一种球关节机构制造技术

本发明专利技术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。运动。运动。

A ball joint mechanism

【技术实现步骤摘要】
一种球关节机构


[0001]本专利技术涉及球关节
，具体涉及一种具有阻尼的球关节机构。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]本专利技术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。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：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，以及平台螺杆、阻尼器、支撑件；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；所述支撑件安装于壳体内下部，支撑件通过万向连接头与阻尼器的下端部进行连接，所述阻尼器为弹性杆状件，其受力时长度会缩短；所述支撑件在壳体内的位置能够被上下调节且能够被锁定；所述壳体的下部安装有底座和水平旋转机构，所述水平旋转机构可通过锁紧螺栓进行锁定；所述转动球芯能够相对支撑件向任意方向摆动，且能够相对支撑件作水平旋转运动。
[0005]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连接头与支撑件的上端部连接，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连接头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。当转动球芯进行三自由度活动时，随着转动球芯位置的变化，阻尼器的长度也会产生变化，进而使得阻尼器产生了相应位置上的阻尼力。由于支撑件在壳体内的位置能够上下调节且能够被锁定，这样就使得万向连接头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也会使阻尼器的长度发生改变。当支撑件向下运动通过万向连接头将阻尼器的长度拉伸到极限长度时，此时阻尼器处于无阻尼状态，当支撑件向上运动则通过万向连接头压缩阻尼器，阻尼器的长度越短转动球芯偏摆时的阻尼就越大，但是当阻尼器的长度被压缩到特定位置时，即下部万向连接头的活动结点与转动球芯的中心点重合，此时转动球芯向任意方向偏摆阻尼器的长度都不再会发生改变，因此不会产生阻尼，这样就实现了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。
[0006]本专利技术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作绕轴运动。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，然后借助水平旋转机构，球关节机构便实现了从三自由度转为二自由度的变化。反之亦然。
[0007]又进一步地，所述壳体和转动球芯之间设有阻尼衬垫，壳体上设有能够夹紧转动球芯的球芯锁紧机构。拧紧球芯锁紧机构并松动锁紧螺栓，就能够将转动球芯固定于某一位置，再转动壳体便可借助水平旋转机构实现球关节结构的一自由度旋转。
[0008]在一个实施例中，球芯锁紧机构包括两个位于壳体外周面的凸耳和一个锁紧螺栓，两个凸耳上均设有供锁紧螺栓穿过的螺纹孔，所述壳体在两凸耳之间的位置设有一道纵向缺口，在两凸耳下部的位置设有一道环向缺口，纵向缺口的下端与环向缺口连通。
[0009]在一个实施例中，在壳体的内下部横向设置有一块带中心通孔的夹板以及一个带螺纹轴孔的蜗轮，蜗轮的轴端安装在夹板的通孔内并通过卡簧限位，蜗轮的齿部与一根蜗杆相啮合，所述蜗杆从壳体穿出后装有旋钮，所述支撑件为带有外螺纹的顶杆，该顶杆通过外螺纹竖直插装在蜗轮的螺纹轴孔内，顶杆的下端从蜗轮的螺纹轴孔穿出后安装有卡簧或限位螺钉，顶杆的上端设有内螺纹用于安装万向连接头，当蜗杆带动蜗轮旋转时，顶杆就能够在蜗轮的轴孔内上下移动，进而使阻尼器的长度发生改变。
[0010]在一个实施例中，所述支撑件整体呈矮脚杯状，包括杯体、杯颈、杯座，杯体的上底面设有螺纹孔用于安装万向连接头，杯体的下底面为圆锥面，杯体和杯座的圆周面与壳体内壁面为间隙配合，所述壳体对应支撑件圆锥面的位置横向安装有一根调节螺杆，该调节螺杆内侧端的端面也为圆锥面，调节螺杆的圆锥面与支撑件的圆锥面接触配合，当拧动调节螺杆使其向内移动时，调节螺杆内侧端的圆锥面会给支撑件的圆锥面施加向上的挤压力，迫使支撑件在壳体内向上移动，进而压缩阻尼器的长度，当拧动调节螺杆使其向外移动时，支撑件在自身重力和阻尼器弹力的共同作用下会向下移动。
[0011]在一个实施例中，所述支撑件整体为锥形盘，锥形盘的上底面设有螺纹孔用于安装万向连接头，锥形盘的下底面为圆锥面，锥形盘的圆周面与壳体内壁面为间隙配合，在支撑件的下部安装有一根径向贯穿壳体的调节螺杆，该调节螺杆包括正反丝螺杆和旋钮，正反丝螺杆上装有一个左斜楔和一个右斜楔，左斜楔和右斜楔的上端均设有内凹的锥面且通过该锥面与支撑件的圆锥面接触配合，在调节螺杆的下方还安装有斜楔导向块，该斜楔导向块固定安装在壳体的下部且与左斜楔和右斜楔的下端接触配合，当拧动调节螺杆使左斜楔和右斜楔沿着调节螺杆相向移动时，左斜楔和右斜楔的锥面会给支撑件的圆锥面施加向上的挤压力，迫使支撑件在壳体内向上移动，进而压缩阻尼器的长度，当拧动调节螺杆使左斜楔和右斜楔沿着调节螺杆反向移动时，支撑件在自身重力和阻尼器弹力的共同作用下会向下移动。
[0012]在一个实施例中，所述支撑件为竖直安装在壳体内的齿条，通过齿轮进行上下调节。
[0013]优选地，所述阻尼器为液压阻尼器或弹簧阻尼器。
[0014]优选地，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
上端部通过万向连接头连接。
[0015]本专利技术提供的球关节机构相当于在壳体和转动球芯的活动连接前提下，再利用平台螺杆、阻尼器、万向连接头和支撑件另外构建了一套活动连接系统，这样既强化了壳体和转动球芯之间的连接强度，又能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。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例1中的的球关节机构俯视结构示意图；图2为图1的A
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A'线剖视结构示意图；图3为图1的B
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B'线剖视结构示意图；图4为本专利技术实施例1中的阻尼器剖视结构示意图；图5为本专利技术实施例2中的的球关节机构俯视结构示意图；图6为图5的A
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A'线剖视结构示意图；图7为图5的B
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球关节机构，其特征在于：包括中空的转动球芯（2）和能够容纳转动球芯（2）的壳体（4），以及平台螺杆（10）、阻尼器（11）、支撑件（14）；所述转动球芯（2）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（2）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（10）用于将一个对接平台（1）固定于球柄上端面，平台螺杆（10）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（11）的上端部连接，平台螺杆（10）与小圆孔的光孔之间为过渡配合；所述支撑件（14）安装于壳体（4）内下部，支撑件（14）通过万向连接头（12）与阻尼器（11）的下端部进行连接，所述阻尼器（11）为弹性杆状件，其受力时长度会缩短；所述支撑件（14）在壳体（4）内的位置能够被上下调节且能够被锁定；所述壳体（4）的下部安装有底座（9）和水平旋转机构（8），该水平旋转机构（8）可通过锁紧螺栓（17）进行锁定；所述转动球芯（2）能够相对支撑件（14）向任意方向摆动，且能够相对支撑件（14）作水平旋转运动。2.根据权利要求1所述的球关节机构，其特征在于：所述转动球芯（2）的侧面设有一个自由度转换孔，所述壳体（4）上设有自由度转换销（5），当将自由度转换销（5）插入转动球芯（2）的自由度转换孔内后，所述转动球芯（2）只能以该自由度转换销（5）为轴心作绕轴运动。3.根据权利要求1或2所述的球关节机构，其特征在于：所述壳体（4）和转动球芯（2）之间设有阻尼衬垫（3），壳体（4）上设有能够夹紧转动球芯（2）的球芯锁紧机构。4.根据权利要求1或2所述的球关节机构，其特征在于：在壳体（4）的内下部横向设置有一块带中心通孔的夹板（13）以及一个带螺纹轴孔的蜗轮（6），蜗轮（6）的轴端安装在夹板（13）的通孔内并通过卡簧（15）限位，蜗轮（6）的齿部与一根蜗杆（7）相啮合，所述蜗杆（7）从壳体（4）穿出后装有旋钮（18），所述支撑件（14）为带有外螺纹的顶杆，该顶杆通过外螺纹竖直插装在蜗轮（6）的螺纹轴孔内，顶杆的下端从蜗轮（6）的螺纹轴孔穿出后安装有卡簧（15）或限位螺钉，顶杆的上端设有内螺纹用于安装万向连接头（12），当蜗杆（7）带动蜗轮（6）旋转时，顶杆就能够在蜗轮（6）的轴孔内上下移动，进而使阻尼器（11）的长度发生改变。5.根据权利要求1或2所述的球关节机构，其特征在于：所述支撑件（14）整体呈矮脚杯状，包括杯体、杯颈、杯座，杯体的上底面设有螺纹孔用于安装万向连接头（12），杯体的下底面为圆锥面，杯体和杯座的圆周面与壳体（4）内...

【专利技术属性】
技术研发人员：向帆，
申请(专利权)人：向帆，
类型：发明
国别省市：