CN201154482Y - 球铰型关节电动锁紧装置 - Google Patents

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CN201154482Y CNU2008200784748U CN200820078474U CN201154482Y CN 201154482 Y CN201154482 Y CN 201154482Y CN U2008200784748 U CNU2008200784748 U CN U2008200784748U CN 200820078474 U CN200820078474 U CN 200820078474U CN 201154482 Y CN201154482 Y CN 201154482Y
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刘荣
余静科
张建伟
李简
王�锋
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Beihang University
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Beihang University
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Abstract

本实用新型一种球铰型关节电动锁紧装置，是由球头杆、球关节座、推压球瓦、螺纹轴、滚珠支架环、止推端盖、键环、电机座、减速直流电机等构成。球头杆安装在球关节座底端，推压球瓦安装在球关节座中并压在球头杆球头之上，滚珠安装在推压球瓦的半圆槽和球关节座的半圆槽组成的圆柱孔中，螺纹轴通过三角外螺纹与推压球瓦配合安装，滚珠支架环安装在螺纹轴上，止推端盖将螺纹轴、滚珠支架环扣到球关节座上，键环扣入螺纹轴键槽中，减速直流电机通过电机固定螺钉安装到电机座上，电机座通过紧固螺钉与球关节座连接并实现紧固，再将键环螺钉安装到键环上。该装置灵活性好，结构简单，放松锁紧可靠，制动力矩大，在机械臂、机器人产品中有广泛应用前景。

Description

球铰型关节电动锁紧装置
(一)技术领域：
本实用新型提供一种球铰型关节电动锁紧装置，尤其适用于人机合作式(又称被动式)机械臂、机器人关节设计，属于机器人结构设计领域。
(二)背景技术：
人机合作式(又称被动式)机械臂，指的是不具备主动运动能力的机械臂，即机械臂各个关节没有驱动器件，其运动姿态、位置完全由操作者决定，当达到需求姿态或位置时，能够根据指令锁紧保持并能承受一定外力。
球铰型关节具有3个自由度，因而其灵活性非常好，对于要求高灵活性的人机合作机械臂而言是一个非常不错的选择，但是在一般应用中球铰型关节都是通过手动拧紧螺钉实现锁紧，不能实现自动控制。因此球铰型关节一般在辅助的器械中比较常见，没有在被动式机械臂中得到应用。
(三)实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种球铰型关节的电动锁紧装置，尤其是一种具有可靠放松锁紧的关节结构，以解决现有技术中球饺型关节需手动锁紧的问题，充分发挥球铰型关节高灵活性的特点。
本实用新型一种球铰型关节的电动锁紧装置，包括：
一球头杆，其一端为球形圆头，一端为圆柱形杆；
一球关节座，为中间有圆孔的圆柱体；其一端为内球面形状，与球头杆球形圆头配合；其内壁上侧有圆周均布的半圆槽(图中未示)；
一推压球瓦，为一端挖有内凹的球面的圆柱体，其外缘开有圆周均布的半圆槽，与球关节座内壁的半圆槽配合形成圆孔以安装滚珠；
一螺纹轴，为一中部凸有一圆环的圆柱体；其上部钻有圆孔并开有键槽；下部加工有三角外螺纹；
一滚珠支架环；
一止推端盖；
一键环，为圆环形圆柱体，其内壁设有长方形凸台，凸台对面钻有一螺纹孔用于定位紧固；
一电机座，为内空圆柱结构，具有中间钻有通孔的凸起平台；
一减速直流电机；
紧固螺钉；及
电机固定螺钉。
该球头杆安装在球关节座底端，推压球瓦安装在球关节座中并压在球头杆球头之上，滚珠安装在推压球瓦的半圆槽和球关节座的半圆槽组成的圆柱孔中，螺纹轴通过三角外螺纹与推压球瓦配合安装，滚珠支架环安装在螺纹轴上，止推端盖将螺纹轴、滚珠支架环扣到球关节座上，键环扣入螺纹轴键槽中，减速直流电机通过电机固定螺钉安装到电机座上，电机座通过紧固螺钉与球关节座连接并实现紧固，再将键环螺钉安装到键环上。
这些零件尺寸及电机型号可根据制动力需求以及使用者的设计要求来确定。
本实用新型一种球铰型关节的电动锁紧装置，其优点及功效在于：该装置灵活性好，结构简单、质量轻，放松锁紧可靠，制动力矩大；在机械臂、机器人产品中具有广泛的应用前景。
(四)附图说明：
图1是本实用新型装置剖面图。
图2是本实用新型装置立体图。
图3是本实用新型装置结构爆炸示意图。
图4是本实用新型装置中螺纹轴的立体图。
图5是本实用新型装置中键环的立体图。
图中标号如下：
1、球头杆    2、球关节座    3、推压球瓦    31、半圆槽
4、螺纹轴        41、圆环           42、圆孔            43、键槽
5、滚珠支架环    6、止推端盖        7、键环螺钉
8、键环          81、凸台           82、螺纹孔
9、电机座        91、通孔           92、凸起平台
10、紧固螺钉     11、减速直流电机   12、电机固定螺钉    13、滚珠
(五)具体实施方式：
本实用新型一种球铰型关节电动锁紧装置，请参阅图1至图5所示，其包括：
一球头杆1，其一端为球形圆头，一端为圆柱形杆；
一球关节座2，为中间有圆孔的圆柱体；其一端为内球面形状，与球头杆球形圆头配合；其内壁上侧有圆周均布的半圆槽(图中未示)；
一推压球瓦3，为一端挖有内凹的球面的圆柱体，其外缘开有圆周均布的半圆槽31，与球关节座内壁的半圆槽配合形成圆孔以安装滚珠；
一螺纹轴4，为一中部凸有一圆环41的圆柱体；其上部钻有圆孔42并开有键槽43；下部加工有三角外螺纹；
一滚珠支架环5；
一止推端盖6；
键环螺钉7；
一键环8，为圆环形圆柱体，其内壁设有长方形凸台81，凸台81对面钻有一螺纹孔82用于定位紧固；
一电机座9，为内空圆柱结构，具有中间钻有通孔91的凸起平台92；
一减速直流电机11；
紧固螺钉10；及
电机固定螺钉12。
该球头杆1安装在球关节座2底端，推压球瓦3安装在球关节座2中并压在球头杆1球头之上，滚珠13安装在推压球瓦3的半圆槽31和球关节座2的半圆槽组成的圆柱孔中，螺纹轴4通过三角外螺纹与推压球瓦3配合安装，滚珠支架环5安装在螺纹轴4上，止推端盖6将螺纹轴4、滚珠支架环5扣到球关节座2上，键环8扣入螺纹轴4的键槽43中，减速直流电机11通过电机固定螺钉12安装到电机座9上，电机座9通过紧固螺钉10与球关节座2连接并实现紧固，再将键环螺钉7安装到键环8上。
这些零件尺寸及电机型号可根据制动力需求以及使用者的设计要求来确定。
本实用新型一种球铰型关节电动锁紧装置，其锁紧放松的工作过程是：减速直流电机11通直流电后，通过键环8带动螺纹轴4旋转，螺纹轴4通过其螺纹带动推压球瓦3旋转，由于滚珠13限制了推压球瓦3的旋转，使得推压球瓦3只能直线运动，同时螺纹轴4上的滚珠支架环5将依靠止推端盖6承受推压球瓦3直线运动方向的压力，推压球瓦3向下运动压紧球头杆1的球头，实现制动锁紧；当改变减速直流电机11的直流电方向后，螺纹轴4向相反的方向旋转，从而带动推压球瓦3向上运动，推压球瓦3与球头杆1分离，即实现放松。

Claims (1)

1、一种球铰型关节电动锁紧装置，其特征在于：该装置包括：
一球头杆，其一端为球形圆头，一端为圆柱形杆；
一球关节座，为中间有圆孔的圆柱体；其一端为与球头杆球形圆头配合的内球面形状；其内壁上侧有圆周均布的半圆槽；
一推压球瓦，为一端挖有内凹的球面的圆柱体，其外缘开有圆周均布的半圆槽，与球关节座内壁的半圆槽配合形成安装滚珠的圆孔；
一螺纹轴，为一中部凸有一圆环的圆柱体；其上部钻有圆孔并开有键槽；下部加工有三角外螺纹；
一滚珠支架环；
一止推端盖；
一键环，为圆环形圆柱体，其内壁设有长方形凸台，凸台对面钻有一用于定位紧固的螺纹孔；
一电机座，为内空圆柱结构，具有中间钻有通孔的凸起平台；
一减速直流电机；
紧固螺钉；及
电机固定螺钉；
该球头杆安装在球关节座底端，推压球瓦安装在球关节座中并压在球头杆球头之上，滚珠安装在推压球瓦的半圆槽和球关节座的半圆槽组成的圆柱孔中，螺纹轴通过三角外螺纹与推压球瓦配合安装，滚珠支架环安装在螺纹轴上，止推端盖将螺纹轴、滚珠支架环扣到球关节座上，键环扣入螺纹轴键槽中，减速直流电机通过电机固定螺钉安装到电机座上，电机座通过紧固螺钉与球关节座连接并实现紧固，再将键环螺钉安装到键环上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102922534A (zh) * 2012-10-31 2013-02-13 广州创研自动化设备有限公司 机器人夹具快速更换机构
CN105715667A (zh) * 2016-04-14 2016-06-29 北京石油化工学院 球铰快速锁紧装置
WO2021003866A1 (zh) * 2019-07-11 2021-01-14 北京理工大学 机器人关节支撑结构以及机器人

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