專利名稱：直線導軌的軌道材料及軌道和其制造方法和直線導軌的制作方法
技術領域：
本發明涉及應用在工業機械和裝置等上，用滾壓制成的直線導軌的軌道材料，制造直線導軌軌道的方法和直線導軌。
背景技術：
直線導軌用于以良好的精度使工業機械和裝置等的直線運動平穩。直線導軌包括一個軌道，滾珠和滑塊。在軌道的互相平行的二個側表面中的每一個側表面上，作出一條軌道槽。滾珠與這些軌道槽滾動接觸。滑塊通過滾珠沿著軌道運動。
在制造軌道時，主要是通過控制一個矩形截面的零件而制成軌道輪廓和軌道槽。在軌道中，在軌道槽底部加工出用于放入金屬絲座圈的金屬絲槽以后，對軌道槽等進行熱處理(淬火)。在熱處理后，在軌道上鉆出固定用的安裝孔。在用磨削精加工軌道的底面和頂面后，利用該安裝孔，將軌道固定在一塊表面平板等上；最后，對軌道槽進行磨削精加工。通過控制得到的軌道輪廓良好，因此可以減小其后的磨削余量。
然而，當用控制高精度地制造軌道槽時，必需用多個工序拉制軌道。另外，因為拉制需要許多工序-例如為了將材料送入拉削模具的準備加工和退火熱處理，因此生產成本高。此外，當用磨削精加工軌道槽時，要利用軌道的安裝孔將軌道固定在一塊表面平板上。因此，必需在軌道槽精加工以前，鉆出該安裝孔。
如在日本專利申請KOKAI公報號中所述，有一種利用滾壓制造軌道中的軌道槽的方法。在這種情況下，可以用一個滾壓工序制造軌道槽。然而，當在材料的互相平行的二個側表面上，利用滾子模具制造軌道槽時，一部分材料被推開；這部分材料成為在頂面和底面的二個橫向側面部分上突出出來的凸出部分。這些凸出部分為二個側表面之間的另外二個表面。因為軌道槽在靠近軌道頂面的側表面上作出的，因此，軌道槽從軌道頂面突出得比從其底面突出的多。
雖然，凹形的頂面的二個橫向側面凸出部分和中間凹入部分對直線導軌的工作精度沒有影響，但灰塵等容易積存在這個凹形頂面上。由于這種灰塵等的積存，固定在滑塊上的密封磨損，有時可使密封性質惡化。當為了防止灰塵積存在頂面上而切削頂面，使頂面變平時，滾壓過程中產生的殘余應力釋放，造成軌道和軌道槽的直線性降低。由于這個原因，考慮到殘余應力平衡，必需切出其他部分或單獨地釋放應力，這樣生產成本提高。
如果滾壓使底面凸出一點，則只要在軌道安裝過程中可以保證良好的穩定性，仍可以使用具有這種底面的軌道。然而，因為這個軌道的中間部分為浮動狀態，因此為了滿足直線導軌的工作精度，控制安裝軌道的螺釘的擰緊扭矩很重要。另外，如果在上述利用滾壓制造軌道槽時，材料的突出量大，則軌道槽底面的平面度變化，在安裝軌道的過程中，底面不穩定。因此，必需通過磨削或切削再次將底面加工平坦。在這種情況下，如果加工量大，則滾壓產生的應變釋放，因此必需在加工后消除應力。
發明內容
在制造根據本發明的直線導軌軌道的材料中，在滾壓導軌槽后的加工量小。本發明的目的是要提供一種直線導軌的廉價軌道，該直線導軌軌道的制造方法，和利用制造根據本發明直線導軌軌道的材料，通過滾壓軌道槽制成的直線導軌。
根據本發明一種制造直線導軌的軌道的材料，它包括表面；所述表面通過預先除去所述表面的二個橫向側面部分而形成凸形形狀，所述二個橫向側面部分，通過在二個側表面中的每一個側表面的接近所述表面處滾壓軌道槽而變形；所述二個側表面設在所述表面的二個橫向末端上。
在根據本發明的直線導軌的軌道中，通過利用上述材料，在二個側表面的每一個側表面上，靠近該表面處滾壓軌道槽，將上述表面作成平的。
在根據本發明的一種直線導軌的軌道，由在表面的二個橫向末端的二個側表面中的每一個側表面上滾壓形成的軌道槽的中心位置至所述表面的距離，不小于與所述軌道槽滾動接觸的滾動件的直徑的2.25倍。
在根據本發明的一種直線導軌的軌道，在利用制造直線導軌的軌道的材料，在二個側表面的每一個側表面上滾壓出軌道槽以后，制造安裝孔，使所述安裝孔向著至少是二個側表面之間的表面或與該表面相對的表面開放；所述材料包括表面；所述表面通過預先除去所述表面的二個橫向側面部分而形成凸形形狀，所述二個橫向側面部分，通過在二個側表面中的每一個側表面的接近所述表面處滾壓軌道槽而變形；所述二個側表面設在所述表面的二個橫向末端上。
根據本發明的一種直線導軌的軌道的方法，它包括準備直線導軌的軌道的材料的準備加工，該材料包括表面；所述表面通過預先除去所述表面的二個橫向側面部分而形成凸形形狀，所述二個橫向側面部分，通過在二個側表面中的每一個側表面的接近所述表面處滾壓軌道槽而變形；所述二個側表面設在所述表面的二個橫向末端上；在所述準備加工中準備的所述材料的所述側表面上，形成所述軌道槽的滾壓加工；和在所述滾壓加工后，制造安裝孔的孔加工；所述安裝孔向著至少是所述表面或與該表面相對的表面開放。
根據本發明的另一種制造直線導軌的軌道的方法，其特征為，在對在二個互相平行的側表面的每一個側表面上，用滾壓形成的，并與滾動件滾動接觸的軌道槽進行精加工以后，進行孔加工形成安裝孔，所述安裝孔向著沿著所述軌道槽延伸的方向，在所述二個側表面之間的二個表面的安裝側上的至少一個表面開放。
根據本發明的一種直線導軌，它包括一個軌道和一個運動件。所述運動體包括多個滾動件在其中循環的通道，并且該運動體可通過所述滾動件，沿著所述軌道，相對于軌道運動。
根據本發明的直線導軌，它包括一個軌道，在對在二個互相平行的側表面的每一個側表面上，用滾壓形成的，并與滾動件滾動接觸的軌道槽進行精加工以后，進行孔加工形成安裝孔，所述安裝孔向著沿著所述軌道槽延伸的方向，在所述二個側表面之間的二個表面的安裝側上的至少一個表面開放；和一個運動體，所述運動體包括多個滾動件在其中循環的通道，并且該運動體可通過所述滾動件，沿著所述軌道，相對于軌道運動。
本發明的其他目的和優點將在以下的說明中給出，并且部分地可從說明中了解，或可從本發明的實踐中學習。本發明的目的和優點可通過下述的方法及其組合來實現。
包括在說明中和構成說明的一部分的附圖表示本發明的優選實施例，并且與上面給出的一般說明和下面給出的實施例的詳細說明一起，用以說明本發明的原理。
圖1為根據本發明的一個實施例的直線導軌的部分剖開的透視圖；圖2為制造圖1所示的直線導軌軌道的材料的透視圖；圖3A為圖2所示材料的正視圖；圖3B為通過滾壓圖2所示的材料的側表面上的軌道槽制成的軌道的上視圖；圖4為頂面通過滾壓圖2所示為材料制成凸起形狀的軌道的正視圖；圖5為頂面通過滾壓圖2所示的材料制成凹下形狀的軌道的正視圖；圖6為在圖2所示的材料的側表面上作出軌道槽的滾壓方法的透視圖；圖7為通過圖6所示的滾壓方法以后制成的軌道的透視圖；圖8為當在圖2所示的材料的側面上，通過滾壓制成軌道槽時，從軌道槽的底面至其中心位置的距離，與底面變形量之間的關系的圖；圖9為圖8所示的軌道的尺寸關系的圖；圖10為通過在圖7所示的軌道上作出安裝孔得到的軌道的部分截面的側視圖；圖11為通過在圖7所示的軌道上作出螺釘孔而得到的軌道的部分截面的側視圖。
具體實施例方式
下面，將參照圖1～圖11，利用直線導軌51作為例子，來說明本發明的一個實施例。圖1所示的直線導軌51包括一個滑塊52，一個軌道8，和滾珠53。
滑塊52是運動體的一個例子，它包括一個主體54，一個隔離器55，一個蓋56，和端蓋57。主體54是通過將一根梁切成預先規定的長度而制成的。該梁是通過拉削鋼料形成的。主體54覆蓋軌道8的頂面5和二個側表面6。在主體54的內表面58上作出軌道槽59。內表面58面對軌道8的側表面6。軌道槽59與在軌道8的側表面6上作出的軌道槽3一起，形成一對；并經過磨削精加工。
在主體5的與面對軌道8的頂面與相對的一側的頂面60上，形成返回通道61。同時，利用拉削，將這些返回通道61作成槽形。因為在槽的中間設有隔離器55，因此形成二排返回通道61，而全部返回通道61由蓋56封閉。另外，在用拉削而不是安裝隔離器55的過程中，二排槽可以形成為返回通道61。
端蓋57在運動方向固定在主體84的二個末端上。在端蓋57的內部作出上升/下降通道62。上升/下降通道62，與軌道槽3、59和返回通道61一起，形成循環通道。
作為滾動件一個例子的滾珠53，裝在循環通道中，并與軌道8的每一個軌道槽3和主體54的軌道槽59滾動接觸。從軌道槽3、59之間滾動出來的滾珠53，通過上升/下降通道62，送至返回通道61中；并且，從返回通道61滾動出來的滾珠53，通過上升/下降通道62，返回至軌道槽3、59之間。
軌道8由圖2所示的材料1制成，而軌道槽3則利用圖6所示的滾壓方法制成。如圖2所示，軌道8的材料1包括互相平行的二個側表面6，一個頂面5和一個底面7。頂面5為在側表面6之間的二個表面中的一個表面，而底面7則為與頂面5相對的另一個表面。頂面5形成的頂部2為凸出形狀，它在材料1的寬度方向的中間凸出出來。頂部2的形狀是根據頂面4(圖3B中的雙點劃線)的形狀確定的。該頂面是在矩形截面的零件11的側面部分12上，滾壓與滾珠53滾動接觸的軌道槽3時得到的。上述的零件11由圖3A中的雙點劃線表示。
即頂部2的形狀是根據利用滾壓，在軌道8的側表面6上作出軌道槽3的過程中，二個橫向側面部分15a、15b的變形，通過預先除去頂部2的二個橫向側面部分15a，15b而得到的形狀。更具體地說，頂部2的形狀為凸形形狀(圖3A中的實線)，它是當在零件11的側面部分12上滾壓軌道槽3時，通過除去從零件11的頂面14突出出來的、如圖3B的雙點劃線所示的部分15a′，15b′而得到的。
又如圖3B的實線所示，當在靠近材料1的側面部分4的頂面5的位置上滾壓軌道槽5時，頂部2的二個橫向側面部分變形而凸出出來，并且頂面5變成平坦的。
另外，在這個實施例中，頂部2表示成在寬度方向呈圓弧形狀突出的凸形形狀。然而，因為根據材料1的材料質量、滾壓的軌道槽3的數目、位置和形狀等的不同，突出部分15a′、15b′的尺寸變化；因此，材料1的凸形形狀的詳細情況要根據每一根軌道的具體情況確定。在這種情況下，材料1的凸形形狀可以為通過測量矩形截面的實際試件的突出部分15a′，15b′，再減去該突出部分15a′，15b′得到的形狀；或者是通過利用有限元方法的數字分析。進行反向運算等得到的形狀。
另外，在這個實施例中表示了一個例子，其中材料1的頂部2的形狀為在寬度方向以圓弧形式突出出來的凸形形狀，而當在側面部分4上滾壓軌道槽3時，頂面5變成平的表面。然而，頂面5可以不是完全平的表面。即，如圖4所示，頂部2的拐角2a，2b可以是圓形的，而整個頂部2可以為稍微凸形的形狀。另外，如圖5所示，頂面5可以稍微凹下去。但考慮到外來物體不容易積存，或容易用密封將外來物體排除，則圖4所示的凸形形狀的軌道8，比圖5所示的凹形形狀的軌道8較好。即預先在準備加工過程中，制造材料1的輪廓，使得通過在材料1的二個側面部分4上滾壓軌道槽3，所形成的軌道8的形狀，幾乎與最后所希望的形狀相同。
在如上述這樣制成的材料1中，利用所謂貫通進給滾壓(through feedrolling)制成軌道槽3。貫通進給滾壓是一種制造方法。如圖6所示，利用這種方法時，材料1通過以規定的間隔放置的滾子模具21送進，而材料1的側表面6則面向垂直方向。利用這個方法時，材料1的頂面5和底面7從兩側由定位滾子22支承，使滾壓軌道槽3的位置不會偏移。當進給滾子(沒有示出)將材料1推入滾子模具21中時，在材料1的側表面6上滾壓軌道槽3；同時凸形形狀的頂面5變形成為與底面7平行的平的表面。如圖7所示，可得到滾壓出從側表面6凹陷下去的軌道槽3的軌道8。
在這個軌道8中，因為軌道槽3是在側表面6上滾壓出的，因此頂面5是平的，灰塵幾乎不能積存。因此，可以省去在滾壓后，將頂面5精加工至平面形的工序；或者即使需要這個工序，則該工序本身所去除的材料量也是很少的。另外，由于軌道槽3是用滾壓制成的，因此精加工的表面粗糙度好。這樣，在某些應用場合，只需要校正由應變引起的直線性偏差，而不需要精加工(例如磨削)軌道槽3。換句話說，利用滾壓進行精加工。
當在兩個側表面6之間的表面附近的側表面6上滾壓軌道槽3時，對作為表面的一個例子的底面7的影響，即軌道槽3的中心位置和變形量σ之間的關系如圖8所示。根據這個圖，當如圖9所示的從底面7至軌道槽3的中心位置的距離h增大時，向著底面7突出出來的變形量σ減小。可以看出，當從底面7至軌道槽3的中心位置的距離h大于某一個值時，具體地說，當距離h不小于滾珠53的直徑D的大約2.25倍時，底面7的變形很小。因此通過保證從底面7至軌道槽3的中心位置的距離h不小于滾珠53的直徑D的2.25倍，也可以省去在滾壓以后的底面7的其他工序。
另外，采取下列措施，即使當由于軌道8的高度小，不可能保證從底面7至軌道槽3的中心位置足夠的距離h，即相應于不小于滾珠53的直徑D的2.25倍的距離h時，也有優點。在這種情況下，可以省去在滾壓軌道槽3以后，將底面7作成平的工序；或者如同對頂部2一樣，通過將材料1的底部作成在底面7的方向上的凸形形狀、而且是輕微地進行這種工序。該凸形形狀是事先通過滾壓軌道槽3，除去從底面7突出出來的部分而得到的。
又如圖10所示，在作出軌道槽3的軌道8上作出安裝孔16。安裝孔16，從頂與5至底面7貫通軌道8。在每一個安裝孔16的頂面上，作出一個埋頭孔17。埋頭孔17的深度使安裝螺釘的頭部不從軌道8的頂面5突出出來。這樣，在用滾壓方法制造軌道槽3以后，用孔加工方法作出安裝孔16。
因此，安裝孔16不受由于滾壓加工使軌道8變形的影響，并且安裝孔的間距誤差小。
如圖11所示，可以利用在作為軌道8的安裝側上的表面的底面7上開放的螺釘孔18，來代替如圖10所示，從頂面5至底面7貫通的安裝孔16。在這種情況下，由于頂面5不開放，外來物體(例如灰塵)不容易積存，并容易清除。
工業上的適用性由于本發明提供了一種包括其軌道槽可用滾壓方法制造的軌道的直線導軌，因此，本發明提供的直線導軌價格低廉。
本領域技術人員容易作一些另外的改進和改變。因此，廣義來說，本發明不是僅限于上述的細節和實施例。因此，在不偏離由所附的權利要求書及其等價文件確定的本發明的精神和范圍的條件下，可以作各種改進。
權利要求
1.一種制造直線導軌(51)的軌道(8)的材料(1)，它包括表面(5，7)；所述表面(5，7)通過預先除去所述表面(5，7)的二個橫向側面部分(15a，15b)而形成凸形形狀，所述二個橫向側面部分(15a，15b)，通過在二個側表面(6)中的每一個側表面的接近所述表面(5，7)處滾壓軌道槽(3)而變形；所述二個側表面(6)設在所述表面(5，7)的二個橫向末端上。
2.一種直線導軌(51)的軌道(8)，其特征為，利用制造直線導軌(51)的軌道(8)的材料(1)，通過在所述表面(5，7)附近滾壓軌道槽(3)，將表面(5，7)作成平的，所述材料(1)包括表面(5，7)；所述表面(5，7)通過預先除去所述表面(5，7)的二個橫向側面部分(15a，15b)而形成凸形形狀，所述二個橫向側面部分(15a，15b)通過在二個側表面(6)中的每一個側表面的接近所述表面(5，7)處滾壓軌道槽(3)而變形；所述二個側表面(6)設在所述表面(5，7)的二個橫向末端上。
3.一種直線導軌(51)的軌道(8)，其特征為，由在表面(5，7)的二個橫向末端的二個側表面(6)中的每一個側表面上滾壓形成的軌道槽(3)的中心位置至所述表面(5，7)的距離(h)不小于與所述軌道槽(3)滾動接觸的滾動件(53)的直徑(D)的2.25倍。
4.一種直線導軌(51)的軌道(8)，其特征為，在利用制造直線導軌(51)的軌道(8)的材料(1)，在二個側表面(6)的每一個側表面上滾壓出軌道槽(3)以后，制造安裝孔(16，18)，使所述安裝孔(16，18)向著至少是所述表面(5，7)或與該表面(5，7)相對的表面(7，5)開放；所述材料(1)包括表面(5，7)；所述表面(5，7)通過預先除去所述表面(5，7)的二個橫向側面部分(15a，15b)而形成凸形形狀，所述二個橫向側面部分(15a，15b)通過在二個側表面(6)中的每一個側表面的接近所述表面(5，7)處滾壓軌道槽(3)而變形；所述二個側表面(6)設在所述表面(5，7)的二個橫向末端上。
5.一種直線導軌(51)的軌道(8)的方法，它包括準備直線導軌(51)的軌道(8)的材料(1)的準備工序，該材料(1)包括表面(5，7)；所述表面(5，7)通過預先除去所述表面(5，7)的二個橫向側面部分(15a，15b)而形成凸形形狀，所述二個橫向側面部分(15a，15b)通過在二個側表面(6)中的每一個側表面的接近所述表面(5，7)處滾壓軌道槽(3)而變形；所述二個側表面(6)設在所述表面(5，7)的二個橫向末端上；在所述準備工序中準備的所述材料(1)的所述側表面(6)上，形成所述軌道槽(3)的滾壓加工；和在所述滾壓加工后，制造安裝孔(16，18)的孔加工；所述安裝孔(16，18)向著至少是所述表面(5，7)或與該表面(5，7)相對的表面(7，5)開放。
6.一種制造直線導軌(51)的軌道(8)的方法，其特征為，在對在二個互相平行的側表面(6)的每一個側表面上，用滾壓形成的、并與滾動件(5 3)滾動接觸的軌道槽(3)進行精加工以后，進行孔加工形成安裝孔(16，18)，所述安裝孔(16，18)向著沿著所述軌道槽(3)延伸的方向，在所述二個側表面(6)之間的二個表面(5，7)的安裝側上的至少一個表面(7)開放。
7.一種直線導軌(51)，它包括一個軌道(8)，其特征為在利用制造直線導軌(51)的軌道(8)的材料(1)，在二個側表面(6)的每一個側表面上滾壓出軌道槽(3)以后，制造安裝孔(16，18)，使所述安裝孔(16，18)向著至少所述表面(5，7)或與該表面(5，7)相對的表面(7，5)開放；所述材料(1)包括表面(5，7)；所述表面(5，7)通過預先除去所述表面(5，7)的二個橫向側面部分(15a，15b)而形成凸形形狀，所述二個橫向側面部分(15a，15b)，通過在二個側表面(6)中的每一個側表面的接近所述表面(5，7)處滾壓軌道槽(3)而變形；所述二個側表面(6)設在所述表面(5，7)的二個橫向末端上；和一個運動體(52)，所述運動體(52)包括多個滾動件(53)在其中循環的通道(3，59，61，62)，并且該運動體可通過所述滾動件(53)，沿著所述軌道(8)，相對于軌道(8)運動。
8.一種直線導軌(51)，它包括一個軌道(8)，其特征為在對在二個互相平行的側表面(6)的每一個側表面上，用滾壓形成的、并與滾動件(53)滾動接觸的軌道槽(3)進行精加工以后，進行孔加工形成安裝孔(16，18)，所述安裝孔(16，18)向著沿著所述軌道槽(3)延伸的方向，在所述二個側表面(6)之間的二個表面(5，7)的安裝側上的至少一個表面(7)開放；和一個運動體(52)，所述運動體(52)包括多個滾動件(53)在其中循環的通道(3，59，61，62)，并且該運動體可通過所述滾動件(53)，沿著所述軌道(8)相對于軌道(8)運動。
全文摘要
制造直線導軌(51)的軌道(8)的材料(1)的頂部(2)作成凸形形狀。在這個凸形形狀中，向頂面(14)的側面突出出來的部分(15a′，15b′)，在矩形截面零件(11)的側面部分(12)上滾壓軌道槽(3)時預先除去。該零件(11)的頂面(14)是平的。通過在側面部分(4)上滾壓出軌道槽(3)的、由這個材料(1)制成的軌道(8)具有平的頂面(5)。
文檔編號F16C33/64GK1535192SQ0280204
公開日2004年10月6日 申請日期2002年6月19日 優先權日2001年6月21日
發明者河島邦雄, 河合英典, 秋山勝, 典 申請人:日本精工株式會社