本發(fā)明涉及一種導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，特別涉及一種直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：
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直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向元件是機(jī)械行業(yè)的基礎(chǔ)性產(chǎn)品，目前，公知的導(dǎo)向裝置分為滑動(dòng)式和滾動(dòng)式。滑動(dòng)式導(dǎo)軌摩擦力大，容易引起驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的低速爬行，難以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)。為了客服上述缺點(diǎn)，現(xiàn)代精密伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)往往采用滾動(dòng)導(dǎo)軌作為直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向裝置?，F(xiàn)有的滾動(dòng)導(dǎo)向裝置有滾珠循環(huán)式與直線隊(duì)列式兩種。滾珠循環(huán)式導(dǎo)軌存在體積大、高速和高加速度時(shí)滾珠循環(huán)不暢等問題?，F(xiàn)有的直線隊(duì)列滾珠導(dǎo)軌，需要靠負(fù)載的重力壓合運(yùn)動(dòng)，雖然體積小、安裝方便，但是精度差、易滑脫、無法豎直使用、無法承受高速，往往只能用在一些抽屜、推拉門等低速、運(yùn)動(dòng)精度較低的場(chǎng)合。

近年來，機(jī)電式直線運(yùn)動(dòng)裝置正在逐漸替代氣壓、液壓動(dòng)力缸。高速、高精度機(jī)電式直線運(yùn)動(dòng)往往通過絲杠、齒條或直線電機(jī)配合伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，這些機(jī)構(gòu)都需要可靠的導(dǎo)向裝置來限制轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和承受徑向力。另一方面，導(dǎo)向裝置還必須適應(yīng)伺服控制系統(tǒng)的其它要求，比如避免低速爬行、避免高速卡滯、小間隙、環(huán)境適應(yīng)性好、便于結(jié)構(gòu)集成等。目前現(xiàn)有的導(dǎo)向裝置難以滿足這些需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括滾珠組件和導(dǎo)向槽，其改進(jìn)之處在于，所述滾珠組件由滾珠、齒輪和齒條組成；所述齒輪設(shè)于相鄰的所述滾珠間排列成直線所述齒條平行設(shè)于所述直線兩側(cè)，分別與所述直線運(yùn)動(dòng)元件和其外殼連接，所述齒輪軸垂直于所述直線與齒條所在平面，所述導(dǎo)向槽為橫截面為“V”型的導(dǎo)向槽，其縱向長度不得小于所述直線的長度。

第一優(yōu)選技術(shù)方案為，所述滾珠組件用保持架固定，縱向設(shè)于所述導(dǎo)向槽內(nèi)，所述保持架由兩條與所述直線平行設(shè)置的桿和通過固定連接于所述桿間且與之垂直的導(dǎo)向塊組成，所述導(dǎo)向塊兩側(cè)面為與所述滾珠形狀相適配的內(nèi)凹面，所述齒輪中心設(shè)有與所述桿垂直的固定孔。

第二優(yōu)選技術(shù)方案為，所述滾珠組件為套齒式滾珠組件，所述齒輪中心設(shè)有與所述滾珠形狀相適配的孔，所述孔直徑略大于所述滾珠直徑。

第三優(yōu)選技術(shù)方案為，所述固定件為鉚釘或螺釘，所述導(dǎo)向塊的厚度與所述桿件相等，寬度小于所述滾珠直徑；所述導(dǎo)向塊彼此間最大距離大于所述滾珠直徑，所述滾珠與所述導(dǎo)向塊間隔設(shè)置且每3-5個(gè)所述滾珠為一組，每組間設(shè)置所述齒輪，所述齒輪齒根圓直徑大于所述滾珠直徑。

第四優(yōu)選技術(shù)方案為，所述保持架為沖壓成型的銅或鋼。

第五優(yōu)選技術(shù)方案為，所述保持架為注塑成型的樹脂件。

第六優(yōu)選技術(shù)方案為，所述齒輪和與之緊鄰的所述滾珠間所述導(dǎo)向塊一側(cè)面為與所述滾珠形狀相適配的內(nèi)凹面，另一側(cè)面為平面。

第七優(yōu)選技術(shù)方案為，所述套齒式滾珠組件沿所述直線運(yùn)動(dòng)元件周向均勻分布，數(shù)目為1-4組，優(yōu)選為3組。

第八優(yōu)選技術(shù)方案為，所述齒輪的齒數(shù)和模數(shù)與所述滾珠的個(gè)數(shù)和直徑根據(jù)實(shí)際情況選擇調(diào)整。

和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、直列滾珠導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)了滾動(dòng)、無循環(huán)結(jié)構(gòu)；

2、充分利用外殼與直線運(yùn)動(dòng)元件之間的空隙，合理布置“V”形槽和齒條，便于機(jī)電直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)集成，運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確精密，能夠豎直使用；

3、通過選配合適的滾珠，可以實(shí)現(xiàn)微間隙、微摩擦力直線導(dǎo)向，特別適用于伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是保持架式滾珠組件主視圖；

圖2是保持架式滾珠組件俯視圖；

圖3是套齒式滾珠組件主視圖；

圖4是套齒式滾珠組件左視圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-滾珠；2-齒輪；3-導(dǎo)向塊；4-固定件。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明中一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所有獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案做詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

本發(fā)明提供一種直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括滾珠組件和設(shè)于直線運(yùn)動(dòng)元件上的橫截面為“V”型的導(dǎo)向槽，滾珠組件由滾珠1、齒輪2和齒條組成；齒輪2設(shè)于相鄰的滾珠1間排列成直線齒條平行設(shè)于滾珠與齒輪形成的直線兩側(cè)，分別與直線運(yùn)動(dòng)元件和其外殼連接，與直線運(yùn)動(dòng)元件連接的一側(cè)的齒條跟隨直線運(yùn)動(dòng)元件運(yùn)動(dòng)，與其外殼連接的一側(cè)的齒條固定不動(dòng)，齒輪2的軸線垂直于滾珠與齒輪形成的直線和兩平行齒條所在的平面，導(dǎo)向槽縱向長度不得小于直線的長度。

下面以本發(fā)明的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的其中兩種形式為例做進(jìn)一步闡述，如圖1-2所示，保持架式直列滾珠組件，所述滾珠組件用保持架固定，縱向設(shè)于導(dǎo)向槽內(nèi)，滾珠1與導(dǎo)向槽“V”型的兩個(gè)側(cè)面相切，保持架由兩條與滾珠和齒輪形成的直線平行設(shè)置的桿和通過鉚釘或螺釘連接于桿間且與之垂直的導(dǎo)向塊組成，導(dǎo)向塊兩側(cè)面為與滾珠1形狀相適配的內(nèi)凹面，導(dǎo)向塊的厚度與桿相等，寬度小于滾珠1直徑；齒輪2中心設(shè)有與桿垂直的固定孔，將其固定在保持架內(nèi)，齒輪2與設(shè)于其兩側(cè)的平行齒條相嚙合，同時(shí)齒輪2的齒根圓直徑應(yīng)大于滾珠1的直徑，導(dǎo)向塊間距離大于滾珠1直徑，保證滾珠1不與齒條接觸，而是與“V”型槽側(cè)面相切且可滾動(dòng)。

保持架式直列滾珠組件的滾珠1與導(dǎo)向塊間隔設(shè)置且每3-5個(gè)滾珠1為一組，每組間設(shè)置齒輪2，優(yōu)選為3個(gè)滾珠為一組，齒輪2和與之緊鄰的滾珠1間的導(dǎo)向塊一側(cè)面為與滾珠1形狀相適配的內(nèi)凹面，另一側(cè)面為平面，保持架為沖壓成型的銅或鋼，或者為注塑成型的樹脂件。

保持架的作用是約束滾珠與齒輪，無法脫出，但是能在垂直于所述豎直面靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滾珠與“V”形槽接觸能具有直線導(dǎo)向齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪2與“V”形槽間的豎直面左右齒條嚙合，齒輪2的中心點(diǎn)與滾珠1中心點(diǎn)同步運(yùn)動(dòng)，滾珠組件的直線移動(dòng)距離是直線運(yùn)動(dòng)元件移動(dòng)距離的一半。齒輪2與齒條保證整個(gè)滾珠組件在“V”形槽內(nèi)的正確位置，防止出現(xiàn)滑動(dòng)，尤其在豎直使用或有間隙、頻繁換向運(yùn)動(dòng)時(shí)防止?jié)L珠滑落脫出。

如圖3-4所示，為本發(fā)明的套齒式滾珠組件，齒輪2中心設(shè)有與滾珠1形狀相適配的孔，孔的直徑大于滾珠1的直徑，保證滾珠1可在其內(nèi)滾動(dòng)，使用時(shí)，齒輪2的軸線與設(shè)于直線運(yùn)動(dòng)元件和其外殼上的兩平行齒條所在平面相垂直，齒輪2與兩齒條相嚙合，滾珠1與設(shè)于直線運(yùn)動(dòng)元件上的“V”型槽兩側(cè)面相切，為保證滾珠1可在齒輪2內(nèi)靈活滾動(dòng)，但是不能脫出，齒輪2中心設(shè)置的孔應(yīng)大于滾珠1的直徑。

本發(fā)明的套齒式滾珠組件沿直線運(yùn)動(dòng)元件周向均勻分布，數(shù)目為1-4組，優(yōu)選為3組，使用時(shí)將直線運(yùn)動(dòng)元件抽出，根據(jù)需要將若干個(gè)套齒式滾珠組件順入兩齒條間，套齒式滾珠組件組裝時(shí)將滾珠1用力推入齒輪2中間的孔中即可。

本實(shí)施例以一種電動(dòng)缸的直線運(yùn)動(dòng)部分為例，直線運(yùn)動(dòng)元件為絲桿副的螺母，由于整個(gè)裝置應(yīng)用于車載伺服系統(tǒng)中，所以對(duì)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的間隙、摩擦力、集成度都提出了很高的要求。間隙必須控制在0.005-0.01mm，摩擦力5N以內(nèi)，螺母外徑85mm，外殼外徑105mm，并且必須能夠承受80g徑向沖擊加速度(約合8KN徑向沖擊力)。故采用24個(gè)6mm滾珠和3個(gè)模數(shù)0.5齒數(shù)15的齒輪組合形成的保持架式直列滾珠組件，解決了上述問題，或采用24個(gè)6mm滾珠和24個(gè)模數(shù)0.5齒數(shù)18的齒輪組合成的套齒式滾珠組件，也很好的解決了上述問題，本發(fā)明的齒輪2的齒數(shù)和模數(shù)與滾珠1的個(gè)數(shù)和直徑均可根據(jù)實(shí)際情況選擇調(diào)整。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本申請(qǐng)的技術(shù)方案而非對(duì)其保護(hù)范圍的限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請(qǐng)后依然可以對(duì)申請(qǐng)的具體實(shí)施方式進(jìn)行種種變更、修改或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。