[实用新型]一种带有自锁功能的单自由度柔性铰链

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带有自锁功能的单自由度柔性铰链，其克服了背景技术中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：

一种带有自锁功能的单自由度柔性铰链，包括基座10，该基座10的一侧面11上固设有凸台12，该凸台12上固设有用于安装柔性铰链的定位轴13；该基座10设贯穿正背面的通槽20，该通槽20包括一上横向槽21、一上端接通横向槽21横向中部且上小下大的阶梯槽22、一侧Z字槽23和一两端分别接通阶梯槽22下端和侧Z字槽23下端的下横向槽24，通过通槽20使基座10具有一位于通槽20内的弹性悬空臂30，该弹性悬空臂30之朝向阶梯槽22的侧面凹设凹槽31，该凹槽31构成自由铰链位移输入端，该侧Z字槽23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顶面设有输出响应部40。

一实施例之中：该侧Z字槽23和阶梯槽22分别布置在弹性悬空臂30的左右两侧；该通槽20还包括一开口朝左的侧V形槽25、一开口朝右的侧W形槽26和一第一横槽27，该侧V形槽25下端接通上横向槽21右端，该第一横槽27左端接通侧W形槽26，该第一横槽27右端和侧V形槽25间隔，该第一横槽27间隔位于上横向槽21之上。

一实施例之中：该第一横槽27左端接通侧W形槽26中部。

一实施例之中：该通槽20还包括一侧L形槽28，该侧L形槽28位于侧W形槽26之下且位于侧Z字槽23之左。

一实施例之中：该侧L形槽28和侧W形槽26间隔，该侧L形槽28和侧Z字槽23间隔。

一实施例之中：该侧W形槽26之下边横向布置；该侧Z字槽23的两平行边竖向布置。

一实施例之中：该设有凸台12的一侧面为基座10的左侧面。

一实施例之中：该基座10采用60Si2CrA钢制造而成；该保护间隙的宽度为30μm。

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轴设在基座的侧面的凸台之上，通槽包括上横向槽、阶梯槽、侧Z字槽和下横向槽，通过通槽使基座具有弹性悬空臂，弹性悬空臂朝向阶梯槽的侧面设位移输入端，因此：a、因弹性悬空臂设置在铰链的基座的内部，定位轴设在基座外表面的侧面的凸台上，故在铰链工作时输入位移对连接(铰链固定安装)位置不会产生影响；b、设保护间隙，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；c、自由铰链的位移输入使弹性悬空臂变形并转化为一个较小的角度，通过输出响应部输出该角度，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线性关系。

通槽还包括侧V形槽、侧W形槽和第一横槽，侧V形槽下端接通上横向槽右端，第一横槽左端接通侧W形槽，第一横槽右端和侧V形槽间隔，第一横槽间隔位于上横向槽之上，进一步避免铰链工作时输入位移对连接产生变化，提高线性关系的准确性。

通槽还包括侧L形槽，进一步避免铰链工作时输入位移对连接产生变化，提高线性关系的准确性。

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是单自由度柔性铰链的主视示意图。