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CN102996617A - 球铰机构、应用该球铰机构的支链及其并联机器人 - Google Patents

球铰机构、应用该球铰机构的支链及其并联机器人 Download PDF

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Abstract

一种球铰机构，其包括球头件、与该球头件转动连接的配合件以及多个弹性组件，该球头件包括一个球头部。该配合件上对应凹设有一个与该球头部相匹配的球形铰接槽，该球头部收容于该球形铰接槽内。所述配合件上凹设有多个与该铰接槽相互连通的安装槽，该多个弹性组件分别装设于所述配合件的安装槽内，且分别弹性抵持于所述球头部的周缘，以使该球头件与配合件相紧密配合于一起。本发明还提供一种应用该球铰机构的支链及其并联机器人。该球铰机构具有运动稳定性及定位精度较高的优点。

Description

球铰机构、应用该球铰机构的支链及其并联机器人
技术领域
本发明涉及一种铰接结构，尤其涉及一种球铰机构、应用该球铰机构的支链及其并联机器人。
背景技术
并联机器人一般包括一个定平台、一个动平台以及并联连接于定平台与动平台之间的六个支链。定平台一般固定放置，六个支链可作伸缩运动，每个支链的两端分别通过球铰机构与动平台及定平台连接。现有的球铰机构一般包括相配合的球头件与配合件，但是由于加工或装配的精度不够,使得相配合连接的球头件与配合件之间存在一定的间隙，导致球头件与配合件之间的接触面不能始终紧密的贴合，易发生磨损。因此造成动平台在运动过程中产生振动，从而降低并联机器人运动的稳定性及定位的精度，导致并联机器人难以适用于高精度要求的场合。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种稳定性以及定位性较好的球铰机构。
还有必要提供一种应用该球铰机构的支链及其并联机器人。
一种球铰机构，其包括球头件、与该球头件转动连接的配合件以及多个弹性组件，该球头件包括一个球头部。该配合件上对应凹设有一个与该球头部相匹配的球形铰接槽，该球头部收容于该球形铰接槽内。所述配合件上凹设有多个与该铰接槽相互连通的安装槽，该多个弹性组件分别装设于所述配合件的安装槽内，且分别弹性抵持于所述球头部的周缘，以使该球头件与配合件相紧密配合于一起。
一种支链，其包括一个第一连接件、一个第二连接件及两个球铰机构，该第一连接件与第二连接件活动连接，该两个球铰机构分别相对装设于第一连接件与第二连接件的末端。每个球铰机构均包括球头件、与该球头件转动连接的配合件以及多个弹性组件，该球头件包括一个球头部，该配合件上对应凹设有一个与该球头部相匹配的球形铰接槽。该球头部收容于该球形铰接槽内，其中一个球铰机构的球头件与第一连接件固定连接，另一个球铰机构的球头件与第二连接件固定连接。所述配合件上凹设有多个与该铰接槽相互连通的安装槽，所述多个弹性组件分别装设于所述配合件的安装槽内，且分别弹性抵持于所述球头部的周缘，以使该球头件与配合件相紧密配合于一起。
一种并联机器人，其包括定平台、动平台、并联连接于该定平台与动平台之间的多个支链，该多个支链包括一个第一连接件、一个第二连接件及两个球铰机构，该第一连接件与第二连接件活动连接，该两个球铰机构分别相对装设于第一连接件与第二连接件的末端。每个球铰机构均包括球头件、与该球头件转动连接的配合件以及多个弹性组件，该球头件包括一个球形状的球头部，该配合件上对应凹设有一个与该球头部相匹配的球形铰接槽。该球头部收容于该球形铰接槽内，其中一个球铰机构的球头件与第一连接件固定连接，另一个球铰机构的球头件与第二连接件固定连接。其中一个球铰机构的配合件与定平台固定连接，另一个球铰机构的配合件与动平台固定连接。所述配合件上凹设有多个与该铰接槽相互连通的安装槽，所述多个弹性组件分别装设于所述配合件的安装槽内，且分别弹性抵持于所述球头部的周缘，以使该球头件与配合件相紧密配合于一起。
所述球铰机构通过多个弹性组件提供的弹性力，使该抵持件与该球头件相紧密抵持，以使该球头件与该配合件之间始终保持良好的接触，即使在装配时或者后续因磨损而使两者之间产生间隙时，也可利用该弹性力使间隙减小或消除，从而提高该球铰机构运动时的稳定性以及定位的精度。
附图说明
图1是本发明实施方式的并联机器人的立体示意图。
图2是图1所示并联机器人的球铰机构的立体示意图。
图3是图2所示球铰机构的立体分解图。
图4是图2所示球铰机构的剖视图。
主要元件符号说明
并联机器人 100
定平台 10
动平台 30
安装孔 301
支链 50
第一连接件 51
连接板 511
驱动件 513
第二连接件 53
球铰机构 60
球头件 70
基体 71
球头部 73
配合件 80
基部 81
铰接槽 811
安装槽 813
固定部 83
连接面 831
连接孔 833
弹性组件 90
抵持件 91
弹性件 93
锁紧件 95
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参见图1，本发明实施方式的并联机器人100包括一个定平台10、一个动平台30及并联连接于定平台10与动平台30之间的多个支链50。本实施方式中支链50的数量为六个，每个支链50的一端分别连接于定平台10及动平台30上。
定平台10与动平台30在本实施方式中均呈大致圆形板状，该定平台10与动平台30上邻近其周缘位置处开设有多个安装孔301（动平台30上的安装孔未示出）。
每个支链50包括一个第一连接件51、一个第二连接件53及两个球铰机构60，第一连接件51与第二连接件53活动连接，两个球铰机构60分别相对装设于第一连接件51与第二连接件53的末端。在本实施方式中，第一连接件51与第二连接件53滑动连接，可实现相互之间的伸缩滑移，用以调节整个支链50的长度。第一连接件51包括连接板511及安装于连接板511上的驱动件513。驱动件513用以驱动第二连接件53相对于连接板511移动。驱动件513可为气动元件或液动元件。通过控制每个支链50中第二连接件53相对于第一连接件51的移动距离及球铰机构60，使动平台30可相对定平台10具有六个自由度。
请一并参阅图2至图4，每个球铰机构60包括球头件70、与球头件70铰接的配合件80及装设于配合件80上且弹性抵持于球头件70上的多个弹性组件90。
球头件70包括基体71、连接部72及球头部73。基体71呈大致矩形板状，使用时对应固定装设于支链50的连接板511上。连接部72呈圆柱状，其沿垂直于基体71方向凸设于基体71上大致中部位置处。球头部73大致呈球形状，对应凸设于连接部72上远离基体71的一端，用以与配合件80相互球铰于一起。
配合件80包括基部81及凸设于基部81一端的固定部83。基部81上远离固定部83的一端凹设有一个与球头部73相匹配的球形铰接槽811，用于收容并与球头件70的球头部73相互铰接。基部81的周壁上对应所述多个弹性组件90贯通开设有与铰接槽811相互连通的多个安装槽813。固定部83呈圆柱状，其上远离基部81的一侧形成一个倾斜的设置的连接面831。连接面831开设有多个连接孔833，用于与定平台10或动平台30固定连接，使配合件80安装于定平台10或动平台30后，相对倾斜设置。
每个弹性组件90包括一个抵持件91、一个锁紧件95及一个夹设于抵持件91与锁紧件95之间的弹性件93。在本实施方式中，抵持件91为球形，其装设于配合件80的安装槽813内邻近铰接槽811的一端，且其部分露出于安装槽813与铰接于安装槽813内的球头部73抵持。锁紧件95为螺钉，其固定装设于安装槽813上远离铰接槽811的一端。弹性件93为螺旋弹簧，其装设于安装槽813内，其两端分别弹性抵持于锁紧件95与抵持件91，使抵持件91与球头件70的球头部73相紧密抵持。
组装时，首先球头件70的球头部73配合装设于铰接槽811内；然后两个球铰机构60的球头件70分别固定装设于第一连接件51的连接板511及第二连接件53上；最后两个球铰机构60的配合件80的固定部83分别与定平台10及动平台固定连接。
并联机器人100的六个支链50的协同运动，使动平台30相对于定平台10具有六个运动自由度。当然，根据实际应用中对动平台30运动自由度的要求，支链50的数量可相应变更。并联机器人100通过弹性组件90提供的弹性力，使抵持件91与球头件70相紧密抵持，以使球头件70与配合件80之间始终保持良好的接触，即使在装配时或者后续因磨损而使两者之间产生间隙时，也可利用该弹性力使间隙减小或消除，从而提高动平台30的运动稳定性以及定位的精度。
可以理解，锁紧件95可以省略，弹性件93一端直接固定装设于安装槽813底端即可。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种球铰机构，其包括球头件及与该球头件转动连接的配合件，该球头件包括一个球头部；该配合件上对应凹设有一个与该球头部相匹配的球形铰接槽，该球头部收容于该球形铰接槽内，其特征在于：所述配合件上凹设有多个与该铰接槽相互连通的安装槽；所述球铰机构还包括多个弹性组件，该多个弹性组件分别装设于所述配合件的安装槽内，且分别弹性抵持于所述球头部的周缘，以使该球头件与配合件相紧密配合于一起。
2.如权利要求1所述的球铰机构，其特征在于：所述多个弹性组件均包括抵持件及与该抵持件弹性抵持的弹性件，该抵持件装设于该配合件的安装槽内邻近该铰接槽的一端，且部分露出于该安装槽与铰接于该安装槽内的球头部抵持，该弹性件装设于该安装槽内，且与该抵持件弹性抵持，使该抵持件与该球头件的球头部相互抵持。
3.如权利要求2所述的球铰机构，其特征在于：该安装槽贯通开设于该配合件上；该多个弹性组件均还包括锁紧件，该锁紧件固定装设于该安装槽上远离该铰接槽的一端，该弹性件的两端分别弹性抵持于该锁紧件与该抵持件之间，使该抵持件与该球头件的球头部相互抵持。
4.一种支链，其包括一个第一连接件、一个第二连接件及两个球铰机构，该第一连接件与第二连接件活动连接，该两个球铰机构分别相对装设于第一连接件与第二连接件的末端；每个球铰机构均包括球头件及与该球头件转动连接的配合件，该球头件包括一个球头部；该配合件上对应凹设有一个与该球头部相匹配的球形铰接槽，该球头部收容于该球形铰接槽内，其中一个球铰机构的球头件与第一连接件固定连接，另一个球铰机构的球头件与第二连接件固定连接，其特征在于：所述配合件上凹设有多个与该铰接槽相互连通的安装槽；所述球铰机构还包括多个弹性组件，该多个弹性组件分别装设于所述配合件的安装槽内，且分别弹性抵持于所述球头部的周缘，以使该球头件与配合件相紧密配合于一起。
5.如权利要求4所述的支链，其特征在于：所述多个弹性组件均包括抵持件及与该抵持件弹性抵持的弹性件，该抵持件装设于该配合件的安装槽内邻近该铰接槽的一端，且部分露出于该安装槽与铰接于该安装槽内的球头部抵持，该弹性件装设于该安装槽内，使该抵持件与该球头件的球头部相互抵持。
6.如权利要求5所述的支链，其特征在于：所述球头件还包括一个与该球头部相连接的基部，其中一个球头件的基部与该第一连接件固定连接，另一个球头件的基部与第二连接件固定连接。
7.一种并联机器人，其包括定平台、动平台、并联连接于该定平台与动平台之间的多个支链，该多个支链包括一个第一连接件、一个第二连接件及两个球铰机构，该第一连接件与第二连接件活动连接，该两个球铰机构分别相对装设于第一连接件与第二连接件的末端；每个球铰机构均包括球头件及与该球头件转动连接的配合件，该球头件包括一个球形状的球头部；该配合件上对应凹设有一个与该球头部相匹配的球形铰接槽，该球头部收容于该球形铰接槽内，其中一个球铰机构的球头件与第一连接件固定连接，另一个球铰机构的球头件与第二连接件固定连接，其中一个球铰机构的配合件与定平台固定连接，另一个球铰机构的配合件与动平台固定连接，其特征在于：所述配合件上凹设有多个与该铰接槽相互连通的安装槽；所述球铰机构还包括多个弹性组件，该多个弹性组件分别装设于所述配合件的安装槽内，且分别弹性抵持于所述球头部的周缘，以使该球头件与配合件相紧密配合于一起。
8.如权利要求7所述的并联机器人，其特征在于：所述多个弹性组件均包括抵持件及与该抵持件弹性抵持的弹性件，该抵持件装设于该配合件的安装槽内邻近该铰接槽的一端，且部分露出于该安装槽与铰接于该安装槽内的球头部抵持，该弹性件装设于该安装槽内，使该抵持件与该球头件的球头部相互抵持。
9.如权利要求8所述的并联机器人，其特征在于：所述每个支链的球头件还包括一个与该球头部相连接的基部，其中一个球头件的基部与该第一连接件固定连接，另一个球头件的基部与第二连接件固定连接。
10.如权利要求9所述的并联机器人，其特征在于：该每个支链的配合件还包括一个远离该铰接槽的一端凸设有的固定部，其中一个配合件的固定部与该定平台固定连接，另一个配合件的固定部与该该动平台固定连接，以使该支链并联连接于该定平台及该动平台之间。
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