[实用新型]一种单自由度柔性铰链

说明书

技术领域

本实用新型涉及柔性铰链设计领域，尤其涉及一种带有自锁功能的一种单自由度柔性铰链。

背景技术

在微型机械、半导体光刻、精密测量、超精密加工、微型装配、生物细胞操纵和纳米技术等领域，需要高性能的超精密定位工作台作为技术支持。超精密定位工作台的定位精度(输出位移)往往达到亚微米量级，因此要有相应精度的驱动部件，驱动部件的设计、制造成本都限制了超精密定位工作台的使用。柔性铰链作为一种位移的线性缩放机构，可以将输入位移等比例放大或缩小。由于柔性铰链发生的是弹性变形，因此放大或缩小比例的线性度好，可以将其用在定位工作台上，就可以用较低精度的驱动部件，通过位移等比例缩小，得到较高的控制精度。同时柔性铰链结构紧凑、体积小，可以做到无机械摩擦、无间隙，具有较高的位移分辨率，如专利CN102705661A、CN102490021A、CN101837586A、CN101770182A、CN1669744等公开的技术，都涉及到使用柔性铰链的微位移工作台，并且公开了机械式、压电陶瓷式等不同的位移驱动方式及其控制反馈方式。

但是已有公开专利技术中对柔性铰链的性能要求不高，很少关注柔性铰链连接对其设计性能的影响，没有对柔性铰链的塑性变形失效提出有效的限制方法。

实用新型内容

本实用新型提供了一种单自由度柔性铰链，其克服了背景技术中一种单自由度柔性铰链所存在的不足。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种单自由度柔性铰链，包括基座10，该基座10的正面11左部设有用于安装柔性铰链的定位孔12；该基座10设贯穿正背面的通槽20，该通槽20包括一L形槽21、一U形槽22和一第一横向槽23，该U形槽22两上端分别接通L形槽21右端和第一横向槽23左端，该第一横向槽23右端通至基座10右侧，通过通槽20使基座10形成有一弹性悬空臂30，该弹性悬空臂30之朝左侧面凹设凹槽31，该凹槽31构成自由铰链位移输入端，该U形槽22之右侧部分构成限制弹性悬空臂30最大变形以起自锁功能的保护间隙；该弹性悬空臂30之正面上设有输出响应部40。

该基座10的正面11左部中部沉设形成有阶梯台13，该定位孔12设在阶梯台13上。

该U形槽22之右侧部分下端右凹形成截面成三角形的三角槽221。

该通槽20还包括一侧Z形槽24和一第一竖槽25，该侧Z形槽24之下端接通L形槽21右端，该第一竖槽25下端接通第一横向槽23中部，该侧Z形槽24之两平行边竖直布置，且侧Z形槽24和第一竖槽25相隔。

该通槽20还包括一第二横向槽26和一侧L形槽27，该第二横向槽26间隔位于侧L形槽27之上。

该通槽20还包括一反L形槽28，该反L形槽28下端接通L形槽21上端。

该反L形槽28和侧L形槽27间隔布置。

该输出响应部40包括设在弹性悬空臂30的输出孔。

该基座10采用45号钢制造而成；该保护间隙的宽度为85μm。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

安装柔性铰链的定位孔设在左部，弹性悬空臂成型在基座的正面的右内部，柔性铰链的连接(固定安装)位置在加载时不发生变形，铰链工作时对连接位置并无影响，保证铰链本身的位置，连接位置对铰链的输入和输出位移的比例没有影响。通槽包括L形槽、U形槽和第一横向槽，U形槽两上端分别接通L形槽右端和第一横向槽左端，第一横向槽右端通至基座右侧，通过通槽使基座形成有弹性悬空臂，自由铰链的位移输入使弹性悬空臂变形并转化为角度，通过输出响应部输出该一较小的角度，输入位移在限定范围(保护间隙)内时，使该输出响应部输出角度与位移输入端的输入位移之间呈良好的线性关系。U形槽之右侧部分构成限制弹性悬空臂最大变形以起自锁功能的保护间隙，防止操作失误等原因而引发柔性铰链局部产生不可恢复的塑性变形，或者所定位工件由于位移过大而产生的倾翻。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是一种单自由度柔性铰链的主视示意图。

图2是一种单自由度柔性铰链的左视示意图。

图3是铰链输出角度与输入位移的关系的示意图。

具体实施方式

请查阅图1和图2，一种单自由度柔性铰链，包括基座10，该基座10采用45号钢制造而成。