專利名稱：直線運動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種例如滾珠絲杠或直線導向裝置的直線運動裝置。
背景技術：
直線運動裝置，例如滾珠絲杠或直線導向裝置，當滾動元件轉動時其線性運動，該直線運動裝置包括用于循環的部件(滾動元件循環通道)，所述滾動元件在該部件中循環。傳統上使用金屬管或機加工的金屬件制作循環部件。然而，根據該傳統結構，從噪音和機械強度角度會遇到問題。例如，在設置金屬管作為循環部件的滾珠絲杠(管循環型滾珠絲杠)的情況中，當滾珠從滾動元件滾動通道被鏟起并且被移進循環部件中時，每個滾珠的角度被導程角和鏟起角改變。因此，當滾珠以高速驅動時，存在產生高強度噪音的可能性。此外，存在缺乏循環部件機械強度的可能性。由于上述原因，難以提高驅動滾珠絲杠的速度。
為了通過解決上述問題而提高滾珠的驅動速度和減小產生的噪音，有效的是通過切向鏟起系統由滾動元件滾動通道鏟起滾珠。即，當所述循環部件的末端部如此設置以使得所述末端部在由軸向觀察所述滾珠絲杠的螺母時能與所述滾動元件滾動通道的切向方向以及導程角方向一致時，可能減少當滾珠被鏟起而與所述循環部件碰撞時所產生的給予所述循環部件的載荷。
例如，專利文件1至3分別提出一種切線鏟起型的滾珠絲杠。設置在專利文件1和2所述滾珠絲杠中的循環部件形成為如圖3所示并沿某一方向扭曲以使得所述部件能鏟起滾珠。因此，當滾珠與所述循環部件碰撞時給予所述循環部件的載荷能被減小。就此而論，僅僅所述循環部件中的一個構件顯示在圖3中，在所述循環部件中是兩構件相互連接在一起。
由于上述循環部件的形狀復雜，所以所述循環部件在許多情況中通過注模方式生產。為了減少制造成本，可優選的是，所述循環部件通過注模的方式生產。
JP-A-2004-108455[專利文件]JP-A-2005-083519說明書[專利文件]德國實用新型No.2437497說明書然而，為了改變滾珠運動方向，不可避免的是，重復載荷施加在所述的循環部件上。因此，在滾珠以高速驅動的情況中，所謂的舌片部在許多的情況下被損壞，即在所述的舌片部造成缺口和裂紋，其中滾珠由所述的舌片部從滾動元件滾動通道被鏟起。關于此情況，參考圖4。
在滾珠以高速驅動的情況中，由滾珠絲杠產生熱量。因此，循環部件由在高溫顯示優秀性能的樹脂制成是必要的。
發明內容
完成本發明是為了解決現有技術的上述問題。本發明的任務是提供一種低噪音型的直線運動裝置，即使在高速驅動時該裝置很少被損壞。
為了解決上述問題，本發明構造如下。即，在第一方面，本發明提供一種直線運動裝置，其包括，具有滾動元件滾道面并沿軸向延伸的引導元件；可移動元件，其具有滾動元件滾道面，可移動元件的所述滾動元件滾道面與所述引導元件的所述滾動元件滾道面相對，所述移動元件由所述引導元件支撐，能通過設置在形成于兩所述滾動元件滾道面之間的滾動元件滾動通道中的多個滾動元件的滾動而沿軸向移動；以及滾動元件循環通道，所述滾動元件在所述滾動元件循環通道中通過如下方式循環，將所述滾動元件從所述滾動元件滾動通道的末點送到起點，其中所述滾動元件循環通道由樹脂材料制成，其彎曲彈性模量不大于5000MPa且其Izod沖擊值(試樣上開有槽口)不小于5kJ/m2。
由于所述直線運動裝置的所述滾動元件循環通道由上述樹脂材料制成，所以即使當所述直線運動裝置以高速驅動時，所述滾動元件循環通道很少損壞。如果所述樹脂材料的彎曲彈性模量超過5000MPa或Izod沖擊值(試樣上開有槽口)低于5kJ/m2，當所述直線運動裝置以高速驅動時，所述滾動元件循環通道很可能損壞。就此而論，上述的彎曲彈性模量和Izod沖擊值(試樣上開有槽口)是在23℃測量的。
在第二方面，本發明提供一種根據第一方面的直線運動裝置，其中所述樹脂材料是聚酰胺樹脂，其吸收系數不小于1質量％且不大于4質量％。
根據上述結構，即使當所述直線運動裝置在高溫被驅動時，所述直線運動裝置很少損壞。在聚酰胺樹脂的吸收系數小于1質量％的情況下，彎曲彈性模量和Izod沖擊值在上述參考范圍外，并且所述循環部件有損壞的趨勢。當聚酰胺樹脂的吸收系數超過4質量％，尺寸由于吸水而改變很大。
在第三方面，本發明提供一種根據第一方面或者第一方面的直線運動裝置，其中所述滾動元件循環通道的末端部沿所述滾動元件滾動通道的切線方向設置在所述滾動元件滾動通道的起點和末點，且所述滾動元件沿切線方向在所述滾動元件滾動通道和所述滾動元件循環通道之間移動。
根據上述的直線運動裝置，例如，當所述滾動元件由所述滾動元件滾動通道被鏟起到所述滾動元件循環通道時，所述滾動元件沿所述滾動元件滾動通道的切線方向移動，即，所述滾動元件沿切線被鏟起。因此，可能減小當所述滾動元件與所述滾動元件循環通道碰撞時給與所述滾動元件循環通道的負荷。因而，即使當所述直線運動裝置以高速驅動時，所產生噪音的強度低并且所述滾動元件循環通道很少損壞。所述滾動元件在其中沿切線被鏟起的所述滾動元件循環通道的實例是管道循環型，側蓋型和末端偏轉器型。
就此而論，本發明能應用到各種直線運動裝置中。例如，本發明能運用到滾珠絲杠，直線導向裝置和直線引導軸承中。
本發明的導向元件確定如下。在所述直線運動裝置是滾珠絲杠的情況中，所述導向元件是絲杠軸。在所述直線運動裝置是直線導向裝置的情況中，所述導向元件是導向軌(guide rail)。在所述直線運動裝置是直線引導軸承的情況中，所述導向元件是軸。本發明的可移動元件確定如下。在所述直線運動裝置是滾珠絲杠(ball bearing)的情況中，所述可移動元件是螺母。在所述直線運動裝置是線性導向裝置的情況中，所述可移動元件是滑塊。在所述直線運動裝置是直線引導軸承的情況中，所述可移動元件是外筒。
在本發明的所述直線運動裝置中，所述滾動元件循環通道由具有預先確定的機械性能的樹脂材料制成。因此，甚至當本發明的直線運動裝置以高速驅動時，所述滾動元件循環通道難以損壞。
圖1是顯示滾珠絲杠的平面圖，所述滾珠絲杠是本發明的直線運動裝置的實施例；圖2是圖1所示的滾珠絲杠的視圖，其中所述視圖沿軸向獲取；圖3是解釋側蓋形狀的透視圖；圖4是解釋在側蓋的舌片中造成的損壞的部分放大視圖。
具體實施例方式
參考附圖，將對本發明的直線運動裝置的實施例作詳細的說明。圖1是顯示滾珠絲杠的平面圖，所述滾珠絲杠是本發明的直線運動裝置的實施例。圖2是圖1所示的滾珠絲杠的視圖，其中所述視圖沿軸向獲取。
如圖1和2所示的滾珠絲杠包括，絲杠軸(導向元件)2，在其外周面形成沿軸向延伸的螺旋形螺旋槽(滾動元件滾道面)；螺母(可移動元件)，在其內周面上形成與絲杠軸2相對的螺旋槽(滾動元件滾道面)；以及設置在滾動元件滾動通道6內的多個滾珠(滾動元件)4，所述的滾動元件滾動通道形成在兩螺旋槽2a，3a之間，在該情形下，所述的多個滾珠4能自由滾動。
側蓋7通過蓋壓緊件7a固定在所述的螺母3上，在所述側蓋(滾動元件循環通道)7內，滾動的滾珠4在滾動元件循環通道的一端(末點)被鏟起，并被送到另一端(起點)。
在該滾珠絲杠1中，當絲杠軸2和螺母3通過多個滾珠4的滾動而相對轉動時，所述絲杠軸2和所述螺母3沿軸向相對移動。
由于所述側蓋7由樹脂材料制成，彎曲彈性模量不大于5000MPa且其Izod沖擊值(在試樣上開有槽口)不小于5kJ/m2，即使當所述滾珠絲杠1在高速下被驅動或者甚至在高溫被加熱時，所述側蓋7很少被損壞。雖然沒有特別限定樹脂材料的類型，所述樹脂材料的實例有聚甲醛(POM)和聚酰胺樹脂。聚酰胺樹脂的例子是例如46尼龍或66尼龍的脂肪族聚酰胺(aliphaticpolyamide)。可優選的是，吸收系數不小于1質量％且不大于4質量％。該樹脂可以包含增強劑和添加劑。
在該滾珠絲杠中，所述滾珠4沿切線方向被鏟起，所述側蓋7的末端部沿所述滾動元件滾動通道的切線方向設置在所述滾動元件滾動通道的起點和末點。即當沿切線方向觀察螺母時，所述側蓋的末端部設置在螺旋形滾動元件滾動通道6的切線方向。因此，所述滾珠4在所述滾動元件滾動通道6和所述側蓋7之間沿上述切線方向移動。因而，當所述滾珠4與所述側蓋7碰撞時給予側蓋7的負荷能被減小。從而，即使當所述滾珠絲杠1以高速驅動時，所產生的噪音強度低，且側蓋很少損壞。
就此而論，該實施例是本發明的一個實例。應該注意的是，本發明不限于以上特定的實施例。例如，在該實施例中，所述實例顯示所述側蓋用作所述滾動元件循環通道以鏟起所述滾動元件。然而，可以采用例如末端蓋型或末端偏轉器型(end deflector type)的任何滾動元件循環通道。
參考實施例，本發明將更具體的說明如下。所述滾珠絲杠設置如下。在上述滾珠絲杠中，多次改變所述側蓋7的樹脂材料。然后，如此設置的滾珠絲杠1被高速驅動，且測量所述螺母3運行至所述側蓋7的舌片部損壞時螺母3的運行距離。
所述滾珠絲杠的規格和驅動條件如下絲杠軸的直徑50mm螺距12mm滾珠直徑7.9375mm最大進給速度0.8m/s(旋轉速度4000rpm)行程500mm螺母外徑溫度80℃樹脂材料的種類是聚甲醛(POM)，46尼龍，66尼龍，聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)(PPS)，和聚醚醚酮(polyether etherketone，PEEK)。
這些樹脂材料在23℃的彎曲彈性模量和Izod沖擊值以及測試結果如表1所示。
1)單位MPa2)單位kJ/m23)單位km從表1所示結果能理解，在樹脂材料的情況下，其彎曲彈性模量不大于5000MPa并且其Izod沖擊值(試樣上開有槽口)不小于5kJ/m2，運行距離不小于1000km。因此，所述滾珠絲杠測試成功。就此而論，對于PPS和PEEK，在運行距離不大于500km的早期階段就造成損壞并且驅動變得不再可能。然而，對于POM和所述兩種尼龍，損壞非常小。因而，即使在由于出現損壞而結束測試后，驅動滾珠絲杠仍是可能的。
在PEEK樹脂材料的情況下，其Izod沖擊值高，然而，其彎曲彈性模量過高，并且在PPS樹脂材料的情況下，其彎曲彈性模量低，然而，其Izod沖擊值不足夠高，例如舌片部的薄部可能被損壞，即有造成碎裂和裂紋的趨勢。就此而論，不存在所述樹脂的拉伸強度與在所述側蓋上造成的損壞之間的相關性。
在兩種尼龍的情況下，當水被吸收時，獲得適當的彎曲彈性模量值變得可能并且獲得適當的Izod沖擊值也變得可能。因而，循環部件損壞的出現能得以抑制。然而，但水被吸收時，尺寸會被改變。因此，可以優選的是，尼龍的吸水率不小于1質量％且不大于4質量％。在這種情況下，絕對干燥條件為0質量％。
權利要求
1.一種直線運動裝置，包括具有滾動元件滾道面并且沿切線方向延伸的引導元件；移動元件，其具有滾動元件滾道面，移動元件的所述滾動元件滾道面與所述引導元件的所述滾動元件滾道面相對，所述移動元件由所述引導元件支撐，所述引導元件能通過設置在形成于兩所述的滾動元件滾道面之間的滾動元件滾動通道中的多個滾動元件的滾動而沿軸向移動；以及滾動元件循環通道，所述滾動元件在所述滾動元件循環通道中通過如下方式循環，即將所述滾動元件從所述滾動元件滾動通道的末點送到起點，其中所述滾動元件循環通道由樹脂材料制成，其彎曲彈性模量不大于5000MPa且其上開有槽口時的Izod沖擊值不小于5kJ/m2。
2.如權利要求1所述的直線運動裝置，其中，所述樹脂材料是聚酰胺樹脂，所述聚酰胺樹脂的吸收系數不小于1質量％且不大于4質量％。
3.如權利要求2所述的直線運動裝置，其中，所述滾動元件循環通道的末端部沿所述滾動元件滾動通道的切線方向設置在所述滾動元件滾動通道的起點和末點，以及所述滾動元件沿切線方向在所述滾動元件滾動通道和所述滾動元件循環通道之間移動。
全文摘要
本發明涉及一種滾珠絲杠，所述滾珠絲杠包括絲杠軸2，在其外周面形成螺旋形螺旋槽2a；螺母，在其內周面形成與所述絲杠軸相對的螺旋槽3a；以及設置在滾動元件滾動通道6中的多個滾珠，所述的滾動元件滾動通道6形成于兩所述的螺旋槽2a，3a之間，在該條件下所述的多個滾珠4能自由移動。所述螺母3固定在側蓋7上以將所述滾動滾珠4在所述滾動元件滾動通道的一端鏟起，從而能將所述的滾珠4送往另一端。
文檔編號F16H25/22GK1782466SQ200510127060
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月30日 優先權日2004年11月30日
發明者大久保努 申請人:日本精工株式會社