各滾柱滑塊130固設至對應的滑槽110內且在第一水平軸線(X軸)上抵接對應的滾動面122。在本實施例中，滾柱滑塊130可包括一殼體132及多個滾柱134，而這些滾柱134可循環地設置在殼體132內，以抵接對應的滾動面122。

當龍門構型加工機10進行加工時，工作台12沿著第一水平軸線(X軸)相對於底座11滑動，使滑座16施加因加工產生之作用力F至鞍座15。具體而言，固設至滑座16的各滑柱120在平行於第一水平軸線(X軸)且朝向對應的滑動面112方向上施加因加工產生之作用力F至固設至鞍座15的對應的滑槽110，使得各滑柱120與對應的滑動面112相抵接，因此線性滑動組合100可具有高剛性的特性。在本實施例中，由於加工作業為研磨加工，因此加工頭17為一研磨頭，研磨頭運轉時產生之作用力F為一切削力。此外，更藉由滾柱滑塊130與對應的滾動面122相抵接，使得線性滑動組合100具有低阻尼的特性，因此線性滑動組合100可提供高精度的微量進給。

請參考圖3及圖4，線性滑動組合100更可包括一對楔形調整器140。各楔形調整器140設置在對應的滑槽110與對應的滾柱滑塊130之間，用以直接調整對應的滾柱滑塊130施加在對應的滾動面122上的預壓力，而間接調整對應的滑柱120施加在對應的滑動面112上的預壓力。

在本實施例中，各楔形調整器140可包括一對楔形塊142、一調整螺栓144及一停止銷146，這對楔形塊142疊置於對應的滑槽110與對應的滾珠滑塊130之間，並藉由旋轉調整螺栓144以改變這對楔形塊142的高度。停止銷146嵌合至滑槽110，以限制接觸滑槽110的楔形塊142相對於滑槽110的位置。

請參考圖3及圖4，線性滑動組合100更包括一第一輔助滾柱滑塊150a及一第二輔助滾柱滑塊150b，且兩者分別設置於這對滑槽110內。這對滑柱120可分別具有一第一輔助滾動面124a及一第二輔助滾動面124b。第一輔助滾柱滑塊150a 在第二水平軸線(Y軸)上抵接第一輔助滾動面124a，且第二輔助滾柱滑塊150b在第二水平軸線(Y軸)上抵接第二輔助滾動面124b。

請參考圖3及圖4，線性滑動組合110更可包括一修正墊片160及一輔助楔形調整器170。修整墊片160設置在第一輔助滾柱滑塊150a與對應的滑槽110之間，用以在第二水平軸線(Y軸)上相對於對應的滑槽110偏移對應的滑柱120。此外，輔助楔形調整器170具有與楔形調整器140相似的架構，並設置第二輔助滾柱滑塊150b與對應的滑槽110之間，用以直接調整第二輔助滾柱滑塊150b施加在第二輔助滾動面124b上的預壓力。

值得注意的是，圖3的線性滑動組合100採用了兩組滑槽及滑柱，但本發明不限於此。在下面的實施例中，線性滑動組合僅採用了一組滑槽及滑柱。

圖5是本發明之另一實施例的一種線性滑動組合的俯視圖。請參考圖5，不同於圖3的線性滑動組合100，本實施例之線性滑動組合200包括一滑槽210、一滑柱220及一滾柱滑塊230。

滑槽210具有一滑動面212，而滑柱220沿著一垂直軸線(Z軸)穿設在滑槽210內。滑柱220在垂直於垂直軸線(Z軸)的一第一水平軸線(X軸)上抵接滑動面212。滑柱220具有一滾動面222，而滾柱滑塊230固設至滑槽210內且在第一水平軸線(X軸)上抵接滾動面222。

相似於圖3的線性滑動組合100，圖5的線性滑動組合200更可包括一楔形調整器240。楔形調整器240設置在滑槽210與滾柱滑塊230之間，用以直接調整滾柱滑塊230施加在滾動 面222上的預壓力，而間接調整滑柱220施加在滑動面212上的預壓力。

圖5的線性滑動組合200更可包括一第一輔助滾柱滑塊250a及一第二輔助滾柱滑塊250b，且兩者設置於滑槽210內。滑柱220具有一第一輔助滾動面224a及一第二輔助滾動面224b。第一輔助滾柱滑塊250a在垂直於垂直軸線(Z軸)及第一水平軸線(X軸)的第二水平軸線(Y軸)上抵接第一輔助滾動面224a，且第二輔助滾柱滑塊250b在第二水平軸線(Y軸)上抵接第二輔助滾動面224b。

相似的，當龍門構型加工機10進行加工時，工作台12沿著一第一水平軸線(X軸)相對於底座11滑動，使滑座16透過滑柱220在平行於第一水平軸線(X軸)且朝向對應的滑動面212的方向上施加因加工產生之作用力F至滑槽210，使得滑柱220與對應的滑動面212相抵接，因此線性滑動組合200可具有高剛性的特性。此外，更藉由滾柱滑塊230與對應的滾動面222相抵接，使得線性滑動組合200具有低阻尼的特性，因此線性滑動組合200可提供高精度的微量進給。

圖5的線性滑動組合200更可包括一修正墊片260及一輔助楔形調整器270。修整墊片260設置在滑槽210與第一輔助滾柱滑塊250a之間，用以在第二水平軸線(Y軸)上相對於滑槽210偏移滑柱220。此外，輔助楔形調整器270設置第二輔助滾柱滑塊250b與滑槽210之間，用以直接調整第二輔助滾柱滑塊250b施加在第二輔助滾動面224b上的預壓力。

綜上所述，本發明的線性滑動組合可提供高精度的微量進給。此外，當應用於龍門構型加工機時，本發明的線性滑動組合可提供加工頭高精度的微量進給。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧龍門構型加工機

11‧‧‧底座

12‧‧‧工作台

13‧‧‧立柱

14‧‧‧橫樑

15‧‧‧鞍座

15a‧‧‧本體

15b‧‧‧壓板

16‧‧‧滑座

17‧‧‧加工頭

100、200‧‧‧線性滑動組合

110、210‧‧‧滑槽

112、212‧‧‧滑動面

120、220‧‧‧滑柱

122、222‧‧‧滾動面

124a、224a‧‧‧第一輔助滾動面

124b、224b‧‧‧第二輔助滾動面

130、230‧‧‧滾柱滑塊

132‧‧‧殼體

134‧‧‧滾柱

140、240‧‧‧楔形調整器

142‧‧‧楔形塊

144‧‧‧調整螺栓

146‧‧‧停止銷

150a、250a‧‧‧第一輔助滾柱滑塊

150b、250b‧‧‧第二輔助滾柱滑塊

160、260‧‧‧修正墊片

170、270‧‧‧輔助楔形調整器

F‧‧‧作用力

圖1是本發明之一實施例的一種龍門構型加工機的立體圖。

圖2是圖1的鞍座、滑座、線性滑動組合及加工頭的放大立體圖。

圖3是圖2的鞍座、滑座、線性滑動組合及加工頭的放大俯視圖。

圖4是圖3的鞍座、滑座及線性滑動組合沿I-I線的放大剖視圖。

圖5是本發明之另一實施例的一種線性滑動組合的俯視圖。

15‧‧‧鞍座

15a‧‧‧本體

15b‧‧‧壓板

16‧‧‧滑座

17‧‧‧加工頭

110‧‧‧滑槽

112‧‧‧滑動面

120‧‧‧滑柱

122‧‧‧滾動面

124a‧‧‧第一輔助滾動面

124b‧‧‧第二輔助滾動面

130‧‧‧滾柱滑塊

140‧‧‧楔形調整器

150a‧‧‧第一輔助滾柱滑塊

150b‧‧‧第二輔助滾柱滑塊

160‧‧‧修正墊片

170‧‧‧輔助楔形調整器

F‧‧‧作用力

Claims (15)

1. 一種線性滑動組合，包括：一滑槽，具有一滑動面；一滑柱，沿著一垂直軸線穿設在該滑槽內且在垂直於垂直軸線的一第一水平軸線上抵接該滑動面，該滑柱具有一滾動面；以及一滾柱滑塊，固設至該滑槽內且在該第一水平軸線上抵接該滾動面；其中該滑柱在一平行於該第一水平軸線且朝向該滑動面之方向上施加一作用力至該滑槽，使該滑柱與該滑動面相抵接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線性滑動組合，更包括：一楔形調整器，設置在該滑槽與該滾柱滑塊之間，用以直接調整該滾柱滑塊施加在該滾動面上的預壓力，而間接調整該滑柱施加在該滑動面上的預壓力。
3. 如申請專利範圍第1項所述之線性滑動組合，更包括：一第一輔助滾柱滑塊，設置於該滑槽內；以及一第二輔助滾柱滑塊，設置於該滑槽內，其中該滑柱具有一第一輔助滾動面及一第二輔助滾動面，該第一輔助滾柱滑塊在垂直於該垂直軸線及該第一水平軸線的一第二水平軸線上抵接該第一輔助滾動面，且該第二輔助滾柱滑塊在該第二水平軸線上抵接該第二輔助滾動面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之線性滑動組合，更包括：一修整墊片，設置在該滑槽與該第一輔助滾柱滑塊之間，用以在該第二水平軸線上相對於該滑槽偏移該滑柱；以及一輔助楔形調整器，設置該第二輔助滾柱滑塊與該滑槽之 間，用以直接調整該第二輔助滾柱滑塊施加在該第二輔助滾動面上的預壓力。
5. 一種線性滑動組合，適於設置在一固定件與一滑動件之間，使得該滑動件相對於該固定件在一垂直軸線上滑動，該線性滑動組合包括：一對滑槽，適於固設至該固定件，各該滑槽具有一滑動面；一對滑柱，適於固設至該滑動件且分別平行於該垂直軸線穿設在該對滑槽內，各該滑柱在垂直於垂直軸線的一第一水平軸線上抵接該對應的滑動面，各該滑柱具有一滾動面；以及一對滾柱滑塊，各該滾柱滑塊固設至該對應的滑槽內且在該第一水平軸線上抵接該對應的滾動面；其中各該滑柱在一平行於該第一水平軸線且朝向該對應的滑動面之方向上施加一作用力至該對應的滑槽，使各該滑柱與該對應的滑動面相抵接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之線性滑動組合，更包括：一對楔形調整器，各該楔形調整器設置在該對應的滑槽與該對應的滾柱滑塊之間，用以直接調整該對應的滾柱滑塊施加在該對應的滾動面上的預壓力，而間接調整該對應的滑柱施加在該對應的滑動面上的預壓力。
7. 如申請專利範圍第5項所述之線性滑動組合，更包括：一第一輔助滾柱滑塊，設置於該對滑槽之一內；以及一第二輔助滾柱滑塊，設置於該對滑槽之另一內，其中該對滑柱分別具有一第一輔助滾動面及一第二輔助滾動面，該第一輔助滾柱滑塊在垂直於該垂直軸線及該第一水平軸線的一第二水平軸線上抵接該第一輔助滾動面，且該第二輔助滾柱滑塊在該第二水平軸線上抵接該第二輔助滾動面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之線性滑動組合，更包括：一修整墊片，設置在該第一輔助滾柱滑塊與該對應的滑槽之間，用以在該第二水平軸線上相對於該對應的滑槽偏移該對應的滑柱；以及一輔助楔形調整器，設置該第二輔助滾柱滑塊與該對應的滑槽之間，用以直接調整該第二輔助滾柱滑塊施加在該第二輔助滾動面上的預壓力。
9. 一種龍門構型加工機，包括：一底座；一工作台，沿著一第一水平軸線滑設於該底座上；一對立柱，固設在該底座上；一橫樑，固設在該對立柱上；一鞍座，沿著垂直於該第一水平軸線的一第二水平軸線滑設在該橫樑上；一滑座，沿著垂直於該第一水平軸線及該第二水平軸線上的一垂直軸線滑設至該鞍座；一加工頭，固設在該滑座上；以及一線性滑動組合，設置在該鞍座與該滑座之間，使得該滑座藉由該線性滑動組合相對於該鞍座在該垂直軸線上滑動，該線性滑動組合包括：一對滑槽，固設至該鞍座，各該滑槽具有一滑動面；一對滑柱，固設至該滑座且分別平行於該垂直軸線穿設在該對滑槽內，各該滑柱在垂直於垂直軸線的一第一水平軸線上抵接該對應的滑動面，各該滑柱具有一滾動面；以及一對滾柱滑塊，各該滾柱滑塊固設至該對應的滑槽內且在 該第一水平軸線上抵接該對應的滾動面；其中該滑座透過各該滑柱在一平行於該第一水平軸線且朝向該對應的滑動面之方向上施加一作用力至該對應的滑槽，使各該滑柱與該對應的滑動面相抵接。
10. 如申請專利範圍第9項所述之龍門構型加工機，其中該鞍座包括：一本體；以及一對壓板，安裝至該本體，以與該本體的兩部分分別構成該對滑槽。
11. 如申請專利範圍第9項所述之龍門構型加工機，其中該線性滑動組合更包括：一對楔形調整器，各該楔形調整器設置在該對應的滑槽與該對應的滾柱滑塊之間，用以直接調整該對應的滾柱滑塊施加在該對應的滾動面上的預壓力，而間接調整該對應的滑柱施加在該對應的滑動面上的預壓力。
12. 如申請專利範圍第11項所述之龍門構型加工機，其中該線性滑動組合更包括：一第一輔助滾柱滑塊，設置於該對滑槽之一內；以及一第二輔助滾柱滑塊，設置於該對滑槽之另一內，其中該對滑柱分別具有一第一輔助滾動面及一第二輔助滾動面，該第一輔助滾柱滑塊在垂直於該垂直軸線及該第一水平軸線的一第二水平軸線上抵接該第一輔助滾動面，且該第二輔助滾柱滑塊在該第二水平軸線上抵接該第二輔助滾動面。
13. 如申請專利範圍第12項所述之龍門構型加工機，其中該線性滑動組合更包括：一修整墊片，設置在該第一輔助滾柱滑塊與該對應的滑槽 之間，用以在該第二水平軸線上相對於該對應的滑槽偏移該對應的滑柱；以及一輔助楔形調整器，設置該第二輔助滾柱滑塊與該對應的滑槽之間，用以直接調整該第二輔助滾柱滑塊施加在該第二輔助滾動面上的預壓力。
14. 如申請專利範圍第11項所述之龍門構型加工機，其中該加工頭為一研磨頭。
15. 如申請專利範圍第9項所述之龍門構型加工機，其中，當該龍門構型加工機進行加工時，該工作台沿著該第一水平軸線相對於該底座滑動，而產生該作用力。