[实用新型]一种带有自锁功能的两自由度柔性铰链

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两自由度柔性铰链。

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带有自锁功能的两自由度柔性铰链，其克服了背景技术中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：

一种带有自锁功能的两自由度柔性铰链，包括基座10，该基座10正面中心部位设有用于安装柔性铰链的定位孔11；该基座10开设有两个贯穿正背面的通槽20，通过通槽20使基座10具有两分别被两通槽20包围的弹性悬空臂30，该一弹性悬空臂30自由状态下沿X向布置且该一弹性悬空臂30上设有自由铰链X向的位移输入，该另一弹性悬空臂30自由状态下沿Y向布置且该另一弹性悬空臂30上设有自由铰链Y向的位移输入；该通槽20的槽壁具有一对应弹性悬空臂30悬空端部且朝向位移输入的支撑壁，该自由状态下悬空臂30的悬空端部和支撑壁间隔，该间隔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；该基座10顶面凹设有贯穿正背面的矩形槽12，该矩形槽12之对应X向的一侧面为X向的输出面，对应Y向的一侧面为Y向的输出面。

一实施例之中：该基座10开设有两个贯穿正背面的第一间隔槽41，该一第一间隔槽41间隔设在一通槽20和定位孔11之间，该另一第一间隔槽41间隔设在另一通槽20和定位孔11之间。

一实施例之中：该基座10开设有一个贯穿正背面的第二间隔槽42，该第二间隔槽42呈L形且两端分别与两第一间隔槽41间隔，该第二间隔槽42和两第一间隔槽41将定位孔11围在中间。

一实施例之中：还包括两第三间隔槽43，该第三间隔槽43相对定位孔11位于该第一间隔槽41和第二间隔槽42的间隔之外。

一实施例之中：还包括两间隔布置成L形的第四间隔槽44，该第四间隔槽44相对定位孔11位于该第二间隔槽42之外。

一实施例之中：该通槽20包括一输入槽21、一第一侧L形槽22、一U形槽23、一让位槽24和一第二侧L形槽25；该输入槽21一端接通第一侧L形槽22一端，该输入槽21另一端接通U形槽23一端使U形槽23开口朝向侧L形槽22；该U形槽23另一端接通让位槽24，该第二侧L形槽25一端也接通让位槽24，且U形槽23和第二侧L形槽25分别位于让位槽24两侧，该U形槽23之朝向输入的槽壁为上述的支撑壁。

一实施例之中：还包括一L形槽26，该L形槽26两端分别接通两通槽20的让位槽24。

一实施例之中：该基座10采用45号钢制造而成；该X向的保护间隙的宽度为8μm，Y向的保护间隙的宽度为16μm。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

可以将一定范围内X、Y两个自由度方向上的位移，线性缩小后输出，且两个自由度位移相互独立。输入X(Y)向位移时，Y(X)向的输出位移保持不变。通过设计保证柔性铰链的连接(固定安装)位置在加载时不发生变形(连接位置对铰链的输入和输出位移的比例没有影响)，另外通过柔性铰链内部间隙的设计保证柔性铰链在发生塑性变形之前在其内部实现自锁，避免柔性铰链的塑性变形失效，提高柔性铰链的使用寿命。

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是两自由度柔性铰链的主视示意图。

图2是两自由度柔性铰链的左视示意图。