TWI525264B - 徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌 - Google Patents

Description

徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌

本發明提供一種徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌，其是與線性傳動裝置有關。

線性滑軌，為一種高精密度之線性傳動裝置，而其主要是包含一滑軌上可滑移地套設一滑塊，且滑軌與滑塊間設置複數滾動件藉以承受負載及輔助滑動，而該滾動件可分為滾珠型與滾柱型，滾柱型線性滑軌之負載能力又能優於滾珠型，因此滾柱型線性滑軌經常被運用於超重負荷及高精密度需求之裝置使用，在工程應用的領域中，對於徑向(下壓及上拉)負荷能力的需求通常較其餘方向高出許多，如重負荷加工機、龍門型加工機、重型搬運設備等工業機具，故設計一高徑向負荷能力之線性滑軌實屬必要的趨勢；而一般徑向(下壓、上拉)負荷加強型滾柱線性滑軌如第1圖所示，該線性滑軌10的滑軌11之側面111及頂面112與滑塊12之間皆設置複數滾柱13，其主要係透過滾柱13配置位置及數量的增加以提昇整體承受徑向(下壓、上拉)負荷的能力；然而，由於滑塊12及滑軌11上必須對應滾柱13於頂面112及側面111設置滾動溝槽，則頂面112及側面111的滾動溝槽無法以同一組刀具進行加工，將會增加加工機台的機構複雜度；增加製造 成本；而另一種徑向(下壓、上拉)負荷加強型滾柱線性滑軌20如第2圖所示，該線性滑軌20同樣地是於滑軌21的側面211及頂面212與滑塊22之間設置滾柱23，當然也會產生與上述線性滑軌20相同之缺失；有鑑於此，本發明人潛心研究並更深入構思，歷經多次研發試作後，終於發明出一種徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌。

本發明提供一種徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌，其主要目的是解決習知線性滑軌為提昇徑向下壓剛性、徑向上拉剛性而增加生產成本之缺失。

為達前述目的，本發明提供一種徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌，包含：一滑軌，具有相對的一頂面及一底面，且與該頂面及該底面平行定義出一水平基準，該滑軌的兩側開設一滑軌滑槽，各該滑軌滑槽分別具有一滑軌上滾道面及一滑軌下滾道面，垂直該滑軌上滾道面定義一上滾道面法線，該上滾道面法線與水平基準間具有一上滾道面夾角；垂直該滑軌下滾道面定義一下滾道面法線，該下滾道面法線與水平基準間具有一下滾道面夾角；且46度≦該上滾道面夾角≦49度；而46度≦該下滾道面夾角≦56度；一滑塊，以一滑塊滑槽可滑移地穿套該滑軌，該滑塊的滑塊滑槽之相對兩側分別成形一滑塊上滾道面及一滑塊下滾道面，各 滑塊上滾道面與滑軌上滾道面平行相對並構成一上負荷路徑，而各滑塊下滾道面與滑軌下滾道面平行相對並構成一下負荷路徑，且該滑塊上更設置一第一流道及一第二流道；二端蓋，設置於該滑塊的兩端並分別設置二第一迴流道以及二第二迴流道，二該端蓋的第一迴流道與該滑塊的第一流道以及該上負荷路徑連通；而二該端蓋的該第二迴流道與該第二流道以及該下負荷路徑連通；以及複數滾柱，分別容置於該上負荷路徑、該下負荷路徑、該第一迴流道以及該第二迴流道內。

透過改變該上滾道面夾角及該下滾道面夾角，不增加生產製造成本而又能確實提昇徑向下壓剛性、徑向上拉剛性、耐衝擊能力及使用壽命，更直接地能確實提高位移精度，而更能適用於高精度需求之裝置配合使用。

為使貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如后：本發明徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌的較佳實施例如第3至10圖所示，包含：一滑軌30，沿一軸向X延伸並具有相對的一頂面32及一底面33，垂直該軸向X定義出一徑向Y，且與該頂面32及該底面33平行定義出一水平基準P，該滑軌30的兩側沿軸向X開設一滑軌滑槽31，各該滑軌滑槽31分別具有一滑軌上滾道面311及一滑軌 下滾道面312，垂直該滑軌上滾道面311定義一上滾道面法線N1，該上滾道面法線N1與水平基準P間具有一上滾道面夾角θ；垂直該滑軌下滾道面312定義一下滾道面法線N2，該下滾道面法線N2與水平基準P間具有一下滾道面夾角ψ；且46度≦該上滾道面夾角≦49度；而46度≦該下滾道面夾角≦56度；其中，本實施例中該上滾道面夾角θ最佳為49度；而該下滾道面夾角ψ最佳為56度；一滑塊40，沿軸向X開設一滑塊滑槽41並以該滑塊滑槽41可滑移地穿套該滑軌30，該滑塊40的滑塊滑槽41之相對兩側分別成形一滑塊上滾道面411及一滑塊下滾道面412，各滑塊上滾道面411與滑軌上滾道面311平行相對並構成一上負荷路徑L1，而各滑塊下滾道面412與滑軌下滾道面312平行相對並構成一下負荷路徑L2，且該滑塊40上更設置一第一流道42及一第二流道43；另外，該滑塊40於相鄰各滑塊上滾道面411及各滑塊下滾道面412之處更分別凸出設置一止擋部44；二端蓋50，設置於該滑塊40的兩端並分別設置二第一迴流道51以及二第二迴流道52，二該端蓋50的第一迴流道51與該滑塊的第一流道42以及該上負荷路徑L1連通；而二該端蓋50的該第二迴流道52與該第二流道43以及該下負荷路徑L2連通；以及複數滾柱60，分別容置於該上負荷路徑L1、該下負荷路徑L2、該第一迴流道51以及該第二迴流道52內，且各滾柱60靠抵於各止擋部44限止位置。

以上為本發明徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌的結構組態及特徵，而其使用時，透過各該滾柱60之循環轉動使該滑塊40可於該滑軌30上線性位移，請配合參閱第6至7圖所示為本發明實施之數據，且其徑向Y受力狀況如第4圖所示是受到沿徑向Y施加的徑向上拉負荷F1或徑向下壓負荷F2，第6圖為於相同徑向上拉負荷F1施於具有不同上滾道面夾角θ之滑塊40時，該滑塊40產生之上拉變形量δ 1數據線圖，由第6圖可知當該上滾道面夾角θ增加時，該滑塊40產生之上拉變形量δ 1能持續降低；而由第7圖則顯示於相同徑向上拉負荷F1施於具有不同上滾道面夾角θ之滑塊40時，該滑塊40所承受之最大應力值的變化數據圖，由第7圖可知當該上滾道面夾角θ增加時，該滑塊40承受之最大應力值具有微幅下降的趨勢；由上述可知，本發明透過提高該上滾道面夾角θ，而確實能降低該滑塊40的變形量，當然也就代表確實提高本發明之徑向上拉剛性、耐衝擊能力及使用壽命；接著，再請配合參閱第8至9圖所示為本發明實施之數據，第8圖為於相同徑向下壓負荷F2施於具有不同下滾道面夾角ψ之滑塊40時，該滑塊40產生之下壓變形量δ 2的變化數據線圖，由第8圖可知當該下滾道面夾角ψ提高時，該滑塊40產生之下壓變形量δ 2能持續降低；而由第9圖則顯示於相同徑向下拉負荷F2施於具有不同下滾道面夾角ψ之滑塊40時，該滑塊40承受之最大應力值的變化數據圖，由第9圖可知當該下滾道面夾角ψ增加時，該滑塊40承受之最大應力值呈現下降的趨勢；由上述可知， 本發明透過提高該下滾道面夾角ψ，而確實能降低該滑塊40的下壓變形量，當然也就代表確實提高本發明之徑向下壓剛性、耐衝擊能力及使用壽命；而為兼顧本發明之側向受力剛性，如第10圖所示為當本發明之上滾道面夾角θ為49度而下滾道面夾角ψ為56度時，本發明受側向負荷F3之滑塊40的側向變形量δ 3能保持與鋼珠式線性滑軌相同之剛性，如此，透過本發明之上滾道面夾角θ與下滾道面夾角ψ的角度配置能確實提高本發明之徑向下壓剛性、徑向上拉剛性、耐衝擊能力及使用壽命，更直接地，也能確實提高位移精度，而更能適用於高精度需求之裝置配合使用。

綜上所述，本發明透過改變該上滾道面夾角θ及該下滾道面夾角ψ就能確實提昇整體徑向下壓剛性、徑向上拉剛性、耐衝擊能力及使用壽命，更直接地能確實提高位移精度，且僅需於滑軌30的兩側分別設置一個滑軌滑槽31就能達成，能以一組刀具加工成型，不須兩組刀具分別加工，因此不會增加加工機台的複雜度及製造成本，能降低生產工序及生產成本，提高經濟效益。

《習知技術》

10‧‧‧線性滑軌

11‧‧‧滑軌

111‧‧‧側面

112‧‧‧頂面

12‧‧‧滑塊

13‧‧‧滾柱

20‧‧‧線性滑軌

21‧‧‧滑軌

211‧‧‧側面

212‧‧‧頂面

22‧‧‧滑塊

23‧‧‧滾柱

《本發明》

30‧‧‧滑軌

31‧‧‧滑軌滑槽

311‧‧‧滑軌上滾道面

312‧‧‧滑軌下滾道面

32‧‧‧頂面

33‧‧‧底面

40‧‧‧滑塊

41‧‧‧滑塊滑槽

411‧‧‧滑塊上滾道面

412‧‧‧滑塊下滾道面

42‧‧‧第一流道

43‧‧‧第二流道

44‧‧‧止擋部

50‧‧‧端蓋

51‧‧‧第一迴流道

52‧‧‧第二迴流道

60‧‧‧滾柱

X‧‧‧軸向

P‧‧‧水平基準

N1‧‧‧上滾道面法線

N2‧‧‧下滾道面法線

θ‧‧‧上滾道面夾角

ψ‧‧‧下滾道面夾角

L1‧‧‧上負荷路徑

L2‧‧‧下負荷路徑

F1‧‧‧上拉負荷

F2‧‧‧下壓負荷

F3‧‧‧側向負荷

δ 1‧‧‧上拉變形量

δ 2‧‧‧下壓變形量

δ 3‧‧‧側向變形量

第1圖 為習知徑向(下壓、上拉)負荷加強型滾柱線性滑軌的示意圖。

第2圖 為另一種習知徑向(下壓、上拉)負荷加強型滾柱線性滑軌的示意圖。

第3圖 為本發明徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌的局部立體剖視示意圖。

第4圖 為本發明徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌的剖視圖。

第5圖 為本發明徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌的端蓋結構示意圖。

第6圖 為本發明徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌之滑塊於不同上滾道面夾角產生之上拉變形量數據線圖。

第7圖 為本發明徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌之滑塊於不同上滾道面夾角產生之應力值變化數據線圖。

第8圖 為本發明徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌之滑塊於不同下滾道面夾角產生之下壓變形量數據線圖。

第9圖 為本發明徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌之滑塊於不同下滾道面夾角產生之應力值變化數據線圖。

第10圖 為本發明徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌設置特定角度與滾珠式線性滑軌側向變形量比較圖。

30‧‧‧滑軌

31‧‧‧滑軌滑槽

311‧‧‧滑軌上滾道面

312‧‧‧滑軌下滾道面

32‧‧‧頂面

33‧‧‧底面

40‧‧‧滑塊

41‧‧‧滑塊滑槽

411‧‧‧滑塊上滾道面

412‧‧‧滑塊下滾道面

42‧‧‧第一流道

43‧‧‧第二流道

44‧‧‧止擋部

60‧‧‧滾柱

P‧‧‧水平基準

N1‧‧‧上滾道面法線

N2‧‧‧下滾道面法線

θ‧‧‧上滾道面夾角

ψ‧‧‧下滾道面夾角

L1‧‧‧上負荷路徑

L2‧‧‧下負荷路徑

F1‧‧‧上拉負荷

F2‧‧‧下壓負荷

F3‧‧‧側向負荷

δ 1‧‧‧上拉變形量

δ 2‧‧‧下壓變形量

δ 3‧‧‧側向變形量

Y‧‧‧徑向

Claims (2)

1. 一種徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌，包含：一滑軌，具有相對的一頂面及一底面，且與該頂面及該底面平行定義出一水平基準，該滑軌的兩側開設一滑軌滑槽，各該滑軌滑槽分別具有一滑軌上滾道面及一滑軌下滾道面，垂直該滑軌上滾道面定義一上滾道面法線，該上滾道面法線與水平基準間具有一上滾道面夾角；垂直該滑軌下滾道面定義一下滾道面法線，該下滾道面法線與水平基準間具有一下滾道面夾角；且46度≦該上滾道面夾角≦49度；而46度≦該下滾道面夾角≦56度；一滑塊，以一滑塊滑槽可滑移地穿套該滑軌，該滑塊的滑塊滑槽之相對兩側分別成形一滑塊上滾道面及一滑塊下滾道面，各滑塊上滾道面與滑軌上滾道面平行相對並構成一上負荷路徑，而各滑塊下滾道面與滑軌下滾道面平行相對並構成一下負荷路徑，且該滑塊上更設置一第一流道及一第二流道；二端蓋，設置於該滑塊的兩端並分別設置二第一迴流道以及二第二迴流道，二該端蓋的第一迴流道與該滑塊的第一流道以及該上負荷路徑連通；而二該端蓋的該第二迴流道與該第二流道以及該下負荷路徑連通；以及複數滾柱，分別容置於該上負荷路徑、該下負荷路徑、該第一迴流道以及該第二迴流道內。
2. 如申請專利範圍第1項所述的徑向負荷加強型滾柱式線性滑軌，其中，該滑塊於相鄰各滑塊上滾道面及各滑塊下滾道 面之處更分別凸出設置一止擋部，各滾柱靠抵於各止擋部限止位置。