[发明专利]一种二自由度和三自由度可转换的球关节结构

说明书

本发明公开了一种二自由度和三自由度可转换的球关节结构，包括：具有容置腔的外壳体；位于所述外壳体的容置腔内且可在所述容置腔内转动的中空球体，所述球体的下半球面上开设有一槽体；竖直插设在所述外壳体内且位于所述球体下方、轴心线通过所述球体球心的限动销柱；设置在所述外壳体内用于驱使所述限动销柱做竖直方向的直线往复运动的第一蜗轮蜗杆组件；其中，所述第一蜗轮蜗杆组件驱使所述限动销柱的顶部插入或是退出所述槽体以实现所述球体转动自由度的调节。该二自由度和三自由度可转换的球关节结构具有结构简单、调节方便的优点。

技术领域

本发明涉及球关节技术领域，尤其涉及二自由度和三自由度可转换的球关节结构。

背景技术

球关节是机械结构中非常常见的结构之一，广泛用于转向联结、支撑、空间调节等机构。最常见的应用之一就是照相机和摄影机的云台，用联结、定向摄影（像）机。但是目前的球关节多为三自由度的，无法实现稳定的空间定位控制，如球形云在进行动态拍摄时无法实现画面水平面的稳定控制。因此，有必要研究一种二自由度和三自由度可转换的球关节结构。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供了一种结构简单、调节方便的二自由度和三自由度可转换的球关节结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种二自由度和三自由度可转换的球关节结构，包括：具有容置腔的外壳体；位于所述外壳体的容置腔内且可在所述容置腔内转动的中空球体，所述球体的下半球面上开设有对称中心面位于所述球体的竖直中心平面上的一槽体；竖直插设在所述外壳体内且位于所述球体下方、轴心线通过所述球体球心的限动销柱；设置在所述外壳体内用于驱使所述限动销柱做竖直方向的直线往复运动的第一蜗轮蜗杆组件；其中，所述第一蜗轮蜗杆组件驱使所述限动销柱的顶部插入或是退出所述槽体以实现所述球体转动自由度的调节。

优选的，所述第一蜗轮蜗杆组件包括一第一蜗轮和一第一蜗杆，所述外壳体上成型有相连通的一第一蜗轮腔和一第一蜗杆腔，所述外壳体内还成型有一用于插设所述限动销柱的防转孔，所述防转孔连通位于其上方的所述外壳体容置腔和位于其下方的所述第一蜗轮腔，所述限动销柱包括一插设在所述防转孔内的柱体、一成型在所述柱体顶部可插入所述球体内的短销，其中，所述第一蜗轮螺纹连接于所述柱体，所述柱体的外圆周壁上还成型有与所述防转孔相配合的止转平面。

优选的，所述外壳体包括一成型有所述容置腔的基壳、一卡设在所述基壳顶部开口端上的顶环，其中，所述顶环与所述球体的球面之间还夹设有一防尘垫，所述防尘垫的内圈壁上成型有一环形槽，所述防尘垫内圈顶部的孔径值M小于所述球体上与所述防尘垫顶部相对应处球面的直径值N从而使得所述防尘垫的顶部在所述环形槽的作用下张紧在所述球体上。

优选的，还包括一位于所述外壳体的容置腔内用于支撑所述球体的球座，所述球座与所述球体之间还夹设有一衬片，其中，所述球座和所述衬片的底部均成型有供所述限动销柱穿设的第一通孔。

优选的，还包括一设置在所述外壳体上用于调整所述球座与所述衬片之间间隙大小以实现所述球体锁紧定位的第二蜗轮蜗杆组件。

优选的，所述第二蜗轮蜗杆组件包括设置在所述外壳体的容置腔腔底的第二蜗轮、位于所述外壳体内且与所述第二蜗轮啮合的第二蜗杆、紧固在所述第二蜗轮顶部的三螺旋面垫块，其中，所述球座的底部成型有与所述三螺旋面垫块相抵靠的三螺旋面凸环，所述三螺旋面垫块与所述三螺旋面凸环上、下配合形成一中空圆柱体，当所述第二蜗轮在所述第二蜗杆的作用下带动所述三螺旋面垫块转动时，所述三螺旋面垫块迫使所述三螺旋面凸环抬升从而使得所述球座抵紧在所述球体的下方。

优选的，所述球座的顶部边沿上还成型有多个导向开口，所述外壳体容置腔的腔壁上成型有与所述导向开口相对应的多个竖直导向柱。