專利名稱：一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種滾珠花鍵副，屬于機(jī)械領(lǐng)域，具體的說是一種使用大量包括鋁合金在內(nèi)的某種輕質(zhì)有色金屬合金和極少量特殊鋼材制作花鍵母的滾珠花鍵副，常用于自動化設(shè)備和其它具有高靈敏度高可靠性的直線運動并傳遞扭矩的系統(tǒng)中。例如工業(yè)用機(jī)器人的架住以及機(jī)械臂、自動裝卸機(jī)、傳送機(jī)、自動搬運裝置、輪胎成型機(jī)、點焊機(jī)主軸、高速自動涂裝導(dǎo)向軸、鉚接機(jī)、繞線機(jī)、放電加工機(jī)機(jī)頭、研磨床主軸驅(qū)動軸、各種變速裝置、精密分度軸等。
背景技術(shù)：
眾所周知在機(jī)械設(shè)備中，需要在直線運動中傳遞扭矩的裝置需要使用花鍵副，過去一般使用滑動式花鍵副，而現(xiàn)在的數(shù)控設(shè)備及其它具有高靈敏度高可靠性的設(shè)備中一般使用滾珠花鍵副，但這種常用的花鍵副的花鍵母部分都是全鋼結(jié)構(gòu)，其存在如下缺點
1.材料成本高花鍵母中的滾道需要提供高精度高硬度的軌道面，所以整個全鋼花鍵母需要使用軸承鋼等高價格的特殊鋼材；
2.制造工藝復(fù)雜，加工成本高為了提供高精度高硬度的軌道面，花鍵母在加工過程中需要整體進(jìn)行復(fù)雜的熱處理工藝，在最后還需要對導(dǎo)軌面進(jìn)行精密研磨；
3.整體重量大，高速運動慣性大，能耗高，設(shè)備投資和使用費用較高整個花鍵母為全鋼結(jié)構(gòu)，由于鋼鐵材料是一種較重的金屬，在運動中特別是高速運動中，這種高重量的花鍵母會產(chǎn)生很大的運動慣性，為保證整體運動部件的牢固性，其外圍結(jié)構(gòu)也要相應(yīng)厚重，整體運動部件的重量和慣性更大，要達(dá)到設(shè)計速度，需提供較大功率的動力，傳遞動力的裝置也要相對粗壯，最后導(dǎo)致整個設(shè)備的重量較大。所以發(fā)明一種低摩擦力低重量低成本的滾珠花鍵副很有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種使用包括鋁合金在內(nèi)的某種輕質(zhì)有色金屬合金做花鍵母基體， 使用某種高耐磨工程塑料做兩端的回珠結(jié)構(gòu)和端蓋，使用少量特殊鋼材做滾道的低摩擦力低重量的滾珠花鍵副。本發(fā)明的優(yōu)點是
1.使用包括鋁合金在內(nèi)的某種輕質(zhì)有色金屬合金做花鍵母基體，使用某種高耐磨工程材料做兩端的回珠結(jié)構(gòu)和端蓋，可節(jié)約大量昂貴的特殊鋼材，材料成本大大降低；
2.使用鋁合金等輕質(zhì)有色金屬合金做花鍵母基體的方法，可以使用拉拔等工藝，可極大的提高生產(chǎn)效率，圓柱形的滾道的加工方法也相對簡單的多；使用某種高耐磨工程塑料精密注塑制造的回珠器和端蓋，重量輕、工藝簡單。因此這種花鍵母的加工成本相對較低；
3.輕便的花鍵母的運動慣性也較小，安裝和傳遞力矩的部件也可做得相對輕巧，也就是整個運動部件的重量和慣性均較小，要達(dá)到同樣的設(shè)計速度，所需的動力消耗也小得多， 傳遞動力的裝置也可纖細(xì)一些，使得整個設(shè)備重量大大降低。
綜上所述，本實用新型具有低成本、低摩擦力、低慣性等特點。使用本實用新型制作的設(shè)備更是具有低成本、低能耗、占用空間小等特性。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體圖。圖2是本發(fā)明的外套(3)的立體結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明的外套(3)的端面圖。圖4是本發(fā)明的回珠器(7)的立體結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明的回珠器(7)的端面圖。圖6是圖5中腎形回珠槽(B9)的縱向“A-A”剖面圖，圖中添加了回珠墊板(6)的相應(yīng)部分和滾珠的運動軌跡，本圖主要說明的是回珠器(7)和回珠墊板(6)共同構(gòu)成花鍵母(2)兩端的“U”形滾珠轉(zhuǎn)向通道的設(shè)計結(jié)構(gòu)。圖7是圖6中的“B-B”截面的剖視圖。圖8是本發(fā)明的回珠墊板(6 )的立體結(jié)構(gòu)圖。圖9是本發(fā)明的回珠墊板(6 )的平面圖。圖10是本發(fā)明中兩端使用的端蓋(8)的外形結(jié)構(gòu)。圖11是滾珠(4)的工作循環(huán)狀態(tài)圖。圖12是帶有圓弧槽(B15)的滾道(5)與滾珠(4)的接觸形式。圖13是帶有雙圓弧形哥德式溝槽(B16)的滾道(5)與滾珠(4)的接觸形式。
具體實施例方式一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，如圖1所示，設(shè)有花鍵軸1和花鍵母2兩大部分，其特征在于所說的花鍵軸1為一段圓柱體，其圓柱面上設(shè)有滾道Bl ；所說的花鍵母2 由外套3、滾珠4、滾道5、回珠墊板6、回珠器7和端蓋8組成。所說的花鍵軸1為一段鋼質(zhì)圓柱體，其圓柱表面均勻分布著至少1條以上的數(shù)條凹進(jìn)的由雙圓弧構(gòu)成的哥德式滾道B2。所說的圓筒形結(jié)構(gòu)的外套3的筒壁中設(shè)有與花鍵軸1上弧形滾道B2數(shù)量相同位置相對應(yīng)的多組相同的通孔系，如圖2和圖3所示，每組通孔系包括一個與花鍵軸滾道B2 位置對應(yīng)、與圓筒形內(nèi)表面B3相交形成缺口 Cl的通孔B4，兩個與通孔B4相交形成缺口 C2 的通孔B5和一個與通孔B4孔徑相同的通孔B6，各通孔系中的所有孔均與圓筒形內(nèi)表面B3 的軸線平行。外套3兩端還分別設(shè)有螺紋孔B7和圓柱銷孔B8。如圖4和圖5所示，所說的回珠器7為端面與外套3內(nèi)外徑相同的短圓筒形狀，其一個端面上設(shè)有兩端分別與外套3上通孔B5和通孔B6對應(yīng)的腎形回珠槽B9、與外套3端面的螺紋孔B7和圓柱銷孔B8對應(yīng)的通孔BlO和圓柱銷Bl 1，圓柱銷Bll的長度大于回珠墊板6的厚度。所說的回珠墊板6為板狀環(huán)形結(jié)構(gòu)，如圖8和圖9所示，其內(nèi)外直徑與外套3的內(nèi)外直徑相同，其上分別設(shè)有與外套3上通孔B4和通孔B6對應(yīng)的回珠通孔B12和B12’，與外套3的螺紋孔B7和圓柱銷孔B8對應(yīng)的通孔B13和B14，回珠通孔B12和B12’的一端設(shè)有彎曲形回珠通道的一部分B15。
如圖6所示，所說的回珠器7的腎形回珠槽B9為敞開式結(jié)構(gòu)，與回珠墊板6的回珠通孔B12和B12’共同構(gòu)成花鍵母2兩端的“U”形滾珠轉(zhuǎn)向通道的設(shè)計結(jié)構(gòu)。如圖7所示，所說的回珠器7的腎形回珠槽B9與其對應(yīng)的回珠墊板6的回珠通孔 B12和B12’位置稍有差距，利用兩者的差距減少腎形回珠槽B9的彎曲程度。 因為外套3的端面不是軸對稱圖形，所以外套3兩端的回珠器7和回珠墊板6有左右方向之分。首先將與滾珠同等高硬度的特種鋼材制作的圓柱形滾道5緊裝入外套3的通孔B5 中至兩端平齊，如使用帶圓弧凹槽B15形式的或帶有雙圓弧組成的歌德式溝槽B16的滾道 5還需將凹槽B15或歌德式溝槽B16對正外套3的通孔B4的軸心?；刂槠?的圓柱銷Bll 插入回珠墊板6的通孔B14形成一個組件，圓柱銷Bll長出部分用于對外套3的定位。將一組回珠墊板6與回珠器7的組件裝在外套3的一端，圓柱銷Bll長出部分插入外套3的圓柱銷孔B8。將花鍵軸1插入一端裝有回珠墊板6和回珠器7的外套3，滾道B2對正外套 3內(nèi)表面B3的缺口 Cl，從各通孔B4中連續(xù)裝入滾珠4，直到滾珠4通過回珠器7的腎形回珠槽B9轉(zhuǎn)向后從通孔B6中反出，然后將另一組回珠墊板6與回珠器7組件的各腎形回珠槽B9中裝滿滾珠4后安裝在外套3另一端，最后利用螺釘和外套3的螺紋孔B7，將如圖10 所示的帶有密封唇B17的端蓋8固定在兩端，完成花鍵母的組裝。組裝好的花鍵副中的滾珠4運行在花鍵軸1的滾道B2和花鍵母2的滾道5之間， 如圖11所示，通過兩端的腎形回珠槽B9和外套3的通孔B6實現(xiàn)循環(huán)工作?；ㄦI軸1應(yīng)該能夠在花鍵母2中輕松無間隙的運動，通過檢測如果不能達(dá)到設(shè)計要求的運動間隙或預(yù)緊量，需通過調(diào)換不同直徑的滾珠(4)的方式進(jìn)行調(diào)整。由于花鍵母使用了大量的輕質(zhì)有色金屬和工程塑料，使其重量大大降低，加上摩擦力極低的滾珠循環(huán)系統(tǒng)，所以本實用新型特別適合現(xiàn)代設(shè)備對高速度、高靈敏度、高可靠性的性能要求。
權(quán)利要求
1.一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，設(shè)有花鍵軸(1)和花鍵母(2)，其特征在于所說的花鍵軸(1)為一段圓柱體，其圓柱面上設(shè)有滾道(Bi);所說的花鍵母(2)由外套(3)、滾珠(4)、滾道(5)、回珠墊板(6)、回珠器(7)和端蓋(8)組成；所說的外套(3)是一種使用包括鋁合金在內(nèi)的某種輕質(zhì)有色金屬合金材質(zhì)制作的圓筒形結(jié)構(gòu)，筒壁中設(shè)有多組相同的通孔系，每組通孔系包括一個通孔(B4)，兩個孔徑較小的通孔(B5)和一個與通孔(B4)孔徑相同的通孔(B6)，外套(3)兩端還分別設(shè)有螺紋孔(B7)和圓柱銷孔(B8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，其特征在于所說的花鍵軸(1)為鋼質(zhì)圓柱體，其圓柱表面均勻分布著至少1條以上的數(shù)條凹進(jìn)的由雙圓弧構(gòu)成的哥德式滾道(Bi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，其特征在于所說的外套(3)中通孔系的數(shù)量和位置與花鍵軸(1)上弧形滾道(Bi)對應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，其特征在于所說的外套(3)各通孔系中通孔(B4)與花鍵軸滾道(Bi)位置對應(yīng)、與圓筒形內(nèi)表面(B3)相交形成缺口(Cl)，兩個通孔(B5)與通孔(B4)相交形成缺口(C2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，其特征在于所說的外套(3)的各通孔系中的所有孔均與圓筒形內(nèi)表面(B3)的軸線平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，其特征在于所說的回珠器(7)為使用某種高耐磨工程塑料制成的，端面與外套(3)內(nèi)外徑相同的短圓筒形狀，其一個端面上設(shè)有兩端分別與外套(3)上的通孔(B4)和通孔(B6)對應(yīng)的腎形回珠槽(B9)、與外套(3)端面的螺紋孔(B7)對應(yīng)的通孔(B10)、與外套(3)端面的圓柱銷孔(B8)對應(yīng)的圓柱銷(B11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，其特征在于所說的回珠墊板(6)為使用某種高耐磨工程塑料制成的板狀環(huán)形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)外直徑與外套(3)的內(nèi)外直徑相同，其上分別設(shè)有與外套(3)上通孔(B4)和通孔(B6)對應(yīng)的回珠通孔(B12)和 (B12，)，與外套(3)的螺紋孔(B7)和圓柱銷孔(B8)對應(yīng)的通孔(B13)和(B14)，回珠通孔 (B12)和(B12’)的一端設(shè)有彎曲形回珠通道的一部分(B15)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、6、7所述的一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，其特征在于所說的回珠器(7)的腎形回珠槽(B9)為敞開式結(jié)構(gòu)，與回珠墊板(6)的回珠通孔(B12)共同構(gòu)成花鍵母(2)兩端的“U”形滾珠轉(zhuǎn)向通道的設(shè)計結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、8所述的一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，其特征在于所說的回珠器(7)的腎形回珠槽(B9)與其對應(yīng)的回珠墊板(6)的回珠通孔(B12)位置稍有差距 (t)，利用兩者的差距減少腎形回珠槽(B9)的彎曲程度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的一種低摩擦力低重量的滾珠花鍵副，其特征在于外套 (3)的通孔(B5)中裝有高硬度的鋼制圓柱形滾道(5)的設(shè)計結(jié)構(gòu)，滾道(5)與花鍵軸的弧形滾道(Bi)構(gòu)成滾珠(4)的內(nèi)外工作導(dǎo)軌，滾道(5)的截面形狀可以是與滾珠(4)單點接觸的純圓形的，也可以是與滾珠(4)面接觸的帶有圓弧凹槽(B15)形式的，還可以是帶有雙點接觸的雙圓弧組成的歌德式溝槽(B16)形式的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滾珠花鍵副，屬于機(jī)械領(lǐng)域，設(shè)有花鍵軸和花鍵母兩大部分，其特征在于所說的花鍵軸為一段圓柱體，其圓柱面上設(shè)有滾道；所說的花鍵母由外套、滾珠、滾道、回珠墊板、回珠器和端蓋組成。其中的花鍵母的外套是一種使用包括鋁合金在內(nèi)的某種輕質(zhì)有色金屬合金材質(zhì)制作的圓筒形結(jié)構(gòu)，輕質(zhì)有色金屬外套中裝有與滾珠同等高硬度的特種鋼材制作的圓柱形滾道，與花鍵軸的弧形滾道構(gòu)成滾珠的內(nèi)外工作導(dǎo)軌。兩端的回珠器和端蓋使用高耐磨的工程塑料制作。花鍵母的整體重量很輕，運動慣性很小，特別適合現(xiàn)代設(shè)備中高速度、高靈敏度、高可靠性的性能要求。
文檔編號F16C29/06GK102359489SQ20111032415
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月22日
發(fā)明者丁太虎 申請人:威海利奧泰儆自動化設(shè)備有限公司