一種擺動致動器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種擺動致動器，包括支撐架，所述支撐架包括兩個以上的彈簧座，彈簧座上下布置，相鄰兩個彈簧座之間設(shè)置有支撐桿及兩根以上豎直的彈簧，彈簧的材料為雙程記憶合金，彈簧的上下兩端分別固定連接在與其相鄰的上下兩個彈簧座上，相鄰兩個彈簧座之間通過支撐桿連接在一起，每個支撐桿的上端均通過銷軸鉸接在其上方的彈簧座上且下端均固定連接在其下方的彈簧座上。本發(fā)明不僅具有驅(qū)動力大、結(jié)構(gòu)簡單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、無噪聲、無磁性、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，而且具有類生物擺動的優(yōu)異性能和簡潔緊湊的結(jié)構(gòu)，雙程記憶合金彈簧的柔性好，能保證擺動致動器的抗沖擊性。
【專利說明】一種擺動致動器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及致動器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種擺動致動器。
【背景技術(shù)】
[0002]擺動是基本的運(yùn)動形式之一，擺動驅(qū)動的形式在實(shí)際應(yīng)用的場合有很多。目前，國內(nèi)外已經(jīng)有許多研宄機(jī)構(gòu)利用電機(jī)、壓電陶瓷材料等驅(qū)動方式對擺動致動器展開了研宄，傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動的擺動致動器具有輸出力大，擺動角度大的優(yōu)點(diǎn)，但是存在著機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、體積大、質(zhì)量大、能效低、噪聲大、靈活性差等缺點(diǎn)。壓電陶瓷驅(qū)動的擺動致動器具有響應(yīng)快，輸出力大的優(yōu)點(diǎn)，但是該驅(qū)動產(chǎn)生的變形小，需要放大機(jī)構(gòu)，功率質(zhì)量比小。除了電機(jī)、壓電陶瓷等驅(qū)動的擺動致動器外，現(xiàn)在有一種技術(shù)是采用介電彈性體通電變形，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的擺動，該機(jī)構(gòu)具有響應(yīng)速度快、擺動角度大等優(yōu)點(diǎn)，但該機(jī)構(gòu)同時存在著驅(qū)動電壓高(數(shù)千伏的驅(qū)動電壓)、驅(qū)動力小(驅(qū)動力僅幾牛頓到幾十牛頓)以及對結(jié)構(gòu)形狀有特殊的要求等缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種擺動致動器，該擺動致動器驅(qū)動電壓低、驅(qū)動力大、結(jié)構(gòu)簡單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、便于安裝。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種擺動致動器，包括支撐架，所述支撐架包括兩個以上的彈簧座，彈簧座上下布置，相鄰兩個彈簧座之間設(shè)置有支撐桿及兩根以上豎直的彈簧，彈簧的材料為雙程記憶合金，彈簧的上下兩端分別固定連接在與其相鄰的上下兩個彈簧座上，相鄰兩個彈簧座之間通過支撐桿連接在一起，每個支撐桿的上端均通過銷軸鉸接在其上方的彈簧座上且下端均固定連接在其下方的彈簧座上。
[0005]優(yōu)選地，每根彈簧均通過隔熱套與彈簧座相連，隔熱套固定連接在彈簧座上，每根彈簧的端部均固定連接在隔熱套上。
[0006]優(yōu)選地，每根彈簧均螺紋連接在隔熱套的內(nèi)壁上。
[0007]優(yōu)選地，所述隔熱套的內(nèi)腔設(shè)置有隔斷臺，隔斷臺將隔熱套的內(nèi)腔分隔成上腔和下腔。
[0008]優(yōu)選地，彈簧座的下端面相對設(shè)置有兩個凸塊，支撐桿的上端卡入兩個凸塊之間，所述銷軸將支撐桿和兩個凸塊連接在一起。
[0009]優(yōu)選地，所述彈簧座整體呈長方體形，其中部鏤空。
[0010]優(yōu)選地，彈簧由CuZnAl雙程記憶合金材料制成，其表面鍍錫。
[0011]優(yōu)選地，相鄰兩個彈簧座之間設(shè)置的彈簧的數(shù)量為2?10個。
[0012]優(yōu)選地，所述彈簧為加熱時伸長的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個彈簧座之間的每根彈簧的預(yù)拉伸量為10%?30%。
[0013]優(yōu)選地，所述彈簧為加熱時縮短的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個彈簧座之間的每根彈簧的預(yù)壓縮量為10%?30%。
[0014]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0015]本發(fā)明擺動致動器采用雙程記憶合金材料的彈簧作為擺動執(zhí)行件，初始狀態(tài)，擺動致動器兩側(cè)的彈簧抗力相同，故擺動致動器處于平衡狀態(tài)；當(dāng)給一側(cè)的彈簧通電加熱時，在熱激勵下彈簧發(fā)生相變，另一側(cè)的預(yù)拉伸或預(yù)壓縮的彈簧具有回復(fù)到原長的趨勢，擺動致動器兩側(cè)的彈簧抗力失衡，故擺動致動器擺向一側(cè)。當(dāng)通電加熱的激勵撤去后，彈簧又能恢復(fù)到原來兩側(cè)的彈簧抗力相同的狀態(tài)，擺動致動器重新回到原來平衡狀態(tài)。本發(fā)明不僅具有驅(qū)動力大、結(jié)構(gòu)簡單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，而且具有類生物擺動的優(yōu)異性能和簡潔緊湊的結(jié)構(gòu)，雙程記憶合金彈簧的柔性好，保證擺動致動器的抗沖擊性。
[0016]另外，如果彈簧座的數(shù)量為三個以上，則擺動致動器的擺動角度可以由多個彈簧座的擺動角度累加而成，彈簧座越多，擺動致動器擺動角度就越大，擺動致動器的柔性就越大，其擺動靈活性就越高，實(shí)現(xiàn)了仿生驅(qū)動和柔性驅(qū)動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明平衡狀態(tài)下的示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明擺動后的示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明中彈簧座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明中隔熱套的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023]如圖1?圖4所示，一種擺動致動器，包括支撐架I，所述支撐架I包括兩個以上的彈簧座11，彈簧座11上下布置，相鄰兩個彈簧座11之間設(shè)置有支撐桿12及兩根以上豎直的彈簧2，彈簧2的材料為雙程記憶合金，優(yōu)選地，彈簧2由CuZnAl雙程記憶合金材料制成，其表面鍍錫。彈簧2的上下兩端分別固定連接在與其相鄰的上下兩個彈簧座11上，相鄰兩個彈簧座11之間通過支撐桿12連接在一起，每個支撐桿12的上端均通過銷軸3鉸接在其上方的彈簧座11上，因此，支撐桿12上端連接的彈簧座11可以繞銷軸3轉(zhuǎn)動，即其能夠擺動。支撐桿12的數(shù)量可以設(shè)置多根，此多根支撐桿12排列在一條直線上，這樣可以進(jìn)一步提高支撐架I的穩(wěn)定性，也有助于彈簧座11的準(zhǔn)確擺動。優(yōu)選地，彈簧座11的下端面相對設(shè)置有兩個凸塊13，支撐桿12的上端卡入兩個凸塊13之間，所述銷軸3將支撐桿12和兩個凸塊13連接在一起，兩個凸塊13夾住支撐桿12，可以提高支撐桿12的穩(wěn)定性，支撐桿12不易晃動，這樣可以進(jìn)一步提高致動器的精度。每個支撐桿12下端均固定連接在其下方的彈簧座11上。支撐桿12為T形桿，其小端插入兩個凸臺13之間，其大端通過螺栓固定連接在其下方的彈簧座11上。
[0024]優(yōu)選地，所述彈簧座11整體呈長方體形，其中部鏤空，這樣一是可以降低彈簧座11的重量，有助于其快速擺動和回位，進(jìn)而提高致動器的靈敏度；另外，如果彈簧座11呈長方體，則其受到銷軸3的限制，只能跟著銷軸3旋轉(zhuǎn)，其可以在特定的方向上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方位比較好控制。
[0025]圖1?圖3示出了三個彈簧座11時的情況。使用時，還可以進(jìn)行擴(kuò)展，在最上方和最下方的彈簧座11上安裝彈簧2、支撐桿12及其它彈簧座11等零件。如果把一個彈簧座11、連接在一個彈簧座11某一端上的支撐桿12、多根彈簧2及多個隔熱套4看作一個作動單元，則這些作動單元可以進(jìn)行疊加安裝，這樣致動器就可以有N個作動單元工作(其中N為正整數(shù))。
[0026]進(jìn)一步，每根彈簧2均通過隔熱套4與彈簧座11相連，隔熱套4固定連接在彈簧座11上，每根彈簧2的端部均固定連接在隔熱套4上，隔熱套4的材料為可加工的微晶玻璃陶瓷。作為優(yōu)選，每根彈簧2均螺紋連接在隔熱套4的內(nèi)壁上。參照圖5，所述隔熱套4的內(nèi)腔設(shè)置有隔斷臺41，隔斷臺41將隔熱套4的內(nèi)腔分隔成上腔和下腔。隔熱套4的外側(cè)設(shè)置有外螺紋，內(nèi)側(cè)設(shè)置有內(nèi)螺紋，隔熱套4的外側(cè)螺紋連接在彈簧座11上，其內(nèi)側(cè)螺紋連接彈簧2。如果上下相對的兩根彈簧2安裝在同一個隔熱套4內(nèi)，則隔熱套4內(nèi)的隔斷臺41可以防止其內(nèi)連接的兩根彈簧2相互擠壓而影響預(yù)伸長量或預(yù)壓縮量。由于彈簧2會進(jìn)行加熱升溫，因此隔熱套4能有效防止彈簧2上的熱量擴(kuò)散到其它的零件上，以防影響其它零件的正常使用。
[0027]進(jìn)一步，相鄰兩個彈簧座11之間設(shè)置的彈簧2的數(shù)量為2?10個；當(dāng)彈簧的數(shù)量為四個以上時，這些彈簧2分成兩列設(shè)置在彈簧座11上，這樣比較容易控制彈簧座11的轉(zhuǎn)動方向，彈簧座11的轉(zhuǎn)動比較準(zhǔn)確，不易發(fā)生晃動及偏離預(yù)定位置，而且也有助于提高致動器的驅(qū)動力。如果相鄰兩個彈簧座11之間設(shè)置的彈簧2的數(shù)量為偶數(shù)個，則這兩列彈簧2左右對稱設(shè)置在彈簧座11上。
[0028]進(jìn)一步，作為一種選擇，所述彈簧2可以為加熱時高溫伸長的雙程記憶合金彈簧，其處于伸長狀態(tài)的相變溫度為80°C?95°C，相鄰兩個彈簧座11之間的每根彈簧2的預(yù)拉伸量為10%?30%;或者，作為另一種選擇，所述彈簧2可以為加熱時高溫縮短的雙程記憶合金彈簧，其處于縮短狀態(tài)的相變溫度為65°C?85°C，相鄰兩個彈簧座11之間的每根彈簧2的預(yù)壓縮量為10%?30%。每根彈簧2在安裝時先進(jìn)行預(yù)拉伸或預(yù)壓縮，這樣便于通電加熱后其快速帶動彈簧座11擺動，這種結(jié)構(gòu)會顯著提高擺動致動器的響應(yīng)速度、驅(qū)動力和擺動角度，有助于提高工作效率。
[0029]本擺動致動器采用雙程記憶合金材料的彈簧2作為擺動執(zhí)行件，初始狀態(tài)，擺動致動器兩側(cè)的彈簧2抗力相同，故擺動致動器處于平衡狀態(tài)，彈簧座11不擺動。當(dāng)給一側(cè)的彈簧2通電加熱時，在熱激勵下彈簧2發(fā)生相變，另一側(cè)的預(yù)拉伸或預(yù)壓縮的彈簧2具有回復(fù)到原長的趨勢，擺動致動器兩側(cè)的彈簧2抗力失衡，故擺動致動器擺向一側(cè)。當(dāng)通電加熱的激勵撤去后，彈簧2又能恢復(fù)到原來兩側(cè)的彈簧2抗力相同的狀態(tài)，擺動致動器重新回到原來平衡狀態(tài)。本發(fā)明不僅具有驅(qū)動力大、結(jié)構(gòu)簡單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、噪聲低、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，而且具有類生物擺動的優(yōu)異性能和簡潔緊湊的結(jié)構(gòu)，彈簧2的柔性好，保證擺動致動器的抗沖擊性。
[0030]如果彈簧座η的數(shù)量為兩個，則在上的彈簧座Ii能夠擺動，在下的彈簧座Ii不能擺動。
[0031]如果彈簧座11的數(shù)量為三個以上，則最下方的彈簧座11不能擺動，在上的所有彈簧座11均能擺動，擺動致動器的擺動角度可以由多個彈簧座11的擺動角度累加而成，彈簧座11越多，擺動致動器擺動角度就越大，擺動致動器的柔性就越大，其擺動靈活性就越高，實(shí)現(xiàn)了仿生驅(qū)動和柔性驅(qū)動。
[0032]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種擺動致動器，包括支撐架(1)，其特征在于:所述支撐架(1)包括兩個以上的彈簧座(11)，彈簧座(11)上下布置，相鄰兩個彈簧座(11)之間設(shè)置有支撐桿(12)及兩根以上豎直的彈簧(2)，彈簧(2)的材料為雙程記憶合金，彈簧(2)的上下兩端分別固定連接在與其相鄰的上下兩個彈簧座(11)上，相鄰兩個彈簧座(11)之間通過支撐桿(12)連接在一起，每個支撐桿(12)的上端均通過銷軸(3)鉸接在其上方的彈簧座(11)上且下端均固定連接在其下方的彈簧座(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺動致動器，其特征在于:每根彈簧(2)均通過隔熱套(4)與彈簧座(11)相連，隔熱套(4)固定連接在彈簧座(11)上，每根彈簧(2)的端部均固定連接在隔熱套(4)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種擺動致動器，其特征在于:每根彈簧(2)均螺紋連接在隔熱套(4)的內(nèi)壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種擺動致動器，其特征在于:所述隔熱套(4)的內(nèi)腔設(shè)置有隔斷臺(41)，隔斷臺(41)將隔熱套(4)的內(nèi)腔分隔成上腔和下腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺動致動器，其特征在于:彈簧座(11)的下端面相對設(shè)置有兩個凸塊(13)，支撐桿(12)的上端卡入兩個凸塊(13)之間，所述銷軸(3)將支撐桿(12)和兩個凸塊(13)連接在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺動致動器，其特征在于:所述彈簧座(11)整體呈長方體形，其中部鏤空。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺動致動器，其特征在于:彈簧(2)由CuZnAl雙程記憶合金材料制成，其表面鍍錫。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺動致動器，其特征在于:相鄰兩個彈簧座(11)之間設(shè)置的彈簧⑵的數(shù)量為2?10個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺動致動器，其特征在于:所述彈簧(2)為加熱時伸長的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個彈簧座(11)之間的每根彈簧(2)的預(yù)拉伸量為10%?30%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺動致動器，其特征在于:所述彈簧(2)為加熱時縮短的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個彈簧座(11)之間的每根彈簧(2)的預(yù)壓縮量為10%?30%。
【文檔編號】F03G1/00GK104481822SQ201410467730
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】李響, 袁長宏, 李振華 申請人:湖北三江航天紅林探控有限公司