一種分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈，包括：固定板、連接螺釘、柔性鉸鏈、工作臺、球頭、運動板、螺釘、驅動器；其中：連接螺釘將固定板與柔性鉸鏈相連，再通過螺釘將柔性鉸鏈與運動板相連，由固定板、柔性鉸鏈、運動板組成一體機構的柔性鉸鏈組件；驅動器與運動板緊密接觸；運動板上設有球頭，球頭與工作臺緊密接觸。本發(fā)明所涉及結構加工工藝性好；可適用于單自由度和多自由度鉸鏈；可實現(xiàn)運動行程的放大；并可實現(xiàn)運動方向的反向。
【專利說明】一種分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高精度微動工作臺【技術領域】，具體涉及一種分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈。
【背景技術】
[0002]柔性鉸鏈是高精度微動工作臺的重要組成部件。大多高精度數(shù)微動工作臺依靠柔性鉸鏈產(chǎn)生彈性變形實現(xiàn)工作臺面的微運動、微定位。由于高精度微動工作臺多采用壓電陶瓷作為驅動器，而壓電陶瓷行程較小，為實現(xiàn)大行程的高精度運動或定位，往往采用多只壓電陶瓷堆疊的方式，但堆疊將提高成本，降低壓電陶瓷剛度，并使得結構尺寸過大。
[0003]現(xiàn)有技術的二自由度柔性微定位工作臺，此機構以壓電陶瓷為驅動器，工作臺面與柔性鉸鏈為一體化結構，依靠壓電陶瓷伸縮引起柔性鉸鏈彈性變形，產(chǎn)生平面內(nèi)的二自由度運動。該方案中，工作臺行程約等于壓電陶瓷驅動行程，即輸出行程不能放大；同時，該工作臺為一體化結構，工程中一般采用線切割，而多自由度柔性鉸鏈往往為旋轉體，線切割難以實現(xiàn)，因此該類結構中柔性鉸鏈多為單自由度鉸鏈；此外，柔性鉸鏈和工作臺面必須為同一種材料，不利于提高柔性鉸鏈和工作臺面的剛度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要技術解決問題
[0005]針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為了達成所述目的，本發(fā)明提供一種分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈的技術方案包括:固定板、連接螺釘、柔性鉸鏈、工作臺、球頭、運動板、螺釘、驅動器；其中，連接螺釘將固定板與柔性鉸鏈相連；再通過螺釘將柔性鉸鏈與運動板相連，由固定板、柔性鉸鏈、運動板組成一體結構的柔性鉸鏈組件；驅動器與運動板緊密接觸；運動板上設有球頭，球頭與工作臺緊密接觸。
[0008](三)技術效果
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:本發(fā)明中，將一體式柔性鉸鏈分解成固定板、運動板、柔性鉸鏈組成的柔性鉸鏈組件，采用分體式柔性鉸鏈組件結構，便于加工，其加工工藝性良好，可使用單自由度和多自由度鉸鏈。本發(fā)明依據(jù)杠桿原理，可對輸入位移行程進行放大，并可通過調整驅動器位置，改變運動方向，可實現(xiàn)運動方向的反向。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的總體示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明的反向運動行程放大原理圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的同向運動行程放大原理圖。[0013]部件符號說明:
[0014]1、固定板；2、連接螺釘； 3、柔性鉸鏈；
[0015]4、工作臺；5、球頭；6、運動板；
[0016]7、螺釘；8、驅動器；9、驅動端；
[0017]10、鉸鏈；11、被動端。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0019]如圖1所示本發(fā)明實例一種分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈，包含一個固定板
1、連接螺釘2、柔性鉸鏈3、工作臺4、球頭5、運動板6、螺釘7、驅動器8，其中:固定板I通過連接螺釘2與柔性鉸鏈3相連；再通過螺釘7將柔性鉸鏈3與運動板6相連，由固定板1、柔性鉸鏈3、運動板6組成一體結構的柔性鉸鏈組件。驅動器8與運動板6緊密接觸，用于驅動運動板6運動；運動板6上設有球頭5，球頭5與工作臺4緊密接觸。本發(fā)明的原理:依據(jù)杠桿原理，對行程進行放大和對運動方法進行反向。
[0020]柔性鉸鏈3為單自由度柔性鉸鏈或多自由度柔性鉸鏈?；诟軛U理論，球頭5的行程相對驅動器8的行程按比`例進行放大?；诟軛U理論，球頭5的運動方向依據(jù)對驅動器8的位置發(fā)生改變。所述放大的比率表示為K = L2/L1，其中LI為驅動器8與柔性鉸鏈3的距離，L2為球頭5與柔性鉸鏈3的距離。
[0021]本發(fā)明的工作過程如下:
[0022]請參見圖1，驅動器8與運動板6緊密接觸，當驅動器8伸縮時，由于固定板I和運動板6剛度相對較大，柔性鉸鏈3剛度相對較小，柔性鉸鏈3將產(chǎn)生彈性變形，引起運動板6繞其與柔性鉸鏈3連接處中心為軸心旋轉。該旋轉將導致球頭5產(chǎn)生升降運動，并最終帶動工作臺4產(chǎn)生升降運動。
[0023]請參見圖1，柔性鉸鏈3為一款多自由度柔性鉸鏈，其結構為旋轉體，可采用常見的車削加工，具有良好的工藝性；同時，該結構沿軸向直徑不斷變化，在中心處直徑最小時，此處剛度最低，當柔性鉸鏈3受到外力時，將以直徑最小處為中心，該柔性鉸鏈產(chǎn)生偏轉；且由于該柔性鉸鏈結構為旋轉體，因此該直徑最小處的中心向任意偏轉方向剛度相等，可等效為萬向節(jié)，即多自由度關節(jié)，實現(xiàn)多自由度轉動，解決了常見的圓柱形一體式柔性鉸鏈加工工藝復雜的問題。
[0024]根據(jù)力學理論，分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈工作原理如下:
[0025]請參見圖2，該情況下驅動端9 (等效于圖1中驅動器8)與被動端11 (等效于圖1中球頭5)位于鉸鏈10 (等效于圖1中柔性鉸鏈3)的不同方向，因而其運動方向相反。該結構原理依杠桿理論，其放大比例是依據(jù)鉸鏈10的結構特點。圖中L1、L2分別為驅動端9、被動端11與鉸鏈10的距離，則放大比率K為:
[0026]K = L2/L1
[0027]請參見圖3，該情況下驅動端9 (等效于圖1中驅動器8)與被動端11 (等效于圖1中球頭5)位于鉸鏈10 (等效于圖1中柔性鉸鏈3)的相同方向，因而其運動方向相同。該結構原理依杠桿理論，其放大比率k為:
[0028]K = L2/L10
[0029]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發(fā)明所揭露的技術范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈，其特征在于包括:固定板(I)、連接螺釘(2)、柔性鉸鏈(3)、工作臺(4)、球頭(5)、運動板(6)、螺釘(7)、驅動器(8);其中: 連接螺釘(2)將固定板(I)與柔性鉸鏈(3)相連，再通過螺釘(7)將柔性鉸鏈(3)與運動板(6)相連，由固定板(I)、柔性鉸鏈(3)、運動板(6)組成一體機構的柔性鉸鏈組件；驅動器(8)與運動板(6)緊密接觸；運動板(6)上設有球頭(5)，球頭(5)與工作臺(4)緊密接觸。
2.根據(jù)權利要求1所述的分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈，其特征在于:柔性鉸鏈(3)為單自由度柔性鉸鏈或多自由度柔性鉸鏈。
3.根據(jù)權利要求1所述的分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈，其特征在于:基于杠桿理論，球頭(5)的行程相對驅動器(8)的行程按比例進行放大。
4.根據(jù)權利要求1所述的分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈，其特征在于:基于杠桿理論，球頭(5)的運動方向依據(jù)對驅動器(8)的位置發(fā)生改變。
5.根據(jù)權利要求1所述的分體式帶行程放大功能的柔性鉸鏈，其特征在于:放大比率表示為K = L2/L1，其中LI為驅動器(8)與柔性鉸鏈(3)的距離，L2為球頭(5)與柔性鉸鏈⑶的距離。
【文檔編號】G12B5/00GK103824601SQ201410061950
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權日:2014年2月24日
【發(fā)明者】翟嘉, 趙文川, 譚大川, 張燦 申請人:中國科學院光電技術研究所