一种用于直线运动的横梁三沟槽滑道式底座导轨的制作方法

1.本实用新型属于直线运动模组动技术领域，特别涉及一种用于直线运动的横梁三沟槽滑道式底座导轨。


背景技术：

2.自动化行业中，最基本的运动方式为回转运动和直线运动两种，直线运动在自动化行业中非常普遍，大量应用于各种工件的移栽、加工、装配、检测、包装等场合。直线运动的实现机构主要包括有滚珠丝杆、同步带传动和直线电机传动。
3.滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的产品，由丝杆轴和螺母以及一些密封件，滚珠等构成，可实现微进给功能，摩擦力小，传动效率高，常用于高速精密传送，可用较小的转矩产生轴向运动和大的轴向力。滚珠丝杆的工作原理与螺母和螺杆之间的传动原理基本相同，滚珠安装在螺母内，螺母用螺钉安装在负载滑块上，负载滑块与导向部件(直线导轨或直线轴承)连接在一起，滚珠在丝杆州的滑槽内转动，进而带动螺母进行直线运动，滚珠在螺母内，其的转动自由度就被限制，螺母与其连接在一起的负载滑块只能在导向部件作用下作直线运动。
4.同步带通常以钢丝绳或玻璃纤维绳为抗拉体，氯丁橡胶或聚氨酯为基体，这种带薄而且轻，故可用于较高速度，其同时具备3大基本传动方式(带传动，链传动，齿轮传动)各自的优点。同步带传动由于带与带轮是靠啮合传递运动和动力，故带与带轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比。传动噪声比带传动、链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长。
5.直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。在运动过程中，传动力是在气隙中产生，除了直线电机导轨以外没有任何其他的摩擦，大大简化系统结构。行程在理论上不受任何限制，性能不会因为行程的大小改变而受到影响。
6.直线运动机构通常采用直线导轨和直线轴承作为导向部件。直线导轨其内部既有采用滚珠作为承载元件的，也有采用滚柱作为承载元件，由能进行相对运动的导轨和滑块两大部分组成。导轨是一种长条形的元件，一般将其安装固定在基准面上，其上均布有一系列螺钉安装孔，用于安装螺钉。滑块为一种矩形的部件，上方有螺钉安装螺纹孔及其精加工过的装配面，用于安装负载。直线轴承是一种特殊的轴承，类似于线性导轨中的滑块，直线轴承系列制品中的负载钢珠，由一体成型地保持架沿轴方向整列引导，沿着轴方向运动；直线轴承内滚珠与导向轴之间为点接触，滚珠以最低的摩擦阻力滚动旋转，运动阻力极小，每一列滚珠在保持架内形成循环通道，因此获得平稳的导向运动。
7.直线导轨和直线轴承目前已被广泛应用于各类设备的运动系统中，而且各类品牌的导轨内部结构都大同小异，安装尺寸也早已经标准化，但随着设备的不断更新换代，时间效益，空间效益，产品精度越来越被受到重视。
8.现有的标准化的直线导轨和直线轴承存在以下问题有待改善：
9.1、直线导轨的精度在出厂前虽然已被精磨加工保证，但运输过程中难免会变形，导致精度放大。直线导轨组装后的导向精度，受基座和安装面精度影响，精度误差通常会叠加，最终的产品精度必然会大于导轨自身能保证的精度。
10.2、直线导轨必须要通过螺钉等紧固件安装到直线运动系统的基座中，为保证直线度精度，往往需要花费大量时间来打表调整。且通过螺钉的紧固件连接，整体机构的刚性会降低，较难适用于高刚性应用需求。
11.3、直线导轨的结构固定，且需要成组安装，再搭配动力系统，结构配合上不够紧凑，占用空间大，可集成性不高。
12.4、直线轴承内滚珠和导向轴之间的接触为点接触，所以直线轴承的承载能力较低，难适用于高负载应用需求，直线轴承即使润滑良好，安装正确，防尘防潮严密，运转正常，最终也会因为滚动接触表面的疲劳而失效，工作寿命较短。
13.5、在侧装或者壁挂用途上，要想实现直线运动，需要设计有专门用于侧装的横梁，以及安装横梁的转接板，结构较为复杂和用料成本高，导向部件安装繁琐，承载力有限，对于安装空间及经济性方面有比较大的限制。


技术实现要素：

14.为解决上述问题，本实用新型的首要目的在于提供一种用于直线运动的横梁三沟槽滑道式底座导轨，集成性高，兼具高精度与大承载力，稳定性好的优点；
15.本实用新型的最后一个目的是提供一种用于直线运动的横梁三沟槽滑道式底座导轨，结构简单、成本低，便于推广和使用。
16.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
17.本实用新型提供一种用于直线运动的横梁三沟槽滑道式底座导轨，包括有横梁基座、滑台，所述横梁基座的一侧设置有侧立的u型腔体，所述u型腔体的上侧壁设置有外嵌入式的基座沟槽导轨，所述u型腔体的下侧壁设置有内外嵌入式的基座沟槽导轨，所述滑台的内侧设置有滚珠滑动机构，所述滑台侧挂在横梁基座的u型腔体上，且所述滑台通过滚珠滑动机构滑动连接在基座沟槽导轨上。在本技术中，滑台侧挂在横梁基座上，实现侧面的直线导向运动，u型腔体的上侧壁设置有一条外嵌入式的基座沟槽导轨，起承托重力作用；u型腔体的下侧壁设置有两条内外嵌入式的基座沟槽导轨，起到承托重力和固定滚珠滑台的作用。基座沟槽导轨在嵌入横梁型材基座后精磨沟槽，以保证横梁型材基座的整体导向精度。
18.进一步地，所述滚珠滑动机构包括有回流器组件、多个滚珠，所述回流器组件包括有可拆卸的回流器主体、盖板、回流器沟槽导轨，所述回流器主体上设置有与回流器沟槽导轨相适配的缺口位，所述回流器沟槽导轨设置在缺口位内，且回流器沟槽导轨平行设置在基座沟槽导轨外并在二者之间形成第一沟槽滑道，所述回流器主体内设置有第二沟槽滑道，所述第二沟槽滑道衔接在第一沟槽滑道上形成闭合的沟槽回路，多个所述滚珠在沟槽回路中前后抵持成环状并循环流转，所述盖板固定在回流器主体上将第二沟槽滑道遮挡住。
19.进一步地，所述横梁基座为l型结构，包括有底板以及设置在底板一侧的侧板，所述侧板的上端向外侧水平延伸出上侧壁，所述侧板的下端向外侧水平延伸出下侧壁，所述上侧壁、侧板、下侧壁组合形成所述u型腔体，所述上侧壁的上端面设置有一条基座沟槽导
轨，所述下侧壁的上下端面分别安装有一条基座沟槽导轨，形成三沟槽式的基座沟槽导轨结构。上侧壁上的一条外嵌入式的基座沟槽导轨，起承托重力作用，下侧壁上的两条内外嵌入式的基座沟槽导轨，起到承托重力和固定滚珠滑台的作用。
20.进一步地，所述滚珠滑动机构设置有六组，六组所述滚珠滑动机构平均分布在三条基座沟槽导轨上。且为了保证滑台滑动的稳定性，每个基座沟槽导轨上的滚珠滑动机构的安装位置均相同。
21.进一步地，所述滑台的内侧设置有与滚珠滑动机构相适配的凹槽，所述滚珠滑动机构安装在所述凹槽内。回流器主体与回流器沟槽导轨嵌入滑台侧面的凹槽内，并通过螺钉固定。回流器组件在同一侧面呈对称分布，与基座上的基座沟槽导轨组成闭合回路通道，若干个滚珠成带状分布排列而成，在闭合回路通道循环流转，滑台的六个回流器组件与底座三列沟槽导轨在同一侧向垂面上，随滑台沿相应的沟槽导轨滚动，为滑台提高直线运动方向的导向功能，也起到支撑滑台，承受负载的作用。
22.进一步地，所述滚珠在第一沟槽滑道内左右悬空，并与第一沟槽滑道上下侧的基座沟槽导轨、回流器沟槽导轨相切呈点式接触。即：每颗滚珠与沟槽式导轨呈现两点接触，且与水平呈
±
45
°
角交叉受力。每个滑块截面有三颗滚珠，即每个截图的滚珠与基座沟槽导轨、回流器沟槽导轨共呈六点接触支撑导向，提高了滑台在直线运动中的承载能力，刚性及稳定性。
23.进一步地，所述滑台的侧面设有注油孔，所述注油孔上嵌入式安装有注油杯，方便为回流器组件定期注入油脂润滑。
24.相比于现有技术，本实用新型的优势在于：
25.集成性高：采用l型横梁型材基座作为本体，基座沟槽导轨以毛坯料的形式通过粘合的方式嵌入横梁型材基座内外侧，将滑道集成到底座中，形成一个整体，简化了侧挂类直线运动机构组成，降低了成本，减少了安装工艺。再放入高精密磨床进行研磨，让整个沟槽滑道在横梁型材基座中达到微米级的直线精度。丝杠组件，同步带和同步带轮或者直线电机可以通过转接的形式来连接滚珠滑台，以适应各类不同类型直线运动机构的安装。回流器组件以嵌入的形式集成在滑动台板上，连接刚性强，稳定性高。
26.承载能力强：横梁采用三沟槽滑道式基座导轨实现滚珠六点支撑接触构造，侧挂横梁结构能更有效地平衡地承受各个方向的负荷和冲击，专门适用在侧挂类用途，承载能力上升。
27.精度更高：传统的导轨需要通过出厂前的精细研磨加工保证自身精度，而且无法避免出厂后运输过程中的形变，使用需要通过螺钉的紧固与基座连接，直线度还需要通过千分表，平尺等工具打表测量，做细微调整，以满足较高的直线度，受基座和安装面精度影响，精度误差通常会叠加。横梁三沟槽滑道式底座导轨将沟槽滑道的精度加工环节放在与底座集成一体之后，省去了侧挂安装的精度误差，研磨加工后可以直接保证最终的直线度，避免了中间环节的变形和误差累积，达到的精度更高。
28.刚性更高：传统的导轨通过螺钉的紧固与滑台连接，增加了中间连接机构，螺钉的松紧程度会影响到整个导向系统的刚性，在刚性要求高的应用环境易发生共振。横梁三沟槽滑道式底座导轨将底座沟槽滑轨嵌入基座内外侧，粘合紧密，使滑轨与滑台成为一体，且横梁三沟槽滑道式底座导轨六点位支撑结构，提高了结构的刚性和承载能力，适用于高刚
性直线运动侧挂类系统需求。
29.经济性高：本底座导轨集成为一体，省去了丝杆传动导轨安装面的加工环节，省去了导轨安装精度的调整环节，省去了安装螺母座的安装环节，节省了人工成本。利用底座支撑沟槽式滑道，省去了原本导轨用于保证强度的材料，节省了材料成本。
30.维护简单：滑台侧面设有注油孔，注油油杯嵌入孔内，只需要定期注入油脂润滑即可完成维护。
附图说明
31.图1是本实用新型的轴测图。
32.图2是本实用新型的爆炸图。
33.图3是本实用新型基座沟槽导轨与滚珠滑动机构的组装示意图。
34.图4是本实用新型的回流器组件隐藏盖板后的结构示意图。
35.图5是本实用新型的滚珠滑动机构的爆炸图。
36.图6是本实用新型的截面图。
具体实施方式
37.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
38.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
39.参见图1-6所示，本实施例提供一种用于直线运动的横梁三沟槽滑道式底座导轨，包括有横梁基座1、滑台2，横梁基座1的一侧设置有侧立的u型腔体5，u型腔体5的上侧壁51设置有外嵌入式的基座沟槽导轨3，u型腔体5的下侧壁52设置有内外嵌入式的基座沟槽导轨3，滑台2的内侧设置有滚珠滑动机构4，滑台2侧挂在横梁基座1的u型腔体5上，且滑台2通过滚珠滑动机构4滑动连接在基座沟槽导轨3上。在本技术中，滑台2侧挂在横梁基座1上，实现侧面的直线导向运动，u型腔体5的上侧壁51设置有一条外嵌入式的基座沟槽导轨3，起承托重力作用；u型腔体5的下侧壁52设置有两条内外嵌入式的基座沟槽导轨3，起到承托重力和固定滚珠滑台的作用。基座沟槽导轨3在嵌入横梁型材基座后精磨沟槽，以保证横梁型材基座的整体导向精度。
40.进一步地，滚珠滑动机构4包括有回流器组件41、多个滚珠42，回流器组件41包括有可拆卸的回流器主体43、盖板44、回流器沟槽导轨45，回流器主体43上设置有与回流器沟槽导轨45相适配的缺口位46，回流器沟槽导轨45设置在缺口位46内，且回流器沟槽导轨45平行设置在基座沟槽导轨3外并在二者之间形成第一沟槽滑道47，回流器主体43内设置有第二沟槽滑道48，第二沟槽滑道48衔接在第一沟槽滑道47上形成闭合的沟槽回路，多个滚珠42在沟槽回路中前后抵持成环状并循环流转，盖板44固定在回流器主体43上将第二沟槽滑道48遮挡住。
41.进一步地，横梁基座1为l型结构，包括有底板11以及设置在底板11一侧的侧板12，侧板12的上端向外侧水平延伸出上侧壁51，侧板12的下端向外侧水平延伸出下侧壁52，上侧壁51、侧板12、下侧壁52组合形成u型腔体5，上侧壁51的上端面设置有一条基座沟槽导轨
3，下侧壁52的上下端面分别安装有一条基座沟槽导轨3，形成三沟槽式的基座沟槽导轨结构。上侧壁51上的一条外嵌入式的基座沟槽导轨3，起承托重力作用，下侧壁52上的两条内外嵌入式的基座沟槽导轨3，起到承托重力和固定滚珠42滑台的作用。
42.进一步地，滚珠滑动机构4设置有六组，六组滚珠滑动机构4平均分布在三条基座沟槽导轨3上。且为了保证滑台滑动的稳定性，每个基座沟槽导轨3上的滚珠滑动机构4的安装位置均相同。
43.进一步地，滑台2的内侧设置有与滚珠滑动机构4相适配的凹槽21，滚珠滑动机构4安装在凹槽21内。回流器主体43与回流器沟槽导轨45嵌入滑台侧面的凹槽21内，并通过螺钉固定。回流器组件41在同一侧面呈对称分布，与基座上的基座沟槽导轨3组成闭合回路通道，若干个滚珠42成带状分布排列而成，在闭合回路通道循环流转，滑台的六个回流器组件41与底座三列沟槽导轨在同一侧向垂面上，随滑台沿相应的沟槽导轨滚动，为滑台提高直线运动方向的导向功能，也起到支撑滑台，承受负载的作用。
44.进一步地，滚珠42在第一沟槽滑道47内左右悬空，并与第一沟槽滑道47上下侧的基座沟槽导轨3、回流器沟槽导轨45相切呈点式接触。即：每颗滚珠42与沟槽式导轨呈现两点接触，且与水平呈
±
45
°
角交叉受力。每个滑块截面有三颗滚珠42，即每个截图的滚珠42与基座沟槽导轨3、回流器沟槽导轨45共呈六点接触支撑导向，提高了滑台在直线运动中的承载能力，刚性及稳定性。
45.进一步地，滑台2的侧面设有注油孔，注油孔上嵌入式安装有注油杯，方便为回流器组件41定期注入油脂润滑。
46.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。