[实用新型]一种球铰链装置

说明书

本实用新型公开了一种球铰链装置，包括球杆、套壳、球窝杆和基座，球杆嵌套设置于套壳中，在套壳的环形凹槽中转动，套壳嵌套设置于球窝杆中，在球窝杆的环形凹槽中转动，球窝杆嵌套设置于基座中，在基座中作定轴转动，基座的底部留有轴孔，以便球窝杆与其他驱动连接。本实用新型可通过球窝杆连接外部驱动，各部件间面面配合，结构紧凑且受力面积增大，球杆可沿任意方向转动，具有驱动方便，承载能力大，灵活性强的优点。

技术领域

本实用新型涉及一种球铰链装置，具体涉及一种带有环形凸台与环形凹槽的的嵌套式球副，属于机器人技术领域。

背景技术

随着加工制造业及机器人领域的快速发展，球铰链以其紧凑性、稳定性和灵活性得到了广泛的使用，被应用于各类机械结构之中。球铰链通常作为一种能提供三个转动自由度的运动副，被大量应用于机架与运动件的连接。

专利号为201920957242.8的实用新型专利公布了一种球铰链结构，针对传统球铰链的加工误差问题进行了优化改进，但没有改变传统球铰链的基本结构。在机器人领域，需要控制杆件上的电机来驱动杆的伸长和缩短，以实现机器人的运动。在驱动各支链上的杆进行转动的过程中，由于杆的指向会发生变化，故提供驱动的设备例如电机必须安装在杆上，才能为杆提供稳定的驱动。这导致机器人重量增加，灵活度下降。并且，根据理论力学原理，带有电机的杆件的重量很难忽略，使其力学性质发生改变，不能当作二力构件进行计算，导致实际工况与理论计算相差较大，容易引起误差。目前，尚未见到一种创新的球铰链设计，使驱动设备与传统球铰链上的运动杆件分离，以使驱动设备安装在机架上而减轻杆的重量。因此，有必要研究一种球铰链装置以解决上述问题。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种球铰链装置。

为了达到以上目的，本实用新型提供如下技术方案：一种球铰链装置，包括球杆、套壳、球窝杆和基座，所述球杆包括球体及外杆，所述球体的外表面成型有一圈第一环形凸台，所述外杆的一端与球体固定连接，所述外杆的轴线位于第一环形凸台所在平面，且外杆轴线的延长线穿过球体的球心；

所述套壳为空心的半球壳结构，该套壳的内表面开设有与第一环形凸台相配合的第一环形凹槽，所述套壳的外表面凸设有第二环形凸台，所述球体嵌入在套壳内，所述第一环形凸台滑动卡入在第一环形凹槽内，所述外杆伸出至套壳外部；

所述球窝杆包括球窝和连杆，所述球窝也为空心的半球壳结构，该球窝的内表面开设有第二环形凹槽，所述套壳嵌入在球窝杆内，所述第二环形凸台滑动卡入在第二环形凹槽内；

所述基座内开设有球形空腔，该球形空腔的顶部具有一开口，该开口的直径小于球体的直径，所述基座的底部开设有轴孔，所述套壳嵌入在球形空腔内，并与球形空腔的内壁相滑动配合，所述球窝杆的连杆由基座底部的轴孔中伸出。

上述方案中，所述球杆的外杆轴线垂直于第一环形凸台的轴线。

上述方案中，所述套壳包括凹套壳和凸套壳，所述凹套壳与凸套壳的端面拼接在一起形成一整体，所述凹套壳朝向凸套壳的一面凹设有插槽，所述凸套壳的端部插入在插槽中，所述凹套壳上开设有沉头孔，所述凸套壳上开设有螺纹孔，所述沉头孔与所述螺纹孔一一对应，且两者之间穿置有螺钉。

上述方案中，所述球窝杆包括拼接在一起的凹球窝杆和凸球窝杆，所述凹球窝杆与凸球窝杆通过螺钉连接在一起。

上述方案中，所述基座包括两个相同的半基座，该两个半基座对位拼接在一起形成一整体，两所述半基座对位拼接在一起的面为配合面，所述配合面上设置有定位凸台和定位凹槽，两所述半基座中一者的定位凸台卡入在另一者的定位凹槽内。