CN100366933C - 超薄壁滚动轴承及其保持架 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于降低片段的振动来提高将片段连接在一起的效率。由多个弓形片段组成的保持架，其中一个相邻片段的结合部件的一个连接突起与另一个相邻片段的结合部件的连接凹槽相配合，以此各片段环形相连接。在该保持架中，所述的连接突起和连接凹槽具有径向截面为锥形的配合表面，所述的两个配合表面紧密接触而结合在一起。

Description

超薄壁滚动轴承及其保持架
技术领域
本发明涉及一种超薄壁滚动轴承，例如，用于工业机器人，工作母机，医疗设备，和类似的设备上，并且还涉及该轴承的保持架。
背景技术
图14是一种医疗设备CT扫描装置的示意图。图中还示出了由一个X射线管装置1发出的X射线射到一个物体4上，X射线通过一个楔形过滤器2来使其强度分布均匀，通过一个狭长口3来限制其分布强度。X射线穿过物体4由探测器5接收并转换成一个电信号，然后供给一个非图解式计算机。
CT扫描装置1中的部件：X射线管装置1，楔形过滤器2，狭长口3，探测器5安装于一个大致圆柱状的旋转框8上，其通过一个轴承6旋转支撑于一个固定框7上，所述旋转框8的旋转驱动使这些部件围绕着物体4旋转。
在CT扫描设备中，相对的X射线管装置1和探测器5的围绕着物体4的共同的运动提供给覆盖物体4的所有检测角度的发射数据，由事先重建的程序从这些数据中得出断层图像。
在CT扫描装置中，因为固定框7有一个大直径的内圆(大约为1m)来容置物体4，在固定框7和旋转框8之间安装有一个轴承6，轴承6的横截面相对于其直径来说很小，也叫做超薄壁滚动轴承。
在现有技术中，对于用于CT扫描上的超薄壁滚动轴承，通常使用开口型保持架。典型的开口型保持架，如图15和17所示，具有多个弓形片段12，通过周向相连而形成环形。在现有技术中，如图17(a)和17(b)，图18(a)和18(b)所示，每一片段12在其相对的端部形成相配合的凸形部分13和凹形部分14，这些凸形部分13和凹形部分14与其相配合的片段的端部的凹形部分14和凹形部分13相配合而装配在一起(图19)。即，如图20所示，片段12的一个配合部分13(如凸出形状的)径向地推到片段12的凹入的配合部分14中，在圆周方向上相互接合形成保持架11(如，日本未审查的专利公布文本2001-304266(第18段，和图2、3)和2002-81442(第16段，和图3、4)，每一片段12形成有一个兜孔15来容置滚动体。
在现有技术的这种连接中，形成保持架11的片段12的配合部分13和14发生适当的干涉，这样配合片段12被连接起来，因此形成环形的保持架11。形成保持架11的片段12一般是树脂注塑成型，由于注塑误差或类似的误差导致配合部分的干涉在一些保持架上增大，在另一些保持架上减小，有时会使配合部分13和14之间产生响动。
如果如上所述，片段12的配合部分13和14之间的干涉增大，当把配合部分13径向地推到配合部分14中时，两个配合部分13和14就容易发生干涉，两个配合部分13和14之间的配合就变得困难，工作效率大降低。
反过来，如果片段12的相互配合部分13和14之间的干涉减小而产生响动，保持架11易于变形，从正圆变成多边形，在相邻片段12之间产生向内或向外的偏移，偏移片段12与内组件或外组件的滚道表面接触，产生非正常的声响，如锤子打击的声音或振动声，引起轴承扭矩的增加。
特别是在CT扫描装置中，这种非正常的声响容易引起物体4的压力，所以迫切需要降低这种非正常声响的发生水平。而且，在保持架11中的滚动体是球时，为限制兜孔15中的球而限制兜孔15，使兜孔15和球之间的公差的减小，从而引起轴承扭矩的增大。
发明内容
本发明的目的是提供一种保持架，所述保持架用于抑制配合在一起的片段产生响动来提高连接片段的操作效率，并提供一种使用所述保持架的超薄壁滚动轴承。
本发明提供一种保持架，其由多个弓形片段组成，其中一个相邻片段的结合部件的一个连接突起与另一个相邻片段的结合部件的连接凹槽相配合，所述连接突起和连接凹槽具有径向截面为锥形的配合表面，如，一个圆锥表面，连接是通过使两个配合表面紧密接触实现的。另外，所述连接突起和连接凹槽的径向尺寸可以比片段的径向尺寸小。此处，上面所提到的“径向”意思是当片段环状连接在一起时，对于由片段形成的圆来说是径向的。
本发明的保持架中，沿径向锥形配合表面的片段的结合部件的配合，如锥形表面，允许由于模成型误差或类似的配合表面的径向偏移而产生的位于连接突起和连接凹槽之间的干涉发生变化，从而降低配合状态的响动来实现稳定的配合状态。因此，保持架的功能可以稳定地维持很长的一段时间，有效地阻止了由于径向偏移片段和内外组件的滚道表面的接触而产生的非正常的响声。保持架组装易于实现，且可实现高效组装。优选的是构成保持架的片段由树脂制成，如PPS(聚亚苯基、硫化物)。
在上面的装置中，其中一个相邻的片段的结合部件的第一相邻表面与另一个相邻的片段的结合部件的第二相邻表面相对，其中第一相邻表面具有一个突起的接合部分，而第二相邻表面具有一个凹入的接合部分；因此通过控制片段的径向位置来阻止保持架的径向位置偏移，这作为一个防滑装置。
本发明的一个目的是提供一种保持架，其是通过将多个片段周向相连接形成一个环形，在周向上有均布的容置滚动体组件的兜孔，适用于超薄壁滚动轴承，该轴承的滚动体组件的直径与轴承节圆的直径的比超过0.03。
所述装置的保持架适用于超薄壁滚动轴承，该轴承包括一个在内圆周面内有一个滚道表面的外组件，一个在外圆周面上有一个滚道的内组件，多个插入到所述内组件和外组件的滚道表面之间的滚动体组件，和一个使滚动体组件周向均布的保持架，该保持架能有效地阻止由于内外组件的滚道表面与片段的接触而产生的非正常振动。
所述超薄壁轴承的所述外组件和内组件中的一个固定在CT扫描装置的旋转框内并围绕着一个物体旋转，而另一个固定在CT扫描装置的固定框内，该超薄壁轴承使CT扫描装置具有低噪音，超高扫描精度的特性。
附图说明
图1(a)、1(b)所示为本发明的第一个实施例，其中1(a)是具有一个连接凹槽的一个片段的平面图，图1(b)是图1(a)中沿箭头A方向的视图；
图2(a)、2(b)所示为本发明的第一个实施例，其中(b)是另一个具有连接突起的片段的平面图，图2(a)是图2(b)中沿箭头B方向的视图；
图3是本发明的第一个实施例的局部放大立体图，显示相邻片段连接后的状态；
图4是本发明的第一个实施例的局部放大立体图，显示相邻片段连接前的状态；
图5是部分省略的，使用本发明的超薄壁滚动轴承的轴截面视图；
图6(a)、6(b)是本发明的第二个实施例，其中图6(a)是连接凹槽内有一环形凹入接合部分的一个片段的平面图，图6(b)是图6(a)中沿箭头A方向的视图；
图7(a)、7(b)是本发明的第二个实施例，其中图7(a)是连接凹槽内有一环形突起接合部分的一个片段的平面图，图7(a)是图7(b)中沿箭头B方向的视图；
图8是本发明的第二个实施例的局部放大立体图，显示相邻片段连接后的状态；
图9是本发明的第二个实施例的局部放大立体图，显示相邻片段连接前的状态；
图10(a)、10(b)所示为本发明的第三个实施例，其中(a)是具有一个浅的连接凹槽的一个片段的平面图，图10(b)是图10(a)中沿箭头A方向的视图；
图11(a)、11(b)所示为本发明的第三个实施例，其中图11(a)是具有一个浅的连接突起的一个片段的平面图，图11(a)是从图11(b)中沿箭头B方向的视图；
图12是本发明的第三个实施例的局部放大立体图，显示相邻片段连接后的状态；
图13是本发明的第三个实施例的局部放大立体图，显示相邻片段连接前的状态；
图14是一个CT扫描装置的安装示意截面图；
图15是用于所述CT扫描装置的超薄壁滚动轴承的保持架的主视图；
图16是构成保持架的片段的连接截面的展开平面视图；
图17(a)、17(b)是现有的超薄壁滚动轴承的保持架的一个例子，其中图17(a)是具有一个凹入的配合部分的一个片段的平面图，图17(b)是图17(a)中沿箭头A方向的视图；
图18(a)、18(b)是现有的超薄壁滚动轴承保持架的一个例子，其中图18(b)是另一个具有一个突起的配合部分的片段的平面图，图18(a)是图18(b)中沿箭头B方向的视图；
图19是现有超薄壁滚动轴承的保持架的局部放大立体图，显示相邻片段连接后的状态；
图20是现有超薄壁滚动轴承的保持架的局部放大立体图，显示相邻片段连接前的状态。
具体实施方式
图5示出了安装到图14中的CT扫描装置的超薄壁滚动轴承6的具体结构。轴承6，包括一个环形的外圈21，它是一个外部组件，一个环形的内圈22，它是一个内部组件，内圈22同轴地安装于外圈的21内，多个球23，它们是滚动体组件，位于内圈22的滚道表面22a和外圈21的滚道表面21a之间，一个保持架24使球23在周向上均布，密封25和26将轴承6的相对的开口端密封。
另外，在这个实施例中，滚动体组件以球23为例示出，但是也可以使用滚子。另外，本发明并不限于具有一排滚动体组件的单列滚动轴承，具有两排滚动体组件的双列滚动轴承也适用。
轴承6是超薄壁滚动轴承，其中球23的直径DB与节圆直径PCD的比φ不超过0.03(φ＝(DB/PCD)≤0.03)，例如，球的直径为1/2英寸(12.7mm)，PCD为1041.4mm，它们的比为φ为0.012，轴承6是大直径轴承，其PCD大约为500mm到1500mm。
在外圈21的一个端面上(图中为右侧面)有用于连接的孔27，图中没有示出连接到连接孔27中的紧固装置，如螺栓，外圈21固定在图14所示的CT扫描装置的旋转框8上。连接孔28类似地形成于内圈22的另一端面上，未示出连接到连接孔28中的紧固装置，如螺栓，内圈22固定到固定框7上。
因此，从以上可以看出，外圈21形成了一个旋转组件，它随着旋转框8一起旋转，内圈21形成一个不可旋转的固定组件。取决于CT扫描装置的构造，与上述描述的方式相反，外圈21可以形成不可旋转的固定侧，内圈22可以形成与旋转框一起旋转的旋转侧。
保持架24可以是将树脂材料放入到一个预定的形状内注塑成型形成，如合适的树脂材料为PPS(聚亚苯基硫化物)。在现有技术中，保持架24，是开口型的，是由多个树脂的弓形片段25连接在一起形成一个环形(图15的现有技术的保持架11的片段12)。
每一片段25有多个周向均布的兜孔来容置球23(图16所示的现有技术的片段12的兜孔15)。当使用如图所示的轴端开口的开口形兜孔时，可以使用周过封闭的窗形兜孔(图中未示出)。
每一片段25，如图1(a)和1(b)，图2(a)和2(b)，在其相对端有结合部件26和27，将相邻的片段25连接在一起。另外，图3是相邻的片段25安装在一起的结合部件26和27的组装完成后的状态，图4相邻片段25的结合部件26和27连接前的状态。
结合部件26上有连接突起28，其从片段25的端面上周向延伸。连接突起28形成于末端，在末端侧面形成有一个颈部，在前侧面形成一个轴向延伸的头部。头部的轴向宽度不一定比颈部的轴向宽度大，例如，从平面图上看是个圆。另外，或者不是个圆而是多边形。
另一个结合部件27具有一个连接凹槽29，凹槽29位于片段25的端面的后侧。连接凹槽29的形状与连接突起相匹配，包括一个与颈部对应有狭窄部分和一个与头对应的放大部分。
连接突起28的头部的外圆周部表面具有配合表面30，其径向截面是锥形，即，是圆锥形表面。连接凹槽29的截面的内圆周表具有一个配合表面31，其轴向截面是锥形的，即，是圆锥形表面。连接突起28的最小外径和连接凹槽29的最小内径，连接28突起的最大外径和连接凹槽29的最大内径尺寸分别相同。
位于相邻片段25之间的连接通过下面的程序来实现：首先，片段25如图4所示径向地相互平行，连接突起28径向地推进到连接凹槽29中
(图3)。这引起连接突起28的锥形配合表面30和连接凹槽29的锥形配合表面31的紧配合。
以这种方式将锥形配合表面30和31配合在一起，使改变由于模成型误差或类似的配合表面30和31的径向偏移而产生的位于连接突起28和连接凹槽29之间的干涉发生变化，因此可以抑制配合状态的响动来实现稳定的配合。另外，在上面的描述中，其中一个相邻片段25的连接突起28的径向尺寸(厚度)与片段25的径向尺寸(厚度)大致相同。而且，另一个片段上的连接凹槽29的径向尺寸(深度)和片段25的径向尺寸(厚度)大致相同。
而且，其中相邻片段25的结合部件26邻接的表面32上具有突起的接合部分33，而在另一个相邻片段的结合部件27的邻接表面34上形成有凹入的接合部分35。两个邻接表面32和34相互对接。片段25的结合部件26和27的接合部分33和35在配合片段25的相邻接表面32和34有相同的“凹入-突起”配合，用作阻止相邻片段25之间的向内或向外的径向偏移。
在到现在为止所描述的第一个实施例中，结合部件的相邻接表面分别具有凹入和突起的接合部分，但在图6到图9所示的第二个实施例中，其中一个相邻接片段25的结合部件26的配合表面31具有一个突起接合部分33′，而另一个片段的结合部件27的配合表面30具有一个凹入的接合部分35′。
因此，将片段25的结合部件26和27在配合表面31和30处配合在一起时，配合表面31和30的接合部分33和35进入到凹-凸配合，而起到防止相邻片段25之间的径向向内或向外的偏移。
另外，在第二个实施例中，除了配合表面31和30上具有周向连续的接合部分33′和35′外，配合表面还可以具有周向地非连续的接合部分。
在第一和第二个实施例中，说明书给出了一个例子，连接突起28和连接凹槽29的厚度与片段25的厚度相同，但本发明不限于此，本发明可以是第三个实施例形式的，具有如图10(a)和10(b)，图11(a)和11(b)，和图12，13所示的结构。
第三个实施例与第一和第二个实施例的不同之处仅在于片段25的结合部件26和27的连接28′突起和连接凹槽29′的厚度不同，而其它的形式，功能和效果与第一和第二实施例相同，对其描述在此省略。根据本发明的第三个实施例的保持架，片段25的连接突起28′的厚度和连接凹槽29′的厚度大约为片段25的厚度的1/2。

Claims (11)

1.一种由多个弓形片段组成的保持架，其中一个相邻片段的结合部件的一个连接突起与另一个相邻片段的结合部件的连接凹槽相配合，其特征在于：所述连接突起和连接凹槽具有径向截面为锥形的配合表面，连接是通过使两个配合表面紧密接触实现的。
2.如权利要求1所述的保持架，其特征在于：其中一个相邻片段的结合部件的配合表面具有突起的接合部分，而另一个相邻片段的结合部件的配合表面具有一个凹入的接合部分。
3.如权利要求1所述的保持架，其特征在于：其中一个相邻的片段的结合部件的第一相邻表面与另一个相邻的片段的结合部件的第二相邻表面相对，其中第一相邻表面具有一个突起的接合部分，而第二相邻表面具有一个凹入的接合部分。
4.如权利要求1到3中的任意一项所述的保持架，其特征在于：所述片段是由树脂制成的。
5.如权利要求1所述的保持架，其特征在于：所述连接突起和连接凹槽的径向尺寸比片段的径向尺寸小。
6.如权利要求1或2所述的保持架，其特征在于：所述配合表面是锥形表面。
7.一种超薄壁滚动轴承，其特征在于：使用如权利要求1到6中的任意一项所述的保持架。
8.如权利要求7所述的超薄壁滚动轴承，其特征在于：所述超薄壁滚动轴承包括多个滚动体，滚动体的直径与轴承的节圆直径的比不大于0.03。
9.如权利要求7所述的超薄壁滚动轴承，其特征在于包括：一个在内圆周面内有一个滚道表面的外组件，一个在外圆周面上有一个滚道的内组件，多个插入到所述内组件和外组件的滚道表面之间的滚动体组件，一个使滚动体组件周向均布的保持架。
10.如权利要求8所述的超薄壁滚动轴承，其特征在于包括：一个在内圆周面内有一个滚道表面的外组件，一个在外圆周面上有一个滚道的内组件，多个插入到所述内组件和外组件的滚道表面之间的滚动体组件，一个使滚动体周向均布的保持架。
11.如权利要求9或10所述的超薄壁滚动轴承，其特征在于：所述外组件和内组件中的一个固定在CT扫描装置的旋转框内并围绕着一个物体旋转，而另一个固定在CT扫描装置的固定框内。
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