[发明专利]一种非对称柔性铰链

说明书

本发明是一种非对称柔性铰链，包括柔性铰链主体，其特征在于，所述的柔性铰链主体为矩形立方体，柔性铰链主体设计关于x轴对称的一对凹槽，凹槽曲线为圆锥曲线，关于y轴非对称，且两圆锥曲线顶点(CD)之间的距离为柔性铰链最小厚度t。所述曲线的尺寸依据所述柔性铰链主体的高度H，且H远大于t，此为柔性铰链的一个基本单元。多自由度柔性铰链可由多个基本单元组合，实现多自由度微幅转动或移动。本发明具有结构简单和形状规则等优点。与传统的圆弧柔性铰链相比，所述柔性铰链具有更高的精度，因此尤其适用于智能控制机构。

技术领域

本发明涉及超精密微动技术领域，尤其涉及一种非对称柔性铰链。

背景技术

机械铰链是通过滚动体接触实现两个刚体之间偏转和移动，存在结构复杂、尺寸较大、精度低、灵敏度差、摩擦发热等问题，不利于超精密运动控制。柔性铰链具有结构简单、响应快、灵敏度高和近零摩擦等优点，广泛应用于微电子制造设备和光学检测等制造领域。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术上不足和改进需求，克服传统机械铰链结构复杂、精度差和易摩擦发热等缺点，设计了一种具有结构简单和制作方便、而且具有精度高、响应快和无摩擦等优点的柔性铰链。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术手段实现的： 设计了一种非对称式柔性铰链，包括柔性铰链主体，其中： 所述的柔性铰链是主体为矩形立方体，柔性铰链主体设计关于x轴对称的一对凹槽，凹槽曲线线条是圆锥曲线，关于y轴非对称。

所述的柔性铰链的两圆锥曲线顶点(CD)之间的距离为柔性铰链最小厚度t。

所述曲线的尺寸依据所述柔性铰链主体的高度H，且H远大于t，此为柔性铰链的一个基本单元。

所述的柔性铰链是由多个基本单元组成的一个整体，柔性铰链多个组成单元的轴向既可以平行也可以垂直。多个基本单元组成的柔性铰链可以完成多自由度的微幅转动和移动。

所述的柔性铰链通过压电陶瓷结构或者音圈电机等作动器的作用实现转动和移动，完成高精度控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是非对称式柔性铰链1个基本单元。

图2是单轴单自由度非对称式柔性铰链。

图3是2轴2自由度非对称式柔性铰链。

图4是3轴3自由度非对称式柔性铰链。

图5是基于压电驱动的单自由度非对称式柔性铰链。

具体实施方式

为了更具体的阐述本发明的目的、技术方案及优点，下面通过借助实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。

此处所描述的实施例仅是说明性，非限定性的，本发明的保护范围不受这些实施例的限制。

附图1是本发明所设计柔性铰链的1个基本单元，柔性铰链主体设计关于x轴对称的一对凹槽，凹槽曲线线条是圆锥曲线，关于y轴非对称。

附图2(a)是2个基本单元组成的单轴单自由度柔性铰链；图2(b)是2个基本单元组成的单轴单自由度柔性铰链（L型）。

附图3(a)是2个基本单元组成的2轴2自由度柔性铰链（直线型）；图3(b)是2个基本单元组成的2轴2自由度柔性铰链（L型）。

附图4(a)是3个基本单元组成的3轴3自由度柔性铰链（T型）；附图4(b)是3个基本单元组成的3轴3自由度柔性铰链（Z型）。

附图5是单个基于压电驱动的单自由度非对称式柔性铰链。压电陶瓷结构或者音圈电机等作动器两端与铰链相连，压电陶瓷结构或者音圈电机等作动器控制柔性铰链的微幅转动和移动。