CN104791377A - 一种双簧片大转角柔性关节 - Google Patents
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Abstract
一种双簧片大转角柔性关节，涉及机械运动副技术领域。该关节解决目前现有柔性铰链运动范围小的问题。方案：第一壳体由210°圆弧板和90°圆弧板制成一体，210°圆弧板的侧壁与90°圆弧板侧壁连接制成一体且90°圆弧板的厚度小于210°圆弧板的厚度，第一壳体的210°圆弧板设在第二壳体的90°圆弧板的外部且第一壳体的90°圆弧板设在第二壳体210°圆弧板的内部且第一壳体与第二壳体之间形成缝隙，第一柔性板通过第一通槽和第二通槽插接在第一壳体和第二壳体内部，第二柔性板通过余下的第一通槽和第二通槽插接在第一壳体和第二壳体的内部。本发明用于大行程精密传动机构和柔性传动领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种双簧片大转角柔性关节，涉及机械运动副技术领域。
背景技术
传统的机构都是由刚性构件以运动副的形式连接而成的，组成运动副的构件间不可避免的存在间隙和摩擦，无法满足高速、高精密、微型化等高性能的要求。人们经过对各种类型的弹性支承进行实验，开发出了柔顺机构。柔顺机构利用弹性材料微小变形及其自回复的特性，消除了传动过程中的空程和机械摩擦，能获得超高的位移分辨率，并有很紧凑的机械结构、很高的刚度，以及迅捷的响应，是现代机构和机械设备发展的新方向。由于受到材料特性的限制，传统的切口型柔性铰链运动范围小，难以适应一些大转角的场合。而普通的簧片式柔性铰链的运动范围虽然提高了，但是转动中心漂移严重，在大变形情况下难以提高其转动精度。中国专利公开号为CN 103824601A公开了一种分体式带行程放大功能的柔性铰链，以提高柔性铰链的输出转角范围，但是该机构的放大倍数有限，未能从根本上解决柔性铰链运动范围小的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种双簧片大转角柔性关节，以解决目前现有柔性铰链运动范围小的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述关节包括第一壳体、第二壳体、第一柔性板和第二柔性板，第一柔性板为工字形，第二柔性板为方形板且该方形板开有方形通孔，第一壳体和第二壳体结构相同，第一壳体由210°圆弧板和90°圆弧板制成一体，210°圆弧板的侧壁与90°圆弧板侧壁连接制成一体且90°圆弧板的厚度小于210°圆弧板的厚度，第一壳体的210°圆弧板设在第二壳体的90°圆弧板的外部且第一壳体的90°圆弧板设在第二壳体210°圆弧板的内部且第一壳体与第二壳体之间形成缝隙，第一壳体的内壁沿纵向开有二个第一通槽，第二壳体的内壁沿纵向开有二个第二通槽，第一柔性 板通过第一通槽和第二通槽插接在第一壳体和第二壳体内部，第二柔性板通过余下的第一通槽和第二通槽插接在第一壳体和第二壳体的内部。
本发明具有以下有益效果：1、结构紧凑，安装方便，可以在小尺寸下保持无间隙、无摩擦的运动，运动精度高。2、交叉分布的簧片，可以在运动时产生较大的弹性变形，从而使柔铰具有较大的运动行程。3、采用先安装交叉簧片，再加工两个反对称的弓形环的方式得到柔铰运动空间和间隙，减小了装配误差。4、圆柱型外壁可以保持较高的轴向和径向刚度，缺口尺寸限制柔铰的运动范围，可以起到限位保护的作用。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图，图2是本发明柔板安装示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述关节包括第一壳体1、第二壳体2、第一柔性板3和第二柔性板4，第一柔性板3为工字形，第二柔性板4为方形板且该方形板开有方形通孔4-1，第一壳体1和第二壳体2结构相同，第一壳体由210°圆弧板和90°圆弧板制成一体，210°圆弧板的侧壁与90°圆弧板侧壁连接制成一体且90°圆弧板的厚度小于210°圆弧板的厚度，第一壳体的210°圆弧板设在第二壳体的90°圆弧板的外部且第一壳体的90°圆弧板设在第二壳体210°圆弧板的内部且第一壳体与第二壳体之间形成缝隙，第一壳体1的内壁沿纵向开有二个第一通槽1-1，第二壳体2的内壁沿纵向开有二个第二通槽2-1，第一柔性板3通过第一通槽1-1和第二通槽插2-1接在第一壳体1和第二壳体2内部，第二柔性板4通过余下的第一通槽1-1和第二通槽2-1插接在第一壳体1和第二壳体2的内部。
本发明结构紧凑，安装方便，可以在小尺寸下保持无间隙、无摩擦的运动，运动精度高。交叉分布的簧片，可以使柔铰具有较大的运动行程。圆柱型外壁槽口尺寸限制柔铰的运动范围，可以起到限位保护的作用。特别适用于需要提供精密大行程转动的场合。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式第一柔性板3和第二柔性板4均为6061铝合金板，此材质具有优良的焊接特性且韧性高。其它实施方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式第一柔性板3的竖直梁穿过方形通孔4-1内且第一柔性板3的两个横梁分别设在第二柔性板4的两侧。其它实施方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式第一柔性板3的竖直梁的宽度等于第二柔性板4上端面和下端面的宽度之和。其它实施方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式第一柔性板3和第二柔性板4的厚度相同。其它实施方式与具体实施方式一相同。
工作原理：本发明中，第一柔性板3和第二柔性板4为主要的变形元件，第一柔性板3和第二柔性板4的材料为铝合金，其可通过冲压、化学磨削的方法得到。第一柔性板3和第二柔性板4按照图2所示的路径穿入插槽中，使第一柔性板3和第二柔性板4交叉垂直放置，第一柔性板3和第二柔性板4与外壳采用一定的工艺(激光焊接、化学粘接、电化学方法等)固定。在实例中，第一柔性板3和第二柔性板4两端面的宽度之和，两板厚度一致。
第一柔性板3和第二柔性板4的外壁由同一段空心圆柱通过去除金属材料的方式得到。在本实施例中，采用的是电解加工的方式，本实例中通过电解方法切削金属，加工至过空心圆筒的中面l/2处(l为圆柱长度)，从而在外壳加工出弓形环形间隙和轴向延伸的凹槽。将装配体颠倒，转到对角面进行加工，加工深度不变，从而在圆筒两端形成了两个成对角分布的运动空间。最后从中间切断空心圆柱，从而得到两个圆柱部件，它们通过柔性板连接，实现一个部件限制另外一个部件的转动。
外壁间的环形槽为柔铰的运动提供了运动空间和间隙，将外壁A处固定，在外壁B处上施加转矩，固连在外壁B位置上的弹性柔板会发生弹性变形，进而实现外壁A与外壁B之间的无间隙转动，反之亦然。通过改变柔性板的结构形式和柔板之间的夹角可以满足不同的转角和转动刚度要求。
本发明结构紧凑，拆装方便，无摩擦，不需要润滑，定位精度高，可以实现较大转动。
Claims (5)
1.一种双簧片大转角柔性关节，其特征在于所述关节包括第一壳体(1)、第二壳体(2)、第一柔性板(3)和第二柔性板(4)，第一柔性板(3)为工字形，第二柔性板(4)为方形板且该方形板开有方形通孔(4-1)，第一壳体(1)和第二壳体(2)结构相同，第一壳体由210°圆弧板和90°圆弧板制成一体，210°圆弧板的侧壁与90°圆弧板侧壁连接制成一体且90°圆弧板的厚度小于210°圆弧板的厚度，第一壳体的210°圆弧板设在第二壳体的90°圆弧板的外部且第一壳体的90°圆弧板设在第二壳体210°圆弧板的内部且第一壳体与第二壳体之间形成缝隙，第一壳体(1)的内壁沿纵向开有二个第一通槽(1-1)，第二壳体(2)的内壁沿纵向开有二个第二通槽(2-1)，第一柔性板(3)通过第一通槽(1-1)和第二通槽插2-1接在第一壳体(1)和第二壳体(2)内部，第二柔性板(4)通过余下的第一通槽(1-1)和第二通槽(2-1)插接在第一壳体(1)和第二壳体(2)的内部。
2.根据权利要求1所述的一种双簧片大转角柔性关节，其特征在于第一柔性板(3)和第二柔性板(4)均为6061铝合金板。
3.根据权利要求1或2所述的一种双簧片大转角柔性关节，其特征在于第一柔性板(3)的竖直梁穿过方形通孔(4-1)内且第一柔性板(3)的两个横梁分别设在第二柔性板(4)的两侧。
4.根据权利要求3所述的一种双簧片大转角柔性关节，其特征在于第一柔性板(3)的竖直梁的宽度等于第二柔性板(4)上端面和下端面的宽度之和。
5.根据权利要求4所述的一种双簧片大转角柔性关节，其特征在于第一柔性板(3)和第二柔性板(4)的厚度相同。
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