CN113646142A - 可挠构件 - Google Patents

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CN113646142A CN202080025998.4A CN202080025998A CN113646142A CN 113646142 A CN113646142 A CN 113646142A CN 202080025998 A CN202080025998 A CN 202080025998A CN 113646142 A CN113646142 A CN 113646142A
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黑川真平
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Abstract

本发明提供一种可挠构件，可实现小型化且具有优异的耐负荷及屈曲性。可挠构件包括：本体部19，具有沿轴向层叠且相互间经多个接合部21接合的多个波形垫圈23，能够通过波形垫圈23的弹性变形而相对于轴向屈曲；以及易变形部29，形成于各个波形垫圈23中在圆周方向邻接的接合部21间。

Description

可挠构件
技术领域
本发明涉及一种可挠构件，用于机器人(robot)等的关节功能部。
背景技术
在各种领域的机器人、机械手(manipulator)或致动器(actuator)等中，具有通过使用可挠构件从而可进行屈曲动作的关节功能部。作为用于此种关节功能部的可挠构件，在日本专利特开2014-38075号公报中公开了线圈弹簧(coil spring)。
线圈弹簧可对关节功能部的屈曲动作确保高自由度。但是，线圈弹簧由于需要确保耐负荷及屈曲性，因而在小型化方面存在极限。
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明所要解决的问题点在于，在实现小型化且确保耐负荷及屈曲性的方面存在极限。
[解决问题的技术手段]
本发明提供一种可挠构件，可实现小型化且具有优异的耐负荷及屈曲性。所述可挠构件包括：本体部，具有沿轴向层叠且相互间经多个接合部接合的多个波形垫圈，能够通过所述波形垫圈的弹性变形而相对于所述轴向屈曲；以及易变形部，形成于所述波形垫圈各自中在圆周方向邻接的所述接合部间，较所述波形垫圈的其他部分更容易变形。
[发明的效果]
本发明可通过多个波形垫圈的变形而使可挠构件的本体部屈曲，因而可获得一种实现小型化且耐负荷及屈曲性优异的可挠构件。
而且，本发明中，在本体部的屈曲时，易变形部在各波形垫圈的接合部间变形，由此可减小波形垫圈的接合部附近的变形而缓和应力。其结果为，本发明可提高可挠构件的耐久性。
附图说明
图1为表示使用本发明的实施例1的可挠构件的机械手的立体图。
图2为表示图1的机械手的正面图。
图3为图1的机械手的截面图。
图4为省略图1的机械手的一部分，而主要表示关节功能部的立体图。
图5为主要表示图4的关节功能部的侧面图。
图6为图5的VI部的放大图。
图7的(A)及图7的(B)为表示图4的VII-VII线的、关节功能部的可挠构件的截面图，图7的(A)表示平常时，图7的(B)表示屈曲时。
图8为表示波形垫圈的立体图。
图9为将图8的主要部分放大表示的平面图。
图10为概念性地表示接合部的焊接部的焊接点的平面图。
图11为表示比较例的波形垫圈的立体图。
图12的(A)及图12的(B)表示图11的比较例的波形垫圈的应力分布，图12的(A)为波形垫圈总体的立体图，图12的(B)为图12的(A)的XII部的放大图。
图13的(A)及图13的(B)表示图8的波形垫圈的应力分布，图13的(A)为波形垫圈总体的立体图，图13的(B)为图13的(A)的XIII部的放大图。
图14为表示本发明的实施例2的波形垫圈的立体图。
图15为将图14的主要部分放大表示的平面图。
图16的(A)及图16的(B)表示图14的波形垫圈的应力分布，图16的(A)为波形垫圈总体的立体图，图16的(B)为图16的(A)的XVI部的放大图。
图17的(A)及图17的(B)表示图14的波形垫圈的应力分布，图17的(A)为波形垫圈总体的立体图，图17的(B)为图17的(A)的XVII部的放大图。
图18的(A)及图18的(B)表示图14的波形垫圈的应力分布，图18的(A)为波形垫圈总体的立体图，图18的(B)为图18的(A)的XVIII部的放大图。
图19的(A)及图19的(B)表示图14的波形垫圈的应力分布，图19的(A)为波形垫圈总体的立体图，图19的(B)为图19的(A)的XIX部的放大图。
图20为将实施例2的最大应力与图12的比较例及图13的实施例1的最大应力一起表示的图表。
图21为概略性地表示本发明的实施例3的波形垫圈的易变形部的侧面图。
具体实施方式
本发明提高了耐久性，并且实现了下述目的，即：获得一种可实现小型化且具有优异的耐负荷及屈曲性的可挠构件。
即，可挠构件包括：本体部，将多个波形垫圈沿轴向层叠，且通过多个接合部将多个波形垫圈的相互间接合而成，能够通过波形垫圈的弹性变形而相对于轴向屈曲；以及易变形部，形成于各个波形垫圈中在圆周方向邻接的接合部间，较波形垫圈的其他部分更易变形。
易变形部也可设为下述结构，即，易变形部包含：相对减小波形垫圈的径向的尺寸的部分、或相对减小波形垫圈的板厚的部分。
多个接合部也可分别设为：从波形垫圈的内周侧向外周侧延伸的线状的焊接部。
此时，各接合部也可设为下述结构，即，各接合部包括：一对焊接部，且一对焊接部从波形垫圈的内周侧向外周侧，在圆周方向逐渐远离。
一对焊接部也可设为在波形垫圈的内周侧相互重叠的V字状。
此时，一对焊接部的打开角度也可为20度。
多个波形垫圈也可设为下述结构，即，多个波形垫圈分别在圆周方向包括多个山部及这些山部间的谷部，邻接的波形垫圈的山部与谷部抵接，山部与谷部的抵接部分分别由接合部接合。
实施例1
[机械手]
图1为表示使用本发明的实施例1的可挠构件的机械手的立体图，图2为其正面图，图3为其截面图。
本实施例中，作为具有使用可挠构件1的关节功能部3的机器人、机械手或致动器的一例，对医疗用的机械手5进行说明。
机械手5构成手术机器人的机械臂(robot arm)前端，由医生等操作。此外，机械手5也可为不安装于手术机器人而由医生等直接操作的手动机械手。而且，可应用可挠构件1的机器人、机械手或致动器，不限于机械手5，也可为工业机器人等其他领域。
机械手5包括主轴部7、关节功能部3、及末端执行器(end effector)9。
主轴部7形成为中空筒状，例如，形成为圆筒状。在主轴部7内，穿插用于驱动关节功能部3的驱动线11或用于驱动末端执行器9的推拉线缆(push-pull cable)13。在主轴部7的前端，经由关节功能部3设有末端执行器9。
关节功能部3根据驱动线11的操作，相对于轴向进行屈曲动作。所谓轴向，是指沿着后述的可挠构件1的轴心的方向。但是，轴向无需为相对于轴心而严格地平行的方向。因此，轴向也包含相对于轴心而稍倾斜的方向。关节功能部3的详情，将在下文描述。
末端执行器9为安装于关节功能部3的可动部17，进行与目标相应的动作的机器。本实施例的末端执行器9为钳子，包括一对握持部9a、9b。所述末端执行器9可根据关节功能部3的屈曲动作而指向所需的方向。而且，一对握持部9a、9b可根据推拉线缆13的操作而开闭。
此外，末端执行器9不限于钳子，例如，也可设为剪刀、握持牵引器(retractor)、持针器(needle driver)、摄像机(camera)等。
[关节功能部]
图4为省略图1的机械手5的一部分而主要表示关节功能部3的立体图，图5为其侧面图，图6为图5的VI部的放大图，图7的(A)及(B)为表示图4的VII-VII线的、关节功能部3的可挠构件1的截面图，图7的(A)表示平常时，图7的(B)表示屈曲时。
如图1～图7的(B)那样，关节功能部3包括：基部15、可动部17及可挠构件1。
基部15由金属等形成为圆柱状，安装于主轴部7的前端。在基部15的轴心部，推拉线缆13沿轴向穿插。在推拉线缆13的周围，在基部15中驱动线11沿轴向穿插。
可动部17由金属等形成为圆柱状，安装于末端执行器9。在可动部17的轴心部，穿插推拉线缆13。推拉线缆13的前端结合于末端执行器9。
所述可动部17经由可挠构件1支撑于基部15。在可动部17，固定有驱动线11的前端部。因此，可动部17可通过驱动线11的操作而相对于基部15移位，使末端执行器9指向所需的方向。
可挠构件1使关节功能部3可进行屈曲动作。可挠构件1设于基部15与可动部17之间。可挠构件1根据可动部17相对于基部15的移位而屈曲。在可挠构件1中，驱动线11及推拉线缆13沿轴向穿过。
关于所述可挠构件1，本体部19的两端部分别固定于基部15及可动部17。此外，所述固定可通过后述的接合部21或其他固着部件来进行。
本体部19具有多个波形垫圈23。波形垫圈23沿轴向层叠，并且将在轴向邻接的波形垫圈23的相互间接合。本体部19可通过波形垫圈23的弹性变形而屈曲。
[波形垫圈]
图8为表示波形垫圈23的立体图，图9为将图8的主要部分放大表示的平面图，图10为概念性地表示接合部21的焊接部25的焊接点27的平面图。
如图4～图8那样，各波形垫圈23为由金属等形成为闭环状的板材。本实施例的波形垫圈23为包含不锈钢的圆环状的板材。波形垫圈23的内外周23e、23f间的径向宽度及板厚在圆周方向成为一定。但是，波形垫圈23的宽度及板厚也可在圆周方向并非一定。
各波形垫圈23在圆周方向具有多个山部23a及谷部23b。谷部23b分别设于在圆周方向邻接的山部23a之间。本实施例的波形垫圈23具有在径向相向的两个山部23a，并且，在山部23a间分别具有在径向相向的两个谷部23b。因此，本实施例中，在圆周方向每隔90度交替设有山部23a和谷部23b。
山部23a及谷部23b在径向从波形垫圈23的内周23e横跨至外周23f。这些山部23a及谷部23b在轴向弯曲地形成为反向的圆弧状。在轴向邻接的波形垫圈23中，其中一个波形垫圈23的山部23a抵接于另一个波形垫圈的谷部23b。通过这些山部23a及谷部23b的伸缩，各波形垫圈23可通过轴向的弹性伸缩而变形。
关于相互抵接的山部23a及谷部23b，两者的抵接部分由接合部21接合。由此，保持可挠构件1的本体部19的层叠状态。
接合部21包含：从波形垫圈23的内周23e侧向外周23f侧延伸的线状的焊接部25。本实施例的焊接部25在从波形垫圈23的中心沿放射方向延伸的第一线L1上，形成为连续的线状。此外，接合部21的内周侧及外周侧的端部分别相对于波形垫圈23的内周23e及外周23f具有径向的间隙而配置。
所述焊接部25是通过点焊而形成。焊接部25以焊接点27的中心位于第一线L1上的方式配置。邻接的焊接点27在俯视时相互重叠或接触，将焊接部25设为连续的线状。本实施例中，邻接的焊接点27重叠。
此外，焊接部25可根据波形垫圈23的内外周23e、23f的变形量的差而适当设定。例如，焊接部25也可通过使邻接的焊接点27远离，从而设为虚线状。
各波形垫圈23中，山部23a与谷部23b之间通过倾斜部23c而连续。倾斜部23c在圆周方向倾斜，且具有在内周23e与外周23f之间稍扭转的形状。
在倾斜部23c设有穿插孔23d，作为使驱动线11穿过的穿过部。其结果为，穿插孔23d在本体部19的圆周方向设有多个。本实施例中，四条驱动线11分别在圆周方向每隔90度而设置，因而与此相应地，在各波形垫圈23中，四个穿插孔23d分别在圆周方向每隔90度而设置。
在轴向邻接的波形垫圈23的倾斜部23c间，穿插孔23d在轴向连通。通过这些连通的穿插孔23d而穿插驱动线11。通过所述穿插，可挠构件1作为将驱动线11在穿过部中沿轴向穿过并且保持于规定位置的导件(guide)而发挥功能。
穿插孔23d的形状为大致圆形，具有较驱动线11的直径更大的直径。所述直径之差允许倾斜部23c的倾斜及移位。此外，穿插孔23d的形状不限于圆形，也可设为矩形等其他形状。
此外，波形垫圈23的形状或材质等，可根据可挠构件1所要求的特性等适当变更。山部23a及谷部23b的数量或曲率半径、倾斜部23c的倾斜角度等，也可根据可挠构件1所要求的特性等适当变更。
所述本实施例的波形垫圈23具有易变形部29。此外，图9中，为了容易理解，而以双斜线表示易变形部29。
易变形部29分别形成于各波形垫圈23中在圆周方向邻接的接合部21间。易变形部29成为：在可挠构件1的本体部19的屈曲时，与波形垫圈23的其他部分相比，较更易变形的结构。
因此，各波形垫圈23中，在可挠构件1的本体部19的屈曲时，易变形部29分别在接合部21间变形，由此可减小接合部21附近的变形而缓和应力。
本实施例的易变形部29包含：相对减小波形垫圈23的径向的尺寸的部分。具体而言，易变形部29通过形成于波形垫圈23的内周23e的、径向的凹部29a，而将波形垫圈23的径向的尺寸设定得相对较小。所述易变形部29成为：局部地减小波形垫圈23的截面二次矩(sectional secondary moment)，而较其他部分更易变形的部分。
所述易变形部29配置于穿插孔23d的圆周方向的两侧。此外，在不具有穿插孔23d的情况下，也可形成：横跨在圆周方向邻接的接合部21间而连续的、单一的易变形部。
凹部29a对应于穿插孔23d的两侧的易变形部29，相对于各接合部21而设有一对。各凹部29a形成为：从波形垫圈23的内周23e朝向外周23f的缺口状。
此外，凹部29a的内面29aa的形状为圆弧状。但是，关于内面29aa的形状，只要可减小易变形部29的截面二次矩，则可采用其他形状。
[关节功能部的屈曲动作]
关节功能部3中，当医生操作机械手5时，通过牵拉任一个驱动线11从而可挠构件1屈曲。所述关节功能部3可通过将若干驱动线11组合牵拉，从而360度全方位地屈曲。
在牵拉至少任一个驱动线11而屈曲时，可挠构件1如图7的(B)那样，在相对于中立轴的屈曲内侧部分，山部23a及谷部23b被压缩，并且在相对于中立轴的屈曲外侧部分，使山部23a及谷部23b伸张。
通过这样变形，从而穿插着被操作的驱动线11的倾斜部23c相互间接近，可挠构件1总体屈曲。由此，本实施例实现屈曲角度与负荷的负荷特性的线形性高的屈曲动作。
关于所述屈曲时的波形垫圈23的变形，可使易变形部29在沿圆周方向邻接的接合部21间积极变形。因此，接合部21附近的变形量减小，作用于接合部21附近的应力减小。
[应力分布]
图11为表示比较例的具有接合部21A的波形垫圈23A的立体图。图12的(A)及图12的(B)表示比较例的波形垫圈23A的应力分布，图12的(A)为波形垫圈23A总体的立体图，图12的(B)为图12的(A)的XII部的放大图。图13的(A)及图13的(B)表示实施例1的波形垫圈23的应力分布，图13的(A)为波形垫圈23总体的立体图，图13的(B)为图13的(A)的XIII部的放大图。
针对比较例的可挠构件(未图示)所用的波形垫圈23A与实施例1的可挠构件1所用的波形垫圈23，进行屈曲90度时的应力分布的比较。
比较例的可挠构件具有将波形垫圈23A与实施例1同样地层叠并将相互间接合的本体部，除了波形垫圈23A的内周23Ae的形状以外，与实施例1具有相同结构。
即，比较例中，波形垫圈23A的内周23Ae成为圆形形状，不具有实施例1那样的易变形部29。
所述比较例的波形垫圈23A中，接合部21间的变形少，在接合部21附近变形大，且内外周23Ae、23Af的变形量产生差。
其结果为，可知，比较例中，在沿着接合部21A的区域中，在内周23Ae侧局部存在应力高的部分。此时的最大应力为1186MPa。此外，图12中，颜色越深表示应力越高(图13也相同)。
相对于此，实施例1的波形垫圈23中，易变形部29在沿圆周方向邻接的接合部21间积极变形。因此，可减小接合部21附近的变形量。
其结果中，可知，实施例1中，应力作用的区域与比较例相比，朝向接合部21间的中央部侧在圆周方向扩大，可减小作用于沿着接合部21的区域的应力。此时的最大应力为911MPa。
[实施例1的效果]
如以上所说明，本实施例的可挠构件1包括：本体部19，具有沿轴向层叠且相互间经多个接合部21接合的多个波形垫圈23，能够通过波形垫圈23的弹性变形而相对于轴向屈曲；以及易变形部29，形成于各个波形垫圈23中在圆周方向邻接的接合部21间。
因此，本实施例中，可提高屈曲角度与负荷的负荷特性的线形性，可获得实现小型化且耐负荷及屈曲性优异的可挠构件。
而且，本实施例中，在本体部19的屈曲时，易变形部29在各波形垫圈23的接合部21间积极变形。由此，本实施例中，可减小各波形垫圈23的接合部21附近的变形而缓和应力，可提高可挠构件1的耐久性。
而且，易变形部29包含：波形垫圈23的径向的尺寸相对较小的部分。因此，可通过设定波形垫圈23的平面形状，而容易且可靠地实现易变形部29。
尤其，本实施例通过设于波形垫圈23的内周23e的、径向的凹部29a，来设定易变形部29，因而，可通过设定内周23e而容易且可靠地实现易变形部29。
多个接合部21分别包含：从波形垫圈23的内周23e侧向外周23f侧延伸的线状的焊接部25。
因此，本实施例中，可简化接合部21的形状，容易地进行可挠构件1的制造。
而且，本实施例中，可通过本体部19的山部23a及谷部23b的伸缩，而可靠地进行屈曲动作。
进而，本实施例中，通过将抵接的山部23a及谷部23b间接合，从而可获得扭转刚性优异的可挠构件1。
而且，本实施例中，多个波形垫圈23具有供穿插驱动线11的穿插孔23d。因此，可将本体部19用作驱动线11的导件，可将驱动线11保持于适当的位置，进行更稳定且准确的屈曲动作。
实施例2
图14为表示本发明的实施例2的波形垫圈的立体图。图15为将图14的主要部分放大表示的平面图。此外，实施例2中，以相同符号表示与实施例1对应的结构，省略重复的说明。
本实施例与实施例1相比较，而变更了接合部21的形状。除此以外，与实施例1为相同结构。
本实施例的接合部21包含：一对线状的焊接部25a、25b。这些一对焊接部25a、25b从波形垫圈23的内周23e侧向外周23f侧，在圆周方向逐渐远离。由此，接合部21在可挠构件1的本体部19屈曲时，抑制波形垫圈23的内周23e及外周23f间的变形量产生差。
本实施例中，一对焊接部25a、25b分别形成为连续的直线状，成为在波形垫圈23的内周23e侧相互重叠的V字状。
这些一对焊接部25a、25b中，其中一个焊接部25a形成于第二线L2上，另一个焊接部25b形成于第三线L3上。第二线L2沿相对于第一线L1交叉的方向延伸，所述第一线L1从波形垫圈23的中心沿作为放射方向的径向延伸。第三线L3沿相对于第二线L2交叉的方向延伸。
本实施例中，第二线L2及第三线L3是以第一线L1为中心而对称地配置。第二线L2及第三线L3间的角度θ成为15度～30度。焊接部25a、25b分别以焊接点27的中心位于第二线L2及第三线L3上的方式形成为直线状。焊接部25a、25b的打开角度成为：与由第二线L2及第三线L3所成的角度θ一致的15度～30度、特别是20度。
通过所述结构，本实施例中，当可挠构件1屈曲时，通过接合部21来抑制可挠构件1的各波形垫圈23的内外周23e、23f的变形量产生差。
具体而言，如上文所述，接合部21的一对焊接部25a、25b从内周23e向外周23f侧，在圆周方向逐渐远离。因此，波形垫圈23的外周23f在与焊接部25a、25b间对应的部分，变形得到抑制。
另一方面，关于波形垫圈23的内周23e，焊接部25a、25b间接近，在本实施例中重叠，由此不像外周23f那样抑制变形。
因此，各波形垫圈23中，调整内外周23e、23f的变形量，抑制波形垫圈23的内外周23e、23f的变形量产生差。
由此，本实施例中，抑制作用于接合部21周边的应力的偏差，提高可挠构件1的耐久性。
此外，焊接部25a、25b的形状，可根据波形垫圈23的内外周23e、23f的变形量的差而设为适当的形状。例如，焊接部25a、25b不限于直线状，也可设为曲线等。而且，焊接部25a、25b的打开角度或长度，也可根据波形垫圈23的内外周23e、23f的变形量的差而变更。
而且，本实施例的接合部21在俯视时，相对于波形垫圈23的内周23e及外周23f而具有间隙，但也可设为从内周23e直至外周23f的形状。
进而，焊接部25a、25b也可设为在内周23e侧不重叠的形状。
而且，也可变更焊接部25a、25b的仅一者的形状。
图16～图19与图13同样地表示实施例2的波形垫圈23的应力分布。图16表示接合部21的焊接部25a、25b间的打开角度为15度，图17表示20度，图18表示25度，图19表示30度。图20为将图16～图19的实施例2的最大应力与图12的比较例及图13的实施例1的最大应力一起表示的图表。
如所述实施例1所说明，图12的比较例的可挠构件中，在屈曲时内外周23Ae、23Af的变形量产生差，在沿着接合部21A的区域中，存在最大1186MPa的应力局部高的部分。
相对于此，实施例1中，如所述实施例1说明，可将作用于沿着接合部21的区域的应力，减小至最大911MPa。
进而，本实施例中，通过在屈曲时抑制内外周23e、23f的变形量的差，从而在沿着接合部21的区域中从内周23e侧到外周23f侧，实现应力的均匀化。
其结果为，本实施例中，焊接部25a、25b间的打开角度为15度、20度、25度、30度时，最大应力分别减小至751MPa、746MPa、770MPa、827MPa。
因此，可知本实施例中，优选的是，将焊接部25a、25b的打开角度设定为15度～30度、特别是20度。
如以上所说明，本实施例的可挠构件1中，多个接合部21分别包含：从波形垫圈23的内周23e向外周23f，在圆周方向逐渐远离的一对线状的焊接部25a、25b。
因此，本实施例中，通过一对焊接部25a、25b，来抑制波形垫圈23变形时的内外周23e、23f的变形量产生差。因此，本实施例中，可抑制作用于各波形垫圈23的接合部21周边的应力的偏差。其结果为，本实施例中，可更可靠地减小作用于接合部21周边的最大应力，提高可挠构件1的耐久性。
一对焊接部25a、25b中，其中一个焊接部25a形成于第二线L2上，所述第二线L2沿相对于从波形垫圈23的中心沿径向延伸的第一线L1交叉的方向延伸，另一个焊接部25b形成于第三线L3上，所述第三线L3沿相对于第二线L2交叉的方向延伸。
因此，本实施例中，可使焊接部25a、25b中的至少一个可靠地与第一线L1交叉，能可靠地抑制作用于各波形垫圈23的接合部21周边的应力的偏差。
而且，一对焊接部25a、25b分别形成为连续的线状，因而可沿着焊接部25a、25b使应力变均匀。
而且，一对焊接部25a、25b为在波形垫圈23的内周23e侧相互重叠的V字状，因而不会在波形垫圈23的内周23e不慎抑制变形量。因此，一对焊接部25a、25b可减少波形垫圈23的外周23f的变形量的调整。
一对焊接部25a、25b由于打开角度为20度，因而可更可靠地抑制应力的偏差，可更可靠地减小最大应力。
此外，本实施例也可发挥与实施例1同样的作用效果。
实施例3
图21为概略性地表示本发明的实施例3的波形垫圈的易变形部的侧面图。此外，实施例3中，以相同符号表示与实施例1对应的结构，省略重复的说明。
本实施例中，易变形部29包含波形垫圈23的板厚相对变小的部分。除此以外，与实施例1为相同结构，但也可设为与实施例2为相同结构。
所述易变形部29随着远离接合部21侧而波形垫圈23的板厚逐渐变小。由此，易变形部29的下表面29b成为弧状。此外，只要易变形部29的板厚小于接合部21，则也可不限于弧状。例如也可想到凹状等。
所述实施例3中，也可发挥与实施例1同样的作用效果。

Claims (8)

1.一种可挠构件，其特征在于，包括：
本体部，具有沿轴向层叠且相互间经多个接合部接合的多个波形垫圈，能够通过所述波形垫圈的弹性变形而相对于所述轴向屈曲；以及
易变形部，形成于所述波形垫圈各自中在圆周方向邻接的所述接合部间，较所述波形垫圈的其他部分更易变形。
2.根据权利要求1所述的可挠构件，其特征在于，
所述易变形部包含：相对减小所述波形垫圈的径向的尺寸的部分。
3.根据权利要求2所述的可挠构件，其中，
所述易变形部是由形成于所述波形垫圈的内周的、所述径向的凹部所划分。
4.根据权利要求1所述的可挠构件，其特征在于，
所述易变形部包含：相对减小所述波形垫圈的板厚的部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可挠构件，其特征在于，
所述多个接合部分别包含：从所述波形垫圈的内周侧向外周侧延伸的线状的焊接部。
6.根据权利要求5所述的可挠构件，其特征在于，
各接合部包含：一对所述焊接部，
所述一对焊接部从所述波形垫圈的内周侧向外周侧，在圆周方向逐渐远离。
7.根据权利要求6所述的可挠构件，其特征在于，
所述一对焊接部为在所述波形垫圈的内周侧相互重叠的V字状。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的可挠构件，其特征在于，
所述多个波形垫圈分别在圆周方向包括多个山部及所述山部间的谷部，邻接的波形垫圈的山部与谷部抵接，所述山部与谷部的抵接部分分别由所述接合部接合。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7055766B2 (ja) * 2019-04-11 2022-04-18 日本発條株式会社 可撓部材
JP2023018451A (ja) * 2021-07-27 2023-02-08 日本発條株式会社 屈曲構造体

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5058154U (zh) * 1973-09-27 1975-05-30
DE8901778U1 (de) * 1989-02-15 1989-05-18 Ing. Lang & Menke Gmbh, 5870 Hemer Federring, insbesondere Ausgleichsscheibe
US5072917A (en) * 1987-05-21 1991-12-17 Pleva Walter F Uniform loading springs of improved configuration
US20030222385A1 (en) * 2002-05-29 2003-12-04 Visteon Global Technologies, Inc. Composite wave ring spring
WO2015066536A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-07 Graham Howard P Flexible structures
JP2016175390A (ja) * 2015-03-23 2016-10-06 住友ベークライト株式会社 多層フィルムおよび包装体
RU187293U1 (ru) * 2018-12-28 2019-02-28 Светлана Анатольевна Петрова Сумка - органайзер

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6068250A (en) * 1996-09-23 2000-05-30 Proteus Engineering Inc. Composite multi-wave compression spring
JP3789299B2 (ja) * 2000-12-08 2006-06-21 株式会社パイオラックス ウエーブコイルばね
US6758465B1 (en) * 2002-03-05 2004-07-06 Smalley Steel Ring Company Wave spring with single shim end
DE102005024864A1 (de) * 2005-05-31 2006-12-28 Reinz-Dichtungs-Gmbh Hitzeschild
DE202011002271U1 (de) * 2011-02-02 2011-04-28 Scherdel Innotec Forschungs- Und Entwicklungs-Gmbh Wellfeder
JP2014038075A (ja) 2012-08-20 2014-02-27 Tokyo Institute Of Technology 外力推定装置及び鉗子システム
US20160097434A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 Tyco Electronics Corporation Bonded helical compression spring

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5058154U (zh) * 1973-09-27 1975-05-30
US5072917A (en) * 1987-05-21 1991-12-17 Pleva Walter F Uniform loading springs of improved configuration
DE8901778U1 (de) * 1989-02-15 1989-05-18 Ing. Lang & Menke Gmbh, 5870 Hemer Federring, insbesondere Ausgleichsscheibe
US20030222385A1 (en) * 2002-05-29 2003-12-04 Visteon Global Technologies, Inc. Composite wave ring spring
WO2015066536A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-07 Graham Howard P Flexible structures
US20160235274A1 (en) * 2013-10-31 2016-08-18 Howard P. Graham Flexible structures
JP2016175390A (ja) * 2015-03-23 2016-10-06 住友ベークライト株式会社 多層フィルムおよび包装体
RU187293U1 (ru) * 2018-12-28 2019-02-28 Светлана Анатольевна Петрова Сумка - органайзер

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