CN105209771B - 球接头 - Google Patents

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Abstract

本发明的球接头能将第三机械零件摆动自由地连接在互相摆动自由地连接的第一机械零件及第二机械零件的摆动中心附近，该球接头包括：球头螺栓(1)，其具有连接第一机械零件(80)的轴构件(11)，并且在该轴构件(11)的前端具有球部(10)；保持件(2)，其具有连接第二机械零件(81)的固定部，并且以上述球部(10)为模芯而通过铸造来成型且覆盖该球部的最大直径部，该保持件(2)以上述球部为摆动中心而将上述第一机械零件和第二机械零件摆动自由地连接；以及摆动支轴(5)，其朝与上述球头螺栓(1)的轴构件(11)交叉的方向从上述保持件(2)突出，形成与上述球部(10)不同的第二摆动中心并且成为第三机械零件(82)的连接部，在铸造上述保持件(2)时该摆动支轴(5)与该保持件一体化。

Description

球接头
技术领域
本发明涉及球接头，该球接头用于工业机器人的连杆动作机构等的各种连杆装置中。
背景技术
作为这种球接头，已知有专利文献1所公开的球接头。该文献所公开的球接头具备球头螺栓(ball stud)以及保持件，该球头螺栓在轴构件的前端设有作为连杆机构的摆动中心的球部；该保持件覆盖该球头螺栓的球部的最大直径部且与该球部的球面滑接。
在上述球头螺栓的轴构件连接有连杆构件等机械零件(machine element)，另一方面，在上述保持件设有用来连接其他机械零件的固定部。即，该球接头将两个机械零件摆动自由地连接且成为其摆动中心，以由这些机械零件构成例如并联连杆等的连杆装置为目的而经常使用该球接头。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-225065号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述的现有的球接头中，将两个机械零件加以连接并且在其间形成一个摆动中心。然而，根据连杆装置的构成有如下情况，即，想要将第三机械零件摆动自由地连接到由球接头所连接的两个机械零件，并且将该第三机械零件的摆动中心设置在上述球接头的球部附近这一情况。
现有的球接头没有第三机械零件的连接部，第三机械零件不得不连接在与球接头直接连接的其他机械零件。因此，第三机械零件的摆动中心不得不设置在远离球接头的摆动中心的位置，从而使连杆装置的设计自由度受到限制。
此外，虽可考虑对球接头的保持件的固定部进行第三机械零件的连接部的加工，但在该情况下，必须对上述保持件进行钻孔加工，并对该孔实施将作为连接部的销***等的加工，可能造成连杆装置组装时的加工工时增多而导致生产成本增加。
用于解决课题的手段
本发明鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种球接头，能将第三机械零件摆动自由地连接在互相摆动自由地连接的第一机械零件及第二机械零件的摆动中心附近，并且能以低成本生产。
为了达成上述目的的本发明的球接头包括：球头螺栓，其具有连接第一机械零件的轴构件，并且在该轴构件的前端具有球部；保持件，其具有连接第二机械零件的固定部，并且以上述球部为模芯而通过铸造来成型且覆盖该球部的最大直径部，该保持件以上述球部为摆动中心而将上述第一机械零件和上述第二机械零件摆动自由地连接；以及摆动支轴，其朝与上述球头螺栓的轴构件交叉的方向从上述保持件突出，形成与上述球部不同的第二摆动中心并且成为第三机械零件的连接部，在铸造上述保持件时该摆动支轴与该保持件一体化。
发明效果
在本发明的球接头中，以球头螺栓的球部作为模芯而通过铸造来成型出保持件，在该铸造时使该保持件和摆动支轴一体化，该摆动支轴朝与上述球头螺栓的轴构件交叉的方向从上述保持件突出而成为第三机械零件的连接部，并且形成与上述球部不同的第二摆动中心。因此，当使用本发明的球接头时，可轻易地将第三机械零件摆动自由地连接在第一机械零件及第二机械零件的摆动中心附近，而且在铸造保持件时能将上述摆动支轴埋设固定于该保持件，因此对于原有的球接头能以低成本追加第二摆动中心。
附图说明
图1是表示适用本发明的球接头的实施方式的一例的立体图。
图2是图1所示的球接头的II-II线剖面图。
图3是表示摆动支轴的一例的立体图。
图4是表示对图1所示的球接头的保持件进行压铸铸造的一例的剖面图。
图5是图4的V-V线剖面图。
图6是表示本发明的球接头的使用例的图。
具体实施方式
以下，使用附图针对本发明的球接头进行详细说明。
图1及图2是表示适用本发明的球接头的实施方式的一例的图，图1是表示外观的立体图，图2是图1的II-II线剖面图。该球接头包括：球头螺栓1，其在轴构件11的前端具有球部10；树脂滑接构件3，其被覆上述球部10，并且与该球部10滑接；保持件2，其用来保持该树脂滑接构件；密封套4，其被覆在上述球头螺栓1的轴构件11与保持件2之间；以及摆动支轴5，其两端从上述保持件2突出。
上述球头螺栓1摆动自如地结合在保持件2，其摆动中心为上述球头螺栓1的球部10。因此，在上述球头螺栓1上固定第一机械零件且在上述保持件2上固定第二机械零件，从而能够以上述球部10为摆动中心而将这些机械零件摆动自由地连接。此外，上述摆动支轴5可以使用于第三机械零件的连接，能够以该摆动支轴5作为第二摆动中心而将保持件与第三机械零件摆动自由地连接。
例如通过对棒状的轴构件11与作为球部10的高圆球度的轴承用钢球进行电阻焊接而形成上述球头螺栓1。或是，也可以通过冷锻等塑性加工而成型出使上述球部10和轴构件11一体化的球头螺栓。在上述轴构件11形成有凸缘部12，该凸缘部12具备用来固定连杆构件等第一机械零件的承面，另一方面，在隔着凸缘部12而与球部10相反的一侧形成有阳螺纹13。此外，上述凸缘部12形成为六角螺帽形状，并且使用扳手能将上述球头螺栓1的阳螺纹13紧固于第一机械零件。
上述树脂滑接构件3以覆盖上述球部10的最大直径部的方式形成为环状，并且覆盖球部10的球面的大致2/3左右。即，在上述树脂滑接构件3形成有朝相反方向的两个开口部，从这些开口部让上述球部10的球面突出。在该树脂滑接构件3的内周面形成有与上述球部10的球面大致一致的凹球面状的树脂滑接面30，在该树脂滑接构件3固定于上述保持件2的状态下，使上述球部10的球面与上述树脂滑接面30滑接，从而使球头螺栓1能相对于保持件2进行摆动。该树脂滑接构件3的材质的一例是聚醚醚酮(Victrex plc制造/商品名：PEEK)，其厚度例如约为1.0mm左右。
另一方面，上述保持件2具备：本体部20，其以覆盖上述树脂滑接构件3的方式设置在该树脂滑接构件3的周围；以及固定部21，其用来将该本体部20结合在连杆构件等第二机械零件，这些本体部20及固定部21通过铝合金或锌合金的压铸铸造而一体成型。在上述固定部21形成有阴螺纹21a，从而能够将形成于第二机械零件的阳螺纹结合。
上述保持件2的本体部20在上述树脂滑接构件3的外侧上成型为环状，并且该树脂滑接构件3固定在上述本体部20。在该本体部20，形成有与上述树脂滑接构件3所具备的一对开口部一致的两个开口部22、23。一个开口部22划分上述球头螺栓1的摆动范围，另一个开口部23则由封闭盖24所封闭。上述本体部20与球头螺栓1的球部10形成未接触，在任一开口部22、23都是，在该本体部20与球部10之间使上述树脂滑接构件3稍微露出。另外，上述保持件2的开口部23被封闭盖24所封闭，并且在该开口部23形成有润滑脂储存部25。
此外，上述摆动支轴5是通过切削加工或锻造加工而形成的圆柱状构件，并且贯穿上述保持件2的固定部。在压铸铸造上述保持件2时，该摆动支轴5的长边方向的中央部埋没固定在该保持件2的固定部21内，由此，使上述摆动支轴5与该保持件2成为一体化。图3是表示上述摆动支轴5的立体图。该摆动支轴5具备：固定轴部50及从该固定轴部50的轴向两端突出的一对前端轴部51。从图1可知，上述固定轴部50的两端从上述保持件2的固定部21稍微突出，上述前端轴部51则是全部都从保持件2突出。在上述球头螺栓1立起设置在其可摆动范围的中央、即上述保持件2的开口部22的中央的状态下，该摆动支轴5的中心轴朝与该球头螺栓1的中心轴垂直的方向延伸。此外，上述摆动支轴5的中心轴与上述球头螺栓1的球部中心之间的距离可设定为任意的长度。
上述摆动支轴5的前端轴部51的外径设定为比上述固定轴部50的外径小，并且考虑其与市售的转动轴承的内径的装配而设定外径的公差。此外，在上述保持件2的两侧突出的一对前端轴部51的轴心相互一致。此外，在上述固定轴部50的轴向中央形成有卡止槽52，并且该卡止槽52埋没在经由压铸铸造而成的上述保持件2的固定部21中。即，利用该卡止槽52，使摆动支轴5无法从保持件2的固定部21朝轴向脱离，而成为强固地固定在该固定部21的状态。
再进一步，在上述保持件2的本体部20的外周缘与球头螺栓1的轴构件11之间安装有密封套4，从而除了可防止尘埃、垃圾等侵入球头螺栓1的球部10与保持件2的本体部20的间隙之外，还可形成用来容纳润滑脂等润滑剂的密封袋40。在此，上述密封套4的球头螺栓1侧的端部41利用其弹性而紧贴在轴构件11，另一方面，上述密封套4的保持件2侧的端部42利用卡止环夹在其与保持件2的外周缘之间，即使球头螺栓1进行摆动运动也不会脱离。
图4是表示对上述保持件进行压铸铸造的制程的剖面图，并且表示如下状态，即，在铸造模具6A、6B及6C的内部设置成为上述球头螺栓1的球部10的轴承用钢球10A、上述树脂滑接构件3、上述摆动支轴5而作为模芯。
上述树脂滑接构件3事先组装在轴承用钢球10A。作为将上述树脂滑接构件3被覆在轴承用钢球10A的一例，可以考虑以轴承用钢球10A为模芯而对上述树脂滑接构件3进行注塑成型，并且在一个制程中进行该树脂滑接构件3的成型以及将其组装在轴承用钢球10A。当如此这样以轴承用钢球10A本身作为模芯而进行树脂滑接构件3的成型时，除了可省略将树脂滑接构件3组装在轴承用钢球10A的作业之外，还能使轴承用钢球10A的球面转印在上述树脂滑接构件3的树脂滑接面30上，因此该树脂滑接构件3与轴承用钢球10A能形成毫无间隙地面接触，并且使球头螺栓的球部10与树脂滑接构件3之间的以后的滑接状态变好。
此外，上述树脂滑接构件也可与轴承用钢球分别成型，再将成型而得的树脂滑接构件3组装在轴承用钢球10A。
在压铸铸造上述保持件2时，在开模后的铸造模具6A及6B内设置组装有树脂滑接构件3的轴承用钢球10A、及上述摆动支轴5而作为模芯，然后，将这些铸造模具闭合，如图4所示那样地将树脂滑接构件3、轴承用钢球10及上述摆动支轴5固定在规定位置。接着，在该状态下将铝合金或锌合金的熔融金属压入模具内的模腔7。另外，图4中的符号6C是用来在保持件的本体部设置阴螺纹21a用预留孔的模芯。
此时，轴承用钢球10A的从上述树脂滑接构件3突出的球面嵌合于模具6A及6B上所形成的凹球面状的支承座60、61，并且这些支承座60、61的周边则与上述树脂滑接构件3的周边接触。因此，将轴承用钢球10A从树脂滑接构件3的外侧利用上述合金包住而铸造出保持件2的本体部20，使该本体部20与上述轴承用钢球10A通过上述树脂滑接构件3分离，并且使轴承用钢球10A保持与本体部20形成未接触。此外，在上述铸造时，面对上述模腔7的树脂滑接构件3的外周面与高温合金接触，因此该树脂滑接构件3成为固定于所铸造而得的保持件2的本体部20的状态。因为上述轴承用钢球10A的最大直径部由树脂滑接构件3覆盖，所以当该树脂滑接构件3固定在保持件2的本体部20时，该轴承用钢球10A成为被保持件2保持为无法离脱的状态。
另一方面，图5是图4的V-V线剖面图。如图5所示，在铸造上述保持件2时，上述摆动支轴5利用铸造模具6A及6B而固定住，上述摆动支轴5贯穿经由合模所形成的模腔7的内部。此时，铸造模具6A及6B夹住摆动支轴5的固定轴部50的一部分及前端轴部51，并且包括卡止槽52在内的固定轴部50的一部分存在于模腔7内。因此，当在上述模腔7内注入上述合金的熔融金属而铸造保持件2时，可在该保持件2的固定部21埋设上述摆动支轴5。而且，被上述铸造模具6A及6B覆盖过的摆动支轴5两端部、即固定轴部50的一部及前端轴部51成为从所铸造而成的上述固定部21突出的状态。此外，因为上述摆动支轴5的固定轴部50和卡止槽52埋设在保持件2的固定部21，所以该卡止槽52可发挥防止脱离作用，从而上述摆动支轴5从保持件2朝轴向不会脱离。
如上所述那样地铸造保持件2，然后，将轴构件11焊接在上述轴承用钢球10A。该焊接可利用电阻凸焊，其属于电阻焊接的一种。在电阻焊接时，从形成于保持件2的开口部23让电极抵接在轴承用钢球10A，另一方面，也让电极抵接在轴构件11，在这些轴承用钢球10A与轴构件11之间使焊接电流通过。因此，在上述轴构件11的前端接合轴承用钢球10A来作为球部10而完成球头螺栓1。
然后，依序进行阴螺纹21a对于上述保持件的固定部的加工、封闭盖24对于上述保持件2的开口部23的组装、上述密封套4的组装，从而完成球接头。
图6是表示本发明的球接头的使用例的概略图。在上述球头螺栓1结合第一机械零件80，在上述保持件2结合第二机械零件81，这些第一机械零件80和第二机械零件81以球头螺栓1的球部10为摆动中心而摆动自由地连接。此外，第三机械零件82通过轴承而摆动自由地结合在固定于保持件2的摆动支轴5，并且该摆动支轴5构成与上述球部10不同的第二摆动中心。
如上所述那样，根据本发明的球接头，因为使成为第二摆动中心的上述摆动支轴5与上述保持件2一体化，所以对于通过球接头而连接的第一机械零件80及第二机械零件81能够轻易地追加第三机械零件82而构成连杆装置。而且，能够在第一机械零件80及第二机械零件81的摆动中心、即球部10的附近配置成为第二摆动中心的摆动支轴5，因此可提高连杆装置的设计自由度。
此外，因为在铸造上述保持件2时将上述摆动支轴5与该保持件2一体化，所以对于原有的球接头能够以低成本追加第二摆动中心，并且能够以低成本生产出能够适用于各种连杆装置的球接头。

Claims (3)

1.一种球接头，其特征在于包括：
球头螺栓(1)，其具有连接第一机械零件(80)的轴构件(11)，并且在该轴构件(11)的前端具有球部(10)；
保持件(2)，其具有连接第二机械零件(81)的固定部(21)，并且以所述球部(10)为模芯而通过铸造来成型且覆盖该球部的最大直径部，该保持件(2)以所述球部为摆动中心而将所述第一机械零件和所述第二机械零件摆动自由地连接；以及
摆动支轴(5)，其朝与所述球头螺栓(1)的所述轴构件(11)交叉的方向从所述保持件(2)突出，形成与所述球部(10)不同的第二摆动中心并且成为第三机械零件(82)的连接部，在铸造所述保持件(2)时该摆动支轴(5)与该保持件一体化。
2.如权利要求1所述的球接头，其特征在于，
所述摆动支轴(5)为圆柱状的轴构件，其两端部从所述保持件(2)的本体部(20)朝向彼此相反的方向突出。
3.如权利要求2所述的球接头，其特征在于，
所述摆动支轴(5)在由所述保持件(2)的本体部(20)被覆的部位具有卡止槽(52)。
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