CN114110127A - 双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器，结构形式简单、刚度强、滚动摩擦系数小、传动平稳、安装方便。本发明通过下述技术方案予以实现：采用制有法兰摇臂底座和悬臂轴的偏心轮轴(1)，通过偏心轮轴悬臂轴径，装夹在上深沟球轴承(4)与下深沟球轴承(2)之间的调整环(3)，其中：上深沟球轴承通过外圈将调整环(3)固定在轴承座中，固形成闭式结构，螺钉(6)轴向通过预紧盖(5)通孔，拧紧至偏心轮轴悬臂的螺纹孔中，将双深沟球轴承预紧在轮轴的悬臂轴内。本发明解决了现有技术螺纹部易断裂，使用凸轮随动器配套螺母，难以获得足够的拧扭矩，固定端易产生松动，导致弯曲应力集中，在轴承螺纹部而导致杆端破损的问题。

Description

双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器
技术领域
本发明涉及一种精密机械传动机构，具体涉及一种精密机械传动机构的凸轮随动器支撑机构。
背景技术
凸轮机构是一种重要的传动机构，广泛应用于各种机械中。凸轮基圆的圆心与凸轮装机后的回转中心不重合，通过调节凸轮轮廓实现改变运动轨迹和最大行程。偏心轮也是凸轮的一种，偏心轮是指这个轮的中心不在旋转点上，一般指代的就是圆形轮，当圆形没有绕着自己的中心旋转，便成了偏心轮。在精密传动的机电耦合系统中，传动凸轮对传动零件公差容忍度较低，对零件加工工艺要求较高。为了满足伺服性能达到比较优良的状态，需要根据每台设备的具体情况进行个性化调整。同心轮的安装位置较为固定，无法通过后期装配调整传动性能。
深沟球轴承的内外圈滚道都呈圆弧状深沟,沟道半径略大于球半径，由此产生轴向游隙和径向游隙，其主要用于承受径向载荷,也可承受一定的轴向载荷。相对于滚针轴承和滚子轴承，深沟球轴承具有更小的滚动摩擦、结构形式简单、相对尺寸更小，更适合精密传动系统中对小型化的要求。
凸轮轴承随动器又称凸轮轴承随动件、凸轮从动轴承，是由杆端、滚动体、外圈为主要部件组装而成的。凸轮轴承随动器作为凸轮机构和直线运动用的从动轴承具有高刚性和高精度，被广泛用于机床、产业用机器人、电子元器件装置以及办公自动化设备等。其中，外圈里装入细小的针状滚子的轴承，设计为相对于杆端直径，外圈外径小的凸轮轴承随动器，被广泛用于电子元件设备、办公自动化设备以及小型定位装置等。凸轮轴承随动器按照内部结构不同可以分为：附带保持架的凸轮轴承随动器和满滚子凸轮轴承随动器，前者适用于高转速场景使用，后者更适用于承载较大的径向负荷和一定程度的轴向负荷的低速旋转场景使用。不锈钢制的凸轮从动轴承耐蚀性优异，也适合用于不宜用油脂的地方或有水分飞溅的环境以及无尘室等洁净室环境和湿度高环境。通常凸轮轴承随动器的外圈外径备有球面和圆柱面两种，球面外圈适用于需要缓和因安装误差带来的不均等负荷的使用情况，圆柱面外圈的轴承与对方的滑轨面接触面积大，适用于负载负荷大或者硬度较低的滑轨面。滚轮和螺栓型的杆端螺栓端头与滚轮之间的滚柱。此类轴承适用在中低速、重载的情况下。就其功能而言，它有许多用途，如导向滚轮、阀杆滚轮、实现滑动的凸轮滚轮和压力滚轮等，主要适用于多种机械，如自动机械、特种机械、凸轮工作装置、各种搬运系统、传送机和加工中心的换刀装置。现有技术中的凸轮轴承随动器通常采用作为轴的螺栓、在轴承外壁中装入针状滚子且带杆端的轴承，是为外圈旋转用而设计的。此类凸轮轴承随动器拧紧拧紧螺母时，若超过最大拧紧扭矩范围，或拧紧扭矩过大有时会使杆端的螺纹部断裂，若不使用凸轮随动器配套螺母而直接在固定端拧紧安装时，难以获得足够的拧扭矩，如果固定端产生松动情况，将会因弯曲应力集中在轴承螺纹部而导致杆端破损。
在精密传动领域，轴承用作凸轮支撑从动机构时，单个深沟球轴承作为凸轮转动部件存在游隙，轴承内圈固定后，同时受径向和轴向载荷，外圈会出现微小上下窜动的情况，对高敏捷伺服运动的闭环产生干扰，影响传动精度。伺服机构在实际工作状态中会受到外部环境振动的影响，由于该游隙的存在，将放大振动对轴承和主动机构的影响，由静态运动状态变为动态冲击状态，使两者之间的接触面受损而变得不光滑，运动不连续，进而影响整个结构的运动精度。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种结构形式简单、刚度强、滚动摩擦系数小、传动平稳、安装方便的双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器。
本发明的技术方案是：一种双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器，包括：制有法兰摇臂底座和悬臂轴的偏心轮轴1，通过偏心轮轴1悬臂轴径，装夹在上深沟球轴承4与下深沟球轴承2之间的调整环3，其特征在于：上深沟球轴承4通过外圈将调整环3固定在轴承座中，形成闭式结构，螺钉6轴向通过预紧盖5通孔和悬臂轴端螺纹孔，拧紧预紧盖5，将双深沟球轴承固联在偏心轮轴1轴台端平面与预紧盖5之间。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明采用制有法兰摇臂底座和悬臂轴的偏心轮轴1，通过偏心轮轴1悬臂轴径，装夹在上深沟球轴承4与下深沟球轴承2之间的调整环3构成的双深沟球轴承预紧偏心凸轮，杆端不需要经过螺纹加工，结构形式简单、刚度强，能减缓冲击负荷，获得稳定的长寿命。采用的深沟球轴承能够承受径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可承受较大的轴向载荷，加上滚道与钢球之间有极好的密合度，使得该类轴承在承受径向负荷的同时，还可以承受一定的双向轴向负荷。而且深沟球轴承的摩擦系数很小，极限转速也很高。解决了现有技术螺纹部易断裂，使用凸轮随动器配套螺母，难以获得足够的拧扭矩，固定端易产生松动，导致弯曲应力集中，在轴承螺纹部而导致杆端破损的问题。在精密传动的机电耦合系统中，满足了伺服性能达到比较优良的状态，避免了同心轮的安装位置较为固定，无法通过后期装配调整传动性能等缺陷。
本发明采用上深沟球轴承4通过外圈将调整环3固定在轴承座中，固形成闭式结构，螺钉6轴向通过预紧盖5通孔，穿过双深沟球轴承，将双深沟球轴承预紧在轮轴的悬臂轴的螺纹孔中。可以通过调整内外圈的轴向相对位置来施加轴向预紧。由于偏心轮轴1的悬臂轴长度略小与两个深沟球轴承2、4加调整环3外圈凸台的厚度，螺钉6将预紧盖5拧紧后，预紧盖5挤压两个深沟球轴承2、4的内圈，同时，调整环3的外圈凸台的阻挡轴承外圈的靠拢，从而将两个深沟球轴承2、4的游隙消除。两个轴承将协同转动。具有摩擦系数小、承载负荷大、旋转性能好且安装方便。
本发明采用滚动摩擦最小的深沟球轴承，通过两个深沟球轴承预紧，消除轴承游隙，使轴承外圈不会随机构运动而发生上下窜动的情况，使整个传动系统的摩擦小，刚度高，从而提高了整个系统的准确性、敏捷性和环境适应能力；采用的偏心凸轮结构形式，能够灵活地调节传动机构的安装位置，满足精密机电耦合系统对机械传动结构的高精度要求。
附图说明
图1是本发明双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器三维示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的仰视图；
图4是图1的分解示意图；
图5是图1的剖视图；
图6是本发明装配在某精密传动机构的工作状态示意图；
图7是图6的剖视图。
图中：1偏心轮轴,2下深沟球轴承，3调整环，4上深沟球轴承，5预紧盖，6螺栓，7精密传动机构，8偏心凸轮，9弧形导轨。
具体实施方式
参阅图1-图5。在以下描述的优选实施例中，一种双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器，包括：制有法兰摇臂底座和悬臂轴的偏心轮轴1，通过偏心轮轴1悬臂轴径，装夹在上深沟球轴承4与下深沟球轴承2之间的调整环3，其中：上深沟球轴承4通过外圈将调整环3固定在轴承座中，形成闭式结构，螺钉6轴向通过预紧盖5通孔和悬臂轴端螺纹孔，拧紧预紧盖5，将双深沟球轴承固联在偏心轮轴1轴台端平面与预紧盖5之间。
偏心轮轴1圆柱底座的轴心与悬臂轴的轴心存在偏心距；悬臂轴的顶部设有螺钉孔，用于装入螺钉6；圆柱底座上设有凸台，且与深沟球轴承2内圈接触，起到止位的作用，防止深沟球轴承2外圈与偏心轮轴底座接触；底座的底部设有一字槽，圆柱面下部设置有带安装孔的法兰盘，并能用螺钉锁紧，用于调整偏心凸轮的安装位置。
调整环3的外圈凸台直径略小于深沟球轴承2的直径，且与第一个深沟球轴承2和第二个深沟球轴承4的外圈接触；外圈凸台厚度大于内部厚度，且中间有安装孔。
预紧盖5直径略大于深沟球轴承4的内圈直径，中间有安装孔；且与深沟球轴承4的内圈接触，并通过螺钉6将预紧盖5与深沟球轴承4的内圈压紧。
由于偏心轮轴1的悬臂轴长度略小与两个深沟球轴承2、4加调整环3外圈凸台的厚度，螺钉6将预紧盖5拧紧后，预紧盖5挤压两个深沟球轴承2、4的内圈，同时，调整环3的外圈凸台的阻挡轴承外圈的靠拢，从而将两个深沟球轴承2、4的游隙消除。两个轴承将协同转动。
由于偏心轮轴1用于安装轴承的悬臂轴的轴心与圆柱底座的轴心存在偏心距，圆柱面作为安装面，通过调节底部一字槽的角度，起到调节偏心安装位置的目的。调整到合适位置后，再用螺钉穿过底座法兰盘的安装孔，固定到设备上，达到锁定偏心安装位置的目的。
参阅图5、图6。安装在某精密传动机构7上的本发明的偏心凸轮8，通过调节偏心凸轮的安装角度，实现将精密传动机构7上的弧形导轨9压紧，再通过螺钉将偏心凸轮8的法兰摇臂底座盘固定，进而锁紧偏心凸轮8的安装位置，实现弧形导轨9的安装位置个性化设置。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器，包括：制有法兰摇臂底座和悬臂轴的偏心轮轴(1)，通过偏心轮轴(1)悬臂轴径，装夹在上深沟球轴承(4)与下深沟球轴承(2)之间的调整环(3)，其特征在于：上深沟球轴承(4)通过外圈将调整环(3)固定在轴承座中，形成闭式结构，螺钉(6)轴向通过预紧盖(5)通孔和悬臂轴端螺纹孔，拧紧预紧盖(5)，将双深沟球轴承固联在偏心轮轴(1)轴台端平面与预紧盖(5)之间。
2.根据权利要求1所述的双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器，其特征在于，偏心轮轴(1)圆柱底座的轴心与悬臂轴的轴心存在偏心距。
3.根据权利要求1所述的双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器，其特征在于，悬臂轴的顶部设有螺钉孔。
4.根据权利要求2所述的双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器，其特征在于，圆柱底座上设有凸台，底座的圆柱面下部设置有带安装孔的法兰盘，底部设有一字槽。
5.根据权利要求1所述的双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器，其特征在于，调整环(3)的外圈凸台直径略小于深沟球轴承的直径；外圈凸台厚度大于内部厚度，且中间有安装孔。
6.根据权利要求1所述的双深沟球轴承预紧偏心凸轮随动器，其特征在于，预紧盖(5)直径大于深沟球轴承的内圈直径，中间有安装孔。
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