線性致動器的製作方法
2023-10-04 21:00:14 3
專利名稱：線性致動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種線性致動器，其可使與滾珠絲槓(ball screwshaft)安裝在一起的滑臺沿導軌而進行直線往復運動。
迄今為止，以使用這種滾珠絲槓為基礎的線性致動器已為人所知。例如，滑臺的兩個外表面通過球滾動件而可移動地支承在導軌兩個內表面的主軸線方向上，所述導軌具有大致為U形的橫截面。滾珠絲槓是轉動的，其與滑臺相連並與球螺紋孔(ball screw hole)相嚙合，這樣滑臺就可往復運動(見日本專利公開No.7-61587)。
然而，在傳統的線性致動器的情況下，如果加寬滑臺的寬度，同時，使滑臺的兩個外表面和導軌的兩個內表面之間的間距保持恆定，就會產生下述問題。即，導軌的寬度也隨之加大。因此，線性致動器的尺寸較大，重量增大。
本發明的一個總的目的就是提供一種線性致動器，其可通過在滑臺的兩個內表面和導軌的兩個外表面之間設置球滾動件而使導軌的橫向尺寸較小，從而減小了導軌的體積，並減輕了重量。
本發明的主要目的是提供一種線性致動器，其可通過設置一個可相對於滑臺而浮動的球螺母並使其隨著滾珠絲槓的操作形式而進行操作，從而來消除滾珠絲槓軸線與球滾動槽軸線之間的平行度偏差。
本發明上述的和其它的目的、特徵以及優點可從下面結合附圖所進行的描述中更清楚地看到，在附圖中，通過示例性的實例示出了本發明的優選實施例。
圖1是本發明第一實施例線性致動器的示意性結構的局部剖開的透視圖；圖2是圖1所示的線性致動器結構沿主軸線方向的縱向剖視圖；圖3是圖1所示線性致動器的平面圖；圖4是沿圖3中Ⅳ-Ⅳ線的豎直剖視圖5是表示主滑臺體與圖3所示的端板之間相互關係的分解透視圖；圖6是本發明另一實施例的線性致動器結構沿主軸線方向的縱向剖視圖；圖7是圖6所示的線性致動器的平面圖；以及圖8是沿圖7中Ⅷ-Ⅷ線的豎直剖視圖。
如圖1所示，本發明第一實施例的線性致動器10基本上包括導軌12、滑臺14、滾珠絲槓16、一對第一支承件18和第二支承件20以及轉換導軌106，所述滑臺14由導軌12可運動地支承，滾珠絲槓16與滑臺14相配合，所述第一和第二支承件可轉動地支承著滾珠絲槓16，轉換導軌106大致平行於滾珠絲槓16的軸線而延伸，並分別通過一對螺栓105a、105b固定到第一支承件18和第二支承件20上。
如圖4所示，導軌12包括大致為U形橫截面的凹槽22和一對線性延伸的上表面28、28的部件，且凹槽22介於其間。上表面28、28設置在滑臺14的凹槽132內，如下文所述，從而使導軌12的橫向尺寸小於滑臺14的寬度。從導軌12的底面114升起的兩個外表面24,24具有平行的球滾動槽26，所述球滾動槽設置在與滾珠絲槓16的軸向中心間隔相等的位置處，並分別沿主軸線方向延伸。
滑臺14以橋接的方式騎跨在導軌12的上表面28、28上方，其包括主滑臺體30、端板32、蓋件44和刮板46(見圖5)，端板32沿運動方向連接在主滑臺體30的兩個側表面上，所述蓋件容納著連接在端板32上的潤滑件42。端板32、蓋件44和刮板46通過螺栓48連接在一起(見圖2)。
如圖5所示，主滑臺體30具有在其左右兩側邊向下延伸的厚壁套形部件34、34。與導軌12的球滾動槽26相對的球滾動槽36設置在套形部件34、34的內表面上。球通道38由平行於球滾動槽26、36的直線通孔構成並穿過套形部件34、34。球滾動槽26、36和球通道38設置在同一水平面上，且位於滾珠絲槓16的軸向中心線下方(見圖4)。
如圖5所示，連接在主滑臺體30兩個側表面上的端板32設有彎曲通道40，彎曲通道40使球通道38與沿滑臺30內表面設置的球滾動槽36之間連通。在此結構中，潤滑件42中的潤滑劑通過滾珠絲槓16和端板32上的孔50供應到彎曲通道40中。滑臺14設有循環通道52(見圖4)和設置在端板32上的彎曲通道40，該循環通道包括球滾動槽26、36和相對地設置在主滑臺體30上的球通道38。多個球54可滾動地安裝在循環通道52中。
如圖2所示，滾珠絲槓16的兩端56、58由設置在兩端56、58的軸頸部分60、62上的第一支承件18和第二支承件20可轉動地支承。
第一支承件18包括第一端板64和多個(例如，兩個)第一球軸承68，第一端板64通過螺栓(未示出)固定在導軌12的第一端面，第一球軸承68安裝在貫穿第一端板64中部的軸承孔66中。滾珠絲槓16的第一端部56通過第一球軸承68插入到軸承孔66中。
在此結構中，第一球軸承68固定在第一端板64上，這樣，通過由隔套70和軸承保持器72構成的螺紋機構而固緊第一球軸承68的內圈，隔套70安裝在滾珠絲槓16的第一端部56，軸承保持器72設置在端部56。第一球軸承68的外圈由軸承螺母74固緊，該螺母與設置在第一端板64上的螺紋機構相嚙合。滾珠絲槓16的第一端部56與馬達76的未示出的驅動軸相連。標號88表示用於阻止軸承保持器72轉動的緊固螺釘。
第二支承件20包括第二端板78和第二球軸承82，第二端板78通過螺栓(未示出)固定在導軌12的第二端面，第二球軸承82安裝在貫穿第二端板78中部的軸承孔80中。滾珠絲槓16的第二端部58通過第二球軸承82插入到軸承孔80中。在該實施例中，第二球軸承82是這樣進行固定的，即，安裝在滾珠絲槓16第二端部58上的軸端擋圈(shaftretaining ring)84固緊第二球軸承82的內圈。滾珠絲槓16的第二端部58通過第二球軸承82而由第二端板78可轉動地支承。
如圖4所示，球螺母86包括與滾珠絲槓16相嚙合的已知的球螺紋機構，球螺母86具有切出的大致相互平行的平行表面92。標號94表示螺紋導向件，該導向件安裝在主滑臺體30的內側上表面96上並可沿大致水平的方向作微小的運動。球螺母86的平行表面92沿大致豎直的方向可滑動地與螺紋導向件94的開口表面98相配合，以引導球螺母86。另外，活動裝置100在基本上為水平的平面內沿大致垂直於主滑臺體30運動方向的方向以對齊的方式通過平行表面92而配合。活動裝置100的凸起部102可滑動地安裝在主滑臺體30的套形部件34、34上所連續設置的外表面上所設的孔104中。
在此結構中，球螺母86沿豎直方向和水平方向可作微小運動，因此，可成功地消除所發生的任何偏差，即使是由於浮動機構而使滾珠絲槓16的軸線與球滾動槽26的軸線之間的平行度發生微量偏差時，也是如此，其中，該浮動機構可在螺紋導向件94支承下沿大致豎直的方向微小運動，並可藉助於與螺紋導向件94相配合的活動裝置100由主滑臺體30支承而在大致水平的方向上微小運動。活動裝置100的軸向中心線沿水平方向位於滾珠絲槓16的軸向中心線上方。
如圖1和4所示，沿軸向大致相互平行的兩條長槽108、110設置在轉換導軌106上，轉換導軌106通過一對螺栓105a、105b固定在第一端板64和第二端板78上。位置可調的傳感器(未示出)安裝在長槽108、110上。主滑臺體30的位置可通過用傳感器檢測固定在主滑臺體30上並可與主滑臺體30一起運動的磁鐵112的磁場來進行檢測。用於安裝線性致動器10的螺栓(未示出)旋入設於導軌12底面114上的螺紋孔116中(見圖3)。
如圖4所示，線性致動器10具有支腿118，支腿118設置在導軌12的底面114上，同時可改變它們的連接位置，支腿118可通過未示出的螺栓而與緊固件120固定在一起。在圖1-3中，標號122表示用於調整滑臺14行程的調整螺栓。調整螺栓122與第一端板64和第二端板78螺紋連接，從而通過螺母124將其固定在兩個端板64、78上。
位於主滑臺體30上表面126處的孔128用於使未示出的平臺或類似件進行定位，螺紋孔130用於固定平臺或類似件。
上面所描述的是本發明第一實施例的線性致動器10的基本結構。下面將對其工作過程、作用和效果進行描述。
如圖2和3所示，當滾珠絲槓16在馬達76的驅動下轉動時，球螺母86就在其嚙合作用下被驅動，且滑臺14就沿著導軌12沿軸向(箭頭Y的方向)運動。滑臺14就隨著位於滾珠絲槓16與球螺母86的球螺紋孔之間的鋼球(見圖4)的滾動以及位於球滾動槽26、36之間的球54的滾動而平穩地運動，所述球滾動槽26、36設置在導軌12和滑臺14之間。
在此情況下，如圖4所示，通過球螺母86的平行表面92和螺紋導向件94的開口表面98之間的配合作用，球螺母86就可在大致豎直的方向上運動，而且其可通過活動裝置100的凸起部102而在大致水平的方向上運動，主滑臺體30的孔104滑動地支承著所述活動裝置100的凸起部102。因此，球螺母86可隨著滾珠絲槓16的運動形式而進行運動。
因此，隨著滾珠絲槓16的轉動，滑臺14就可沿導軌12平穩地運動。
在此情況下，由於滑臺14以橋接的方式騎跨在導軌12的上方來支承作用於滑臺14的載荷，因此，滑臺14的兩個套形部件34、34就不會使滑臺14變形。
將導軌12寬度方向的尺寸設定得小於滑臺14的寬度，因此，導軌12的上表面28、28就整體地設置在滑臺14的凹槽132內。從而減小了導軌12的體積，並使導軌12具有較輕的重量。
因此，在本發明的實施例中，在安裝時，不必使球滾動槽26、36的軸線和滾珠絲槓16的軸線保持嚴格平行。即使當球滾動槽26、36的軸線不平行於滾珠絲槓16的軸線而產生任何微小偏差時，通過浮動機構也可消除這些偏差。因此，就縮短了安裝時間，降低了生產成本。
在本發明的實施例中，活動裝置100沿水平方向的軸向中心設置在滾珠絲槓16的軸向中心上方。但即使在活動裝置100沿水平方向的軸向中心線設置在滾珠絲槓16軸向中心線的下方時，也可獲得相同的效果。
通過採用滾珠絲槓16和球螺母86作為舉例來對本發明的實施例進行了描述。然而，當然也可使用未示出的滑動接觸螺紋裝置。
圖6-8顯示了本發明另一實施例的線性致動器結構。在下面的說明書，與圖1-5所示結構部件相同的結構部件用相同的標號表示，並不再詳細描述。
如圖8所示，活動裝置144與螺紋導向件94的上表面142相配合，活動裝置144在螺紋導向件94的開口表面98外側沿大致豎直的方向設置在相同的平面上。活動裝置144的凸起部146和頭部148分別安裝在位於主滑臺體30上表面126上的孔150和槽孔152中。活動裝置144由螺紋導向件94支承，從而使頭部148的外圓周面部分由主滑臺體30的槽孔152的內圓周面所限定，並可沿箭頭方向進行微小運動。標號154表示墊圈，墊圈位於主滑臺體30的內側上表面96與螺紋導向件94的上表面142之間，以便相對於主滑臺體30而以浮動的方式支承著活動裝置144的凸起部146。
在此結構中，對於螺紋導向件94而言，活動裝置144沿大致豎直的方向設置。因此，滑臺14寬度方向的尺寸就可相對較小。
權利要求
1．一種線性致動器，其包括導軌(12)，所述導軌設有在兩個側表面上沿主軸線方向延伸的球滾動槽(26)並形成有基本上為U形橫截面的凹槽(22)；滾珠絲槓(16)，所述滾珠絲槓基本平行於所述球滾動槽(26)，並沿基本垂直於所述導軌(12)的所述主軸線方向的寬度方向而設置在中部；用於沿所述導軌(12)的所述主軸線方向而在兩端支承所述滾珠絲槓(16)的支承件(18、20)；形成有循環通道(52)的滑臺(14)，所述循環通道包括與所述導軌(12)的所述球滾動槽(26)相對的球滾動槽(36)，從而使所述導軌(12)面向凹槽(132)的內部；安裝在所述滑臺(14)凹槽中的球螺母(86)，其與所述滾珠絲槓(16)相配合；以及用於可運動地支承所述球螺母(86)的螺紋導向件(94)，所述線性致動器還包括浮動機構，用於分別吸收所述球螺母(86)在基本上為水平的平面內沿基本垂直於運動方向的方向上的微小運動以及所述球螺母(86)沿基本豎直的方向上的微小運動。
2．根據權利要求1所述的線性致動器，其中，所述浮動機構包括活動裝置(100,144)和使所述活動裝置(100,144)與所述滑臺(14)相配合的孔(104,152)，所述活動裝置與所述螺紋導向件(94)相連，以便可沿所述基本豎直的方向而可運動地支承所述球螺母(86)。
3．根據權利要求2所述的線性致動器，其中，沿基本垂直於所述滾珠絲槓(16)軸線的基本水平方向設置一對所述活動裝置(100)，所述球螺母(86)介於其間。
4．根據權利要求2所述的線性致動器，其中，沿基本垂直於所述滾珠絲槓(16)軸線的基本豎直方向設置一對所述活動裝置(144)，所述球螺母(86)介於其間。
5．根據權利要求2所述的線性致動器，其中，與所述滑臺(14)相配合的所述孔是槽孔(152)。
6．根據權利要求1所述的線性致動器，其中，潤滑件(42)通過蓋件(44)安裝在所述滑臺(14)上。
7．根據權利要求1所述的線性致動器，其中，所述螺紋導向件(94)設有一對基本平行的開口表面(98)，所述開口表面相互間隔預定的距離，所述球螺母(86)設有可沿所述這對開口表面(98)滑動的一對基本平行的表面(92)。
全文摘要
一種線性致動器,其包括:活動裝置(100),所述活動裝置大致垂直於滾珠絲槓(16)的縱向軸線,其第一側部與螺紋導向件(94)相連,其第二側部可滑動地與滑臺(14)相配合,同時,通過螺紋導向件(94)可運動地支承與滾珠絲槓(16)相配合的球螺母(86),所述螺紋導向件(94)可在以橋接的方式騎跨在導軌(12)上方的滑臺(14)的凹槽(132)內微小運動。
文檔編號F16H25/20GK1309252SQ0110462
公開日2001年8月22日 申請日期2001年2月16日 優先權日2000年2月18日
發明者佐藤俊夫, 宮崎省吾, 上野成央 申請人:Smc株式會社