CN102518689A - 并联机床用高精度球铰结构 - Google Patents
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Abstract
一种并联机床用高精度球铰结构，包括锁紧螺母、垫圈、球铰下叉轴承座、圆柱销、十字块、销轴、球铰上叉、大垫圈、螺钉、滚针轴承及球铰下叉等；所述球铰上叉以位于十字块中的销轴为转轴，圆柱销横插在销轴中作为球铰下叉的转轴，球铰下叉通过锁紧螺母及两对轴承与球铰下叉轴承座配合，简单地说这是一个具有三个自由度的铰链结构，可代替球铰链使用，而与传统球铰链相比，具有独立转角范围大、抗拉强度高、安装调试方便、易于保证加工精度等优点，主要应用于并联机床中，代替球铰使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种并联机床用新型球铰结构，更具体地说涉及一种改进的用虎克铰加一个转动副来代替普通球铰链的并联机床用高精度球铰结构。
背景技术
并联机床具有高刚度、高精度、高承载能力、高动态性能、高速度、结构对称且紧凑等特点，可广泛应用于飞行模拟器、装配作业、机械加工、医疗康复等领域，已成为国际上备受关注的研究领域之一。但是，由于受铰约束、杆长约束、支链干涉、奇异位形等因素的影响，其有效工作空间受到很大限制，动平台的活动空间不大，且不如串联机器人的手部灵活。因此，在机床尺寸参数确定的情况下，铰约束便成了限制其工作空间的关键因素。球铰链作为一种能够提供3个自由度的铰链机构，在各种形式的并联机构中得到了广泛的应用。而现有的球铰链都是滑动球铰，即球铰的球头与球窝之间的相对运动为滑动。若球头与球窝装配过紧，则两者之间存在很大的滑动摩擦力；若球头与球窝装配较松，则两者之间存在间隙。在并联机床中球铰链不论出现前述两种情况中哪一种，都会影响机床对球铰杆位置的精确控制，进而影响并联机床的加工精度。为了避免出现这一问题，就要求球铰链具有较高的加工精度，而且进行球铰的安装及更换时经常必须借助于专门的夹具才能达到安装精度要求。
因此寻求一种新型结构的球铰以克服传统球铰加工精度要求高且不易安装的缺点成为一项重要课题。本发明提出的这种新型球铰结构为上述课题提供了一种很好的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种并联机床用新型球铰结构，即一种改进的用两自由度的虎克铰外加一个转动副来代替普通球铰链的适用于并联机床使用的高精度球铰结构。该并联机床用高精度球铰结构，包括锁紧螺母、垫圈、球铰下叉轴承座、圆柱销、十字块、销轴、球铰上叉、大垫圈、螺钉、滚针轴承及球铰下叉。
所述球铰上叉以位于十字块中的销轴为转轴，圆柱销横插在销轴中作为球铰下叉的转轴，球铰下叉通过锁紧螺母及两对轴承与球铰下叉轴承座配合，这是一个具有三个自由度的铰链结构，可在并联机床中代替球铰链使用。
本发明的结构特点在于，该铰链机构具有三个自由度，可在并联机床中代替球铰链使用，而与球铰链相比，具有独立转角范围大、抗拉强度高、安装调试方便、易于保证加工精度等优点。
本发明与现有技术相比，其显著优点：首先，结构简单；常见的球铰结构采用球铰的球头与球窝结构，加工较为困难，而该铰链结构分解了球铰的功能，能够达到球铰所需的空间任意角度转动，但对加工精度的要求相对常规球铰要低。另一方面该铰链装配较为简单，结构也不复杂，当某个零件需要更换时，较为方便。而常规球铰一旦球头或球窝损毁，修复较为困难；最后该铰链结构相对于常规球铰结构在强度上要高，比如常规球铰抗拉能力弱，一般不能支承较大的拉力，而该铰链这一方面有一定的优势。
附图说明
图1为本发明并联机床用高精度球铰结构的剖视图。
图2为本发明并联机床用高精度球铰结构的结构模型。
图中，（1）为球铰下叉，（2）为滚针轴承，（3）为螺钉，（4）为大垫圈，（5）为球铰上叉，（6）为销轴，（7）为十字块，（8）为圆柱销，（9）为球铰下叉轴承座，（10）为角接触轴承，（11）为圆锥滚子轴承，（12）为垫圈，（13）为圆螺母。
具体实施方式
本发明为一种并联机床用高精度球铰结构，如图1，图2所示，包括锁紧螺母、垫圈、球铰下叉轴承座、圆柱销、十字块、销轴、球铰上叉、大垫圈、螺钉、滚针轴承及球铰下叉等；所述球铰上叉5以位于十字块7中的销轴6为转轴，圆柱销8横插在销轴6中作为球铰下叉1的转轴，球铰下叉1通过锁紧螺母13及两对轴承10、11与球铰下叉轴承座9配合，该铰链结构可在并联机床中代替球铰链使用，而与传统球铰链相比，具有独立转角范围大、抗拉强度高、安装调试方便、易于保证加工精度等优点。
Claims (1)
1.一种并联机床用高精度球铰结构，其特征在于： 包括锁紧螺母、垫圈、球铰下叉轴承座（9）、圆柱销（8）、十字块（7）、销轴（6）、球铰上叉（5）、大垫圈（4）、螺钉（3）、滚针轴承（2）和球铰下叉（1）；所述球铰上叉（5）以位于十字块（7）中的销轴（6）为转轴；圆柱销（8）横插在销轴（6）中，圆柱销（8）的轴线与销轴（6）的转轴轴的夹角为90度，圆柱销（8）作为球铰下叉（1）的转轴，球铰下叉（1）通过锁紧螺母（13）及两对轴承（10，11）与球铰下叉轴承座（9）配合，角接触轴承（10）、圆锥滚子轴承（11）分别放置在球铰下叉轴承座（9）里侧和外侧，装配后，球铰下叉（1）插入到上述装配后的轴承孔中，最后锁紧螺母（13），安装在后轴承（11）的末端。
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