阅读说明：本技术 一种铰链体驱动装置 (Hinge body driving device ) 是由 黄万强 于 2020-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铰链体驱动装置,属于机械设备的技术领域,所述驱动装置包括驱动部和导轨总成,还包括输出轴、滑块轴、连杆和关节组件,所述输出轴通过连杆传递力矩至滑块轴,且输出轴和/或滑块轴可拆卸装配于连杆上；所述输出轴与驱动部传动连接,滑块轴装配于关节组件内,且通过关节组件实现滑块轴在Z向的平动动作以及绕X向、Y向和Z向的轴向旋转动作；所述关节组件装于导轨总成上且通过导轨总成实现滑块轴在X向和Y向的平动动作,以达到通过优化连杆的方案设计,并提升六个自由度的容错能力,以实现长期稳定工作的目的。(The invention discloses a hinge body driving device, which belongs to the technical field of mechanical equipment, and comprises a driving part, a guide rail assembly, an output shaft, a sliding block shaft, a connecting rod and a joint assembly, wherein the output shaft transmits torque to the sliding block shaft through the connecting rod, and the output shaft and/or the sliding block shaft are/is detachably assembled on the connecting rod; the output shaft is in transmission connection with the driving part, the sliding block shaft is assembled in the joint component, and the sliding block shaft can perform translational motion in the Z direction and axial rotation motion around the X direction, the Y direction and the Z direction through the joint component; the joint component is arranged on the guide rail assembly, and the translation motion of the sliding block shaft in the X direction and the Y direction is realized through the guide rail assembly, so that the aim of realizing long-term stable work by optimizing the scheme design of the connecting rod and improving the fault-tolerant capability of six degrees of freedom is fulfilled.)

一种铰链体驱动装置

技术领域

本发明属于机械设备的技术领域，具体而言，涉及一种铰链体驱动装置。

背景技术

在空间中两个物体绕铰链作相对运动，例如：在我们日常可见的平开门或平开窗的应用上；若要控制两个物体的相对运动能够自动化控制，则需要应用相应的驱动装置，在现有技术中，还驱动装置主要由驱动部、连杆以及导轨总成三大部分组成，但现有技术的驱动装置，在实际应用中主要存在以下缺陷：

(1)对于连杆的加工难度较高，导致制造成本较高，同时，现有的连杆在安装过程中难度较大，易产生形变；

(2)由于加工、安装误差等导致两相对运动的运动方向不平行，而现有的驱动装置在六个自由度(包括在3个正交方向上平动以及3个正交方向所对应的绕轴转动方向)方向的容错能力较差，不能确保装置的长期稳定工作。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种铰链体驱动装置以达到通过优化连杆的方案设计，并提升六个自由度的容错能力，以实现长期稳定工作的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种铰链体驱动装置，所述驱动装置包括驱动部和导轨总成，还包括输出轴、滑块轴、连杆和关节组件，所述输出轴通过连杆传递力矩至滑块轴，且输出轴和/或滑块轴可拆卸装配于连杆上；

所述输出轴与驱动部传动连接，滑块轴装配于关节组件内，且通过关节组件实现滑块轴在Z向的平动动作以及绕X向、Y向和Z向的轴向旋转动作；所述关节组件装于导轨总成上且通过导轨总成实现滑块轴在X向和Y向的平动动作。

进一步地，所述输出轴和/或滑块轴通过锁止组件装配于连杆上并通过螺钉固定锁紧，以实现输出轴与滑块轴之间通过连杆能够稳定、可靠的传递力矩。

进一步地，所述锁止组件包括设于连杆端部的锁止公头，所述输出轴和/或滑块轴上设有锁止母头，锁止公头与锁止母头之间为防止相对转动的配合结构，该配合结构的设计，有利于降低连杆的装配难度和加工难度，并可降低加工成本。

进一步地，所述锁止公头设为矩形状、三角状、多边形状或齿形状，且连杆的两端部设为同一种锁止公头或任意不同的两种锁止公头，以满足不同的设计需求。

进一步地，所述关节组件包括装于导轨总成上的滑块配件，所述滑块配件内装有轴向限位环和关节轴承且关节轴承通过轴向限位环对其Z向限位；所述关节轴承的内圈沿Z向方向活动套设有所述滑块轴且滑块轴的端部设有卡簧，以实现滑块轴能够在Z向上作平动运动以及滑块轴在关节轴承的作用下作绕X向、Y向以及Z向的轴向转动。

进一步地，所述关节组件包括装于导轨总成上的滑块配件，所述滑块配件内沿Z向方向活动套设有关节轴承，且关节轴承的内圈固定套装有所述滑块轴且滑块轴的端部设有卡簧，以实现滑块轴能够在Z向上作平动运动以及滑块轴在关节轴承的作用下作绕X向、Y向以及Z向的轴向转动。

进一步地，所述导轨总成包括导轨安装壳和装于导轨安装壳内的直线导轨，所述直线导轨上滑动装配有直线导轨滑块，直线导轨滑块在直线导轨的X向和Y向作平动动作，以最终实现在X向和Y向上的平动动作。

进一步地，所述直线导轨滑块开设有滑槽，滑槽嵌套在所述直线导轨上，该方式在运动过程中稳定可靠。

进一步地，所述滑块配件内开设有阶梯孔，阶梯孔内装配有所述轴向限位环和关节轴承，且轴向限位环的一端抵于直线导轨滑块上，另一端抵于关节轴承上，以通过轴向限位环实现对关节轴承的安装限位。

进一步地，所述滑块配件内开设有装配孔，装配孔与关节轴承的外圈相匹配且关节轴承在装配孔内沿Z向作自由滑动，以满足关节轴承在Z向上的平动动作。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的铰链体驱动装置，其通过对连杆、输出轴以及滑块轴相互之间的装配方式进行优化设计，采用可拆卸装配结合锁止组件的作用下，能够降低连杆的加工难度，节约制造成本；同时，滑块轴通过关节组件安装于导轨总成上，在关节组件和导轨总成的作用下，能够实现滑块轴的六个自由度方向上具有足够的容错让性，进而提升整个驱动装置在运动过程中的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明所提供的铰链体驱动装置的整体结构示意图；

图2是本发明所提供的铰链体驱动装置在实施例1中的拆分结构示意图；

图3是图2的局部剖视示意图；

图4是本发明所提供的铰链体驱动装置在实施例2中的拆分结构示意图；

图5是图4的局部剖视示意图；

图6是本发明所提供的铰链体驱动装置中连杆的第一种结构示意图；

图7是本发明所提供的铰链体驱动装置中连杆的第二种结构示意图；

附图中标注如下：

1-门体，2-门框，3-驱动部，4-连杆，5-导轨安装壳，6-直线导轨，7-直线导轨滑块，8-轴向限位环，9-滑块配件，10-关节轴承，11-滑块轴，12-输出轴，13-卡簧，14-锁止公头，15-锁止母头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

如图1所示，具体提供了一种铰链体驱动装置，在本实施例中以平开门为例，平开门包括呈铰接连接的门体和门框，在该驱动装置的作用下，门体相对于门框作打开或关闭的动作，当然，也可以应用在平开窗上，其原理与平开门类似，此处不再赘述。

由于真实环境中加工、安装误差等问题，会导致门体与门框之间的相对运动方向不平行，需要在六个自由度(在三个正交方向上平动，以及三个正交方向绕轴进行转动运动)皆有容错能力，才能保证长期稳定的工作。由此，对驱动装置作如下优化设计：

如图2所示，在门体和门框上分别设有驱动部和导轨总成，驱动部主要通过电机和变速箱提供驱动力的作用，驱动装置还包括输出轴、滑块轴、连杆和关节组件，所述输出轴通过连杆传递力矩至滑块轴，且输出轴和/或滑块轴可拆卸装配于连杆上，具有分为以下三种情况：输出轴可拆卸装配于连杆上而滑块轴一体成型于连杆上、输出轴一体成型于连杆上而滑块轴可拆卸装配于连杆上或者输出轴和滑块轴均可拆卸装配于连杆上；在本实施例中，为最大限度降低连杆的生产成本，采用输出轴和滑块轴均可拆卸装配于连杆上的方式进行设计。

将输出轴与驱动部传动连接，输出轴通过连杆传递力矩至滑块轴，滑块轴装配于关节组件内，且通过关节组件实现滑块轴在Z向的平动动作以及绕X向、Y向和Z向的轴向旋转动作；所述关节组件装于导轨总成上且通过导轨总成实现滑块轴在X向和Y向的平动动作，以最终实现在X向、Y向以及Z向三个自由度上的平动，在绕X向、Y向以及Z向三个自由度上的轴向转动，保证在六个自由度上具备足够的容错能力。

1.导轨总成部分

在门框上内嵌装有导轨安装壳，导轨总成包括装于导轨安装壳上的直线导轨，直线导轨通过若干个导轨固定螺丝固定连接于导轨安装壳上。在直线导轨上滑动装配有直线导轨滑块，直线导轨滑块在直线导轨的X向和Y向作平动动作。在所述直线导轨滑块开设有滑槽，滑槽嵌套在所述直线导轨上，构成直线导轨滑块为悬挂式安装于直线导轨上，能够自由滑动但不会脱落，滑槽与直线导轨之间留有装配间隙，以实现直线导轨滑块在直线导轨的X向和Y向作平动动作。

2.关节组件部分

如图3所示，关节组件包括装于直线导轨滑块上的滑块配件，滑块配件通过若干个滑块配件安装螺丝固定连接于直线导轨滑块上，所述滑块配件内装有轴向限位环和关节轴承且关节轴承通过轴向限位环对其Z向限位，以使其紧固安装在滑块配件内，具体为：在滑块配件内开设有阶梯孔，阶梯孔分为同轴设置的大孔、小孔以及布置在小孔端部的内缘，阶梯孔的大孔和小孔内分别装配有所述轴向限位环和关节轴承，关节轴承的一端面正好与轴肩平齐并通过轴向限位环对其抵紧，另一端面则抵于内缘上。当滑块配件安装完成之后，轴向限位环的一端抵于直线导轨滑块上，另一端抵于关节轴承上，则轴向限位件和关节轴承也均安装牢固。

在关节轴承的内圈上沿Z向方向活动套设有所述滑块轴且滑块轴的端部设有卡簧，其作用有以下两方面：在驱动装置处于工作状态时，滑块轴在关节轴承的内圈内进行Z向方向的自由滑动，能够提供Z向所在自由度的平动，同时，在平动过程中，通过卡簧对滑块轴的运动进行限位；另一方面，由于连杆的端部与滑块轴之间通过锁止组件进行防转，在安装过程中，可先将滑块轴沿Z向(向上)抬起一段距离(2.5mm以上)，待连杆安装到位，滑块轴则可下落并直接与连杆完成装配，在过程中，无需对连杆进行形变即可完成安装。

3.连杆部分

为实现在驱动部动作时，输出轴能够稳定、可靠的将力矩传递至滑块轴，进而通过滑块轴通过关节组件联动导轨总成作运动，所述输出轴和滑块轴均通过锁止组件装配于连杆上并通过螺钉固定锁紧。

所述锁止组件包括设于连杆端部的锁止公头，所述输出轴和滑块轴上均设有锁止母头，锁止公头与锁止母头相匹配且锁止公头与锁止母头之间为防止相对转动的配合结构，以实现当锁止公头与锁止母头相互装配之间，输出轴和滑块轴均不会相对于连杆产生相对转动。

所述锁止公头设为矩形状、三角状、多边形状(如图7所示)或齿形状(如图6所示)，对应的，锁止母头设为矩形槽状、三角槽状、多边形槽状或齿形槽槽状，在装配时，将锁止公头嵌装至对应的锁止母头中，即可实现防转锁止的功能，同时，在锁止公头开设有通孔，在锁止母头上开设有螺纹孔，当锁止公头与锁止母头装配之后，通过螺钉将锁止公头与锁止母头连接锁紧。在实际应用中，在连杆的两端部设为同一种锁止公头或任意不同的两种锁止公头，在输出轴和滑块轴上设有与之对应的锁止母头，具体为：在连杆的两端均为齿形状锁止公头、在连杆的一端为齿形状且另一端为矩形状的锁止公头，组合形式可根据实际需求进行适应性设计，此处不再一一列举。

本实施例所提供的铰链体驱动装置，其安装和工作过程如下：

先分别将驱动部和导轨总成安装于门体和门框上；

将输出轴安装锁紧在驱动部上，同时，将连杆的一端通过锁止组件配合结构与输出轴连接紧固；

将关节组件安装在导轨总成的直线导轨滑块上，再将连杆的另一端调整至关节组件中滑块轴的对应位置，先将滑块轴沿Z向(向上)抬起一段距离(2.5mm以上)，待连杆调整到位，滑块轴则可下落并直接与连杆完成装配，最后将滑块轴与连杆之间进行锁紧；

以此完成对滑块轴、输出轴以及连杆的装配锁紧，进而通过驱动部提供驱动力，以实现门体相对于门框的转动运动。

实施例2

相对于实施例1，在本实施例中，提供了另一种关节组件的结构设计，以达到相同的技术效果，具体设计如下：

如图4、图5所示，关节组件包括装于导轨总成上的滑块配件，滑块配件通过多个滑块配件安装螺丝锁紧在直线导轨滑块上，所述滑块配件内沿Z向方向活动套设有关节轴承，且关节轴承的内圈固定套装有所述滑块轴且滑块轴的端部设有卡簧，在卡簧的作用下，将滑块轴卡紧在关节轴承上，以防止滑块轴与关节轴承之间产生相对运动。在所述滑块配件内开设有装配孔，在装配孔的一端设有内缘，装配孔与关节轴承的外圈相匹配且关节轴承在装配孔内沿Z向作自由滑动。当滑块配件安装在直线导轨滑块上时，关节轴承以及安装在关节轴承上的滑块轴能够在Z向作平动运动，与此同时，如实施例1所述，在直线导轨滑块以及关节轴承的作用下，滑块轴能够在X向、Y向作平动运动，且在绕X向、Y向以及Z向作轴线旋转运动，以最终达到能够在六个自由度方向上运动。

本实施例所提供的关节组件，其内部结构和工作原理略有不同，但也能够实现在六个自由度方向上运动，在安装过程中，也可先将滑块轴向上抬起一段距离，以确保滑块轴与连杆相配合安装时，无需连杆产生形变，即可实现装配连接。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。