一種可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構的製作方法

2023-06-09 05:53:06 2

一種可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構，包括若干個柔性鉸鏈、動塊、靜態框架和壓電陶瓷；所述的柔性鉸鏈至少4個，分為兩組，兩兩相對，對稱分布；柔性鉸鏈的兩端分別連接動塊和靜態框架；所述的壓電陶瓷位於動塊和靜態框架的中軸線上，其安裝在動塊和靜態框架之間，動塊在柔性鉸鏈的支撐下由壓電陶瓷驅動作往復運動；本實用新型提出可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構易於安裝和拆卸，便於調整和更換；設計合理、結構緊湊、固定牢靠、方便實用；用於超精密微動結構或裝置。
【專利說明】一種可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構。
【背景技術】
[0002]宏微複合運動平臺中的超精密微動平臺或快刀伺服器中的刀架裡都有柔性鉸鏈結構，利用材料的彈性變形來實現平臺的微動。一般柔性鉸鏈與微動平臺和靜態支撐結構一體。通常在一塊整體材料中通過線切割加工出上述三部分，結構簡單緊湊。由於需要通過柔性鉸鏈發生彈性變形來實現微動平臺運動的功能，因此柔性鉸鏈是上述三部分中最重要的部分。
[0003]柔性鉸鏈與微動平臺和靜態支撐結構一體加工而成，導致的問題是柔性鉸鏈不可以單獨更換，如果需要改變柔性鉸鏈的性能和參數，如改變幾何尺寸或更換材料，就要整個結構都重新加工，不可能僅僅局部更換柔性鉸鏈，造成材料浪費和加工時間周期過長。如果將柔性鉸鏈、微動平臺和靜態支撐結構獨立加工，用普通螺釘緊固的裝配方法將幾個零件組合起來，存在裝配件體積大和裝配精度低等問題。可靠性和穩定性也存在隱患。

【發明內容】

[0004]針對整體加工的柔性鉸鏈和普通螺釘緊固的裝配體柔性鉸鏈的問題，本實用新型的目的在於提供一種安裝方便，可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構。本實用新型設計合理，方便實用。
[0005]本實用新型提供的一種可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構，包括若干個柔性鉸鏈1、動塊7、靜態框架13和壓電陶瓷14 ;所述的柔性鉸鏈I至少4個，分為兩組，兩兩相對，對稱分布；柔性鉸鏈I的兩端分別連接動塊7和靜態框架13 ;所述的壓電陶瓷14位於動塊7和靜態框架13的中軸線上，其安裝在動塊7和靜態框架13之間，動塊7在柔性鉸鏈I的支撐下由壓電陶瓷14驅動作往復運動。
[0006]所述柔性鉸鏈I的截面呈Z形，包括主杆部、直線頸部5、凸臺2和鉸鏈部，主杆部的兩端是與其垂直且呈鏡像結構對稱的直線頸部5，直線頸部5的末端是凸臺2，在主杆部上切割的至少2對主杆凹弧6是鉸鏈部；直線頸部5上至少有兩個柔性鉸鏈通孔15 ;所述的動塊7和靜態框架13上各至少有4個凹槽8，凹槽8包括凹弧9和直線壁11，柔性鉸鏈I中的凸臺2分別鑲嵌在動塊7和靜態框架13的凹弧9中，柔性鉸鏈I中的直線頸部5分別鑲嵌在動塊7和靜態框架13的直線壁11中；柔性鉸鏈I與動塊7以及靜態框架13通過螺栓4緊固。
[0007]所述的柔性鉸鏈I為4個，呈「工」字形布局安裝。
[0008]所述凸臺2外表面的圓弧輪廓是凸弧3，其直徑大於直線頸部5的寬度。
[0009]所述的主杆部的寬度大於鉸鏈部的寬度。
[0010]所述柔性鉸鏈I中的凸臺2與動塊7和靜態框架13的凹弧9為過渡配合。
[0011]所述動塊和靜態框架上有通孔和螺紋孔，其與柔性鉸鏈通孔位置相對應，動塊和靜態框架上的通孔、螺紋孔及柔性鉸鏈通孔三孔同心，動塊和靜態框架上的螺紋孔與螺栓連接。
[0012]本實用新型的技術方案是:將擬裝配在一起的柔性鉸鏈1、動塊7和靜態框架13通過數控線切割的方法分別單獨加工成形。柔性鉸鏈I的兩端分別連接動塊7和靜態框架13。柔性鉸鏈I的兩端為直線頸部5和凸臺2結構，動塊7和靜態框架13的連接處為相應的凹槽8結構，直線頸部5和凸臺2鑲嵌進凹槽8中，再通過螺栓4使凹槽8變形，將直線頸部5和凸臺2包裹固定，形成整體的微動平臺或快刀伺服刀架。在動塊7和靜態框架13之間安裝壓電陶瓷14或音圈電機，通電後提供動力使動塊7移動，幾個對稱分布的柔性鉸鏈I產生彈性變形，確保動塊7能夠相對於靜態框架13平動。
[0013]所述螺栓4使動塊7和靜態框架13的凹槽8變形，將柔性鉸鏈I的直線頸部5和凸臺2包裹並夾緊，使柔性鉸鏈I與動塊7以及靜態框架13裝配成一體。
[0014]所述柔性鉸鏈I中的主杆部上由切割製成的較窄部位2對主杆凹弧6構成鉸鏈部，主杆部寬度大於鉸鏈部寬度，彈性變形發生在鉸鏈部位。
[0015]所述柔性鉸鏈I的截面呈Z形，兩端為鏡像結構，主杆部的兩端是直線頸部5和凸臺2。柔性鉸鏈I的一端與動塊7的凹槽8鑲嵌，另一端與靜態框架的凹槽8鑲嵌。
[0016]本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及有益效果:
[0017]I)本實用新型的柔性鉸鏈、動塊和靜態框架可以分別通過數控線切割加工成形，然後裝配在一起；各元件的材料可以各不相同，能夠充分滿足各元件對各自材料的需求。特別是柔性鉸鏈易於安裝和拆卸，便於單獨更換；以滿足實際使用過程中對柔性鉸的形狀、尺寸、材料、剛度、固有頻率等參數進行調整的需求。
[0018]2)柔性鉸鏈的凸臺的凸弧被動塊或靜態框架凹槽內部的凹弧所包裹；從而實現柔性鉸鏈與動塊以及靜態框架裝配時的準確定位。
[0019]3)動塊或靜態框架凹槽上直線壁與柔性鉸鏈的直線頸部對齊並可施加夾緊力，從而將柔性鉸鏈固定。
[0020]4)本實用新型中，通過螺栓使動塊或靜態框架上的凹槽槽寬變窄，凹弧變形，包裹並夾緊柔性鉸鏈的直線頸部和凸臺，使柔性鉸鏈與動塊以及靜態框架裝配成一體。
[0021]5)鬆開螺栓可以拆下柔性鉸鏈，實現柔性鉸鏈的單獨和常規更換。
[0022]本實用新型是一種設計巧妙，性能優良，方便實用，安裝方便，更換容易的可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型裝置的可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構示意圖。
[0024]圖2是本實用新型裝置的動塊和靜態框架示意圖。
[0025]圖3是本實用新型裝置的可更換的柔性鉸鏈示意圖。
[0026]其中:
[0027]I柔性鉸鏈，2凸臺，3凸弧，4螺栓，5直線頸部，6主杆凹弧，7動塊，8凹槽，9凹弧，10螺紋孔，11直線壁，12通孔，13靜態框架，14壓電陶瓷，15柔性鉸鏈通孔。【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本實用新型做進一步地詳細說明:
[0029]本實用新型的結構示意圖如圖1、2所示，本實用新型的可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構，包括有四個柔性鉸鏈1、動塊7、壓電陶瓷14、靜態框架13，其中柔性鉸鏈I對稱安裝在動塊7兩側，其另一端與靜態框架13連接。壓電陶瓷14安裝在動塊7和靜態框架13的中軸線位置上，一端與動塊7連接，另一端與靜態框架13的後梁連接。動塊7在柔性鉸鏈I的支撐下能隨壓電陶瓷14的驅動相對於靜態框架13作往復運動。
[0030]所述柔性鉸鏈I的截面呈Z形，柔性鉸鏈I的兩端各有鏡像結構對稱的直線頸部5和凸臺2，直線頸部5和凸臺2分別裝配在動塊7和靜態框架13的凹槽8中，且通過螺栓4使動塊7和靜態框架13所設的凹槽8包裹並夾緊柔性鉸鏈I的凸臺2和直線頸部5，使柔性鉸鏈I與動塊7以及靜態框架13裝配成一體；所述的動塊7和靜態框架13上各有4個凹槽8，凹槽8包括凹弧9和直線壁11，柔性鉸鏈I中的凸臺2分別鑲嵌在動塊7和靜態框架13的凹弧9中，柔性鉸鏈I中的直線頸部5分別鑲嵌在動塊7和靜態框架13的直線壁11中；柔性鉸鏈I與動塊7以及靜態框架13通過螺栓4緊固。所述柔性鉸鏈I中的凸臺2與動塊7和靜態框架13的凹弧9為過渡配合；本實施例中，螺栓4為長螺栓。
[0031]所述柔性鉸鏈I中凸臺2外表面的圓弧輪廓即是凸弧3，直線頸部5的寬度小於凸弧3的圓弧輪廓直徑。
[0032]所述柔性鉸鏈I有四件，共八個直線頸部5和凸臺2。動塊7相應設有四個與柔性鉸鏈I 一端所設四個直線頸部5和凸臺2相對應的凹槽8。靜態框架13也相應設有與另一端的四個直線頸部5和凸臺2相對應的凹槽8。
[0033]所述柔性鉸鏈I與動塊7鑲嵌裝配後相對於壓電陶瓷14的中軸線對稱分布，一邊一對，共兩對，呈「工」字形布局。柔性鉸鏈I設有通孔15，以便裝配時螺栓4穿過。
[0034]所述動塊7以及靜態框架13所設的凹槽8包括凹弧9及直線壁11，其中凹槽的凹弧能緊緊包裹柔性鉸鏈的凸臺2，凹槽的直線壁11緊緊夾持柔性鉸鏈I的直線頸部5。動塊7以及靜態框架13切割形成的凹槽8與柔性鉸鏈I所設的直線頸部5和凸臺2相包容，凹槽上的圓弧部到動塊7以及靜態框架13的外邊沿有一段距離最短，螺栓4的作用使距離邊沿最短的這段圓弧發生變形，凹槽的圓弧段緊緊包裹柔性鉸鏈I的凸臺2，凹槽的直線壁11緊緊夾持柔性鉸鏈I的直線頸部5，使柔性鉸鏈與動塊以及靜態框架13裝配成一體。
[0035]所述柔性鉸鏈I的凸弧3是柔性鉸鏈I最外端外表面的一段超過180度的圓弧輪廓；柔性鉸鏈I包括主杆部、直線頸部5、凸臺2和鉸鏈部，鉸鏈部的寬度小於主杆部的寬度；零件的受力彈性變形集中在較窄的鉸鏈部，而主杆部無變形。鉸鏈部位的圓弧過度能避免應力集中。
[0036]本實施例中，所述柔性鉸鏈I的材料可以與動塊7和靜態框架13的材料不同，以追求整體效果最佳。使用過程中也可以根據需要僅僅更換柔性鉸鏈而其他零件不變。
[0037]本實用新型的工作原理如下:用不同特性的金屬材料分別切割加工出柔性鉸鏈
1、動塊7和靜態框架13，在壓電陶瓷14的驅動下，動塊7在柔性鉸鏈I的支撐下相對於靜態框架13作往復運動。
【權利要求】
1.一種可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構，其特徵在於:包括若干個柔性鉸鏈(I)、動塊(7)、靜態框架(13)和壓電陶瓷(14);所述的柔性鉸鏈(I)至少4個，分為兩組，兩兩相對，對稱分布；柔性鉸鏈(I)的兩端分別連接動塊(7)和靜態框架(13);所述的壓電陶瓷(14)位於動塊(7)和靜態框架(13)的中軸線上，其安裝在動塊(7)和靜態框架(13)之間，動塊(7)在柔性鉸鏈(I)的支撐下由壓電陶瓷(14)驅動作往復運動。
2.根據權利要求1所述的可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構，其特徵在於:所述柔性鉸鏈(I)的截面呈Z形，包括主杆部、直線頸部(5)、凸臺(2)和鉸鏈部，主杆部的兩端是與其垂直且呈鏡像結構對稱的直線頸部(5)，直線頸部(5)的末端是凸臺(2)，在主杆部上切割的至少2對主杆凹弧(6)是鉸鏈部；直線頸部(5)上至少有兩個柔性鉸鏈通孔(15);所述的動塊(7)和靜態框架(13)上各至少有4個凹槽(8)，凹槽(8)包括凹弧(9)和直線壁(11)，柔性鉸鏈(I)中的凸臺(2)分別鑲嵌在動塊(7)和靜態框架(13)的凹弧(9)中，柔性鉸鏈(I)中的直線頸部(5)分別鑲嵌在動塊(7)和靜態框架(13)的直線壁(11)中；柔性鉸鏈(I)與動塊(7)以及靜態框架(13)通過螺栓(4)緊固。
3.根據權利要求1所述的可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構，其特徵在於: 所述的柔性鉸鏈(I)為4個，呈「工」字形布局安裝。
4.根據權利要求2所述的可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構，其特徵在於:所述凸臺(2)外表面的圓弧輪廓是凸弧(3)，其直徑大於直線頸部(5)的寬度。
5.根據權利要求2所述的可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構，其特徵在於: 所述的主杆部的寬度大於鉸鏈部的寬度。
6.根據權利要求2所述的可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構，其特徵在於: 所述柔性鉸鏈(I)中的凸臺(2)與動塊(7)和靜態框架(13)的凹弧(9)為過渡配合。
7.根據權利要求2所述的可更換的鑲嵌式柔性鉸鏈固定結構，其特徵在於: 所述動塊和靜態框架上有通孔和螺紋孔，其與柔性鉸鏈通孔位置相對應，動塊和靜態框架上的通孔、螺紋孔及柔性鉸鏈通孔三孔同心，動塊和靜態框架上的螺紋孔與螺栓連接。
【文檔編號】F16C11/04GK203730538SQ201420143085
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月27日 優先權日:2014年3月27日
【發明者】趙榮麗, 陳新, 李克天, 陳新度, 劉強, 王素娟, 周歡偉, 劉冠峰 申請人:廣東工業大學