CN108691883B

CN108691883B - 球窝接头的密封构件以及球窝接头

Info

Publication number: CN108691883B
Application number: CN201810292676.0A
Authority: CN
Inventors: 吴允锋; 柏仓谕
Original assignee: THK Co Ltd; Fanuc Corp
Current assignee: THK Co Ltd; Fanuc Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: CN108691883A; DE102018204720B4; US11085486B2; US20180283444A1; JP6605530B2; TW201839280A; TWI745568B; DE102018204720A1; JP2018173130A

Abstract

本发明涉及球窝接头的密封构件以及球窝接头。即使在球柄(1)相对于保持架(2)以较大的摆动角度且高速地反复摆动的使用条件下，球窝接头的密封构件(4)也能够长期良好地维持所述球柄的球部(10)与所述保持架的球承接部(20)之间的密封性，其中，球窝接头的密封构件具有：圆环状的基座部(40)，其固定于所述保持架(2)；保持部(41)，其在所述基座部的内周侧与该基座部一体地设置，并且朝向所述保持架(2)呈圆锥形地凹陷；以及唇部(42)，其设置于所述保持部的内周缘，且与所述球柄(1)的球部(10)的球面滑动接触。

Description

球窝接头的密封构件以及球窝接头

技术领域

本发明涉及在用于工业用机器人的活动连杆机构等各种连杆装置的球窝接头中设置在保持架与球柄之间的密封构件。

背景技术

这种球窝接头多用于将两个机械要素连结为摆动自如从而构成各种连杆装置。通常，该球窝接头包括：在柄部的前端形成有球部的球柄、以及形成有包围保持所述球部的球承接部的保持架。而且，所述球柄的球部与所述保持架的球承接部滑动接触，从而该球柄能够相对于所述保持架在一定的角度以内自由地摆动。

若灰尘进入所述球柄的球部与所述保持架的球承接部之间，则上述两者的滑动接触面损伤，破坏球柄相对于保持架的顺畅的运动，因此在球窝接头的实际的使用中，需要设置对所述球部与所述球承接部的间隙进行密封的密封构件。

作为所述密封构件，已知设置在所述球柄与所述保持架之间的挠性的保护罩密封件。所述保护罩密封件形成为在两端具有开口部的大致筒状，一方的开口部供所述球柄的柄部插入而固定于该柄部，另一方的开口部固定于所述保持架的球承接部的周围。另外，所述保护罩密封件以挠曲的状态安装在所述柄部与所述球承接部之间，能够随着所述球柄相对于所述保持架的摆动而自如地变形。

另一方面，作为所述保护罩密封件以外的其他密封构件，在日本实开昭49-130279号公报中公开了固定于所述保持架的环状的密封体。所述密封体具有供所述球柄的柄部插入的开口部并形成为环状，外周部固定于所述保持架的球承接部。在所述密封体固定于所述球承接部的状态下，该密封体以从所述球柄的球部被顶起的方式挠曲，该密封体的内周缘压接于所述球部的球面。因此，当所述球柄相对于所述保持架摆动时，所述密封体的内周缘相对于所述球部的球面在不分离的情况下滑动接触，由此所述球部与所述球承接部的间隙被密封。

上述的两个密封构件中的、前者的保护罩密封件的两端的开口部固定于所述球柄的柄部以及所述保持架的球承接部，因此具有密封性优异的特点。另一方面，随着所述球柄的摆动而变形，因此在该球柄高速地反复摆动的情况下，除所述保护罩密封件要求较高的耐久性以外，存在难以应用于所述球柄谋求较大的摆动角的情况。

另一方面，后者的环状的密封体与所述球柄的摆动无关地以恒定的姿态压接于所述球部的球面，因此具有与所述保护罩密封件相比容易确保耐久性的特点。另一方面，所述密封体的内周缘以被所述球柄的球部顶起的方式挠曲，因此在所述球柄的摆动角成为大角度时，该球柄的柄部与所述密封体的内周缘容易干涉，在所述球部与所述密封体之间产生间隙，存在密封性受损的可能性。

发明内容

本发明是鉴于这种课题而完成的，其目的在于提供如下的球窝接头的密封构件，即使在球柄相对于保持架以较大的摆动角度且高速地反复摆动的使用条件下，该球窝接头的密封构件也能够长期良好地维持所述球柄的球部与所述保持架的球承接部之间的密封性。

即，本发明涉及一种球窝接头的密封构件，用于球柄与保持架摆动自如地结合而成的球窝接头，对该球窝接头的保持架与球柄的球部的间隙进行密封，其特征在于，所述球窝接头的密封构件具有：圆环状的基座部，其固定于所述保持架；保持部，其在所述基座部的内周侧与该基座部一体地设置，并且朝向所述保持架呈圆锥形地凹陷；以及唇部，其设置于所述保持部的内周缘，且与所述球柄的球部的球面或者所述球柄的颈部滑动接触。

本发明的密封构件具有与所述球柄的球部的球面滑动接触的唇部，该唇部经由呈圆锥状地凹陷的保持部而与圆环状的基座部连接。因此，所述保持部形成避免该密封构件与所述球柄的柄部的干涉的空间，即使在所述球柄相对于所述保持架的摆动角为大角度的情况下，也能够持续维持所述唇部与所述球部的球面的接触状态。

另外，本发明的密封构件不随着所述球柄的摆动而变形，因此即使该球柄摆动所述唇部也与所述球部的球面滑动接触，因此即便所述球柄高速地反复摆动，所述唇部与所述球部的接触状态也不会变得不稳定，具有高耐久性从而能够可靠地对所述球部与所述保持架的间隙进行密封。

因此，根据本发明的球窝接头的密封构件，即使在球柄相对于保持架以较大的摆动角度且高速地反复摆动的使用条件下，也能够长期良好地维持所述球柄的球部与所述保持架的球承接部之间的密封性。

附图说明

图1是示出能够应用本发明的密封构件的球窝接头的一例的立体图。

图2是图1所示的球窝接头的剖视图。

图3是示出应用了本发明的密封构件的第一实施方式的剖视图。

图4是示出第一实施方式所涉及的密封构件的主要部分的放大剖视图。

图5是示出球柄位于摆动范围的中央附近的情况下的密封构件的举动的放大剖视图。

图6是示出球柄倾斜至最大摆动角的情况下的密封构件的举动的放大剖视图。

图7是示出应用了本发明的密封构件的第二实施方式的剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的球窝接头的密封构件详细地进行说明。

图1示出安装有本发明的密封构件的球窝接头的一例。该球窝接头包括：在柄部11的前端具备球部10的球柄1、以及具有包围保持所述球部10的球承接部20的保持架2。

所述球柄1摆动自如地结合于保持架2，其摆动中心为所述球柄1的球部10。因此，通过将第一机械要素固定于所述球柄1，将第二机械要素固定于所述保持架2，从而能够将所述球部10作为摆动中心而将上述机械要素连结为摆动自如。另外，在所述保持架2设置有沿与所述球柄1的中心轴正交的方向延伸的摆动支轴5。所述摆动支轴5能够用于第三机械要素的连结，还能够将该摆动支轴5作为第二摆动中心，将所述保持架2和第三机械要素连结为摆动自如。

图2是示出所述球柄1与所述保持架2的球承接部20的结合状态的剖视图。所述球柄1例如通过将棒状的柄部11电阻焊于成为球部10的球度高的轴承用钢球而形成。或者，也可以通过冷锻等塑性加工来成形所述球部10与柄部11成为一体的球柄1。在所述柄部11形成有凸缘部12，该凸缘部12具备用于固定连杆构件等第一机械要素的座面，另一方面，隔着该凸缘部12在与球部10相反的一侧形成有外螺纹13。另外，所述凸缘部12形成为六角螺母的形状，能够使用扳手将第一机械要素紧固于所述球柄1的外螺纹13。

所述球部10与所述柄部11的连接部、即所述球柄1的颈部14被加工成曲面，从而所述球部10的球面与所述柄部11的外周面平滑地连续。由此，后述的密封构件4的唇部42从所述球柄1的球部10的球面至所述颈部14无间隙地抵接。

在所述保持架2的球承接部20与所述球柄1的球部10之间设置有树脂滑动接触构件3。所述树脂滑动接触构件3形成为覆盖所述球部10的最大直径部的环状，覆盖球部10的球面的大致2/3左右。所述树脂滑动接触构件3固定于所述球承接部20，所述球部10在所述树脂滑动接触构件3的内部旋转，从而所述球柄1能够相对于所述保持架2自如地摆动。

另一方面，所述保持架2具备：以覆盖所述树脂滑动接触构件3的方式设置在其周围的所述球承接部20、以及用于将该球承接部20与连杆构件等第二机械要素结合的固定部21(参照图1)，上述球承接部20以及固定部21通过铝合金或者锌合金的模铸而一体地成形。所述摆动支轴5是通过切削加工、锻造加工而形成的圆柱状的构件，在所述保持架2的模铸时嵌入模具内，通过所述保持架2的铸造而与所述固定部21一体化。

所述保持架2的球承接部20在所述树脂滑动接触构件3的外侧成形为环状，形成有两个开口部22、23。一方的开口部22构成所述球柄1的摆动范围，另一方的开口部23被闭塞盖24封堵。所述球承接部20与球柄1的球部10不接触，在任一开口部22、23处，在该球承接部20与球部10之间所述树脂滑动接触构件3稍微露出。需要说明的是，被所述闭塞盖24堵塞的所述开口部23被用作润滑脂存积部25。

所述开口部22的内周面形成为包围所述球部10的球面的圆锥状。因此，即使将所述球柄1相对于所述保持架2的最大摆动角θ设定得较大，所述球柄1的柄部11与所述保持架2的球承接部20也不易干涉。

接下来，对应用了本发明的密封构件的第一实施方式进行说明。

密封构件4安装于所述保持架2的球承接部20，防止灰尘、异物等进入所述球承接部20与所述球柄1的球部10的间隙。所述密封构件4形成为在中央具有贯通孔的环状，如图1以及图2所示，所述球柄1的柄部11插入所述贯通孔。该密封构件4以覆盖所述球承接部20的开口部22的方式固定于该球承接部20，另一方面，所述贯通孔的内周缘与所述球柄1的球部10的球面相接。

图3是将所述密封构件4在直径位置处剖开的剖视图，图4是将所述密封构件4沿径向剖开的放大剖视图。所述密封构件4具备：固定于所述球承接部20的外周缘的圆环状的基座部40、在所述基座部40的内径侧从该基座部40延伸的保持部41、以及设置于所述保持部41的内周缘且与所述球柄1的球部10的球面抵接的唇部42。该密封构件例如由氢化丁晴橡胶成形。

所述基座部40包括：固定于所述保持架2的球承接部20的环状的卡止部40a、以及在所述卡止部40a的内径侧从该卡止部40a延伸的凸缘部40b。所述卡止部40a形成为剖面大致矩形，在将所述密封构件4安装于所述保持架2时，该卡止部40a被压入设置于该保持架2的球承接部20的环状槽，从外侧对该球承接部20进行紧固从而固定于所述保持架2。另外，在所述卡止部40a内置有金属制或者合成树脂制的保持环43，通过该保持环43来强化该基座部40对所述保持架2的紧固力，从而所述密封构件4可靠地固定于所述球承接部20的环状槽。

所述凸缘部40b形成为板状，在所述卡止部40a的内径侧与该卡止部40a一体地设置。该凸缘部40b以在将所述卡止部40a压入所述球承接部20的环状槽时所述凸缘部40b与所述球承接部20不干涉的方式从形成为剖面矩形状的所述卡止部40a的角部延伸。该凸缘部40b配置为，在将所述密封构件4安装于保持架2时覆盖所述球承接部20，发挥相对于所述卡止部40a以悬臂梁的方式支承所述保持部41的功能。因此，所述凸缘部40b不固定于所述保持架2的球承接部20。

需要说明的是，所述凸缘部40b的径向的长度可以根据所述卡止部40a相对于所述球承接部20的固定位置而适当地进行设计变更，例如，也可以不设置凸缘部40b而在所述卡止部40a设置后述的保持部41。

另一方面，所述保持部41形成为圆锥状，朝向所述卡止部40a的基底面40c凹陷。所述保持部在所述凸缘部40b的内径侧与该凸缘部40b一体地设置。当将所述密封构件4安装于所述保持架2时，形成为圆锥状的所述保持部41配置为沿着形成于所述球承接部20的开口部22的内周面，在使所述球柄1以最大摆动角θ倾斜时，该保持部41存在于所述球柄1的柄部11与所述球承接部20的开口部22之间。所述保持部41形成为比所述凸缘部40b薄的壁厚，在受到外力时比所述凸缘部40b更容易挠曲。

另外，在所述保持部41的内周缘形成有所述唇部42，构成了形成为环状的所述密封构件4的内径。由所述唇部42构成的所述密封构件4的内径设定为比与所述球部10连接的所述柄部11的前端的轴径大，所述唇部42与所述球部10的球面接触。所述唇部42形成为朝向前端而厚度变小的前端尖细状，在不与所述球部10接触的状态下，以缩小该密封构件4的内径的方式从所述保持部41朝向该密封构件4的中心延伸。另外，形成为前端尖细状的所述唇部42不朝向该密封构件4的中心笔直地延伸，而是设置为前端部略微朝向上方。因此，所述唇部42与所述球部10的球面倾斜地接触，伴随有微小的挠曲而以较高的面压与所述球部的球面接触。

另外，在所述唇部42与所述保持部41的边界，设置有壁厚比上述两者薄的连结部42a，从而所述唇部42能够相对于所述保持部41柔软地变形。因此，如图4中单点划线所示，当作用有按压所述唇部42的前端的外力时，该唇部42以及所述保持部41能够弹性变形，从而使唇部42以适当的接触压可靠地与所述球部10的球面接触。

图5以及图6示出所述密封构件4相对于球部10的球面的举动，图5示出所述球柄1位于摆动范围的中央附近的情况，图6示出所述球柄1倾斜至最大摆动角θ的情况。

在所述球柄1存在于摆动范围的中央附近的情况下，如图5所示，所述密封构件4的唇部42与所述球柄1的球部10的球面接触。所述球部10是球度高的球体，因此无论在所述密封构件4的周向的哪个位置，所述唇部42均相同地与所述球部10的球面接触。此时，在所述密封构件4的保持部41与所述球承接部20的开口部22的内周面之间存在有间隙。即使从该状态起使所述球柄1相对于所述保持架2摆动，所述球柄1的球部10也仅在所述保持架2的球承接部20中旋转，所述密封构件4的唇部42与所述球部10的位置关系不发生变化。因此，即便使所述球柄1高速地反复摆动，所述唇部42也以稳定的状态与所述球部10的球面持续滑动接触，不存在球部10与唇部42不接触的情况。

另外，在使所述球柄1相对于所述保持架2以最大摆动角θ倾斜的情况下，如图6所示，所述密封构件4的唇部42到达所述球柄1的球部10与柄部11的连接部、即所述球柄1的颈部14。此时，所述唇部42被所述球柄1的颈部14按压，所述密封部4的保持部41受到所述颈部14的按压力而挠曲，并且所述唇部42相对于所述保持部41柔软地变形，从而无论在所述密封构件4的周向的哪个位置，所述唇部42均与球柄1的球面或者该球柄1的颈部持续接触，不存在所述唇部42与所述球部10不接触的情况。

因此，即使在所述球柄1相对于所述保持架2以较大的摆动角度且高速地反复摆动的使用条件下，所述密封构件4也能够长期良好地维持所述球柄1的球部10与所述保持架2的球承接部20之间的密封性。

该第二实施方式的密封构件6具有与上述的第一实施方式的密封构件4大致相同的结构。但是，在所述凸缘部40b以及所述保持部内置有环状的加强构件60这一点上与第一实施方式的密封构件4不同。所述加强构件60以外的结构与上述的第一实施方式相同，因此在图7中标注与第一实施方式相同的附图标记，在此省略详细的说明。

所述加强构件60设置于所述凸缘部40b与所述保持部41的连接部，该加强构件60的内径侧的端部与所述保持部41的圆锥形状相应地弯曲。因此，与第一实施方式的密封构件4相比，抑制了所述保持部41相对于所述凸缘部40b的变形。所述加强构件60例如能够由金属、合成树脂形成。

在该第二实施方式的密封构件6中，通过所述加强构件60适当地抑制所述保持部41相对于所述凸缘部40b的变形，其结果是，所述唇部相对于所述球部的球面的接触面压比上述的第一实施方式高，与之相应地能够使所述唇部可靠地与所述球部的球面滑动接触。因此，对于该密封构件6而言，即使在所述球柄1相对于所述保持架2以较大的摆动角度且高速地反复摆动的使用条件下，也能够良好地维持所述球柄1的球部10与所述保持架2的球承接部20之间的密封性。

Claims

1.一种球窝接头的密封构件(4)，其用于球柄(1)与保持架(2)摆动自如地结合而成的球窝接头，对所述保持架(2)的球承接部(20)与所述球柄(1)的球部(10)的间隙进行密封，其特征在于，

所述球窝接头的密封构件具有：

环状的卡止部(40a)，其以从外侧对所述球承接部(20)进行紧固的方式固定于该球承接部(20)；

板状的凸缘部(40b)，其在所述卡止部(40a)的内径侧与所述卡止部(40a)一体地设置，且以在将该卡止部(40a)安装于所述保持架(2)时覆盖所述球承接部(20)的方式配置；

保持部(41)，其在所述凸缘部(40b)的内径侧与该凸缘部(40b)一体地设置，并且以比该凸缘部(40b)薄的壁厚形成，朝向所述保持架(2)呈圆锥形地凹陷；以及

唇部(42)，其设置于所述保持部的内周缘，且与所述球柄(1)的球部(10)的球面或所述球柄(1)的颈部(14)滑动接触，

所述唇部(42)以缩小该密封构件(4)的内径的方式从所述保持部(41)朝向该密封构件(4)的中心延伸，

在所述保持部(41)与所述唇部(42)之间设置有壁厚比该保持部(41)以及唇部(42)薄的连结部(42a)。

2.根据权利要求1所述的球窝接头的密封构件，其特征在于，

在所述凸缘部(40b)与所述保持部(41)的连接部设置有圆板状的加强构件(60)。

3.一种球窝接头，其特征在于，具备：

球柄(1)，其在轴部的前端设置有球部(10)；

保持架(2)，其与所述球柄(1)的球部(10)摆动自如地结合；以及

密封构件(4)，其对所述保持架(2)的球承接部(20)与所述球柄(1)的球部(10)的间隙进行密封，

所述密封构件(4)具有：

唇部(42)，其设置于所述保持部(41)的内周缘，且与所述球柄(1)的球部(10)的球面或所述球柄(1)的颈部(14)滑动接触，