[发明专利]用于悬浮升降平台的五自由度铰链

说明书

技术领域

本发明属于连接结构设计，具体涉及一种五自由度铰链。 

背景技术

由于现代科学技术的发展，升降平台的运动速度，加速度和定位精度要求越来越高。升降平台主要分为剪叉式升降平台、升缩式升降平台、套筒式升降平台、升缩臂式升降平台、折臂式升降平台。升降平台具有起重、装卸和高空作业等功能。 

如图1所示，现有技术的悬浮升降平台一般包括底座103、电动缸104和升降框架106。底座103下部安装调平地脚102，可对平台台体进行调平，同时底座103下部还安装有万向脚轮101，可整体移动悬浮升降平台。电动缸104固定在悬浮升降平台的底座103侧壁上，电动缸104推杆与升降框架106连接。升降框架106上安装有直线导轨105，直线导轨105滑块固定在平台底座103的侧壁上。悬浮升降平台的升降运动由电动缸106作为执行机构使升降框架105上升或下降。 

悬浮升降平台的主要功能是对某型拦截器进行性能和指标测试，将被测试产品升高最高高度，然后快速下降，使被测产品悬停在空中，测试其悬浮性能。升降平台具有较高的定位精度，可快速定位在行程内的任意高度。为了保证在运行过程平稳无振动，并可达到较高直线定位精度，必须设计一种平台执行机构与升降部件的连接装置。 

目前常用的连接装置可以分为两大类：端面球轴承和杆端球面接头。 

一、端面球轴承 

端面球轴承是一个使用球形内环的自动调心滑动轴承，该内环与轴承钢球具有同等精度和硬度。通过将球形内环和夹持器相组合，端面球轴承能实线无间隙且及其平滑的旋转与摆动运动。 

端面球轴承只能实现三个自由度的转动。 

端面球轴承主要承受径向负荷，只能承受较小推力负荷。 

二、杆端球面接头 

杆端球面接头的主要结构为，球面部使用高精度的轴承用钢球，通过压铸铸造将钢球包住使夹持器成形后，用特殊焊接与柄颈部连接在一起。钢球的镜面被复制到夹持器的球面部，互相全面接触。因此，实线了最小间隙的平滑运动。 

杆端球面接头可实现三个自由度的转动。 

杆端球面接头主要用于传动部件的连接。 

杆端球面接头较端面球轴承相比，具有装配简便，占用空间小，可在恶劣环境中使用，弯曲变形小，较高刚性等优点；缺点是，旋转与摆动精度较低。 

端面球轴承和杆端球面接头均具有三个转动自由度，不具有平动自由度，因此对于悬浮升降平台执行结构的连接部件，并不适合使用。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够适用于悬浮升降平台执行结构的、并且旋转与摆动精度较高、能够承受较大推力负荷的用于悬浮升降平台的五自由度铰链。 

本发明的技术方案如下： 

一种用于悬浮升降平台的五自由度铰链，它包括圆盘形的上球碗和下球碗，在上球碗、下球碗的中心设有球孔，在球孔内设有球头；所述的下球碗的下方 设有下止动板，所述的上球碗的上方设有上止动板。 

在上述的用于悬浮升降平台的五自由度铰链中：所述的上球碗和下球碗的圆周上设有通孔，在通孔内设有等高环，且等高环的上表面高于上球碗的上表面，等高环的下表面低于下球碗的下表面。 

在上述的用于悬浮升降平台的五自由度铰链中：所述的球头的材料为2Cr13不锈钢材料制成，所述的上球碗和下球碗的材料为QSn6.5锡青铜。 

本发明的显著效果在于：由上球碗、下球碗和球头组成的球面接头可提供三个自由度的转动，确保电动缸推杆的直线运动与平台升降部件直线运动存在偏转角度时可正常工作，不会发生卡死或迟滞现象；而球面接头、上止动板、下止动板和等高环组成的整个铰链又提供了垂直于电动缸直线运动的运动平面的两个自由度的运动，有效解决了电动缸推杆的直线运动与平台升降部件直线运动不重合的现象。因此解决了电动缸推杆与平台升降部件运动路径不重合的问题，降低了电动缸缸体的安装精度，并可有效提高平台的运动平稳性和直线定位精度。 

附图说明

图1为悬浮升降平台示意图； 

图2为用于悬浮升降平台的五自由度铰链结构示意图； 

图中：101.脚轮；102.调平地脚；103.底座；104.电动缸；105.直线导轨；106.升降框架；1.推杆；2.下止动板；3.下球碗；4.上球碗；5.上止动板；6.球头；7.等高环。 

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。