专利名称：一种扭力直线轴承的制作方法
技术领域：
本发明属于机械工程技术领域，具体涉及一种扭力直线轴承。
背景技术：
机械制造中，许多传动结构的主动件和被动件之间的距离会随时发生变化，为了保证机械传动的稳定运行，传统的机械设计中，通常把传动杆设计成两部分，然后通过花键结构进行连接。花键结构中啮合齿提供传动过程中的转矩，保证传动力的传递，套和杆的相对位移伸缩保证传动适应主动件和被动件间距离的变化。花键结构虽说满足了传动体间的距离变化要求，但是同时也对传动结构本身提出了严格的要求。因为花键属于滑动摩擦，需要主动件与被动件的固定和结构本身比较牢固，否则无法克服花键之间的摩擦力，轻者造成机构卡死，重者受传动力的影响，造成机构损毁。因此，对于许多低结构稳定性、高传动力要求的机构，必须设计专用跑道，以实现不规则运动轨迹的传动结构。这不仅大幅度增加机械制造成本，而且技术难度也显著加大。综上所述，研究一种成本低廉、使用方便的扭力直线轴承及其加工方法是本领域技术人员的研究目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够替代原有机械设计中花键结构，且应用于需要自由伸缩的转动结构中的扭力直线轴承。
本发明提出的扭力直线轴承，由挡圈1、密封件2、轴承套3、钢珠4、钢珠保持架5、止滑螺钉6组成。其中，钢珠保持架5为正多边形直筒状结构，位于轴承套3内，轴承套3两端距离端壁一定距离的内侧壁各设有一个圆环形凹槽，为挡圈槽10，挡圈1位于挡圈槽10内，并位于钢球保持架5两端，挡圈1通过止滑螺钉6固定于轴承套3上，用于防止挡圈1的滑动；密封件2位于挡圈1外，填充安装缝隙用于防尘；钢珠保持架5内壁的每个侧平面沿轴向均匀分布有2-3排具有锁珠功能削球形圆孔9；钢珠保持架5的孔9内安装钢珠4，且钢珠4直径大于钢珠保持架5的壁厚。
本发明中，轴承套3端壁的外缘呈圆形结构，内缘为与钢珠保持架5截面相似正多边的直筒体结构，轴承套3的正多边形内缘尺寸要保证安装时能够与钢珠保持架5上的钢珠4实现紧配合。
本发明中，轴承套3一端嵌于法兰台8内，具有该种轴承套3的扭力直线轴承主要应用于仅需要连接扭力直线轴承一个端面的结构设计，由其装配的扭力直线轴承称为单边扭力直线轴承。
本发明中，轴承套3的两端嵌于法兰台8内，具有该种轴承套的扭力直线轴承主要应用于需要同时连接扭力直线轴承两个端面的结构设计，由其装配的扭力直线轴承称为双边扭力直线轴承。
本发明中，挡圈1的外缘呈圆形结构，内缘呈正多边形的扁平开口环。环的开口是在环的其中一个内直边向外斜向切断口，且挡圈1的外缘圆形直径与轴承套3内的挡圈槽10的直径相同，内缘正多边形的尺寸与钢珠保持架5的内径相同。挡圈1对应于轴承套端壁止滑螺孔的位置开有止滑通孔。
本发明提出的扭力直线轴承的加工方法，其具体步骤如下(1)钢珠嵌于钢珠保持架内的加工钢珠保持架的加工方法可以采用整体成型或分体成型两种方法；A、整体成型法即预先加工具有圆柱直孔的保持架筒体，然后在筒体内穿放一个专用压合夹，将钢珠4置于钢珠保持架5的筒身圆孔9内，通过压合夹使钢珠保持架5筒身圆孔9边缘内收，锁住钢珠4，即得嵌有钢，4的钢珠保持架5；专用压合夹主要结构为上下两个压块，压块的宽度与筒体截面内缘正多边形单边长相同，压块压制表面对应筒体圆孔具有内径与筒体圆孔相同的圆筒形短凸起，凸起的内孔深度与设计钢珠暴露高度相当；B、分体成型法即将钢珠保持架5的筒体分成托架筒和多块锁珠板分别加工，每块锁珠板对应托架筒的一个侧面，托筒侧面和锁珠板分别开圆锥形穿孔，将钢珠4置于托筒圆孔9中，对应合上锁珠板，通过在两端铆接的形式固定锁珠板与托筒，即得嵌有钢珠4的钢珠保持架5；(2)将钢珠保持架5嵌于轴承套3内，施加一定的力使挡圈1发生弹性变形后，装入轴承套3两侧的挡圈槽10中；校正挡圈1内缘与钢珠保持架5内缘对齐，用止滑螺钉6固定挡圈1；在滑螺钉孔位置灌注密封胶，即得密封挡圈1外部的安装件2；(3)将轴承套3的一端或两端嵌于法兰台8内，并将轴承套3与法兰台8加工成一体，即得所需要的单边或双边扭力轴承。
本发明提供的扭力直线轴承的优点为(1)正多边形截面设计为转动连接提供转矩，提供了花键结构应有的供能；(2)变花键结构中的滑动摩擦为滚动摩擦，伸缩阻力小，特别适应扭力大而拉力小的伸缩的转动杆结构。(3)装配式的结构设计和安装工艺，使加工制造方便。
图1为本发明扭力直线轴承主视图。
图2为本发明扭力直线轴承俯视图。
图3为本发明的单边扭力直线轴承主视图。
图4为本发明的双边扭力直线轴承主视图。
图中标号1为挡圈，2为密封件，3为轴承套，4为钢珠，5为钢珠保持架，6为止滑螺钉，7为法兰连接孔，8为法兰台，9为钢珠保持架侧壁上的圆孔，10为挡圈槽。
具体实施例方式
下面结合附图通过实施例进一步说明本发明。
实施例1钢珠保持架5是采用由耐磨材料加工的截面内外缘均为正六边形的直筒体，筒体壁身的每个侧平面沿轴向均匀分布2-3排具有锁珠功能削球形圆孔9；钢珠保持架5的圆孔9内安装钢珠4，钢珠4直径大于钢珠保持架5的壁厚；削球形圆孔9的对称内收腔体，保证钢珠4能够暴露在保持架壁身的两侧的同时，钢珠4锁定不能逃逸；钢珠保持架5上的削球形圆孔9直径要略大于钢珠4，保证钢珠4能够自由转动。这样由所有钢珠4内定点共同围成的筒体构成轴承的滑腔。
轴承套3为一个截面外缘为圆形、内缘为与钢珠保持架截面相似正多边形的刚性耐磨直筒体。轴承套3的正多边形内缘尺寸要保证安装时能够与钢珠保持加上的钢珠实现紧配合。轴承套3两端距离端壁一定距离的内侧壁各有圆环形凹槽，用于安装挡圈1，称为挡圈槽10。轴承套3两端壁轴对应于两个直边内壁中线的位置开下沉式螺孔，用于止滑螺钉6的安装。
挡圈1为一个外缘为圆形，内缘为正多边形的扁平的开口环。环的开口是在环的其中一个内直边向外斜向切断口。挡圈1的外缘圆形直径与轴承外套挡圈槽的直径相同，内缘正多边形的尺寸与钢珠保持架的内径相同。挡圈1对应于轴承套3端壁止滑螺孔的位置开止滑通孔。
法兰台8为扁平的刚性圆环。环的外缘尺寸能够保证外部安装需要，环的内缘尺寸与轴承套的外缘尺寸相同，环片上对称开设法兰连接孔。
把轴承套3的一端嵌入法兰台8，并将轴承套3与法兰台8加工成一体，构成单边扭力直线轴承。具有该种轴承套3的扭力直线轴承主要应用于仅需要连接扭力直线轴承一个端面的结构设计。
把轴承套3的两端都嵌入外法兰台8，并将轴承套3与法兰台8加工成一体，构成双边扭力直线轴承。具有该种轴承套3的扭力直线轴承主要应用于需要同时连接扭力直线轴承两个端面的结构设计。
扭力直线轴承的加工方法为先把钢珠嵌入保持架，然后进行轴承整体组装，最后安装法兰台。
钢珠嵌入保持架有整体成型和分体成型两种加工方法整体成型法预先加工具有圆柱直孔的保持架筒体，然后筒体串放一个专用压合夹，放入钢珠在筒身圆孔，通过压合夹使筒身圆孔边缘内收，锁住钢珠。专用压合夹主要结构为上下两个压块，压块的宽度与筒体截面内缘正多边形单边长相同，压块压制表面对应筒体圆孔具有内径与筒体圆孔相同的圆筒形短凸起，凸起的内孔深度与设计钢珠暴露高度相当。
分体成型法把保持架的筒体分成托架筒和多块锁珠板分别加工，每块锁珠板对应托架筒的一个侧面，托筒侧面和锁珠板分别开圆锥形穿孔，放入钢珠在托筒圆孔中，对应合上锁珠板，通过在两端铆接的形式固定锁珠板与托筒。
轴承整体的组装把钢珠保持架塞进轴承套；用力使挡圈发生弹性变形后装入轴承架两侧的挡圈槽中；校正挡圈内缘与钢珠保持架内缘对齐，用止滑螺钉固定挡圈；从止滑螺孔位置灌注密封胶，密封挡圈外部的安装缝。
法兰台安装将轴承套3的一端或两端嵌于法兰台8内，并将轴承套3与法兰台8加工成一体，即得所需要的单边或双边扭力轴承。
扭力直线轴承应用和工作过程当某一机构使用本发明提供的扭力直线轴承时，机构提供的安装基础构件在安装基础背部必须有一定的筒状空间，筒的内径必须大于轴承钢珠内向顶点构成的正多边形筒体直径，该筒状空间称为滑筒。机构与轴承配套使用的转动轴截面必须是正多边形的轴，正多边形截面尺寸要保证能够与轴承钢珠内向顶点构成的正多边形筒体紧配合。安装时，正多边形的转轴插入轴承的滑腔内，行程套插式连接。安装时，是轴承安装基础构件作为滑动件，还是转动轴安装基础构件作为滑动件不限，作为固定件的一般作为驱动件，滑动件一般作为被动件。当转动轴安装基础构件作为驱动件，正多边形转轴转动时，受套在转动轴上的轴承与转轴正多边形直边的限制行程转矩，相互不能自由进行圆周滑动，而必须同步转动，因此带动轴承的安装基础构件转动。在转动过程中，如果轴承的安装基础构件需要进行直线位移，轴承套受固定连接关系也必须位移，轴承中的钢珠保持架受挡圈的限制不能串动，导致整个轴承都要同步位移。由于轴承内部的钢珠在转动轴和轴承套内壁构成滚动，轴承在转动轴上的运动阻力非常小，所以轴承的安装基础构件可以非常容易的往复直线运动。当轴承的安装基础构件作为驱动件，其运动过程与以上基本相同，不同之处仅为转动轴安装基础构件可以非常容易的往复直线运动。
权利要求
1.一种扭力直线轴承，其特征在于由挡圈(1)、密封件(2)、轴承套(3)、钢珠(4)、钢珠保持架(5)、止滑螺钉(6)组成，其中，钢珠保持架(5)为正多边形直筒状结构，位于轴承套(3)内，轴承套(3)两端距离端壁一定距离的内侧壁各设有一个圆环形凹槽，为挡圈槽(10)，挡圈(1)位于挡圈槽(10)内，并位于钢球保持架(5)两端，挡圈(1)通过止滑螺钉固定于轴承套(3)上；密封件(2)位于挡圈(1)外；钢珠保持架(5)壁身的每个侧平面沿轴向均匀分布有2-3排具有锁珠功能的削球形圆孔(9)；钢珠保持架(5)的孔(9)内安装钢珠(4)，且钢珠(4)直径大于钢珠保持架(5)的壁厚。
2.根据权利要求1所述的扭力直线轴承，其特征在于轴承套(3)端壁的外缘呈圆形结构，内缘为与钢珠保持架(5)截面相似正多边的直筒体结构。
3.根据权利要求1所述的扭力直线轴承，其特征在于轴承套(3)一端嵌于法兰台(8)内。
4.根据权利要求1所述的扭力直线轴承，其特征在于轴承套(3)的两端嵌于法兰台(8)内。
5.根据权利要求1所述的扭力直线轴承，其特征在于挡圈(1)的外缘呈圆形结构，内缘呈正多边形的扁平开口环。
全文摘要
本发明属于机械工程技术领域，具体涉及一种扭力直线轴承。由正多边形筒状钢珠保持架、轴承套、密封件、挡圈和止滑螺钉组成。钢珠保持架为正多边形直筒状结构，位于轴承套内，轴承套两端内侧壁各设有一个挡圈槽，挡圈位于挡圈槽内，并位于钢球保持架两端，挡圈通过止滑螺钉固定于轴承套上；密封件位于挡圈外；钢珠保持架壁身的每个侧平面沿轴向均匀分布有2－3排具有锁珠功能的削球形圆孔；圆孔内安装钢珠，且钢珠直径大于钢珠保持架的壁厚。本发明利用正多边形界面设计为转动提供转矩，提供花键结构转矩供能；直线轴承结构，变花键结构中滑动摩擦为滚动摩擦，伸缩阻力小，特别适应扭力大而拉力小的伸缩的转动杆结构。
文档编号F16C29/06GK1975187SQ20061014741
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月18日 优先权日2006年12月18日
发明者朱洪光, 徐立鸿, 吴启迪, 张青松, 蔡康香 申请人:同济大学