[发明专利]一种球关节锁紧及刚度增强装置

说明书

本发明提出一种球关节锁紧及刚度增强装置，该装置的第二球关节座套固于空心臂杆一端，第二球关节座与球关节球面配合，第一球关节座套装球关节外部，顶杆座固定于空心臂杆端头内部，顶杆座内均匀设置有三个顶杆，顶杆顶端与球关节尾端接触，顶杆尾端安装有复位弹簧，空心臂杆以及顶杆座与三个顶杆对应位置均匀分布三个通孔，锁紧螺母套固在空心臂杆上，斜面锁柱插入通孔中一端与顶杆接触，另一端与锁紧螺母接触。解决了现有技术不能提供大的锁紧刚度，需要额外的液压装置，使得球关节锁紧机构复杂的问题，提供一种球关节可靠锁紧及刚度增强的装置，可实现大载荷及大扰动使用工况下球关节的锁紧，具有结构简单、锁紧可靠、刚度增强效果好的特点。

技术领域

本发明涉及一种球关节锁紧及刚度增强装置，属于紧锁增强装置技术领域。

背景技术

球关节广泛应用于以操控机械臂为代表的工业自动化生产领域、医疗器械行业及摄像云台等。球关节具有三个旋转自由度，灵活性好及操控方便，但对于调整角度后的球关节一般都是通过施加锁紧力进而增加摩擦力保持球关节的姿态，存在着锁紧不可靠及锁紧后刚度低的缺点，限制了其在某些场合的应用。

现有技术中的球关节的锁紧原理都是在调节球关节角度之前通过手动的方式将摩擦阻尼机构松开，调整完毕后通过施加锁紧力将摩擦阻尼机构锁紧并使得球关节与其基体之间具有比较大的摩擦力来保持锁紧状态，这些装置或方法的缺点是不能提供比较大的锁紧刚度，当机构受到外界扰动时由于锁紧刚度不足可能会导致球关节的姿态发生变化进而使得锁紧失效。还有通过使用液压装置提供很大的锁紧力来保证锁紧刚度，这种装置也存在两方面的缺点：一是需要额外的液压加力装置，使得球关节锁紧机构比较复杂，也会使得锁紧机构的体积和质量比较大，不利于小型化或某些对液压油泄露敏感场合的使用；二是其锁紧刚度虽然会比前者明显提高，但其原理仍然决定了其锁紧刚度也只能维持在一定的范围之内，在大扰动载荷作用下依然会存在锁紧失效的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种球关节可靠锁紧及刚度增强的装置，可实现大载荷及大扰动使用工况下球关节的可靠锁紧，具有结构简单、锁紧可靠、刚度增强效果好的特点。

本发明提出一种球关节锁紧及刚度增强装置包括两个紧锁结构和空心臂杆，所述空心臂杆的两端分别安装有两个紧锁结构，所述紧锁结构包括球关节、第一球关节座、第二球关节座、顶杆座、三个顶杆、三个斜面锁柱、锁紧螺母和复位弹簧；所述第二球关节座套固于空心臂杆的一端，所述第一球关节座位于第二球关节座的外周，所述第二球关节座与球关节的球面配合，所述第一球关节座套装球关节的外部，所述顶杆座固定于空心臂杆的端头内部，所述顶杆座内均匀设置有三个顶杆，所述顶杆的顶端与球关节的尾端接触，所述顶杆的尾端安装有复位弹簧，所述空心臂杆以及顶杆座与三个顶杆对应位置均匀分布三个通孔，所述锁紧螺母套固在空心臂杆上，所述斜面锁柱插入通孔中一端与顶杆接触，另一端与锁紧螺母接触。

优选地，所述顶杆的形状为方形，所述顶杆的端头为球形，所述顶杆的尾部设置有斜面。

优选地，所述顶杆座与空心臂杆通过螺纹固结，其内部沿轴线方向设置有三个均布的方形槽，端部为球头的方形顶杆沿顶杆座内的方形槽滑动。

优选地，所述球关节的尾部为平面，端部为球头的顶杆与球关节的平面接触。

优选地，所述斜面锁柱两端均为斜面结构，其下端斜面斜率与顶杆斜面斜率一致，所述斜面锁柱的上端斜面斜率与锁紧螺母内斜面斜率一致。

优选地，所述锁紧螺母与空心臂杆通过螺纹结构连接，向左拧紧锁紧螺母，压紧三个斜面锁柱，从而向左压紧三个顶杆，通过顶杆球头三点对球关节平面进行有效锁紧。