[发明专利]平面弹簧及旋转式串联弹性致动器

说明书

本发明是关于一种平面弹簧及旋转式串联弹性致动器，所述平面弹簧于其外环与内环之间的活动空间中设置相对于中心线两侧呈对称状排列的两扭转弹性体，每一所述扭转弹性体于外环连接端部与内环连接端部之间为挠性条，且所述扭转弹性体的两端的夹角小于180度且大于或等于90度，借此，利用设于内环与外环之间的两所述扭转弹性体为对称排列，以及扭转弹性体非对称的构造，使其能够通过扭转变形量的量测及已知平面弹簧的劲度，即能精确地计算出平面弹簧所输出扭力，以及达到大范围的线性转角对扭力输出性能，使其能应用于需准确控制输出扭力的机器人及自动化领域。

技术领域

本发明是关于一种具备旋转输出功能且型体扁平化的平面弹簧，以及包括所述平面弹簧的旋转式串联弹性致动器。

背景技术

一般公知的旋转式螺旋弹簧，因其整体体积尺寸较大，不具有平面薄型的结构，较难符合致动器的扭力传输机构轻薄短小的产品需求。再者，旋转式螺旋弹簧的扭力输入端与扭力输出端不易与马达的心轴或减速齿轮的传动轴连接，且旋转式螺旋弹簧的顺转与逆转的扭力输出为非线性，不易用于准确扭力量测。

为了克服旋转式螺旋弹簧体积尺寸偏大的问题，目前已有具备旋转输出功能且型体扁平化的平面弹簧产品。已知平面弹簧结构概有以下两类，其中：

如图10所示，已知第一类平面弹簧40A，其主要于一内环42A与一外环41A之间设置有两弹性结构体43A，所述弹性结构体43A为螺旋状；又如图12所示的另一种第一类平面弹簧40B，其于内环42B与外环41B之间设置三个弹性结构体43B，每一弹性结构体43B形成连续弯曲状的型体。前述两种第一类平面弹簧40A、40B的多个弹性结构体43A、43B不论是形成螺旋状或连续弯曲状，皆具备较大的弹性变形能力，具有大范围旋转输出的性能(如图11所示)，但是，图10及图12揭示的平面弹簧40A、40B因其两弹性结构体43A或三弹性结构体43B相对于内环42A、42B或外环41A、41B的中心线400为非对称排列，如图11所示，故其顺向扭转角度、逆向扭转角度与扭力输出的关系为非线性，存在有不易准确扭力量测，难以应用于需准确控制输出扭力的机器人及自动化领域。

如图13所示，第二类平面弹簧40C主要于一内环42C与一外环41C之间设置有两弹性结构体43C，两所述弹性结构体43C分别形成扇形体且呈对称排列，两所述弹性结构体43C以其中段部位的内缘延伸一内连接条连接于内环42C，两所述弹性结构体43C以其中段部位的外缘延伸一外连接条连接于外环41C。但前述第二类平面弹簧40C的每一单元的弹性结构体43C形状为对称，且多个弹性结构体43C形成对称排列，因此，其转角对扭力输出为线性，与前述第一类平面弹簧40A、40B相较，如图14所示，第二类平面弹簧40C的顺向扭转角度、逆向扭转角度与扭力输出的关系为线性，具有准确扭力量测的特点，但是前述第二类平面弹簧40C因其每一弹性结构体43C为形状对称的结构，且弹性结构体43C的中段部位连接于内环42C与外环41C之间，故在扭转弹性变形的扭力输出过程中易受限弹性结构体43C的形状限制，而不易产生大范围的旋转输出，难以应用于机器人及自动化领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面弹簧，用于解决现有平面弹簧难以兼具不易准确扭力量测与大范围转角对扭力输出的问题。

为了达成前述目的，本发明所提出的平面弹簧具有：

一外环；

一内环，设于该外环内，该内环界定有一中心点以及通过该中心点的一中心线，该内环与该外环之间具有一活动空间；以及