[發(fā)明專利]全角度轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械關(guān)節(jié)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510560383.2
• 申請(qǐng)日: 2015-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN105108772A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘光耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鐘光耀
• 主分類號(hào): B25J17/00
• 分類號(hào): B25J17/00
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 劉洵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械關(guān)節(jié)領(lǐng)域，尤其涉及一種全角度轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)中經(jīng)常會(huì)遇到需要采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)角度并且定位的部件，即機(jī)械關(guān)節(jié)，例如對(duì)定位要求不高的躺椅，對(duì)定位精度要求較高的活動(dòng)監(jiān)控?cái)z像頭，對(duì)定位精度要求非常高的機(jī)械臂；而傳統(tǒng)的機(jī)械關(guān)節(jié)一般都是電動(dòng)機(jī)或液壓裝置帶動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過電路板控制角度和力量來達(dá)到工作的目的，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維護(hù)方便，但是它一般只能在二維平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，不能全角度轉(zhuǎn)動(dòng)；雖然也有利用關(guān)節(jié)兩側(cè)面摩擦實(shí)現(xiàn)全角度轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械關(guān)節(jié)，例如萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，但是這樣的結(jié)構(gòu)不僅比較復(fù)雜，必須安裝兩套電動(dòng)機(jī)或液壓裝置來驅(qū)動(dòng)才能使萬向節(jié)能夠分別在水平面和豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而且關(guān)節(jié)兩側(cè)能承受的扭矩小，當(dāng)承受較大的扭矩時(shí)，還需要另外添加制動(dòng)器對(duì)關(guān)節(jié)進(jìn)行鎖定，使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、使用和維護(hù)方便、控制精度高的全角度轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械關(guān)節(jié)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種全角度轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械關(guān)節(jié)，它包括球體、與所述球體相匹配的半球形凹槽、電源以及能夠調(diào)節(jié)多個(gè)支路電流方向的控制器，所述球體內(nèi)部中空且外表面光滑，所述半球形凹槽設(shè)有光滑的凹槽弧面，所述球體位于所述半球形凹槽內(nèi)，且與所述半球形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述球體與所述半球形凹槽的球心位置重合，所述球體的外表面上和所述半球形凹槽遠(yuǎn)離所述球體的一側(cè)中部均徑向設(shè)置有向外延伸的連接桿；

所述球體內(nèi)部固定安裝有多個(gè)柱狀永磁磁鐵，全部所述柱狀永磁磁鐵均勻布滿所述球體的內(nèi)表面，相鄰三個(gè)所述柱狀永磁磁鐵之間形成的三角形均為等邊三角形，每四個(gè)相鄰所述柱狀永磁磁鐵形成一個(gè)磁鐵組，每個(gè)所述磁鐵組中的四個(gè)柱狀永磁磁鐵靠近所述球體內(nèi)表面一端的磁極極性均相同，相鄰所述磁鐵組靠近所述球體內(nèi)表面一端的磁極極性均相反；

所述半球形凹槽的內(nèi)部還設(shè)有與所述凹槽弧面相匹配的半球形空腔，所述半球形空腔內(nèi)設(shè)有多個(gè)柱狀電磁鐵，全部所述柱狀電磁鐵均勻布滿所述半球形空腔靠近所述凹槽弧面的側(cè)壁，相鄰三個(gè)所述柱狀電磁鐵之間形成的三角形均為等邊三角形，相鄰所述柱狀電磁鐵的間距與相鄰所述柱狀永磁磁鐵的間距相等，每個(gè)所述柱狀電磁鐵均包括導(dǎo)磁體和纏繞在所述導(dǎo)磁體外的通電線圈，每個(gè)所述通電線圈分別與所述控制器電連接，所述控制器與所述電源電連接，所述球體與所述半球形凹槽接觸面兩側(cè)的所述柱狀永磁磁鐵與所述柱狀電磁鐵的位置相互對(duì)應(yīng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明產(chǎn)品利用磁鐵同性相斥、異性相吸的原理，通過控制器分別控制各個(gè)通電線圈中的電流方向進(jìn)而控制每個(gè)柱狀電磁鐵的磁極，使得半球形凹槽內(nèi)的柱狀電磁鐵的磁極與球體內(nèi)柱狀永磁磁鐵的磁極相互匹配，就能達(dá)到控制關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)和定位的效果，就能夠克服傳統(tǒng)機(jī)械關(guān)節(jié)只能在二維平面(左右雙通道)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的缺點(diǎn)，從而在三維空間(前后左右四通道)內(nèi)全角度運(yùn)動(dòng)，這樣不僅極大的降低了機(jī)械關(guān)節(jié)的復(fù)雜性，簡(jiǎn)化工藝水平，使得機(jī)械關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本更低，使用和維護(hù)更加方便，而且大大提高了機(jī)械關(guān)節(jié)的控制精度。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述控制器為單片機(jī)或可編程邏輯控制器。

采用上述優(yōu)選方案的有益效果是：?jiǎn)纹瑱C(jī)或可編程邏輯控制器均能很好的分別控制各個(gè)通電線圈中的電流方向，各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用者可以根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述柱狀永磁磁鐵為釹鐵硼磁鐵。

采用上述優(yōu)選方案的有益效果是：釹鐵硼磁鐵作為永磁磁鐵不僅磁性好，而且成本低。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述導(dǎo)磁體由軟鐵或硅鋼材料制成。

采用上述優(yōu)選方案的有益效果是：電磁鐵采用軟鐵或硅鋼材料制成的導(dǎo)磁體，消磁較快，這樣電磁鐵在通電時(shí)有磁性，斷電后磁性就隨之消失，改變通電線圈中的電流方向以后，磁極方向能夠迅速發(fā)生變化，能夠更好的實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)中技術(shù)方案的效果。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述球體固定，所述半球形凹槽可轉(zhuǎn)動(dòng)。

采用上述優(yōu)選方案的有益效果是：將球體通過連接桿固定，半球形凹槽就可以繞著球體轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣在半球形凹槽上的連接桿上固定需要轉(zhuǎn)動(dòng)的部件就能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)操作，使用安全方便。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述半球形凹槽固定，所述球體可轉(zhuǎn)動(dòng)。