線性軸承的製作方法
2023-05-12 01:42:31 1
專利名稱：線性軸承的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種線性軸承，特別有較高的硬度要求諸如衝床和模壓機導柱上應用的一種線性軸承。
用作沿軸作直線運動機構的線性軸承包括一個導向軸、一個在導向軸之外而可相對於導向軸在軸向上進行運動的外套、在該導向軸和外套間設置的多個滾動元件和一個設在該導向軸和外套間而用以保持布置在圓周方向上及軸向上的所述滾動元件的保持架。所採用的滾動元件包括滾珠、滾柱、滾針等等。
在以滾珠為滾動件的線性軸承中，由於其間裝有滾珠的導向軸的外表面和其外套內表面形成為平滑的圓柱面，繞軸線的外套與導向軸間可作自由的相對運動，其優點則是易於裝配。然而，因為作為滾動件的滾珠與外套內表面和導向軸外表面的接觸為點接觸，其缺點則是剛度似乎略顯不足。剛度的提高可通過增加布置在該外套和導向軸之間的滾珠數量的方法來進行，但其中布置的滾珠數目是有限的。所以所能達到的剛度也是有限的。
另一方面，在以滾柱作為滾動件的線性軸承中，所述外套的內表面及導向軸的外表面均做成具有平的平行滾動面，而滾柱則被放置在這些平的平行滾動面之間。在這種情況下，因為所述滾柱相對平的滾動面的接觸是線接觸，與上述採用滾柱作滾動體的線軸承相比其剛度得到了提高。但在外套內表面和導向軸外表面上形成這些平的平行滾動面需用先進的加工技術，這樣就提高了生產成本。另外，在這種情況下，外套與導向軸間繞軸線的相對運動是受約束的。因此，當利用與導向軸和外套各自相配的部件而進行組裝時，必須對這些部件進行精確定位及作很不方便的複雜調整。
本發明的目的是為解決上述現有技術中的問題而提供一種是具有良好剛度、易於生產、保持低生產成本及與相配裝置容易安裝的線性軸承。
為實現上述目的，本發明首先提出一種線性軸承，它包括導向軸、布置在導向軸之外且在軸向上可相對於導向軸進行移動的一個外套、放置在所述導向軸與外套間的多個滾動元件以及設置在導向軸與外套間以將所述多個滾動件保持在圓周上和軸線方向上所用的一個保持架，其特徵在於其中各滾動件為一種滾柱，它在其圓柱表面上有由一個凸圓弧形成的迴轉表面，所述外套的內表面和導向軸外表面各自被形成為圓柱面，構成各滾柱的迴轉圓弧面的圓半徑要略微小於構成所述外套圓柱面的圓半徑，而且所述滾柱在圓周方向上的間距小於各滾柱寬度的兩倍。
在按上述本發明的線性軸承中，在所述滾柱的圓周面上形成的迴轉圓弧表面被保特與外套的圓柱形內表面和導向軸的圓柱形外表面相接觸，而因為形成於滾柱圓柱面上的圓弧迴轉面與所述外套內圓柱面相適合，所以滾柱與外套間的接觸基本上可被認為是線接觸。這樣就可保持較高的剛度。另外，由於外套的內表面和導向軸的外表面可做成圓柱面，其成型加工容易，故可保持較低的生產成本。
此外，因為在如上所述的結構中的外套的內表面和導向軸的外表面為圓柱面，以及滾柱的迴轉圓弧表面與所述外套和導向軸接觸，所以外套與導向軸可繞軸線彼此相對轉動，即繞軸線可相對自由運動。因此，該線性軸承可容易地與相應的裝置進行裝配。
另外，還因布置在圓弧方向中的滾柱的間距被設置成小於滾柱寬度的兩倍，所以沿著相同直徑的圓周可布置更多的滾柱。所以與那種在圓周方向上布置各滾柱間距大於兩倍滾柱寬度的普通結構相比，如果配置滾柱所沿圓周的直徑相同則可獲得更大的剛度；或是該圓周直徑可被制製作得更小，即為，減小外套的尺寸也能達到相等的剛度。
本發明還提出一種線性軸承，它包括一個導向軸、一個布置在導向軸之外而在軸向上能相對導向軸進行移動的外套、放置在該導向軸與外套間的多個滾動件和設置在導向軸與外套間用以將所設滾動件保持在圓周和軸線方向上的一個保持架，其特徵在於其中每個滾動件是在其圓柱面上製作有一個凸圓弧迴轉面的滾柱所述外套內表面做成圓柱面，所述導向軸外表面布置有軸向延伸的導向槽，各槽具有與對軸向設置的各列滾柱相對應的一個凹進的圓柱表面，構成各滾柱圓弧迴轉面的圓半徑略小於構成外套圓柱面的圓半徑以及構成製作在導向軸上各槽凹進圓柱面的圓半徑，且所設置滾柱在圓周上的間距小於各滾柱寬度的兩倍。
按本發明的線性軸承中，由於該滾柱圓柱面上形成的圓弧迴轉面是與外套內圓柱面及導向軸導槽凹進圓柱面相接觸，這種滾柱迴轉圓弧面與外套內面及導向軸導槽的接觸可被認為是實質上的線接觸。於是與前述實例相比，本例軸承具有更大的剛度。
如前所述，在現發明的此例中為更增進剛性，該導向軸做有導槽，各槽具有凹進的圓柱表面。但因為只要在導向軸的外表面上製作這些導槽，既繞導向軸導槽的間距精度並不很重要，所以製作加工容易。另外，該外套內表面是圓柱面。因而外套與導向軸繞軸線可彼此相對轉動，即繞軸可相對自由運動，這種線軸承可容易地與相配裝置進行裝配。
仍如前例中的本發明的線軸承中，布置在圓周向上的滾柱的間距也小於各滾柱寬度的兩倍。因此，沿著具有相同直徑的圓周可布置更多的滾柱。故與周向布置的滾柱間距大於每個滾柱寬度兩倍的普通結構相比，如果放置滾柱所沿的圓周直徑相同，則可得到更高的剛性；或者說要達到相同的剛度，其圓周直徑可製作得較小，即外套的尺寸可以減小。
按上述的實例，本發明還提出的一種結構，其中各個滾柱具有的寬度小於其直徑。
在發明的此例中，因為沿具有相同直徑的圓周可布置更多的滾柱，如果放置滾柱所沿的圓周直徑相同，則可得到更高的剛性，或者說要達到相同的剛度，其圓周直徑可製作得更小，即外套的尺寸可以減小。
如上所述，構成各滾柱迴轉圓弧面的圓半徑設為構成所述外套圓柱表面的圓半徑的93％至96％是適當的。
此外，仍如前所述，構成各導槽凹進圓柱面的圓半徑設為構成各滾柱迴轉圓弧表面的圓半徑的1.04至1.08倍是適當的。
另外，上述的本發明中，還適於將構成各導向軸導槽的凹進圓柱表面的圓半徑設成與構成該外套圓柱面的圓半徑相等；但作為可能的情況，它們也可以不相等。
圖1所示為按本發明的一個最佳實施例的線性軸承的垂向剖視圖；圖2所示為沿圖1中的A-A所做的剖視圖；圖3所示為圖2的局部放大圖；圖4所示為只顯示圖3中的一個滾柱的放大圖；圖5所示為按本發明第二優選實施例的線性軸承的垂向剖視圖；圖6所示為沿圖5中的B-B所做的剖視圖；圖7所示為圖6的局部放大圖8所示為只顯示圖6中的一個滾柱和部分導向軸的放大圖。
下面將結合附圖1至8對本發明的優選實施例作詳細的說明。
在圖1至4所示的第一實施例中，標號1總體表示一個線性軸承。該線性軸承1包括導向軸2、外套3、放置於導向軸2與外套3間而作為滾動元件的多個滾柱4以及設在導向軸2與外套3間用以將所設滾柱4保持在圓周及軸線方向上的保持架5。所述外套3布置在導向軸2的外邊且能相對於導向軸2在軸向移動。保持架5為圓筒狀，在其圓周方向及軸向製作了許多保持孔6，多個滾柱4則與這些保持孔6相配合。
在此實例中，如圖1所示，在軸向上每排安置了9個滾柱4，而如圖2所示，在周向上每排布置了24個滾柱4。另外，在該實施例中，外套3的兩頭內向上裝有定位卡環7。
圖3中，外套3的內面9及導向軸2的外面10各自做成圓柱表面，並構成了於圖中分別以Ro和Ri所表示的圓柱表面的圓半徑另一方面，作為滾動元件的滾柱4的圓周面上各製作有一個凸圓弧迴轉表面8。構成該凸圓弧迴轉表面8的圓半徑在圖中以R表示。構成各滾柱4的迴轉圓弧面8的圓半徑R製作的比構成外套3的圓柱面9的圓半徑Ro略小一點，例如設定該半徑R為半徑Ro的93％至96％就很合適。
換言之，半徑R與Ro間的關係可以用下面的公式來表示R＝(0.93～0.96)×Ro此外，在該實施例中，各滾柱4的寬度還被製作得小於滾柱直徑。如圖4所示，若各滾柱直徑為φD，而滾柱4的寬度為B，則其關係可以下面的公式表示B＜φD在該實施例中，B可設為0.6×φD，但不言而喻，該寬度是可適當設定的。
此外，在該實施例中布置在周向上的滾柱4的間距被設置得小於滾柱4的寬度B的兩倍。即，如果間距為P，間距P與寬度B的關係可按下列公式表示P＜2×B按上述實施例所構成的本發明的線性軸承1，可起到以下的作用。
在線性軸承1中，滾柱4的迴轉圓弧面8與外套3的內圓柱面9和導向軸2的外表面10相接觸。由於各滾柱4的迴轉圓弧面8的半徑R略小於該外套3的內圓柱面半徑Ro，或如上所述，半徑R適當地作成為圓柱面半徑Ro的93％至96％，則它們之間的接觸基本為線性接觸。因此，與以滾殊作為滾動件的線性軸承相比，其剛廢得到了提高。
另外，因在周向上設置的滾柱4的間距P小於各滾柱4的寬度B的兩倍，與滾柱4的間距P大於滾柱4寬度兩倍的普通結構相比，沿著具有同樣直徑的圓周(圖中以標號11、單點劃線表示)可布置更多的滾柱4。所以，該結構可使接觸面積增加。
這樣，與周向布置滾柱的間距P大於各滾柱4的寬度B兩倍的普通結構相比，若布置滾柱4所沿的圓周的直徑相同，則可達到更強的剛度；或若要實現相同的剛度，圓周的直徑則可作得較小，即可減小外套3的尺寸。
此外，在本實例中，因各滾柱4的寬B小於滾柱的直徑φD，則在相同直徑下可沿圓周11布置更多的滾柱4。這樣，若布置滾柱所沿的圓周的直徑相同，則可達到更強的剛度，或若要實現相同的剛度，圓周的直徑則可作得較小，即可進一步減小外套3的尺寸。
另外，在有上述特點的實施例中，由於只需要將外套3的內表面9和導向軸2的外表面10做成圓柱面，其成型加工則很容易，從而使生產成本降低。
另外，由於結構中外套3的內表面9和導向軸2的外表面10製作成圓柱面，而滾柱4的迴轉圓弧面8與這些圓柱面相接觸，所以外套3和導向軸2可繞軸線彼此相對轉動，即可繞軸線進行相對自由轉動。這樣該線性軸承可與相配裝置容易地進行裝配。
圖5至圖8顯示了本發明的第二個實施例。
本實例的總體結構類似於上述第一實施例的結構，其不同之處在於導向軸2的外表面10，該內容將在下文中進行說明。因此，第二例中與第一實施例的各構件相應的構件採用如圖1至圖4中所給的同一標號進行表示，以免重複解釋。
在第二實施例中，導向軸2的外表面10具有軸向延伸的導槽12，與軸向布置的各排滾柱4相對應，各導槽12均具有一個凹進的圓柱表面。即為，在該實施例中，環繞導向軸2製做有24條導槽12。構成各導槽12的凹進圓柱表面的圓半徑Rg設置得略大於構成各滾柱4迴轉圓弧面8的圓半徑R。例如，適當的情況為可設定Rg為半徑R的1.04至1.08倍。因此，半徑Rg也可保持與構成外套3的圓柱面9的圓半徑Ro相等，或按需要而製作得不相等。
在本例中的線性軸承中，因為滾柱4圓柱面上製作的迴轉圓弧面8與外套3的內表面9和導向軸2的導槽12基本上進行線性接觸，與本發明的第一實施例相比其剛度可得到進一步的提高。
在本實施例中的線性軸承中，均具有一個凹進圓柱表面的導槽12被製作在導向軸2上，從而進一步提高了前述的剛性。然而，由於只需要在導向軸2外表面10上形成導槽12，繞導向軸2的導槽12的間距精度不很重要，則容易進行機械加工。另外，外套3的內表面9做成圓柱面。這樣，外套3和導向軸2可環繞軸線彼此相對轉動，即繞軸線進行的相對運動是沒有約束的。因此，可較容易地組裝線性軸承和與其所配的裝置。
工業實用性如上所述，本發明提供了一種線性軸承，與普通的線性軸承相比，它具有高剛性、易於生產、生產成本低且與相配裝置的裝配容易的優點。
權利要求
1.一種線性軸承，它包括一根導向軸、一個布置在導向軸的外邊且在軸向上可相對導向軸進行移動的外套、布置在所述導向軸與外套之間的多個滾動元件及設置在所述導向軸及外套之間用以將所述多個滾動元件保持在圓周和軸線方向上的一個保持架，其特徵在於其中各個滾動元件是在其圓柱形表面上做有一凸圓弧迴轉表面的一個滾柱，所述外套的內表面和導向軸的外表面分別做成圓柱形表面，構成各滾柱的圓弧迴轉面的圓半徑略小於構成該外套圓柱形表面的圓半徑，並且設置在圓周方向上的滾柱的間距小於各滾柱寬度的兩倍。
2.一種線性軸承，它包括一個導向軸、一個布置在導向軸之外而在軸向上能相對導向軸進行移動的外套、放置在該導向軸與外套間的多個滾動件和設置在導向軸與外套間用以將所設滾動件保持在圓周和軸線方向上的一個保持架，其特徵在於其中每個滾動件是在其圓柱面上製作有一個凸圓弧迴轉面的滾柱，所述外套內表面做成圓柱面，所述導向軸外表面布置有軸向延伸的導槽，各槽具有與對軸向設置的各列滾柱相對應的一個凹進的圓柱表面，構成各滾柱圓弧迴轉面的圓半徑略小於構成外套圓柱面的圓半徑以及構成製作在導向軸上各槽凹進圓柱面的圓半徑，且所設置滾柱在圓周上的間距小於各滾柱寬度的兩倍。
3.如權利要求1或2所述的線性軸承，其特徵在於，各滾柱寬度小於該滾柱的外徑。
4.如權利要求1至3之一所述的線性軸承，其特徵在於，其中構成各滾柱迴轉圓弧表面的圓半徑設置為構成該外套圓柱形面的圓半徑的93％至96％。
5.如權利要求2至4之一的線性軸承，其特徵在於，其中構成各導槽凹進圓柱表面的圓半徑設定為構成各滾柱迴轉圓弧表面的圓半徑的1.04至1.08倍。
6.如權利要求4或5所述的線性軸承，其特徵在於，其中構成導向軸的各導槽凹進圓柱表面的圓半徑設置與構成該外套圓柱表面的圓半徑相等。
7.如權利要求4或5所述的線性軸承，其特徵在於，其中構成所述導向軸的各導槽凹進圓柱表面的圓半徑設置與構成該外套圓柱表面的圓半徑不相等。
全文摘要
本發明的線性軸承為一種需採用高剛度的如衝床和模壓機導柱用的線性軸承。本發明提供了一種線性軸承,它包括:一個導向軸、一個布置在導向軸之外而在軸向上能相對導向軸進行移動的外套、放置在該導向軸與外套間的多個滾動件和設置在導向軸與外套間用以將所設滾動件保持在圓周和軸線方向上的一個保持架,其特徵在於其中每個滾動件是在其圓柱面上製作有一個凸圓弧迴轉面的滾柱,所述外套內表面做成圓柱面,所述導向軸外表面布置有軸向延伸的導向槽,各槽具有與對軸向設置的各列滾柱相對應的一個凹進的圓柱表面,構成各滾柱圓弧迴轉面的圓半徑略小於構成外套圓柱面的圓半徑以及構成製作在導向軸上各槽凹進圓柱面的圓半徑,且所設置滾柱在圓周上的間距小於各滾柱寬度的兩倍。在該線性軸承中,每個滾柱的寬度最好小於滾柱的外徑。與通用的線性軸承相比,此結構的線性軸承具有高剛性、易生產、成本低、易於與相配的裝置進行組裝等優點。
文檔編號F16C33/34GK1330232SQ0112160
公開日2002年1月9日 申請日期2001年4月30日 優先權日2000年5月8日
發明者廣瀨和也 申請人:黑哈伊斯陶精工株式會社