CN103322870B - 一种引信摆动执行机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种引信摆动执行机构，属于引信保险机构领域。其由至少一个作动单元串接构成，作动单元包括转动端、摆杆、固定端、介电弹性体、导电膏和压板；转动端上设有U型槽，U型槽内插有连接轴,转动端通过连接轴与摆杆的一端连接且能绕摆杆转动，摆杆的另一端与固定端固定连接；转动端与固定端的两侧均对称设置介电弹性体，介电弹性体的外表面与转动端和固定端粘接的部分设有压板，介电弹性体的内、外表面涂覆导电膏，导电膏通过导线连接外部电源；前一个作动单元的转动端作为后一个作动单元的固定端。本发明能够实现左右摆动，且具有结构简单、抗冲击性好、重量轻、可重复检测性、摆动作动迅速、摆动角度大的特点。
Description
技术领域
本发明涉及引信保险机构技术领域，具体涉及一种引信摆动执行机构。
背景技术
引信一般具有两级或两级以上保险机构保证其安全性。目前国内应用于机电引信的保险机构主要采用电磁锁定机构、火药作动器或力矩电机等，上述保险机构均只能直线运动，而不能摆动运动，运动形式单一制约了引信总体研制。单独使用电磁锁定机构不能满足勤务处理跌落时的安全性，长时间振动后存在工作电压偏大和运动件之间相互粘连问题；火药作动器不可测试、价格昂贵；力矩电机安装空间需求较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种引信摆动执行机构，能够实现引信保险机构的左右摆动，结构简单，抗冲击性好，具有重复检测性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种引信摆动执行机构，其由至少一个作动单元串接构成，作动单元包括转动端、摆杆、固定端、介电弹性体、导电膏和压板；转动端上设有U型槽，U型槽内插有连接轴,转动端通过连接轴与摆杆的一端连接且能绕摆杆转动，摆杆的另一端与固定端固定连接；转动端与固定端的两侧均对称设置介电弹性体，介电弹性体的外表面与转动端和固定端粘接的部分设有压板，介电弹性体的内、外表面涂覆导电膏，导电膏通过导线连接外部电源；前一个作动单元的转动端作为后一个作动单元的固定端。
进一步地，所述摆杆由三个短杆通过连接轴及螺母连接构成，相邻短杆间以及短杆与转动端间形成活动关节结构。
进一步的，所述介电弹性体的横向和纵向按照3×3～5×5倍进行预拉伸。
进一步的，所述介电弹性体的横向和纵向按照4×4倍进行预拉伸。
进一步的，所述介电弹性体与转动端的连接边长度与悬空边长度之比为2.5：1～5:1。
进一步的，所述介电弹性体与转动端的连接边长度与悬空边长度之比为3：1。
进一步的，所述介电弹性体由1～5层单层介电弹性体叠加而成。
进一步的，所述介电弹性体由3层单层介电弹性体叠加而成。
进一步的，所述介电弹性体采用VHB系列聚丙烯酸弹性体、薄膜状CF19-2186硅胶体、薄膜状HS3硅胶体、薄膜状HN-1110T型DE材料或者薄膜状聚亚胺酯材料。
进一步的，所述介电弹性体表面涂敷的导电膏与介电弹性体与转动端和固定端的连接边的间距均为1mm～2mm。
进一步的，所述转动端与固定端的中间部分设置了用于安插止动轴的安装孔。
本发明的技术效果体现在：
本发明摆动执行机构采用介电弹性体作为摆动执行件，在电压激励下可以改变形状或体积，当电压激励撤去后，它又能恢复到原来初始形状或体积。不仅具有结构简单、能量转换效率高、环境适应性强等优点，而且具有与动物肌肉相媲美的性能，可获得类生物摆动的优异性能和简洁紧凑的结构，实现仿生驱动和柔性驱动。介电弹性体的柔性好，保证摆动执行机构的抗冲击性。本发明摆动执行机构摆动角度由多个作动单元摆动角度累加而成，作动单元数越多，摆动执行机构摆动角度就越大，摆动执行机构的柔性就越大，其摆动灵活性就越高。
进一步的，通过三短杆首尾相接形成近似带关节的手臂结构，摆杆仅能左右摆动而不能伸缩运动，不仅可以有效支撑预拉伸的介电弹形体，防止其回缩，而且仅能左右摆动提高了摆动可靠性。
进一步的，对介电弹性体进行预拉伸，介电弹性体的厚度更小，驱动电压更低，介电弹性体的变形及输出力更大，驱动性能更优异。
进一步的，限定介电弹性体的连接边的自由方向与悬空边的拉伸方向的长度比例，有效降低连接边自由方向预拉伸介电弹性体回缩对摆动执行机构的摆动性能的影响。
进一步的，导电膏与自由方向两端保持间距，与压板接触的介电弹性体表面不涂敷导电膏，有效防止介电弹性体产生绝缘击穿，同时压板与介电弹性体的粘接性更牢靠。
进一步的，所述转动端与固定端的中间部分设置了用于安插止动轴的安装孔，有效防止在转动端与固定端两侧粘贴介电弹性体时作动单元产生转动。
附图说明
图1为本发明引信摆动执行机构整体结构图；
图2为本发明引信摆动执行机构摆动前状态示意图；
图3为本发明引信摆动执行机构摆动后状态示意图；
图4为本发明摆杆摆动结构示意图，其中，
图4（a）为本发明引信摆动执行机构的摆杆摆动前结构前视图；
图4（b）为本发明引信摆动执行机构的摆杆摆动前结构右视图；
图4（c）为本发明引信摆动执行机构的摆杆摆动后结构示意图；
图5为本发明引信摆动执行机构的转动端结构示意图；
图6为本发明引信摆动执行机构的固定端结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明进一步说明。
本发明由至少一个作动单元串接而成，当串接下一个作动单元时，上一个作动单元的转动端1变成下一个作动单元的固定端3。作动单元包括依次设置的转动端1、摆杆2和固定端3，摆杆2通过其上连接轴2-4与转动端1上U型槽连接，连接轴2-4两端通过绝缘螺母2-5固定，摆杆2与固定端3通过绝缘螺钉7固定连接。在转动端1与固定端3两侧对称设置介电弹性体4。所述介电弹性体4内表面固定粘接在转动端1与固定端3的侧面，介电弹性体4的外表面与转动端1和固定端3粘接的部分由压板6压紧，以防止介电弹性体4脱落。转动端1和固定端3侧面上的螺纹孔通过绝缘螺钉7将压板6与介电弹性体4固定。该介电弹性体4的内、外表面涂有导电膏5，每侧导电膏5通过导线与外部电源连接。
如图4（a）、4（b）、4（c）所示，所述摆杆2由杆Ⅰ2-1、杆Ⅱ2-2、杆Ⅲ2-3、连接轴2-4及螺母2-5连接而成，摆杆2仅具有左右摆动功能而不能伸缩运动，如此设置不仅有效支撑预拉伸介电弹形体4，防止其回缩，而且提高了摆动可靠性，杆Ⅰ2-1、杆Ⅱ2-2、杆Ⅲ2-3及螺母2-5采用聚砜棒加工而成，连接轴2-4采用直径￠2的钢棒，转动时摩擦阻力小，刚度高、不容易变形。
所述介电弹性体4为薄膜状，具体可采用VHB系列聚丙烯酸弹性体、薄膜状CF19-2186硅胶体、薄膜状HS3硅胶体、薄膜状HN-1110T型DE材料或者薄膜状聚亚胺酯等材料。
如图5和6所示，所述作动单元的转动端1、固定端3均采用与介电弹性体4粘接性好、质量轻、刚度高、不容易变形缩醛树脂材料，转动端1与固定端3为矩形框架结构，转动端1一侧的两端设置U型槽，转动端1与固定端3其余均镂空，降低质量，转动端1与固定端3中间同轴设置了安装孔，粘贴介电弹性体4时，在安装孔插入止动轴，用于防止在转动端1与固定端3两侧粘贴预拉伸的介电弹性体4时，作动单元产生转动；压板6采用厚度为0.3mm～0.5mm的尼龙材料，该材料质量轻，与介电弹形体4粘接性好。转动端1与固定端3两侧对称设置的介电弹性体4横向和纵向按照3×3倍～5×5倍（优选4×4倍）预拉伸，每侧设置的介电弹性体4为1～5层（优选3层）预拉伸的介电弹性体4叠加而成。两侧的介电弹性体4预拉伸率和叠加的层数保持相同，保证转动端1两侧所受的拉力相同，使摆动执行机构处于平衡状态。如此预拉伸之后，介电弹性体4的厚度更小，驱动电压更低，介电弹性体4的变形及输出力更大，驱动性能更优异。
介电弹性体4与转动端1的连接边到介电弹性体4与转动端3的连接边方向为拉伸方向，悬空边到另一悬空边的方向即为自由方向。所述介电弹性体4与转动端1的连接边长度与悬空边长度之比为2.5：1～5:1（优选3：1)，如此采用，降低预拉伸的介电弹性体4回缩对摆动执行机构的摆动性能的影响。
介电弹性体4内、外表面涂敷的导电膏5距介电弹性体4自由方向两端1.5mm，与压板6接触的介电弹性体4外表面及与转动端1、固定端3接触的介电弹性体4内表面不涂敷导电膏5，如此采用，防止介电弹性体4产生绝缘击穿，且介电弹性体4与转动端1、固定端3、压板6的粘接性更牢靠。
该摆动执行机构可根据摆动情况需要，串接所需要的摆动作动单元，作动单元上的转动端1作为下一个串接作动单元的固定端3。
平时，摆动执行机构两侧所受预拉伸介电弹性体4的回缩力相同，摆动执行机构处于图2所示的平衡状态。当摆动执行机构一侧的介电弹性体4受到电压激励时，该侧的介电弹性体4面积增大，回缩力减小，另一侧对称设置的未施加电压的介电弹性体4回缩，面积减小，摆动执行机构失去平衡，作动单元的转动端1带动摆杆2旋转，作动单元摆向未通电介电弹性体4的一侧，如图3所示。同理，当摆动执行机构另一侧的介电弹性体4受到电压激励时，作动单元摆向另一侧。
本发明通过施加电压激励，控制作动单元上的介电弹性体4伸缩运动，带动摆杆2摆动，实现摆动执行机构的左右摆动。该摆动执行机构摆动的高效机动性和灵活性是由摆动作动机构的作动单元数决定的，摆动执行机构摆动角度由作动单元摆动角度累加而成，作动单元数越多，摆动执行机构摆动角度就越大，摆动执行机构的柔性就越大，其摆动灵活性就越高。
Claims (10)
1.一种引信摆动执行机构，其特征在于，其由多个作动单元串接构成，作动单元包括转动端、摆杆、固定端、介电弹性体、导电膏和压板；转动端上设有U型槽，U型槽内插有连接轴,转动端通过连接轴与摆杆的一端连接且能绕摆杆转动，摆杆的另一端与固定端固定连接；转动端与固定端的两侧均对称设置介电弹性体，介电弹性体的外表面与转动端和固定端粘接的部分设有压板，介电弹性体的内、外表面涂覆导电膏，导电膏通过导线连接外部电源；前一个作动单元的转动端作为后一个作动单元的固定端。
2.根据权利要求1所述的引信摆动执行机构，其特征在于，所述摆杆由三个短杆通过连接轴及螺母连接构成，相邻短杆间以及短杆与所述转动端间形成活动关节结构。
3.根据权利要求1或2所述的引信摆动执行机构，其特征在于，所述介电弹性体的横向和纵向按照3×3～5×5倍进行预拉伸。
4.根据权利要求3所述的引信摆动执行机构，其特征在于，所述介电弹性体的横向和纵向按照4×4倍进行预拉伸。
5.根据权利要求1或2所述的引信摆动执行机构，其特征在于，所述介电弹性体与转动端的连接边长度与它的悬空边长度之比为2.5：1～5:1。
6.根据权利要求5所述的引信摆动执行机构，其特征在于，所述介电弹性体与转动端的连接边长度与它的悬空边长度之比为3：1。
7.根据权利要求1或2所述的引信摆动执行机构，其特征在于，所述介电弹性体由1～5层单层介电弹性体叠加而成。
8.根据权利要求1或2所述的引信摆动执行机构，其特征在于，所述介电弹性体采用VHB系列聚丙烯酸弹性体、薄膜状CF19-2186硅胶体、薄膜状HS3硅胶体、薄膜状HN-1110T型DE材料或者薄膜状聚亚胺酯材料。
9.根据权利要求1或2所述的引信摆动执行机构，其特征在于，所述介电弹性体表面涂敷的导电膏距离介电弹性体与转动端和固定端的连接边的间距均为1mm～2mm。
10.根据权利要求1所述的引信摆动执行机构，其特征在于，所述转动端与固定端的中间部分设置了止动轴。
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