[發明專利]一種帶鎖緊功能的球形萬向節

有效

• 申請號: 201310591327.6
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103671471A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 李華豐;朱振宇;李強;蘭一兵;張麗娟
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: F16C11/06
• 分類號: F16C11/06;F16C11/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種帶鎖緊功能的球形萬向節，屬于納米級測量技術領域。

背景技術

納米級測量技術領域，工作臺與執行機構的連接是通過柔性連接結構來實現的。柔性連接結構采用降低連接部件的局部結構剛度，利用結構變形實現工作臺與執行機構的連接。這種連接方式重復性好，小范圍內性能穩定，缺點是柔性連接在與連接結構垂直方向上的剛度會變小，即當該垂直方向上工作臺的受力發生微小變化時，會導致工作臺姿態變化。這種姿態變化在納米級測量技術領域是無法承受的。

在精密機械傳動技術領域，經常使用球形萬向節作為傳動部位的連接部件，球形萬向節是通過球頭在球碗中的相對滑動實現相對運動的，球形萬向節的作用是可以在一定范圍內改變釋力機構與受力機構的空間位置關系，從而減小對兩者之間相互位置的精度要求，且在垂直方向也有較大的剛度。然而，為了使球頭球碗滑動自如，兩者間不可避免地存在著配合間隙，即球頭在球碗中除了存在必要的轉動外，還存在額外的平動，這種平動在一般應用領域是可以承受的，但在納米級測量技術領域，卻是一個必須解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決納米級測量技術中的柔性連接結構在垂直方向上的剛度小，導致工作臺姿態變化的問題，而提供一種帶鎖緊功能的球形萬向節。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明一種帶鎖緊功能的球形萬向節，包括固定座、可變形球頭、壓電陶瓷微位移驅動器、半球形蓋板、輸出桿和驅動器控制系統；

固定座前端開有半球形空腔，且該半球形空腔的外沿處向外延伸出連接臺；

半球形蓋板的后端為與固定座半球形空腔相匹配的凹球面，半球形蓋板的中心開有輸出桿通過孔，且半球形蓋板的外沿處向外延伸出連接臺；

可變形球頭由外徑與固定座和半球形蓋板組成球形空腔相匹配的球體加工而成，可變形球頭中心開有驅動器安裝孔，可變形球頭的驅動器安裝孔的一側內壁向外開有螺紋孔，可變形球頭的驅動器安裝孔的另兩側球體處加工有柔形變形結構，使可變形球頭沿螺紋孔開孔方向上有變形量；

輸出桿的中心開有數據線通過孔，輸出桿的后端側壁加工有與可變形球頭上螺紋孔相匹配的螺紋段；

可變形球頭的驅動器安裝孔內安裝壓電陶瓷微位移驅動器，且使壓電陶瓷微位移驅動器的運動方向與可變形球頭的變形方向一致，可變形球頭安裝在固定座和半球形蓋板組成球形空腔內，并將固定座和半球形蓋板之間通過各自的連接臺螺釘固定；輸出桿的后端穿過半球形蓋板的輸出桿通過孔，與其腔體內部的可變形球頭的螺紋孔螺紋連接；驅動器控制系統的數據線穿過輸出桿中心的數據線通過孔與可變形球頭上固定的壓電陶瓷微位移驅動器線路連接。

工作過程

可變形球頭在自由狀態下與固定座和半球形蓋板組成球形腔體間隙配合，使可變形球頭前端連接的輸出桿可自由滑動；當需要在某固定位置鎖定時，通過驅動器控制系統控制壓電陶瓷微位移驅動器伸長，從而使可變形球頭通過柔形變形結構伸長后緊頂固定座和半球形蓋板組成球形腔體，使可變形球頭與前端連接的輸出桿的工作姿態鎖定。

有益效果

本發明的球形萬向節解決了納米級測量技術中的柔性連接結構在垂直方向上的剛度小，導致工作臺姿態變化的問題，既實現了兩連接件的萬向連接，又能夠實現在特定角度的工作姿態鎖定。本發明可廣泛應用于精密機械傳動領域和納米級測量技術領域。

附圖說明

圖1是本發明球形萬向節的結構示意圖；

圖2是本發明球形萬向節中可變形球頭的結構示意圖；

圖3是本發明球形萬向節自由活動狀態示意圖；

圖4是本發明球形萬向節鎖定狀態示意圖；

其中，1-固定座；2-可變形球頭；3-壓電陶瓷微位移驅動器；4-半球形蓋板；5-輸出桿。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的內容作進一步說明。

實施例

本發明一種帶鎖緊功能的球形萬向節，如圖1所示，包括固定座1、可變形球頭2、壓電陶瓷微位移驅動器3、半球形蓋板4、輸出桿5和驅動器控制系統；

固定座1前端開有半球形空腔，且該半球形空腔的外沿處向外延伸出連接臺；

半球形蓋板4的后端為與固定座1半球形空腔相匹配的凹球面，半球形蓋板4的中心開有輸出桿通過孔，且半球形蓋板4的外沿處向外延伸出連接臺；