專利名稱：帶有至少一個彈性鉸鏈的單塊結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈性鉸鏈以及包括至少一個彈性鉸鏈的設(shè)備。另外，本發(fā)明涉及一種用于制造彈性鉸鏈的方法。
鉸鏈用來使得運動或旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件能夠相對于固定結(jié)構(gòu)件發(fā)生位移或旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中的已知有各種各樣的鉸鏈如滾柱軸承或滑動接頭。游隙、摩擦和滯后效應(yīng)限制了滾柱軸承和滑動接頭的定位性能。
在高精度機構(gòu)和固定中，通常使用彈性鉸鏈。彈性鉸鏈提供了準(zhǔn)確的、可再現(xiàn)的以及成本有效的替代方案來代替滾柱軸承和滑動接頭。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，彈性鉸鏈通過形成間隙或狹槽并可能結(jié)合孔而形成于單塊結(jié)構(gòu)中，從而將單塊結(jié)構(gòu)分離成除了彈性鉸鏈以外的固定結(jié)構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件。間隙或狹槽可以通過鉆孔過程或通過金屬線EDM(放電加工)形成。
專利US 6,538,747 B1公開了一種相移適配器，其包括固定端支承部分和可動端支承部分，因此固定端支承部分和可動端支承部分通過整體地形成的撓曲鉸鏈連接起來，撓曲鉸鏈串聯(lián)放置以便形成彈性機構(gòu)。兩個支承部分由通過金屬線EDM過程形成于相移適配器的單塊結(jié)構(gòu)中的狹槽來分離。
見于現(xiàn)有技術(shù)的彈性鉸鏈的缺點在于橫向剛度比軸向剛度低，而該方向為鉸接部分的方向。特別是當(dāng)需要極低的傾斜剛度時，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)這通過低的壩高度與孔直徑比來實現(xiàn)，橫向剛度就極低。因此，彈性鉸鏈主要可以用于加載方向或力的方向與彈性鉸鏈的軸向一致的應(yīng)用場合中。因此，對于彈性鉸鏈加載方向或力的方向與彈性鉸鏈的軸向不一致的應(yīng)用場合，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的彈性鉸鏈將會失效。
為了解決該問題，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的做法是為此類應(yīng)用場合增加垂直于第一彈性鉸鏈的第二彈性鉸鏈以便形成所謂的交叉彈簧彈性鉸鏈。然而，增加第二彈性鉸鏈需要另加的裝配過程并且導(dǎo)致設(shè)計復(fù)雜昂貴。形成此類交叉彈簧彈性鉸鏈就會失去彈性鉸鏈的主要優(yōu)點如簡單性、緊湊性和可再現(xiàn)性。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有改進橫向剛度的新型彈性鉸鏈。
本發(fā)明提供了形成于單塊結(jié)構(gòu)中的彈性鉸鏈，其中彈性鉸鏈將單塊結(jié)構(gòu)分離成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件和固定結(jié)構(gòu)件，并且其中彈性鉸鏈容許所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于所述固定結(jié)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，所述彈性鉸鏈通過將至少一個第一狹槽狀元件形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中而形成，其中該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件限定了彈性鉸鏈進而限定了彈性鉸鏈的至少一根旋轉(zhuǎn)軸線，并且其中通過將至少一個第二狹槽狀元件形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中，至少一個桿狀或板狀元件就形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件包括限定了一個平面的至少兩個段，因此該第二狹槽狀元件或每個第二狹槽狀元件近似平行于相應(yīng)第一狹槽狀元件的一個段，進而限定了桿狀或板狀元件。彈性鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸線近似垂直于由該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件的段限定的所述平面。
優(yōu)選地，該第一和第二狹槽狀元件或每個第一和第二狹槽狀元件通過金屬線放電加工(EDM)過程而形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中?？梢允褂闷渌圃爝^程，例如微EDM過程、電化學(xué)加工(ECM)過程、激光束加工(LBM)過程、銅蒸氣激光器(CVL)加工過程或所謂的LIGA過程。
該第二狹槽狀元件或每個第二狹槽狀元件最優(yōu)選通過與將該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中使用的過程相同的金屬線放電加工過程而形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中。
另外，本發(fā)明提供了包括至少一個彈性鉸鏈的設(shè)備。此外，本發(fā)明提供了用于制造彈性鉸鏈的方法。


圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的形成于單塊結(jié)構(gòu)中的彈性鉸鏈，其用于將單塊器件分離成固定的結(jié)構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)件；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的形成于單塊結(jié)構(gòu)中的彈性鉸鏈，其提供了用于使得旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于固定結(jié)構(gòu)件繞著一根軸線旋轉(zhuǎn)的二維彈性鉸鏈；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的形成于單塊結(jié)構(gòu)中的彈性鉸鏈，其提供了用于使得旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于固定結(jié)構(gòu)件繞著一根軸線旋轉(zhuǎn)的二維彈性鉸鏈；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的形成于單塊結(jié)構(gòu)中的彈性鉸鏈，其提供了用于使得旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于所述固定結(jié)構(gòu)件繞著兩根軸線旋轉(zhuǎn)的三維彈性鉸鏈；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的形成于單塊結(jié)構(gòu)中的彈性鉸鏈，其提供了用于使得旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于所述固定結(jié)構(gòu)件繞著兩根軸線旋轉(zhuǎn)的三維彈性鉸鏈；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的形成于單塊結(jié)構(gòu)中的彈性鉸鏈，其提供了用于使得旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于所述固定結(jié)構(gòu)件繞著兩根軸線旋轉(zhuǎn)的三維彈性鉸鏈。
圖1在兩個不同的視圖中示出了呈板狀元件10形式的單塊結(jié)構(gòu)。在圖1的左側(cè)示出了板狀元件10的前視圖，在右側(cè)示出了板狀元件10的側(cè)視圖。在圖1的左側(cè)示出的坐標(biāo)系與板狀元件10的前視圖有關(guān)，而在圖1的右側(cè)示出的坐標(biāo)系與側(cè)視圖有關(guān)。如圖1中所示，板狀元件10的特征在于厚度t。
在根據(jù)圖1的板狀元件10中，彈性鉸鏈11由兩個狹槽狀元件12形成。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，狹槽狀元件12將單塊板狀元件10分成固定結(jié)構(gòu)件13和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件14。除了在板狀元件10中間形成的彈性鉸鏈11以外，這兩個狹槽狀元件12沿水平X軸方向在板狀元件的整個厚度t上除去板狀元件10的材料。彈性鉸鏈11由在這兩個狹槽狀元件12之間剩下的材料限定，因此這兩個狹槽狀元件12之間沿水平方向的距離的特征在于圖1中的參考符號h。
根據(jù)圖1的彈性鉸鏈11的兩個狹槽狀元件12根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)形成并且包括兩個段。兩個狹槽狀元件12的第一段15起始于板狀元件10的相鄰?fù)鈧?cè)壁16處并且指向形成了彈性鉸鏈11的板狀元件10的中間或中心部分。狹槽狀元件12的該第一段15沿著水平X軸的方向。每個狹槽狀元件12的第一段15在板狀元件10的中央或中間部分過渡成為狹槽狀元件12的第二段17。從圖1可以看到，第一段15主要將板狀元件10分離至下部固定結(jié)構(gòu)件13和上部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件15，因此第二段17主要限定彈性鉸鏈11。在圖1中，第二段17被設(shè)計成圓弧的形式，因此該圓弧所指或所沿的方向大體上是垂直于水平X軸的豎直Z軸方向。由狹槽狀元件12的每個第二段17限定的圓弧的直徑的特征在于圖1中的參考符號D。狹槽狀元件12的兩個段15和17限定了平面X-Z。
由兩個狹槽狀元件12形成的彈性鉸鏈11包括旋轉(zhuǎn)軸線，該旋轉(zhuǎn)軸線近似垂直于由狹槽狀元件12限定的平面X-Z。在圖1中，彈性鉸鏈11的旋轉(zhuǎn)軸線沿著水平Y(jié)軸的方向，因此該水平Y(jié)軸垂直于X軸和Z軸。形成于單塊板狀元件10中的上述彈性鉸鏈11容許上部結(jié)構(gòu)件14相對于下部結(jié)構(gòu)件13繞著Y軸旋轉(zhuǎn)。參考圖1所述的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的彈性鉸鏈11的主要缺點在于沿X軸方向的橫向剛度比沿Z軸方向的軸向剛度低。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的彈性鉸鏈11主要可用于力的方向與Z軸一致的應(yīng)用場合中。然而，當(dāng)力的方向并不與該方向一致并且出現(xiàn)沿X軸方向的力時，由于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的彈性鉸鏈11具有低橫向剛度，其將會失效。
本發(fā)明提供了一種具有改進橫向剛度的形成于單塊結(jié)構(gòu)中的新型彈性鉸鏈11。圖2至6示出了根據(jù)本發(fā)明的彈性鉸鏈的不同實施例。
圖2示出了本發(fā)明的第一實施例，其中彈性鉸鏈18形成于單塊結(jié)構(gòu)中，由此單塊結(jié)構(gòu)被設(shè)計為板狀元件19。像圖1一樣，圖2以兩個不同的視圖示出了板狀元件19，前視圖示于圖2的左側(cè)部分而側(cè)視圖示于圖2的右側(cè)部分中。圖2的左側(cè)部分中所示的坐標(biāo)系與板狀元件19的前視圖有關(guān)，而圖2的右側(cè)部分中所示的坐標(biāo)系與板狀元件19的側(cè)視圖相對應(yīng)。
彈性鉸鏈18將板狀元件19分離成下部固定結(jié)構(gòu)件20和上部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件21。彈性鉸鏈18由狹槽狀元件形成，其將會更詳細地描述如下。彈性鉸鏈18的旋轉(zhuǎn)軸線沿著圖2中的Y軸方向。
如圖2中所示的根據(jù)本發(fā)明的彈性鉸鏈18由總共四個狹槽狀元件形成，即由一對第一狹槽狀元件22和一對第二狹槽狀元件23形成。第一狹槽狀元件22包括兩個段，所述第一狹槽狀元件22的第一段24沿著水平X軸的方向而所述第一狹槽狀元件22的第二段25大體上沿著豎直Z軸的方向，該Z軸垂直于水平X軸。第一段24的特征在于長度1并且在圖2的左側(cè)部分的前視圖中具有直線形狀。第二段25被設(shè)計為具有直徑D的圓弧，其中圓弧大體上指向豎直Z軸的方向。在板狀元件12的中央部分中的兩個第一狹槽狀元件22的兩個第二段25之間的距離的特征在于圖2中的參考符號h并且在板狀元件19的中央部分中限定了彈性鉸鏈。從圖2可以看到，每個第一狹槽狀元件22形成于板狀元件19的單塊結(jié)構(gòu)中的方式使得第一狹槽狀元件22沿X軸和Z軸的方向完全被單塊結(jié)構(gòu)包圍。這意味著第一狹槽狀元件22的第一段24并不延伸穿過板狀元件19的外側(cè)壁26。第一狹槽狀元件22只沿旋轉(zhuǎn)軸線(Y軸)的方向延伸至板狀元件19的外部。
根據(jù)本發(fā)明，第二狹槽狀元件23在鄰近第一狹槽狀元件22的每個第一段24處形成于板狀元件19中。第二狹槽狀元件23在圖2的左側(cè)部分中的前視圖中具有直線形狀。第二狹槽狀元件23近似平行于第一狹槽狀元件22的第一段24延伸，第二狹槽狀元件23與相應(yīng)第一狹槽狀元件22的相應(yīng)第一段24之間的距離的特征在于圖2中的參考符號b。通過將第二狹槽狀元件23形成于板狀元件19中，就形成了桿狀元件27。從圖2可以看到，第二狹槽狀元件23只沿水平X軸的方向，并且第二狹槽狀元件23沿X軸的方向穿過側(cè)壁26延伸至板狀元件19的外部。所述側(cè)壁26中的第二狹槽狀元件23的開口28示于圖2的右側(cè)部分中。
根據(jù)本發(fā)明，除了位于板狀元件19的中央部分或中間部分中的彈性鉸鏈18的鉸接部分之外，桿狀元件27也沿X軸的方向應(yīng)用。這些桿狀元件27增加了彈性鉸鏈18沿X軸方向的橫向剛度。因此，根據(jù)本發(fā)明的彈性鉸鏈18沿Z軸方向和X軸方向都提供了足夠的剛度。
圖3示出了本發(fā)明的第二實施例。圖3的實施例從圖2的實施例類推設(shè)計。因此，為了避免重復(fù)，對于相同的結(jié)構(gòu)和功能元件使用相同的參考數(shù)字。
圖3的實施例不同于圖2中的實施例之處在于第一狹槽狀元件22的第二段25的形狀。在根據(jù)圖3的實施例中，第二段25被設(shè)計成直線形式而非圓弧形式。因此，除了由第一狹槽狀元件22的第一段24和第二狹槽狀元件23限定的桿狀元件27之外，一個附加桿狀元件29形成于兩個第一狹槽狀元件22的第二段25之間。附加桿狀元件29沿著豎直Z軸的方向延伸并且因此近似垂直于桿狀元件27的方向延伸，該桿狀元件27沿著水平X軸延伸。桿狀元件27的長度的特征在于參考符號l2并且寬度的特征在于參考符號b2。附加桿狀元件29的長度的特征在于參考符號l1并且寬度的特征在于參考符號b1。如果沿著Z軸的軸向剛度等于根據(jù)圖2的實施例，則沿著豎直Z軸的附加桿狀元件29還減小了彈性鉸鏈18繞著Y軸的傾斜剛度。根據(jù)圖3的實施例提供了一種新型的交叉彈簧彈性鉸鏈，其與見于現(xiàn)有技術(shù)單塊結(jié)構(gòu)的解決方案不同，因此結(jié)構(gòu)緊湊并且沒有滯后。
參考圖2和3所述的本發(fā)明的實施例兩者都提供了用于使旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于固定結(jié)構(gòu)件繞著一根軸線旋轉(zhuǎn)的二維彈性鉸鏈。然而，本發(fā)明還包含提供了三維彈性鉸鏈的實施例，這種三維彈性鉸鏈用于使旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于固定結(jié)構(gòu)件繞著兩根軸線旋轉(zhuǎn)，因此繞著由所述兩根軸線限定的平面中的任意軸線旋轉(zhuǎn)。圖4至6示出了此類三維彈性鉸鏈的實施例。
圖4示出了提供了一種三維彈性鉸鏈的本發(fā)明的實施例。在圖4的實施例中，彈性鉸鏈形成于呈立方體狀元件30形式的單塊結(jié)構(gòu)中，因此圖4示出了立方體狀元件30的三個不同視圖。在圖4的底部示出了立方體狀元件30的兩個不同側(cè)視圖(X-Z視圖和Y-Z視圖)，在圖4的上部示出了沿A-A方向穿過立方體狀元件30的剖視圖(X-Y視圖)。在每一個不同視圖的旁邊，示出了相應(yīng)的坐標(biāo)系。
根據(jù)圖4的立方體狀元件30包括四個側(cè)壁31、32、33和34。兩個狹槽狀元件，即第一狹槽狀元件35和第二狹槽狀元件36形成于所述側(cè)壁31、32、33和34的每一個中。第一狹槽狀元件35中每一個包括兩個段，沿水平方向即沿水平X軸或Y軸方向的第一段37和沿豎直Z軸的方向的第二段38。從圖4的剖視圖(X-Y視圖)可以看到，第二段38從立方體狀元件30的第一角42/44延伸至相鄰的第二角43/45。第一段37在兩個相鄰側(cè)壁31和33或32和34之間延伸。第二狹槽狀元件36近似平行于所述第一狹槽狀元件35的第一段37，因此桿狀或板狀元件39形成于第一狹槽狀元件35的第一段37與第二狹槽狀元件36之間。桿狀或板狀元件39在剖視圖中具有矩形形狀并且只沿水平方向連接著彈性鉸鏈的固定結(jié)構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件。另一個桿狀元件40形成于相鄰第一狹槽狀元件35的第二段38之間的中央。桿狀元件40在剖視圖中具有正方形形狀并且只沿垂直方向連接著彈性鉸鏈的固定結(jié)構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件。
沿水平方向的桿狀元件39的特征在于其長度l2或l4以及其寬度b2或b4。沿垂直方向的桿狀元件40的特征在于其長度lt和l3及其寬度b1和b3。
圖5和6中所示的三維彈性鉸鏈的實施例從圖4的實施例類推設(shè)計。因此，為了避免重復(fù)，對于相同的結(jié)構(gòu)和功能元件使用相同的參考數(shù)字。
圖5的實施例不同于根據(jù)圖4的實施例之處在于狹槽狀元件35和36的方位。在根據(jù)圖5的實施例中，狹槽狀元件35和36與根據(jù)圖4的實施例相比沿著Y軸方向鏡像(在Y-Z視圖中而不是在X-Z視圖中)。在圖4的實施例中，上部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于下部固定結(jié)構(gòu)件繞著豎直Z軸的抗扭剛度比較低，因為只有四個桿狀元件39和桿狀元件40將上部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件互連至下部固定結(jié)構(gòu)件。在圖5的實施例中，四個三角形板狀元件41也將上部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件連接至下部固定結(jié)構(gòu)件，從而提供了繞著豎直Z軸的更高抗扭剛度。在圖5的實施例中，四個桿狀元件39和四個三角形板狀元件41沿水平方向?qū)⑸喜啃D(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件連接至下部固定結(jié)構(gòu)件。在中央的桿狀元件40沿垂直方向?qū)⑸喜啃D(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件連接至下部固定結(jié)構(gòu)件。
圖4和5中所示的三維彈性鉸鏈的實施例與圖3中所示的二維鉸鏈相對應(yīng)(由狹槽狀元件的形狀來看)。根據(jù)圖6的三維彈性鉸鏈與圖2中所示的二維彈性鉸鏈相對應(yīng)(由狹槽狀元件的形狀來看)。根據(jù)圖6的實施例的第一狹槽狀元件35的形狀與圖2中的實施例的第一狹槽狀元件22的形狀相對應(yīng)，因此這些第一狹槽狀元件35的第二段38并不具有直線形狀而是具有圓弧形狀。從功能觀點看，圖6的實施例類似于圖5的實施例，四個桿狀元件39和四個三角形板狀元件41沿水平方向?qū)⑸喜啃D(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件連接至下部固定結(jié)構(gòu)件，在中央的一個桿狀元件40沿垂直方向?qū)⑸喜啃D(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件連接至下部固定結(jié)構(gòu)件。
根據(jù)圖4至6的實施例提供的三維彈性鉸鏈提供了上部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于下部固定結(jié)構(gòu)件繞著兩個水平軸即X軸和Y軸的全部旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，所有狹槽狀元件都形成于由板狀元件19或立方體狀元件30通過金屬線放電加工(EDM)過程所提供的單塊結(jié)構(gòu)中。這樣容許非常緊湊地設(shè)計包括根據(jù)本發(fā)明的彈性鉸鏈的設(shè)備。所有狹槽狀元件都可以在相同的EDM過程期間形成。因此，制造很簡單并且可以以低成本提供包括根據(jù)本發(fā)明的彈性鉸鏈的設(shè)備?？梢允褂闷渌圃爝^程，例如微EDM過程、電化學(xué)加工(ECM)過程、激光束加工(LBM)過程、銅蒸氣激光器(CVL)加工過程或所謂的LIGA過程。
根據(jù)本發(fā)明的彈性鉸鏈可被用于需要改進或增加橫向剛度的任何類型的彈性機構(gòu)或彈性固定中。一個實例為彈性鉸鏈可被用于高精度光學(xué)組件所用的運動學(xué)固定中。本發(fā)明的其它應(yīng)用領(lǐng)域有用于測量小型產(chǎn)品的高精度坐標(biāo)測量機、作為滑動或滾壓接頭的更準(zhǔn)確的替代方案的無滯后撓性接頭以及自調(diào)位軸承支座，例如空氣靜壓軸承系統(tǒng)。
參考符號清單10板狀元件 39桿狀元件11彈性鉸鏈 40桿狀元件12狹槽狀元件41三角形板狀元件13固定結(jié)構(gòu)件42角14旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件43角15第一段44角16第二段45角17側(cè)壁18彈性鉸鏈19板狀元件20固定結(jié)構(gòu)件21旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件22第一狹槽狀元件23第二狹槽狀元件24第一段25第二段26側(cè)壁27桿狀元件28開口29桿狀元件30立方體狀元件31側(cè)壁32側(cè)壁33側(cè)壁34側(cè)壁35第一狹槽狀元件36第二狹槽狀元件37第一段38第二段
權(quán)利要求
1.一種形成于單塊結(jié)構(gòu)(18)中的彈性鉸鏈，其中彈性鉸鏈將單塊結(jié)構(gòu)(18)分離成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件(21)和固定結(jié)構(gòu)件(20)，并且其中彈性鉸鏈容許所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件(21)相對于所述固定結(jié)構(gòu)件(20)旋轉(zhuǎn)，所述彈性鉸鏈通過將至少一個第一狹槽狀元件(22)形成于所述單塊結(jié)構(gòu)(18)中而形成，其中該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件(22)限定了彈性鉸鏈進而限定了彈性鉸鏈的至少一根旋轉(zhuǎn)軸線(Y)，其特征在于，通過將至少一個第二狹槽狀元件(23)形成于所述單塊結(jié)構(gòu)(18)中，至少一個桿狀或板狀元件(27)就形成于所述單塊結(jié)構(gòu)(18)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性鉸鏈，其特征在于，該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件(22)包括限定了一個平面(X-Z)的至少兩個段(24、25)，因此該第二狹槽狀元件或每個第二狹槽狀元件(23)近似平行于相應(yīng)第一狹槽狀元件(22)的一個段(24)，進而限定了桿狀或板狀元件(27)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈性鉸鏈，其特征在于，彈性鉸鏈的位移或旋轉(zhuǎn)軸線(Y)近似垂直于所述平面(X-Z)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求1至3中任一項所述的彈性鉸鏈，其特征在于，該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件(22)包括至少兩個段，因此第一段(24)沿著第一軸(X)的方向而第二段(25)大體上沿著垂直于所述第一軸(X)的第二軸(Z)的方向，因此彈性鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸線(Y)沿著垂直于由第一軸(X)和第二軸(Z)限定的所述平面(X-Z)的方向。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求1至4中任一項所述的彈性鉸鏈，其特征在于，該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件(22)形成于所述單塊結(jié)構(gòu)(18)中的方式使得該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件(22)只沿彈性鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸線(Y)的方向延伸至單塊結(jié)構(gòu)(18)的外部，因此第一狹槽狀元件(22)沿限定了所述平面(X-Z)的軸線(X、Z)的方向完全被單塊結(jié)構(gòu)(18)包圍。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求1至5中任一項所述的彈性鉸鏈，其特征在于，該第二狹槽狀元件或每個第二狹槽狀元件(23)形成于所述單塊結(jié)構(gòu)(18)中的方式使得該第二狹槽狀元件或每個第二狹槽狀元件(23)沿彈性鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸線(Y)的方向和沿限定了所述平面(X-Z)的一根軸線(X)的方向延伸至單塊結(jié)構(gòu)(18)的外部。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求1至6中任一項所述的彈性鉸鏈，其特征在于，該第一和第二狹槽狀元件或每個第一和第二狹槽狀元件(22、23)通過金屬線放電加工過程而形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彈性鉸鏈，其特征在于，該第二狹槽狀元件或每個第二狹槽狀元件(23)通過與將該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件(22)形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中使用的過程相同的金屬線放電加工過程而形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中。
9.一種設(shè)備，包括至少一個形成于所述設(shè)備的單塊結(jié)構(gòu)(18)中的彈性鉸鏈，其中該彈性鉸鏈或每個彈性鉸鏈將單塊結(jié)構(gòu)分離成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件(21)和固定結(jié)構(gòu)件(20)，并且其中彈性鉸鏈容許所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于所述固定結(jié)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，所述彈性鉸鏈通過將至少一個第一狹槽狀元件(22)形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中而形成，其中該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件(22)限定了彈性鉸鏈進而限定了彈性鉸鏈的至少一根旋轉(zhuǎn)軸線(Y)，其特征在于，通過將至少一個第二狹槽狀元件(23)形成于所述單塊結(jié)構(gòu)(18)中，至少一個桿狀或板狀元件(27)就形成于所述單塊結(jié)構(gòu)(18)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，該彈性鉸鏈或每個彈性鉸鏈根據(jù)前述權(quán)利要求2至8中任一項形成。
11.一種用于將彈性鉸鏈制造于單塊結(jié)構(gòu)中的方法，其中彈性鉸鏈將單塊結(jié)構(gòu)分離成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件和固定結(jié)構(gòu)件，并且其中彈性鉸鏈容許所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于所述固定結(jié)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，這通過執(zhí)行以下步驟而實現(xiàn)a)提供單塊結(jié)構(gòu)，b)將至少一個第一狹槽狀元件形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中，從而限定彈性鉸鏈，由此所述彈性鉸鏈限定了彈性鉸鏈的至少一根旋轉(zhuǎn)軸線(Y)，c)通過將至少一個第二狹槽狀元件形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中而將至少一個桿狀或板狀元件形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件形成的方式將使得該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件包括至少兩個段，其中第一段沿著第一軸(X)的方向而第二段大體上沿著垂直于所述第一軸(X)的第二軸(Z)的方向，并且其中彈性鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸線(Y)沿著垂直于由第一軸(X)和第二軸(Z)限定的所述平面(X-Z)的方向。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該第二狹槽狀元件或每個第二狹槽狀元件的形成方式將使得該第二狹槽狀元件或每個第二狹槽狀元件近似平行于相應(yīng)第一狹槽狀元件的一個段，進而限定了桿狀或板狀元件。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求11至13中任一項所述的方法，其特征在于，該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件將會形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中的方式使得該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件只沿彈性鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸線(Y)的方向延伸至單塊結(jié)構(gòu)的外部，由此該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件沿限定了所述平面(X-Z)的軸線(X、Z)的方向完全被單塊結(jié)構(gòu)包圍。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求11至14中任一項所述的方法，其特征在于，該第二狹槽狀元件或每個第二狹槽狀元件形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中的方式使得該第二狹槽狀元件或每個第二狹槽狀元件沿彈性鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸線(Y)的方向和沿限定了所述平面(X-Z)的一根軸線(X)的方向延伸至單塊結(jié)構(gòu)的外部。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求11至15中任一項所述的方法，其特征在于，該第一和第二狹槽狀元件或每個第一和第二狹槽狀元件將會通過金屬線放電加工過程而形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中。
全文摘要
一種見于現(xiàn)有技術(shù)的彈性鉸鏈將單塊結(jié)構(gòu)(18)分離成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件(21)和固定結(jié)構(gòu)件(20)，其中彈性鉸鏈容許所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件相對于所述固定結(jié)構(gòu)件(20)旋轉(zhuǎn)。彈性鉸鏈通過將至少一個第一狹槽狀元件形成于所述單塊結(jié)構(gòu)中而形成，其中該第一狹槽狀元件或每個第一狹槽狀元件(22)限定了彈性鉸鏈進而限定了彈性鉸鏈的至少一根旋轉(zhuǎn)軸線。見于現(xiàn)有技術(shù)的此類彈性鉸鏈的主要缺點在于橫向剛度比軸向剛度低，特別是繞著旋轉(zhuǎn)軸線的傾斜剛度低時。為了提供具有增大橫向剛度的彈性鉸鏈，通過將至少一個第二狹槽狀元件(23)形成于所述單塊結(jié)構(gòu)(18)中，至少一個桿狀或板狀元件(27)就形成于所述單塊結(jié)構(gòu)(18)中。
文檔編號G01C19/56GK1871497SQ200480031048
公開日2006年11月29日 申請日期2004年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月21日
發(fā)明者J·P·M·B·弗穆倫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司