一种空间大角度精密切换及锁定装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种空间大角度精密切换及锁定装置，铰链座固定在角度支座的斜面上，翻转螺杆中心穿过螺杆转轴座，与固定在连轴套上的螺纹套组成滑动螺旋机构。铰链座、上连杆A、上连杆B与支撑架及铰链座、下连杆A、下连杆B与支撑架组成两组平行铰链四杆机构。翻转螺杆螺旋运动带动上下连杆运动，而连杆运动带动支撑架进行张开或收缩翻转运动，实现装置角度位置的变换。弧形锁定座的定位基面安装在支撑架基面上，与支撑架一起绕轴线旋转，锁紧螺钉在弧形锁定座圆弧线上滑动，实现锁紧与解锁。本发明专利技术集成螺旋机构与铰链四杆机构实现空间角度切换功能，结构紧凑、角度范围大、精度高；运动到位后三重锁紧结构，稳定性好。

Space large angle precision switching and locking device

The invention relates to a large space angle precision switching and locking device, the hinge seat is fixed on the bearing angle of incline, screw screw shaft seat through the turning center, and the thread sleeve sliding screw mechanism is fixed on the shaft sleeve. The utility model is characterized in that a hinge seat, an upper connecting rod A, an upper connecting rod B, a supporting frame, a hinge seat, a lower connecting rod A, a lower connecting rod B and a supporting frame are composed of two groups of parallel hinge four bar mechanisms. The screw movement of the turnover screw drives the upper and the lower connecting rod to move, and the connecting rod motion drives the support frame to carry out the opening or the contraction turning motion to realize the transformation of the angular position of the device. The positioning base surface of the arc locking seat is arranged on the base surface of the supporting frame, and the supporting frame is rotated together with the support frame, and the locking screw is slid on the arc line of the arc-shaped locking seat to realize locking and unlocking. The invention has the advantages of compact structure, large angular range and high precision, and the three locking structure is formed after the movement is in place, and the stability is good.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精密机械领域，特别涉及一种基于滑动螺旋传动与铰链四杆传动一体化实现空间大角度、高精度切换及锁定的装置。
技术介绍
目前空间角度切换及锁定装置大多通过组合多个转台与角位台来实现空间角度切换功能，存在结构复杂、占用空间大、重量沉、每一维角度调节存在相互干涉等问题。而在有限空间内，利用滑动螺旋传动作为主动力，集成滑动螺旋机构与铰链四杆机构进行空间大角度(≥45°)、高精度(≤5″)的切换及锁定的装置未见报道。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术的目的是寻求一种能在有限空间内实现空间大角度精密切换及锁定的装置。为达成所述目的，本专利技术提供一种空间大角度精密切换及锁定装置，包括角度支座、铰链座、连轴套座、圆柱定位销轴A、支撑架、圆柱定位销轴B、上连杆A、下连杆A、螺杆转轴座、轴承组件、手轮、上连杆B、下连杆B、锁紧螺母、圆柱定位销轴C、翻转螺杆、锁紧螺钉、弧形锁定座和螺纹套，其中：铰链座固定在角度支座的斜面上，铰链座有锁紧孔，锁紧孔与转轴线PQ的距离为k，手轮一端连接翻转螺杆右侧端面；螺杆转轴座含上轴头和下轴头，螺杆转轴座上轴头依次穿入上连杆A与上连杆B、螺杆转轴座下轴头依次穿入下连杆A和下连杆B；上连杆A与下连杆A平行，一端与螺杆转轴座连接，另一端由圆柱定位销轴B定位在支撑架上；上连杆B与下连杆B平行，一端与螺杆转轴座连接，另一端由圆柱定位销轴C定位在铰链座上；轴承组件固定在螺杆转轴座中心孔处，翻转螺杆一端与轴承组件配合装配并且该端面连接手轮，另一端旋入螺纹套中；螺纹套一端与连轴套座焊接在一起，连轴套座卡入铰链座的U型卡槽里；铰链座的U型卡槽孔与支撑架的卡槽孔对齐后穿入圆柱定位销轴A；转动手轮使翻转螺杆在螺纹套内做螺旋运动，同时螺纹套与连轴套座绕轴线PQ转动；弧形锁定座的定位基面安装在支撑架基面上，与支撑架一起绕轴线PQ旋转，锁紧螺钉在弧形锁定座弧线上滑动，实现锁紧与解锁。其中，所述铰链座为含两个U型卡槽的机械件，作为装置运动的固定构件，保证装置运动的平稳性，U型卡槽销轴孔的轴线PQ与U型卡槽销轴孔的轴线MN平行，平行度≤0.01mm。其中，所述连轴套座与螺杆转轴座为转接精密件，作为装置螺旋运动转换为铰链四杆运动的关键构件，螺杆转轴座上轴头及下轴头与连杆孔位间隙配合装配，配合公差为H8/f7。其中，所述圆柱定位销轴A、圆柱定位销轴B、圆柱定位销轴C均为精密定位元件，圆柱定位销轴A用于精确定位铰链座与支撑架的相对位置，圆柱定位销轴B用于精确定位支撑架与上连杆A、下连杆A的相对位置，圆柱定位销轴C用于精确定位铰链座与上连杆B、下连杆B的相对位置，其中圆柱定位销轴与配合孔均为间隙配合装配，配合公差为H8/f7。其中，所述翻转螺杆与螺纹套组成滑动螺旋机构，翻转螺杆的导程与螺纹套的导程分别为P1、P2，P1＝P2，旋向一致，螺纹套起支承作用，消除翻转螺杆与轴承组件间的轴向窜动。其中，所述铰链座、上连杆A、上连杆B与支撑架组成铰链四杆机构，铰链座、下连杆A、下连杆B与支撑架组成铰链四杆机构，上连杆A、下连杆A、上连杆B、下连杆B固定在螺杆转轴座上，且与螺杆转轴座同轴，上连杆A、下连杆A、上连杆B及下连杆B长度均相等，上连杆A平行于下连杆A，上连杆B平行于下连杆B。其中，所述弧形锁定座为锁紧装置，固定圆弧线的半径r＝k。其中，所述翻转螺杆导程角γ≤ρ，能实现自锁，其中：γ=arctanP1πd2]]>ρ=arctanfcosα]]>式中，γ-翻转螺杆导程角；ρ-翻转螺杆诱导摩擦角；d2-翻转螺杆螺纹中径；f-翻转螺杆螺纹表面滑动摩擦系数；α-翻转螺杆螺纹牙型半角。本专利技术的原理是：通过滑动螺旋传动作为主动力带动铰链四杆运动实现装置空间角度切换。如图3所示，为本专利技术原理示意图(俯视图)，螺纹套固定在固定支点A上，摇动手轮，翻转螺杆相对于螺纹套转动并移动，翻转螺杆运动带动铰接点T运动到T′，运动轨迹为以固定支点C为圆心，以连杆TC为半径的圆弧曲线UV；同时铰接点B运动到B′，运动轨迹为以固定支点A为圆心，以支撑架AB为半径的圆弧曲线XY；装置运动过程中，支撑架AB与角度支座的夹角θ一直在变化，由于运动机构固定在角度支座斜面上，即装置的空间角度在变换。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1.本专利技术的装置将滑动螺旋机构与铰链四杆机构集成一体，结构更紧凑，节省了有限空间；2.本专利技术的装置角度变化范围大，调节精度高；3.本专利技术的装置运动到位后三重锁紧结构，稳定性更好。附图说明图1是本专利技术一种空间大角度精密切换及锁定装置结构图；图2是本专利技术装置运动到位及锁紧结构图；图3本专利技术原理示意图(俯视图)；图4是本专利技术铰链座结构图；图5是本专利技术螺杆转轴座结构图；图6是本专利技术弧形锁定座结构图。图中零部件的标号说明：1.角度支座、2.铰链座、2-1.左U型卡槽、2-2.右U型卡槽、2-3.锁紧孔、3.连轴套座、4.销轴A、5.支撑架、6.销轴B、7.上连杆A、7′.下连杆A、8.螺杆转轴座、8-1.螺杆转轴座上轴头、8-2.螺杆转轴座下轴头、9.轴承组件、10.手轮、11.上连杆B、11′.下连杆B、12.锁紧螺母、13.销轴C、14.翻转螺杆、15.锁紧螺钉、16.弧形锁定座、16-1.弧形锁定座的定位基面、17.螺纹套；A—铰链座的左固定支点；B—支撑架AB与连杆BT的铰接点；B′—运动到位时，铰接点B在曲线XY上的位置；C—铰链座的右固定支点；T—连杆BT与连杆TC的铰接点；T′—运动到位时，铰接点T在曲线UV上的位置；δ—角度支座1的斜度；θ11—支撑架AB的初始转角；θ12—支撑架AB运动到AB′时的转角；θ21—连杆BT的初始转角；θ22—连杆BT运动到BT′时的转角；θ31—连杆CT的初始转角；θ32—连杆CT运动到CT′时的转角；l1—支撑架AB的长度；l2—连杆BT的长度；l3—连杆CT的长度；l4—铰链座两个固定支点A、C间的距离；l5—铰链座的左固定支点A与铰接点T的距离；l′5—铰链座的左固定支点A与铰接点T′的距离；曲线XY—支撑架AB与连杆BT铰接点B的运动轨迹；曲线UV—连杆BT与连杆CT铰接点T的运动轨迹；k—锁紧孔2-3与转轴线PQ的距离；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间大角度精密切换及锁定装置，其特征在于，包括角度支座(1)、铰链座(2)、连轴套座(3)、圆柱定位销轴A(4)、支撑架(5)、圆柱定位销轴B(6)、上连杆A(7)、下连杆A(7′)、螺杆转轴座(8)、轴承组件(9)、手轮(10)、上连杆B(11)、下连杆B(11′)、锁紧螺母(12)、圆柱定位销轴C(13)、翻转螺杆(14)、锁紧螺钉(15)、弧形锁定座(16)和螺纹套(17)，其中：铰链座(2)固定在角度支座(1)的斜面上，铰链座(2)有锁紧孔(2‑3)，锁紧孔(2‑3)与转轴线PQ的距离为k，手轮(10)一端连接翻转螺杆(14)右侧端面；螺杆转轴座(8)含上轴头(8‑1)和下轴头(8‑2)，螺杆转轴座(8)上轴头(8‑1)依次穿入上连杆A(7)与上连杆B(11)、螺杆转轴座(8)下轴头(8‑2)依次穿入下连杆A(7′)和下连杆B(11′)；上连杆A(7)与下连杆A(7′)平行，一端与螺杆转轴座(8)连接，另一端由圆柱定位销轴B(6)定位在支撑架(5)上；上连杆B(11)与下连杆B(11′)平行，一端与螺杆转轴座(8)连接，另一端由圆柱定位销轴C(13)定位在铰链座(2)上；轴承组件(9)固定在螺杆转轴座(8)中心孔处，翻转螺杆(14)一端与轴承组件(9)配合装配并且该端面连接手轮(10)，另一端旋入螺纹套(17)中；螺纹套(17)一端与连轴套座(3)焊接在一起，连轴套座(3)卡入铰链座(2)的U型卡槽(2‑1)里；铰链座(2)的U型卡槽(2‑1)孔与支撑架(5)的卡槽孔对齐后穿入圆柱定位销轴A(4)；转动手轮(10)使翻转螺杆(14)在螺纹套(17)内做螺旋运动，同时螺纹套(17)与连轴套座(3)绕轴线PQ转动；弧形锁定座(16)的定位基面(16‑1)安装在支撑架(5)基面上，与支撑架(5)一起绕轴线PQ旋转，锁紧螺钉(15)在弧形锁定座(16)弧线上滑动，实现锁紧与解锁。...

【技术特征摘要】
1.一种空间大角度精密切换及锁定装置，其特征在于，包括角度支座(1)、铰链座(2)、
连轴套座(3)、圆柱定位销轴A(4)、支撑架(5)、圆柱定位销轴B(6)、上连杆A(7)、下连杆A
(7′)、螺杆转轴座(8)、轴承组件(9)、手轮(10)、上连杆B(11)、下连杆B(11′)、锁紧螺母
(12)、圆柱定位销轴C(13)、翻转螺杆(14)、锁紧螺钉(15)、弧形锁定座(16)和螺纹套(17)，
其中：
铰链座(2)固定在角度支座(1)的斜面上，铰链座(2)有锁紧孔(2-3)，锁紧孔(2-3)与转
轴线PQ的距离为k，手轮(10)一端连接翻转螺杆(14)右侧端面；
螺杆转轴座(8)含上轴头(8-1)和下轴头(8-2)，螺杆转轴座(8)上轴头(8-1)依次穿入
上连杆A(7)与上连杆B(11)、螺杆转轴座(8)下轴头(8-2)依次穿入下连杆A(7′)和下连杆B
(11′)；
上连杆A(7)与下连杆A(7′)平行，一端与螺杆转轴座(8)连接，另一端由圆柱定位销轴B
(6)定位在支撑架(5)上；上连杆B(11)与下连杆B(11′)平行，一端与螺杆转轴座(8)连接，另
一端由圆柱定位销轴C(13)定位在铰链座(2)上；
轴承组件(9)固定在螺杆转轴座(8)中心孔处，翻转螺杆(14)一端与轴承组件(9)配合
装配并且该端面连接手轮(10)，另一端旋入螺纹套(17)中；螺纹套(17)一端与连轴套座(3)
焊接在一起，连轴套座(3)卡入铰链座(2)的U型卡槽(2-1)里；铰链座(2)的U型卡槽(2-1)孔
与支撑架(5)的卡槽孔对齐后穿入圆柱定位销轴A(4)；转动手轮(10)使翻转螺杆(14)在螺
纹套(17)内做螺旋运动，同时螺纹套(17)与连轴套座(3)绕轴线PQ转动；
弧形锁定座(16)的定位基面(16-1)安装在支撑架(5)基面上，与支撑架(5)一起绕轴线
PQ旋转，锁紧螺钉(15)在弧形锁定座(16)弧线上滑动，实现锁紧与解锁。
2.根据权利要求1所述的空间大角度精密切换及锁定装置，其特征在于，所述铰链座
(2)为含两个U型卡槽的机械件，作为装置运动的固定构件，保证装置运动的平稳性，U型卡
槽(2-1)销轴孔的轴线PQ与U型卡槽(2-2)销轴孔的轴线MN平行，平行度≤0.01mm。
3.根据权利要求1所述的空间大角度精密切换及锁定装置，其特征在于，所述连轴套座
(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：林昭珩，杨伟，吴时彬，谭毅，任戈，范天泉，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51