[发明专利]一种球关节机构

说明书

本发明提供了一种球关节机构，包括中空的转动球芯、壳体、底座、平台螺杆、阻尼器、定位杆；转动球芯的上部设有竖直的球柄，该球柄设有一个与转动球芯空腔连通的轴向的小圆孔，小圆孔分为两段，一段为螺纹孔，一段为光孔，在转动球芯的下部设有一个大圆孔，小圆孔和大圆孔位于同一轴心线上；平台螺杆用于将一个对接平台固定于球柄上端面，平台螺杆的下端部从球柄上的小圆孔拧入转动球芯空腔内后与阻尼器的上端部连接；定位杆安装于壳体下部的轴孔内，定位杆的上端部通过万向联轴器与阻尼器的下端部进行连接；转动球芯能够相对定位杆向任意方向摆动，且能够相对定位杆或底座作平面旋转运动。

技术领域

本发明涉及球关节技术领域，具体涉及一种具有阻尼的球关节机构。

背景技术

球关节是一种常见的机械结构，它能够使得安装于其上的物体实现多个方向的自由摆动和旋转。例如，用于安装照相机和摄影机的云台就是一种典型的球关节。球关节通常由具有球形安装槽的壳体和转动球芯构成，转动球芯活动安装于壳体内。现有技术中，很多球关节的转动球芯在做三自由度的转动时，由于自身结构的问题，难以设置阻尼，因此基本无法实现运动的平稳可控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种球关节机构，使球关节在三自由度运动时可根据需要切换为有阻尼状态或无阻尼状态。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种球关节机构，包括中空的转动球芯和能够容纳转动球芯的壳体，安装在壳体下部的底座，以及平台螺杆、阻尼器、定位杆；所述转动球芯的上部设有竖直的球柄，该球柄设有一个与转动球芯空腔连通的轴向的小圆孔，小圆孔分为两段，一段为螺纹孔，一段为光孔，在转动球芯的下部设有一个大圆孔，小圆孔和大圆孔位于同一轴心线上；平台螺杆用于将一个对接平台固定于球柄上端面，平台螺杆的下端部从球柄上的小圆孔拧入转动球芯空腔内后与阻尼器的上端部连接，平台螺杆与小圆孔的光孔之间为过渡配合；定位杆安装于壳体下部的轴孔内，定位杆的上端部通过万向联轴器与阻尼器的下端部进行连接；所述定位杆在壳体轴孔内的位置能够上下调节且能够被锁定；所述壳体和底座之间设有平面旋转机构，该平面旋转机构可通过锁紧螺杆进行锁定；所述转动球芯能够相对定位杆向任意方向摆动，且能够相对定位杆或底座作平面旋转运动。

上述技术方案中，由于在转动球芯的空腔内安装有与平台螺杆相连接的阻尼器，且阻尼器的下端部通过万向联轴器与定位杆的上端部连接，再加上转动球芯的下部设有大圆孔，这样就方便转动球芯带动阻尼器一同绕万向联轴器向任意方向摆动以及作旋转运动，从而使转动球芯处于三自由度活动的状态。由于定位杆在壳体轴孔内的位置能够上下调节且能够被锁定，这样就使得万向联轴器与阻尼器下端部的联接点的位置会发生变化，这个联接点位置的变化又会改变阻尼器的阻尼大小或有无，从而实现球关节在三自由度运动时可根据需要切换为有阻尼状态或无阻尼状态。

本发明进一步的技术方案是：所述转动球芯的侧面设有一个自由度转换孔，所述壳体上设有自由度转换销，当将自由度转换销插入转动球芯的自由度转换孔内后，所述转动球芯只能以该自由度转换销为轴心相对定位杆作前后俯仰运动。将插销插入转动球芯的自由度转换孔内，这样就限制了转动球芯除了前后之外无法往其它方向偏摆，然后借助平面旋转机构，球关节机构便实现从三自由度转为二自由度的变化。反之亦然。

又进一步地，所述壳体和转动球芯之间设有球芯锁紧块，壳体上设有能够将球芯锁紧块推向转动球芯的球芯锁紧螺栓。拧紧球芯锁紧螺栓并松动锁紧螺杆，就能够将转动球芯固定于某一位置，再转动壳体便可借助平面旋转机构实现球关节结构的一自由度旋转。

优选地，所述定位杆为蜗杆，在壳体的下部设有蜗轮箱，该蜗轮箱内设有与所述蜗杆相啮合的蜗轮，蜗轮箱的外部设有与蜗轮相连接的蜗轮传动杆，转动蜗轮传动杆，就能够对蜗杆在壳体内的位置进行上下调节。

进一步地，所述壳体的轴孔内安装有间隔设置的第一轴套和第二轴套，在定位杆的底部安装有一个限位螺钉。