专利名称：一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节的制作方法
技术领域：
本发明涉及龙门机床技术领域，具体涉及一种连接结构。
背景技术：
龙门结构的机床尺寸通常较大，且采用金属材料制成。参照图1，龙门结构的机床主要包括左右两个立柱11、设置在立柱11上的横梁12，横梁12是高精度的结构件。常用工程材料都有受热膨胀变形的问题，如典型的钢材热膨胀系数为10X10-6m/m*°C，铝合金的膨胀系数为22 X 10-6m/m*°C，在温度每升高I摄氏度的条件下，I米长的钢质横梁膨胀10微米，I米长的铝合金横梁膨胀22微米。横梁12膨胀必然引起相应的应力变形问题，导致结构件精度变化或者导轨磨损加剧，寿命下降。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节，解决以上技术问题。本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节，其特征在于，包括一用于连接横梁和立柱的连接件，所述连接件采用一缓冲垫，所述连接件包括立柱固定部、横梁固定部，所述立柱固定部上设有用于与立柱固定的立柱固定孔，所述横梁固定部上设有用于与横梁固定的横梁固定孔，所述立柱固定部与所述横梁固定部之间采用柔性铰链结构连接。本发明用于龙门结构的机床上，本发明设置在横梁与立柱的连接处，连接件通过立柱固定孔与立柱固定，通过横梁固定孔与横梁固定，由于立柱固定部与横梁固定部之间存在柔性铰链结构，当横梁受热膨胀时，柔性铰链能够发生变形，吸收横梁膨胀引起的变形量，解决了横梁受热膨胀引起的应力变形问题。所述立柱固定部和所述横杆固定部之间的连接件上挖有至少两个缓冲槽，至少两个所述缓冲槽相互平行设置，形成所述柔性铰链结构。所述缓冲槽呈“I”字型，所述缓冲槽的端部设有圆形辅助槽；所述缓冲垫的长度方向与所述连接件的长度方向平行。 两个所述立柱固定部设置在沿连接件长度方向的两端，两个所述柔性铰链结构分别设置在两个所述立柱固定部的内侧，所述横梁固定部设置在两个所述柔性铰链结构之间。所述连接件呈扁状长方形，所述连接件的两侧分别为立柱固定部，所述连接件的中部为横梁固定部，所述柔性铰链结构为两个，分别设置在所述立柱固定部和横梁固定部之间；
所述立柱固定孔为至少两个，且均匀分布在所述连接件的两侧；
所述横梁固定孔为至少两个，且均匀分布在柔性铰链结构的内侧。两个所述横梁固定部设置在沿连接件长度方向的两端，两个所述柔性铰链结构分别设置在两个所述横梁固定部的内侧，所述立柱固定部设置在两个所述柔性铰链结构之间。使用本发明时，缓冲垫的长度方向与横梁的长度方向垂直，这样垂直于横梁长度方向的结构刚度很高，沿横梁长度方向的结构刚度较低。当横梁受热膨胀时，柔性铰链结构能够沿着横梁长度方向发生变形，吸收横梁膨胀引起的形变量。而垂直横梁方向的结构因刚度较高，能够维持横梁原先的相对位置。当横梁收缩时，柔性铰链结构的形变量恢复，横梁收缩回初始的位置而不引起结构的松动，保护横梁及相关的连接结构件，维持横梁的配合精度。有益效果:由于采用上述技术方案，采用本发明设置在横梁和立柱之间，能有效解决横梁受热膨胀引起的应力变形问题。
图1为龙门结构的机床的整体结构示意 图2为本发明应用在龙门结构的机床的放大结构示意 图3为本发明的结构示意 图4为本发明发生变形后的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。参照图2、图3、图4，一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节，包括一用于连接横梁和立柱的连接件1，连接件I采用一缓冲垫，连接件I包括立柱固定部2、横梁固定部3，立柱固定部2上设有用于与立柱11固定的立柱固定孔21，横梁固定部3上设有用于与横梁12固定的横梁固定孔31，立柱固定部2与横梁固定部3之间采用柔性铰链结构4连接。本发明用于龙门结构的机床上，本发明设置在横梁12与立柱11的连接处，连接件I通过立柱固定孔21与立柱11固定，通过横梁固定孔31与横梁12固定，由于立柱固定部2与横梁固定部3之间存在柔性铰链结构4，当横梁受热膨胀时，柔性铰链能够发生变形，吸收横梁膨胀引起的变形量，解决了横梁受热膨胀引起的应力变形问题。立柱固定部2和横杆固定部之间的连接件I上挖有至少两个缓冲槽，至少两个缓冲槽相互平行设置，形成柔性铰链结构4。缓冲槽呈“I”字型，缓冲槽的端部设有圆形辅助槽。缓冲垫的长度方向与连接件I的长度方向平行。两个立柱固定部2设置在沿连接件I长度方向的两端，两个柔性铰链结构4分别设置在两个立柱固定部2的内侧，横梁固定部3设置在两个柔性铰链结构4之间。连接件I呈扁状长方形，连接件I的两侧分别为立柱固定部2，连接件I的中部为横梁固定部3，柔性铰链结构4为两个，分别设置在立柱固定部2和横梁固定部3之间。立柱固定孔21为至少两个，且均匀分布在连接件I的两侧。横梁固定孔31为至少两个，且均匀分布在柔性铰链结构4的内侧。参照图3、图4，本发明的连接件I可以包括两个立柱固定部2，分别设置在沿连接件I长度方向上的两端。两个立柱固定部2上分别挖有三个立柱固定孔21，三个立柱固定孔21沿连接件I的宽度方向均有排列。两个立柱固定部2的内侧分别设有一个柔性铰链结构4，柔性铰链结构4的复数个缓冲槽长度方向与连接件I的长度方向一致。两个柔性铰链结构4之间设有横梁固定部3，横梁固定部3上分别挖有六个横梁固定孔31。三个横梁固定孔31为一组，沿连接件I的宽度方向排列在一个柔性铰链结构4的内侧。除了上述的设计方式，本发明还可以采用如下结构:两个横梁固定部3设置在沿连接件I长度方向的两端，两个柔性铰链结构4分别设置在两个横梁固定部3的内侧，立柱固定部2设置在两个柔性铰链结构4之间。连接件I呈扁状长方形，连接件I的两侧分别为横梁固定部3，连接件I的中部为立柱固定部2，柔性铰链结构4为两个，分别设置在立柱固定部2和横梁固定部3之间。横梁固定孔31为至少两个，且均匀分布在连接件I的两侧。立柱固定孔21为至少两个，且均匀分布在柔性铰链结构4的内侧。使用本发明时，缓冲垫的长度方向与横梁的长度方向垂直，这样垂直于横梁长度方向的结构刚度很高，沿横梁长度方向的结构刚度较低。当横梁受热膨胀时，柔性铰链结构4能够沿着横梁长度方向发生变形，吸收横梁膨胀引起的形变量。而垂直横梁方向的结构因刚度较高，能够维持横梁原先的相对位置。当横梁收缩时，柔性铰链结构4的形变量恢复，横梁收缩回初始的位置而不引起结构的松动，保护横梁及相关的连接结构件，维持横梁的配合精度。本发明制作时，可以采用模具一次冲压成型，选择具有形变较好的材料，裁制成需要大小的长方形连接件I。在连接件I的两端挖出立柱固定孔，在立柱固定孔的内侧挖出复数个相互平行的缓冲槽，在缓冲槽的内侧挖出横梁固定孔。本发明制作时，也可以采用模具一次注塑成型等制作工艺。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节，其特征在于，包括一用于连接横梁和立柱的连接件，所述连接件采用一缓冲垫，所述连接件包括立柱固定部、横梁固定部，所述立柱固定部上设有用于与立柱固定的立柱固定孔，所述横梁固定部上设有用于与横梁固定的横梁固定孔，所述立柱固定部与所述横梁固定部之间采用柔性铰链结构连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节，其特征在于，所述立柱固定部和所述横杆固定部之间的连接件上挖有至少两个缓冲槽，至少两个所述缓冲槽相互平行设置，形成所述柔性铰链结构。
3.根据权利要求2所述的一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节，其特征在于，所述缓冲槽呈“I”字型，所述缓冲槽的端部设有圆形辅助槽；所述缓冲垫的长度方向与所述连接件的长度方向平行。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节，其特征在于，两个所述立柱固定部设置在沿连接件长度方向的两端，两个所述柔性铰链结构分别设置在两个所述立柱固定部的内侧，所述横梁固定部设置在两个所述柔性铰链结构之间。
5.根据权利要求4所述的一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节，其特征在于，所述连接件呈扁状长方形，所述连接件的两侧分别为立柱固定部，所述连接件的中部为横梁固定部，所述柔性铰链结构为两个，分别设置在所述立柱固定部和横梁固定部之间； 所述立柱固定孔为至少两个，且均匀分布在所述连接件的两侧； 所述横梁固定孔为至少两个，且均匀分布在柔性铰链结构的内侧。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节，其特征在于，两个所述横梁固定部设置在沿连接件长度方向的两端，两个所述柔性铰链结构分别设置在两个所述横梁固定部的内侧，所述立柱固定部设置在两个所述柔性铰链结构之间。
全文摘要
本发明涉及龙门机床技术领域，具体涉及一种连接结构。一种基于柔性铰链结构的横梁膨胀关节，包括一用于连接横梁和立柱的连接件，连接件采用一缓冲垫，连接件包括立柱固定部、横梁固定部，立柱固定部上设有用于与立柱固定的立柱固定孔，横梁固定部上设有用于与横梁固定的横梁固定孔，立柱固定部与横梁固定部之间采用柔性铰链结构连接。由于采用上述技术方案，采用本发明设置在横梁和立柱之间，能有效解决横梁受热膨胀引起的应力变形问题。
文档编号B23Q11/00GK103213020SQ201210015748
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者魏志凌, 宁军, 程晔, 蒋勤丰 申请人:昆山思拓机器有限公司