CN102562990B - 一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，用于机械部件在两个不同位置上的转换，包括基板(1)、驱动杆(17)和回转轴(3)，驱动杆(17)通过回转轴(3)安装在基板(1)上，其特征在于，还有两条记忆材料驱动体，即第一记忆材料驱动体(7)和第二记忆材料驱动体(8)，它们的一端分别连接在驱动杆(17)上，它们的另一端分别安装在基板(1)上；第一记忆材料驱动体(7)和第二记忆材料驱动体(8)受热时分别拉动驱动杆(17)向相反的方向移动；本发明结构简单、成本低、对机械部件在两个不同位置上的转换迅速，记忆材料加热后拉力稳定，因此本发明性能可靠。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，用于机械部件在两个不同位置上的转换，特别是应用于电子干燥箱、干燥柜、防潮箱、消毒等的活门开闭控制，以及锁具、礼品玩具部件的驱动与位置控制，以及其它工业产品的双向位置稳定结构。
背景技术
目前公开的电子自动干燥箱，干燥柜和防潮柜的活门驱动机构，有记忆合金偏置式驱动机构和微电机驱动两种。偏置式驱动是指记忆合金驱动体与偏置弹簧配合使用，记忆合金驱动体通过加热体被动加热。当记忆合金驱动体不受热时，偏置弹簧收缩使记忆合金驱动体伸长，同时使干燥箱的外侧活门关闭，内侧活门开启，对箱内进行除湿；当记忆合金驱动体被加热体加热收缩时驱动活门外侧开启内侧关闭，进行对外排湿，同时偏置弹簧被拉长。该结构存在以下缺点：1、采用加热体对记忆合金驱动体加热，记忆合金驱动体的散热条件由加热体的冷却速率决定，导致在排湿结束后活门不能及时关闭，产生回潮现象发生，影响干燥箱的除湿效率，使干燥箱的控制湿度难以达到设计要求，影响产品的使用性能；2、记忆合金驱动体长时间在高温下工作，易使记忆合金驱动体过早疲劳失效，使活门无法密闭，影响产品使用的安全可靠性和寿命。
微电机驱动结构可以达到使活门及时开启和关闭的功能，大大提高产品的使用性能，但由于成本过高，使其应用受到极大的限制。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种成本低的差动式驱动控制的双向位置稳定机构，以达到机械部件在两个不同位置上的迅速转换，特别是活门的及时开启与关闭发。
一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，包括基板、驱动杆和回转轴，驱动杆通过回转轴安装在基板上，其特征在于，还有两条记忆材料驱动体，即第一记忆材料驱动体和第二记忆材料驱动体，它们的一端分别连接在驱动杆上，它们的另一端分别安装在基板上；第一记忆材料驱动体和第二记忆材料驱动体受热时分别拉动驱动杆向相反的方向移动；第一记忆材料驱动体和第二记忆材料驱动体通过导线并联在电源上，导线上连接有双向开关，双向开关分别控制第一记忆材料驱动体和第二记忆材料驱动体的导通和断开。
所述的驱动杆连接一连杆，驱动杆和连杆固定连接或活动连接；还有一拉紧弹簧，拉紧弹簧两端分别固定在驱动杆、连杆和基板其中的两个上，基板上至少安有两个定位销，拉紧弹簧和定位销共同限制驱动杆或连杆的位置。
还有一拉紧弹簧，拉紧弹簧的两端分别固定在驱动杆和基板上，基板上安有两个定位销，拉紧弹簧和两个定位销使驱动杆稳定地在两个位置上转换。
所述的第一记忆材料驱动体和第二记忆材料驱动体是由记忆材料制成的丝、带、螺旋弹簧或由记忆材料为驱动源的集成单元。
所述的驱动杆是直杆、字形或T字形。
所述的连杆是活门或其他需要变化位置的构件。
所述的双向开关是机械开关、电子开关或由程序控制的数字信号开关。
所述的双向开关是机械开关、电子开关或由程序控制的数字信号开关。
第一记忆材料驱动体和第二记忆材料驱动体是由记忆合金、非金属记忆材料构成的。
该机构是多组并联，形成组合机构。
本发明结构简单、成本低、对机械部件在两个不同位置上的转换迅速，记忆材料加热后拉力稳定，因此本发明性能可靠。
图面说明
图1、为本发明结构示意图；
图2、为图1的左视图；
图3、为本发明实施例一的结构示意图；
图4、为图3的左视图；
图5、为本发明实施例二的结构示意图；
图6、为图5的左视图；
图7、为本发明实施例三的结构示意图；
图8、为图7的左视图；
图9、本发明实施例四的结构示意图；
图10、为图5的左视图；
图11、本发明实施例四活门开启状态的结构示意图；
具体实施方式
一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，包括基板1、驱动杆17和回转轴3，驱动杆17通过回转轴3安装在基板1上，其特征在于，还有两条记忆材料驱动体，即第一记忆材料驱动体7和第二记忆材料驱动体8，它们的一端分别连接在驱动杆17上，它们的另一端分别安装在基板1上；第一记忆材料驱动体7和第二记忆材料驱动体8受热时分别拉动驱动杆17向相反的方向移动；第一记忆材料驱动体7和第二记忆材料驱动体8通过导线并联在电源13上，导线上连接有双向开关14，双向开关14分别控制第一记忆材料驱动体7和第二记忆材料驱动体8的导通和断开。
所述的驱动杆17连接一连杆2，驱动杆17和连杆2固定连接或活动连接；还有一拉紧弹簧6，拉紧弹簧6两端分别固定在驱动杆17、连杆2和基板1其中的两个上，基板1上至少安有两个定位销，拉紧弹簧6和定位销共同限制驱动杆17或连杆2的位置。
还有一拉紧弹簧6，拉紧弹簧6的两端分别固定在驱动杆17和基板1上，基板1上安有两个定位销，拉紧弹簧6和两个定位销使驱动杆17稳定地在两个位置上转换。
所述的第一记忆材料驱动体7和第二记忆材料驱动体8是由记忆材料制成的丝、带、螺旋弹簧或由记忆材料为驱动源的集成单元。
所述的驱动杆17是直杆、7字形或T字形。
所述的连杆2是活门或其他需要变化位置的构件。
所述的双向开关14是机械开关、电子开关或由程序控制的数字信号开关。
所述的双向开关14是机械开关、电子开关或由程序控制的数字信号开关。
第一记忆材料驱动体7和第二记忆材料驱动体8是由记忆合金、非金属记忆材料构成的。
该机构是多组并联，形成组合机构。
实施例一：
本发明包括基板1、驱动杆17、回转轴3、限位销4和5、拉紧弹簧6、第一记忆材料驱动体7和第二记忆材料驱动体8。在基板1上固定有回转轴3，驱动杆17安装于回转轴3上并可以绕回转轴3转动，驱动杆17固定连接有连杆2，或驱动杆17和连杆2为一体，固定安装在基板1上的限位销4、5限定了连杆2的活动在位置I和位置II之间。拉紧弹簧6分别通过连接柱101和102与连杆2和基板1连接，连接柱101和102分别固定于连杆2和基板1上。第一记忆材料驱动体7的两端分别通过连接柱103和104与驱动杆17和基板1相连，第二记忆材料驱动体8的两端分别通过连接柱105和106与驱动杆17和基板1相连。连接柱103和105固定于驱动杆17上，连接柱104和106固定于基板1上。第一记忆材料驱动体7和第二记忆材料驱动体8通过导线并联在电源13上，导线上有双向开关14，可分别控制第一记忆材料驱动体7和第二记忆材料驱动体8的导通与断开。第一记忆材料驱动体7通过导线9、10与电源13和双向开关14连接，第二记忆材料驱动体8通过导线11、12与电源13和双向开关14连接。
本发明中所述的第一记忆材料驱动体7是由形状记忆材料构成的，可以是记忆合金材料或是非金属记忆材料。
本发明在开关14未接通时，即开关处于状态A时，在拉紧弹簧6拉力的作用下和限位销4的限制，连杆2被稳定在位置I处。当开关14处于状态B时，第二记忆材料驱动体8被通电加热开始收缩，驱使驱动杆17带动连杆2绕回转轴3顺时针偏转，并带动拉紧弹簧6伸长，同时带动第一记忆材料驱动体7伸长，当连杆2到达0位置时，拉紧弹簧6达到最大长度。在0位置，连杆2是不稳定的，在第二记忆材料驱动体8的作用下会继续顺时针偏转，在偏过0位置后，拉紧弹簧6开始缩短，并驱使连杆2继续转动，直到限位销5阻止其继续转动，在位置II处稳定下来。此时开关14可以恢复到A状态，第二记忆材料驱动体8断电。当开关14处于状态C时，第一记忆材料驱动体7中有电流通过并使其发热收缩，驱使驱动杆17带动连杆2绕回转轴3逆时针偏转，直至限位销4限制其转动，并稳定在位置I处，此时开关14可以恢复到A状态，第一记忆材料驱动体7停止通电。如此往复，实现了连杆2在位置I和II的双向稳定。
本发明采用了两组记忆材料驱动体，通过分别通电控制，实现了差动式驱动控制结构，并通过拉紧弹簧6在位置I和II对连杆2的拉紧作用，实现了位置的稳定。
形状记忆材料的记忆效应，是指材料在一定条件下变形，被加热时其形状可自动恢复的功能。记忆材料需要的热量可以来自外来热源，也可以通过电流使其自身发热来获得。本发明是采用电流加热的方法实现记忆合金驱动的。
本发明采用了两组记忆材料驱动体，通过分别通电控制，实现了差动式驱动控制结构，并通过拉紧弹簧6在位置I和II对连杆2的拉紧作用，实现了位置的控制与稳定。如图3、图4所示。
实施例二：
如实施例一所述的本发明，其不同之处是：连杆2和驱动杆17均安装于回转轴3上并可以绕回转轴3转动。驱动杆17与连杆2不为一体，还有驱动杆17的限位销15、16。连杆2和驱动杆17分别置于基板1的两侧。拉紧弹簧6分别通过连接柱101和107与连杆2和驱动杆17连接，第一记忆材料驱动体7和第二记忆材料驱动体8分别与驱动杆17连接于连接柱107。限位销15、16与基板1固定，连接柱107与驱动杆17固定。限位销4和5限定了连杆2的位置于II和I，限位销15、16限定连接杆于位置III、IV。
在开关14未接通时，即开关处于状态A时，在拉紧弹簧6拉力的作用下，连杆2和驱动杆17分别在位置I、III处，处于稳定状态。当开关14处于状态C时，第一记忆材料驱动体7被通电加热开始收缩，驱使驱动杆17绕轴3顺时针转动，并带动拉紧弹簧6伸长，同时带动第二记忆材料驱动体8伸长。当驱动杆17转动到与处于位置I的连杆2的轴线重合时，拉紧弹簧6达到最大长度。当驱动杆17在驱动体7的驱动下继续转动时，拉紧弹簧6开始缩短，此时使连杆2受到逆时针方向的转矩并开始转动，在拉紧弹簧6的拉力作用下由位置I转动到位置II，驱动杆17转动到位置IV，由于限位销5的限制，机构稳定下来。此时开关14恢复到A状态，第一记忆材料驱动体7断电。
当开关14处于状态C时，第二记忆材料驱动体8中有电流通过并使其发热收缩，驱使驱动杆17绕轴3逆时针转动，同时带动拉紧弹簧6和第一记忆材料驱动体7伸长。当驱动杆17转动到位置III时，在拉紧弹簧6的作用下，连杆2顺时针转动并在位置I稳定。此时开关14恢复到A状态，记忆材料驱动体断电。如此往复，实现了连杆2在位置I和II的双向位置稳定。如图5、图6所示。
实施例三：
如实施例二所述的本发明，其不同之处是：在实施例二的基础上，增加了回转轴108，齿轮109和齿轮110。回转轴3和108安装于基板1上并可以转动。连杆2和齿轮110固定安装于回转轴3上，并可以连同轴3一齐转动，连杆2和齿轮110分别置于基板1的两侧。驱动杆17和齿轮109固定安装于轴108上，并可与轴108一齐转动。齿轮109与齿轮110相互啮合，实现同步转动。限位销4和5限定了连杆2的位置于II和I。
在开关14未接通时，即开关处于状态A时，在拉紧弹簧6拉力的作用下，连杆2被限位销5限制在位置I，同时由于齿轮109和齿轮110相互啮合的制约，使驱动杆17的在位置III处，处于稳定状态。当开关14处于状态C时，第一记忆材料驱动体7被通电加热开始收缩，驱使驱动杆17绕轴3顺时针转动，由于齿轮109和110的相互啮合，连杆2也开始绕回转轴108逆时针转动，并带动拉紧弹簧6伸长，同时也带动第二记忆材料驱动体8伸长。当驱动杆17的轴线与连杆2的轴线重合，既连杆2转动到位置0时，拉紧弹簧6达到最大长度。当驱动杆17在驱动体7的驱动下继续转动时，拉紧弹簧6开始缩短。随着驱动杆17的转动，连杆2继续转动，直到被限位销4限制在位置II，同时驱动杆17被稳定在位置IV。此时开关14恢复到A状态，第一记忆材料驱动体7断电。
当开关14处于状态B时，第二记忆材料驱动体8中有电流通过并使其发热收缩，驱使驱动杆17绕轴3逆时针转动，由于齿轮109和110的相互啮合，连杆2也开始绕轴108顺时针转动，并带动拉紧弹簧6伸长，同时也带动第一记忆材料驱动体7伸长。随着驱动杆17的转动，连杆2继续转动，直到被限位销5限制在位置I，同时驱动杆17被稳定在位置III。此时开关14恢复到A状态，第二记忆材料驱动体8断电。如此往复，实现了连杆2在位置I和II的双向稳定。如图7、图8所示。
实施例四：
如实施例二所述的本发明，其中的驱动杆17可以是直条形、7字形、T字形或其它形状。其中的连杆2可以被干燥箱的活门1001所代替，基板1被干燥箱的箱体1002代替，形成单页式活门机构，如图9、图10、图11所示。轴3固定于箱体1002上，活门1001可以绕轴3转动。驱动杆17安装于轴3上并可以转动。拉紧弹簧6通过连接柱101与活门1001连接，通过连接柱107与驱动杆17连接。驱动杆17的活动范围受限位销15和16所限制。记忆合金驱动体7、第二记忆材料驱动体8于连接柱1003处与驱动杆17相连。记忆合金驱动体8通过连接柱104与箱体1002连接，记忆合金驱动体7通过连接柱106与箱体1002连接。
在开关14未接通时，即开关处于状态A时，在拉紧弹簧6拉力的作用下，活门1001被箱体1002限制在位置I，处于紧闭状态。驱动杆17被限位销15限制在位置III，如图9所示。
当开关14处于状态C时，第一记忆材料驱动体7被通电加热开始收缩，驱使驱动杆17绕轴3顺时针转动，同时带动第二记忆材料驱动体8伸长。当连接柱107与I位置的直线重合时，拉紧弹簧6达到最大长度。当驱动杆17在驱动体7的驱动下继续转动时，拉紧弹簧6开始缩短，此时使活门1001受到逆时针方向的转矩并开始转动，并在拉紧弹簧6的拉力作用下由位置I转动到位置II，实现了活门的开启，驱动杆17转动到位置IV，由于限位销16的限制，机构稳定下来。如图11所示。此时开关14恢复到A状态，第一记忆材料驱动体7断电。
当开关14处于状态B时，第二记忆材料驱动体8中有电流通过并使其发热收缩，驱使驱动杆17绕轴3逆时针转动，同时带动拉紧弹簧6和第一记忆材料驱动体7伸长。当驱动杆17转动到位置III时，在拉紧弹簧6的作用下，活门1001顺时针转动并在位置I稳定，实现了活门的关闭。此时开关14恢复到A状态，记忆材料驱动体断电。如此往复，实现了活门1001的开启与关闭，并在位置I和II的双向位置稳定。
实施例五：
如实施例一所述的本发明，其中所述的第一记忆材料驱动体7、第二记忆材料驱动体8，其结构可以是由记忆材料制成的丝、带、螺旋弹簧或由记忆材料为驱动源的集成驱动单元。
实施例六：
如实施例一所述的本发明，其中所述的拉紧弹簧6，其结构可以是金属或非金属材料制成的丝、带、螺旋弹簧，或由其他的集成弹性单元。
实施例七：
如实施例四所述的本发明，其中的驱动杆17可以是直条形、7字形、T字形或其它形状。
实施例八：
如实施例一、二和三所述的本发明，其中的连杆2可以是活门或其他需要控制的各类构件。
实施例九：
如实施例一、二、三和四所述的本发明，该机构可以多组并联，形成组合机构，如百叶窗结构。
实施例十：
如实施例一、二、三和四所述的本发明，其中所述的开关14可以是机械开关、电子开关或由程序控制的数字信号开关。
Claims (8)
1.一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，包括基板(1)、驱动杆(17)和回转轴(3)，驱动杆(17)通过回转轴(3)安装在基板(1)上，其特征在于，还有两条记忆材料驱动体，即第一记忆材料驱动体(7)和第二记忆材料驱动体(8)，它们的一端分别连接在驱动杆(17)上，它们的另一端分别安装在基板(1)上；第一记忆材料驱动体(7)和第二记忆材料驱动体(8)受热时分别拉动驱动杆(17)向相反的方向移动；第一记忆材料驱动体(7)和第二记忆材料驱动体(8)通过导线并联在电源(13)上，导线上连接有双向开关(14)，双向开关(14)分别控制第一记忆材料驱动体(7)和第二记忆材料驱动体(8)的导通和断开，该差动式驱动控制的双向位置稳定机构还包括一连杆(2)和一拉紧弹簧(6)，基板(1)上至少安有两个定位销，拉紧弹簧(6)和定位销共同限制驱动杆(17)或连杆(2)的位置；所述连杆(2)的一端与所述的驱动杆(17)固定相连，所述拉紧弹簧(6)的两端分别与所述连杆(2)和所述基板(1)相连；或者所述连杆(2)的一端与所述的驱动杆(17)活动相连，所述拉紧弹簧(6)的两端分别与所述连杆(2)和所述驱动杆(17)相连。
2.根据权利要求1所述的一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，其特征在于，所述的第一记忆材料驱动体(7)和第二记忆材料驱动体(8)是由记忆材料制成的丝、带、螺旋弹簧或由记忆材料为驱动源的集成单元。
3.根据权利要求1所述的一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，其特征在于，所述的驱动杆(17)是直杆、7字形或T字形。
4.根据权利要求1所述的一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，其特征在于，所述的连杆(2)是活门或其他需要变化位置的构件。
5.根据权利要求3所述的一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，其特征在于，所述的双向开关(14)是机械开关、电子开关或由程序控制的数字信号开关。
6.根据权利要求4所述的一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，其特征在于，所述的双向开关(14)是机械开关、电子开关或由程序控制的数字信号开关。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，其特征在于，第一记忆材料驱动体(7)和第二记忆材料驱动体(8)是由记忆合金、非金属记忆材料构成的。
8.根据权利要求1所述的一种差动式驱动控制的双向位置稳定机构，其特征在于：该机构是多组并联，形成组合机构。
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