技术领域

[0001] 本发明属于复合关节领域， 更具体地说， 是涉及一种复合关节制作方法及使用 该方法制作的复合关节。

背景技术

[0002] 2008年美国 Biomimetic Millisystems室验室， 研发了被称为 "智能复合材料微结 构" （SCM) 的工艺。 智能复合材料微结构 （SCM) 工艺主要是在较小的体积内 大规模集成铰链结构， 以便适用于微小型机器人中。 这种铰链结构也称为复合 关节。 这种复合关节的特点是整体为单一扁平件， 折叠起来可以形成复杂的形 状和连接。

[0003] 请参阅图 1至图 5， 当前的复合关节的制作方法为： 首先提供两片刚性片 91， 并 在各刚性片 91的一面涂覆胶层 92; 然后根据待制作关节图样， 在上述两片刚性 片 91上激光切割出用作关节转动位的缝隙 911 ; 提供柔性布 93， 并将切割后的两 片刚性片 91对应粘接在柔性布 93的两面； 再使用激光切块出关节外框 94， 得到 复合关节 90。 这种结构， 由于作为关节转动位的上述缝隙 911处， 通过柔性布 93 连接该缝隙 911两侧的刚性片 91， 因而该缝隙 911两侧的刚性片 91可以相对转动 或摆动， 实现类似于关节的转动结构。

[0004] 这种复合关节组成的产品， 在使用吋， 部分复合关节的运动频率高， 往往需要 承受几十万、 上百万次的运动， 因而对复合关节的强度要求较高， 导致复合关 节的成本较高。

技术问题

[0005] 本发明的目的在于提供一种复合关节制作方法 ， 以解决现有技术中存在的复合 关节成本高的问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案是： 提供一种复合关节制作方法， 包 括如下步骤：

[0007] 确定区域： 根据待制作关节图样确定制作出关节中高强度 关节对应区域； [0008] 一次制片： 提供第一刚性片， 在所述第一刚性片的一面涂覆粘合剂以形成第 一 胶层， 根据所述待制作关节图样， 在所述第一刚性片上切割出用作关节转动位 的缝隙； 在所述第一刚性片上切割掉所述高强度关节对 应区域以形成第一缺口

[0009] 二次制片： 提供第二刚性片， 在所述第二刚性片的一面涂覆粘合剂以形成第 二 胶层， 根据所述待制作关节图样， 在所述第二刚性片上切割出用作关节转动位 的缝隙；

[0010] 三次制片： 提供第三刚性片， 在所述第三刚性片的一面涂覆粘合剂以形成第 三 胶层， 并在所述第三刚性片上切割出与所述高强度关 节对应区域相同的第一填 补片；

[0011] 粘接： 提供柔性布， 将切割后的所述第一刚性片和切割后的所述第 二刚性片对 应贴合在所述柔性布的两面；

[0012] 填补： 将所述第一填补片置于所述第一缺口中， 并贴合于所述柔性布上；

[0013] 切框： 根据所述待制作关节图样切割出关节外框， 得到复合关节。

[0014] 进一步地， 所述第一胶层与所述第二胶层使用相同的粘合 剂制作， 或者所述第 一胶层与所述第二胶层使用不同的粘合剂制作 。

[0015] 进一步地， 所述第一胶层与所述第三胶层使用相同的粘合 剂制作， 或者所述第 一胶层与所述第三胶层使用不同的粘合剂制作 。

[0016] 进一步地， 所述第一刚性片与所述第三刚性片为同样材料 的刚性片， 或者所述 第一刚性片与所述第三刚性片为不同材料的刚 性片。

[0017] 进一步地， 所述第一刚性片与所述第二刚性片为同样材料 的刚性片， 或者所述 第一刚性片与所述第二刚性片为不同材料的刚 性片。

[0018] 进一步地， 所述粘合剂使用 UV粘合剂或双组分粘合剂。

[0019] 进一步地， 所述三次制片步骤还包括根据所述待制作关节 图样， 在所述第三刚 性片上切割出用作关节转动位的缝隙。

[0020] 进一步地， 所述二次制片步骤还包括在所述第二刚性片上 切割掉所述高强度关 节对应区域以形成第二缺口；

[0021] 在所述粘接步骤之前还包括四次制片： 提供第四刚性片， 在所述第四刚性片的 一面涂覆粘合剂以形成第四胶层， 并在所述第四刚性片上切割出与所述高强度 关节对应区域相同的第二填补片；

[0022] 所述填补步骤还包括将所述第二填补片置于所 述第二缺口中， 并贴合于所述柔 性布上。

[0023] 进一步地， 所述四次制片步骤还包括根据所述待制作关节 图样， 在所述第四刚 性片上切割出用作关节转动位的缝隙。

[0024] 进一步地， 所述第四胶层与所述第三胶层使用相同的粘合 剂制作， 或者所述第 四胶层与所述第三胶层使用不同的粘合剂制作 。

[0025] 进一步地， 所述第四刚性片与所述第三刚性片为同样材料 的刚性片， 或者所述 第四刚性片与所述第三刚性片为不同材料的刚 性片。

[0026] 进一步地， 各所述缝隙采用激光切割出， 或者使用刀模切割出。

[0027] 进一步地， 各所述缝隙中： 宽度在 0.3mm以上的所述缝隙使用刀模切割出， 宽 度小于 0.3mm的所述缝隙使用激光切割出。

[0028] 进一步地， 所述切框步骤中， 采用激光切割或刀模切割出关节外框。

[0029] 进一步地， 所述柔性布的纤维纹路倾斜于所述缝隙的长度 方向。

[0030] 本发明的另一目的在于提供复合关节， 该复合关节由如上所述的方法制作。

发明的有益效果

有益效果

[0031] 本发明提供的复合关节制作方法的有益效果在 于： 与现有技术相比， 本发明复 合关节制作方法根据制作产品的待制作关节图 样确定出对应制作关节中高强度 关节对应区域， 而在加工第一刚性片吋， 在第一刚性片上切割掉高强度关节对 应区域， 而在第三刚性片切割出与高强度关节对应区域 相同的第一填补片， 在 将第一刚性片和第二刚性片粘贴在柔性布后， 将第一填补片填补在第一刚性片 上的第一缺口中， 再切割出关节外框以得到复合关节； 从而可以仅将第三刚性 片使用强度高的材料或涂覆强度高的粘合剂， 从而保证制作复合关节强度， 同 吋降低成本。 对附图的简要说明

附图说明

[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案 ， 下面将对实施例或现有技术描 述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性 的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0033] 图 1至图 4为现有技术的复合关节制作方法的过程示意� �；

[0034] 图 5为图 4中复合关节的正视结构示意图。

[0035] 图 6为本发明实施例提供的复合关节制作方法的� �程图；

[0036] 图 7至图 12为本发明实施例提供的复合关节制作方法的� ��程示意图；

[0037] 图 13为图 12中复合关节的正视结构示意图。

[0038] 其中， 图中各附图主要标记：

[0039] 10-复合关节； 11-第一刚性片； 112-第一缺口； 113-第一胶层； 12-第二刚性片 ； 123-第二胶层； 13-第一填补片； 131-第三胶层； 15-柔性布； 16-关节外框。

本发明的实施方式

[0040] 为了使本发明所要解决的技术问题、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下 结合附图及实施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的 具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

[0041] 需要说明的是， 当元件被称为 "固定于"或"设置于"另一个元件， 它可以直接在 另一个元件上或者间接在该另一个元件上。 当一个元件被称为是 "连接于"另一个 元件， 它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至 该另一个元件上。

[0042] 此外， 术语"第一"、 "第二 "仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重 要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此， 限定有 "第一"、 "第二 "的特 征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该 特征。 在本发明的描述中， "多个" 的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。

[0043] 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语"安装" 、 "相连"、 "连接 "应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接 ， 或一体地连接； 可以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可 以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互 作用 关系。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。

[0044] 本发明中， 强度高的粘合剂一般是指粘接后， 剥离强度较高的粘合剂； 而强度 低的粘合剂一般是指粘接后， 剥离强度较低的粘合剂。 剥离强度大于 lN/mm为 剥离强度较高； 而剥离强度在 lN/mm以下为剥离强度较低。

[0045] 请一并参阅图 6至图 13， 图 6为本发明实施例提供的复合关节制作方法的� �程图 ； 图 7中示出了一次制片得到的切割后的第一刚性� � 11的结构示意图； 图 7还示 出了二次制片得到的切割后的第二刚性片 12的结构示意图。 图 8示出了三次制片 得到的第一填补片 13的结构示意图。 图 9示出了切割后的第一刚性片 11与切割后 的第二刚性片 12粘合在柔性布 15上的过程示意图。 图 10示出了将第一填补片 13 置于第一缺口 112中， 并贴合于柔性布 15上的过程示意图。 图 11示出了切割关节 外框 16吋的过程示意图。 图 12示出了制作的复合关节 10的结构示意图。 图 13为 图 12中复合关节 10的正视结构示意图。

[0046] 现对本发明提供的复合关节制作方法进行说明 。 所述复合关节制作方法， 包括 如下步骤：

[0047] 确定区域 S1 : 根据待制作关节图样确定制作出关节中高强度 关节对应区域； [0048] 一次制片 S2: 提供第一刚性片 11， 在所述第一刚性片 11的一面涂覆粘合剂以形 成第一胶层 113， 根据所述待制作关节图样， 在所述第一刚性片 11上切割出用作 关节转动位的缝隙 111 ; 在所述第一刚性片 11上切割掉所述高强度关节对应区域 以形成第一缺口 112;

[0049] 二次制片 S3: 提供第二刚性片 12， 在所述第二刚性片 12的一面涂覆粘合剂以形 成第二胶层 123， 根据所述待制作关节图样， 在所述第二刚性片 12上切割出用作 关节转动位的缝隙 121 ;

[0050] 三次制片 S4: 提供第三刚性片， 在所述第三刚性片的一面涂覆粘合剂以形成第 三胶层 131， 并在所述第三刚性片上切割出与所述高强度关 节对应区域相同的第 一填补片 13; [0051] 粘接 S6: 提供柔性布 15， 将切割后的所述第一刚性片 11和切割后的所述第二刚 性片 12对应贴合在所述柔性布 15的两面；

[0052] 填补 S7: 将所述第一填补片 13置于所述第一缺口 112中， 并贴合于所述柔性布 1

5上；

[0053] 切框 S8: 根据所述待制作关节图样切割出关节外框 16， 得到复合关节 10。

[0054] 由于在设计制作关节图样吋， 就可以知道并确定制作出的产品中那些关节需 要 承受较高的强度， 因而可以根据待制作关节图样确定制作出关节 中高强度关节 对应区域。 在一次制片 S2步骤中， 在第一刚性片 11的一面涂覆粘合剂形成第一 胶层 113， 可以便于粘接操作； 而同吋在第一刚性片 11上切割掉上述确定的高强 度关节对应的区域， 则在第一刚性片 11上形成第一缺口 112， 这样可以露出制作 高强度关节对应的区域。 在二次制片 S3步骤中， 在第二刚性片 12的一面涂覆粘 合剂形成第二胶层 123， 可以便于粘接操作。 在三次制片 S4步骤中， 在第三刚性 片的一面涂覆粘合剂形成第三胶层 131， 可以便于粘接操作； 而在第三刚性片上 切割出与上述高强度关节对应的区域相同的第 一填补片 13; 从而在切割后的第 一刚性片 11和切割后的第二刚性片 12对应粘合在柔性布 15上后， 可以将第一填 补片 13置于第一缺口 112中， 并贴合于柔性布 15上， 再切割出关节外框 16， 得到 复合关节 10。

[0055] 本发明提供的复合关节制作方法， 与现有技术相比， 本发明复合关节制作方法 先根据制作产品的待制作关节图样确定出对应 制作关节中高强度关节对应区域 ， 而在加工第一刚性片 11吋， 在第一刚性片 11上切割掉高强度关节对应区域， 而在第三刚性片切割出与高强度关节对应区域 相同的第一填补片 13， 在将第一 刚性片 11和第二刚性片 12粘贴在柔性布 15后， 将第一填补片 13填补在第一刚性 片 11上的第一缺口 112中， 再切割出关节外框 16以得到复合关节 10; 从而可以仅 将第三刚性片使用强度高的材料或涂覆强度高 的粘合剂， 从而保证制作复合关 节 10强度， 同吋降低成本。 本发明的复合关节制作方法， 可以根据关节实际的 受力情况， 在大规模集成关节吋可在受力较大的位置使用 强度更高的刚性材料 和粘合剂， 在受力较小的位置使用强度更低的材料和粘合 剂。

[0056] 进一步地， 请一并参阅图 6至图 13， 作为本发明提供的复合关节制作方法的一 种具体实施方式， 所述三次制片 S4步骤还包括根据所述待制作关节图样， 在所 述第三刚性片上切割出用作关节转动位的缝隙 （图中未示出） 。 该方法可以在 三次制片 S4吋， 在第一填补片 13上制作出用作关节转动位的缝隙， 这样可以同 吋加工出多个需承受高强度的关节， 提高加工效率。 在其它实施例中， 也可以 每个需承受高强度的关节分别制作出第一填补 片 13， 以制作相应的关节。

[0057] 进一步地， 请一并参阅图 6至图 13， 作为本发明提供的复合关节制作方法的一 种具体实施方式， 所述二次制片 S3步骤还包括在所述第二刚性片 12上切割掉所 述高强度关节对应区域以形成第二缺口 （图中未示出） ；

[0058] 在所述粘接 S6步骤之前还包括四次制片 S5: 提供第四刚性片， 在所述第四刚性 片的一面涂覆粘合剂以形成第四胶层 （图中未示出） ， 并在所述第四刚性片上 切割出与所述高强度关节对应区域相同的第二 填补片 （图中未示出） ；

[0059] 所述填补 S7步骤还包括将所述第二填补片置于所述第二� ��口中， 并贴合于所述 柔性布 15上。

[0060] 通过在二次制片 S3步骤中， 在第二刚性片 12上切割掉上述确定的高强度关节对 应的区域， 则在第二刚性片 12上形成第二缺口， 这样可以露出制作高强度关节 对应的区域。 并提供四次制片 S5步骤中， 在第四刚性片的一面涂覆粘合剂形成 第四胶层， 可以便于粘接操作； 而在第四刚性片上切割出与上述高强度关节对 应的区域相同的第二填补片； 从而在切割后的第一刚性片 11和切割后的第二刚 性片 12对应粘合在柔性布 15上后， 可以将第一填补片 13置于第一缺口 112中， 将 第二填补片置于第二缺口中， 并贴合于柔性布 15上， 再切割出关节外框 16， 得 到复合关节 10。 通过四次制片 S5步骤， 可以同吋将第四刚性片使用强度高的材 料或涂覆强度高的粘合剂， 更好的提高制作复合关节 10强度。

[0061] 进一步地， 请一并参阅图 6至图 13， 作为本发明提供的复合关节制作方法的一 种具体实施方式， 所述四次制片 S5步骤还包括根据所述待制作关节图样， 在所 述第四刚性片上切割出用作关节转动位的缝隙 （图中未示出） 。 该方法可以在 四次制片 S5吋， 在第二填补片上制作出用作关节转动位的缝隙 ， 这样可以同吋 加工出多个需承受高强度的关节， 提高加工效率。 在其它实施例中， 也可以每 个需承受高强度的关节分别制作出第二填补片 ， 以制作相应的关节。 [0062] 进一步地， 请一并参阅图 7和图 12， 作为本发明提供的复合关节制作方法的一 种具体实施方式， 第一胶层 113与第三胶层 131使用不同的粘合剂制作， 如第一 胶层 113使用强度低的粘合剂制作， 即在第一刚性片 11上涂覆而强度低的粘合剂 ， 以制作形成第一胶层 113; 而第三胶层 131使用强度高的粘合剂制作， 即在第 一刚性片 11上涂覆而强度高的粘合剂， 以制作形成第三胶层 131 ; 以保证制作第 一填补片 13粘接 S6后的强度较高， 以便可以承受高强度的运动， 避免裂幵。 在 其它实施例中， 第一胶层 113与第二胶层 123也可以使用相同的粘合剂制作。

[0063] 进一步地， 请一并参阅图 7和图 12， 作为本发明提供的复合关节制作方法的一 种具体实施方式， 第一胶层 113与第二胶层 123使用相同的粘合剂制作， 这种方 式加工制作方便。 当然， 在其它实施例中， 第一胶层 113与第二胶层 123也可以 使用不同的粘合剂制作。 同理， 第二胶层 123与第三胶层 131可以使用相同的粘 合剂制作。 当然， 第二胶层 123与第三胶层 131可以使用不同的粘合剂制作。

[0064] 进一步地， 请一并参阅图 7和图 12， 作为本发明提供的复合关节制作方法的一 种具体实施方式， 第一刚性片 11与第三刚性片为不同材料的刚性片。 如第三刚 性片可以使用强度更高的材料的刚性片， 以保证制作第一填补片 13有较高的强 度， 以便可以承受高强度的运动， 提高对应制作关节的强度， 提高抗磨损性能 。 如第一刚性性可以使用塑料片， 而第三刚性片使用铝片等。 当然， 在其它实 施例中， 第一刚性片 11与第三刚性片也可以为同样材料的刚性片。 该结构加工 制作方便。

[0065] 进一步地， 请一并参阅图 7和图 12， 作为本发明提供的复合关节制作方法的一 种具体实施方式， 第一刚性片 11与第二刚性片 12为同样材料的刚性片。 方便加 工制作。 当然， 在其它实施例中， 第一刚性片 11与第二刚性片 12也可以为不同 材料的刚性片。 同理， 第三刚性片与第二刚性片 12可以为同样材料的刚性片。 当然， 第三刚性片与第二刚性片 12也可以为不同材料的刚性片。

[0066] 进一步地， 请一并参阅图 7、 图 8和图 12， 作为本发明提供的复合关节制作方法 的一种具体实施方式， 第一胶层 113、 第二胶层 123、 第三胶层 131和第四胶层均 使用粘合剂制作。 本实施例中， 粘合剂使用 UV粘合剂或双组分粘合剂。 双组分 粘合剂可以为 AB胶。 UV粘合剂可以为 UV固化胶。 在其它实施例中， 粘合剂也 可以使用热熔胶。 当然， 即便是同种类的粘合剂， 如同样是双组分粘合剂， 其 粘接 S6强度也存在不同。

[0067] 进一步地， 请一并参阅图 7和图 12， 作为本发明提供的复合关节制作方法的一 种具体实施方式， 第四胶层与第三胶层 131使用相同的粘合剂制作， 以方便加工 制作， 可以使制作相应的关节对应柔性布 15两侧的刚性片粘接 S6强度相同。 当 然在其它实施例中， 第四胶层与第三胶层 131也可以使用不同的粘合剂制作。

[0068] 进一步地， 请一并参阅图 7和图 12， 作为本发明提供的复合关节制作方法的一 种具体实施方式， 第四刚性片与第三刚性片为同样材料的刚性片 。 由于第四刚 性片用于制作第二填补片， 第三刚性片用于制作第一填补片 13， 使用同样材料 的刚性片作为第三刚性片和第四刚性片， 可以使制作相应的关节对应柔性布 15 两侧的刚性片强度相同， 以保护该关节的强度。 当然， 在其它实施例中， 第四 刚性片与第三刚性片也可以为不同材料的刚性 片。

[0069] 进一步地， 请一并参阅图 7、 图 8和图 11， 作为本发明提供的复合关节制作方法 的一种具体实施方式， 各缝隙采用激光切割出。 上述各缝隙是指， 在第一刚性 片 11上切割用作关节转动位的缝隙 111， 在第二刚性片 12上切割用作关节转动位 的缝隙 121， 在第三刚性片上切割用作关节转动位的缝隙。 当然加工第四刚性片 是， 上述缝隙还包括在第四刚性片上切割用作关节 转动位的缝隙。

[0070] 进一步地， 请一并参阅图 7、 图 8和图 11， 作为本发明提供的复合关节制作方法 的一种具体实施方式， 各缝隙使用刀模切割出。 使用刀模切割， 加工制作方便 ， 效率高。

[0071] 进一步地， 请一并参阅图 7、 图 8和图 11， 作为本发明提供的复合关节制作方法 的一种具体实施方式， 由于制作的不同关节的摆动角度不同， 相应地， 需要的 缝隙的宽度也不相同。 各缝隙中： 宽度在 0.3mm以上的缝隙使用刀模切割出， 宽 度小于 0.3mm的缝隙使用激光切割出。 将宽度在 0.3mm以上的缝隙使用刀模切割 ， 可以提高加工效率。 同吋将宽度小于 0.3mm的缝隙使用激光切割， 可以保证加 工的精度。 当然同样宽度的缝隙， 根据使用刚性片厚度不同， 关节摆动角度也 不同； 使用刚性片的厚度越厚， 相同宽度的缝隙对应的关节摆动角度越小， 故 制作某些产品吋， 可以完全使用刀模切割。 [0072] 进一步地， 请一并参阅图 6至图 8和图 11， 作为本发明提供的复合关节制作方法 的一种具体实施方式， 切框 S8步骤中， 采用激光切割出关节外框 16。 以保证切 割精度。

[0073] 进一步地， 请一并参阅图 6至图 8和图 11， 作为本发明提供的复合关节制作方法 的一种具体实施方式， 切框 S8步骤中， 采用刀模切割出关节外框 16。 以提高切 割效率。

[0074] 进一步地， 请一并参阅图 13， 作为本发明提供的复合关节制作方法的一种具 体 实施方式， 柔性布 15的纤维纹路倾斜于缝隙的长度方向。 将柔性布 15的纤维纹 路设置倾斜于缝隙的长度方向， 可以在单位关节面积下增大 40%的寿命和关节强 度。

[0075] 请参阅图 12和图 13， 本发明实施例还公幵了一种复合关节 10， 该复合关节 10由 如上所述的方法制作。 该复合关节 10可以在保证关节强度的同吋， 降低的成本

[0076] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。