簡易虎克鉸鏈的製作方法
2023-05-22 02:43:31 1
專利名稱：簡易虎克鉸鏈的製作方法
技術領域：
本發明涉及的虎克鉸鏈，特別是一種簡易虎克鉸鏈，適用於多自由度並聯定位平臺。
背景技術：
虎克鉸鏈用於運動過程兩軸力的傳遞，且具有一定的支撐作用。其結構通常採用 十字軸，十字軸的四端安裝滾動軸承，通過鉸鏈座上的壓蓋消除軸承軸向間隙，其結構如圖 2所示。目前精密機械領域，特別是多自由度並聯定位平臺，需要精度高、旋轉範圍大、結構 緊湊的虎克鉸鏈。現有多種虎克鉸鏈，結構上大多有一個十字軸或者類似十字的支撐軸， 其結構設計複雜，加工比較困難、工序多，導致了精度的降低和成本的增加；採用軸承用於 轉動，不能消除傳動中的徑向間隙，或者是引起轉動中心的不同心，導致虎克鉸鏈精度的降 低；且這些結構大多零件較多，要求加工精度高，導致尺寸較大，成本高，所以不能算很理想 的虎克鉸鏈。此外，現有虎克鉸鏈都只有兩個旋轉自由度，還需要補充一個旋轉自由度才能 滿足並聯定位平臺的轉動關節所需的三個旋轉自由度的要求。
發明內容
為了解決上述現有虎克鉸鏈的弊端、加工製造的複雜、結構尺寸大和成本高等問 題，本發明提供一種簡易虎克鉸鏈，該鉸鏈具有三個旋轉自由度，避免了只具有兩個旋轉自 由度的普通鉸鏈和其他一維旋轉體共同組成三個自由度後所產生的旋轉不同心問題。本發明的技術解決方案如下一種簡易虎克鉸鏈，特點在於其構成包括兩個U形鉸鏈座、四個緊定螺釘、四個支 撐臂、一個鋼球和四個壓圈，所述的U形鉸鏈座的兩端設有相對且同軸的圓形通孔，垂直於 該圓形通孔有螺孔，所述的支撐臂的一端為圓柱，另一端具有一圓形凹孔，所述的四個支撐 臂的圓柱分別坎合在所述的兩個U形鉸鏈座的圓形通孔內，所述的鋼球嵌在所述的四個支 撐臂的圓形凹孔中；將所述的緊定螺釘擰入所述的U形鉸鏈座的螺孔中並配合壓圈以固定 所述的支撐臂，使所述的支撐臂與所述的鋼球構成一個以鋼球為轉動中心的靈活的轉動整 體。所述的鋼球採用精度較高的標準鋼球，其直徑大於支撐臂的圓形凹孔的直徑。所述的支撐臂的一端圓柱的軸線和另一端圓形凹孔的軸線在同一條直線上。裝配完成後，所述的兩個U形鉸鏈座分別與兩個支撐臂形成剛性整體，剛性整體 繞一條直線作為轉動中心無間隙轉動，直線通過鋼球球心。兩個剛性整體的轉動是獨立的， 可以達到三個旋轉自由度，轉動中心交於一點，此點即為鋼球球心。本發明的技術效果如下1、本發明簡易虎克鉸鏈，在結構上採用精度較高的標準鋼球作為轉動中心，不需 要加工十字軸；只需要加工有相對且同軸的圓形通孔的U形餃鏈座，同軸的圓柱和圓形凹 孔的支撐臂，解決了加工產生的精度和成本問題；
2、本發明結構簡單緊湊，所需零件很少，需加工的複雜零件採用標準件，轉動無間 隙，製造裝配方便容易，運動範圍更大且精度更高，具有三個旋轉自由度。3、本發明簡易虎克鉸鏈，當兩個鉸鏈座與其他機構連接，就可以實現三個自由度 的轉動，非常適合用於多自由度的並聯定位平臺的轉動關節，為此類平臺的高精度更大範 圍的多維調節提供了保證。
圖1是本發明的機械結構示意圖，分別有主視圖、右視圖和俯視剖面2是現有的常規鉸鏈結構圖，只具有兩個旋轉自由度
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護範圍。一種簡易虎克鉸鏈，具體結構參見圖1，由圖可見，本發明虎克鉸鏈，構成包括下U 形鉸鏈座1、上U形鉸鏈座5、四個緊定螺釘2、四個支撐臂3、一個鋼球4和四個壓圈6，所述 的下U形鉸鏈座1的兩端設有相對且同軸的圓形通孔，垂直於該圓形通孔有螺孔，所述的上 U形鉸鏈座5的兩端設有中心相對的圓形通孔，垂直於該圓形通孔有螺孔，所述的支撐臂3 一端為圓柱，另一端具有一圓形凹孔，所述的支撐臂3的圓柱面分別坎合在所述的下U形鉸 鏈座1的圓形通孔內和上U形鉸鏈座5的圓形通孔內，所述的鋼球4嵌設在所述的四個支 撐臂3的圓形凹孔中；將所述的緊定螺釘2擰入所述的上下U形鉸鏈座的螺孔中並配合壓 圈6以固定所述的支撐臂3，使所述的支撐臂3與所述的鋼球4構成一個以鋼球4為轉動中 心的靈活的轉動整體。所述的支撐臂3的一端圓柱配合在U形鉸鏈座1和5的圓形通孔內，間隙、過渡配 合皆可；其另一端結構中有一小型圓形凹孔，該圓形凹孔直徑小於鋼球4的直徑，鋼球4部 分嵌入圓形凹孔中，圓形凹孔與鋼球的接觸面加工或者通過鋼球4擠壓成球形更佳，這樣 將普通的線接觸改變為球面接觸，顯著提高承載能力。緊定螺釘2在U形鉸鏈座1和5的 U形兩邊的端部用於緊定加固支撐臂與其的連接，旋緊螺釘可以消除鉸鏈座和支撐臂之間 的孔軸配合間隙；鬆開緊定螺釘2，可以調節鋼球4在鉸鏈座的兩個圓形通孔中心直線上的 位置，使鋼球處於結構的中心點；旋緊壓圈6消除支撐臂3與鋼球4的連接間隙。裝配完成 後，上下U形鉸鏈座分別與兩個支撐臂形成剛性整體，以鋼球球心為轉動中心轉動。本發明在實際應用時，根據需要調整支撐臂3的外配合圓柱直徑、圓形凹孔直徑、 鋼球直徑等參數，以達到更好的使用效果。本發明整體結構簡單、加工容易、精度高、成本 低，轉動範圍大，在精密機械領域具有極高的推廣和使用價值。
權利要求
1.一種簡易虎克鉸鏈，特徵在於其構成包括兩個U形鉸鏈座、四個緊定螺釘、四個支撐 臂、一個鋼球和四個壓圈，所述的U形鉸鏈座的兩端設有相對且同軸的圓形通孔，垂直於該 圓形通孔有螺孔，所述的支撐臂一端為圓柱，另一端具有一圓形凹孔，所述的四個支撐臂的 圓柱分別坎合在所述的兩個U形鉸鏈座的圓形通孔內，所述的鋼球嵌在所述的四個支撐臂 的圓形凹孔中；將所述的緊定螺釘擰入所述的U形鉸鏈座的螺孔中配合壓圈以固定所述的 支撐臂，使所述的支撐臂與所述的鋼球構成一個以鋼球為轉動中心的靈活的轉動整體。
2.根據權利要求1所述的一種簡易虎克鉸鏈，其特徵是所述的鋼球採用精度較高的標 準鋼球，其直徑大於所述的支撐臂的圓形凹孔的直徑。
3.根據權利要求1所述的簡易虎克鉸鏈，其特徵是支撐臂的一端圓柱的軸線和另一端 圓形凹孔的軸線在同一條直線上。
全文摘要
一種簡易虎克鉸鏈，其構成包括兩個U形鉸鏈座、四個緊定螺釘、四個支撐臂、一個鋼球和四個壓圈，所述的U形鉸鏈座的兩端設有相對且同軸的圓形通孔，垂直於該圓形通孔有螺孔，所述的支撐臂的一端為圓柱，另一端具有圓形凹孔，所述的四個支撐臂的圓柱分別坎合在所述的兩個U形鉸鏈座的圓形通孔內，所述的鋼球嵌在所述的四個支撐臂的圓形凹孔中；將所述的緊定螺釘擰入所述的U形鉸鏈座的螺孔中並配合壓圈以固定所述的支撐臂，使所述的支撐臂與所述的鋼球構成一個以鋼球為轉動中心的靈活的轉動整體。本發明結構十分簡單，加工裝配方便，無傳動間隙，旋轉角度更大，轉動精度更高，具有三個旋轉自由度。特別適用於多自由度並聯定位平臺。
文檔編號E05D5/02GK102108817SQ20111004018
公開日2011年6月29日 申請日期2011年2月18日 優先權日2011年2月18日
發明者劉志剛, 龐向陽, 朱健強, 鄭留念 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所