一種柔性可彎曲形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置，具體涉及一種柔性可彎曲形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電磁式驅(qū)動(dòng)器體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造加工成本高以及易產(chǎn)生電磁干擾，其應(yīng)用領(lǐng)域受到很大的限制。目前常用的形狀記憶合金直線驅(qū)動(dòng)器的主要原理是利用溫度控制形狀記憶合金絲低溫相馬氏體和高溫相奧氏體之間的轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器力和位移的輸出。當(dāng)合金為低溫馬氏體相時(shí)，合金較軟，表現(xiàn)為具有很好的延展性和可拉伸性，當(dāng)被加熱到一定溫度后，被拉伸的合金開(kāi)始收縮并轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，形成輸出力和位移。形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的輸出位移取決于形狀記憶合金絲的長(zhǎng)度，現(xiàn)有的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器采用剛性結(jié)構(gòu)，形狀記憶合金絲的長(zhǎng)度受到限制，通常采用分段位移疊加方法來(lái)增大輸出位移，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造加工困難。如美國(guó)專(zhuān)利US 6574958 BI中公布了一種形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器通過(guò)多段形狀記憶合金絲位移疊加的方式增大驅(qū)動(dòng)器的輸出位移，但該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，制造加工困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種柔性可彎曲形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器，本發(fā)明通過(guò)采用形狀記憶合金絲作為驅(qū)動(dòng)元件，通電加熱時(shí)收縮、冷卻時(shí)伸長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器位移和力的輸出；本發(fā)明具有體積小、輸出位移大、易于調(diào)試和安裝集成等特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的第一發(fā)明目的是解決傳統(tǒng)電磁式直線驅(qū)動(dòng)器通過(guò)蝸輪蝸桿或者齒輪齒條等裝置將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，必要的情況還要加裝減速裝置、從而造成體積大、輸出位移小、集成度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)參數(shù)不便的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的第二發(fā)明目的是解決現(xiàn)有的形狀記憶合金直線驅(qū)動(dòng)器為了減小尺寸體積通常采用分段疊加的方式增大驅(qū)動(dòng)器的輸出位移，而分段的形狀記憶合金絲必須通過(guò)附加機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、體積尺寸無(wú)法進(jìn)一步減小的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的第三發(fā)明目的是解決在固定端及驅(qū)動(dòng)端的輸出軸的不能方便的進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)器的安裝和調(diào)試，輸出軸的運(yùn)動(dòng)范圍不能預(yù)調(diào)節(jié)等問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0008]—種柔性可彎曲形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器，包括:
[0009]記憶合金絲；
[0010]驅(qū)動(dòng)端，其與所述記憶合金絲一端固定連接；以及
[0011]固定端，其與所述記憶合金絲另一端固定連接；
[0012]螺線管，其纏繞所述記憶合金絲，所述螺線管和所述記憶合金絲能夠共同折疊彎曲并且保持彎曲后的形狀；
[0013]其中，所述驅(qū)動(dòng)端還包括第一端蓋、第一圓筒、第二圓筒及輸出軸；所述第一圓筒和所述第二圓筒螺接，所述第一圓筒和所述第二圓筒之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)，能夠調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)端的軸向長(zhǎng)度；所述第一端蓋固定在所述第一圓筒的另一端；
[0014]所述記憶合金絲能夠穿過(guò)所述第一圓筒和所述第二圓筒的空腔，固定連接所述輸出軸一端；所述輸出軸另一端穿過(guò)所述第一端蓋上的通孔后伸出。
[0015]優(yōu)選的是，所述固定端包括:第三圓筒、第四圓筒和第二端蓋；
[0016]所述第三圓筒和所述第四圓筒螺接，第三圓筒和第四圓筒之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)，能夠調(diào)節(jié)所述固定端的軸向長(zhǎng)度；
[0017]所述第二端蓋固定在所述第四圓筒的另一端；
[0018]所述記憶合金絲穿過(guò)所述第三圓筒和所述第四圓筒的空腔，固定連接所述第二端至
ΠΠ O
[0019]優(yōu)選的是，所述記憶合金絲為鎳鈦記憶合金材料。
[0020]優(yōu)選的是，所述記憶合金絲為銅基或鐵基記憶合金材料。
[0021]優(yōu)選的是，所述記憶合金絲為單股結(jié)構(gòu)或多股結(jié)構(gòu)。
[0022]優(yōu)選的是，還包括具有通孔的固定套和彈簧；所述固定套固定在第二圓筒的另一端，所述記憶合金絲穿過(guò)所述固定套的通孔；所述彈簧一端支撐在所述固定套上，另一端支撐在所述輸出軸上。
[0023]優(yōu)選的是，所述螺線管為金屬類(lèi)導(dǎo)電材料或者有機(jī)高分子類(lèi)絕緣材料。
[0024]優(yōu)選的是，所述螺線管的外表面包覆彈性絕緣外層。
[0025]優(yōu)選的是，還包括:
[0026]第一環(huán)形墊片，其設(shè)置于第二圓筒和所述固定套之間；
[0027]第二環(huán)形墊片，其設(shè)置于所述固定套和所述螺線管之間或者設(shè)置在第二端蓋和第四圓筒之間。
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較所具有的有益效果:
[0029]1、本發(fā)明采用的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)方式，利用形狀記憶合金絲即可實(shí)現(xiàn)位移和力的輸出，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、加工制造方便、沖擊小、無(wú)噪聲以及不產(chǎn)生電磁干擾等特點(diǎn)；
[0030]2、本發(fā)明采用形狀記憶合金絲和外部柔性螺線管組成的柔性套管結(jié)構(gòu)，并且螺線管和記憶合金絲能夠共同折疊彎曲并且保持彎曲后的形狀；該驅(qū)動(dòng)方式可以通過(guò)增加形狀記憶合金絲長(zhǎng)度的方式和增加柔性套管結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度的方式增大驅(qū)動(dòng)器的輸出位移，無(wú)需附加機(jī)構(gòu)，并可以根據(jù)實(shí)際的使用空間進(jìn)行任意彎曲布置，具有體積質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠以及易于安裝集成的特點(diǎn)；
[0031]3、本發(fā)明柔性形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)端和固定端均采用螺旋可調(diào)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)調(diào)節(jié)，便于驅(qū)動(dòng)器的安裝和調(diào)試；在本發(fā)明中，第四圓筒和第三圓筒組成空心可調(diào)機(jī)構(gòu)，可以通過(guò)該可調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)整形狀記憶合金絲的預(yù)緊力；第一圓筒和第二圓筒之間采用螺紋連接，通過(guò)調(diào)整置于第一圓筒和第二圓筒內(nèi)部偏置彈簧的壓縮量來(lái)控制輸出軸的運(yùn)動(dòng)范圍；
[0032]4、本發(fā)明柔性形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的形狀記憶合金絲可采用多股的結(jié)構(gòu)形式，與單純?cè)黾有螤钣洃浐辖鸾z的直徑相比，多股的結(jié)構(gòu)形式有利于驅(qū)動(dòng)元件的散熱，提高驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度；有利于增加驅(qū)動(dòng)元件的可靠性；同時(shí)也有利于提高驅(qū)動(dòng)器柔性套管結(jié)構(gòu)的彎曲程度，增強(qiáng)外部環(huán)境適應(yīng)性；并且本發(fā)明還通過(guò)增加形狀記憶合金絲的股數(shù)來(lái)提高驅(qū)動(dòng)器的輸出力；
[0033]5、本發(fā)明還通過(guò)在驅(qū)動(dòng)端內(nèi)置偏置彈簧，其能夠用于在柔性形狀記憶合金絲冷卻過(guò)程中輔助記憶合金絲產(chǎn)生伸長(zhǎng)動(dòng)作。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為本發(fā)明形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的工作初始狀態(tài)示意圖；
[0036]圖3為本發(fā)明形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的工作通電加載示意圖；
[0037]圖4為金屬導(dǎo)電螺線管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5為非金屬絕緣螺線管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖6為單股形狀記憶合金絲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖7為3股形狀記憶合金絲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖8為7股形狀記憶合金絲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖9為不同長(zhǎng)度螺線套管輸出位移對(duì)比示意圖；
[0043]圖10為驅(qū)動(dòng)器第一種電流走向示意圖；
[0044]圖11為驅(qū)動(dòng)器第二種電流走向示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0046]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種柔性可彎曲形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器，其中包括:形狀記憶合金絲200，以及用于與形狀記憶合金絲200 —端固定連接的驅(qū)動(dòng)端100及與形狀記憶合金絲200另一端固定連接的固定端300，同時(shí)，還包括纏繞形狀記憶合金絲200的螺線管410，螺線管410和形狀記憶合金絲200能夠共同折疊彎曲并且保持彎曲后的形狀；其中，形狀記憶合金絲200可以為鎳鈦、銅基或鐵基記憶合金材料。
[0047]在另一種實(shí)施例中，如圖1所示，在驅(qū)動(dòng)端100中包括偏置彈簧120、驅(qū)動(dòng)端固定套140、第一圓筒131、第二圓筒132、輸出軸110及第一端蓋150，驅(qū)動(dòng)端固定套140具有通孔，第一圓筒131和第二圓筒132螺接，組成可調(diào)機(jī)構(gòu)，能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)端100的軸向長(zhǎng)度，第一端蓋150固定在第一圓筒131的另一端，驅(qū)動(dòng)端固定套140固定在第二圓筒132的另一端；在固定端300中包括第三圓筒321、第四圓筒322及第二端蓋310，第三圓筒321和第四圓筒322螺接，組成可調(diào)機(jī)