[發明專利]一種抗軸向載荷的無回差扭矩輸出球鉸驅動機構無效

申請號：	200910092300.6	申請日：	2009-09-09
公開（公告）號：	CN101640446A	公開（公告）日：	2010-02-03
發明（設計）人：	王巍;于文鵬;李宗良;李雄峰;宗光華	申請（專利權）人：	北京航空航天大學
主分類號：	H02K7/10	分類號：	H02K7/10
代理公司：	北京永創新實專利事務所	代理人：	周長琪
地址：	100083***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種軸向載荷無回差扭矩輸出驅動機構
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種球鉸驅動機構，更特別地說，是指一種具有抗軸向載荷的無回差扭矩輸出的球鉸驅動機構。

背景技術

扭矩輸出球鉸驅動機構是一種輸出軸角度可調的旋轉驅動機構形式。該機構輸出扭矩時，輸出軸的角度可以調整，以適應后級傳動機構姿態和位置的變化，可應用于機器人、微操作、醫療設備、科研儀器等領域。

傳統的扭矩輸出球鉸驅動機構，主要采用十字萬向聯軸器或彈性聯軸器與輸出軸相聯，以實現扭矩輸出和繞球心被動偏擺的功能。這類機構實現形式采用標準器件，具有結構簡單緊湊、體積較小的優點，但其固有的缺點限制了該類機構的應用。其主要的缺點可歸納如下：

1)抗軸向載荷性能較差。如采用彈性聯軸器作為過渡聯接件，軸向長度尺寸會發生變動；而采用十字萬向聯軸器，聯軸器的聯接銷軸承受軸向和徑向交變載荷，容易磨損變形而導致傳動間隙較大。

2)旋轉回差較大。如采用彈性聯軸器作為過渡聯接件，輸出軸與輸入軸存在一定的相位差；而采用十字萬向聯軸器，其交叉銷軸的磨損會迅速影響回轉精度，使正反向切換時存在靜止區，對球鉸驅動機構造成沖擊。

發明內容

本發明的目的是提供一種抗軸向載荷的無回差扭矩輸出球鉸驅動機構，該球鉸驅動機構采用球鉸關節結構實現輸出軸的偏擺，同時抵抗輸出軸承受的軸向載荷，球鉸關節與輸出軸之間用角接觸球軸承聯接，使球面關節僅產生偏擺運動而不回轉。電機輸出扭矩通過浮動的十字交叉滑塊傳遞至輸出軸，十字交叉滑塊可自動適應輸出軸的姿態，以補償由于輸出軸偏擺造成的徑向和軸向誤差。

本發明公開了一種抗軸向載荷的無回差扭矩輸出球鉸驅動機構，其包括了驅動單元、傳動單元和調心單元；伺服直流電機安裝于電機安裝座上，并與電機軸聯接塊連接構成驅動單元；輸出軸、十字交叉滑塊和電機軸聯接塊三者通過縱向卡槽、橫向卡槽相互聯接構成傳動單元；使用壓邊圈將球鉸關節外環緊固在電機安裝座的安裝孔內，球鉸關節內環與球鉸關節外環相互配合實現調心功能，使用軸承外擋圈將兩個角接觸球軸承壓緊于球鉸關節內環的軸承安裝孔中，并通過緊固螺母將輸出軸與角接觸球軸承鎖緊，共同構成調心單元。本發明中采用球鉸關節實現抗軸向載荷特性，同時使用浮動的十字交叉滑塊傳遞扭矩，克服了伺服直流電機在正、反轉切換時的回差，并補償由于輸出軸偏擺造成的徑向和軸向誤差。

本發明抗軸向載荷的無回差扭矩輸出球鉸驅動機構的優點在于：

(1)采用電機軸聯接塊2與十字交叉滑塊3的活動連接、十字交叉滑塊3與輸出軸5的活動連接。當輸出軸5偏擺時，十字交叉滑塊3可以在縱向方向上滑動，輸出軸5在橫向方向上滑動，消除了球鉸驅動機構在運動過程中由于伺服直流電機1換向導致的回差。

(2)球形的球鉸關節內環10可隨輸出軸5的偏擺而偏擺，避免了輸出軸5偏擺造成的附加載荷。

(3)球鉸關節外環4通過壓邊圈9安裝在電機安裝座7的關節外環安裝孔7e內，并在球鉸關節內環10內通過輸出軸5上套接的兩個角接觸球軸承，降低輸出軸5回轉阻力的同時，將軸向載荷傳遞給球鉸關節外環4承擔，保證了本發明的球鉸驅動機構的抗軸向載荷性。

(4)本機構使用球鉸關節和十字交叉滑塊作為實現方式，具有傳動剛性好、無回差和抗軸向載荷性能好等優點。

附圖說明

圖1是本發明抗軸向載荷的無回差扭矩輸出球鉸驅動機構的外形圖。

圖1A是本發明抗軸向載荷的無回差扭矩輸出球鉸驅動機構的裝配示圖。

圖2是本發明電機軸聯接塊的結構圖。

圖3是本發明十字交叉滑塊的結構圖。

圖4是本發明壓邊圈的結構圖。

圖5是本發明電機安裝座的結構圖。