CN107914266A - 铰链单元和操纵装置 - Google Patents

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Abstract

一种铰链单元和操纵装置，其中铰链单元用来以铰接方式连接至少一个第一元件和第二元件。铰链单元包括可与第一元件相连的铰链本体，其尤其构成为套筒状的铰链本体。在此铰链本体中设置有第一铰链元件，其以围绕着第一旋转轴线可旋转的方式支承着。第一铰链元件具有至少一个支承部段，其容纳着以围绕着第二旋转轴线可旋转的方式支承的第二铰链元件，该第二铰链元件可与第二元件相连。

Description

铰链单元和操纵装置
技术领域
本发明涉及一种铰链单元，用来以铰接方式连接至少一个第一元件和第二元件。
背景技术
这种铰链单元应用在许多机器中，以便能够相互相对地摆动和/或扭动两个相互连接的元件。例如在机器人制造技术中需要大量成本低廉且紧凑的铰链单元，它们用来可靠地连接机器臂的单个零件。
发明内容
按本发明，这种铰链单元具有如下特征。
按本发明的铰链单元具有可与第一元件相连的铰链本体，其尤其构成为套筒状的。在此铰链本体中设置有第一铰链元件，其以围绕着旋转轴线可旋转的方式支承着。上述铰链元件具有至少一个支承部段，其容纳着以围绕着第二旋转轴线可旋转的方式支承的第二铰链元件，该第二铰链元件可与第二元件相连。
换言之，按本发明的铰链单元能够以围绕着旋转轴线可摆动的方式将两个元件连接起来。因此借助相对较少的零件，创造了可灵活应用 铰链单元。由于所需零件的数量较少，所以该铰链单元构造得非常紧凑，此外还能成本低廉地制出。
本发明的其它的实施例在说明书、附图以及权利要求中进行描述。
根据尤其有利的实施例，在此，该第一和第二旋转轴线设置得基本上相互垂直。但这两个旋转轴线也能够相互倾斜地延伸，以实现特殊应用。通过旋转轴线定义的直线尤其相交。但还可考虑的是，在需要时在通过两个旋转轴线定义的直线之间设置侧面偏置，因此这些直接不相交。
为了简化第二元件的固定，支承部段能够从侧面从铰链本体中伸出来。
如果第一铰链元件直接支承在铰链本体中，则实现了尤其简单且牢固的构造形式。虽然滑动支承原则上也是可行的，但优选借助滚动体(尤其是球)实现支承。这一点同样也适用于以下实施例，即在铰链本体中不存在铰链元件的直接支承，而是在铰链元件和铰链本体之间设置另一元件。
第一铰链元件能够构成为一体，以便提高按本发明的铰链单元的制造成本和牢固性。这也适用于第二铰链元件。
按另一实施例，第二铰链元件支承在尤其套筒状的本体中。该本体能够设置在支承部段的容纳部中。该容纳部例如是易于制造的洞口。但原则上还可考虑的是，第二容纳部尤其借助滚动体直接支承在容纳部中。
按另一实施例，铰链元件具有两个支承部段，它们设置在第一铰链元件的对置端部上。第一铰链元件优选设置得朝对称面对称，该对称面垂直于第一旋转轴线进行延伸。原则上该套筒状铰链本体也能够具有这种对称性。
第二铰链元件能够具有用来固定第二元件的部段。该部段能够从该本体中伸出和/或至少局部设置螺纹，尤其设置外螺纹。这种结构形式易于实现第二元件的固定。
本发明还涉及一种操纵装置、尤其是机器人，其具有铰接式操纵臂，即具有不同部段的操纵臂，这些部段相互以铰接方式相连并且能够相互相对地摆动。按本发明，所述操纵装置包括至少一个按上述实施例中任一项所述的铰链单元。
按操纵装置的实施例，该操纵装置具有三个铰链式操纵臂。所述操纵装置例如是三角架-机器人。每个操纵臂均具有第一臂部段，其与驱动马达相连。此外还设置有第二臂部段，其与三个操纵臂共有的基座相连。第一和第二臂部段分别通过按上述实施例中至少一项所述的铰链单元相互连接。此外，第二臂部段分别通过按本发明的铰链单元与基座相连。
第二臂部段能够包括两个基本上平行设置的臂元件。
附图说明
本发明借助有利的实施例并参照附图描述了本发明。其中：
图1在透视图中示出了按本发明的铰链单元的实施例；
图2和3有侧视图或端面视图示出了图1所示的铰链单元；
图4在图2和3标出的剖面B-B中示出了图1至3所示的铰链单元的剖视图；以及
图5示出了按本发明的操纵装置的实施例。
具体实施方式
图1在透视图中示出了铰链单元10。铰链单元10包括围绕着旋转轴线D1可扭转的铰链元件13，其设置在套筒状的铰链本体12中。铰链元件13在其两个端部上分别具有轴承部段14，以围绕着旋转轴线D2或D2'可旋转的方式支承的铰链元件15也分别支承在此轴承部段上。相互平行设置的旋转轴线D2、D2'以直角与旋转轴线D1相交。
图2在侧视图中示出了铰链单元10，因此这些旋转轴线D2、D2'垂直于图面。
图3在正视图中示出了铰链单元10，也就是沿旋转轴线D1的方向。旋转轴线D1因此垂直于图面进行延伸。
下面借助图4详细地阐述了铰链单元10的结构。其示出剖面B-B中的剖视图，在图2和3中标出了它的位置。
如图4所示，铰链元件13通过许多球18直接支承在铰链本体中。这些球18通过球保持器固定在其位置中，从而构成两个球环，它们可靠地支承着铰链元件13。这样一来，这些球在安装位置中位于沟槽22中，该沟槽设置在铰链本体12和铰链元件13上。
铰链元件13最终是一种直接支承在轴承套筒(在此是铰链本体12)中的轴。在安装该单元10时，首先将球18安放在铰链本体12的沟槽22中。它们在此相互抵靠，并且填满该沟槽22的圆周的一部分。随后装入铰链元件13，并且将球18分散在圆周方向上，并且通过相应的球轴承保持架20固定在其位置中。随后，铰链本体12的端侧通过张紧环24封闭，以保护铰链本体12的内部免受污染。此外，从外面将固定环26安放在铰链本体12上。它这样设定尺寸，使得它沿径向方向施加作用在铰链本体12上的力，以实现预紧并因此固定。
在此支承部段14中设置有洞口28。洞口28分别容纳着支承结构，其构造得与铰链元件13的上述支承类似。在此分别设置有铰链本体12'，铰链元件15分别借助球18'支承在此铰链本体中。这些球18'通过球轴承保持架20'保持在其位置中。所述安装如同上面描述的那样进行。同样设置有张紧环24'和固定环26'。例如通过粘贴和/或通过力配合，实现了各铰链本体12'在相应洞口28中的固定。还可考虑其它固定方式，如螺旋接合或(点状)焊接。
铰链元件15在背向环26'的侧面上具有螺纹部段30，在此螺纹部段上可固定零件。
铰链本体12能够再次与另一零件相连，例如与机器臂的部段相连。该部段例如具有洞口，铰链本体12能够推入该洞口中并且能够固定在此处，例如通过粘贴、焊接、螺旋接合和/或通过压配合方式。该环26在此能够起挡块的作用，以限定铰链本体12的推入深度。
在具体示出的实施例中，应用粘合剂来固定铰链本体12。在铰链本体12推入相应容纳部(在图4中，推入运动是单元10朝右的运动)时，将粘合剂朝右顶出。多余的粘合剂在此至少局部由容纳沟槽32容纳。
图5示出了三角架-机器人34，在此应用了上述铰链单元10中的六个。该三角架-机器人34具有三个马达36，它们固定在未示出的共同机架上。这些马达36产生旋转运动，这些旋转运动转换成各操纵臂40的各所属的臂部段38的摆动运动。在臂部段38a背向马达36的端部上设置有容纳洞口，铰链单元10分别推入该容纳洞口中并且固定在该处。在铰链单元10的铰链元件15上分别固定着臂部段38b、38b'。臂部段38b、38b的另一端部以类似的形式通过另一铰链单元10与基座42相连。在基座42上能够例如固定着工具、夹具或类似物体。
通过选择性地操控这些马达36，能够在空间中产生基座42的精确运动。这些紧凑且可靠的铰链单元10在此确保了这些元件38a、38b、38b'或38b、38b、42相互间的所需的摆动性。
参考标记列表
10铰链单元
12, 12'铰链本体
13, 15铰链元件
14支承部段
18, 18'球
20, 20'球轴承保持架
22沟槽
24, 24'张紧环
26, 26'固定环
28洞口
30螺纹部段
32容纳沟槽
34三角架-机器人
36马达
38a, 38b, 38b'臂部段
40操纵臂
42基座
D1, D2, D2'旋转轴线
B-B剖面

Claims (13)

1.一种铰链单元，用来以铰接方式连接至少一个第一元件和第二元件，该铰链单元包括用以与所述第一元件连接的、尤其套筒状的铰链本体(12)，在所述铰链本体中设置有第一铰链元件(13)，其以围绕着第一旋转轴线(D1)可旋转的方式支承着，其中所述第一铰链元件(13)具有至少一个支承部段(14)，其容纳着以围绕着第二旋转轴线(D2)可旋转的方式支承的第二铰链元件(15)，所述第二铰链元件用以与所述第二元件相连。
2.根据权利要求1所述的铰链单元，其特征在于，
所述第一旋转轴线和所述第二旋转轴线(D1、D2)设置得基本上相互垂直。
3.根据权利要求1或2所述的铰链单元，其特征在于，
所述支承部段(14)从侧面从所述铰链本体(12)中伸出来。
4.根据上述权利要求中任意一项所述的铰链单元，其特征在于，
所述第一铰链元件(13)尤其借助滚动体(18)直接支承在所述铰链本体(12)中。
5.根据上述权利要求中任意一项所述的铰链单元，其特征在于，
所述第一铰链元件(12)和/或所述第二铰链元件(15)构成为一体。
6.根据上述权利要求中任意一项所述的铰链单元，其特征在于，
所述第二铰链元件支承在尤其套筒状的本体(12')中，其设置在所述支承部段(14)的容纳部、尤其洞口(28)中。
7.根据权利要求6所述的铰链单元，其特征在于，
所述第二铰链元件(15)尤其借助滚动体(18)直接支承在所述本体(12')中。
8.根据上述权利要求中任意一项所述的铰链单元，其特征在于，
所述第一铰链元件(13)具有两个支承部段(14)，它们设置在所述第一铰链元件(13)的对置端部上。
9.根据上述权利要求中任意一项所述的铰链单元，其特征在于，
所述第一铰链元件(13)设置得朝对称面对称，所述对称面垂直于所述第一旋转轴线(D1)进行延伸。
10.根据上述权利要求中任意一项所述的铰链单元，其特征在于，
所述第二铰链元件(15)具有用来固定所述第二元件的部段(30)，其中所述部段(30)从所述本体(12')中伸出和/或至少局部设置螺纹，尤其设置外螺纹。
11.一种操纵装置、尤其是机器人，其具有至少一个铰接式操纵臂(40)，所述操纵臂包括按上述权利要求中任一项所述的铰链单元。
12.根据权利要求11所述的操纵装置，其中所述操纵装置、尤其是三角架－机器人具有三个铰接式操纵臂(40)，其中每个操纵臂(40)均包括与驱动马达(36)相连的第一臂部段(38a)，并且与三个操纵臂(40)共有基座(42)相连的第二臂部段(38b、38b')，其中所述第一臂部段和第二臂部段(38a或38b、38b')分别通过按上述权利要求中至少一项所述的铰链单元相互连接，其中所述第二臂部段(38b、38b')分别通过按上述权利要求中至少一项所述的铰链单元与基座(42)相连。
13.根据权利要求12所述的操纵装置，其中所述第二臂部段包括两个基本上平行设置的臂元件(38b、38b')。
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