CN221221192U - 一种三自由度虎克铰 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三自由度虎克铰，包括底座、第一轴承座和第二轴承座，以及两两相互正交的横向转动轴、纵向转动轴和竖向转动轴；所述第一轴承座的下部设于底座内，第一轴承座的上部设于第二轴承座内；所述横向转动轴和纵向转动轴分别穿过第一轴承座；所述横向转动轴与底座固定相连，横向转动轴通过横向轴承与第一轴承座相连；所述纵向转动轴穿过第一轴承座，纵向转动轴的两端分别通过纵向轴承与第二轴承座相连；所述竖向转动轴的下部通过竖向轴承与第二轴承座相连。本实用新型的有益效果为：所述虎克铰的两个轴承座均设计为一体化结构，与现有拆分式结构相比，能够减少装配工序，继而减小装配误差，提高了虎克铰的回转精度；并且这种一体化结构减小了虎克铰的体积。
Description
技术领域
本实用新型涉及虎克铰结构设计领域，具体涉及一种三自由度虎克铰。
背景技术
精密虎克铰在高精度六自由度位移平台中广泛使用，属于并联机器人的关键活动部件，由相互正交的旋转轴系组成，虎克铰的回转精度直接影响并联机器人的定位定向精度。目前，现有虎克铰的结构设计为方便装配，往往对支撑轴系的结构件如轴承座进行拆分，即轴承座由两个零件装配而成，不仅会增加体积，还会因为装配引入额外的同轴度误差，影响虎克铰的回转精度。此外，目前的虎克铰，由于受体积限制，均没有考虑到对轴承游隙进行预紧处理，会引入较大的轴晃误差。
因此，有必要对现有技术进行改进。
发明内容
本实用新型的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种三自由度虎克铰，旨在减小装配误差，提高虎克铰的回转精度。
本实用新型采用的技术方案为：一种三自由度虎克铰，包括底座、第一轴承座和第二轴承座，以及两两相互正交的横向转动轴、纵向转动轴和竖向转动轴；
所述第一轴承座的下部设于底座内，第一轴承座的上部设于第二轴承座内；
所述横向转动轴和纵向转动轴分别穿过第一轴承座；
所述横向转动轴与底座固定相连，横向转动轴通过横向轴承与第一轴承座相连；
所述纵向转动轴穿过第一轴承座，纵向转动轴的两端分别通过纵向轴承与第二轴承座相连；
所述竖向转动轴的下部通过竖向轴承与第二轴承座相连；
所述第一轴承座和第二轴承座均为整体式结构。
按上述方案，所述底座上部开设有安装槽，所述第一轴承座的下部设于安装槽内；所述第一轴承座内开设有正交的横向轴孔和纵向轴孔；所述横向转动轴自横向轴孔穿过；所述纵向转动轴自纵向轴孔穿过。
按上述方案，所述横向转动轴与横向轴承的内圈适配，横向轴承的外圈与横向轴孔适配；所述横向轴承为微型法兰轴承；其中一个横向轴承外侧的横向转动轴上连接有横向预紧螺母。
按上述方案，所述底座上部两端还分别设有与横向转动轴适配的沉槽，所述横向转动轴的端部设于沉槽内，且沉槽上部设有用于压紧横向转动轴的压块。
按上述方案，所述第二轴承座的底部开设有上凹槽，上凹槽用于容纳第一轴承座；上凹槽的两侧设有纵向通孔，纵向通孔用于通过纵向轴承安装纵向转动轴。
按上述方案，在纵向通孔的外侧通过调节螺钉连接预紧压板，预紧压板的上下两端分别与纵向轴承的内圈压紧。
按上述方案，所述第二轴承座的上部开设有竖向轴孔，所述竖向转动轴的下部通过竖向轴承安装在竖向轴孔内。
按上述方案，所述竖向转动轴的上端穿出竖向轴孔，与竖向预紧螺母相连，竖向预紧螺母与竖向轴承的内圈顶紧。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型中，所述虎克铰的两个轴承座均设计为一体化结构(也即整体结构)，与现有拆分式结构相比，能够减少装配工序，继而减小装配误差，提高了虎克铰的回转精度；并且这种一体化结构减小了虎克铰的体积。2、本实用新型在轴端设计有预紧螺母或预紧压板，消除轴承游隙，提高了虎克铰的回转精度。3、本实用新型结构简单，设计合理。
附图说明
图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
其中：1、压块；2、横向预紧螺母；3、横向轴承；4、横向转动轴；5、纵向轴承；6、底座；7、竖向转动轴；6、竖向预紧螺母；9、竖向轴承；10、第二轴承座；11、第一轴承座；12、调节螺钉；13、预紧压板；14、纵向转动轴。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地描述。
如图1和图2所示的一种三自由度虎克铰，包括底座6、第一轴承座11和第二轴承座10，以及两两相互正交的横向转动轴4、纵向转动轴14和竖向转动轴7；
所述第一轴承座11的下部设于底座6内，第一轴承座11的上部设于第二轴承座10内；
所述横向转动轴4和纵向转动轴14分别穿过第一轴承座11；
所述横向转动轴4与底座6固定相连，横向转动轴4通过横向轴承3与第一轴承座11相连；
所述纵向转动轴14穿过第一轴承座11，纵向转动轴14的两端分别通过纵向轴承5与第二轴承座10相连；
所述竖向转动轴7的下部通过竖向轴承9与第二轴承座10相连；
所述第一轴承座11和第二轴承座10均为整体式结构。
本实用新型中，横向转动轴4、纵向转动轴14和竖向转动轴7依次自下而上设置，实现三个独立转动自由度的无间隙传动。所述横向转动轴4与底座6相连，横向转动轴4可相对第一轴承座11转动；所述纵向转动轴14与第一轴承座11固定相连，纵向转动轴14可相对第二轴承座10转动；所述竖向转动轴7可相对第二轴承座10转动。
优选地，所述底座6上部开设有安装槽，所述第一轴承座11的下部设于安装槽内；所述第一轴承座11内开设有正交的横向轴孔和纵向轴孔；所述横向转动轴4自横向轴孔穿过；所述纵向转动轴14自纵向轴孔穿过。
本实用新型中，所述横向转动轴4、纵向转动轴14和竖向转动轴7均分别配置有两个对应的轴承。
优选地，所述横向转动轴4与横向轴承3的内圈适配，横向轴承3的外圈与横向轴孔适配；所述横向轴承3为微型法兰轴承；其中一个横向轴承3外侧的横向转动轴4上连接有横向预紧螺母2。
本实用新型中，横向轴承3通过法兰挡边实现轴向定位；利用横向预紧螺母2预紧横向轴承3的内圈，可达到消除横向轴承3游隙的目的。
优选地，所述底座6上部两端还分别设有与横向转动轴4适配的沉槽，所述横向转动轴4的端部设于沉槽内，且沉槽上部设有用于压紧横向转动轴4的压块1。
优选地，所述第二轴承座10的底部开设有上凹槽，上凹槽用于容纳第一轴承座11；上凹槽的两侧设有纵向通孔，纵向通孔用于通过纵向轴承5安装纵向转动轴14；在纵向通孔的外侧通过调节螺钉12连接预紧压板13，预紧压板13的上下两端分别与纵向轴承5的内圈压紧。
本实用新型中，所述纵向轴承5的内圈与纵向转动轴14适配，纵向轴承5的外圈与设于第二轴承座10上的纵向通孔适配。
优选地，所述第二轴承座10的上部开设有竖向轴孔，所述竖向转动轴7的下部通过竖向轴承9安装在竖向轴孔内。
本实用新型中，所述竖向轴承9的内圈与竖向转动轴7适配，竖向轴承9的外圈与第二轴承座10的竖向轴孔适配。
本实用新型中，所述竖向转动轴7的上端穿出竖向轴孔，与竖向预紧螺母8相连，竖向预紧螺母8与竖向轴承9的内圈顶紧。
本实用新型中，第一轴承座11设置有相互正交的横向轴孔和纵向轴孔，连接两个相互正交的轴系。第一轴承座11与横向轴承3外圈的配合孔为通孔，可一次钻孔成型，极大提高了该轴承安装面的同轴度和圆柱度。横向轴承3通过法兰挡边实现轴向定位,横向预紧螺母2通过预紧横向轴承3(也即微型法兰轴承)的内圈达到消除横向轴承3游隙的目的。横向转动轴4通过半圆柱配合面在底座6上定位，两端分别通过压块1压紧固定。纵向转动轴14与第一轴承座11之间为过盈配合，能够承受双向轴向力。
本实用新型中，与第一轴承座11相似，第二轴承座10也开设有相互正交的竖向轴孔和纵向轴孔，连接两个相互正交的轴系。第二轴承座10上与竖向轴承9外圈、纵向轴承5外圈的配合面均可一次钻孔成型。预紧压板13与纵向轴承5(也为微型法兰轴承)的内圈接触，通过调节螺钉12的拧紧力矩来调整轴承游隙和摩擦力矩。竖向轴承9为成对角接触球轴承，装入第二轴承座10，竖向预紧螺母8对成对角接触球轴承起支撑和预紧作用。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
最后应说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种三自由度虎克铰，其特征在于，包括底座、第一轴承座和第二轴承座，以及两两相互正交的横向转动轴、纵向转动轴和竖向转动轴；
所述第一轴承座的下部设于底座内，第一轴承座的上部设于第二轴承座内；
所述横向转动轴和纵向转动轴分别穿过第一轴承座；
所述横向转动轴与底座固定相连，横向转动轴通过横向轴承与第一轴承座相连；
所述纵向转动轴穿过第一轴承座，纵向转动轴的两端分别通过纵向轴承与第二轴承座相连；
所述竖向转动轴的下部通过竖向轴承与第二轴承座相连。
2.如权利要求1所述的三自由度虎克铰，其特征在于，所述底座上部开设有安装槽，所述第一轴承座的下部设于安装槽内；所述第一轴承座内开设有正交的横向轴孔和纵向轴孔；所述横向转动轴自横向轴孔穿过；所述纵向转动轴自纵向轴孔穿过。
3.如权利要求2所述的三自由度虎克铰，其特征在于，所述横向转动轴与横向轴承的内圈适配，横向轴承的外圈与横向轴孔适配；所述横向轴承为微型法兰轴承；其中一个横向轴承外侧的横向转动轴上连接有横向预紧螺母。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的三自由度虎克铰，其特征在于，所述底座上部两端还分别设有与横向转动轴适配的沉槽，所述横向转动轴的端部设于沉槽内，且沉槽上部设有用于压紧横向转动轴的压块。
5.如权利要求4所述的三自由度虎克铰，其特征在于，所述第二轴承座的底部开设有上凹槽，上凹槽用于容纳第一轴承座；上凹槽的两侧设有纵向通孔，纵向通孔用于通过纵向轴承安装纵向转动轴。
6.如权利要求5所述的三自由度虎克铰，其特征在于，在纵向通孔的外侧通过调节螺钉连接预紧压板，预紧压板的上下两端分别与纵向轴承的内圈压紧。
7.如权利要求6所述的三自由度虎克铰，其特征在于，所述第二轴承座的上部开设有竖向轴孔，所述竖向转动轴的下部通过竖向轴承安装在竖向轴孔内。
8.如权利要求7所述的三自由度虎克铰，其特征在于，所述竖向转动轴的上端穿出竖向轴孔，与竖向预紧螺母相连，竖向预紧螺母与竖向轴承的内圈顶紧。
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