专利名称：密封的辊组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及辊组件，它包括支承在轴上的转动壳体，该壳体最好是园柱形的。本发明特别针对这样的辊组件，该辊组件在正常使用中其水平方向大致保持不变。
辊组件一般至少包括两个相互转动的部件，还包括支承这个部件的若干个轴承。
辊组件广泛应用于各种场合。在最普通的应用中，用辊组件提供一条滚动通道。在典型的滚动通道或辊式输送系统中，用一连串适当旋转的数以百计或更多的辊组件提供一条滚动通道或导轨，以便在装配、制造或加工过程中运送物品。某些应用需要数哩的输送通道和许许多多的辊组件。辊组件也常用作车轮。辊组件用作支承重物的车轮的一个例子就是高架输送系统，在系统中载荷被悬挂在支架上，支架是由两个典型的托辊在一根工字梁的两相对端滚动支承的。辊组件也可以用作拖车、翻斗车或类似车辆的轮子。
过去辊组件最普通的形式是由一个金属轴支承一个滚柱轴承、滚柱轴承又支承一个金属的、塑料的、或橡胶的轮子构成的。用这种普通的轮子、实际上会产生不少问题。其中，上述普通的装配件磨损太快，会卡住和破损，轮子成本相对较高而且会产生很大的噪音。这些问题都会出现，至少部分问题会出现在上述辊组件中用滚柱轴承的时候。上述滚柱轴承在系统中无疑是最贵的元件。除非在特殊条件(高成本)下使用上述滚柱轴承、该轴承很可能会产生噪音，况且，即使最好的滚柱轴承磨损也相对较快。金属的过分磨损当然会导致损坏。而且在许多装配件中，磨损的金属是锌表面，该表面保护钢轴以防止腐蚀。采用滚柱轴承也使辊组件的装配复杂化，这是因为要把滚柱轴承固定于轴和轴承座二者之间。
伴随含普通滚柱轴承的辊组件的另一缺点是在该装置中总是有用润滑脂或油润滑的金属轴承。金属和润滑脂或油的实际应用产生了问题，使用中的辊组件的材料很可能遭到腐蚀，在物品的生产设备里要花费额外投资以满足对环境的要求。
为了克服由滚柱轴承带来的缺点提供了一个改进的滚柱，它被称为全塑辊。已知的例子是采用一种自润滑塑料，如用一种阿利米特(aramid)纤维增强的尼龙，该纤维用来增加塑料的刚度和负荷承载能力。上述相对运动的轴和壳相互是直接接触的，不需要润滑。
由于采用了高性能的工程塑料，可期望这种全塑不经润滑的辊组件相对于润滑的金属辊组件能增长使用寿命并减少维修。但它在实际使用中出现了大量的问题，如，不经润滑系统中的磨擦系数太高，结果驱动该辊组件所需动力过多。最后，由于没有润滑使塑料磨损太快，限制了辊组件的使用寿命，最终使该塑料件只具有有限的承载能力。
至今，仍反对试图在全塑辊组件中或具有全塑壳体的辊组件中使用润滑，这是因为在全塑辊组件中润滑的密封是困难的。曾经考虑过一个适当的密封，该密封需要复杂的密封装置，因而增加了该辊组件的总成本。还有，在像材料加工过程这样特定的应用中，还没有实践能确保所要求的密封的完善，在很大程度上，反对采用润滑，是因为假如在一切都能行的情况下，当两个相对运动表面的接触面起到流体坝(fluid dam)的作用时，在该相对运动的两表面之间密封被公认为是非常困难的。
当考虑到大型的制造或食品加工设备无疑包含大量的辊组件时，就可了解上述辊组件已公知的问题的意义。如果辊组件磨损太快，则需要替换大量的辊组件，这会使制造延迟，而且这当然是很昂贵的。更进一步，当大量应用辊组件时，甚至每个辊组件的成本减少的很小时，也可急剧降低输送系统的总成本。同样，减少辊组件的成本和减少装配单个辊子的时间及减少装配使用这种辊子的输送系统的时间是很有意义的。更进一步，每个单独的辊组件产生的任何噪音，在大量辊组件用在一台设备上时是大大增强了。
因而需要一种辊组件，该辊组件具有成本低、耐用、防漏不腐蚀和无噪音的性能。
本发明提供了一种辊组件，它能用来支承辊式输送机，或者作为轮子用于高架输送系统或拖车及类似车上。该组件成本低、耐用、无噪音、不腐蚀和防漏。
本发明的辊组件至少包括一个轴，一个固定在轴上的辊体，一个包容辊体的壳，壳上有一个用来装一根或更多根轴的安装孔。一种予定数量的润滑剂装在壳内，所以当辊组件处在它的正常位置上时(该轴沿水平方向延伸)，润滑剂给相对于壳圆柱形内表面转动的辊体提供润滑，该润滑剂最好是轻油(锭子油、润滑液等)。这种润滑使辊体相对于壳体的磨擦系数从0.1降低到0.04，(至少减少到2.5分之一)。因此，显著地减少了磨损，延长了寿命。
在辊组件的整个寿命期间内，因为把辊组件保持在同一水平方位上，该壳能提供完整的密封，使润滑剂保持在壳内。上述壳体包括一个沿每个轴安装孔的外周整体形成的接触密封，从而阻止流体在壳和轴之间流动。该接触密封还起到防止或限制灰尘或其它污染物进入组件密封内部的作用。上述壳还包括一个集液池用来盛装润滑剂，以至无论辊组件的方向如何，润滑剂不聚集在接触密封点。
壳还包含一个从轴的安装孔延伸进入壳内的圆柱形套。套与轴有一定间隙，并环绕轴，从而限定了绕轴的圆环形集液池，该集液池在辊体与轴联接的一侧邻近辊体。接触密封在对着轴安装孔的套的轴向端形成。因而，辊组件万一偏离其正常位置，润滑剂仍保持在壳的封闭的轴向端内，或在壳敞开端的集液池里，按一个实施例，又在轴自身里形成的孔里。因而，大量的润滑油不再接触辊体或轴与接触密封的交界面。上述接触密封将只用于防止偶然滑过交界面的滴液。
上述密封可以是简单的直接与轴接触的唇式密封，或者是具有与辊体和轴部都接触的分级密封。
按照本发明的另一方面，部分密封可以是叠瓦密封结构，该叠瓦结构同一个实施例一起被提出，在那儿辊体是具有环形沿轴向延伸的凸起，所以任何滑入辊体圆边和被带上辊体顶部的润滑剂受该环状凸起作用轴向偏离辊体。靠壳体整体组成的密封包括一个在环状凸起下方径向朝外和轴向向下的部分，所以离开辊体的润滑剂直接流入集液池，受叠瓦结构阻挡作用，不与壳的密封接触。这时如上所述，该环状凸起和叠瓦最好是倾斜的，润滑剂实际上没有机会进入，和壳体与接触密封点的交接面接触。还有，如果愿意可以让密封的径向伸出，部分延伸到与环状凸起的下边缘接触，免去把壳体与轴接触密封分开的要求。
作为一种变换，该润滑剂收集池可以在轴上，而不在壳上制成。在这样的情况下，轴须带轴向孔和通道，该通道连通上述孔和壳的内部。壳可以在其轴的安装孔外周有简单的接触密封，从而把润滑剂导入该通道。
本发明的组件可以制成标准元件，使在各种应用场合下容易装配。例如，轴可以与辊体整体制成，也可以同它分开制成。在一个标准的组件中，轴可以分开制造、这样包括辊体润滑剂和壳体整个模件被用于与各种轴联接。任何公知的轴-辊体联接都可采用，例如，如果需要可以将轴穿过辊体形成可拆联接，如在壳体当作轮子用的场合。另一方面，由于本发明辊组件的耐用性，在组件的寿命期限内，不期望轴和辊体必须分开。模件应包括在轴和辊组件之间的一个卡合型联接。
在模组件的另一类型中，轴和辊体是分开制造的，但轴是短轴，适于和另外的轴或壳体联接。该短轴端部可具有任何类型的可拆卸的或永久的联接装置。无论如何，本发明建议的卡合型联接特别适用。
辊组件的结构也可以是轴从组件的两个轴向端伸出来。例如，在使用单个轮子的拖车或倾倒型系统中这种结构是合乎需要的。
本发明的辊组件具有广泛的应用范围。通常，组件的辊体23沿壳体的内表面的下部滚动，在该部聚集润滑剂30。在一些应用中，转动壳体的离心作用将把润滑剂沿其整个内表面分布，所以辊体可以同壳体内表面的任何一点接触。考虑到这点，本发明的辊组件即适于高架输送机，也适用于辊式输送机，而且特别适用在拖车上作廉价的、低转速的轮子，如用在手推车，售货车和翻斗车上。
另外，辊体可以用金属，例如用钢制成，从而增进其耐用性和耐磨损性能。壳也可以用金属制成。现在，最优选的结构包括用一种工程塑料制成壳和用钢制作辊体。
本发明的辊组件可以全部用非金属，耐腐蚀的材料制成，工程塑料材料，最好是高性能的工程塑料材料，例如具有添加剂的乙缩醛，如添加聚四氟乙烯(TEFLON)石墨，由DUPONTM以DELRINTM名称出售的二硫化钼，还有轻油如锭子油润滑液和类似的油是理想的。
壳体最好用吹模或注射模制成两个半壳。如果辊体和轴是用塑料制成的，它们也可采用吹模或注射模制成整体的，或分开的，如上所讨论的那样。若分开制作轴和辊体的话，随后轴和辊体结合，把辊体位于一个壳体件内，第二个壳体然后与第一壳体件联接，形成完整的封闭结构。其后将润滑剂通过一个予制的油孔注入到封闭的壳体中，或通过插入壳内的套筒注入。在将予定量的润滑剂注入壳体之后，堵塞壳上的油孔，从而提供了一个密封的壳体。
附图1A是本发明的辊组件的剖面示意图，辊组件位于正常方位，即轴是水平的;
附图1B表示图1A的辊组件的轴向下倾斜45°的情况;
附图1C表示图1A的辊组件的轴向下转动90°时的状况;
附图2是本发明的辊组件的第一实施例的剖视图;
附图3是本发明的辊组件的第二实施例的剖视图;
附图4是本发明的辊组件的第三实施例的剖视图;
附图5是本发明的辊组件的第四实施例的剖视图;其中的轴沿轴线双向伸出;
附图6是本发明的辊组件的第五实施例的剖视图，其中集油池在轴上;
附图6A是沿图6剖面线的剖视图;
附图7表示按本发明的辊组件用在高架工字梁输送系统中;
附图8表示按本发明的辊组件用在辊式输送设备上;
附图9表示本发明的辊组件用作简易拖车或翻斗车的轴和车轮;
附图10表示本发明的辊组件用在另一种辊式输送机设备上;
附图10A是沿图10的指示线方向的端视图;
附图10B是表示具有锯齿形外园周的辊组件局剖详细图;
附图11是具有一种不同类型齿形外园周的壳结构的侧视图;
附图11A是图11所示壳的端视图;
附图11B是图11所示壳的剖视图;
附图11C是图11所示壳的另一端视图;
附图12是具有类似弹性外周边的辊组件的剖视图;
附图12A是图12所示辊组件的端视图;
附图12B是图12所示辊组件的侧视图。
附图1A-1C表示了本发明辊组件的基本原理。该辊组件包括一个辊体和轴的组件20，一个壳10和一定量的润滑剂30。该辊体和轴的组件包含一个具有园柱型外周的辊体23和与辊体同轴的园柱型轴部件21，该轴部件至少沿轴线的一端伸出。上述壳10具有通常为园柱型的外表面(除非外表面上有螺纹，花键，锯齿，制动或卡合凸起，固定用弹性凸起，用于调节的专用螺纹，如下面所要讨论的)，包括一园柱形外壁101和两个园柱形轴向端壁102。该外周壁101具有园柱形的内表面，辊体23在该内表面上滚动。辊体和轴组件20的轴部件21至少穿过一个轴向端壁102伸出。
在上述的例子里，所述壳10是由一个径向的内套103构成，套沿轴向从端壁102的一端向辊体23延伸，套与轴部件21有间隔，而且环绕在轴部件21的周围。内套103的轴向端与辊体23紧贴，形成了壳10和轴21间的接触密封，这个密封禁止灰尘和其它污染物进入该辊组件，而且防止润滑剂流出该装置。套103径向上限定了环形集液池7的内边界，集液池7是由套103的外园表面，轴向端壁102和外园壁101的内表面部分限定的。如果集油池做在轴21上，则不需要上述的套，正如下面要讨论的那样。一定量的润滑剂30位于壳10的里面。润滑剂最好是轻油，例如锭子油或润滑液。
在图1A和所有其它的附图里，所描述的辊组件在辊体23的下部和园周壁101的内表面之间有空隙，辊体相对于该内表面滚动。为了清楚显示接触点的润滑剂，上述间隙的尺寸被放大了很多。实际上，在辊组件最低点的润滑膜是非常薄的，结果辊体23在壳10的壁101的内表面上滑动。
在某些应用场合，要求本发明的辊组件通常具有恒定的或稳定的水平方向。图1A所示的辊组件位于正常的方向-具有水平延伸的轴部件，即在观察者的位置上平行于地球表面的切平面。无论该辊组件是用在辊式输送机上，或作为导轮用于高架输送机上，或是当作车轮用在拖车上，该辊组件都将是在水平方向上。如果将辊组件的正常位置稍加变化，几乎没有润滑剂30会跑出壳10，这点很容易从附图1A看出。因为在内套103的轴向端有接触密封103S，即使少量的润滑剂30被辊体带到壳的顶部，它将落回壳的底部而不会从壳内跑出来。因而，只要辊组件保持在它的正常水平方向上，即图1A所示的方向，润滑剂几乎没有机会从壳内跑出。
尽管本发明的辊组件被设计成用在其取向是稳定的应用场合中，有时该辊组件会偏离图1A所示的方向。例如，在运输和装配期间，还有往往在专门的使用(如在拖车上用)中，辊组件在其正常方位上受到干扰。因此，为了确保该辊组件在宽范围的应用领域中有效，当辊组件不在其正常方位时，它也必须是液体密封的。
参见图1A，因为轴向端壁102和园周壁101构成一个液体密封的容器，所以如果辊组件向和轴21相对的轴向端壁102倾斜，也没有泄漏的可能。然而，在另一个轴向端壁102，轴21在内套103的内边缘穿过主轴向端壁，在内套103的端部形成的简单的整体密封保证流体不在密封103S和轴21之间漏出是困难的，或是不可能的，这是因为，例如在一切都可能的情况下，当大量的润滑油聚集在密封的交界面和相对于密封运动的表面上时，在两个相对运动的表面之间用简单接触密封的形式提供可靠的密封是极其困难的。但是按照本发明，润滑集液池7的构造保证了该润滑剂不聚集在密封的交界面，而且大量的润滑剂30不再同内套103和轴部件21的密封边103S相接触。因而，只需要密封住偶而情况下暂时接触上述交界面的润滑液滴;确信接触密封足以达此目的。更具体的参见图1B和1C，当辊组件朝装入轴21通过的一端倾斜时，润滑剂30被保持在集液池7内，而且甚至不接近密封点103S。因而，把辊组件设计成在接近润滑剂可能漏出去的区域，即壳10的密封点103S和穿过壳10的轴21之间的交界面处没有大量的润滑剂30。
借助于这个结构，提供的润滑剂可大大降低上述辊体23和园周壁101之间的摩擦系数。特别是，润滑剂的存在使摩擦系数至少减少到2.5分之一(在一个实施例中从0.1降低到0.04)。这样，显著地减少磨损，延长了辊组件的寿命。润滑剂的存在也降低了由辊产生的噪音。
运用上述普通组件的多种形式，可以将图1A-1C表示的基本原理引伸到大量具体应用场合，为叙述引入基本辊组件的实际实施例中的各种特性，将在以后参照几个具体的实施例讨论这些特性。一般情况下参照一个详述实施例所讨论的具体特性，很容易与根据别的实施例所述的其它特性相结合，因此图2所示壳和辊体形状可用于如图3所述的轴和辊体分离的结构和图4所示的短轴或图5所示的双向轴组件。还有，如前面曾提到的，在每一个视图中，辊体23与壳10的间隙被改大了许多。实际上这个间隙非常小，辊体23是在壳内润滑薄膜上滑动的。
图2是按照本发明的一个辊组件的侧剖视图，如图所示，该辊组件包括一个壳10，一根轴和辊体20，辊体20包含一个在壳10内滑动的辊体23和一根沿轴向伸出壳10外的轴21。尽管图2所示的轴21和辊体23是整体的，也可以分开制造，如下所述。为了让辊体23在壳内滑动时得到润滑，在壳10内有许多润滑剂。注意，在这儿用的术语是“滑动”，它表示的是壳10和辊体23之间的相对运动。在特定的情况下，当辊体23保持大至固定时，壳体10实际上是转动的，当该辊组件作为轮子，或当壳支承一个转动件，例如在专门的输送系统中就是这种情况。
上述壳10包含一个轴向延伸的内套103。内套103环绕轴21，并且在套的内径边缘与轴21有间隙。为了限定集油池7，套的外表面与壳外周壁的内表面有间隔，如在上面所讨论的那样。在这个实施例中，上述辊体23还包含一个环状锥形凸起231，该凸起变尖形成一径向向里的点或滴流边231E。该轴向套103包含一径向向外延伸的边103R，它与环形凸起231的边缘相接触，装配后的状态如图2所示。借助于这个结构和辊体23的锥形及内套103，如图2所示，由辊体携带到壳10上部的任何少量润滑剂，通过环形凸起231，沿轴向直接进入集液池7，而且返回壳的底部，如图2所示。还有，因为该滴流边231E跨过径向外伸边103，还因为内套103的向下的斜面，没有润滑剂流入内套103和辊体23的交界面的可能性。最后，由于内套103R的径向延伸边103R的辊体23的凸起231之间的接触，在壳10与轴和辊体装配件20之间提供了接触密封，以至在不愿出现的情况下(如用力摇晃该辊组件)，润滑剂将到达径向延伸边103R和环状凸起的交界面，亦能防止润滑剂离开壳体10。该接触密封也禁止灰尘和其它污染物进入该辊组件。
如图2所示，为了能使壳本身的制摸容易和简化装配辊组件，壳体10通常是分开的。在图2所示的装配状态下，壳10被分离的部分10A和10B，它们每一件都是可模塑的，即以一个单模铸成，不需要可替换的模板或类似物。如愿意，这些工件也可吹塑制成。在一种拼合壳体的情况下，壳10A和10B可用任何已知的方法结合在一起，如用超声焊或粘接，一旦被结合在一起，分开制造的这些部件不会影响壳的液体密封性能。在这描述的每一种辊组件，一些拼合壳体的成型方法可供优选。
图3表示本发明的另一种辊组件，在此实施例中，轴21与辊体23是分开制造的，两者由一种联接装置结合在一起，该联接装置包含附加的连接件，这些联接件被制作在两个将要结合的工件上。在所述的实施例中，联接装置包括一个在轴上制成的螺纹21T和一个在辊体内附加的螺旋;然后可将轴21螺旋拧入辊体23内。不用说这将在轴21和辊体23之间提供一种可拆联接。通过粘接的措施，或通过一些螺纹成形，如在初次装配后不让轴从辊体23中松扣退出，可使上述联接成为不可拆的。自然任何合适的联接件都可采用。如，在图4、6和6A或采用卡合型联接件。其它类型的联接件如键锁或铆接型联接也可采用。
图3的辊体23也包括一个具有滴流边231E的环形凸起231。可是该辊体23不包含上述实施例中的逐渐倾斜的表面。图3实施例的轴套103即包含了一个径向延伸凸起103R，也包含了与轴套103整体铸成的密封唇103S。与前面所述实施例相同，环状凸起231的滴流边231E悬垂在经向外伸部件103R之上，提供了一种叠瓦效果，消除了润滑剂流到壳10和轴与辊体装配件20的交界面的可能性。
在图3的实施例中，壳体还包括一个沿径向朝里延伸的止推面10T，适于与辊体23的一个侧边接触，达到支承推力的目的。该辊体23的另一侧边包括一环状唇，为提供相似的推力支承，它与壳的轴端里面相接触。在壳10和辊体23之间轴向间隙和径向间隙为了叙述的目的被改大了许多。实际上，在壳10的下部周边上，并且至少在壳10的一个轴向侧边上，辊体23与壳体只靠一层薄的润滑膜分开。
如图3所示的那样，轴21和辊体23之间的可拆卸联接仅用于壳10和轴21(或与它接触的某些另件)都比其它部件靡损大的情况。当壳10作为拖车或翻斗车的轮子时，就会有这种情况。在这种情况下，宁肯移走壳或轮子、替换它们，而不要报废整个轴组件。但是，在一般情况下，要求辊组件具有十分长的使用寿命，所以一般不需要提供可拆联接。
图4表示按本发明的另一种辊组件。在此实施例中，轴21和辊体23如图所示制成一体。可是，如上所述，为了简化装配，除壳是制成可分的之外，轴21和辊体23一般是分别制造的。该轴21实际上是一根短轴，它稍微伸出壳外而且被制成带卡合联接件20P，该联接件20P使短轴21转动固定在任何其它轴上，或一个固定的支承件上，支承件上带有附加的联接件。尽管图中所示的是一个简单的卡合型结构，但任何已知的联接，如上所述的螺纹联接，也可被采用。如图所示壳10包括一个止推表面以支承端推力，辊体23能够与壳的两个轴向端面中的任何一个相接触。轴套103还包含一个单唇密封103S。如果需要，更复杂的密封，如分级密封或叠瓦型悬挂结构自然可以被采用。
图4的辊组件也表示了有标准化组件的可能性，它可以为多种用途简单卡合联接到位。例如，若将辊组件用来支承辊式输送机的辊子，这些辊子可以简单的卡入短轴21的轴端，面壳10被固定在支架上。此外，若辊组件用于高架工字梁输送机上，短轴将被固定在安装托架上，而壳10可以沿A字梁滚动。若把辊组件用于拖车或翻斗车上，短轴21将直接插入拖车或翻斗车的轴套或车体里，且辊组件的壳10作为轮子。
图5表示了本发明的另一实施例。除去构件具有略微不同的形状和轴21从壳10的轴侧两端伸出之外，这个实施例与图3所示的实施例很相象。参照图5，可以了解轴从该组件每一轴线端伸出的结构不会妨碍该组件的润滑效果，只要在壳10的每一轴端都提供一集油池7。图5所示的双向轴组件的类型可以作为单个车轮用于拖车或小车上，或在壳10每一端上用作辊式输送机的中间支承。
图6表示本发明的一个实施例，在该实施例中将集油池7制作在辊组件20中的轴21上。在所示的实施例中，该集液池7被制成轴21的中心孔。在壳10的里面和集油池7之间，由多个周向间隔排列的孔7P形成流体通路。如图6所示，当倾斜支承辊组件从正常位置移开时，液体进入集液池7;当辊组件处于图6所示的正常位置时，润滑剂就流出集液池。整体形成的密封如分级密封或唇式密封，正位于孔7P的同轴向外的地方，以至使任何接近壳10内的轴21交界面的流体流入孔7P，而不逆着密封103和流出壳10的外面。这个实施例也包括了在壳和辊体23的每一端的止推面，所以可以吸收掉诸推力。
该轴21和滚动件23可整体制成。但是在所示的实施例中，上述部件是分开制造的，而用一个不可拆的卡合型联接互相结合，该联接是按本发明的要求联接。该卡合型联接包括在轴21的一端形成的锁定挡爪20P。为了让挡爪20P进入在辊体23的内园周制成的槽23G，该挡爪在径向具有足够的韧性。辊体23还包含一个挡台23E，所以当挡爪槽23G内滑过台23G时，它不能转动地、不可拆卸地锁定到位，使辊体23相对轴21固定。
如图6A所示实施例的锁定装置包括两个锁定挡爪，以确保上述部件间的紧固联接，自然各种卡合型的联接可以被采用;更进一步，若需要，这种卡合型联接可用在其它在本申请公开的实施例中。
当然，在轴21中，有许多方法制成限定集油池7的中心孔。在所述的实施例中，由于轴21的一端起到联系的作用，则在轴21的另一端以长孔的形式构成集液池7，而后用堵塞21P(最好是某些类型的塑料)堵住长孔的轴向端，从而限定了一个油腔。如上面所指出的，提供或制成孔7P使得在轴21的外表面和油腔或油池7内部的流体连通。
图7-10表示了本发明的辊组件的几种应用。如上所述，在用于任何场合时，本发明的辊组件的结构最好是让轴21和辊体23联接，又与壳10内的下部接触，在该处聚集了润滑剂以保证正常滑动。
在图7所示的实施例中，按本发明制作辊组件用于高架输送机上;为了让托架借助于本发明的辊组件沿A字梁5移动，输送机中每两个辊子与许多托架中的一个托架相联接(图示的托架是其中之一)。在这个实施例里，制成的辊组件具有短轴21，该轴是简单快速卡入托架31，如图7所示。自然，可采用其它形式的联接。
图8表示本发明的辊组件用于支承辊式输送机上可转动的长辊4，这时一个长辊与两个辊组件的轴21固定联接，并且两个辊组件的壳10支掌在固定支架2上，不能转动。
在图9所示的实施例中，本发明的两个辊组件用单根轴互相连接，实际上该轴起到车轴的作用，而辊组件的壳10起轮胎的作用。在这种场合下，可将壳10制成，或在其外部另外提供一种合适的橡胶轮胎或塑料轮胎。图9中剖开的一端表示辊组件本身包括叠瓦型结构和一个唇式密封，以防止任何漏油的可能性。
图10表示了用本发明的辊组件支承一根辊式输送机的长辊4的另一种方法。在本例中，长辊4是一处中空的筒。辊组件装入该辊筒的相对端，如图10所示。
在图10中，将辊组件压入辊或筒的各端，辊组件可以以任何已知的可拆的或不可拆的方式固定于长辊4的各端，包括用(不限于)下述方式粘接、花键配合，卡合装配、弹簧装配、螺纹、或者如图10B所示的锯齿连接。在图10B所示的特例中，辊筒的端部制出锯齿，所以当把辊组件压入辊筒4的头部时，该锯齿牢牢抓住壳10的外表面，使辊组件固定于辊筒4的端部。
图10的实施例与图8的实施例的不同点在于辊组件的壳10是直接固定在辊筒4上。因而，在工作中，是壳10，而不是辊体23与辊筒4一起转动。在这个实施例中辊体23与轴21是固定的。为了让辊体23和轴21确保静止不动，可以将轴21制成六棱杆，最好如端视图10A所示。六棱杆或轴21装入栏杆或侧支架2的配合孔中，所以该六棱杆或轴21与栏杆牢牢地固定在一起。该六棱杆穿过辊23中的配合孔，所以可转动地安装辊体23。
为清楚起见，图中所示辊体23与壳10内表面有间隙。在工作中，壳10与辊体23当然是相对滑动的。在图10所示具体的实施例中，当辊体23被固定的同时，壳体10是运动的。
在如图10中所示的实施例中，在辊组件的顶部，壳10和辊体23互相接触，这是因为重力把长辊4和壳10压到辊体23上。这样在其上端接触的辊组件可能出现问题，因为润滑剂受重力作用下处在辊组件的下部。但是，实验已经表明，在这种特殊的应用中，转动的塑料壳10离心抛出润滑油来有效润滑。这种离心效果基本上实现了，因为这是外部的壳10转动，而不是辊体23转动。假如在这儿换成是辊体转动，就不能充分的润滑了。
在这个特殊结构中，发现在六棱杆或轴21和辊体23都用金属如钢制成时，效果最佳。辊体23也可以制成塑料的或带有高性能轴承材料作为外套的不贵重金属制成，如下面的图12所示。壳10可以用塑料材料制成，如用DELRIN。用于输送的长辊可用金属，也可用塑料制成，以适于要用的场合。
在图10中，先把辊组件插入输送机辊4的相应端，没有六棱杆21。然后，辊4对准在栏杆上或支架2上的孔，六棱杆21插入栏杆上的孔和在输送机辊中的辊体23上的孔，结果将辊4支承在栏杆上。
为了将壳方便地联接到固定支架上，或如图10中所示的输送机系统中将其联接到转动的辊上，当然存在多种壳体结构。例如，用螺栓或类似工件将壳体紧固或牢固联接在支架上。可是，当采用附加结构使壳联接在长辊或支架时，如用螺栓、销、或粘合剂，将失去本发明的某些优点。如前所述，本发明的辊组件可用于确实需要几十万个这种辊子的结构上，如在工地上每一个辊子都需要粘接或销联接，装配成本会急剧增加。因此，最好不用附加装置就能安装到位的辊组件。
在图10B中所示辊组件的壳10的外表面锯齿是一个简单的嵌入的联接方式。在图11-11C中表示了一个更完善的壳体结构。如这些附图所示，将壳10的外表面制成具有在周向间隔设置的一系列长波纹10d，还有一个端法兰10f。该端法兰是用来在壳体装入辊体时，如装入图10的辊4时，使壳体保持在端部，不会滑进辊里。当然，如果壳体插入固定的支架，端法兰就没有用了，如将辊组件插入固定支架的侧面时就是这样。但是，在某些情况下，当壳体在固定支架的旁边准确定位时，该端法兰会有用的。
除去壳体上伸出的法兰部分，波纹10d限定了壳体最外园，在图11A、11B、11C中表示得最清楚，壳体10还具有一系列沿周向间隔排列的孔10b，它们切去每个长波纹10d的下部。借助于这样的排列，每一个长波纹10d被弹性支承在壳体的剩余部分上，这样就可以沿径向朝内压波纹10d，就可使壳体能够被压配合于有略小于壳体外径的内孔里，该壳体的外径取自波纹向外的最凸处。一旦将壳体装入开孔中，塑料壳10趋向于沿径向朝外鼓起，则使壳体在那儿被紧固住。
图11A、11B和11C所示的结构已被证明容易装配到图10所示类型的固定支架或筒式辊子上。从而，确信这种类型的壳结构特别适用于大批量使用的场合，在该场合，诸多辊组件必须装配到位。
在图11B表示的最清楚，壳体具有一个敞开的端面，该端面有销边107，适于容纳一个端盖(未画出)。该端盖可以是简单密封壳体的端盖，也可以变化成具有一个轴孔和与壳的另一端相似的集液池，这样，轴就可以从壳体的每一端伸出。
图12、12A和12B显示出经变化的壳体结构。这些图表示的是一个完整的辊组件，它包括壳体10，辊体23，该辊体具有一个六方孔，按本发明的另一方面的要求，在辊体的外围有一层硬的轴承材料做成的套15，如用弹簧钢制成。辊体的其余部分用金属或塑料制成，在这种情况下，辊组件适于在其每一端都有向外伸出的轴。当然，壳体形状也可以是在其一端是封闭的，如象图1所示的那样。
为了给壳体提供一个弹性的外表面，在此实施例里，在壳体的两个端面上邻近其外园处制出表面槽10g。此外，图12A和12B表示的最清楚，在壳的两头，沿壳体10的外园边上，开有环向间隔分布的径向狭槽10r。上述表面槽10g和径向槽10r共同限定了在园周上间隔排列的一组悬臂式凸起104。还有，在图12和12A中表示的最清楚，壳10的接近轴端的外园上有一向上的小斜度。这样壳10的最外园处是在壳的两端，即在悬臂式凸起104的轴向端处。因此，如图12所示，该外周具有一个很小的“U”形状。
把上述所有的要求考虑进去，壳体的外园是由凸起104在轴端处确定的，这些凸起是弹性或韧性地装在壳体的剩余部分，所以可以用将壳体压入筒、辊或固定支架的方式将壳体装配入一个辊筒或固定支架上，这样上述凸起104沿径向朝里弯曲，从而使壳固定地和紧贴地安装入辊、筒或固定支架里。一旦进入筒、辊或固定支架的孔中，凸起104马上向外弹出，保证壳固定在支架中。
还有，可以看出，以特殊的方法制成的壳，其外园是弹性变形的，使辊组件得到一个自紧固结构。这使辊组件装入输送机系统或其它用途的装配简化了。象前面所提到的一样，当辊组件用于需要几十万个辊组件的输送系统或某些另外用途时，非常显著地节省了装配时间。
可以按任何合适的加工方法制造本发明的辊组件。制造通常包括下列步骤首先，模塑所需的塑料件，如果有非塑料另件也加工出来，本发明的另件形状，一般来说，特别是壳的形状，允许采用两片或三片注塑成型，或在某些情况下采用吹模的模制方法。模制后，将辊体和轴20放入壳的一个分部件10A，为封闭该辊体23，将另一壳体10B绕上述件20装配，随后用超声焊将壳部件10A和10B联接，也可用粘接或其它一些合适的方法形成一个完整的辊组件。再通过予先制成的润滑孔(10L)注入润滑剂，或通插入的管子注入。在注入所需量的润滑剂后，密封或堵住润滑孔或用插管形成的孔，以保证辊组件的流体总量。
在制造本发明的辊组件时应重点注意各个部件的形状和尺寸。这些要求确定了能被采用的模制类型和模制技术。还有，在根据本发明设计辊组件时，一个重要的因素是应容易制模。其它重要的因素是成本，予期使用和所需耐久性。如上所述，相信考虑了这些因素，存在许多辊组件的型式和形状可供选择。
应注意本发明提供了超过传统使用滚柱轴承装置的许多优点。具体说，因为它有全塑润滑结构，本发明具有寿命长，几乎不产生嗓音和比已知辊组件成本低。更进一步，由于本发明可以用不腐蚀部件整体构成，它可安全地用于卫生的环境中，如用在食品加工厂里。
本发明还有大量优点，超过不润滑的全塑系统。由于在辊组件里的润滑，嗓音小，摩擦力至少被减少到2.5分之一，所以显著地减少了磨损，延长了辊组件的寿命。还有本发明包括了一个模制唇式密封，从而防止了任何滴漏的可能性。该辊组件可以用以任何工程塑料制造。无论如何，相信DELRINTM对上述所讨论过的应用是特别合适的。
权利要求
1.一种密封的辊组件，包括一个轴和辊体装配件，包括至少一根轴和一个与上述轴固接的辊体；一个壳体，该壳体环绕上述辊组件和具有一个用于安装每根轴的孔，为了密封该壳体的内部，上述壳体包含一个和上述的轴与辊体装配件相接触的整体制成的密封，而且上述的壳包含一个园柱形内接触表面，在该表面上允许上述辊体适当滚动；一种在上述壳内放置的予定数量的润滑剂，用来润滑该壳的内接触表面；和一个集液池，当辊组件从水平方位移到使润滑剂流向上述轴的安装孔的方位时，让上述润滑剂流入和保持在该集液池内。
2.根据权利要求1所述的辊组件，其特征在于其中的集液池在接近轴安装孔处的壳体端壁内形成。
3.根据权利要求1所述的辊组件，其特征在于上述的壳体还包括一个作为轴的安装孔的轴向向里延伸的套，该套环绕上述的轴，以上述套的外周和上述壳体的内表面为界限定一个环形集液池。
4.根据权利要求3所述的辊组件，其特征在于还包括一个在上述轴向套上制成的一个唇式密封。
5.根据权利要求1所述的辊组件，其特征在于上述轴是和上述的辊体整体制成的。
6.根据权利要求1所述的辊组件，其特征在于上述轴是和上述辊体分开制成并固定结合的。
7.根据权利要求6所述的辊组件，其特征在于上述轴是用可拆的联接件同上述辊体相固定的。
8.根据权利要求6所述的辊组件，其特征在于上述轴是用卡合型联接件同上述辊体相固定的。
9.根据权利要求1所述的辊组件，其特征在于上述辊体包括一个终端是滴液边的环形凸起，在其中上述壳的轴向套在上述滴流边之下轴向延伸，而且是向上倾斜的，使从上述滴流边滑下的润滑剂直接流入上述的集液池。
10.根据权利要求1所述的辊组件，其特征在于其辊组件全部用非金属元件构成。
11.根据权利要求1所述的密封辊组件，其特征在于上述壳包括一个具有许多间隔分布的凸起外周，上述每个凸起下部被切去，从而这些凸起能够径向向里变形使上述壳插入一个孔洞中。
12.根据权利要求1所述的密封的辊组件，其特征在于其中上述壳体具有一个大致上是圆柱形的外周，而且上述凸起包括从上述园柱形外表面径向凸出的长波纹，还包括为了切去波纹下部在该壳上每个波纹下制成的孔。
13.根据权利要求1所述的密封的辊组件，其特征在于上述凸起包括间隔旋转的悬臂式凸起，每个悬臂凸起一端由上述壳体支承，还有一个无支承的端;而且壳体径向最外部分在上述悬臂凸起的无支承端处，为允许上述壳体插入孔洞中，上述径向最外部分靠径向向里弯曲来支承。
14.根据权利要求1所述的密封的辊组件，其特征在于其中壳体具有一个锯齿形的外周表面。
15.根据权利要求1所述的密封的辊组件，其特征在于上述壳体的外园周有许多靠径向向内弯曲的弹性安装凸起，使上述壳体顺利地插入孔洞中。
16.一种密封的辊组件，包括一个壳体，这个壳体具有一个园柱形内表面和在该壳上至少制成一个轴的安装孔，上述壳体还包括一个与上述壳体整体制成的密封;一个轴和辊体装配件，包括一个位于上述壳内的、相对上述壳体内园柱形表面滚动的辊体，至少有一根轴，由上述轴安装孔插入壳体并与上述辊体固定，与上述轴和辊体装配件在密封点上滑动接触的密封;一种装在上述壳内的、予定数量的润滑剂;和一个至少由上述轴和上述壳中之一形成的润滑集液池，该集液池用来盛装润滑剂，无论辊组件的方向如何，润滑剂不会在该密封点聚集。
17.根据权利要求16所述的辊组件，其特征在于上述壳体还包括一个套，它在上述轴的安装孔的轴向向内延伸，终止于轴和辊体装配件的密封接触端，该套的外园周与上述壳的壁的一部分限定了一个环形润滑集液池。
18.根据权利要求17所述的辊组件，其特征在于在该辊体上制成一个环形凸起，使润滑剂直接进入上述的集液池、远离轴和轴向套的接触表面。
19.根据权利要求16所述的辊组件，其特征在于上述的轴与辊体是分开制成的。
20.根据权利要求16所述的辊组件，其特征在于上述的轴与辊体是整体制成的。
21.根据权利要求16所述的辊组件，其特征在于上述辊组件全部是用非金属材料制成的。
22.根据权利要求16所述的辊组件，其特征在于上述集液池是在上述的壳内制成的。
23.根据权利要求16所述的辊组件，其特征在于其润滑集液池是在上述轴上形成的。
24.根据权利要求16所述的密封的辊组件，其特征在于在上述壳体上带有许多间隔凸起的外围面，每个外围凸起被切去下部，所以凸起可以径向向里变形从而便于将上述壳体插入一个孔洞。
25.根据权利要求16所述的密封的辊组件，其特征在于壳体的外周大致上是园柱形的，而且从上述园柱形表面具有向外凸出的长波纹的多个凸起，在该壳上每个波纹下方还有制成的孔以切去上述波纹的下部。
26.根据权利要求16所述的密封的辊组件，其特征在于上述的凸起中还包含间隔设置的悬臂式凸起，每个悬臂凸起具有一个靠壳体支承的一端和一个非支承端，而且其径向的最外部分在上述悬臂凸起的非支承端处，为了允许该壳体插入一个孔洞中，上述径向最外部分靠径向向里弯曲来支承。
27.根据权利要求16所述的密封的辊组件，其特征在于上述壳体具有锯齿形的外周。
28.根据权利要求16所述的密封的辊组件，其特征在于上述壳体的外周有许多个径向可向里弯曲的弹性安装凸起，便于将该壳体装入一个孔洞中。
29.一种输送机系统，包括一对间隔固定的支架，许多在上述的间隔固定的支架之间延伸的轴，一个输送辊支承在上述的每根轴上，并可转动，每个输送辊由多个辊组件支承在上述轴上，每个辊组件包括一个辊体固定在上述轴上，并可转动;一个壳体，这个壳体环绕上述辊体和轴;上述壳体包括一个固定在上述输送辊的外周表面和一个园柱形内接触表面，这个内表面适于与上述辊体的园柱形外表面相对滑动;为了润滑上述壳的内接触表面、一予定量的润滑剂放在上述壳内;还有一个集液池，当上述辊组件从水平方位移到使润滑剂流向轴的安装孔时，让润滑剂流入并保持在该集液池内。
30.根据权利要求29所述的输送机系统，其特征在于其辊体是用金属制成的。
31.根据权利要求29所述的输送机系统，其特征在于其中的轴是非园柱形的。
32.根据权利要求29所述的输送机系统，其特征在于其中的壳体部分是由塑料材料制成的。
全文摘要
一种润滑的辊组件，它可以全部由非金属的部件构成。辊组件包括轴和辊体，它们相互固定，被壳体包围。该辊体适于相对壳体的内表面滚动。为了润滑辊体，壳内装有大量润滑剂。一个集液池即可以制作在壳上，也可制作在轴上，所以无论辊组件的方向如何，润滑剂不会流到壳与轴的交界面上。辊体可以具有一个滴流边以进一步防止润滑油从壳和轴的交界面上直接流走。
文档编号F16C17/02GK1061840SQ9111065
公开日1992年6月10日 申请日期1991年10月9日 优先权日1990年10月9日
发明者罗素·D·艾迪 申请人:罗素·D·艾迪