CN110832212B - 接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接头，该接头具有至少三个旋转自由度，具有刚性的承载元件和至少两个以至少部分地重叠的布置形成在所述承载元件上的弹性可变形的接头元件，其中，每个接头元件包括布置在承载元件上并且从承载元件延伸的两个杆状的腹板部分，两个腹板部分相对于彼此汇聚地或者发散地布置，并且腹板部分在背离承载元件的端部处通过接触部分彼此连接，其中，两个彼此连接的腹板部分在第一公共平面中延伸，而另外两个彼此连接的腹板部分在第二公共平面中延伸，并且第一公共平面和第二公共平面相交。本发明还涉及一种平行运动调节装置，其具有至少一个根据本发明的接头。

Description

接头

技术领域

本发明涉及一种接头和一种具有至少一个接头的平行运动调节装置。

背景技术

公开物US 2014/0 147 193 A1描述了一种万向节，其具有两个彼此正交布置的柔性框架元件，其中框架元件通过柔性接头彼此连接。

从DE 10 2014 006 727 B3中已知一种柔性接头，其具有两个支承元件，该两个支承元件绕旋转轴线可枢转地布置并且通过弹性元件彼此连接。根据该发明，在两个轴承元件之间布置有螺旋形的或者螺旋状的弹性元件。

DE 10 2014 002 182 A1教导了一种两轴可偏转的整体式柔性接头，其具有两对相对设置的通过腹板彼此连接的弯曲十字弹簧。

DE 697 03 871 T2涉及一种柔性平面枢转接头，其具有相交的叶片，其中叶片分别构造成与连接元件整体地形成。

US 2011/0 188 926 A1描述了一种接头，其中相对于彼此可移动的两个元件通过相交的环形腹板部分彼此连接。

由一般现有技术还已知一种球形接头，其中球头安装在互补形状的球座中。这种球形接头能够绕所有三个空间轴进行转动或者旋转运动。

由一般现有技术已知的球形接头的主要缺点是存在必须要首先克服以使球形接头移动(即枢转或者扭转)的脱离力矩。该脱离力矩是由于以下事实：在处于静止状态的球头和球座的摩擦副中，球头和球盘之间存在摩擦，其摩擦系数高于在球头和球座之间的相对运动中占主导地位的滑动摩擦系数。为了达到滑动摩擦系数的范围，必须要首先克服一定的力，该力基本上由静态摩擦系数决定。

当例如在调节装置的情况下使用球形接头时，在要实现高分辨率和高精度的调节运动的场合，这种脱离力矩特别不利。另外，脱离力矩对球头和球座的摩擦副的磨损有不利影响。增加的磨损导致用于定位应用的定位精度降低，并且相应的磨损颗粒会在某些应用(例如无尘室调节装置)中引起相应的污染问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种接头，该接头具有至少三个旋转自由度，即具有球形接头的功能，其中，完全或者很大程度上消除了脱离力矩，并且同时可以实现简单而廉价的方式。

该目的通过根据本申请的实施例的接头得以实现。

在说明书的上下文中的整个以下部分中，诸如角度、尺寸、位置、定位、或者方向的几何数据所使用的术语“基本上”，应理解为是指与分别指定的几何数据相比，对应的几何数据可以有+/-5％的偏差，其中该偏差例如是由于制造或者装配公差所引起。

根据本发明的接头包括刚性的承载元件和至少两个以至少部分地重叠的布置形成在承载元件上的弹性可变形的接头元件。每个接头元件包括布置在承载元件上并从承载元件延伸的两个杆状的腹板部分。接头元件的两个杆状的腹板部分分别延伸，使得它们布置成朝向彼此延伸，即相对于彼此汇聚，或者它们布置成彼此远离，即相对于彼此发散。

接头元件的两个腹板部分在其背离承载元件的端部处通过接触部分彼此连接。通过相应的接触部分连接的两个腹板部分分别在第一公共平面中延伸或者限定第一公共平面，而通过相应的接触部分彼此连接的另外两个腹板部分在第二公共平面中延伸或者限定第二公共面，其中第一公共平面和第二公共平面相交，即第一公共平面和第二公共平面并非彼此平行布置。

有利的是，一个接头元件的腹板部分至少部分地在另一个接头元件的腹板部分之间延伸。两个接头元件的腹板部分的相交布置因此比较容易实现。

还有利的是，接触部分与两个相关的杆状的腹板部分整体地形成。这实现了接头的部件的减少，从而简化接头的组装，并且可以分别更快速和廉价地实现。

另外，有利的是，接头元件的两个腹板部分在其面对承载元件的端部处通过固定部分彼此连接，固定部分与腹板部分整体地形成，并且各个接头元件通过固定部分连接至承载元件。这使得将接头元件连接至承载元件特别容易。

另外，有利的是，在接头元件的腹板部分之间限定的角度在60°和120°之间，优选地在70°和95°之间。

另外，有利的是，在承载元件上布置至少一个弹性可变形的支撑元件。在这种情况下，特别有利的是，支撑元件在两个接头元件之间沿着背离承载元件的方向延伸。借助于支撑元件，可以容易地以拉力作用在接头元件的腹板部分上，从而沿着接头的延伸方向产生接头元件的预紧力。

另外，有利的是，接头包括布置在承载元件上的四个接头元件和布置在承载元件上的两个支撑元件，其中接头元件成对地布置在承载元件的相对的两端，并且支撑元件分别设置在承载元件的相对设置的端部。由于接头的各个对称的结构，使得在承载元件的两侧实现了关于所有旋转自由度的大致相同的柔性。

本发明还涉及一种平行运动调节装置，其具有固定的基座和相对于基座可调节的平台，其中在基座和平台之间布置至少一个如上所述的接头。

目前特别有利的是，使用六个接头，在每个接头中四个接头元件和两个支撑元件分别布置在承载元件上，并且其中驱动元件分别布置到三个接头——其限定为主动接头——用以分别驱动相应的接头，三个另外的接头——其限定为被动接头——通过其一个端部连接至公共导向平台。

在这种情况下，有利的是，连接至公共导向平台的接头通过其各自的另一个端部连接至平台的内部保持部分。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的实施例，其中

图1示出了根据本发明的接头的实施例；

图2示出了根据图1的本发明的接头在平行运动调节装置中的布置。

附图标记列表

1 接头

2 承载元件

21 承载元件的上侧

22 承载元件的下侧

3 接头元件

4 腹板部分

5 接触部分

6 固定部分

7 支撑元件

8 固定元件

30 平行运动调节装置

40 平台

50 接触元件

60 导向平台

70 导向元件

80 内部保持部分

90 外部保持部分

100 致动部分

具体实施方式

图1示出了根据本发明的接头1的实施例，其中存在通过弹簧钢制成的、布置在由铝制成的基本刚性的承载元件2上的总共四个弹性可变形的接头元件3，其中两个接头元件3布置在承载元件2的远端，而另外两个接头元件3布置在承载元件2的相对的远端。接头元件通过弹簧钢制成，不过，为此目的可以同样想到具有相应弹性变形能力的其他材料，例如青铜，其是非磁性的，可以用于在磁场中使用根据本发明的接头的场合。如果仅提供很小的接头或者接头元件的偏转，则接头元件也可以通过陶瓷材料制成。

承载元件可以通过除了铝以外的例如其他金属(例如钢)制成，或者也可以通过陶瓷制成，其具有基本矩形的形状，其中中心区域具有更大的厚度，于是承载元件关于其厚度朝向其两个远端逐渐减小。

布置在承载元件3的相同的远端处的两个接头元件分别具有固定部分6，该固定部分与对应的接头元件3的相应的两个腹板部分4整体地或者一体地形成。固定部分6以及对应的接头元件3通过两个螺钉8连接至承载元件2。也可以想到其他类型的连接，例如钎焊、焊接或者粘接。另外，还可以考虑的是，一体式或者整体式地形成腹板部分4和承载元件2的构造，同时省去固定部分6。

相应的接头元件3通过固定部分8在承载元件2的两个远端中的每个远端处在其上侧和下侧处连接至承载元件2。

对于图1中的布置在承载元件2上侧的接头元件3，两个杆状的、细长并且柔性的腹板部分4分别从固定部分6开始沿着背离承载元件的方向延伸，其中两个腹板部分4从固定部分6的区域中的共同的中心以彼此相反的方向或者以发散的布置分别地延伸，并且在其未连接的端部处通过整体形成的或者与之一体的接触部分5彼此连接。

连接至上侧的通过接触部分5彼此连接的接头元件3的两个腹板部分4在第一公共平面内延伸，其中该第一公共平面相对于由承载元件2的上侧所限定的平面以偏离0°的角度布置。

接触部分5包括两个圆形的穿透部，其设置成例如通过螺钉将接触部分5以及接头1连接至固定的基座，或者连接至通过接头相对于基座可移动地安装的待移动元件。

布置在承载元件上侧的接头元件的两个腹板部分4与接触部分5一起形成最广义的三角形，其中腹板部分代表腿部，而接触部分形成底部。可以想到的是，接头元件的长度和接触部分的长度匹配，从而由接头元件和接触部分形成等边三角形。

在图1中的布置在承载元件2下侧的接头元件3中，两个杆状的、细长并且柔性的腹板部分4分别从固定部分6开始沿着背离承载元件的方向延伸，其中，两个腹板部分4从固定部分6的区域中不同的位置处或者间隔开的位置处以朝向彼此延伸的方向或者以汇聚的布置分别地延伸，并且在其未连接的端部处通过整体形成的或者与之一体的接触部分5彼此连接。

连接至下侧的通过接触部分5彼此连接的接头元件3的两个腹板部分4在第二公共平面内延伸，第二公共平面不同于第一公共平面，布置在承载元件的同一远端的连接在其上侧的接头元件的腹板部分在第一公共平面内延伸，并且其中，第二公共平面相对于由承载元件2的下侧所限定的平面以偏离0°的角度布置。

连接至承载元件的下侧的接头元件的相应的接触部分5也包括两个圆形的穿透部，其同样地设置成例如通过螺钉将接触部分5以及接头1连接至固定的基座，或者连接至通过接头相对于基座可移动地安装的待移动元件。

布置在承载元件下侧的接头元件的两个腹板部分4与固定部分6一起形成最广义的三角形，其中腹板部分代表腿部，而固定部分形成底部。可以想到的是，接头元件的长度和固定部分的长度匹配，从而由接头元件和固定部分形成等边三角形。

第一公共平面不同于第二公共平面，在第一公共平面中，布置在承载元件的远端处的接头元件的腹板部分在其中延伸，并且在那里在其上侧，在第二公共平面中，布置在承载元件的同一远端处的元件的腹板部分在其中延伸，并且在那里在其下侧。换句话说，第一公共平面和第二公共平面并非彼此平行设置，从而使得第一公共平面和第二公共平面相交或者交叉。实现的方式尤其是，布置在上侧的接头元件的腹板部分4发散，而布置在下侧的接头元件的腹板部分汇聚，其中在各个腹板部分的交叉区域中，一个接头元件的两个腹板部分之间的距离不同于另一个接头元件的两个腹板部分之间的距离。这意味着，布置在承载元件上侧的接头元件的腹板部分部分地(即在交叉区域中)在布置在承载元件下侧的接头元件的腹板部分之间延伸，从而使得布置在承载元件上侧的接头元件的两个腹板部分穿过由布置在承载元件下侧的接头元件的两个腹板部分连同其固定部分形成的三角形。

接触部分5不必一定构造成与通过模具连接的各个腹板部分整体地或者一体地形成。还可以想到的是，接触部分5代表接头的单独的部分，其可以例如通过螺钉可释放地连接至相应的腹板部分，或者可以例如通过粘接、钎焊或者焊接不可分离地连接至相应的腹板部分。

弹性可变形的支撑元件7分别布置在承载元件2的两个远端。相应的支撑元件在那里通过其一个端部插入到承载元件的对应的凹部中，并且通过夹紧连接而连接在那里。也可以想到其他类型的连接，例如拧紧或者粘接。

支撑元件以其细长形状沿着背离承载元件的方向延伸，并且在其自由端包括加宽端部，其中自由端部设置为用于与更高阶的结构接合，其中根据本发明的接头优选地通过夹紧连接来使用。通过将支撑元件连接至更高阶的结构，该支撑元件将受到压缩力作用，并且该压缩力会引起接头元件的拉力负载，特别是分别沿着基本上对应于承载元件或者接头的延伸方向的方向的腹板部分的相应的预紧力。

图2分别示出了根据图1的本发明的接头在六脚架形平行运动调节装置30中的布置或者使用。后者包括平台40，该平台40可以围绕彼此垂直延伸的两个轴线倾斜，并且可以沿着另一个轴线线性滑动，总共六个根据本发明的接头1分别通过螺纹连接来连接。平台30可以相对于图2中未示出的固定基座移动或者倾斜。

六个接头1中的每一个接头包括布置在承载元件2上的四个接头元件3和布置在承载元件上的两个支撑元件7，其中接头元件3成对布置在承载元件2的相对设置的端部处，并且支撑元件7分别设置在承载元件2的相对设置的端部处。

六个接头1中的三个接头基本上垂直于平台40对齐，而其余三个接头相对于平台40倾斜布置。在其背离平台的一端，在图2中无法识别的驱动元件布置在对齐的接头1处，或者布置成基本上垂直于平台40，用于使各个接头沿着朝向平台的方向或者沿着相应的相反的方向来移动。因此，通过驱动元件主动地移动的这三个接头代表主动移动接头(以下也称为主动接头)。然而，倾斜于平台布置的其他三个接头未连接至驱动元件并且未主动地移动，而是仅由于主动移动接头的运动而间接地或者被动地移动(以下也称为被动接头)。

被动接头或者其对应的接触部分5分别以其背离平台的端部通过螺纹连接连接至接触元件50。接触元件50本身连接至导向平台60。导向平台60通过在图2中无法识别的对应的凹部与穿过导向平台中的凹部突出的导向元件70接合。由此实现了导向平台在其朝向平台40的运动中的线性导向。

在其面对平台40的端部，被动接头1利用其各自的接触部分5通过螺纹连接而连接至平台40的公共内部保持部分80，其中内部保持部分88与平台整体地或者一体地形成。该内部保持部分80基本上位于平台40的中心，因此三个被动接头基本上朝向平台40的中心对齐，或者其纵向延伸方向分别朝向平台40的中心延伸。

当平台在彼此垂直延伸的两个倾斜轴中倾斜时，那里的被动接头主要用于对平台进行导向，其中倾斜轴的交点限定了所谓的枢轴点。倾斜轴或者枢转点分别理想地位于平行运动调节装置的外部，即位于要调节的物体(例如镜子)的表面上。也可以想到例如在平台40内的枢轴点的其他位置或者定位，其中枢轴点的位置或者定位可以通过被动接头彼此之间的距离来调节，或者分别通过被动接头的倾斜角度(即被动接头分别与平台或者底座所限定的角度)来调节。

面对平台40的接头的支撑元件7接合至内部保持部分80的对应的凹部中，而背离平台40的接头的支撑元件7接合至接触元件50的对应的凹部中。这两个支撑元件7通过夹紧连接分别保持至对应的凹部中。由于各个接触部分的连接位置至相应的承载元件的距离小于支撑元件的长度，因此分别在接触元件或者保持部分的凹部中同时布置支撑元件会导致支撑元件的弹性压缩，这引起关于接头元件尤其是其腹板部分的拉力负载。由此实现了腹板部分的基本上沿着接头的延伸方向的相应的预紧力。

通过驱动元件主动地移动的三个接头布置成与导向平台间隔开并且不与导向平台连接。主动接头的面对平台40的接触部分5分别通过螺纹连接连接至平台40的相关的外部保持部分90，其中，总共三个外部保持部分9也与平台40整体地或者一体地形成。

主动接头的背离平台40的接触部分5分别通过螺纹连接连接至平行运动调节装置的基座的致动部分100，其中作用在相应的致动部分100上的图2中未示出的相关的驱动元件能够起作用的方式是，该驱动元件以及因此还有布置在致动部分处的接头朝向平台40移动，因此，要么在接头同时运动并且沿着相同方向朝向平台的情况下，沿着背离平行运动调节装置的基座的方向，产生通过导向平台与导向元件一起导向的导向平台的纯平移运动；要么在仅一个接头或者仅两个接头在相同方向上移动、或者接头在相反方向上移动的情况下，产生在很大程度上通过被动接头进行导向的平台围绕枢转点的倾斜运动。

由于根据本发明的接头1的支撑元件7在主动接头中获得了相对较高的轴向刚度，从而可以将通过驱动元件引入到相应的主动接头中的力转换为平台的有效并且基本无损的调节运动。

另一方面，被动接头的支撑元件提供围绕倾斜轴所限定的运动以及枢轴点的稳定位置或者定位。

Claims (11)

1.一种接头(1)，所述接头(1)具有至少三个旋转自由度，具有刚性的承载元件(2)和至少两个以至少部分地重叠的布置形成在所述承载元件上的弹性可变形的接头元件(3)，其中，每个所述接头元件(3)包括两个杆状的腹板部分(4)，所述两个杆状的腹板部分(4)布置在所述承载元件(2)上并且从所述承载元件(2)相对于彼此汇聚地或者发散地延伸，并且两个所述腹板部分(4)在背离所述承载元件(2)的端部处通过接触部分(5)彼此连接，其中，彼此连接的两个所述腹板部分(4)在第一公共平面中延伸，而另外的彼此连接的两个腹板部分(4)在第二公共平面中延伸，并且所述第一公共平面和所述第二公共平面相交，一个所述接头元件(3)的所述腹板部分(4)至少部分地在另一个所述接头元件(3)的所述腹板部分(4)之间延伸。

2.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述接触部分与两个相关的杆状的所述腹板部分(4)整体地形成。

3.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，接头元件(3)的两个所述腹板部分(4)在面对所述承载元件(2)的端部处通过固定部分(6)彼此连接，所述固定部分(6)与所述腹板部分(4)整体地形成，并且各个所述接头元件(3)通过所述固定部分(6)连接至所述承载元件(2)。

4.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，在接头元件(3)的所述腹板部分(4)之间限定的角度在60°和120°之间。

5.根据权利要求4所述的接头，其特征在于，在接头元件(3)的所述腹板部分(4)之间限定的角度在70°和95°之间。

6.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，在所述承载元件(2)上布置至少一个弹性可变形的支撑元件(7)。

7.根据权利要求6所述的接头，其特征在于，所述支撑元件(7)在两个所述接头元件(3)之间沿着背离所述承载元件(2)的方向延伸。

8.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述接头包括布置在所述承载元件(2)上的四个接头元件(3)和布置在所述承载元件(2)上的两个支撑元件(7)，其中，所述接头元件(3)成对设置，并且所述支撑元件(7)分别位于所述承载元件(2)的相对设置的端部。

9.一种平行运动调节装置，具有固定的基座和相对于所述基座可调节的平台，其中，在所述基座和所述平台之间布置有至少一个根据前述权利要求中的任一项所述的接头。

10.根据权利要求9所述的平行运动调节装置，其特征在于，所述平行运动调节装置包括六个接头，其中，驱动元件分别布置在三个接头上，用以分别驱动相应的接头，三个另外的所述接头通过所述三个另外的所述接头的一个端部连接至公共导向平台。

11.根据权利要求10所述的平行运动调节装置，其特征在于，连接至所述公共导向平台的所述接头通过所述接头的各自的另一个端部连接至所述平台的内部保持部分。

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