CN101109407A - 一种滑动式球形铰链 - Google Patents

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唐晓强
汪劲松
李铁民
王立平
林春深
李铁君
杨学智
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Abstract

一种滑动式球形铰链，属机械制造、机器人技术领域。包括球头组件(1)、球窝组件(2)、紧固螺钉(3)和弹簧垫圈(4)，球头组件(1)由球杆件(5)和球头件(6)组成；所述球窝组件(2)由上球窝盖(7)、下球窝盖(8)组成；所述球杆件(5)和球头件(6)分开进行制造，再连接成球头组件(1)；所述上球窝盖(7)上有安装孔；所述下球窝盖(8)上有安装孔；所述球头组件(1)安装在所述球窝组件(2)的上球窝盖(7)和下球窝盖(8)之间，所述球头组件(1)中的球头件(6)与所述上球窝盖(7)和下球窝盖(8)的球窝表面接触；所述上球窝盖(7)和下球窝盖(8)之间通过螺钉和弹簧垫圈连接，固定所述球头组件(1)。本发明提高了球形铰链的刚度和精度，可实现高达45度许用半锥角，降低了制造成本。

Description

一种滑动式球形铰链
技术领域
本发明涉及一种高精度高刚度的滑动式球形铰链设计，属机械制造、机器人技术领域。
背景技术
在机械制造装备以及机器人结构中，特别是并联机器，经常需要使用球形铰链。球形铰链的精度和刚度对整机性能的影响比较大，因此是一个关键零部件。球形铰链的球头件和球窝件的设计和制造是影响球形铰链最终性能的关键环节。目前公知的滑动式球形铰链球头组件中球头和球杆为一体化结构进行制造，这样球头的精度难以保证或者成本过高；而一部分球形铰链的球窝件采用挤压成型，则刚度较差，而且球形铰链的许用半锥角较小。使用球度有要求的标准球作为球头件，则可以降低球形铰链的制造成本，提高其精度和刚度。
发明内容
本发明的目的是设计一种滑动式球形铰链，具有较大的许用半锥角，可以用于机械制造装备以及机器人中，提高整机的工作性能。
一种滑动式的球形铰链，包括球头组件、球窝组件、紧固螺钉和弹簧垫圈，其特征在于：所述球形铰链中的所述球头组件由球杆件和球头件组成；所述球窝组件由上球窝盖、下球窝盖组成；所述球杆件和所述球头件分开进行制造，再连接成球头组件；所述球头件为有球形度要求的标准球；所述球杆件上有一段表面上有跳动度要求，用于定位；所述球头件与所述球杆件连接后，所述球杆件上所述有跳动度要求的表面与所述球头件有同心度要求；所述上球窝盖的球窝表面名义半径与所述球头件的球头表面名义半径相等；所述上球窝盖上有安装孔，用于与所述下球窝盖连接；所述下球窝盖的球窝表面名义半径与所述球头件的球头表面名义半径相等，其圆柱形外表面为一基准面，其底部圆形表面与所述圆柱形外表面有垂直度要求，其圆柱形外表面与球窝表面有同心度要求；所述下球窝盖上有安装孔，用于与所述上球窝盖连接。
本发明所述球头组件安装在所述球窝组件的所述上球窝盖和下球窝盖之间，所述球头组件中的球头件与所述上球窝盖和下球窝盖的球窝表面接触；所述上球窝盖和下球窝盖之间通过螺钉和弹簧垫圈连接，固定所述球头组件，螺钉的预紧力根据球形铰链装配后的刚度和转动摩擦力确定；所述球头组件的球杆件与其他零部件连接；所述球窝组件的下球窝盖与其他的零部件连接。
本发明所述球形铰链的所述上球窝盖和下球窝盖的球窝表面上有涂层，以减小摩擦。
本发明所述其中所述球窝组件的所述上球窝盖和下球窝盖固定用的螺钉和弹簧垫圈的数量大于3组。
本发明所述球形铰链可以实现大至45度的许用半锥角。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：提高了球形铰链的刚度和精度，降低了制造成本。
附图说明
图1为本发明的球形铰链的结构图。
图2为本发明的球头件示意图。
图3为本发明的球杆件示意图。
图4为本发明的球头组件示意图。
图5为本发明的上球窝盖示意图。
图6为本发明的下球窝盖示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细介绍本发明的滑动式球形铰链的设计。
图1为本发明的球形铰链的结构装配图。其中1为球头组件、2为球窝组件、3为紧固螺钉、4为弹簧垫圈。球头组件1安装在球窝组件2中，并使用紧固螺丝钉3和弹簧垫圈4进行紧固。
图2为本发明的球头件示意图。球头件5球表面的名义半径为R。
图3为本发明的球杆件示意图。球件件6有一段表面上有跳动度要求。
图4为本发明的球头组件示意图。球头组件2由球头件5和球杆件6组成，球杆件5上有跳动度要求的表面与所述球头件6有同心度要求。
图5为本发明的上球窝盖示意图。上球窝盖7的球窝表面的名义半径R与球头件5的球头表面名义半径R相等；其上有安装孔，用于与所述下球窝盖8连接。
图6为本发明的下球窝盖示意图。下球窝盖8的球窝表面的名义半径R与球头件5的球头表面名义半径R相等；其圆柱形外表面为一基准面；其底部圆形表面与其圆柱形外表面有垂直度要求；其圆柱形外表面与球窝表面有同心度要求；其上有安装孔，用于与所述上球窝盖7连接。

Claims (7)

1.一种滑动式球形铰链，包括球头组件(1)、球窝组件(2)、紧固螺钉(3)和弹簧垫圈(4)，其特征在于，
所述球形铰链中的球头组件(1)由球杆件(5)和球头件(6)组成；
所述球窝组件(2)由上球窝盖(7)、下球窝盖(8)组成；
所述球杆件(5)和球头件(6)分开进行制造，再连接成球头组件(1)；
所述上球窝盖(7)上有安装孔；所述下球窝盖(8)上有安装孔；
所述球头组件(1)安装在所述球窝组件(2)的上球窝盖(7)和下球窝盖(8)之间，所述球头组件(1)中的球头件(6)与所述上球窝盖(7)和下球窝盖(8)的球窝表面接触；所述上球窝盖(7)和下球窝盖(8)之间通过螺钉(3)和弹簧垫圈(4)连接，固定所述球头组件(1)。
2.根据权利要求1所述的一种滑动式球形铰链，其特征在于，所述球杆件(5)上有一段表面上有跳动度要求，用于定位，所述球头件(6)与球杆件(5)连接后，所述球杆件(5)上有跳动度要求的表面与所述球头件(6)有同心度要求。
3.根据权利要求1所述的一种滑动式球形铰链，其特征在于，所述球头件(6)为标准球。
4.根据权利要求1所述的一种滑动式球形铰链，其特征在于，所述上球窝盖(7)的球窝表面名义半径与球头件(6)的球头表面名义半径相等。
5.根据权利要求1所述的一种滑动式球形铰链，其特征在于，所述下球窝盖(8)的球窝表面名义半径与球头件(6)的球头表面名义半径相等，其圆柱形外表面为一基准面，其底部圆形表面与所述圆柱形外表面有垂直度要求，其圆柱形外表面与球窝表面有同心度要求。
6.根据权利要求1所述的一种滑动式球形铰链，其特征在于，所述上球窝盖(7)和下球窝盖(8)的球窝表面上有涂层。
7.根据权利要求1所述的一种滑动式球形铰链，其特征在于，所述上球窝盖(7)和下球窝盖(8)固定用的螺钉和弹簧垫圈的数量大于3组。
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