本發(fā)明專利涉及鎖緊與釋放領(lǐng)域，特別是涉及通電記憶合金絲捆抱浮壓式軸向和周向鎖緊裝置。

背景技術(shù)：

1、在鎖緊與釋放領(lǐng)域，有許多傳統(tǒng)和新興鎖緊與釋放裝置。彈簧鎖是利用彈簧的張力來保持鎖定狀態(tài)，當(dāng)施加外力時，彈簧釋放，達到解鎖的目的，但是彈簧鎖的結(jié)構(gòu)相對簡單，長時間使用后，彈簧可能會疲勞，導(dǎo)致鎖定不牢靠或失效。電磁鎖緊裝置通常采用電磁力作用于制動器，無需機械接觸，減少了磨損和維護頻率，延長了使用壽命。但是電磁鐵體積相對較大，電磁鎖緊裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難；電磁制動需要持續(xù)供電來維持電磁場，因此在長時間制動或頻繁操作時，可能導(dǎo)致較高的能量消耗；電磁制動系統(tǒng)通常需要復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)來實現(xiàn)精確控制，這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和潛在故障點。液壓鎖緊裝置是一種利用液壓原理實現(xiàn)鎖緊和固定的裝置，能夠產(chǎn)生較大的鎖緊力，適合需要高強度固定的場合，能夠有效防止運動部件的意外松動。但是液壓鎖緊裝置依賴于液壓系統(tǒng)的正常工作，任何液壓油泄漏、泵故障或管路問題都可能導(dǎo)致鎖緊失效；液壓系統(tǒng)在工作時可能產(chǎn)生噪音，尤其是在高壓或高流量情況下，可能不適合對噪音要求嚴(yán)格的環(huán)境。現(xiàn)有的一種記憶合金鎖緊釋放機構(gòu)，通過鎖緊座、分離彈簧、記憶合金解鎖器、壓緊錐、分離墊、鎖緊臂、分離帽、鎖緊桿、防脫帽、防脫彈簧的配合，機構(gòu)鎖緊狀態(tài)的鎖緊力從鎖緊螺母依次傳遞，由于分離彈簧和防脫彈簧的彈性作用，實現(xiàn)了解鎖釋放沖擊力小、可重復(fù)鎖緊和解鎖釋放?，F(xiàn)有的一種形狀記憶合金的電控按鈕型對接鎖定機構(gòu)，通過將形狀記憶合金與機械式按鈕型對接鎖定機構(gòu)相結(jié)合，有較大夾緊力的同時具有電控自動解鎖的特點。但是以上基于通電記憶合金絲的鎖緊機構(gòu)大多應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)較大，相對復(fù)雜。

2、在此背景下，綜合上述裝置的缺點及問題，本發(fā)明專利采用通電記憶合金絲通電收縮和復(fù)位彈簧絲高彈性復(fù)位，通過通電記憶合金絲螺旋密集纏繞在固定桿和浮壓桿上，通電記憶合金絲供電后，通過周向多組固定桿借力，類似動滑輪，增大浮壓桿對芯軸(套管)的鎖緊力，使得芯軸(套管)在周向和軸向上被鎖緊；通電記憶合金絲斷電后，浮壓桿不再受力，被復(fù)位彈簧絲恢復(fù)到初始位置，芯軸(套管)被釋放。該鎖緊裝置通過改變通電記憶合金絲的供電電壓來控制鎖緊力的大??；通過測量通電記憶合金絲的電阻，就可推算出浮壓桿的受力情況，無需外加傳感器，就能實現(xiàn)智能化內(nèi)壓和外壓鎖緊與釋放。本裝置可實現(xiàn)自感知鎖緊力大小、結(jié)構(gòu)簡單、通電記憶合金絲動作基本無噪音、整體尺寸較小，可作為微小型鎖緊器、制動器、離合器使用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明專利的目的在于提供一種通電記憶合金絲捆抱浮壓式軸向和周向鎖緊裝置。各個固定桿和浮壓桿與端面圓盤相互配合，通電記憶合金絲螺旋密集纏繞在固定桿和浮壓桿上，通電記憶合金絲供電后實現(xiàn)芯軸(套管)的鎖緊。通過研究通電記憶合金絲供電電壓、頻率、通電記憶合金絲直徑大小、螺旋纏繞的圈數(shù)和傾斜角度，實現(xiàn)鎖緊力的變化，使得芯軸(套管)在軸向和周向上都能鎖緊。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明專利采用如下技術(shù)方案：

3、內(nèi)壓鎖緊裝置和外壓鎖緊裝置都是由外圓盤、內(nèi)圓盤、固定桿、浮壓桿、芯軸(套管)、通電記憶合金絲、復(fù)位彈簧絲構(gòu)成的。復(fù)位彈簧絲活動安裝在圓盤內(nèi)的凹槽里，通過固定楔塊既能縮小復(fù)位彈簧絲的活動空間，又能防止復(fù)位彈簧絲竄出圓盤；3個固定桿和3個浮壓桿通過圓盤內(nèi)的通孔相互配合；內(nèi)壓鎖緊裝置中兩端的圓盤通過長螺釘和螺母連接固定位置，兩個相互緊貼的圓盤通過長螺釘和螺母連接固定；通電記憶合金絲螺旋纏繞在固定桿和浮壓桿上，通電記憶合金絲的兩端通過絕緣結(jié)構(gòu)固定在圓盤上；絕緣結(jié)構(gòu)是由螺釘、絕緣墊片和冷壓端子組成，螺釘通過圓盤上的螺紋孔固定在圓盤上；芯軸(套管)與兩端的外圓盤和內(nèi)圓盤的中間通孔活動配合，使得芯軸(套管)在沒有被鎖緊之前可以在軸向和周向方向上自由移動。

4、通電記憶合金絲供電后收縮，會產(chǎn)生拉力，通過周向多組固定桿借力，類似動滑輪，減小浮壓桿兩邊通電記憶合金絲的夾角，使得浮壓桿兩邊通電記憶合金絲產(chǎn)生的拉力向內(nèi)或向外的合力增大，從而增大浮壓桿對芯軸(套管)的鎖緊力，浮壓桿向內(nèi)或向外壓緊復(fù)位彈簧絲的同時浮壓桿與芯軸(套管)接觸，芯軸(套管)在軸向和周向上被鎖緊；通電記憶合金絲斷電后，由于通電記憶合金絲具有形狀記憶效應(yīng)，通電記憶合金絲會恢復(fù)到供電前的形狀，浮壓桿兩邊通電記憶合金絲產(chǎn)生的拉力消失，由于復(fù)位彈簧絲具有高彈性，會把浮壓桿恢復(fù)到原來的位置，芯軸(套管)被釋放。該鎖緊裝置可以實現(xiàn)對芯軸(套管)的重復(fù)鎖緊與釋放。

5、本發(fā)明專利的優(yōu)點在于：通過改變通電記憶合金絲的供電電壓就可以改變浮壓桿的鎖緊力，非常便捷地實現(xiàn)鎖緊力調(diào)控；通過測量通電記憶合金絲的電阻可以推算出浮壓桿對芯軸(套管)的鎖緊力，不需要安裝任何傳感器就可以實現(xiàn)整個鎖緊裝置的自感知測量功能；鎖緊和釋放過程中通電記憶合金絲收縮和復(fù)位這兩種動作基本無噪音，更不會產(chǎn)生電磁噪音和液壓噪音，不會對外界環(huán)境產(chǎn)生干擾；該鎖緊裝置整體體積小、質(zhì)量輕，可作為微小型鎖緊器、制動器和離合器使用；因為該鎖緊裝置不需要復(fù)雜的電磁鐵和液壓設(shè)備就可以實現(xiàn)鎖緊功能，并且整體結(jié)構(gòu)簡單便于維護，所以該鎖緊裝置價格相對于電磁式和液壓式鎖緊裝置非常低。

6、本發(fā)明專利的應(yīng)用領(lǐng)域為：應(yīng)用在微小型機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和微小型輪式機器人上，可以實現(xiàn)快速制動，遇到高速沖擊時，可以精準(zhǔn)急停；應(yīng)用在微小型機械電子系統(tǒng)里，例如可作為微小型機電小車的鎖緊器、制動器和離合器；應(yīng)用在微小型安全防盜器件，例如在微小型門鎖上添加該鎖緊裝置，可以實現(xiàn)智能鎖緊。

技術(shù)特征：

1.一種通電記憶合金絲捆抱浮壓式軸向和周向鎖緊裝置，其特征在于：內(nèi)壓鎖緊裝置由芯軸1、外圓盤2、內(nèi)圓盤3、長螺釘4、螺母5、絕緣6、固定桿7、浮壓桿8、通電記憶合金絲9、固定楔塊10和復(fù)位彈簧絲11組成；固定桿7由聚酰亞胺管71和光軸72組成；浮壓桿8由玻璃纖維管81和光軸82組成；內(nèi)壓鎖緊裝置中外圓盤2和內(nèi)圓盤3通過長螺釘4和螺母5對齊連接，兩端的圓盤通過長螺釘4和螺母5固定連接；外壓鎖緊裝置兩端的圓盤是由雙頭螺桿12和螺母連接固定；內(nèi)壓鎖緊裝置的芯軸1在整個裝置的內(nèi)側(cè)，外壓鎖緊裝置的套管13在整個裝置的外側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通電記憶合金絲捆抱浮壓式軸向和周向鎖緊裝置，其特征在于：固定桿7和浮壓桿8在內(nèi)圓盤3上周向均勻分布；通過周向多組固定桿7借力，類似動滑輪，減小浮壓桿8兩邊通電記憶合金絲9的夾角，從而增大浮壓桿8對芯軸(套筒)的鎖緊力。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種通電記憶合金絲捆抱浮壓式軸向和周向鎖緊裝置的固定桿和浮壓桿部分，其特征在于：通電記憶合金絲9螺旋密集纏繞在固定桿7和浮壓桿8上，形成捆抱結(jié)構(gòu)，增大浮壓桿8對芯軸(套筒)的鎖緊力，該裝置可以同時實現(xiàn)軸向和周向鎖緊，整體尺寸較小，可作為微小型鎖緊器、制動器、離合器。

技術(shù)總結(jié)
本專利公開了一種通電記憶合金絲捆抱浮壓式軸向和周向鎖緊裝置，裝置分為內(nèi)壓和外壓兩種鎖緊結(jié)構(gòu)，對于內(nèi)壓鎖緊結(jié)構(gòu)，被鎖緊件為芯軸；對于外壓鎖緊結(jié)構(gòu)，被鎖緊件為套管。該鎖緊裝置主要由內(nèi)圓盤、外圓盤、浮壓桿、固定桿、芯軸(套管)、通電記憶合金絲、復(fù)位彈簧絲、長螺釘、螺母、雙頭螺桿組成。浮壓桿和固定桿在內(nèi)圓盤端面均勻交錯分布，通電記憶合金絲螺旋密集纏繞在固定桿和浮壓桿上。通電記憶合金絲供電后，通過周向多組固定桿借力，類似動滑輪，增大浮壓桿鎖緊力，浮壓桿與芯軸(套管)捆抱接觸，使得芯軸(套管)在軸向和周向被鎖緊。該發(fā)明專利整體尺寸較小，可作為微小型鎖緊器、制動器、離合器。

技術(shù)研發(fā)人員：裴永臣,劉品,顏廷豹
受保護的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/2