线性运动轴承 本发明涉及线性运动轴承。
在传统的设计上线性运动轴承包括了一滑轨，一经由多列滚动体之滚动而滑行于滑轨上的滑座，滑座包括了一具有向下延伸两侧块的钢体；作为滚动体轨道的多列成对轴向排列的凹槽并配置在钢体侧块的内侧面；而多列成对作为滚动体回流孔的通孔则被轴向钻孔于侧块内部。两端盖包括了滚动体回转通道配置在钢体的前后端面上并以螺丝加以固定。
当通孔愈小时，则钻孔加工就愈困难，为克服制造上的困难，一些不同的设计，回流孔由一开放式的凹槽和一封闭沟条构成被提出，如美国专利：4637739及639558，EP专利0474948A1。
在US专利639558，EP专利0474948A1中，利用嵌合固定式取代了螺丝固定方式来结合钢体与端盖，以简化制造与装配的复杂性。
在US专利639558发表的固定方式采用嵌合设计，其嵌合扣件配置在轴向排列回流通道的封闭直条端面上，以结合两个前后相对，包括端盖与封闭直条一体成型的塑件。此嵌合扣件的设计空间受限于封闭直条的形状，而封闭直条地形状则左右受限于固定连结件之螺孔，上下则受限于侧面基准面。尤其是在小型的线性运动轴承上嵌合扣件的设计空间受限，因而无法提供牢固的结合。
在DE专利19538665A1提供另一种嵌合设计，一框架包住钢体底部并在框架与钢体中间形成一滚动体回流通道，两端盖由上向下垂直插入于钢体与框架轴向之间的空间内；此两端盖上方的突片将钢体下压固定于框架底部上，并且两端盖借由一嵌合件被垂直嵌合固定在框架上，此框架并提供与钢体及端盖各互相定位的基准面。其缺点在于钢体与端盖必须经由框架而间接地相互定位，因此增加了滚动体回转通道与回流通道之间的对位不准度，造成滚动体的不稳定循环。
现行合乎经济成本的塑料注射成型加工可达到的形状及位置精度大约在±0.02mm相对于尺寸为0.5～1.5mm；最小倒角在0.1mm左右。任何高于上述精度之要求将迅速提高制造成本。此可达到之精度限制了线性运动轴承微型化的能力。尤其结合件是否能稳固结合端视于是否有足够大及契合之结合面。线性运动轴承越是微型化能提供的结合面就越小；也因此限制了尺寸继续缩小的可能性。
本发明之目的在于克服上述的缺点并提供无需增加制造成本而可进一步缩小尺寸之一线性运动轴承。
根据上述之目的，所提供一线性运动轴承包含一轴向延伸的滑轨，一个或多个的滑座；借由多列的滚动体在排列于滑轨左右两侧的轨道，以及相对应且排列于滑座内的轨道中运转，而滑行于滑轨上。滑座本身包括了：
一钢体在此钢体之基块之两侧各有一往下延伸的侧块，侧块内侧各有一轴向排列的轨道沟槽；侧块外侧面为一结合定位面并具有夹钳形状，其开口为大约水平朝外。
一对横向结合于钢体侧块两外侧面，一体射出成型的侧框；此一对相同的侧框包括了一与钢体同长，轴向排列的成型直条，以及横向排列连接成型直条两端包括一半圆弧突出并被回流通道贯穿的端板；侧框成型直条横侧向嵌入结合于钢体侧块之外侧面；当侧框成型直条与钢体侧块之外侧面横向牢固结合一起时垂直方向亦同时被牢固结合一起。由于钢体侧块之外侧面完全作为结合面用因而提供一坚固的结合。至少一列轴向排列作为滚动体回转道的封闭式之通孔被成型于侧框成型直条内部。
滑座钢体同时被轴向定位及限制在侧框两端面横板内面之间，此端面横板主要是包括一被回流通道贯穿的横向基板；一直接由回流通道的内侧面延伸，作为滚动体回转通道内侧导引面，呈半圆弧的突出物。
两端盖结合于侧框两端板外面，包含了作滚动体回转通道之外导引面，呈半圆弧之凹陷。此半圆弧之凹陷与侧框端板半圆弧的突出物形成一滚动体回转通道，并且由于端盖与侧框直接相互定位此半圆弧凹陷可精确对准滚动体回流通道，因此可提供滚动体稳定顺畅循环。
钢体，侧框以及端盖提供相互定位结合设计。其设计方式为在侧框端板上提供一结合件，例如一凸榫，和在端盖上提供一对对应件，例如榫孔。经由凸榫嵌入榫孔端盖将两侧框横方向结合在一起；此两榫孔之间的距离将两相对的侧框结合于一固定距离。钢体两侧块之外侧面之间距与两侧框之间距互相配合而使得钢体与侧框之间能紧密配合并可有一定的预压。
一对轴向排列结合件，例如扣件，轴向直接植基于凸榫上，并将端盖在不使用螺丝下轴向扣住固定于滑座的前后端面。
两侧框可以由一附加左右滑块之射出模射出成型，其材料可为工程塑料或粉末冶金。作为滚动体回流通道之通孔可经由一与通孔形状相同长度略长的长棒射出成型。此长棒之一端结合于一端板设出模，而于另一端板设出模上则设计一定位孔；当射出成型模关闭时此长棒之另一端则插入此定位孔而被支承定位。
另一设计则是此轴向排列之回流通孔大约半圆状被成型直条包围，其余之大约半圆面则是由钢体侧块外侧面形成。此设计由于不需要使用长棒即可成型此回流通道而简化射出模具的设计。另一方面则继续利用侧块外侧面其余部分作为结合面使用。由于侧框端面介于钢体端面与端盖之间并且分别与钢体及端盖相互直接定位，因而避免了端盖与钢体直接精确对准的必要性而仍可以提供滚动体平稳地回转循环。
两端面密封由一刚性层，例如钢片，及一弹性层，例如橡胶射出成型，构成。此端面密封上有一对榫孔。经由与侧框板上之凸榫嵌合此端面密封将被轴向固定结合于端盖的外面。由于微小型之线性运动轴承尺寸将小到无法与润滑油嘴结合，此弹性层将被射出一对准端盖润滑油孔并与之一样大小之塞嘴。由于塞嘴外缘只有部分延伸与弹性层相连，所以可以被外翻从外面将润滑剂注入润滑油孔内。当注油完毕时此塞嘴将塞入润滑油孔内而阻止润滑剂从润滑油孔漏出。此弹性层包括一与滑轨剖面形状一样之密封唇以提供接触密封功能。
一对轴向排列底面密封包括一薄型刚性基片例如钢片和一弹性层，例如橡胶射出成型。为加强刚性在刚性基片之外缘被向上折起一肋。于刚性基片之两端一突片被往上折而后再轴向往外折。此突片将插入于端盖下方之让槽而将底面密封固定于滑座之底部。另一设计则为将突片插入于端面密封下方之让槽将底面密封固定于滑座之底部。此结合设计将保持端盖和端面密封之底部与钢体同高，因而不会减少滑座底部至滑轨底部之间的空间。当装配上底面密封时此空间只减少端面密封厚度。一节省空间的设计因此被完成。弹性层则提供一轴向排列之密封唇以防止灰尘从底部进入轨道区。
为防止滚动体在滑座与滑轨分开时掉落将提供一对由钢线或钢条制成之保持器，此保持器包括一直线部分及一定位部分；经由定位部分嵌入端盖之定位让槽内，而将直线部分固定定位于垂直方与滚动体同高并水平方向位于滚动体内侧，并保持直线部分与钢体轨道边缘之开口小于滚动体之直径，因此滚动体被保持于其间。在滑轨轨道上有一让槽，使得滑座滑行于滑轨上时保持器不会与滑轨接触。
为了进一步了解本发明的目的、特征和优点，以下结合附图详细说明本发明的较佳实施例，该实施例仅作为说明而不受其局限。其中：
图1为本发明线性运动轴承设计之立体分解图；
图2为从滑座之中央横向之剖面图；
图3为沿图2中II-II线之剖面图以说明滚动体循环之结构；
图4为侧框之立体视图以及半圆弧突出与回流孔之局部放大图；
图5为从另一种半包围通孔设计之滑座中央横向之剖面图；
图6为端盖之前端立体视图；
图7为端盖之后端立体视图；
图8为端面密封之前端立体图；
图9为端面密封之后端立体视图；
图10为侧框，端盖及端面密封以扣件相互结合之局部水平剖面放大图；
图11为端面密封与端盖局部放大轴向之纵剖面以说明润滑油孔塞嘴之设计；
图12为底面密封之立体视图；
图13为底面密封结合于端盖以及结合于端面密封时轴向纵剖面局部放大图以说明结合之设计；
图14为装配于滑座上之保持器之立体视图。
符号说明
滑轨1，滑座2，滚动体3，滚动体回流通道4，滚动体回转道5，回轨道内导引面6，回转道外导引面7，滑轨左右两侧轨道11，滑轨轨道让槽12，钢体20，滑座内轨道21，钢体侧块22，钢体基块23，钢体装配面24，25，侧块外侧面26，让槽27，侧框30，成型直条31，端板32，封闭通孔33，润滑剂储存槽34，端板基板35，半圆弧突出36，侧壁37，端板凸榫38，基板扣件39，重叠突片40，端板上方突出41，成型直条外部表面42，大约半圆表面43，端盖50，榫孔51，半圆弧凹陷52，润滑油槽53，润滑油孔54，端盖底面方形让槽55，端盖侧方让槽56，突出57，定位柱58，定位让槽59，逃让凹槽60，端面密封70，刚性层71，弹性层72，刚性层通孔73，端面密封通孔74，定位孔75，塞头76，密封唇77，弹性层让槽78，端面密封方形凹槽79，底面密封80，刚性基片81，弹性层82，肋83，底面密封突片84，密封唇85，保持器90，直线部分91，定位部分92，部分一93，部分二94。
根据图1有一线性运动轴承包含一轴向延伸的滑轨1，多列的滚动体3，一个借由滚动体在排列于滑轨1左右两侧的轨道11，以及相对应且排列于滑座2内的轨道21中运转，而滑行于滑轨1上的滑座2。滑座本身包括了：
一钢体20；一对横向结合于钢体20两个侧，包括一与钢体20同长，轴向排列的成型直条31，以及横向排列连接成型直条31两端的端板32一体射出成型的侧框30；此一钢体20同时轴向定位结合于两端板32之内面；轴向结合于侧框两端板32外面之两端盖50，其中钢体，侧框和端盖借由结合定位件而相互结合定位；至少一对滚动体保持器90；一对固定结合于端盖50的外面之端面密封70以及一对含有接触于滑轨1两侧面之密封唇85之底面密封80。
根据图2一钢体20在基块3之两侧各有一往下延伸的侧块22，并有装配面23，24在上面及侧面以连结要滑行于滑轨之部件；两侧块22内侧各有至少一轴向排列作为滚动体轨道的沟槽21。两侧块外侧面26提供与侧框结合所需之配合定位面，并且具有一开口约水平向外之夹钳形状。
一对侧框30，包括一具有与侧块外侧面26结合之配合面32的成型直条31，将从横方向嵌入侧块夹钳形状之外侧面26；当配合面32水平方向固定结合于侧块外侧面26时，侧框30因此在垂直方向亦被结合定位于侧块22也就是钢体20上。由于侧框外侧面26完全被作为钢体20与侧框30连结所需之结合定位面因此能够更稳固之连结。也因此本线性运动轴承之尺寸可以比那些没有完全利用侧框外侧面作为结合定位面之设计更微小化。同时至少一轴向排列作为滚动体回流通道完全封闭之通孔形成于成形直条内部。
根据图3钢体20两侧至少各有一对滚动体回转道5由一内导引面6以及一外导引面7形成，其一端部与滚动体轨道沟槽11，21端部连接，另一端部与回流通道4端部连接，而形成滚动体3循环运行所需之循环通道，钢体20也因此可在滑轨1上无限行程地滑行。
根据图4A和图4B一对完全相同的侧框30包括一轴向排列，与钢体20同长的成型直条31和两横向排列并位于成型直条32两端与成型直条31一体成型的端板32。至少一作为滚动体回流通道4完全封闭之通孔33行成于成型直条31的内部。滚动体3运行于成型直条31内部而没有和钢体20接触，因此提供了更平稳的运行及更小的噪音。
至少一轴向排列直接附着于回流通道4上之凹槽34提供作为润滑剂之储存槽，因此当滚动体3每次循环进入回流通道4时就被润滑。此凹槽34的被设计在能使成型直条31的壁厚能更均匀的位置。
两端板32是由一横向排列被回流通道4及润滑剂储存槽34贯穿的基板35。基板35上至少有一直接从回流通道4延伸出来的半圆弧突出36以作为回轨通道4之内导引面5；另外还有一轴向向外延伸的侧壁37。
一轴向延伸的坚固结合件，例如一凸榫51，结合植基于基板35上。一轴向排列结合于基板35上之扣件39，最好直接位于凸榫51上以节省空间，轴向结合端盖50。此扣件39不受成型直条31设计的影响可以依需求设计所需强度。端板32并轴向限制定位钢体20于其中。
一对与结合件对应之相对件，例如榫孔51，设计在端盖50上。当凸榫38与榫孔结合时端盖将相对排列的侧框30横方向地相互靠拢至一固定之间距，此间距是由两榫孔51之间距所决定。钢体20两侧块外侧面26之间距被设计来配合两侧框30之间距，使得两侧框30因此从横方向两侧紧紧结合并夹紧钢体20。
一对轴向向外延伸的侧壁37是由成型直条31之侧壁延伸出来；并保护回转通道5与回流通道4之接合点被覆盖在侧框30内部，以防止灰尘异物进入回转通道5与回流通道4内。两侧框30是利用现行之射出成型技术并使用一具有横向滑块的射出模具射出成型的。作为回流通道之封闭通孔33以及润滑剂储存槽34是由一具有与通孔33以及润滑剂储存槽34相同形状并稍微加长之长条射出成型的。此长条被设计结合在一形成端板之射出模上，在另一形成端板之射出模上则设计有一导引孔。当射出模具关闭时此长条末端嵌入导引孔因而被精确地定位支承。成型直条31之外部形状与端板32之形状，例如凸榫38，扣件39，侧壁37，半圆弧凸出36等，是由不同的射出模射出成型的，因此互不干涉并可独立设计。
根据图5，另一种设计是此轴向排列作为回流通道6之通孔33大约半圆面被成型直条31包围住。另一大约半圆面的通孔33是由钢体侧框外侧面26的一部分所形成。此由成型直条31提供的大约半圆表面43成为成型直条31外部表面42的一部分并和成型直条外部表面42由同一射出模具一起射出成型的。此设计不需要使用与通孔33以及润滑剂储存槽34相同形状长条，因而简化了射出成型模具之设计。钢体两侧块外表面26因为部分作为形成另一大约半圆面的通孔33之用，而作为与侧框30连结之结合定位面42则有时无法形成夹钳形状。此时必须提供一位于上方之限制件41，例如突出，将钢体20垂直方向向下压。此由端板32上方轴向延伸之突出41嵌入位于钢体端面上方之镶槽27内将钢体20从上往下压而与成型直条31紧固结合与定位。由于侧框端面32介于钢体20端面与端盖50之间并且分别与钢体20及端盖50相互直接定位，因而避免了端盖50与钢体20直接精确对准的必要性而仍可以提供滚动体3平稳地回转循环。
根据图6和图7，一对端盖50包括至少一对半圆孤凹陷52，至少一对与端板结合件38对应之相对件51，例如榫孔，一左右对称排列之润滑油槽53，一润滑油孔54，和一对位于内面底部轴向排列之方形让槽55。此端盖52经由位于侧框端板33之凹榫38与位于端盖50之榫孔51之结合而横方向连结两侧框30在一起。因此两侧框30横方向地相互靠拢至一定之距离，此距离是由榫孔51之间的距离所决定。钢体20两侧块外表面26之间距与两侧框之间距互相配合使得侧框30得以紧固地结合在钢体20两侧面外并保持一所事先设定的结合力。此端盖50亦经由凸榫38与榫孔51之结合，横方向地紧固在侧框端板32上。端盖亦经由位于端板之定位件，最好是相同于凹榫38，和位于端盖上配合件，最好是榫孔51，的嵌合而定位于侧框30上。一对分别位于端盖50两侧方之让槽56提供作为与端盖侧壁37嵌合之用。一对方形让槽55从端盖50底部内面开口垂直向上再轴向向外延伸提供与底面密封80两端之突片84嵌合之用。
端盖50上之半圆孤凹陷52与位于端板32上直接由回流通孔33内面延伸出来的半圆形突出36形成一封闭的回转通道5。其中由于端盖50与侧框30直接相互定位因此半圆孤凹陷52可以更精确地对准作为回流通道4之通孔33之末端，因此亦提供滚动体3更平稳之循环运转。
一润滑油孔54位于端盖50的中央，并有一左右对称的润滑凹槽53连接油孔54与回转通道5。因此润滑剂可以因此从润滑油孔54注入并进入道滚动体3之循环通道。当端盖50结合在侧框端板32上时，侧框端板32上的基板35封住此润滑凹槽53而形成一封闭之通道。为避免润滑剂从相对之两端板32之结合狭缝漏出，在端板相对接合处设计一横向延伸，转向相互重叠之突片40；另外在接合处上下方设计一突出57以封闭接合处之上下开口。
根据图8和图9，两端面密封70是由一刚性层71，例如钢片，和一弹性层72，例如由橡胶成型，所组成。刚性层71有一对通孔73位于两侧，并将与侧框端板32上之扣件39轴向嵌合。端面密封70与端盖50将经由此一扣件39一起轴向地结合在滑座3前后端上而不需使用任何螺丝。位于刚性层71上一对定位孔75嵌入端盖上之定位柱58使得端面密封70得以横方向地结合定位于端盖50上。弹性层72包括一与滑轨1轮廓相同的密封唇77，以提供接触式密封功能防止灰尘异物由滑座2之前后端进入滑座2内部。弹性层72具有一对让槽78只让刚性层71上之通孔73只部分打开。当端面密封70轴向装入滑座2时，扣件39将嵌入通孔73内，弹性层72将被扣件39向外及向侧面挤压，当扣件39到达可自由弹回到结合的位置时，由于弹力作用，扣件39和弹性层72将弹回至原来的位置。弹性层72此时覆盖住通孔所剩余的开口因此可防止扣件39非预期地从结合的位置脱离〔见图10〕。
端面密封70上有一通孔74对准端盖上之润滑油孔54。由于为小型之线性运动轴承的尺寸太小而无法装配上润滑油嘴。润滑剂将因此从通孔74处流出。在弹性层72上成型一塞头76，与润滑油孔54同样大小，并对准润滑油孔54。此塞头76边缘一小部分与弹性层72连接，由于具有弹性塞头76可以往外翻起。在注油时塞头76将被外翻，注完后塞头76将塞入并密闭润滑油孔54，因此可预防润滑剂从润滑油孔54外泄。
一对轴向排列底面密封80包括一薄型刚性基片81例如钢片和一弹性层82，例如橡胶射出成型。为加强刚性在刚性基片81之外缘被向上折起一肋83，并嵌入于轴向排列位于侧框成型直条31和钢体侧块22之间之缝槽44〔见图2〕。此底面密封80因此在水平方向定位于滑座2上。于刚性基片81接近两末端各有一突片84被往上折而后再轴向往外折。此突片84将插入于端盖50下方之让槽55而将底面密封80固定于滑座2之底部。另一设计则为将位于刚性基片81末端之突片插入于端面密封70下方方形凹槽79将底面密封80固定于滑座之底部，同时于相邻之端盖50有一凹槽60以逃让突片84垂直向上部分。此结合设计将保持端盖50和端面密封70之底部与钢体20同高，因而不会减少滑座底部至滑轨底部之间的空间。尤其在微小尺寸之线性运动轴承此空间(1～2mm)如果不够很容易与装配滑轨的基准面肩部产生干涉。当装配上底面密封80时此空间只减少端面密封80厚度。一节省空间的设计因此被完成。弹性层82则提供一轴向排列之密封唇85以防止灰尘从底部进入轨道区11，21。
根据图14，为防止滚动体3在滑座2与滑轨1分开时掉落，将提供一由钢线或钢条制成之保持器90，此保持器90包括一直线部分91及在直线部分两端之两定位部分92；经由定位部分92嵌入端盖50之定位让槽59内，而将直线部分91固定定位于垂直方与滚动体3同高而水平方向位于滚动体3内侧，并保持直线部分91与钢体轨道21边缘之开口小于滚动体3之直径，因此滚动体被保持于其间。在滑轨轨道11上有一让槽12，使得滑座2滑行于滑轨1上时保持器90不会与滑轨1接触。定位部分92分为横方向水平向外弯曲之部分一93和与横方向垂直向外弯曲之部分二。当定位部分92之部分一93与部分二94嵌入端盖50外面之定位凹槽59时，保持器90则因此垂直方向与水平方向分别被精确定位在端盖50上。
本发明亦包括根据本发明的揭露的叙述与实践所产生之其他具体表现。此处所作的说明与举例为示范性的。