[發明專利]一種自適應轉動關節

有效

• 申請號: 202010951858.1
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112171713B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 李曄卓;趙子銘;荀致遠;武建昫
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明涉及一種自適應轉動關節，其包括上平臺、復位桿、第一彈性件和下平臺。其中，上平臺的下端具有第一球頭，且第一球頭的下端包括沿其徑向向下延伸的導引孔。復位桿具有位于其上端的導引桿部，其中導引桿部容納于導引孔，且被構造成能夠沿導引孔的軸向滑動。第一彈性件的上端抵接第一球頭，下端固定于復位桿。第一球頭和第二球頭分別由下平臺內的第一球槽、第二球槽限位，其中，第二球槽的第二球心位于第一球槽的第一球心的下方。根據本發明的自適應轉動關節具備自復位功能。在實現三個方向轉動的同時，該轉動關節具有工作空間較大的特點。

技術領域

本發明涉及機械零部件領域，其尤其涉及一種自適應轉動關節。

背景技術

在機械設備中，出于其實際運用場景的需要，需要設置能夠在平面內的任意轉動的U副機構或球副機構。然而，現有的轉動機構普遍存在結構復雜、工作空間小、運動精度不高或不具備自適應能力的問題。

文獻CN108879104A公開了一種用于緊縮場拼合反射面板支撐調節的精密調整機構，該精密調整機構采用串聯的雙球頭運動副結構。該運動副機構的傳動方式為螺紋副傳動，其在X軸方向和Y軸方向通過螺紋傳動手動調節，Z軸方向采用電機驅動。該機構可以在Z軸方向通過電機進行自動化精密調節，也可以通過手動進行粗調的功能。然而該精密調整機構的結構復雜，容易損壞。此外，該精密調整機構需要額外驅動才能實現調節，且不具備自適應能力。。

文獻CN104625766A公開了一種雙球副兩自由度可傾工作臺。雙球副兩自由度可傾工作臺具有雙球副。其直接采用球面的一部分作為導軌面，并具有兩個互相垂直方向的旋轉自由度。然而，但是由于其結構特點，該雙球副兩自由度可傾工作臺的可變形范圍較小，整體尺寸較大，因此不適宜作為運動副使用。此外，該雙球副兩自由度可傾工作臺需要額外驅動方能實現自鎖，因此不具備自適應能力。

發明內容

針對根據現有技術中存在的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種具備自復位功能的自適應轉動關節，該自適應轉動關節具有相對簡易的結構。

該目的通過根據本發明以下形式的一種自適應轉動關節來實現。該自適應轉動關節包括上平臺、復位桿、第一彈性件和下平臺。其中，所述上平臺的下端具有第一球頭，且所述第一球頭的下端包括沿其徑向向下延伸的導引孔。所述復位桿具有位于其上端的導引桿部，其中所述導引桿部容納于所述導引孔，且被構造成能夠沿所述導引孔的軸向滑動。所述第一彈性件的上端抵接所述第一球頭，下端固定于所述復位桿。所述下平臺內具有用于與所述第一球頭適配的第一球槽，以及位于所述第一球槽的下方的第二球槽，所述第二球槽的第二球心位于所述第一球槽的第一球心的下方，且所述第二球槽被構造成使得所述復位桿能夠在所述第二球槽內繞所述第一球槽的球心轉動；

其中，在自然狀態下，所述第一球心和第二球心的連線與復位桿的中心線同軸且豎直分布，所述第一彈性件處于受壓或自然伸展狀態。

根據以上形式的自適應轉動關節，當上平臺與下平臺之間發生相對轉動時，上平臺利用第一球頭與復位桿關系而帶動復位桿在第二球槽內轉動。在此期間，復位桿由豎直位置偏轉至其他位置。由于第二球槽的球心位于第一球槽的球心的下方，復位桿在偏轉過程中，第二球槽壓迫復位桿朝向第一球頭移動并使得第一彈性件被壓縮。待作用于上平臺或下平臺的外力卸除后，借由第一彈性件的彈力作用，復位桿會自動復原至豎直位置，并帶動上平臺、下平臺各自復原至豎直位置。由上可知，本發明的自適應轉動關節具備自動回正的自適應能力。

根據本發明的一種優選實施方式，所述導引孔具有第一臺階部，所述第一彈性件的上端抵接所述第一臺階部。

根據本發明的一種優選實施方式，所述復位桿還包括位于所述導引桿部下端的第二臺階部，所述第一彈性件的下端抵接所述第二臺階部。

在采用了將第一彈性件的上端伸入導引孔內，下端抵接第二臺階部的固定方式后，第一彈性件得以穩定地由第一球頭和導引桿部固定，其不易相對于復位桿發生偏斜，利于第一彈性件將自適應轉動關節的上平臺、下平臺、復位桿等自動恢復至初始狀態。