CN111577779A - 一种重载精密虎克铰链 - Google Patents

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刘喜平
徐玮珩
肖小刚
潘能微
霍国亮
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
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Abstract

一种重载精密虎克铰链，包括Y轴，所述Y轴下端套装有Y轴支架，Y轴支架内设有套装在Y轴上的上Y轴轴承和下Y轴轴承，上Y轴轴承的上端设有Y轴轴承盖，下Y轴轴承的下端经Y轴螺母固定，Y轴下端设有固定在Y轴支架底部的Y轴端盖；所述Y轴上端套装有X轴支架，Y轴上端还设有径向穿孔，径向穿孔内安装有X轴，所述径向穿孔内的两端对称安装有左X轴轴承和右X轴轴承，左X轴轴承的一侧设有固定在X轴支架上的左X轴轴承盖，左X轴轴承盖上位于X轴左端固定有X轴端盖；右X轴轴承的一侧设有右X轴轴承盖。本发明中的两个轴系在空间正交并相交布置，且都由一对圆锥滚子轴承配对安装，可承载较大的负载和提供较高的回转精度。

Description

一种重载精密虎克铰链
技术领域
本发明涉及一种重载精密虎克铰链。
背景技术
并联机构具有刚度大、承载能力强、没有累计误差等多种优点，在生产和生活中有广泛的应用，如各种运动模拟器、稳定平台、并联机床、精密定位平台等。目前大多数的并联机构支链的两端（或一端）是采用球铰，而球铰存在承载能力差，运动间隙大的缺点，与球铰相比虎克铰链有更大的转角范围，更大的承载力和更高的旋转精度。因此，对运动平台要求精度和载重较高的场合，虎克铰链有较为广泛的应用。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种重载精密虎克铰链，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的而采取的技术方案是，一种重载精密虎克铰链，包括Y轴，所述Y轴下端套装有Y轴支架，Y轴支架内还设有套装在Y轴上的上Y轴轴承和下Y轴轴承，上Y轴轴承的上端设有Y轴轴承盖，下Y轴轴承的下端经Y轴螺母固定，Y轴下端设有固定在Y轴支架底部的Y轴端盖；所述Y轴上端套装有X轴支架，Y轴上端还设有径向穿孔，径向穿孔内安装有X轴，所述径向穿孔内的两端对称安装有左X轴轴承和右X轴轴承，左X轴轴承的一侧设有固定在X轴支架上的左X轴轴承盖，左X轴轴承盖上位于X轴左端固定有X轴端盖；右X轴轴承的一侧设有右X轴轴承盖。
本发明中，所述左X轴轴承和右X轴轴承是两个相同的精密圆锥滚子轴承，两个轴承为“背对背”布置，右X轴轴承盖位于右X轴轴承和X轴之间，由X轴的右端挤压固定，通过调整右X轴轴承盖的厚度来改变施加在X轴轴承内圈的预紧力。
本发明中，所述上Y轴轴承和下Y轴轴承是两个相同的精密圆锥滚子轴承，两个轴承都为“背对背”布置，Y轴轴承盖位于上Y轴轴承和Y轴之间，由Y轴的上端挤压固定，通过调整Y轴轴承盖的厚度来改变施加在轴承内圈的预紧力。
本发明中，所述左X轴轴承盖和右X轴轴承盖与Y轴上径向穿孔内壁的接触面上均设有X轴密封圈，X轴密封圈均镶嵌固定在左X轴轴承盖和右X轴轴承盖的侧面凹槽内，并挤压在径向穿孔的内壁上。
本发明中，所述上Y轴轴承盖与Y轴支架的接触面上设有Y轴密封圈，Y轴密封圈镶嵌固定在上Y轴轴承盖的侧面凹槽内，并挤压在Y轴支架的内壁上。
本发明中，所述Y轴端盖与Y轴支架之间设有Y轴密封垫。
有益效果
与现有技术相比本发明具有以下优点。
1.本发明与球铰链相比，虎克铰链运动范围大，承载能力强；
2.本发明与滑动轴承和球型滚子轴承相比，采用精密圆锥滚子轴承，使得其承载能力更大，轴系精度更高。
附图说明
图1为本发明的局部剖面结构示意图；
图2为本发明中X轴旋转0度Y轴旋转0度示意图；
图3为本发明中X轴旋转45度Y轴旋转45度示意图；
图4为本发明与电动缸组合的结构示意图；
图中所示：1.X轴端盖，2.左X轴轴承盖，3.左X轴轴承，4.X轴支架，5.X轴密封圈，6.右X轴轴承，7.X轴，8.右X轴轴承盖，9.Y轴轴承盖，10.Y轴密封圈，11.Y轴，12.Y轴支架，13.下Y轴轴承，14.Y轴螺母，15.Y轴密封垫，16.Y轴端盖，17.上Y轴轴承。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
一种重载精密虎克铰链，包括Y轴11，如图1-图4所示，所述Y轴11下端套装有Y轴支架12，Y轴支架12内设有套装在Y轴上的上Y轴轴承17和下Y轴轴承13，上Y轴轴承17的上端设有Y轴轴承盖9，下Y轴轴承13的下端经Y轴螺母14固定，Y轴11下端设有固定在Y轴支架12底部的Y轴端盖16；所述Y轴11上端套装有X轴支架4，Y轴11上端还设有径向穿孔，径向穿孔内安装有X轴7，所述径向穿孔内的两端对称安装有左X轴轴承3和右X轴轴承6，左X轴轴承3的一侧设有固定在X轴支架4上的左X轴轴承盖2，左X轴轴承盖2上位于X轴7左端固定有X轴端盖1；右X轴轴承6的一侧设有右X轴轴承盖8。
所述左X轴轴承3和右X轴轴承6是两个相同的精密圆锥滚子轴承，两个轴承为“背对背”布置，右X轴轴承盖8位于右X轴轴承6和X轴7之间，由X轴7的右端挤压固定，通过调整右X轴轴承盖8的厚度来改变施加在轴承内圈的预紧力。
所述上Y轴轴承17和下Y轴轴承13是两个相同的精密圆锥滚子轴承，两个轴承都为“背对背”布置，Y轴轴承盖9位于上Y轴轴承17和Y轴11之间，由Y轴11的上端挤压固定，通过调整Y轴轴承盖9的厚度来改变施加在轴承内圈的预紧力。
所述左X轴轴承盖2和右X轴轴承盖8与Y轴7上径向穿孔内壁的接触面上均设有X轴密封圈5，X轴密封圈5均镶嵌固定在左X轴轴承盖2和右X轴轴承盖8的侧面凹槽内，并挤压在径向穿孔的内壁上。
所述上Y轴轴承盖9与Y轴支架12的接触面上设有Y轴密封圈10，Y轴密封圈10镶嵌固定在上Y轴轴承盖9的侧面凹槽内，并挤压在Y轴支架12的内壁上。
所述Y轴端盖16与Y轴支架12之间设有Y轴密封垫15。
本发明以Y轴支架12为定基座，内置上Y轴轴承17和下Y轴轴承13，并与Y轴11配合组成Y轴系，Y轴轴承盖9压紧上Y轴轴承13内圈，Y轴11下端用两个Y轴螺母14压紧下Y轴轴承13内圈；Y轴11径向穿孔内安装左X轴轴承3和右X轴轴承6，并与X轴7配合组成X轴系，左X轴轴承盖2和右X轴轴承盖8分别压紧在左X轴轴承3和右X轴轴承6的内圈，X轴支架4固定在左X轴轴承盖2和X轴的右端面7上；所述组成的X轴系和Y轴系是两个正交的旋转副，并且两个轴系是串联布置，Y轴11旋转会带动整个X轴系绕Y轴旋转，X轴7旋转带动X轴支架4旋转，驱动器件电动缸（或液压缸）固定在X轴支架4上。
本发明将X轴系正交的构建在Y轴系之上，实现虎克铰链的功能；以Y轴支架为定基座，内孔安装两个“背对背”布置的精密圆锥滚子轴承，通过调整Y轴轴承盖9的厚度并用Y轴螺母14压紧轴承内圈，调整Y轴系的预紧量，提高Y轴系的精度；以Y轴11为基座，径向穿孔内安装两个“背对背”布置的精密圆锥滚子轴承，通过调整右X轴轴承盖8的厚度，使用螺钉将左X轴轴承盖2压紧轴承内圈，调整X轴系的预紧量，提高X轴系的精度；并且Y轴11是Y轴系的主轴也是X轴系的支承座，X轴7和Y轴11呈正交分布。
本发明以Y轴支架12为固定基座，X轴支架4为动基座，X轴支架4可以绕X轴系旋转和Y轴系旋转，两个轴系在空间正交并相交布置，都由一对圆锥滚子轴承配对安装，可承载较大的负载和提供较高的回转精度；Y轴11自身旋转为Y轴系，Y轴11的上部径向穿孔内镶嵌轴承并于X轴7配合，X轴支架4固定在X轴7和左X轴轴承盖1之上，X轴支架4旋转为X轴系。
本发明具体实施时，如图2所示，虎克铰链的X轴系和Y轴系都为0度时的状态，X轴系的运动范围是0度到90度，Y轴的运动范围是0度到360度；如图3所示，虎克铰链X轴系和Y轴系都为45度时的状态，实际应用在并联机构中，X轴系范围是70度到90度，Y轴系范围是-15度到+15度。由于采用了X轴系和Y轴系都采用了精密圆锥滚子轴承，因此在保证轴系精度的前提下，可极大的提高虎克铰链的承载力。
如图4所示，是本发明应用示例，由下虎克铰链、电动缸和上虎克铰链组成的一个支链，该支链一中UCU构型，即下铰链是虎克铰。
本发明中以Y轴支架11为固定基座，X轴支架4为动基座，X轴支架4上方固定电动缸构成并联机构中的一条支链；X轴支架4可以绕X轴系旋转和Y轴系旋转，两个轴系在空间正交并相交布置，都由一对圆锥滚子轴承配对安装，可承载较大的负载和提供较高的回转精度。

Claims (6)

1.一种重载精密虎克铰链，包括Y轴（11），其特征在于，所述Y轴（11）下端套装有Y轴支架（12），Y轴支架（12）内设有套装在Y轴上的上Y轴轴承（17）和下Y轴轴承（13），上Y轴轴承（17）的上端设有Y轴轴承盖（9），下Y轴轴承（13）的下端经Y轴螺母（14）固定，Y轴（11）下端设有固定在Y轴支架（12）底部的Y轴端盖（16）；所述Y轴（11）上端套装有X轴支架（4），Y轴（11）上端还设有径向穿孔，径向穿孔内安装有X轴（7），所述径向穿孔内的两端对称安装有左X轴轴承（3）和右X轴轴承（6），左X轴轴承（3）的一侧设有固定在X轴支架（4）上的左X轴轴承盖（2），左X轴轴承盖（2）上位于X轴（7）左端固定有X轴端盖（1）；右X轴轴承（6）的一侧设有右X轴轴承盖（8）。
2.根据权利要求1所述的一种重载精密虎克铰链，其特征在于，所述左X轴轴承（3）和右X轴轴承（6）是两个相同的精密圆锥滚子轴承，两个轴承为“背对背”布置，右X轴轴承盖（8）位于右X轴轴承（6）和X轴（7）之间，由X轴（7）的右端挤压固定，通过调整右X轴轴承盖（8）的厚度来改变施加在轴承内圈的预紧力。
3.根据权利要求1所述的一种重载精密虎克铰链，其特征在于，所述上Y轴轴承（17）和下Y轴轴承（13）是两个相同的精密圆锥滚子轴承，两个轴承都为“背对背”布置，Y轴轴承盖（9）位于上Y轴轴承（17）和Y轴（11）之间，由Y轴（11）的上端挤压固定，通过调整Y轴轴承盖（9）的厚度来改变施加在轴承内圈的预紧力。
4.根据权利要求1所述的一种重载精密虎克铰链，其特征在于，所述左X轴轴承盖（2）和右X轴轴承盖（8）与Y轴（7）上径向穿孔内壁的接触面上均设有X轴密封圈（5），X轴密封圈（5）均镶嵌固定在左X轴轴承盖（2）和右X轴轴承盖（8）的侧面凹槽内，并挤压在径向穿孔的内壁上。
5.根据权利要求1所述的一种重载精密虎克铰链，其特征在于，所述上Y轴轴承盖（9）与Y轴支架（12）的接触面上设有Y轴密封圈（10），Y轴密封圈（10）镶嵌固定在上Y轴轴承盖（9）的侧面凹槽内，并挤压在Y轴支架（12）的内壁上。
6.根据权利要求1所述的一种重载精密虎克铰链，其特征在于，所述Y轴端盖（16）与Y轴支架（12）之间设有Y轴密封垫（15）。
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