专利名称：一种使用滚针轴承的滚轮导轨副的制作方法
技术领域：
本发明属于机械领域，涉及导轨，具体讲是一种使用滚针轴承的滚轮导轨副。
背景技术：
现代工业的高速发展，促使各种机械设备的运动速度越来越快，运行精度也越来越高，应运而生的直线导轨技术被广泛应用，随着IT业和工业机器人的日趋成熟，对导轨提出了更高要求，使这项技术暴露出如下不足之处
1. 滚动体(201)在工作中被滑块和导轨的轨道面捻动而在环形滚道内循环，使滚动体(201)无法完全密封，为了维持其耐磨性和低摩擦系数就需要经常加注润滑油。2. 为了使滑块和导轨之间有一个合适的运动间隙和摩擦系数，只能在生产中通过调整所使用的滚动体直径来达到，这种方式增加了生产的复杂程度，同时提高了生产成本，另外，这样调配出来的运动间隙是固定的，限制了使用范围。3.滑块运动时，滚动体(201)因为在环形滚道内循环，当运动至两端的圆弧转向部位时，滚动体(201)被弧形表面(202)逼迫从直线运动变为圆周运动，所产生的离心力直接作用在弧形表面(202)上形成冲击，当运动速度较高时，其冲击频率会非常高，对弧形表面(202)和滚动体(201)的疲劳损伤会很大，同时还会产生很大的冲击噪音。因此这种导轨很难满足高速运动要求。4.在运动中，当滚动体(201)处于滑块和导轨之间的工作轨道面而被捻动时，其自身的运动包括直线运动和自转运动两种，当滚动体(201)脱离工作轨道面后，其与环形滚道为自由接触而停止自转运动；反之在环形通道的另一端，滚动体(201)从自由状态进入工作状态而与轨道面接触的一刹那，其自转速度从零立即达到最大速度，其磨损情况可想而知，加上上面说到的弧形表面(202)和滚动体(201)的疲劳损伤，这些磨损造成的粉尘会对环境造成污染。5. 导轨和滑块均为整块的特殊钢材结构，使得整体重量较大，这类钢材价格较高，加工过程需要经过复杂的热处理和精密加工，特别是对导轨的研磨需要投入很多时间和高价的设备投入，使其造价相当高昂。综上所述，现有的这种直线导轨存在不易维护、应用范围小、噪音大、高污染、低寿命、重量大、造价高等缺点，这样的产品势必越来越不适应现代工业对“快、静、轻，低粉尘、 低成本”的发展要求，特别不适合做无尘车间中的设备。
发明内容
在直线导轨中，滑块内部的滚动体是关键部件，它的接触强度和接触面积的大小直接影响着导轨和滑块的承载力的大小，滑块的重量也影响着运动速度。本发明提供了一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，接触面积较大，承载力较强。使用重量较轻的铝合金制作导轨基体和滑块体，使重量减轻60%以上，可有效的提高运动速度。滚针式滚轮可在滚轮轴上进行自动微调，以适应在导轨公差大情况下滑块顺利行走。
图1是现有的直线导轨，其内部为滚动体循环式结构。
图2是本发明的结构图。
图3是本发明中复合导轨的组装方式之一。
图4是本发明中复合导轨的组装方式之二。
图5是本发明的横向截面图。
图6是本发明中滚针式滚轮的剖视图(其中保持架11为半剖视)。
图7是本发明中滚针式滚轮的立体图。
图8是本发明中滚针式滚轮的分解图。
图9是滚针式滚轮中滚针保持架11与滚针10的立体图。
图10是滚针式滚轮中防尘盖(12)的立体图和剖视图。
图11是本发明可实施的其它导轨面形式之一。
具体实施例方式
一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，如图2所示，设有直线导轨(1)和滚轮滑块(2) 两大部分，其中的直线导轨部分为双金属复合形导轨，如图3和图4所示，导轨基体和滚道体的安装固定方式可以使用以下两种
一、 导轨基体(01)侧面的凹槽与滚道体(02)截面相符合，开口处略微张开，待滚道体(02)装入凹槽中后对其侧边(Al)进行挤压(Fl)使之产生塑性变形而抱紧滚道体(02)。 如图3中a和b分别是挤压前和挤压后的状态。 二、 滚道体(01)侧面的凹槽底部比理论轮廓凸起一定量(A2)，由于导轨基体 (01)比滚道体(02)的材质较软，组装时对滚道体(02)施加正压力(F2)使槽底凸起部分 (A2)产生塑性变形而与滚道体紧密接触，再对侧边(Al)进行挤压(Fl)使之产生塑性变形抱紧滚道体(02)。如图4中a和b分别是挤压前和挤压后的状态。
滚轮滑块(2)部分包括滑块座(3)和滚轮座(4)，两者使用螺钉(12)连接固定在一起。 如图5所示，滚轮座(4)分为固定和可调节的两种，分别位于直线导轨(1)的两侧，两种滚轮座中都装有滚针式的滚轮(5)，可调节的滚轮座中还装有调节螺钉(6)和调节螺母(7)。如图6和图7所示，滚针式滚轮(5)是由滚轮外套(8)、滚轮轴(9)、滚针(10)、滚针保持架(11) 和防尘盖(12)组成，滚轮外套(8)、滚轮轴(9)、滚针保持架(11)同轴排布。如图9所示， 滚针保持架(11)使用的是一种能适应高速运动的合成树脂，其上均勻分布着与滚针(10) 数量相同的矩形通孔(B4)，矩形通孔(B4)略大于滚针(10)的纵向截面。如图6和图7所示，滚针(10)安放在滚轮外套(8)和滚轮轴(9)之间的滚针保持架的矩形通孔(B4)中，滚针保持架(11)使滚针在圆周方向均勻的分布。如图8所示，滚轮外套(8)呈圆筒形结构， 其内表面为光滑的圆柱面，外圆柱面设有一道环状的与导轨副中的导轨面相符合的凹槽结构(Bi)，两端面设有凸台(B2)。滚轮轴(9)主体为一段光滑的圆柱体，其一端设有定位柱 (B3 )。如图6所示，滚针(10 )直接与滚轮外套(8 )和滚轮轴(9 )接触，滚针(10 )的直径正好等于滚轮外套(8)和滚轮轴(9)之间的间隙，三者的精度都很高，理论配合间隙为零。防尘盖(12)分别放在滚轮外套(8)两端，为不锈钢材质，呈薄壁圆片状结构，如图10所示，中间设有圆孔(B5)，外缘设有翻边(B6)，圆孔(B5)的孔径大于滚轮轴(9)的直径，滚轮轴(9) 从圆孔(B5)中穿过，翻边(B6)内径大于滚轮外套(8)两端的凸台(B2)的直径，外径小于滚轮外套(8)的最大直径，翻边(B6)倒扣在滚轮外套(8)的凸台(B2)上，起到防止灰尘进入的作用。如图5所示，滚针式滚轮(5)安装在滚轮座(4)中相应的凹槽(Cl)中，此凹槽与滚针式滚轮(5)的防尘盖(12)留有一定的间隙(t)，其作用在于由于滚轮外套(8)外表面的凹槽(Bi)与导轨副中的导轨面相符合并被其定位，滚轮座(4)相对于导轨(1)的位置受到制造精度的影响会产生一定的偏差，滚轮外套(8)的内表面和滚轮轴(9)的外表面都是光滑的圆柱表面，滚轮外套(8)和保持架(11)可以在此间隙(t)的范围内自动调整，从而实现各个滚轮均衡接触受力，同时由于有此间隙，防尘盖(12)可以处于自由状态。从图11中还可以看出，滚轮外套(8)外表面的凹槽(Bi)可以做成适合各种截面形状导轨面的截面结构。
权利要求
1.一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，设有直线导轨(1)和滚轮滑块(2)两大部分，其特征在于所说的滚轮滑块(2)部分包括滑块座(3)和滚轮座(4)，两者使用螺钉(12)连接固定在一起，所说的滚轮座(4)分为固定和可调节的两种，分别位于直线导轨(1)的两侧，两种滚轮座中都装有滚针式的滚轮(5)，可调节的滚轮座中还装有调节螺钉(6)和调节螺母(7)。
2.根据权利要求1所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的直线导轨(1)为双金属复合导轨，其导轨基体(01)和滚道体(02)的组装方式可使用挤压抱紧边 (Al)固定方式，也可以使用先挤压滚道体(02)使之对导轨基体槽底(A2)产生塑性变形，再挤压抱紧边(Al)的固定方式。
3.据权利要求1、2所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的滚道体(02)的截面形状可以是圆形的，也可以是圆形加一边削平形的，还可以是圆形加两边削平形的。
4.根据权利要求1所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的滚针式滚轮是由滚轮外套(8)、滚轮轴(9)、滚针(10)、滚针保持架(11)和防尘盖(12)组成。
5.根据权利要求1、4所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于滚轮座(4) 的凹槽(Cl)的宽度(H)略大于滚轮外套(8)与两端防尘盖(12)的总厚度(h)的结构。
6.根据权利要求1、4所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于滚轮外套(8)和滚针保持架(11)可在滚轮轴(9)上相对自由移动的结构。
7.根据权利要求1、4、6所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于直线导轨(01)的直线度和形状公差不符合要求时，可通过滚轮外套(8)和滚针(10)沿滚轮轴(9) 的微量移动实现滑块顺利行走的设计结构。
8.根据权利要求1、4所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的滚针式滚轮的滚轮外套(8)、滚轮轴(9)、滚针保持架(11)同轴，滚针(10)在滚轮外套(8)和滚轮轴(9 )之间，滚针保持架(11)使滚针在圆周方向均勻的分布。
9.根据权利要求1、4所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的滚轮外套(8)呈圆筒形结构，其内表面为光滑的圆柱面，外圆柱面设有一道环状的与导轨副中的导轨面相符合的凹槽结构(Bi)。
10.根据权利要求1、4所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的滚轮外套(8)两端面设有安装防尘盖(12)的凸台(B2)。
11.根据权利要求1、4所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的滚轮轴(9)主体为一段光滑的圆柱体，其一端设有定位柱(B3)。
12.根据权利要求1、4所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的滚针(10)的直径等于滚轮外套(8)的内径和滚轮轴(9)的外径差值的一半，三者为零间隙配
13.根据权利要求1、4所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的滚针保持架(11)使用的是一种能适应高速运动的合成树脂，其上均勻分布着与滚针(10)数量相同的矩形通孔(B4 )，矩形通孔(B4 )略大于滚针(10 )的纵向截面。
14.根据权利要求1、4所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的防尘盖(12)为不锈钢材质，呈薄壁圆片状结构，中间设有圆孔(B5)，外缘设有翻边(B6)。
15.根据权利要求1、4所述的一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，其特征在于所说的防尘盖(12)中的圆孔(B5)的孔径大于滚轮轴(9)的直径，翻边(B6)内径大于滚轮外套(8)两端的凸台(B2)的直径，外径小于滚轮外套(8)的最大直径。
全文摘要
一种使用滚针轴承的滚轮导轨副，属于机械领域，涉及导轨，设有直线导轨和滚轮滑块两大部分，滚轮滑块部分包括滑块座和滚轮座，两者使用螺钉连接固定在一起。滚轮座中装有滚针式的滚轮。滚针式滚轮是由滚轮外套、滚轮轴、滚针、滚针保持架和防尘盖组成，滚针安放在滚轮外套和滚轮轴之间的滚针保持架的矩形通孔中，滚针直接与滚轮外套和滚轮轴接触，滚针与内外套之间形成的线接触，增大了接触面积，提高了滚轮的承载力。滚针式滚轮可在滚轮轴上进行自动微调，以适应在导轨公差大情况下滑块顺利行走。
文档编号F16C29/04GK102434584SQ20111027586
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月17日 优先权日2011年9月17日
发明者丁太虎 申请人:威海利奥泰儆自动化设备有限公司