[实用新型]一种低摩擦力低重量的滚珠花键副

说明书

技术领域

本实用新型涉及到一种滚珠花键副，属于机械领域，具体的说是一种使用大量铝合金等轻质有色金属合金和极少量轴承钢制作花键母的滚珠花键副，常用于自动化设备和其它具有高灵敏度高可靠性的直线运动并传递扭矩的系统中。例如工业用机器人的架住以及机械臂、自动装卸机、传送机、自动搬运装置、轮胎成型机、点焊机主轴、高速自动涂装导向轴、铆接机、绕线机、放电加工机机头、研磨床主轴驱动轴、各种变速装置、精密分度轴等。 

背景技术

众所周知在机械设备中，需要在直线运动中传递扭矩的装置需要使用花键副，过去一般使用滑动式花键副，而现在的数控设备及其它具有高灵敏度高可靠性的设备中一般使用滚珠花键副，但这种常用的花键副的花键母部分都是全钢结构，其存在如下缺点： 

1. 材料成本高：花键母中的滚道需要提供高精度高硬度的轨道面，所以整个全钢花键母需要使用轴承钢等高价格的特殊钢材；

2. 制造工艺复杂，加工成本高：为了提供高精度高硬度的轨道面，花键母在加工过程中需要整体进行复杂的热处理工艺，在最后还需要对导轨面进行精密研磨；

整体重量大，高速运动惯性大，能耗高，设备投资和使用费用较高：整个花键母为全钢结构，由于钢铁材料是一种较重的金属，在运动中特别是高速运动中，这种高重量的花键母会产生很大的运动惯性，为保证整体运动部件的牢固性，其外围结构也要相应厚重，整体运动部件的重量和惯性更大，要达到设计速度，需提供较大功率的动力，传递动力的装置也要相对粗壮，最后导致整个设备的重量较大。

发明内容

一种低摩擦力低重量的滚珠花键副，设有花键轴1和花键母2。所说的花键轴1为一段圆柱体，其圆柱面上设有滚道B1；所说的花键母2由外套3、滚珠4、滚道5、回珠垫板6、回珠器7和端盖8组成；所说的外套3是一种使用铝合金材质制作的圆筒形结构，筒壁中设有多组相同的通孔系，每组通孔系包括一个通孔一B4，两个孔径较小的通孔二B5和一个与通孔一B4孔径相同的通孔三B6，外套3两端还分别设有螺纹孔B7和圆柱销孔B8； 

所说的花键轴1为钢质圆柱体，其圆柱表面均匀分布着数条凹进的由双圆弧构成的哥德式滚道B1。

所说的外套3中通孔系的数量和位置与花键轴1上弧形滚道B1对应。 

所说的外套3各通孔系中通孔一B4与花键轴滚道B1位置对应、与圆筒形内表面B3相交形成缺口C1，两个通孔二B5与通孔一B4相交形成缺口C2。 

所说的外套3的各通孔系中的所有孔均与圆筒形内表面B3的轴线平行。 

所说的回珠器7为使用高耐磨工程塑料制成的，端面与外套3内外径相同的短圆筒形状，其一个端面上设有两端分别与外套3上的通孔一B4和通孔三B6对应的腰形回珠槽B9、与外套3端面的螺纹孔B7对应的通孔B10、与外套3端面的圆柱销孔B8对应的圆柱销B11。 

所说的回珠垫板6为高耐磨工程塑料制成的板状环形结构，其内外直径与外套3的内外直径相同，其上分别设有与外套3上通孔一B4和通孔三B6对应的回珠通孔一B12和回珠通孔二B12’，与外套3的螺纹孔B7和圆柱销孔B8对应的通孔四B13和通孔五B14，回珠通孔一B12和回珠通孔二B12’的一端设有腰形回珠通道的一部分B15。 

所说的回珠器7的腰形回珠槽B9为敞开式结构，与回珠垫板6的回珠通孔B12共同构成花键母2两端的“U”形滚珠转向通道的设计结构。 

外套3的通孔二B5中装有高硬度的钢制圆柱形滚道5。 

所说的滚道5的截面形状可以是与滚珠4单点接触的纯圆形的，也可以是与滚珠4面接触的带有圆弧凹槽B15形式的，还可以是带有双点接触的双圆弧组成的歌德式沟槽B16形式的。 

本实用新型的优点是： 

1. 使用铝合金做花键母基体，使用高耐磨工程材料做两端的回珠结构和端盖，可节约大量昂贵的特殊钢材，材料成本大大降低；

2. 使用铝合金做花键母基体的方法，可以使用拉拔等工艺，可极大 的提高生产效率，圆柱形的滚道的加工方法也相对简单的多；使用某种高耐磨工程塑料精密注塑制造的回珠器和端盖，重量轻、工艺简单。因此这种花键母的加工成本相对较低；

3. 轻便的花键母的运动惯性也较小，安装和传递力矩的部件也可做得相对轻巧，也就是整个运动部件的重量和惯性均较小，要达到同样的设计速度，所需的动力消耗也小得多，传递动力的装置也可纤细一些，使得整个设备重量大大降低。

综上所述，本实用新型具有低成本、低摩擦力、低惯性等特点。使用本实用新型制作的设备更是具有低成本、低能耗、占用空间小等特性。