一种无间隙精密虎克铰链

本发明涉及机器人及精密机械领域，特别是涉及一种无间隙精密虎克铰链。

背景技术：

1、随着并联机器人等机械装备不断向高精度方向发展，对各个功能部件的运动精度要求也越来越高，虎克铰链作为机械装备中重要的传动机构，可以实现空间坐标系内的两自由度转动，虎克铰链的运动精度将直接影响机械装备的工作精度。

2、现有虎克铰链一般包括十字轴、铰链座、轴承以及紧固件等，结构较为复杂且尺寸偏大，而且由于加工技术的限制，十字轴和铰链座上的加工面无法实现零形位误差，并且轴承等部件也存在一定的间隙，就导致传统虎克铰链无法完全消除运动间隙，无法实现高精度传动。现有的分体式虎克铰链，如专利cn100385132c所述的分体式虎克铰，虽然不包括轴承部件，可以消除部分运动间隙，但是由于机械加工精度的限制，难以完全消除其顶尖块上两个相对应的锥形顶尖孔轴线的同轴度误差，以及叉形铰链座上的螺纹孔之间的同轴度误差，加上装配工艺的限制，导致同类机构均难以实现真正的无间隙传动。

3、因此，亟需一种无间隙、高精度、结构紧凑的新型虎克铰链。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明提供一种无间隙精密虎克铰链，十字轴与铰链座之间采用球面接触实现传动并消除间隙，具有无间隙、高精度、低成本、结构紧凑、小型化等特点，能够实现无间隙精密传动。

2、为了解决上述技术问题，本发明提出的一种无间隙精密虎克铰链，包括由十字轴相连的两个结构相同的半铰链；所述十字轴包含设置在四个轴头上的凸球面，按照十字相交的两个方向将四个凸球面分别记为a组凸球面或b组凸球面；所述半铰链包括铰链座，所述铰链座与所述十字轴相连端为u形结构，u形结构的两侧壁上通过螺纹连接分别设有左球碗和右球碗；所述左球碗和右球碗均含有凹球面；所述左球碗和右球碗与各自连接的侧壁之间均分别设有锁紧装置；其中一个半铰链的两侧壁上的左球碗和右球碗的凹球面分别和所述a组凸球面接触；另外一个半铰链的两侧壁上的左球碗和右球碗的凹球面和所述b组凸球面接触。

3、进一步讲，本发明所述的无间隙精密虎克铰链，其中：

4、所述十字轴可以是分体式十字轴：所述分体式十字轴包括中心块(35)，所述中心块(35)的边缘设有周向上均布的四个凹球面，按照十字相交的两个方向将四个凹球面分别记为c组凹球面或d组凹球面，四个凹球面内均设有与凹球面形状吻合的球体；与所述c组凹球面分别对应的两个球体的表面形成了所述a组凸球面，与所述d组凹球面分别对应的两个球体的表面形成了所述b组凸球面。

5、所述半铰链中的左球碗的凹球面、右球碗的凹球面和所述a组凸球面以及b组凸球面的直径相同；所述a组凸球面的球心连线与b组凸球面的球心连线正交。

6、所述锁紧装置有两种不同的结构，一种结构是，该锁紧装置包括锁紧螺钉和设置在所述铰链座上与所述锁紧螺钉配合的螺纹孔；；另一种结构是，该锁紧装置包括锁紧螺钉和设置在所述铰链座上的开槽结构及与所述锁紧螺钉配合的螺纹孔。

7、所述铰链座上设有用于铰链安装的连接结构。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

9、(1)本发明的十字轴与铰链座之间采用球面接触，可补偿零件加工面之间的位置误差，实现消隙精密传动。

10、(2)本发明具有工艺性好，装配简单的特点。

11、(3)本发明具有结构简单、低成本、小型化、高负载的特点。

技术特征：

1.一种无间隙精密虎克铰链，其特征在于：包括由十字轴相连的两个结构相同的半铰链，

2.根据权利要求1所述的无间隙精密虎克铰链，其特征在于：所述半铰链中的左球碗的凹球面、右球碗的凹球面和所述十字轴中的a组凸球面以及b组凸球面的直径相同；所述a组凸球面的球心连线与b组凸球面的球心连线正交。

3.根据权利要求1至权利要求4所述的无间隙精密虎克铰链，其特征在于：所述十字轴为分体式十字轴：所述分体式十字轴包括中心块(35)，所述中心块(35)的边缘设有周向上均布的四个凹球面，按照十字相交的两个方向将四个凹球面分别记为c组凹球面或d组凹球面，四个凹球面内均设有与凹球面形状吻合的球体；与所述c组凹球面分别对应的两个球体的表面形成了所述a组凸球面，与所述d组凹球面分别对应的两个球体的表面形成了所述b组凸球面。

4.根据权利要求3所述的无间隙精密虎克铰链，其特征在于：所述半铰链中的左球碗的凹球面、右球碗的凹球面和所述a组凸球面以及b组凸球面的直径相同；所述a组凸球面的球心连线与b组凸球面的球心连线正交。

5.根据权利要求1所述的无间隙精密虎克铰链，其特征在于：所述锁紧装置是顶紧螺钉；所述铰链座设有与所述顶紧螺钉配合的螺纹孔，或所述铰链座设有开槽及与所述锁紧螺钉配合的螺纹孔。

6.根据权利要求1所述的无间隙精密虎克铰链，其特征在于：所述铰链座上设有用于铰链安装的连接结构。

技术总结
本发明公开了一种无间隙精密虎克铰链，包括由十字轴相连的两个结构相同的半铰链，十字轴包含设置在四个轴头上的两组球心连线正交的凸球面，半铰链包括铰链座，铰链座与十字轴相连端为U形结构，U形结构的两侧壁上通过螺纹连接分别设有左球碗和右球碗；左球碗和右球碗均含有凹球面；左球碗和右球碗与各自连接的侧壁之间均分别设有锁紧装置，将球碗锁紧于铰链座，防止发生相对移动；十字轴与两个半铰链之间通过凹凸球面接触，可消除零件加工面位置误差以及装配误差导致的运动间隙，实现无间隙精密传动；本发明具有有无间隙、高精度、低成本、结构紧凑、小型化等特点，可满足高精度机械装备对精密虎克铰链的需求，应用前景广阔。

技术研发人员：王攀峰,赵学满,李佳星
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15