[发明专利]基于圆角型柔性铰链的微位移高倍放大机构及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及放大机构及其加工方法，特别是一种基于圆角型柔性铰链的微位移高倍放大机构及方法。

背景技术

目前的智能材料例如压电陶瓷和磁致伸缩材料具有如响应快速、输出力强、应变大、功率密度高以及可靠性好等特点，因此在很多领域取得了广泛的应用。但是受材料本身性能影响，其自身能够产生的位移非常微小，需要相应的放大机构对其产生的位移进行放大方可应用于实际。

目前采用常规铰链的放大机构由于其空程大、摩擦大、响应迟缓等缺陷，不适用于作为微位移放大机构。柔性铰链是一种特殊的传动机构，该机构利用了弹性材料在屈服强度以内可以发生弹性变形的特性，消除了一般的铰链机构存在的空程问题，同时还具有无摩擦、响应迅速等优点，因此在精密仪表仪器、精密机械加工、微动工作台以及激光焊接等领域有着广泛的应用。

上述领域使用柔性铰链的主要目的均是利用其无空程、无摩擦以及分辨率高的特点来实现精确的定位。但是，之前采用柔性铰链的放大设备较为关注放大的线性以及精度，对机构柔性、末端行程及放大倍数考虑不足，导致当前基于柔性铰链的放大机构普遍存在柔性差、末段行程小、放大倍数低等问题，限制了其在一些对精度要求不高但是对放大倍数和行程要求较高场合的应用。现在人们渴望一种新型的放大机构，来解决现实中的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于圆角型柔性铰链的微位移高倍放大机构及其方法。

基于圆角型柔性铰链的微位移高倍放大机构包括第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链、第四柔性铰链、第一固定柱、第二固定柱、位移输入柱、第一支撑臂、第二支撑臂；第一固定柱和第一支撑臂通过第一柔性铰链相互连接，第一柔性铰链一端位于第一固定柱中间，第一柔性铰链另一端位于第一支撑臂左边；位移输入柱和第一支撑臂通过第二柔性铰链相互连接，第二柔性铰链一端位于位移输入柱中间，第二柔性铰链另一端位于第一支撑臂中间；第二固定柱和第二支撑臂通过第三柔性铰链相互连接，第三柔性铰链一端位于第二固定柱中间，第三柔性铰链另一端位于第二支撑臂右边；第一支撑臂与第二支撑臂通过第四柔性铰链连接，第四柔性铰链一端位于第一支撑臂右边，第四柔性铰链另一端位于第二支撑臂中间。

所述的第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链、第四柔性铰链为圆角型柔性铰链。

基于圆角型柔性铰链的微位移高倍放大方法为：第一固定柱与第二固定柱分别固定于机架上，位移发生器产生的微位移通过位移输入柱输入至放大机构，位移通过第二柔性铰链传递给第一支撑臂，第一支撑臂以第一柔性铰链为支点实现位移的第一次放大并经由第四柔性铰链将位移传递给第二支撑臂，第二支撑臂以第三柔性铰链为支点，通过第二支撑臂的左端实现位移的第二次放大输出。

本发明解决了之前采用柔性铰链的放大设备由于只关注放大的线性以及精度，对机构柔性、末端行程及放大倍数考虑不足所导致的柔性差、末段行程小、放大倍数低等问题。本放大机构结构简单，制造方便，同时具有柔性好、末端行程大、放大倍数高等特点。

附图说明

图1为基于圆角型柔性铰链的微位移高倍放大机构的示意图。

图中，第一柔性铰链1、第一固定柱2、第二柔性铰链3、位移输入柱4、第一支撑臂5、第二固定柱6、第三柔性铰链7、第四柔性铰链8、第二支撑臂9。

具体实施方式

如图1所示，基于圆角型柔性铰链的微位移高倍放大机构包括第一柔性铰链1、第二柔性铰链3、第三柔性铰链7、第四柔性铰链8、第一固定柱2、第二固定柱6、位移输入柱4、第一支撑臂5、第二支撑臂9；第一固定柱2和第一支撑臂5通过第一柔性铰链1相互连接，第一柔性铰链1一端位于第一固定柱2中间，第一柔性铰链1另一端位于第一支撑臂5左边；位移输入柱4和第一支撑臂5通过第二柔性铰链3相互连接，第二柔性铰链3一端位于位移输入柱4中间，第二柔性铰链3另一端位于第一支撑臂5中间；第二固定柱6和第二支撑臂9通过第三柔性铰链7相互连接，第三柔性铰链7一端位于第二固定柱6中间，第三柔性铰链7另一端位于第二支撑臂右边；第一支撑臂5与第二支撑臂9通过第四柔性铰链8连接，第四柔性铰链8一端位于第一支撑臂5右端靠近边缘处，第四柔性铰链8另一端位于第二支撑臂9中间。

所述的第一柔性铰链1、第二柔性铰链3、第三柔性铰链7、第四柔性铰链8为圆角型柔性铰链。

基于圆角型柔性铰链的微位移高倍放大方法为：第一固定柱2与第二固定柱6分别固定于机架上，位移发生器产生的微位移通过位移输入柱4输入至放大机构，位移通过第二柔性铰链3传递给第一支撑臂5，第一支撑臂5以第一柔性铰链1为支点实现位移的第一次放大并经由第四柔性铰链8将位移传递给第二支撑臂9，第二支撑臂9以第三柔性铰链7为支点，通过第二支撑臂9的左端实现位移的第二次放大输出。