自傳感驅動材料體及驅動傳感裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種自傳感驅動材料體，包括可伸縮材料體、傳感體以及連接體，所述可伸縮材料體和傳感體分別與連接體相連接，所述連接體將可伸縮材料體的伸縮位移同步轉化到傳感體上，改變傳感體輸出的傳感信號，進而建立伸縮位移與傳感信號之間的對應關系。同時還提供了應用上述自傳感驅動材料體的驅動傳感裝置。本發明結構簡單、質量輕、響應頻率高，滿足現代工業對精密控制的需求。
【專利說明】自傳感驅動材料體及驅動傳感裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及驅動傳感器【技術領域】，具體地，涉及一種自傳感驅動材料體及驅動傳
感裝置。
【背景技術】
[0002]傳感驅動位移裝置主要應用于機械加工定位及測量裝置中，通過驅動位移及傳感信息之間的對應關系，對測量及定位進行控制。現有的傳感驅動位移裝置，主要通過電機進行控制，這種結構導致產品結構復雜、質量重、且移動控制精度低，無法滿足現代工業對精密控制及定位的需求。
[0003]目前沒有發現同本發明類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供了一種自傳感驅動材料體及驅動傳
感裝置。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的。
[0006]根據本發明的第一個方面，提供了一種自傳感驅動材料體，包括可伸縮材料體、傳感體以及連接體，所述可伸縮材料體和傳感體分別與連接體相連接，所述連接體將可伸縮材料體的伸縮位移同步轉化到傳感體上，改變傳感體輸出的傳感信號，進而建立伸縮位移與傳感信號之間的對應關系。
[0007]優選地，所述傳感體與可伸縮材料體之間并行設置，所述傳感體和可伸縮材料體的兩端分別與連接體固聯。
[0008]優選地，所述傳感體嵌入在所述可伸縮材料體內部。
[0009]優選地，所述傳感體與可伸縮材料體之間通過預緊機構串行設置；
[0010]所述傳感體包括I個線體傳感材料或多個并行設置的線體傳感材料；所述線體傳感材料采用電阻應變材料、光纖傳感材料或滑線變阻材料；
[0011]所述預緊機構包括端蓋、傳動桿以及預緊固定桿，所述連接體包括第一連接體和第二連接體；其中，所述可伸縮材料體的一端與端蓋緊密接觸，所述可伸縮材料體的另一端與第一連接體緊密接觸，所述傳感體的一端與第二連接體固接，傳感體的另一端與預緊固定桿固接，所述傳動桿設置于第一連接體和第二連接體之間。
[0012]優選地，所述傳感體與可伸縮材料體之間通過預緊機構串行設置；
[0013]所述傳感體包括I個塊體傳感材料或多個并行設置的塊體傳感材料，所述塊體傳感材料采用磁致伸縮材料、永磁體或電磁體，所述塊體傳感材料的外部設有感應線圈；
[0014]所述預緊機構包括端蓋和蝶形彈簧，所述連接體包括第一連接體和第二連接體；其中，所述可伸縮材料體的一端與端蓋緊密接觸，所述可伸縮材料體的另一端與第一連接體緊密接觸，所述傳感體的一端與第一連接體固接，傳感體的另一端通過預緊彈簧與第二連接體固接。
[0015]根據本發明的另一個方面，提供了一種驅動傳感裝置，包括框架體、自傳感驅動材料部以及激勵體，所述自傳感驅動材料部設置于框架體的內部，包括若干個上述的自傳感驅動材料體，所述激勵體設置于對自傳感驅動材料體產生磁勵磁場的位置上；
[0016]所述若干個自傳感驅動材料體設置于如下任一個或任多個位移輸出方向上:
[0017]平動方向:
[0018]-X 方向；
[0019]-Y 方向；
[0020]-Z 方向；
[0021]轉動方向:
[0022]_α 方向；
[0023]方向；
[0024]-Y 方向。
[0025]優選地，還包括位移輸出桿，所述位移輸出桿的一端連接在自傳感驅動材料體的位移輸出端上，所述位移輸出桿的另一端至少部分設置于框架體的外部。
[0026]優選地，所述自傳感驅動材料體設置位移輸出桿的一端與框架體之間設置有蝶形彈黃。
[0027]優選地，所述激勵體采用如下任一種形式:
[0028]-電磁線圈，所述電磁線圈設置于框架體的內部，并包覆于自傳感驅動材料體的外部;
[0029]-電磁體或永磁體，所述電磁體或永磁體可移動地設置于框架體的外部，根據需要變換對自傳感驅動材料體產生磁勵磁場的位置。
[0030]優選地，所述端蓋與框架體螺紋連接。
[0031]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0032]1、本發明將傳感體與可伸縮材料體相連，將可伸縮材料體的伸縮位移同步轉化到傳感體上，傳感體采用磁致巨阻材料、電阻應變材料、光纖傳感器、滑線變阻器等，在傳感體產生位移的同時，改變自傳感信號，得到伸縮位移與自傳感信號之間的對應關系，進而實現對位移輸出的精密控制；
[0033]2、通過伸縮位移與自傳感信號之間的對應關系，還可以實現電磁場強度、電流強度自傳感的精密控制；
[0034]3、將傳感體置于或嵌入可伸縮材料體中，可以增大傳感信號強度和穩定性；
[0035]4、若干個自傳感材料體共同輸出位移，能夠實現多維(三個平動、三個轉動)位移觸感；
[0036]5、本發明結構簡單、質量輕、響應頻率高，滿足現代工業對精密控制的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0038]圖1為本發明自傳感驅動材料體并行結構示意圖及工作效果比對圖，其中，(a)為被激勵如，(b)為被激勵后；
[0039]圖2為本發明自傳感驅動材料體多傳感體并行結構示意圖；
[0040]圖3為本發明自傳感驅動材料體線體串行結構示意圖；
[0041]圖4為本發明自傳感驅動材料體塊體串行結構示意圖；
[0042]圖5為本發明第一種驅動傳感裝置結構示意圖；
[0043]圖6為本發明第二種驅動傳感裝置結構示意圖；
[0044]圖7為本發明第三種驅動傳感裝置結構示意圖；
[0045]圖中:1為可伸縮材料體,2為傳感體，3為連接體，4為自傳感驅動材料體，5為框架體，6為激勵體,7為蝶形彈簧,8為位移輸出桿,81為傳動桿,82為預緊固定桿,9為端蓋。
【具體實施方式】
[0046]下面對本發明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
[0047]請同時參閱圖1至圖7。
[0048]實施例1
[0049]本實施例提供了一種自傳感驅動材料體，包括可伸縮材料體、傳感體以及連接體，所述可伸縮材料體和傳感體分別與連接體相連接，所述連接體將可伸縮材料體的伸縮位移同步轉化到傳感體上，改變傳感體輸出的傳感信號，進而建立伸縮位移與傳感信號之間的對應關系。
[0050]進一步地，如圖1和圖2所示，所述傳感體與可伸縮材料體之間并行設置，所述傳感體和可伸縮材料體的兩端分別與連接體固聯。
[0051]進一步地，所述傳感體嵌入在所述可伸縮材料體內部，增加觸感信號強度和穩定性。
[0052]進一步地，如圖3所示，所述傳感體與可伸縮材料體之間通過預緊機構串行設置；
[0053]所述傳感體包括I個線體傳感材料或多個并行設置的線體傳感材料；所述線體傳感材料采用電阻應變材料、光纖傳感材料或滑線變阻材料；
[0054]所述預緊機構包括端蓋、傳動桿以及預緊固定桿，所述連接體包括第一連接體和第二連接體；其中，所述可伸縮材料體的一端與端蓋緊密接觸，所述可伸縮材料體的另一端與第一連接體緊密接觸，所述傳感體的一端與第二連接體固接，傳感體的另一端與預緊固定桿固接，所述傳動桿設置于第一連接體和第二連接體之間。
[0055]工作前，需要對可伸縮材料體和傳感體進行預緊，即，旋緊端蓋，預緊力通過可伸縮材料體傳遞至第一連接體，再通過傳動桿傳遞至第二連接體；由于傳感體固連在第二連接體和預緊固定桿之間，拉緊第二連接體進而拉緊傳感體，完成預緊過程。
[0056]線體為易拉伸材料體的統稱。
[0057]進一步地，如圖4所示，所述傳感體與可伸縮材料體之間通過預緊機構串行設置；
[0058]所述傳感體包括I個塊體傳感材料或多個并行設置的塊體傳感材料，所述塊體傳感材料采用磁致伸縮材料、永磁體或電磁體，所述塊體傳感材料的外部設有感應線圈；[0059]當采用永磁體或電磁體時，電流變化即電磁場變化,通過感應線圈檢測，實現電磁場強度、電流強度自傳感。
[0060]所述預緊機構包括端蓋和蝶形彈簧，所述連接體包括第一連接體和第二連接體；其中，所述可伸縮材料體的一端與端蓋緊密接觸，所述可伸縮材料體的另一端與第一連接體緊密接觸，所述傳感體的一端與第一連接體固接，傳感體的另一端通過預緊彈簧與第二連接體固接，預緊彈簧用于保證可伸縮材料體的移動位移空間。
[0061]工作前，需要對可伸縮材料體和傳感體進行預緊，S卩，旋緊端蓋，預緊力通過可伸縮材料體傳遞至第一連接體，由于傳感體設置于第一連接體和第二連接體之間，推動第一連接體使傳感體在第一連接體和第二連接體之間夾緊，完成預緊過程。
[0062]塊體為不易拉伸材料的統稱。
[0063]實施例2
[0064]實施例2為實施例1的具體應用實施例。
[0065]本實施例提供了一種驅動傳感裝置，包括框架體、自傳感驅動材料部以及激勵體，所述自傳感驅動材料部設置于框架體的內部，包括若干個實施例1提供的自傳感驅動材料體，所述激勵體設置于對自傳感驅動材料體產生磁勵磁場的位置上；
[0066]所述若干個自傳感驅動材料體設置于如下任一個或任多個位移輸出方向上:
[0067]平動方向:
[0068]-X 方向；
[0069]-Y 方向；
[0070]-Z 方向；
[0071]轉動方向:
[0072]_α 方向；
[0073]_β 方向；
[0074]-Y 方向。
[0075]進一步地，還包括位移輸出桿，所述位移輸出桿的一端連接在自傳感驅動材料體的位移輸出端上，所述位移輸出桿的另一端至少部分設置于框架體的外部。
[0076]進一步地，所述自傳感驅動材料體設置位移輸出桿的一端與框架體之間設置有蝶形彈簧。
[0077]進一步地，所述激勵體采用如下任一種形式:
[0078]-電磁線圈，所述電磁線圈設置于框架體的內部，并包覆于自傳感驅動材料體的外部，如圖3至圖5所示；
[0079]-電磁體或永磁體，所述電磁體或永磁體可移動地設置于框架體的外部，根據需要變換對自傳感驅動材料體產生磁勵磁場的位置，如圖6和圖7所示。
[0080]進一步地，所述端蓋與框架體螺紋連接。
[0081]上述兩個實施例中:
[0082]可伸縮材料體為受電、磁、熱、光、機械力作用可產生伸縮形變的材料體；
[0083]傳感體可以采用磁致巨阻材料、電阻應變材料、光纖材料、滑線變阻器等；
[0084]磁致巨阻材料:一種受磁場激勵可改變其電阻大小的材料，從而改變電信號，即通過測量所改變的電信號值，對應知道磁場強度，在該強度磁場激勵下，可伸縮材料體產生對應的伸長驅動量，實現驅動過程中驅動伸縮量值的對應電信號，從而實現驅動伸縮的自傳感；
[0085]電阻應變材料:即材料在可伸縮材料體作用下被拉伸或壓縮該材料，由于泊松效應，其橫截面積發生變化，從而材料的電阻發生相應變化，所檢測的電壓信號發生變化，即可測得對應伸縮量，而實現驅動過程中驅動伸縮量值的自傳感；
[0086]光纖傳感器，包括光源、敏感元件(光纖的或非光纖的)、光探測器、信號處理系統以及光纖等，其原理是研究光在調制區內，外界信號(溫度、壓力、應變、位移、振動、電場等)與光的相互作用，可能引起光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等光學性質的變化；光纖在可伸縮材料體的伸縮位移作用下伸長或縮短，從而對應檢測出可伸縮材料體的驅動變形量，實現自傳感驅動；
[0087]滑線變阻器:通過驅動位移變化，而使滑線變阻器的探針位置變化，而使檢測電阻值與對應驅動位移建立聯系，從而實現自傳感驅動。
[0088]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種自傳感驅動材料體，其特征在于，包括可伸縮材料體、傳感體以及連接體，所述可伸縮材料體和傳感體分別與連接體相連接，所述連接體將可伸縮材料體的伸縮位移同步轉化到傳感體上，改變傳感體輸出的傳感信號，進而建立伸縮位移與傳感信號之間的對應關系。
2.根據權利要求1所述的自傳感驅動材料體，其特征在于，所述傳感體與可伸縮材料體之間并行設置，所述傳感體和可伸縮材料體的兩端分別與連接體固聯。
3.根據權利要求2所述的自傳感驅動材料體，其特征在于，所述傳感體嵌入在所述可伸縮材料體內部。
4.根據權利要求1所述的自傳感驅動材料體，其特征在于，所述傳感體與可伸縮材料體之間通過預緊機構串行設置； 所述傳感體包括I個線體傳感材料或多個并行設置的線體傳感材料；所述線體傳感材料采用電阻應變材料、光纖傳感材料或滑線變阻材料； 所述預緊機構包括端蓋、傳動桿以及預緊固定桿，所述連接體包括第一連接體和第二連接體；其中，所述可伸縮材料體的一端與端蓋緊密接觸，所述可伸縮材料體的另一端與第一連接體緊密接觸，所述傳感體的一端與第二連接體固接，傳感體的另一端與預緊固定桿固接，所述傳動桿設置于第一連接體和第二連接體之間。
5.根據權利要求1所述的自傳感驅動材料體，其特征在于，所述傳感體與可伸縮材料體之間通過預緊機構串行設置； 所述傳感體包括I個塊體傳感材料或多個并行設置的塊體傳感材料，所述塊體傳感材料采用磁致伸縮材料、永磁體或電磁體，所述塊體傳感材料的外部設有感應線圈； 所述預緊機構包括端蓋和蝶形彈簧，所述連接體包括第一連接體和第二連接體；其中，所述可伸縮材料體的一端與端蓋緊密接觸，所述可伸縮材料體的另一端與第一連接體緊密接觸，所述傳感體的一端與第一連接體固接，傳感體的另一端通過預緊彈簧與第二連接體固接。
6.一種驅動傳感裝置，其特征在于，包括框架體、自傳感驅動材料部以及激勵體，所述自傳感驅動材料部設置于框架體的內部，包括若干個權利要求1至5中任一項所述的自傳感驅動材料體，所述激勵體設置于對自傳感驅動材料體產生磁勵磁場的位置上； 所述若干個自傳感驅動材料體設置于如下任一個或任多個位移輸出方向上: 平動方向: -X方向； -Y方向； -Z方向； 轉動方向: -α方向； -β方向； -Y方向。
7.根據權利要求6所述的驅動傳感裝置，其特征在于，還包括位移輸出桿，所述位移輸出桿的一端連接在自傳感驅動材料體的位移輸出端上,所述位移輸出桿的另一端至少部分設置于框架體的外部。
8.根據權利要求7所述的驅動傳感裝置，其特征在于，所述自傳感驅動材料體設置位移輸出桿的一端與框架體之間設置有蝶形彈簧。
9.根據權利要求6所述的驅動傳感裝置，其特征在于，所述激勵體采用如下任一種形式: -電磁線圈，所述電磁線圈設置于框架體的內部，并包覆于自傳感驅動材料體的外部；-電磁體或永磁體，所述電磁體或永磁體可移動地設置于框架體的外部，根據需要變換對自傳感驅動材料體產生磁勵磁場的位置。
10.根據權 利要求6所述的驅動傳感裝置，其特征在于，所述端蓋與框架體螺紋連接。
【文檔編號】G01D5/12GK104007770SQ201410203720
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】楊斌堂 申請人:上海交通大學