專利名稱：簡易虎克鉸鏈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的虎克鉸鏈，特別是一種簡易虎克鉸鏈，適用于多自由度并聯(lián)定位平臺(tái)。
背景技術(shù)：
虎克鉸鏈用于運(yùn)動(dòng)過程兩軸力的傳遞，且具有一定的支撐作用。其結(jié)構(gòu)通常采用 十字軸，十字軸的四端安裝滾動(dòng)軸承，通過鉸鏈座上的壓蓋消除軸承軸向間隙，其結(jié)構(gòu)如圖 2所示。目前精密機(jī)械領(lǐng)域，特別是多自由度并聯(lián)定位平臺(tái)，需要精度高、旋轉(zhuǎn)范圍大、結(jié)構(gòu) 緊湊的虎克鉸鏈?，F(xiàn)有多種虎克鉸鏈，結(jié)構(gòu)上大多有一個(gè)十字軸或者類似十字的支撐軸， 其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，加工比較困難、工序多，導(dǎo)致了精度的降低和成本的增加；采用軸承用于 轉(zhuǎn)動(dòng)，不能消除傳動(dòng)中的徑向間隙，或者是引起轉(zhuǎn)動(dòng)中心的不同心，導(dǎo)致虎克鉸鏈精度的降 低；且這些結(jié)構(gòu)大多零件較多，要求加工精度高，導(dǎo)致尺寸較大，成本高，所以不能算很理想 的虎克鉸鏈。此外，現(xiàn)有虎克鉸鏈都只有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，還需要補(bǔ)充一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度才能 滿足并聯(lián)定位平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)所需的三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有虎克鉸鏈的弊端、加工制造的復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和成本高等問 題，本發(fā)明提供一種簡易虎克鉸鏈，該鉸鏈具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，避免了只具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自 由度的普通鉸鏈和其他一維旋轉(zhuǎn)體共同組成三個(gè)自由度后所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)不同心問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種簡易虎克鉸鏈，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括兩個(gè)U形鉸鏈座、四個(gè)緊定螺釘、四個(gè)支 撐臂、一個(gè)鋼球和四個(gè)壓圈，所述的U形鉸鏈座的兩端設(shè)有相對(duì)且同軸的圓形通孔，垂直于 該圓形通孔有螺孔，所述的支撐臂的一端為圓柱，另一端具有一圓形凹孔，所述的四個(gè)支撐 臂的圓柱分別坎合在所述的兩個(gè)U形鉸鏈座的圓形通孔內(nèi)，所述的鋼球嵌在所述的四個(gè)支 撐臂的圓形凹孔中；將所述的緊定螺釘擰入所述的U形鉸鏈座的螺孔中并配合壓圈以固定 所述的支撐臂，使所述的支撐臂與所述的鋼球構(gòu)成一個(gè)以鋼球?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)中心的靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)整 體。所述的鋼球采用精度較高的標(biāo)準(zhǔn)鋼球，其直徑大于支撐臂的圓形凹孔的直徑。所述的支撐臂的一端圓柱的軸線和另一端圓形凹孔的軸線在同一條直線上。裝配完成后，所述的兩個(gè)U形鉸鏈座分別與兩個(gè)支撐臂形成剛性整體，剛性整體 繞一條直線作為轉(zhuǎn)動(dòng)中心無間隙轉(zhuǎn)動(dòng)，直線通過鋼球球心。兩個(gè)剛性整體的轉(zhuǎn)動(dòng)是獨(dú)立的， 可以達(dá)到三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，轉(zhuǎn)動(dòng)中心交于一點(diǎn)，此點(diǎn)即為鋼球球心。本發(fā)明的技術(shù)效果如下1、本發(fā)明簡易虎克鉸鏈，在結(jié)構(gòu)上采用精度較高的標(biāo)準(zhǔn)鋼球作為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，不需 要加工十字軸；只需要加工有相對(duì)且同軸的圓形通孔的U形餃鏈座，同軸的圓柱和圓形凹 孔的支撐臂，解決了加工產(chǎn)生的精度和成本問題；
2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，所需零件很少，需加工的復(fù)雜零件采用標(biāo)準(zhǔn)件，轉(zhuǎn)動(dòng)無間 隙，制造裝配方便容易，運(yùn)動(dòng)范圍更大且精度更高，具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。3、本發(fā)明簡易虎克鉸鏈，當(dāng)兩個(gè)鉸鏈座與其他機(jī)構(gòu)連接，就可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度 的轉(zhuǎn)動(dòng)，非常適合用于多自由度的并聯(lián)定位平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，為此類平臺(tái)的高精度更大范 圍的多維調(diào)節(jié)提供了保證。


圖1是本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖，分別有主視圖、右視圖和俯視剖面2是現(xiàn)有的常規(guī)鉸鏈結(jié)構(gòu)圖，只具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種簡易虎克鉸鏈，具體結(jié)構(gòu)參見圖1，由圖可見，本發(fā)明虎克鉸鏈，構(gòu)成包括下U 形鉸鏈座1、上U形鉸鏈座5、四個(gè)緊定螺釘2、四個(gè)支撐臂3、一個(gè)鋼球4和四個(gè)壓圈6，所述 的下U形鉸鏈座1的兩端設(shè)有相對(duì)且同軸的圓形通孔，垂直于該圓形通孔有螺孔，所述的上 U形鉸鏈座5的兩端設(shè)有中心相對(duì)的圓形通孔，垂直于該圓形通孔有螺孔，所述的支撐臂3 一端為圓柱，另一端具有一圓形凹孔，所述的支撐臂3的圓柱面分別坎合在所述的下U形鉸 鏈座1的圓形通孔內(nèi)和上U形鉸鏈座5的圓形通孔內(nèi)，所述的鋼球4嵌設(shè)在所述的四個(gè)支 撐臂3的圓形凹孔中；將所述的緊定螺釘2擰入所述的上下U形鉸鏈座的螺孔中并配合壓 圈6以固定所述的支撐臂3，使所述的支撐臂3與所述的鋼球4構(gòu)成一個(gè)以鋼球4為轉(zhuǎn)動(dòng)中 心的靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)整體。所述的支撐臂3的一端圓柱配合在U形鉸鏈座1和5的圓形通孔內(nèi)，間隙、過渡配 合皆可；其另一端結(jié)構(gòu)中有一小型圓形凹孔，該圓形凹孔直徑小于鋼球4的直徑，鋼球4部 分嵌入圓形凹孔中，圓形凹孔與鋼球的接觸面加工或者通過鋼球4擠壓成球形更佳，這樣 將普通的線接觸改變?yōu)榍蛎娼佑|，顯著提高承載能力。緊定螺釘2在U形鉸鏈座1和5的 U形兩邊的端部用于緊定加固支撐臂與其的連接，旋緊螺釘可以消除鉸鏈座和支撐臂之間 的孔軸配合間隙；松開緊定螺釘2，可以調(diào)節(jié)鋼球4在鉸鏈座的兩個(gè)圓形通孔中心直線上的 位置，使鋼球處于結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)；旋緊壓圈6消除支撐臂3與鋼球4的連接間隙。裝配完成 后，上下U形鉸鏈座分別與兩個(gè)支撐臂形成剛性整體，以鋼球球心為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，根據(jù)需要調(diào)整支撐臂3的外配合圓柱直徑、圓形凹孔直徑、 鋼球直徑等參數(shù)，以達(dá)到更好的使用效果。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、精度高、成本 低，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍大，在精密機(jī)械領(lǐng)域具有極高的推廣和使用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種簡易虎克鉸鏈，特征在于其構(gòu)成包括兩個(gè)U形鉸鏈座、四個(gè)緊定螺釘、四個(gè)支撐 臂、一個(gè)鋼球和四個(gè)壓圈，所述的U形鉸鏈座的兩端設(shè)有相對(duì)且同軸的圓形通孔，垂直于該 圓形通孔有螺孔，所述的支撐臂一端為圓柱，另一端具有一圓形凹孔，所述的四個(gè)支撐臂的 圓柱分別坎合在所述的兩個(gè)U形鉸鏈座的圓形通孔內(nèi)，所述的鋼球嵌在所述的四個(gè)支撐臂 的圓形凹孔中；將所述的緊定螺釘擰入所述的U形鉸鏈座的螺孔中配合壓圈以固定所述的 支撐臂，使所述的支撐臂與所述的鋼球構(gòu)成一個(gè)以鋼球?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)中心的靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易虎克鉸鏈，其特征是所述的鋼球采用精度較高的標(biāo) 準(zhǔn)鋼球，其直徑大于所述的支撐臂的圓形凹孔的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡易虎克鉸鏈，其特征是支撐臂的一端圓柱的軸線和另一端 圓形凹孔的軸線在同一條直線上。
全文摘要
一種簡易虎克鉸鏈，其構(gòu)成包括兩個(gè)U形鉸鏈座、四個(gè)緊定螺釘、四個(gè)支撐臂、一個(gè)鋼球和四個(gè)壓圈，所述的U形鉸鏈座的兩端設(shè)有相對(duì)且同軸的圓形通孔，垂直于該圓形通孔有螺孔，所述的支撐臂的一端為圓柱，另一端具有圓形凹孔，所述的四個(gè)支撐臂的圓柱分別坎合在所述的兩個(gè)U形鉸鏈座的圓形通孔內(nèi)，所述的鋼球嵌在所述的四個(gè)支撐臂的圓形凹孔中；將所述的緊定螺釘擰入所述的U形鉸鏈座的螺孔中并配合壓圈以固定所述的支撐臂，使所述的支撐臂與所述的鋼球構(gòu)成一個(gè)以鋼球?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)中心的靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)整體。本發(fā)明結(jié)構(gòu)十分簡單，加工裝配方便，無傳動(dòng)間隙，旋轉(zhuǎn)角度更大，轉(zhuǎn)動(dòng)精度更高，具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。特別適用于多自由度并聯(lián)定位平臺(tái)。
文檔編號(hào)E05D5/02GK102108817SQ20111004018
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者劉志剛, 龐向陽, 朱健強(qiáng), 鄭留念 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所