一种重载式铰链体驱动装置的制作方法

本实用新型属于机械设备的技术领域，具体而言，涉及一种重载式铰链体驱动装置。

背景技术：

在空间中两个物体绕铰链作相对运动，例如：在我们日常可见的平开门或平开窗的应用上；若要控制两个物体的相对运动能够自动化控制，则需要应用相应的驱动装置，在现有技术中，还驱动装置主要由驱动部、连杆以及导轨总成三大部分组成，但现有技术的驱动装置，在实际应用中主要存在以下缺陷：

(1)对于连杆的加工难度较高，导致制造成本较高，同时，现有的连杆在安装过程中难度较大，易产生形变；

(2)由于加工、安装误差等导致两相对运动的运动方向不平行，而现有的驱动装置在六个自由度(包括在3个正交方向上平动以及3个正交方向所对应的绕轴转动方向)方向的容错能力较差，不能确保装置的长期稳定工作；

(3)现有的驱动装置中，在输出轴与连杆之间不仅需要传递转矩，输出轴还需要承受连杆所提供的弯矩，以导致在重载下运行易出现损坏的现象。

技术实现要素：

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种重载式铰链体驱动装置以达到通过优化连杆的方案设计，并提升六个自由度的容错能力以及重载承受能力，以实现长期稳定工作的目的。

本实用新型所采用的技术方案为：一种重载式铰链体驱动装置，该驱动装置包括：

驱动部，驱动部包括呈转动设置的输出轴；

一端通过转动副连接于输出轴上的连杆，连杆的另一端设有关节组件，通过关节组件实现连杆绕x向、y向和z向作轴向旋转；

可拆卸装配于关节组件上的滑块组件，且关节组件相对于滑块组件沿z向方向作z向平动；

用于安装滑块组件的导轨总成，通过导轨总成驱使滑块组件在x向和y向作平动动作。

进一步地，所述驱动部包括箱体，所述箱体内通过输出轴轴承安装有所述输出轴，以确保输出轴能够正常转动且将转矩传递至连杆。

进一步地，所述驱动部包括与所述转动副位于同一转动轴线上的连杆轴承，转动副通过该连杆轴承安装于箱体上，以通过连杆轴承承受连杆所受的弯矩，并将弯矩传递至箱体承受。

进一步地，所述输出轴的端部设有花键，且连杆的端部设有与输出轴相匹配的套座，套座内设有与花键相匹配的花键槽且套座外部套设有所述连杆轴承，以实现输出轴与连杆作同步转动，且能够传递转矩和弯矩。

进一步地，所述滑块组件包括：

安装于导轨总成上的滑块配件；

沿z向方向滑动装配于滑块配件内的滑块轴；

以最终能够实现连杆能够在z向方向上平动，满足z向的容错能力。

进一步地，所述关节组件包括：

连接于连杆上的关节轴承；

套设于关节轴承内圈上的连杆轴，所述连杆轴与滑块轴之间呈可拆卸装配且两者之间为防止相对转动的配合结构；

以通过关节轴承实现连杆在绕x向、y向和z向作轴向旋转，同时，也满足连杆通过关节组件、滑块组件安装在导轨总成上。

进一步地，所述关节轴承的外圈与连杆之间固定连接且两者之间为防止相对转动的配合结构，以实现对连杆的稳固安装。

进一步地，所述配合结构包括锁止头和锁止槽，所述锁止槽的槽口设为呈矩形状、三角状、多边形状或齿形状，锁止头与锁止槽相匹配且嵌装于锁止槽内，多种形状能够根据实际加工条件作适应性选择且均能够满足防止相对转动的要求。

进一步地，所述导轨总成包括导轨安装壳和装于导轨安装壳内的直线导轨，所述直线导轨上滑动装配有直线导轨滑块，直线导轨滑块在直线导轨的x向和y向作平动动作，以最终连杆实现在x向和y向上的平动动作。

进一步地，所述直线导轨滑块开设有滑槽，滑槽嵌套在所述直线导轨上，该方式在运动过程中稳定可靠，构成悬挂式导轨。

本实用新型的有益效果为：

1.采用本实用新型所提供的重载式铰链体驱动装置，其通过对连杆、驱动部以及导轨总成相互之间的装配方式进行优化设计，采用连杆通过关节组件可拆卸装配在滑块轴件上，能够降低连杆的安装难度，节约制造成本；同时，滑块组件中的滑块配件安装于导轨总成上，而滑块配件内的滑块轴能够在z向作平动运动，在关节组件和导轨总成的作用下，能够实现滑块轴组件的六个自由度方向上具有足够的容错让性，进而提升整个驱动装置在运动过程中的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型所提供的重载式铰链体驱动装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型所提供的重载式铰链体驱动装置的整体拆分结构示意图；

图3是图2的局部示意图；

图4是图2另一部分的局部示意图；

图5是本实用新型所提供的重载式铰链体驱动装置中导轨总成的局部剖视示意图；

图6是本实用新型所提供的重载式铰链体驱动装置中驱动部的内部结构示意图；

图7是图6的拆分结构示意图；

图8是图6的局部剖视示意图；

附图中标注如下：

1-门体，2-连杆，3-驱动部，4-导轨安装壳，5-直线导轨，6-直线导轨滑块，7-滑块配件，8-滑块轴，9-连接轴，10-关节轴承，11-套座，12-输出轴，13-齿轮组，14-箱体，15-卡簧，16-连杆轴承，17-输出轴轴承，18-门框。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义；实施例中的附图用以对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

如图1所示，具体提供了一种重载式铰链体驱动装置，在本实施例中以平开门为例，平开门包括呈铰接连接的门体和门框，在该驱动装置的作用下，门体相对于门框作打开或关闭的动作，当然，也可以应用在平开窗上，其原理与平开门类似，此处不再赘述。

由于真实环境中加工、安装误差等问题，会导致门体与门框之间的相对运动方向不平行，需要在六个自由度(在三个正交方向上平动，以及三个正交方向绕轴进行转动运动)皆有容错能力，才能保证长期稳定的工作。由此，对驱动装置作如下优化设计：

如图2所示，在门体和门框上分别设有驱动部和导轨总成，驱动部主要通过电机和变速箱提供驱动力的作用，驱动部包括箱体，在该箱体内通过输出轴轴承安装有所述输出轴，以实现将输出轴转动设置在箱体内，在输出轴的上下两端均套装有输出轴轴承，输出轴轴承安装在箱体内对应的装配位上，输出轴通过齿轮组与电机之间进行动力传递，以满足输出轴的功能需求。

为进一步提升驱动装置在工作时，连杆与输出轴只进行转矩的传递，而连杆上的弯矩由箱体承受，如图4、图6以及图7所示，采用如下方式设计：

将连杆的一端通过转动副连接于输出轴上，在本实施例中，转动副为：在输出轴的端部设有花键，且连杆的端部设有与输出轴相匹配的套座，套座内设有与花键相匹配的花键槽，将连杆端部的套座套装在输出轴上，通过花键与花键槽之间的相互配合，以实现连杆与输出轴之间的同步转动。优选的，在输出轴的端部设有卡簧，当连杆的套座套于输出轴端部上之后，在输出轴上安装卡簧，以将连杆的套座与输出轴之间进行限位锁紧。

如图6、图8所示，在套座的外部套装有连杆轴承，连杆轴承与套座位于同一转动轴线上，即连杆轴承与转动副的转动轴线在同一直线上，连杆轴承的外圈则安装固定于箱体上，以实现转动副通过该连杆轴承安装于箱体上。

基于上述设计，在工作中，连杆上的弯矩能够通过连杆的套座传递至连杆轴承上，再由连杆轴承传递至箱体承受，以保证驱动装置在重载下依然能长期稳定工作。

为实现在z向自由度上的平动，在绕x向、y向以及z向三个自由度上的轴向转动，将连杆的另一端通过滑块轴组件可拆卸装配于关节组件上，滑块轴组件在关节组件上作z向平动且通过关节组件实现滑块轴组件绕x向、y向和z向的轴向旋转动作，如图3、图5所示，具体设计如下：

①滑块组件包括：安装于导轨总成上的滑块配件，滑块配件通过多个螺丝固定连接于导轨总成的直线导轨滑块上，所述滑块配件内沿z向方向滑动装配有所述滑块轴，以实现连杆在动作时，在z向上的平动容错能力。在滑块配件内开设有装配槽，在装配槽的槽口端部设有凸缘，而滑块轴设有阶梯轴，滑块轴的大端部与装配槽相匹配且滑块轴的小端部与凸缘的内孔相匹配，以通过滑块轴能够在装配槽内作自由的z向平动。

②关节组件包括连接于连杆上的关节轴承，将关节轴承的外圈与所述连杆之间固定连接且两者之间为防止相对转动的配合结构，以实现关节轴承的外圈与连杆之间作同步转动。其中，配合结构为设于连杆端部的锁止槽，在关节轴承的外圈上设有锁止头，所述锁止槽的槽口包括但不限于：呈矩形状、三角状、多边形状或齿形状，锁止头与锁止槽相匹配且锁止头能够嵌装于锁止槽内。

关节组件还包括套设于关节轴承内圈上的连杆轴，关节轴承的内圈与所述连杆轴相匹配，在连杆轴的端部设有外缘，将连杆轴穿过关节轴承的内圈，并使连杆轴的外缘抵紧在关节轴承的内圈上，而关节轴承的内圈的另一端通过设于连杆轴上的卡簧进行限位，以实现关节轴承与连杆轴之间的装配牢固。

在实际应用中，将所述滑块轴与连杆轴可拆卸装配且两者之间为防止相对转动的配合结构，以实现滑块轴能够与连杆轴装配为一体或相互拆分，且在两者装配之后，滑块轴与连杆轴之间能够作同步转动，以实现连杆通过关节组件、滑块组件安装于导轨总成上。其中，配合结构具体为：在滑块轴的一端设有锁止槽且锁止槽的槽口呈矩形齿口状，在连杆轴的端部设有锁止头且锁止头由多个齿柱构成，在安装时，需要将连杆轴端部的锁止头嵌装至滑块轴的锁止槽内，同时，通过连杆轴穿过螺丝并将连杆轴锁紧连接在滑块轴上，进而，将滑块轴与锁止轴相互装配为一体。

在本实施例中，锁止槽的槽口采用齿形状，锁止头由多个齿柱构成且各个齿柱位于关节轴承的外圈上，以将关节轴承外圈上的锁止头嵌装至连杆端部的锁止槽内，由锁止头与锁止槽之间装配，以达到连杆与关节轴承的外圈之间转动限位的目的，为实现两者之间的连接牢固，将连杆的端部与关节轴承的外圈之间通过焊接连接为一体。

滑块轴能够在滑块配件内沿z向平动，那么，装于滑块轴上的连杆轴也能够在z向平动，而连杆轴通过关节轴承与连杆连接，进而，连杆也能够在z向方向上平动，其作用有以下两方面：在驱动装置处于工作状态时，滑块轴在滑块配件内进行z向方向的自由滑动，能够提供连杆在z向所在自由度的平动，同时，在平动过程中，通过滑块配件实现对滑块轴的运动进行限位；另一方面，由于滑块轴与连杆轴之间通过配合结构进行防转，在安装过程中，可先将滑块轴沿z向(向上)抬起一段距离(2.5mm以上)，待连杆轴安装到位，滑块轴则可下落并直接与连杆轴之间装配，在安装过程中，无需对连杆进行形变即可完成安装。

为实现在x向和y向两个自由度上的平动，采用如下方式设计：

通过导轨总成安装关节组件，且通过导轨总成实现滑块轴组件在x向和y向的平动动作。

在门框上内嵌装有导轨安装壳，导轨总成包括装于导轨安装壳上的直线导轨，直线导轨通过若干个导轨固定螺丝固定连接于导轨安装壳上。在直线导轨上滑动装配有直线导轨滑块，直线导轨滑块在直线导轨的x向和y向作平动动作。在所述直线导轨滑块开设有滑槽，滑槽嵌套在所述直线导轨上，构成直线导轨滑块为悬挂式安装于直线导轨上，能够自由滑动但不会脱落，滑槽与直线导轨之间留有装配间隙，以实现直线导轨滑块在直线导轨的x向和y向作平动动作。

本实施例所提供的重载式铰链体驱动装置，其安装和工作过程如下：

s1：先分别将驱动部和导轨总成安装于门体和门框上；

s2：将驱动部的输出轴通过转动副与连杆的一端安装锁紧，同时，将连杆的一端通过配合结构与关节轴承的外圈进行连接紧固，在关节轴承的内圈安装连杆轴；

s3：在滑块配件内活动套装滑块轴，并将滑块配件安装在导轨总成的直线导轨滑块上；

s4：再将连杆的另一端调整至滑块配件中滑块轴的对应位置，先将滑块轴沿z向(向上)抬起一段距离(2.5mm以上)，待连杆的连杆轴调整到位，滑块轴则可下落并直接与连杆轴完成装配，最后将滑块轴与连杆轴之间通过螺丝进行锁紧；

以此完成对驱动部、连杆以及导轨总成之间的装配，进而通过驱动部提供驱动力，以实现门体相对于门框的转动运动，在运动中，能够实现在x向、y向以及z向三个自由度上的平动，在绕x向、y向以及z向三个自由度上的轴向转动，保证在六个自由度上具备足够的容错能力。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。