CN111322491A - 一种柔性连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性连接装置，包括：用于固定连接载荷的第一滑块装置、用于与载荷平台固定连接的第三滑块装置以及用于连接第一滑块装置和第三滑块装置的第二滑块装置，第二滑块装置顶部和底部分别设有滑轨，以使第一滑块装置和第三滑块装置中的一者可相对第二滑块装置沿X轴方向滑动，另一者可相对第二滑块装置沿Y轴方向滑动，第一滑块装置和第三滑块装置均沿其滑动方向设有柔性结构，第二滑块装置沿Z轴方向设有用于固定柔性结构的固定件。本发明所提供的柔性连接装置结构简单、便于操作使用，其既可以保证能够承受较大载荷，也可以有效避免载荷与载荷平台之间产生较大应力，又可以保证载荷位置的空间准确性。

Description

一种柔性连接装置

技术领域

本发明涉及柔性连接技术领域，更具体地说，涉及一种柔性连接装置。

背景技术

现有技术中，光学载荷受环境温度变化影响，结构尺寸会发生一定变化，同时，在载荷运输以及使用过程中，载荷平台无法避免会发生振动现象，为了保证载荷在外界环境的影响下可以正常工作，需要使用柔性连接装置将光学载荷与载荷平台连接在一起。

图1为现有技术中常用的柔性连接方式，也即可以通过布置多个连接装置将载荷与载荷平台进行连接。因此，当载荷受外界环境影响发生变形或载荷平台发生变形及振动时，连接装置通过柔性结构的变化抵消掉这部分变形量，减小外界变化对载荷的影响，维持载荷的安全性以及空间位置的准确性。

然而，在通过多处柔性结构实现连接装置在X轴和Y轴方向的变形时，由于装置采用一体化设计，在设计X轴柔性结构01和Y轴柔性结构02时，需要考虑装置在Z轴方向的承载能力。因为承载能力与柔性之间有一定矛盾关系，所以当X轴和Y轴方向柔性要求较高时，X轴柔性结构01和Y轴柔性结构02需要设计的较薄，然而这会导致Z轴方向承载能力下降。由于装置结构为一体化设计，因此，当柔性结构在X轴和Y轴方向发生变形时，容易导致Z轴方向(也即载荷高度)位置变化，继而影响载荷位置的空间准确性。

综上所述，如何提供一种既能保证可承受较大载荷，又能保证载荷位置的空间准确性的装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种柔性连接装置，其结构简单、便于操作使用，既可以保证能够承受较大载荷，也可以有效避免载荷与载荷平台之间产生较大应力，又可以保证载荷位置的空间准确性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种柔性连接装置，包括：用于固定连接载荷的第一滑块装置、用于与载荷平台固定连接的第三滑块装置以及用于连接所述第一滑块装置和所述第三滑块装置的第二滑块装置，所述第二滑块装置顶部和底部分别设有滑轨，以使所述第一滑块装置和所述第三滑块装置中的一者可相对所述第二滑块装置沿X轴方向滑动，另一者可相对所述第二滑块装置沿Y轴方向滑动，所述第一滑块装置和所述第三滑块装置均沿其滑动方向设有柔性结构，所述第二滑块装置沿Z轴方向设有用于固定所述柔性结构的固定件。

优选的，所述第二滑块装置顶部沿X轴方向设有燕尾槽状的X滑轨，其底部沿Y轴方向设有燕尾槽状的Y滑轨，所述第一滑块装置底部设有用于与所述X滑轨配合的X凹槽，所述第三滑块装置顶部设有用于与所述Y滑轨配合的Y凹槽。

优选的，所述X滑轨的用于与所述X凹槽配合的接触面和所述Y滑轨的用于与所述Y凹槽配合的接触面均为凸出面，以便于加工和后期装配。

优选的，所述X滑轨、所述Y滑轨、所述X凹槽以及所述Y凹槽的燕尾槽外部尖端处均设有倒角，且内部尖端处均设有圆形清根，以避免装配时出现干涉现象。

优选的，所述第一滑块装置沿X轴方向设有X轴柔性结构，所述第三滑块装置沿Y轴方向设有Y轴柔性结构，所述X轴柔性结构和所述Y轴柔性结构分别设有用于安装所述固定件的X安装孔和Y安装孔，所述第二滑块装置的顶部和底部分别设有配合孔，所述配合孔用于与所述X安装孔和所述Y安装孔配合固定所述固定件，以使在无外力作用条件下，所述第一滑块装置和所述第三滑块装置均相对所述第二滑块装置静止。

优选的，所述X安装孔底部设有用于与所述第二滑块装置顶部接触的X凸台面，所述Y安装孔顶部设有用于与所述第二滑块装置底部接触的Y凸台面，以避免所述X轴柔性结构和所述Y轴柔性结构严重磨损。

优选的，所述第一滑块装置顶部设有凸台状的用于与所述载荷连接的载荷接触面，所述第三滑块装置底部设有凸台状的用于与所述载荷平台连接的平台接触面，所述载荷接触面和所述平台接触面均设有螺纹孔。

在使用本发明所提供的柔性连接装置时，首先，可以将第三滑块装置固定在载荷平台上，然后，将第二滑块装置底部滑轨与第三滑块装置对应连接，而后，再将第一滑块装置放入第二滑块装置顶部滑轨处，第一滑块装置和第三滑动装置在除滑动方向以外的自由度均被严格约束而无法移动。最后，通过固定件将第一滑块装置的柔性结构与第二滑块装置顶部固定连接，再通过另一个固定件将第三滑块装置的柔性结构与第二滑块装置底部固定连接，以使本装置在不受外力的情况下，第一滑块装置和第三滑块装置均可相对第二滑块装置静止不动。

当本装置所受外力较小的情况下，柔性结构不会在滑动方向上变形，可以继续保证第一滑块装置和第三滑块装置的位置不变，均可相对第二滑块装置静止不动，也即其不会滑动或脱离滑动轨道。而当本装置所受外力较大时，柔性结构可通过自身变形发生移动，以降低外界环境变化的影响，可以避免第一滑块装置和第三滑块装置的内部产生较大应力，继而可以有效避免载荷与载荷平台之间产生较大应力，最终可以有效保护载荷与载荷平台的安全性，可有效保证载荷位置的空间准确性。

此外，由于第一滑块装置、第三滑块装置与第二滑块装置，在载荷方向(也即Z轴方向)为面面接触，也即在Z轴方向上，第一滑块装置、第三滑块装置与第二滑块装置的结构刚度较高。

综上所述，本发明所提供的柔性连接装置的结构简单、便于操作使用，其既可以保证能够承受较大载荷，也可以有效避免载荷与载荷平台之间产生较大应力，又可以保证载荷位置的空间准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的柔性结构连接装置的示意图；

图2为本发明所提供的柔性连接装置的结构示意图；

图3为图2的爆炸示意图；

图4为图2的剖面示意图；

图5为第一滑块装置的结构示意图；

图6为第一滑块装置另一视角下的结构示意图。

图1-6中：

01为X轴柔性结构、02为Y轴柔性结构、1为第一滑块装置、11为X轴柔性结构、12为X凸台面、13为载荷接触面、2为第二滑块装置、21为X滑轨、22为Y滑轨、3为第三滑块装置、31为Y轴柔性结构、32为Y凸台面、33为平台接触面、4为固定件、5为圆形清根。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的核心是提供一种柔性连接装置，其结构简单、便于操作使用，既可以保证能够承受较大载荷，也可以有效避免载荷与载荷平台之间产生较大应力，又可以保证载荷位置的空间准确性。

请参考图1至图6，其中，图1为现有技术中的柔性结构连接装置的示意图；图2为本发明所提供的柔性连接装置的结构示意图；图3为图2的爆炸示意图；图4为图2的剖面示意图；图5为第一滑块装置的结构示意图；图6为第一滑块装置另一视角下的结构示意图。

本具体实施例提供的一种柔性连接装置，包括：用于固定连接载荷的第一滑块装置1、用于与载荷平台固定连接的第三滑块装置3以及用于连接第一滑块装置1和第三滑块装置3的第二滑块装置2，第二滑块装置2顶部和底部分别设有滑轨，以使第一滑块装置1和第三滑块装置3中的一者可相对第二滑块装置2沿X轴方向滑动，另一者可相对第二滑块装置2沿Y轴方向滑动，第一滑块装置1和第三滑块装置3均沿其滑动方向设有柔性结构，第二滑块装置2沿Z轴方向设有用于固定柔性结构的固定件4。

需要说明的是，柔性结构的作用是通过自身的结构变形，以抵消其连接的工件之间的作用力。因此，通过合理布置多个柔性结构，可以使得载荷平台的振动仅导致柔性结构变形，而不会影响载荷或是对载荷影响较小。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对第一滑块装置1、第二滑块装置2以及第三滑块装置3的结构、尺寸、形状、位置、材质等进行确定。

还需要说明的是，在使用本发明所提供的柔性连接装置时，首先，可以将第三滑块装置3固定在载荷平台上，然后，将第二滑块装置2底部滑轨与第三滑块装置3对应连接，而后，再将第一滑块装置1放入第二滑块装置2顶部滑轨处，第一滑块装置1和第三滑动装置在除滑动方向以外的自由度均被严格约束而无法移动。最后，通过固定件4将第一滑块装置1的柔性结构与第二滑块装置2顶部固定连接，再通过另一个固定件4将第三滑块装置3的柔性结构与第二滑块装置2底部固定连接，以使本装置在不受外力的情况下，第一滑块装置1和第三滑块装置3均可相对第二滑块装置2静止不动。

当本装置所受外力较小的情况下，柔性结构不会在滑动方向上变形，可以继续保证第一滑块装置1和第三滑块装置3的位置不变，均可相对第二滑块装置2静止不动，也即其不会滑动或脱离滑动轨道。而当本装置所受外力较大时，柔性结构可通过自身变形发生移动，以降低外界环境变化的影响，可以避免第一滑块装置1和第三滑块装置3的内部产生较大应力，继而可以有效避免载荷与载荷平台之间产生较大应力，最终可以有效保护载荷与载荷平台的安全性，可有效保证载荷位置的空间准确性。

此外，由于第一滑块装置1、第三滑块装置3与第二滑块装置2，在载荷方向(也即Z轴方向)为面面接触，也即在Z轴方向上，第一滑块装置1、第三滑块装置3与第二滑块装置2的结构刚度较高。

综上所述，本发明所提供的柔性连接装置的结构简单、便于操作使用，其既可以保证能够承受较大载荷，也可以有效避免载荷与载荷平台之间产生较大应力，又可以保证载荷位置的空间准确性。

在上述的柔性连接装置的基础上，优选的，第二滑块装置2顶部沿X轴方向设有燕尾槽状的X滑轨21，其底部沿Y轴方向设有燕尾槽状的Y滑轨22，第一滑块装置1底部设有用于与X滑轨21配合的X凹槽，第三滑块装置3顶部设有用于与Y滑轨22配合的Y凹槽。

因此，第一滑块装置1仅相对第二滑块装置2沿X轴方向滑动，第一滑块装置1除X轴方向以外的自由度均被严格约束而无法移动。第三滑块装置3仅相对第二滑块装置2沿Y轴方向滑动，第三滑块装置3除Y轴方向以外的自由度均被严格约束而无法移动。

本实施例中，第一滑块装置1、第三滑块装置3与第二滑块装置2通过燕尾槽滑轨结构的形式进行配合连接，又因为第一滑块装置1、第三滑块装置3与第二滑块装置2，在载荷方向(也即Z轴方向)为面面接触，因此，在Z轴方向上，第一滑块装置1、第三滑块装置3与第二滑块装置2的结构刚度较高，所以在满足结构刚度要求的前提下，本装置可承受较大负载。

当然，也可以设置为第一滑块装置1相对第二滑块装置2沿Y轴方向滑动，第一滑块装置1沿Y轴方向设有Y轴柔性结构31，而第三滑块装置3相对第二滑块装置2沿X轴方向滑动，第三滑块装置3沿X轴方向设有X轴柔性结构11。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对X滑轨21、Y滑轨22、X凹槽以及Y凹槽的形状、尺寸、结构、位置等进行确定。

另外，还需要补充说明的是，第一滑块装置1、第三滑块装置3与第二滑块装置2除了可以通过燕尾槽滑轨结构的形式进行配合连接以外，也可以采用矩形或圆形滑轨结构进行连接，只需确保第一滑块装置1和第三滑块装置3相对第二滑块装置2滑动时，滑动方向以外的自由度均被严格约束即可。

此外，还需要说明的是，在使用本发明所提供的柔性连接装置连接载荷和载荷平台时，如果载荷只需要实现沿X轴或沿Y轴方向的位移变化，那么，此时，只需使用第一滑块装置1和第二滑块装置2即可，且第二滑块装置2只需在顶部设置滑轨，其底部与载荷平台固定连接。

优选的，X滑轨21的用于与X凹槽配合的接触面和Y滑轨22的用于与Y凹槽配合的接触面均为凸出面，以便于加工后研磨及后期安装配合操作。

优选的，X滑轨21、Y滑轨22、X凹槽以及Y凹槽的燕尾槽外部尖端处均设有倒角，且内部尖端处均设有圆形清根5，以避免装配时出现干涉现象。

需要说明的是，清根是机械加工中的一种常用处理方法，以避免装配时候由于尺寸不准确发生干涉现象。因此，当两个燕尾槽进行装配时，其中一个燕尾槽的外部尖角会与另外一个燕尾槽的内部尖角接触，而通过上述的倒角、清根设置，可以有效避免干涉现象的发生。其中，清根形式多种多样，设置为圆形清根5是为了便于加工处理。

可以在实际用于过程中，根据实际情况和实际需求，对凸出面、倒角、清根的形状、尺寸、位置、结构等进行确定。

在上述的柔性连接装置的基础上，优选的，第一滑块装置1沿X轴方向设有X轴柔性结构11，第三滑块装置3沿Y轴方向设有Y轴柔性结构31，X轴柔性结构11和Y轴柔性结构31分别设有用于安装固定件4的X安装孔和Y安装孔，第二滑块装置2的顶部和底部分别设有配合孔，配合孔用于与X安装孔和Y安装孔配合固定固定件4，以使在无外力作用条件下，第一滑块装置1和第三滑块装置3均相对第二滑块装置2静止。

本实施例中，第一滑块装置1和第三滑块装置3仅在各自可移动的方向上设有柔性结构，其他方向上未设置柔性结构，X轴柔性结构11和Y轴柔性结构31可以设置为类似于弹簧或者铰链的装置，其具有柔性连接作用。

优选的，可以将柔性结构设置为弹簧片，弹簧片在外力较小时不会变形，其在外力较大时会产生弯曲。因此，通过柔性结构的连接，可以使柔性连接装置在不受外力的情况下，第一滑块装置1和第三滑块装置3通过柔性结构以保证其位置不变，不会滑动或脱离，当柔性连接装置所受外力较大时，柔性结构自身发生变形移动，以避免第一滑块装置1和第三滑块装置3的内部产生较大的应力，继而可以保护整体结构的安全性。

还需要补充说明的是，可以在第一滑块装置1和第三滑块装置3上直接加工出柔性结构，也可以将柔性结构与滑块装置设置为分体结构设计，这样同样可以实现柔性连接的目的。其中，分体结构设计是指柔性结构不是直接在滑块装置上加工形成，而是单独固定在滑块上的。例如，可以先单独加工类似于弹簧片的柔性结构，之后，再通过使用螺钉或者其他固定方式，将柔性结构固定在滑块装置上。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对X轴柔性结构11、Y轴柔性结构31、固定件4、X安装孔、Y安装孔以及配合孔等的结构、形状、尺寸、材质、位置等进行确定。

优选的，X安装孔底部设有用于与第二滑块装置2顶部接触的X凸台面12，Y安装孔顶部设有用于与第二滑块装置2底部接触的Y凸台面32，以避免X轴柔性结构11和Y轴柔性结构31严重磨损。

本实施例中，固定件4插入X安装孔和配合孔后，由于X安装孔底部设有X凸台面12，在固定件的固定作用下，X凸台面12与第二滑块装置2固定。固定件4插入Y安装孔和配合孔后，由于Y安装孔顶部设有Y凸台面32，在固定件的固定作用下，Y凸台面32与第二滑块装置2固定。当本装置所受外力较大时，柔性结构可通过自身变形发生移动，以降低外界环境变化的影响，继而可以有效避免载荷与载荷平台之间产生较大应力，最终可以有效保护载荷与载荷平台的安全性。

由于X轴柔性结构11和Y轴柔性结构31在移动过程中，仅X凸台面12和Y凸台面32与第二滑块装置2接触连接，也即仅X凸台面12和Y凸台面32会在移动过程发生磨损现象，这样可以避免X轴柔性结构11和Y轴柔性结构31全部磨损，有利于提高X轴柔性结构11和Y轴柔性结构31的使用寿命。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对X凸台面12和Y凸台面32的结构、尺寸、位置等进行确定。

在上述的柔性连接装置的基础上，优选的，第一滑块装置1顶部设有凸台状的用于与载荷连接的载荷接触面13，第三滑块装置3底部设有凸台状的用于与载荷平台连接的平台接触面33，载荷接触面13和平台接触面33均设有螺纹孔。

需要说明的是，由于载荷接触面13和平台接触面33均设有螺纹孔，可以通过该螺纹孔和螺钉的配合连接，以使第一滑块装置1与载荷固定，第三滑块装置3和载荷平台固定。此外，将载荷接触面13和平台接触面33均设置为凸台状，是为了便于配合面之间的研磨加工处理，以保证连接配合面的精度。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对载荷接触面13和平台接触面33的形状、结构、尺寸、位置、材质等进行确定。

本发明所提供的柔性连接装置可以承受较大负载，通过对柔性结构的厚度或刚度进行调整改变，将可以满足多种工况要求。也即本装置在负载方向可保证较高的结构刚度，可以承受质量较大的载荷。

并且，各滑块装置之间在没有外界环境变化干涉的条件下，可以通过柔性结构自身的刚度，以维持各滑块装置之间的相对位置关系。而当载荷发生变形、载荷平台发生振动或变形时，本装置可以通过柔性结构抵消外界环境变化对载荷产生的影响，以保证载荷的安全性与稳定性，继而有效避免载荷与载荷平台之间产生较大应力，最终可以有效保护载荷与载荷平台的安全性。

此外，本装置的整体结构紧凑，便于加工、安装及使用，适用性强，可以进行推广使用。

还需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一滑块装置1和第二滑块装置2以及第三滑块装置3，其中，第一和第二以及第三只是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。

另外，还需要说明的是，本申请的“X轴”、“Y轴”、“Z轴”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系，是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述和便于理解，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。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的柔性连接装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种柔性连接装置，其特征在于，包括：用于固定连接载荷的第一滑块装置(1)、用于与载荷平台固定连接的第三滑块装置(3)以及用于连接所述第一滑块装置(1)和所述第三滑块装置(3)的第二滑块装置(2)，所述第二滑块装置(2)顶部和底部分别设有滑轨，以使所述第一滑块装置(1)和所述第三滑块装置(3)中的一者可相对所述第二滑块装置(2)沿X轴方向滑动，另一者可相对所述第二滑块装置(2)沿Y轴方向滑动，所述第一滑块装置(1)和所述第三滑块装置(3)均沿其滑动方向设有柔性结构，所述第二滑块装置(2)沿Z轴方向设有用于固定所述柔性结构的固定件(4)。

2.根据权利要求1所述的柔性连接装置，其特征在于，所述第二滑块装置(2)顶部沿X轴方向设有燕尾槽状的X滑轨(21)，其底部沿Y轴方向设有燕尾槽状的Y滑轨(22)，所述第一滑块装置(1)底部设有用于与所述X滑轨(21)配合的X凹槽，所述第三滑块装置(3)顶部设有用于与所述Y滑轨(22)配合的Y凹槽。

3.根据权利要求2所述的柔性连接装置，其特征在于，所述X滑轨(21)的用于与所述X凹槽配合的接触面和所述Y滑轨(22)的用于与所述Y凹槽配合的接触面均为凸出面，以便于加工和后期装配。

4.根据权利要求3所述的柔性连接装置，其特征在于，所述X滑轨(21)、所述Y滑轨(22)、所述X凹槽以及所述Y凹槽的燕尾槽外部尖端处均设有倒角，且内部尖端处均设有圆形清根(5)，以避免装配时出现干涉现象。

5.根据权利要求4所述的柔性连接装置，其特征在于，所述第一滑块装置(1)沿X轴方向设有X轴柔性结构(11)，所述第三滑块装置(3)沿Y轴方向设有Y轴柔性结构(31)，所述X轴柔性结构(11)和所述Y轴柔性结构(31)分别设有用于安装所述固定件(4)的X安装孔和Y安装孔，所述第二滑块装置(2)的顶部和底部分别设有配合孔，所述配合孔用于与所述X安装孔和所述Y安装孔配合固定所述固定件(4)，以使在无外力作用条件下，所述第一滑块装置(1)和所述第三滑块装置(3)均相对所述第二滑块装置(2)静止。

6.根据权利要求5所述的柔性连接装置，其特征在于，所述X安装孔底部设有用于与所述第二滑块装置(2)顶部接触的X凸台面(12)，所述Y安装孔顶部设有用于与所述第二滑块装置(2)底部接触的Y凸台面(32)，以避免所述X轴柔性结构(11)和所述Y轴柔性结构(31)严重磨损。

7.根据权利要求1至6任一项所述的柔性连接装置，其特征在于，所述第一滑块装置(1)顶部设有凸台状的用于与所述载荷连接的载荷接触面(13)，所述第三滑块装置(3)底部设有凸台状的用于与所述载荷平台连接的平台接触面(33)，所述载荷接触面(13)和所述平台接触面(33)均设有螺纹孔。

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