CN102235423B - 带链条的线性传动组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带链条的线性传动组件，包括：一长轴，外表面上有滚动沟；一移动体，套在长轴上，且该移动体设有滚动槽；复数滚动件；一链条，包含长条状挠性的连结部及复数间隔部。本发明还公开了一种线性传动组件的链条，包括长条状挠性的连结部及复数个间隔部。该线性传动组件在沿着滚动件和间隔部接触区的内侧形成有润滑油通道，利用该润滑油通道将滚动件表面非负荷区的润滑油导引到负荷区域，使负荷区域得到充分有效的润滑，从而减少了滚动沟、滚动槽和滚动件的磨耗，维持了线性传动组件的定位精度，延长了组件的使用寿命，同时，该链条利用上下模具一体射出成型，简化了模具结构，降低了设计成本，提高了生产效率。

Description

带链条的线性传动组件

技术领域

本发明涉及一种带链条的线性传动组件。

背景技术

线性传动组件主要包含线性滑轨、滚珠螺杆等，应用在工具机、电子、自动化、半导体等设备上。线性传动组件的滚动件呈球形或圆柱形，俗称为滚珠或滚柱，其滚动路径并不像一般的滚动轴承那样只在一个圆形的轨道上运动，而是在运动的过程中需要经由一段未承受线性传动组件负荷（外力）的回流路径来完成整个滚动件的无限循环。由于滚动件的循环路径并不是一个简单的圆形，因此，用以间隔线性传动组件的各滚动件，使各滚动件之间不相互碰撞的链条，需要具有良好的挠性，容易变形，且不易断裂，这在设计及制造上均相当困难，与使用不易变形的材质来制造的滚动轴承的保持器是完全不同的。

现有的应用于线性传动组件中，用以间隔各滚动件的链条如图1所示，该图为连结许多单独间隔块的链条，图中的链条将间隔块511用挠性连结链512相连结，各滚动件110置于两相邻间隔块511及连结链512所构成的空间中滚动。对于间隔块511和连结链512的连结方式，若间隔块511与连结链512以组配的方式组合，则需大量人力进行组配，例如日本发明专利特开2005-121208号，若间隔块511与连结链512设计成一体，从模具设计的观点来看，间隔块511的表面是内凹的设计，因此脱模时必定会产生倒勾(undercut)，模仁与间隔块511因干涉无法顺利离型，强制脱模有尺寸上的限制，且会造成组件变形，而以滚动件为塑料射出的模仁来生产，例如日本发明专利特开平5-52217号，则会有生产效率不佳及滚动件表面的润滑油容易被刮除的问题。因此，图1的链条，其设计具有严重的缺点，需要改进。

图2为另一种线性传动组件的链条61，例如日本发明专利特开2006-070958号，其线性传动组件上设有滚动件110，该链条61设有复数间隔板611，各间隔板611两侧各使用一连结链612连结，其中相邻的间隔板611间分别可容置一个滚动件110，使滚动件110不和相邻的滚动件（未示出）接触，以避免产生可能的摩擦及撞击。此设计虽然具有可开模性，但是因为在间隔板611上设有圆洞613，其模具设计使用一直径微小且长度颇长的圆柱体作为模仁，射出成型后当成品要顶出前，必须先将圆柱体状的模仁抽离，此时就必须使用复杂的传动机构将圆柱体导出，然而成品在冷却收缩后会与圆柱体紧密包覆，使得抽离更加困难，同时抽离的动作会造成成品变形产生毛边，而圆柱体亦可能在反复几次的进出后出现变形的问题，其次，在射出成型中，射出压力相当大，这么细长的圆柱体相当容易因受强大压力而导致变形或断裂。因此，图2的滚动件110的链条61的构型，其生产难度也很高，同时模具复杂，且开发成本昂贵。另外，此设计的滚动件110和圆洞613的内径间也是全面接触，而接触区为一个封闭的圆形，且为线接触，接触压力大，故油膜不易通过接触面，而润滑油脂也容易被刮除。因此，图2的设计同样会有生产效率不佳及滚动件表面的润滑油容易被刮除的问题。

另，上述滚动件110在线性传动组件中沿着线性的轨道滚动时，负荷区域111定义为该滚动件110上与滚动轨道有接触的区域，该负荷区域111大致呈一环状的区域（如图1及图2滚动件表面斜线部分）。因为该负荷区域111与轨道接触，且具有相当大的压力存在于滚动件与轨道之间（尤其是线性传动组件受外力时），故此负荷区域111势必需要充分的润滑油来润滑，才能避免滚动件110表面或轨道产生磨耗，如果润滑不足，将产生线性传动组件的精度降低或寿命缩短的问题，严重的还会造成线性传动组件的损坏。然而，由于负荷区域111持续和轨道接触，其上的润滑油不断被挤压而被排挤到负荷区域111两侧的区域，使滚动件110表面在负荷区域111以外的区域是有润滑油附着的，而此区域其实并不需要润滑，但在真正需要润滑的环状的负荷区域111表面，反而大部分的润滑油在滚动一小段时间后即被移除，致使润滑效果不良。此外，以上两种链条的间隔块511或间隔板611与滚动件110为面接触或环型接触，故当滚动件110滚动时，滚动件与轨道接触的负荷区域111上所附着的润滑油会被间隔块511或间隔板611刮除，而造成滚动件与轨道接触的负荷区域111无法沾附润滑油，相对的，滚动件及轨道表面磨耗的问题也随之发生。更为甚者，有些线性传动组件的使用条件十分特殊，在极短行程下反复运动，例如一般内孔研磨及钻床的凿钻动作等，此时滚动件110的相同区域反复受到挤压，表面的润滑油将过于稀薄而严重增加不正常磨耗。现有线性传动组件的链条确实有改良的必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种带链条的线性传动组件，它能够降低滚动件和轨道表面的磨耗，保证组件的定位精度，延长组件的使用寿命，同时，还能降低链条模具的设计成本，提高模具的生产效率。

为解决上述技术问题，本发明的线性传动组件，包括：

一长轴，呈长条状，外表面上设有滚动沟；

一移动体，套设在长轴上，该移动体设有相对滚动沟的滚动槽，滚动沟和滚动槽之间构成负荷路径，负荷路径两端分别接续回流路径的两端，形成无限循环路径；

复数滚动件，在无限循环路径中运动，并使移动体能够相对于长轴往复运行，该滚动件在回流路径中不和滚动沟及滚动槽接触，而在负荷路径中分别和滚动沟及滚动槽接触，并承受负荷，该滚动件和滚动沟及滚动槽滚动接触的轨迹，即滚动件的负荷区域，呈近似圆环状；

一链条，容置在无限循环路径中，包含长条状挠性的连结部及复数间隔部，该连结部将间隔部固定连结呈等间隔排列，相邻间隔部间形成容置区，以容置滚动件，其中滚动件和相邻间隔部的接触区包含两个不相互连接的圆弧。

所述圆弧的圆心角约等于90度，且沿该圆弧的内侧形成润滑油通道。该润滑油通道和负荷区域衔接，使润滑油经该润滑油通道润滑滚动件的负荷区域。

所述间隔部设有两个保持件和一个连接件。该连接件呈薄板状，其边缘连接两个保持件，使两个保持件之间呈可挠性，两该保持件分别设置在滚动件的负荷区域的两侧。该连接件沿着轴方向的端面与滚动件具有第一间隙。保持件和滚动件的接触区形成该圆弧。

所述连结部的数量为两个，同时经过两连结部的平面定义为导引面，两个保持件分别设置在该导引面的两侧，垂直于该导引面且通过各间隔部中心的曲面定义为中心面，两该保持件系分别设置在该中心面的两侧，保持件的端面与连接件的交点与滚动件的中心面具有第二间隙。

所述保持件的表面不和滚动件全面接触。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种线性传动组件的链条，它不会刮除滚动件表面的润滑油，且其模具结构简单，生产效率高。

为解决上述技术问题，本发明的线性传动组件的链条，包括：长条状挠性的连结部及复数个间隔部，该连结部将该间隔部固定连结呈等距间隔排列，相邻间隔部间形成容置区以容置该线性传动组件的滚动件，其中该间隔部上设有两不相互连接的圆弧状的保持件，该保持件用以和该线性传动组件的滚动件接触，以保持该线性传动组件的滚动件。

与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：

1、链条的保持件和滚动件相对保持件滑动时，油膜厚度逐渐由大变小，产生动液压力润滑的效果。

2、润滑油通道能够将滚动件表面非负荷区的润滑油导引到负荷区域，使负荷区域可以得到充分的润滑，从而能够减少滚动沟、滚动槽和滚动件的磨耗，维持线性传动组件的定位精度，并延长组件的使用寿命。

3、链条用上下模具一体射出成型，开模时不会产生倒勾，因此，链条的表面比较平滑，从而使链条的运行更加顺畅，同时，模具的结构得以简化，从而降低了模具开发设计的成本，使链条能大量生产。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是第一种现有技术的链条的俯视及侧视图；

图2是第二种现有技术的链条的立体图；

图3是本发明的外观立体图；

图4是本发明链条在线性传动组件的无限循环路径运行的状态图；

图5是本发明链条的立体图；

图6是本发明链条装设滚动件的立体图；

图7是本发明链条装设滚动件的侧视图；

图8是本发明链条装设滚动件的上视图；

图9是本发明链条装设滚动件的端视图；

图10是本发明链条装设滚动件的润滑油通道示意图。

图中附图标记说明如下：

110：滚动件      111：负荷区域       511：间隔块

512：连结链      61：链条            611：间隔板

612：连结链      613：圆洞

1：长轴          11：滚动沟          2：移动体

20：移动本体     201：回流孔         202：滚动槽

21：转向组件     211：转向路径       4：链条

41：连结部       42：间隔部          421：连接件

4211：端面       422：保持件         4221：端面

4222：交点       43：容置区          5：滚动件

51：负荷区域（斜线部分）             52：中心面

90：负荷路径     A：回流路径         D：第二间隙

E：导引面        G：润滑油通道       G1～G6：润滑油通道

Q：夹角          T：第一间隙         TO：接触区

X：轴方向        YU：圆心角

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式，详述如下：

请参阅图3至图9所示，本发明的带链条的线性传动组件，包括长轴1、移动体2、滚动件5及链条4等。

其中，长轴1呈长条状，该长轴1外表面上有滚动沟11，滚动沟11的剖面轮廓大约近似于滚动件5的轮廓，以方便滚动件5在滚动沟11上滚动。如果滚动件5为一滚珠，则滚动沟11的剖面轮廓大致呈半圆形，如果滚动件5为一滚柱，则滚动沟11的剖面轮廓大致呈一V字形。图3中的实施例是一线性滑轨，其长轴1的截面呈长方形，且滚动沟11呈一直线。但是对于一滚珠螺杆（未显示出），其长轴1的截面呈圆形，且滚动沟11呈一螺旋线。

如图3所示，移动体2，套设在长轴1上，该移动体2可分隔成一移动本体20和其两侧的转向组件21共三件组合，以利说明及方便制造，但实施时三者可以是一体结构。如图4所示，移动体2上设有相对滚动沟11的滚动槽202，实施例中的滚动槽202设置在移动本体20上，其中的滚动槽202为剖面轮廓相似于滚动沟11的结构，只是为了在说明时方便区别，特别将长轴1上的称为滚动沟11，而将移动体2上的称为滚动槽202，该滚动沟11及滚动槽202相对构成一负荷路径90，即在此区域中，滚动件5可承受来自滚动沟11及滚动槽202间的负荷，而且移动体2可相对于长轴1往复运行，也就是当移动体2受外力时，滚动件5夹在移动体2和长轴1之间，对移动体2及长轴1提供一平衡掉外力的反作用力。在移动本体20上，可以另设有供滚动件5通过的回流孔201，例如图4所示，回流孔201为贯穿移动本体20两端面的孔。图3中的实施例是一线性滑轨，其滚动槽202呈一直线，但是对于一滚珠螺杆（未显示出），其滚动槽202呈一螺旋线。

转向组件21附着在移动本体20的两侧，并随移动本体20一起移动，故移动本体20和其两侧的转向组件21是共同移动的，本发明将移动本体20和其两侧的转向组件21合称为移动体2。转向组件21上设有一转向路径211，该转向路径211两端分别连接回流孔201与负荷路径90而构成一无限循环路径，其中，转向路径211接续到回流孔201再接续到另一转向组件之上的转向路径（在图4中未标示出）称为回流路径A，用以使负荷路径90中的滚动件5连续运动而形成无限循环路径。另外，有些形式的线性传动组件的回流路径A是一体成型的，并不易将回流路径A明确分隔成回流孔201及转向路径211，故移动体2是否有回流孔201为非必要特征。如上所述，负荷路径90的两端分别接续回流路径A的两端而形成一无限循环路径，使滚动件5可在其间无限循环运动。

复数滚动件5，容置于该无限循环路径中，在该无限循环路径中运动，并使移动体2可相对于长轴1往复运行。请参阅图4，该滚动件5在回流路径A中不和滚动沟11及滚动槽202接触，而在负荷路径90中分别和滚动沟11及滚动槽202接触而可承受负荷。而由图6、图8及图9配合，可显示滚动件5在滚动沟11及滚动槽202之间滚动，滚动件5滚动时的接触轨迹大致呈一个圆环状的区域，称为负荷区域51。

一链条4，容置在该无限循环路径中，包含至少一长条状挠性的连结部41及复数间隔部42，连结部41将间隔部42固定连结呈等间隔排列，相邻间隔部42间形成一容置区43，以容置滚动件5，连结部41虽可以只有一条，但是为使链条4的连结性最佳，连结部41可设计成两条，并对称设置在各间隔部42的两侧。请参阅图5，该间隔部42包含一连接件421及两个保持件422，保持件422和滚动件5的接触区形成一呈圆孤状的接触区TO。该连接件421呈薄板状，连接件421的厚度小于保持件422的厚度，而连接件421可以有多种设计构型，例如：波浪板状、圆形板状、条状及不规则板状等，而本实施例为一个切除两边的圆形薄平板，只要两个保持件422之间有小于该保持件422厚度的构件，能将两个保持件422相互连接，即为具有连接件421，连接件421外缘与两个保持件422连接，而使同一间隔部42的两个保持件422间相互连接，并且因为连接件421为薄板状，故可弯曲性佳，两保持件422之间呈可挠性，可以配合滚动件5在其间无限循环运动的需要来变形。

参阅图7及图10所示，其中，滚动件5和相邻间隔部42的接触区TO包含两个不相互连接的呈圆弧状的区域，因为两圆弧不相互连接，故两圆弧的圆心角总和必然小于360度，平均分配的结果，即每一圆弧的圆心角YU小于180度，且其较佳的设计是圆弧的圆心角YU约等于90度（即四分之一圆，参见图10），以使接触区TO可以导引最大范围区域间的润滑油，并且将润滑油导引到滚动件5的负荷区域51。另请参阅图7所示，保持件422的表面不和滚动件5全面接触，且接触点呈楔型以利于动液压力润滑。图7中，保持件422的外表面为一圆柱面，即凸圆弧面，因为滚动件5的滚动面也是凸曲面，故滚动件5相对于保持件422滑动（非滚动）时，油膜厚度由大逐渐变小而产生动液压力润滑的效果，使滚动件5和保持件422的表面滑动摩擦后，滚动件5表面仍可保有一层薄薄的油膜。为达保持件422的外表面，保持件422的外表面可以设计成非凹曲面或是比滚动件5的轮廓曲率半径还要大的凹表面，其中的非凹表面包含凸曲面及平面，当保持件422的外表面愈接近于滚动件5的轮廓时，愈需要控制制造的精准，故以非凹曲面的制造稳定性较佳。

如图8所示，定义沿着长条状挠性的连结部41的长轴方向为轴方向X。如图9所示，同时经过两连结部41的平面定义为导引面E，中心面52定义为通过各间隔部42的中心，且垂直（即正交）于导引面E的平面。本发明为了降低模具的设计成本及简化模具的结构，链条4的模具只需借由上下模具即可将链条4射出成型，其模具沿着导引面E分模，其各间隔部42的两个保持件422位于中心面52的两侧，并且分别设置在导引面E的上下两侧，使各间隔部42的两个保持件422为交错设置（即分别位于第一、三象限或第二、四象限），在开模时不会产生倒勾而破坏链条4本体，且不需在模具中设置滑块的结构，大幅降低设计成本。且本发明为了让链条4更容易脱模，借由在保持件422的端面4221与中心面52间设计一夹角Q（该夹角Q在1至7度之间为最佳），在图9中，该夹角Q由导引面E向外扩张，可让链条4在脱模时更容易，且不会产生干涉，链条4表面也会较为平滑，而链条4表面平滑，在线性传动组件的无限循环路径中运行时就不会与无限循环路径产生干涉，使链条4运行更为顺畅。

另，请特别参阅图4、图8、图9及图10所示，图4为链条在无限循环路径运行的状态图，图8至图10分别为装有滚动件5的链条4的上视图及端视图。从图8的局部放大图中可以得知，该连接件421沿着轴方向X的端面4211与滚动件5具有第一间隙T，该第一间隙T可以使润滑油无阻碍的通过。

另外，请参阅图10所示，该滚动件5为一球体，其与保持件422接触处形成一圆弧状的接触区TO，沿着该接触区TO的内侧形成一润滑油通道G。在滚动件5以图10的水平线为轴心旋转时，滚动件5表面上的负荷区域51呈一圆环状（如斜线部分）。从图10来看，当滚动件5由下向上旋转时，滚动件5表面上的润滑油由下向上移动，而形成润滑油通道G1、G2及G3等，润滑油附着于滚动件5的表面，而向上运动后，因为接近于上侧圆弧状的接触区TO时，润滑油通道G1、G2及G3向右偏转而到达（衔接）滚动件5表面上的负荷区域51，因此，润滑油通道G1、G2及G3可将滚动件5表面（左侧）上的非负荷区负荷的润滑油导引到负荷区域51，使负荷区域51可以得到充分的润滑。反过来，当滚动件5由上向下旋转时，滚动件5表面上的润滑油由上向下移动，而形成润滑油通道G4、G5及G6等，润滑油附着于滚动件5的表面，而向下运动后，因为接近于下侧圆弧状的接触区TO，润滑油通道G4、G5及G6向左偏转而到达（衔接）滚动件5表面上的负荷区域51，因此，润滑油通道G4、G5及G6将滚动件5表面（右侧）上的非负荷区负荷的润滑油导引到负荷区域51，使负荷区域51可以得到充分的润滑。不管滚动件5正向或反向滚动都可有效润滑滚动件5表面上的负荷区域51，使滚动件5得到充分的润滑。其中，该润滑油的通道G包含各润滑油通道G1、G2、G3、G4、G5及G6等，图10中的箭头表示润滑油通道G的流向，各润滑油通道大致呈C字型，且润滑油通道G流经滚动件5的负荷区域51（如斜线部分）。该负荷区域51在容置区43中转动时，可借由润滑油通道G补充足够的润滑油来润滑，而不会刮除滚动件5的负荷区域51所附着的润滑油，使润滑油在滚动件5上形成一完整的润滑油膜，以降低滚动沟11、滚动槽202及滚动件5三者之间的摩擦力。因此，本发明能克服现有技术的缺点，使滚动件5的负荷区域51能得到充足的润滑，以维持线性传动组件的定位精度，并延长线性传动组件的使用寿命。

值得一提的是，本实施例中，链条的两保持件422分别设置在滚动件5的负荷区域51的两侧，使负荷区域51的两侧皆有润滑油通道G，以导引滚动件5的负荷区域51两侧的润滑油。虽然，该间隔部42只设置一保持件422也可以实施，但会降低对滚动件5的润滑效果。

另外，为了因应有些滚动件5与负荷路径90接触的面积较大，相对的，滚动件5的负荷区域51也较大，因此，滚动件5与间隔部42之间也需要有较大的润滑油通道G，本发明可借由保持件422的端面4221与连接件421的交点4222与滚动件5的中心面52偏移一第二间隙D，即可加大润滑油通道G，以符合前述滚动件5的需求。

综所上述，本发明克服了现有技术的链条模具生产效率不佳及滚动件表面润滑油容易被刮除的问题，具有较佳的应用性。

以上所述实施例，是用来说明本发明的，并非用以限制本发明，因此，凡是数值的变化与等效组件的置换，仍应属于本发明的范围。

Claims (9)

1.一种带链条的线性传动组件，其特征在于，包括：

一长轴，呈长条状，外表面上设有滚动沟；

一移动体，套设在长轴上，该移动体设有相对滚动沟的滚动槽，滚动沟和滚动槽之间构成负荷路径，负荷路径两端分别接续回流路径的两端，形成无限循环路径；

复数滚动件，在无限循环路径中运动，并使移动体能够相对于长轴往复运行，该滚动件在回流路径中不和滚动沟及滚动槽接触，而在负荷路径中分别和滚动沟及滚动槽接触，并承受负荷，该滚动件和滚动沟及滚动槽滚动接触的轨迹，即滚动件的负荷区域，呈近似圆环状；

一链条，容置在无限循环路径中，包含长条状挠性的连结部及复数间隔部，该连结部将间隔部固定连结呈等间隔排列，相邻间隔部间形成容置区，以容置滚动件，该间隔部包含一连接件及两个保持件，保持件的外表面为一圆柱面，其中滚动件和相邻的一個间隔部的接触区包含两个不相互连接的圆弧，该圆弧的内侧形成润滑油通道，且所述连结部的数量为两个，同时经过两连结部的平面定义为导引面，两个保持件分别设置在该导引面的两侧，垂直于该导引面且通过各间隔部中心的平面定义为中心面，两该保持件分别设置在该中心面的两侧。

2.如权利要求1所述的线性传动组件，其特征在于：所述圆弧的圆心角的最佳角度为90度。

3.如权利要求1所述的线性传动组件，其特征在于：所述连接件连接两个保持件，保持件和滚动件的接触区形成该圆弧。

4.如权利要求3所述的线性传动组件，其特征在于：所述连接件呈薄板状，其边缘连接两个保持件，使两个保持件之间呈可挠性，两该保持件分别设置在滚动件的负荷区域的两侧。

5.如权利要求3所述的线性传动组件，其特征在于：所述保持件的端面与连接件的交点与滚动件的中心面具有第二间隙。

6.如权利要求2所述的线性传动组件，其特征在于：所述润滑油通道和负荷区域衔接，使润滑油经该润滑油通道润滑滚动件的负荷区域。

7.如权利要求3所述的线性传动组件，其特征在于：所述连接件沿着轴方向的端面与滚动件具有第一间隙。

8.如权利要求3所述的线性传动组件，其特征在于：所述保持件的表面不和滚动件全面接触，且接触点呈楔型以利动液压力润滑。

9.一种线性传动组件的链条，其特征在于，包括：长条状挠性的连结部及复数个间隔部，该连结部将该间隔部固定连结呈等距间隔排列，相邻间隔部间形成容置区以容置该线性传动组件的滚动件，其中该间隔部上设有两不相互连接的圆弧状的保持件，该保持件的外表面为一圆柱面，且该保持件和线性传动组件的滚动件接触，且所述连结部的数量为两个，同时经过两连结部的平面定义为导引面，两个保持件分别设置在该导引面的两侧，垂直于该导引面且通过各间隔部中心的平面定义为中心面，两该保持件分别设置在该中心面的两侧。

Images