[发明专利]一种三自由度复合铰链

说明书

本发明属于机械制造及机器人技术领域，公开了一种三自由度复合铰链，采用螺母以及台阶环结构，紧固转动环，减小轴向松动与误差；采用台阶环、固定片和螺栓相配合的结构，紧固中心轴承，减小松动与误差，增大承载能力；采用螺母、台阶轴以及小连接件台阶环相结合的配合方式，紧固小连接件，减少小连接件松动误差；大连接件与小连接件可以根据需要外接的零部件结构特征进行设计配合。本发明结构新颖简单，成本低廉，可实现性强；通过陀螺仪原理，采用三个轴向安装的多个轴承，实现了连接在三自由度复合铰链两端零部件的相对三个轴向的大范围转动；结构内部开放性强，便于安装各种检测类元器件。

技术领域

本发明属于机械制造技术及机器人领域，尤其涉及一种广泛用于并联机器人、多自由度机构的三自由度复合铰链。

背景技术

随着机械化水平的提高以及加工制造业的快速发展，球铰链以其机械机构、适用范围以及灵活性上的特点备受机械传动行业者们的青睐，应用也越来越广泛。球铰链一般应用在主动件的连接处，起到连接主动件与被动件的同时，实现主动件与被动件三个轴向自由度的相对转动。传统的球铰链为活动的球头与固定球窝的球面副，在加工制造过程中受其球头与球窝圆度，以及相互装配过程中彼此是否同心的影响，造成制造难度大的问题；又为防止球头从球窝中受外力拉出，球窝外沿近乎将球头整个环包住，导致球头相对球窝转动范围小的现状；还因传统球铰链本身体积很小，为保证球头转动灵活，因而使得球头上不能加装其他控制或者检测元器件。当前存在的一种三自由度铰链实现了三个自由度的转动，但是三个方向上的转动不是存在于一个主动件与一个被动件之间，而是存在于三个不同零件上，每个零件存在一个相对转动的自由度，不能称之为球铰链。目前尚未见到既拥有球铰链的功能，又具能够有较大旋转角度、结构简单、便于制造、可安装控制以及检测类元器件性能的铰链发明创新设计。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统的球铰链存在制造难度大、转动范围小，不能加装其他控制或者检测元器件。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种三自由度复合铰链。

本发明是这样实现的，一种三自由度复合铰链，所述三自由度复合铰链设置有：

一个小转接件；

所述小转接件通过对称的两个小轴承和螺母固定在中心轴上；

一个大转接件；

所述大转接件通过对称放置的螺母和小轴承同转动环相连接。

进一步，中心轴承内圈固定有锁轴环且由转动环、锁轴环、大固定环及小固定环紧固；

所述中心轴承固定在转动环和锁轴环之间；所述中心轴固定在锁轴环上。

进一步，所述转动环内圈与锁轴环外圈带有台阶环，与大固定环和小固定环通过台阶环以及螺栓将中心轴承固定。

进一步，所述小转接件通过螺母与中心轴连接。

进一步，所述中心轴中间部分带有台阶，通过螺母将小轴承固定在中心轴的中间位置。

进一步，所述小连接件轴孔一侧是带有台阶环的轴孔。

进一步，所述小连接件轴孔与连接外部零件平面之间加装肋板。

本发明的另一目的在于提供一种采用所述三自由度复合铰链的球铰链。

本发明采用螺母以及台阶环的结构，紧固转动环，减小轴向松动与误差；采用台阶环、固定片和螺栓相配合的结构，紧固中心轴承，减小松动与误差，增大承载能力；采用螺母、台阶轴以及小连接件台阶环相结合的配合方式，紧固小连接件，减少小连接件松动误差；大连接件与小连接件可以根据需要外接的零部件结构特征进行设计配合。