CN102322480B - 一种可调间隙式滚轮花键副 - Google Patents

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Abstract

一种可调间隙式滚轮花键副，设有花键轴和花键母两大部分，所说的花键轴（1）为一段圆柱体，其圆柱面上分布着数条滚道；所说的花键母由外套、保持架组件、滚轮组件、密封挡板、垫片和两端的卡簧组成；所说的保持架组件，由数个标准保持架圈和穿插与其中的调节长销构成。保持架组件与外套的内孔配合组装，凸出在缺口外面的调节长销对正外套的凹槽使之周向定位。将花键轴插入保持架组件的内孔中，使滚轮组件可以在滚道上滚动运行，通过调换不同直径的调节长销，可得到不同的运行间隙或预紧力。

Description

一种可调间隙式滚轮花键副
技术领域
本发明涉及到一种花键副，具体的说是一种旨在替代滚珠花键的能够做平滑移动同时传递扭矩的滚轮花键副，常用于装备制造业中的自动化设备和其它具有高度可靠性的直线运动系统。例如工业用机器人的架柱以及机械臂、自动装卸机、传送机、自动搬运装置、轮胎成型机、点焊机主轴、高速自动涂装导向轴、铆接机、绕线机、放电加工机机头、研磨床主轴驱动轴、各种变速装置、精密分度轴等。
背景技术
花键副在各种机械当中被广泛应用，滑动花键更是被长期应用，随着各种数控设备的大量使用，滑动花键再也不能满足高速高精度运动的要求，随后出现的滚珠花键基本满足了人们的使用要求，但随着时代的发展，机械设备的速度和精度的不断提高，滚珠花键也暴露出不可避免的结构弊端。
目前市场上使用的滚珠花键多为滚动体循环式，因其结构特性决定，存在如下缺点：
1. 滚动体无法密封，所以需要经常加注润滑油来维持其耐磨性和低摩擦系数；
2. 为了使滑块和导轨之间有一个合适的运动间隙或预紧力，只能在生产工艺中通过调换使用一种合适直径的滚动体来获得所需的运动间隙或预紧力。这种方式获得的是一个固定不可调的运动间隙或预紧力，并且还增加了生产管理的复杂程度；
3. 因为花键轴与花键母之间的滚动体是沿着花键轴滚道方向滚动的，为了达到循环的目的，花键母必须设有滚动体返回通道（101），如图1所示。在运动中特别是高速运动中，连续的滚动体在返回通道两端转弯处（102）会产生高频冲击而发出噪音和冲击力，同时严重影响使用寿命；
4. 滚动体时有被卡而发生的运动不畅现象。
因此这种花键副不适合高速运动。
发明内容
本发明提供了一种使用内置滚动轴承的滚轮替代循环滚动体的可调间隙式滚轮花键副。
本发明的优点是：
1. 使用内置滚动体的滚轮代替循环滚动体，使密封于滚轮内的滚动体始终处于润滑材料的包裹中，得到了长久性润滑效果；
2. 滚动体做圆周运动，避免了运动冲击和卡死现象，减轻了运动噪音，提高了使用寿命；
3. 通过调换不同直径的调节长销即可调整出不同的运行间隙，调整方式简单；
4. 使用不同的运行间隙配合不同数量的标准保持架圈，能够适应各种不同载荷和速度的使用要求；
5. 同种规格的产品中使用不同数量的标准保持架圈，既可以适应各种载荷的要求，同时又可以调整出多种经济型价格。
附图说明
图1是现在常用的一种滚珠花键副的结构立体图。
图2是本发明的结构立体图。
图3是本发明的横向截面图。
图4是本发明中花键母的外套（3）的结构立体图。
图5是本发明中保持架组件（4）的结构立体图。
图6 是本发明中构成保持架组件（4）的标准保持架圈（10）的结构立体图。
图7是本发明中构成标准保持架圈（10）的扇形块（9）的结构立体图。
图8是本发明中滚轮组件（5）的纵向剖面图。
图9是本发明中密封挡板（6）的剖视立体图。
具体实施方式
一种可调间隙式滚轮花键副，设有花键轴（1）和花键母（2）两大部分，如图2和图3所示，所说的花键轴（1）为一段圆柱体，其圆柱面上周向分布着数条纵向滚道（B1）；所说的花键母（2）由外套（3）、保持架组件（4）、滚轮组件（5）、密封挡板（6）、垫片（7）和卡簧（8）组成；所说的保持架组件（4），由数个标准保持架圈（10）和穿插与其中的调节长销（11）构成；所说的花键母外套（3）设有光滑的圆柱形内孔（B2），其上均匀分布着数条凹进的圆弧纵向槽（B3），内孔（B2）两端设有沟槽（B4），此槽符合卡簧（8）的安装要求。
所说的滚轮组件（5）由滚轮外套（12）、滚动体组件（13）和滚轮轴（14）组成，滚轮外套（12）设有截面符合花键轴（1）滚道（B1）几何形状的环形凹槽（B5）。
所说的构成保持架组件（4）的标准保持架圈（10）由数个扇形块（9）和滚轮组件（5）首尾相连构成。
所说的扇形块（9）截面呈扇形，其内部设有纵向通孔（B6），纵向通孔（B6）与扇形块外圆柱面相交而形成缺口（B7）。扇形块（9）两侧面均设有圆柱盲孔（B8），其直径和深度符合滚轮组件（5）中滚轮轴（14）的直径和伸出长度。
将滚轮组件（5）的滚轮轴伸出段插入扇形块（9）侧面的圆柱盲孔（B8）中，使首尾相连的多个滚轮组件（5）和扇形块（9）构成一个圆形的标准保持架圈（10）。使用调节长销（11）穿插在多个标准保持架圈（10）的纵向通孔（B6）中，连接成一个整体保持架组件（4）。
保持架组件（4）与外套（3）的内孔（B2）配合组装，凸出在缺口（B7）外面的调节长销（11）对正外套（3）的凹槽（B3）使之周向定位。将花键轴（1）的滚道（B1）对正保持架组件（4）内孔中滚轮组件（5）外套（12）的凹槽（B5）插入保持架组件（4）的内孔中，使滚轮组件（5）可以在滚道（B1）上滚动运行，通过调换不同直径的调节长销（11），可得到不同的运行间隙或预紧力。调节长销的作用除了上面说的调整间隙外，同时还承担周向定位和传递扭矩的作用。
运行间隙或预紧力调整好后，在保持架组件（4）两端分别放入垫片（7）、密封挡板（6）和卡簧（8），并将卡簧（8）卡入沟槽（B4）使保持架组件（4）得到固定。
本发明改变了以前所有种类花键的结构，避免了它们所暴露出来的缺陷，可以说是一种具有划时代意义的直线运动系统。

Claims (10)

1.一种可调间隙式滚轮花键副，设有花键轴（1）和花键母（2）两大部分，其特征在于：所说的花键轴（1）为一段圆柱体，其圆柱面上设有滚道（B1）；所说的花键母（2）由外套（3）、保持架组件（4）、滚轮组件（5）、密封挡板（6）、垫片（7）和卡簧（8）组成；所说的保持架组件（4），由数个标准保持架圈（10）和穿插于其中的调节长销（11）构成，调换不同直径的调节长销（11）即可调节滚轮组件（5）与花键轴的滚道（3）的间隙；
即所说的构成保持架组件的标准保持架圈由数个扇形块和滚轮组件首尾相连构成；所说的扇形块（9）截面呈扇形，其内部设有纵向通孔（B6）,纵向通孔（B6）与外圆柱面相交而形成缺口（B7），该缺口用以容纳调节长销；通过调换不同直径的调节长销可改变扇形块在花键母外套内孔的径向位置，从而可带动滚轮组件改变位置，起到对滚轮运行间隙或预紧力调整的方式。
2.根据权利要求1所述的一种可调间隙式滚轮花键副，其特征在于：所说的花键轴（1）为一段圆柱体，其圆柱面上周向分布着数条凸起或凹进的截面具有一定几何形状的纵向滚道（B1）。
3. 根据权利要求1或2所述的一种可调间隙式滚轮花键副，其特征在于：所说的花键轴（1）可以做出实心的结构，也可以做成空心的结构。
4. 根据权利要求1所述的一种可调间隙式滚轮花键副，其特征在于：所说的花键母外套（3）设有光滑的圆柱形内孔（B2），其上均匀分布着数条凹进的圆弧纵向槽（B3）。
5. 根据权利要求1所述的一种可调间隙式滚轮花键副，其特征在于：所说的花键母外套（3）内孔（B2）两端设有沟槽（B4），此槽符合卡簧（8）的安装要求。
6. 根据权利要求1所述的一种可调间隙式滚轮花键副，其特征在于：所说的滚轮组件（5）由滚轮外套（12）、滚动体组件（13）和滚轮轴（14）组成，滚轮外套（12）外表面设有截面符合花键轴（1）纵向滚道（B1）几何形状的环形槽（B5）。
7. 根据权利要求1所述的一种可调间隙式滚轮花键副，其特征在于：所说的扇形块（9）两侧面均设有圆柱盲孔（B8），其直径和深度符合滚轮组件（5）中滚轮轴（14）的直径和伸出长度。
8. 根据权利要求1或6所述的一种可调间隙式滚轮花键副，其特征在于：穿插于保持架组件（4）中纵向通孔（B6）的调节长销（11），有从缺口（B7）处露出的部分，露出的部分正好对正花键母外套（3）的圆弧纵向槽（B3），以此进行周向定位。
9. 根据权利要求1所述的一种可调间隙式滚轮花键副，其特征在于：所说的垫片（7）可有效的保证调节长销（11）处于花键母外套（3）内。
10. 根据权利要求1所述的一种可调间隙式滚轮花键副，其特征在于：密封挡板（6）由圆环形钢板骨架与橡胶密封唇的混合构成的，密封挡板（6）设有单向或双向密封唇边（B9）构成的内孔（B10），内孔（B10）形状符合花键轴（1）带有凸起或凹进滚道截面形状。
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