CN103573809B - 一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，是一种在原有直线导轨的基础上进行改良的，不同于现有任何形式的导轨，可更方便的将其固定到床身上。所述的改良直线导轨，分为新型轨道和新型滑块两个主要部分，其主要原理为，在一带有角度的斜面上施加压力，通过斜面对力的分解，滑块除了得到一个垂直于水平面的力外，还得到一个平行于水平面的力，当该力大于水平面上摩擦力时，滑块向内侧运动。利用此种原理进行改良的直线导轨，其主要构造是在基本型式的轨道或滑块上做出若干个锥形孔，并且利用带锥形面的螺钉，通过锥形面挤压产生平移的力来进行导轨的定位和预压。这种新型改良导轨，结构简单，安装方便，在实际安装时要求加工的安装面少，并且预压效果好，能大幅提高生产效率，和传统导轨相比，具有明显的优势。

Description

一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨

技术领域

本发明是一种自身具有定位和预压功能的新型改良直线导轨，适用于机床制造，食品机械，医疗机械等领域，为解决实际生产中导轨安装时的定位和预压问题。其不同于所有普通导轨的构造，可以实现很方便的定位和预压调节，并且可保证导轨相对机器上的安装面加工量最少最简便。此种结构的新型导轨，可大幅提高生产效率，从而产生巨大的经济效益。

背景技术

应用在各种机械上的直线导轨从开发到现在已经过了四十多年，而在直线导轨还未被开发出来时，所有机械上的X、Y、Z轴直线运动均是摩擦式滑行运动。直线导轨的开发利用，使这样的摩擦式滑行运动转变成了滚动式滑行运动，大大降低了摩擦系数，减少了功率损耗。因此，直线导轨很快就成为了世界上所有机械的必需品。

而直线导轨的制造商分布在世界各地，包括中国在内的欧洲各国，中国台湾，韩国，日本和美国等，进口国也数不胜数。

在所有机械应用直线导轨之前，由于其运动方式是摩擦式的，所以在抵抗机械冲击、摇动、震动等方面比直线导轨略胜一筹。不过摩擦式的滑行运动是纯粹依靠外来动力进行的，所以这样的运动方式耗费的电能太大，效率较低。并且随着机械体积的不断扩大，为了使各部件完美契合，导致机械构造不合理的事件时有发生。

为了解决这些问题而被开发和应用的就是现今被整个世界所认可和运用的直线导轨。

不过由于其滚动式滑行运动的不稳定性，在抵制机械的冲击，震动，摇动的能力方面较弱，所以我们为此发明了许多固定方式和预压组合方式。

现今市面上所有直线导轨的安装预压方式如图1、图3、图5、图8、图10所示。本公司特许的ZL200720155353.4也算是其中的一种方法（如图5）。这是利用基存的轨道，方块，螺钉等构造物而实现向定位面进行预压的方法。

上述这种组合方式是通过从图5中5-10处得到摩擦力，固定在图5中的床体5-3的构造方式。因为不同导轨的尺寸不同，所以图5中间隙U也不同，而图5中的定位块5-8和螺钉5-9的尺寸为了满足所有的导轨需求，也有与其相应的不同规格。

原本的螺钉组合是遵循一般结合原理的，不过这里推崇的预压组合是经过专家精密计算和设计而成的，更加智能和准确。

世界上众多公司持续四十年生产使用直线导轨，交叉滚子导轨而始终没有发现本公司如图3所述的方法的原因，主要是他们在生产和使用时并没有试着去思考在导轨安装过程中如何方便的进行定位和预压的问题，而只是不假思索的复制和生产而已。

另外，使用者在使用前又认为供应商提供的产品一定是标准的，所以也没有试着去思考如何改良现有导轨的安装方式。

导轨最基本的组合方式如图12所示，将螺丝T旋入压紧在沉头孔H中间面07上，通过压紧后的平行摩擦来进行固定，但是由于机械运行过程中产生的冲击、摇动、震动，会导致螺钉T从沉头孔H的空隙中松脱的可能。

为了防止这样的松脱问题，可以利用如图1、图3、图5、图8、图10所示的解决办法来对其进行预压。

为了对导轨预压，实行图 1、图3、图5的方式在加工时问题不大，不过图8、图10的方式在加工时则存在许多问题。

因为图8、图10的加工过程中需要对侧面进行加工，这就需要加工两个平面，这样的加工既增加了时间也增加了费用，另外还需要有大型数控铣削设备来进行加工。

由于上述问题，我们通常在安装空间充裕的情况下，通过选择图 1、图3、图5的预压组合方式，来单单对轨道在床体上的安装面这一个面进行加工。

不过在构造和空间不允许的情况下我们就不得不采取图8、图10的预压组合方式。

而若要采取图8、图10的预压组合方式，就要像图14那样加工工件的侧面，为了对侧面进行钻孔攻丝加工，我们需要将一个轻则数十公斤，重则数吨的零件如图15那样进行垂直放置，或者是将产品运到另一台专门用来进行侧面加工的数控铣削设备上来完成。

解决方案

为了解决上述问题，只能改变原有的预压型式，来避免对侧面进行加工的问题。而改变原有预压型式的办法，则只能通过改变导轨的型式来实现。

如图12中所示，床体03的材质为铸铁，因为图12中轨道05和滑块06的表面硬度较低。在05和06的垂直方向上进行加工，使轨道上形成若干带有锥面的异形头沉孔，利用带有锥面的异形头内六角螺钉来挤压异形头沉孔的锥面，形成横向平移的力来对导轨进行预压；而床体03对应轨道的安装面上则只进行垂直方向上的攻丝加工即可，这样就避免了对床体03进行侧面加工的问题，并且还节省了安装空间。

不过市面上任何公司都没有发现这一点。

所以，我们可以通过将一切基存的导轨产品进行钻孔加工，来省去上述对床体进行侧面加工的问题，加工过程由导轨供货商直接来完成。

而导轨供货商则可以将进行钻孔攻丝加工后的直线导轨和滚轮导轨分为新的种类来出售获得利润，并且加工过程中产生的费用极其的低（约为0.2%~0.3%），而其产生的效果却非常的好。

本公司特许的ZL200720155353.4（如图5）就可以解决上述存在的这类问题，但也只是在安装空间充裕的情况下。

上述的图 1、图3、图5安装方式的加工较为简单，假使不得不采取图8、图10的安装方式时，本发明技术就是解决图14、图15所示的复杂加工的最佳预案。

为了使用图8、图10的安装方式，在对床体等部件进行加工时就需要进行大量的低效率工作，还需要买进大型数控铣削设备，高消费低效率，所以，减少这一工作过程中的费用和工程量势在必行。

减少工程量，单从垂直方向加工安装面来解决上述工程难题的方法有两种。第一种方法就是图16所示的直线导轨，其轨道16-5上加工的带有锥面的异形头沉孔H16可很好的分解异形头内六角螺钉T16施加的力，从而使得轨道16-5受到一横向力的作用而向定位面16-1运动。这也是最具代表性的方法。

第二种方法，如图22所示，同样是利用锥形面分解力的方式，但是，锥形面变成了加工在床体22-3上，而对轨道22-5进行攻丝加工；这种方式，也是仅对安装面的一个面进行钻孔加工，加工工艺也很简单；其利用现有的标准螺钉，即无头锥端紧定螺钉T22的锥面与锥形盲孔H22的锥面来实现挤压配合，从而对导轨22-5进行预压。

上述两种方式，采用的原理都相同，所不同处，仅仅只是对导轨的加工型式以及安装面的加工存在差异，实际生产中可根据需要选择最优的方式来进行安装。

发明内容

现存市面上所有的直线导轨、交叉滚柱导轨其所有的固定方式都是通过普通圆柱头内六角螺钉固定，本发明中在原来的基础上，变更为使用带有锥面的异形头内六角螺钉和无头锥端紧定螺钉来进行固定的设计构造方式。

直线导轨、交叉滚柱导轨一般的销售流通方式大致分为两种，第一种是生产商生产出各种规格长度的标准件，经销商购买后进行出售；第二种是，经销商直接购买大长度的导轨轨道，然后根据不同客户的需求进行切割后出售。本发明中可以在上述两种方式的基础上提供对导轨进行异形头沉孔和沉头螺丝孔加工的这种服务方式，或是加工后进行出售的销售方式。

现存市面上所有的直线导轨、交叉滚柱导轨其轨道上预先钻好的都是普通沉头孔，这种沉头孔利用普通圆柱头内六角螺钉，通过压入配合，螺钉头底部与沉头孔中间面形成摩擦来对导轨进行紧固，本发明中将上述固定方式更改为如图16、图22所示的固定方式，利用锥面分解得到的横向力作用定位面来对导轨进行预压，这是利用异形头内六角螺钉或者无头锥端紧定螺钉与锥形面配合而形成一种设计构造方式。

直线导轨、交叉滚柱导轨的轨道其基本固定方式如图27所示，本发明包括直线导轨、交叉滚柱导轨在其轨道未进行热处理的情况下，在原轨道上另外加工若干异形头沉孔或下沉螺丝孔的新型型式的轨道。

直线导轨、交叉滚柱导轨加工异形头沉孔的轨道，如图28所示，其异形头沉孔H28与普通沉头孔H27距定位面28-1的距离相等，异形头沉孔H28底面对应的安装螺丝孔Q28比普通沉头孔H27对应的安装面螺丝孔Q27距定位面的距离小；本发明包括上述型式的轨道。

直线导轨、交叉滚柱导轨加工异形头沉孔的轨道，如图29所示，其异形头沉孔H29比普通沉头孔H27距定位面29-1的距离大，异形头沉孔H29底面对应的安装螺丝孔与普通沉头孔H27对应的安装面螺丝孔Q27距定位面29-1的距离相等；本发明包括上述型式的轨道。

直线导轨、交叉滚柱导轨加工下沉螺丝孔的轨道，如图30所示，其下沉螺丝孔Q30比普通沉头孔H27距定位面30-1的距离大，下沉螺丝孔Q30底面对应的锥头盲孔H30与普通沉头孔H27对应的安装面螺丝孔Q27距定位面30-1的距离相等；本发明包括上述型式的轨道。

直线导轨、交叉滚柱导轨加工下沉螺丝孔的轨道，如图31所示，其下沉螺丝孔Q31与普通沉头孔H27距定位面31-1的距离相等，下沉螺丝孔Q31底面对应的锥头盲孔H31比普通沉头孔H27对应的安装面螺丝孔Q27距定位面31-1的距离小；本发明包括上述型式的轨道。

直线导轨、交叉滚柱导轨加工异形头沉孔的轨道，本发明包括如图19所示每个普通沉头孔相应距离处加工一个异形头沉孔的新型型式轨道。

直线导轨、交叉滚柱导轨加工异形头沉孔的轨道，本发明包括如图20所示除端部两个普通沉头孔内部方向相应位置加工一个异形头沉孔外，其余每个普通沉头孔两侧相应距离处各加工一个异形头沉孔的新型型式轨道。

直线导轨、交叉滚柱导轨加工异形头沉孔的轨道，本发明包括如图21所示将每个原有的普通沉头孔加工成异形头沉孔的新型型式轨道。

直线导轨、交叉滚柱导轨加工下沉螺丝孔的轨道，本发明包括如图25所示除端部两个普通沉头孔内部方向相应位置加工一个下沉螺丝孔外，其余每个普通沉头孔两侧相应距离处各加工一个下沉螺丝孔的新型型式轨道。

直线导轨、交叉滚柱导轨加工下沉螺丝孔的轨道，本发明包括如图26所示每个普通沉头孔相应距离处加工一个下沉螺丝孔的新型型式轨道。

本发明包括直线导轨的滑块，如图16所示，其形状不变，其上工作台安装面对应靠近定位面的一侧螺丝孔加工异形头沉孔的新型安装方式。

本发明包括直线导轨的滑块，如图22所示，在未进行热处理的情况下，在其上表面原有的螺丝孔的基础上，另外加工若干个锥头盲孔的新型形式的滑块。

本发明包括，如图22所示，其上工作台安装面对应锥头盲孔加工下沉螺丝孔，并通过无头锥端紧定螺钉来进行固定的新型安装方式。

附图说明

图1为现有技术中第一种固定方式的结构说明图。

图2为现有技术中第一种固定方式的部分剖切图。

图3为现有技术中第二种固定方式的结构说明图。

图4为现有技术中第二种固定方式的部分剖切图。

图5为现有技术中第三种固定方式（ZL200720155353.4）的结构说明图。

图6为图3中定位块5-8安装放大图。

图7为现有技术中第三种固定方式的部分剖切图。

图8为现有技术中第四种固定方式的结构说明图。

图9为现有技术中第四种固定方式的部分剖切图。

图10为现有技术中第五种固定方式的结构说明图。

图11为现有技术中第五种固定方式的部分剖切图。

图12为不加任何预压措施的普通安装示意图。

图13为不加任何预压措施的普通安装的部分剖切图。

图14为床体的局部放大加工示意图。

图15为床体的转向加工图。

图16为本技术中采用异形头沉孔固定方式的结构说明图。

图17为图9中A部放大图。

图18为图9中B处放大图。

图19为本技术中采用异形头沉孔固定方式第一种孔分布方式的部分剖切图。

图20为本技术中采用异形头沉孔固定方式第二种孔分布方式的部分剖切图。

图21为本技术中采用异形头沉孔固定方式第三种孔分布方式的部分剖切图。

图22为本技术中采用下沉螺丝孔固定方式的结构说明图。

图23为图22中C处放大图。

图24为图22中D处放大图。

图25为本技术中采用下沉螺丝孔固定方式第一种孔分布方式的部分剖切图。

图26为本技术中采用下沉螺丝孔固定方式第二种孔分布方式的部分剖切图。

图27为轨道普通沉头孔与螺丝孔组合方式。

图28为利用异形头沉孔固定方式的第一种组合孔位置示意图。

图29为利用异形头沉孔固定方式的第二种组合孔位置示意图。

图30为利用轨道螺丝孔固定方式的第一种组合孔位置示意图。

图31为利用轨道螺丝孔固定方式的第二种组合孔位置示意图。

具体实施方式

如图16所示，在轨道上加工异形头沉孔H16，在床体安装面对应位置处加工螺丝孔Q16，导轨安装在安装面上后，异形头内六角螺钉T16穿过异形头沉孔H16与安装面上螺丝孔Q16配合，因为安装面上螺丝孔Q16小于异形头沉孔H16距定位面16-1的距离，使得异形头内六角螺钉T16的锥面在A处与异形头沉孔H16的锥面重合，通过旋入异形头内六角螺钉T16，挤压异形头沉孔H16的锥面，从而产生一横向力使得轨道16-5向定位面16-1移动，以达到对轨道16-5进行预压的目的。

如图22所示，轨道上加工下沉螺丝孔Q22，安装面上对应轨道的下沉螺丝孔Q22处加工锥头盲孔H22，一无头锥端紧定螺钉T22穿过下沉螺丝孔Q22，因为下沉螺丝孔Q22大于锥头盲孔H22距定位面22-1的距离，使得无头锥端紧定螺钉T22的锥面与锥头盲孔H22的锥面在C处重合，通过对无头锥端紧定螺钉的旋入，使得其端部锥面挤压锥头盲孔的锥面，而使得轨道受到横向力的作用形成预压。

如图16所示；滑块16-6型式不变，只需要在其上的工作台16-4对应位置处，加工若干个异形头沉孔H16，螺丝孔Q16’大于异形头沉孔H16’距定位面16-2的距离，通过异形头内六角螺钉T16’旋入螺丝孔Q16’，使得异形头内六角螺钉T16’的锥面在B处挤压工作台上异形头沉孔H16’的锥面，其产生的横向作用力使得滑块16-6得以在工作台16-4上进行预压。

如图22所示，滑块22-6表面加工锥头盲孔H22’，滑块上安装的工作台其底部加工下沉螺丝孔Q22’，锥头盲孔H22’大于下沉螺丝孔Q22’距定位面22-2的距离，通过无头锥端紧定螺钉T22’的旋入，使得其端部锥面在D处挤压锥头盲孔H22’的锥面，从而产生横向作用力来对滑块22-4进行预压。

本发明中上述所有的导轨，运用的都是锥面受力发生横向运动的原理来进行定位预压的，因为导轨本身构造的不同，使得在进行安装时，只对机床床体的安装面一个面进行加工即可，降低了加工成本，减少了加工时间，大大提高了生产效率。两种不同的轨道开孔预压方式和滑块预压方式，可根据实际需要搭配使用。此种结构的新型改良导轨加工简单，结构紧凑，且调节效果好，性价比高，因此，一旦推出，必将会有广大的市场前景。

Claims (11)

1.一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，设有新型轨道和新型滑块两大部分，其特征在于：所述的新型轨道，在原导轨上加工异形头沉孔，并通过异形头螺钉与底部安装面上的螺丝孔配合来固定;或者在原来轨道上加工下沉螺丝孔，并通过无头锥端紧定螺钉和底部安装面上的锥头盲孔来进行固定；所述的新型滑块，是在原来基础上加工锥头盲孔的新型滑块，并通过无头锥端紧定螺钉来进行固定的设计构造方式。

2.根据权利要求1所述的一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，其特征在于：所述的新型轨道，其上加工异形头沉孔，在原来普通沉头孔之外的相应位置另外加工，或者是将原来的普通沉头孔加工为异形头沉孔的构造方式。

3.根据权利要求1或2所述的一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，其特征在于：所说的异形头沉孔，为顶部为圆柱形通孔，中间有圆锥孔过渡，底部为圆柱形通孔，并在轨道上和普通沉头孔并存或者全为异形头沉孔的构造方式。

4.根据权利要求1或2所述的一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，其特征在于：所述的新型轨道，在原来沉头孔之外的相应位置加工异形头沉孔，其分布位置是每个普通沉头孔一侧相应位置处加工一个异形头沉孔的构造方式；或者是除了端部的两个普通沉头孔内部方向对应位置处加工一个异形头沉孔，其余的每个普通沉头孔两侧相应位置处各加工一个异形头沉孔的构造方式。

5.根据权利要求1所述的一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，其特征在于：所述的异形头螺钉，为头部是圆柱形，中间带圆锥过渡，下部为螺纹的结构方式；异形头螺钉通过底部安装面上螺丝孔配合旋入来对轨道进行预压的使用方式。

6.根据权利要求1所述的一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，其特征在于：所述的新型轨道，其上的异形头沉孔和普通沉头孔的位置做成距定位面的距离相等，其底部安装面的异形头沉孔对应的螺丝孔比普通沉头孔对应的螺丝孔距定位面的距离小的安装构造方式；或是做成异形头沉孔比普通沉头孔距定位面的距离大，其底部安装面的异形头沉孔对应的螺丝孔与普通沉头孔对应的螺丝孔距定位面距离相等的安装构造方式。

7.根据权利要求1所述的一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，其特征在于：所述的新型轨道，其上加工的下沉螺丝孔，其分布位置是每个普通沉头孔旁相应位置处加工一个下沉螺丝孔的结构方式；或者是除轨道端部的两个普通沉头孔内部方向对应位置处加工一个下沉螺丝孔外，其余每个普通沉头孔两侧对应位置处各加工一个下沉螺丝孔的构造方式。

8.根据权利要求1所述的一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，其特征在于：所述的锥头盲孔，为顶部为锥形面的盲孔，并利用无头锥端紧定螺钉的锥面进行挤压预紧的使用方式。

9.根据权利要求1所述的一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，其特征在于：所

述的新型轨道，其上加工的下沉螺丝孔可做成与普通沉头孔距定位面的距离相等，底部安装面的锥头盲孔比普通沉头孔对应的安装面螺丝孔距定位面的距离小的结构方式；或者是加工成下沉螺丝孔比普通沉头孔距定位面的距离大，底部安装面的锥头盲孔与普通沉头孔对应的安装面螺丝孔距定位面的距离相等的构造方式。

10.根据权利要求1所述的一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，其特征在于：所述的新型滑块，其原本滑块形状不变，在其上安装的工作台相应位置处加工异形头沉孔，并利用异形头螺钉来进行预压的使用方式。

11.根据权利要求1所述的一种自身具有定位和预压功能的改良直线导轨，其特征在于：所

述的新型滑块，在其原来的基础上另外加工若干个锥头盲孔的构造方式，并在其工作台安装面上加工螺纹孔，利用无头锥端紧定螺钉来进行预压的使用方式。