CN2459740Y - 柔性铰链 - Google Patents
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Abstract
一种柔性铰链是在一矩形立方体相对的两个面分别制有半径为R的圆弧底的凹槽,两圆弧顶点间距为柔性厚度t,两圆弧圆心轴与厚度t垂直,与两圆心连线平行的立方体二侧边为铰链的宽度h,h≥2R+t,此构成一个组成单元,柔性铰链是由1—5个单元组成的整体。其可完成一维、二维、三维方向的角度调整,具有运动方程简单、一体化好、精度高、灵敏性和稳定性好的特点,还有结构简单、无机械空回、制作容易、使用方便的优点,适用于智能控制机构。
Description
本实用新型属于铰链结构的改进，尤其涉及精密机械技术领域。
普通铰链的种类和应用范围很多，都是实现两物体相对角度的偏转和调整，其不仅体积和尺寸大，而且都是用于精度要求不高的大范围角度变化。并且，普通铰链的运动方程非常复杂、灵敏度差、精度低、存在有机械空回、不利于计算机或智能控制(Rry.Sci,Instrum Vol,58(1987)PP1173-1176)。
本实用新型的目的在于设计一种精度高、稳定性好、运动方程简单、便于智能控制的柔性铰链，使其能应用于小范围角度的偏转调整，同时具有无机械空回、结构简单、容易制作的优点。
本实用新型所设计柔性铰链的结构为，在一矩形立方体相对的两个面分别制有凹槽，凹槽底端面呈半径为R的圆弧状，两圆弧顶点之间的距离为铰链的柔性厚度t，两圆弧圆心轴与柔性厚度t垂直，与两圆心连线平行的立方体两侧面的边长为铰链的宽度h,h≥2R+t；此为柔性铰链的一个组成单元；所述的柔性铰链是由1-5个单元组成的一个整体，其铰链各组成单元的轴向可以有同向，也可以有相互垂直的。
本实用新型的特点还在于，在铰链各组成单元的宽度方向设制有加长臂，加长臂可以是与铰链一体结构，也可以是辅助加长臂与铰链本体固定连接；在平行的二个加长臂之间设置有位移螺杆用于调整二加长臂的间距。
由上述结构可以看出，本实用新型所设计的柔性铰链通过位移螺杆旋转，能使一侧以柔性厚度中心为轴在小角度范围内产生移动，从而完成铰链一侧上放(设)置物品小角度的高精密度的调整变化，加长臂上的位移螺杆距柔性轴越远精密度越高；而且多个单元组成的铰链，则可以完成一维、二维、三维方向的角度调整。其具有运动方程简单、一体化好、精密度高、灵敏性和稳定性好的特点，与已有的铰链相比无机械磨擦、无机械空回、能应用于智能调整机构；因此在航天、航空控制喷嘴形波导管天线等仪器仪表中、及同步辐射光束线中具有重要的应用价值。本实用新型还具有结构简单、制作容易、使用方便的优点。
附图1为本实用新型所设计柔性铰链(一个单元)平面示意图，图中R为凹槽圆弧半径，t为两圆弧顶点间距，h为铰链的宽度；附图2为所设计一个柔性铰链单元的立体结构示意图；附图3为所设计二个(柔性铰链)单元组成的单向(一维)双轴铰链的立体结构示意图；附图4为所设计二个(柔性铰链)单元组成的双向(二维)双轴铰链的立体结构示意图；附图5为所设计三个(柔性铰链)单元组成的三维三轴铰链的立体结构示意图；附图6为所设计柔性铰链使用的原理示意图，图中1为柔性铰链(一个单元)，2为位移螺杆，3为(被调整的)物品，4为弹簧。
以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方案。
本实用新型所设计的柔性铰链可以采用不锈钢、铜合金等金属材料制作，可以制成单轴单向、双轴单向、双轴双向、三轴二向、三轴三向、四轴三向、五轴三向等等多种组合的标准件，也可以根据用户要求制作、或是将其与某种仪器设备制成一体。所设计柔性铰链的加长臂可以与其制为一体，如图5和图6所示，在二平行的加长臂之间设置有位移螺杆(如图6所示)，也可以按图2-4所示制成无臂(或短臂)铰链，使用时可卡接辅助加长臂并用螺钉固定连接为一体，形成与图6一样的铰链，也可以在铰链的单侧设置辅助加长臂；其位移螺杆设置在辅助加长臂上，位移螺杆的位置距铰链柔性轴越远其调整的精密度越高，而且位移螺杆的螺距越小其调整的精密度也越高。
参见附图1，其h≥2R+t，当H等于2R+t时，铰链无臂长；当H大于2R+t时，其大于部分为铰链臂长，这些数字都可用于智能控制的调整。
参见附图2，其为一个柔性铰链单元实例的立体结构，为单轴单向(一维)的柔性铰链。
参见附图3，其为二个单元组成的柔性铰链实例的立体结构，为双轴单向(一维)的柔性铰链。
参见附图4，其为二个单元组成的双轴二维柔性铰链实例的立体结构。
参见附图5，其为三个单元组成的三轴三维柔性铰链实例的立体结构。
按照以上附图的结构，还可以组合出更多结构类型的柔性铰链，即按不同数量、不同轴向、不同臂长、不同柔性厚度等等的各种组合。
附图6为单轴一维柔性铰链(带加长臂)的应用实例示意，弹簧的设置可有可无，其只是使机构成为高精密度的随动机构；旋转位移螺杆使螺杆向上顶，迫使加长臂上翘，使所承载物品完成角度调整。
Claims (8)
1．一种柔性铰链，其特征为，在一矩形立方体相对的两个面分别制有凹槽，凹槽底端面呈半径为R的圆弧状，两圆弧顶点之间的距离为铰链的柔性厚度t，两圆弧圆心轴与柔性厚度t垂直，与两圆心连线平行的立方体两侧面的边长为铰链的宽度h，h≥2R+t；此为柔性铰链的一个组成单元；所述的柔性铰链是由1-5个单元组成的一个整体，其铰链各单元的轴向相互垂直，也可有同向的。
2．根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征为，所述的铰链是由1个单元构成的单向单轴铰连。
3．根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征为，所述的铰链是由2个单元构成的双轴二维铰链。
4．根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征为，所述的铰链是由2个单元构成的双轴单向铰链。
5．根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征为，所述的铰链是由3个单元构成的三轴三维铰链。
6．根据权利要求1所述的柔性铰链，其特征为，所述的铰链是由3个单元构成的三轴二维铰链。
7．根据权利要求1-6所述的任一种柔性铰链，其特征为，在备铰链单元的宽度方向设制有加长臂，在平行的二个加长臂之间设置有能够调整二臂间距的位移螺杆。
8．根据权利要求7所述的柔性铰链，其特征为，所述的加长臂是与铰链本体固定连接的辅助加长臂。
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