CN108252883A - 一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器 - Google Patents

一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器 Download PDF

Info

Publication number
CN108252883A
CN108252883A CN201711489168.3A CN201711489168A CN108252883A CN 108252883 A CN108252883 A CN 108252883A CN 201711489168 A CN201711489168 A CN 201711489168A CN 108252883 A CN108252883 A CN 108252883A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shape
alloy wire
memory alloy
scroll spring
rotation axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711489168.3A
Other languages
English (en)
Inventor
袁晗
陈鑫杰
徐文福
张永青
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology filed Critical Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority to CN201711489168.3A priority Critical patent/CN108252883A/zh
Publication of CN108252883A publication Critical patent/CN108252883A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F03G7/065—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like using a shape memory element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，属于驱动器技术领域。本发明的一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器包括转动轴以及套设于所述转动轴上的涡卷弹簧，所述转动轴一端通过联轴器连接有编码器，所述转动轴另一端固设有绞盘，所述涡卷弹簧上固设有形状记忆合金丝，所述形状记忆合金丝设于所述涡卷弹簧的表面，且沿所述涡卷弹簧的卷曲方向设置，所述形状记忆合金丝一端固定设置于所述涡卷弹簧的外圈，所述形状记忆合金丝另一端固定设置于所述涡卷弹簧的内圈。本发明的基于形状记忆和金丝的柔性旋转驱动器结构简单、不需附加设备即可实现旋转运动；旋转时，形状记忆合金与涡卷弹簧之间不产生摩擦，避免了因摩擦产生的能量损失。

Description

一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器
技术领域
本发明属于驱动器技术领域，尤其是涉及一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器。
背景技术
形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料，即拥有“记忆”功能的合金。形状记忆合金的工作原理是：在形状记忆合金的温度低于相变温度时，改变其形状，当对形状记忆合金加热，形状记忆合金的温度逐渐升高，当达到其相变温度时，形状记忆合金就会恢复成变形前的形状。因其特殊的物理性质，形状记忆合金在航空航天、机械电子产品、生物医疗、建筑结构等方面得到广泛的应用。
形状记忆合金结构简单，所能承受的负载较大，但是运动速度慢，并且精度低，适用于低速、低精度的场所，在机器人领域，形状记忆合金可以克服传统关节驱动电机的缺点，在一些对结构、速度、精度要求不高的场合，有广阔的应用前景。
现有的形状记忆合金驱动器大多采用记忆合金与弹簧相结合的方式实现直线或曲线的驱动，而如果想要实现旋转运动，就需要通过一些附加的机构将直线运动转换成为旋转运动，这些附加的机构结构复杂，并且会占用驱动器的空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，结构简单，在不需要附加结构的情况下实现旋转运动。
本发明解决上述技术问题所采用的解决方案是：提供一种基于形状记忆合金丝的柔性驱动旋转器，包括转动轴以及套设于所述转动轴上的涡卷弹簧，所述转动轴一端通过联轴器连接有编码器，所述转动轴另一端固设有绞盘，所述涡卷弹簧上固设有形状记忆合金丝，所述形状记忆合金丝设于所述涡卷弹簧的表面，且沿所述涡卷弹簧的卷曲方向设置，所述形状记忆合金丝一端固定设置于所述涡卷弹簧的外圈，所述形状记忆合金丝另一端固定设置于所述涡卷弹簧的内圈。
作为上述技术方案的进一步改进，沿所述涡卷弹簧的卷曲方向上，所述涡卷弹簧开设有用于容置所述形状记忆合金丝的容置槽。
作为上述技术方案的进一步改进，所述形状记忆合金丝的两端均连接有铝夹头，所述铝夹头固设于所述涡卷弹簧上、与所述形状记忆合金丝相对一面上，所述形状记忆合金丝穿过所述涡卷弹簧并与所述铝夹头固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述记忆和金丝一端设置于所述涡卷弹簧的最外圈，所述形状记忆合金丝另一端设置于所述涡卷弹簧的最内圈。
作为上述技术方案的进一步改进，所述转动轴横截面呈D形结构，所述涡卷弹簧中心开设有与之匹配的D形孔，从而使所述转动轴与所述涡卷弹簧同步转动。
作为上述技术方案的进一步改进，还还包括编码器座以及支座，所述编码器座上开设有用于固定所述编码器的第一安装孔，所述支座上开设有用于固定所述转动轴的第二安装孔，所述编码器嵌设于所述第一安装孔内，所述转动轴上套设有轴承，且所述轴承嵌设于所述第二安装孔内。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括底座，所述编码器座、所述支座通过螺栓固设于所述底座上。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括弹簧固定板，所述弹簧固定板固设于所述支座上，所述涡卷弹簧的最外圈通过螺栓与所述弹簧固定板固定连接。
本发明的有益效果是：
本发明的基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，通过改变形状记忆合金的温度，使得形状记忆合金产生变形，从而记忆合金对涡卷弹簧产生拉力，使涡卷弹簧发生形变而产生相对旋转，进而产生旋转运动，本发明的基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器结构简单、不需要附加装置即得到旋转运动；记忆合金收缩驱动涡卷弹簧转动的同时，涡卷弹簧受力拉力会向远离于记忆合金的方向发生变形，从而驱动过程中，形状记忆合金与涡卷弹簧之间没有摩擦，不会因为摩擦造成能量损失。
此外，形状记忆合金设置于涡卷弹簧的容置槽内，有效的节省了该驱动器的占用体积，空间利用率大，适用于空间要求狭小的机器人。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图；
图2是涡卷弹簧的结构示意图；
图3是图2中A处的局部放大示意图；
图4是图2中B-B截面的截面示意图；
图5是图4中C处的局部放大图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
如图1，示出了本发明的基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器的结构示意图，其包括转动轴1、涡卷弹簧2、编码器3、绞盘4，涡卷弹簧2套设于转动轴1上，以使涡卷弹簧2与转动轴1同步转动，转动轴1的一端与编码器3通过联轴器30固定连接，转动轴1的另一端与绞盘4固定连接，如图2图3所示，涡卷弹簧2上还固设有形状记忆合金5，形状记忆合金5沿涡卷弹簧2的卷绕方向设置，且形状记忆合金5的一端固设于涡卷弹簧2的外圈上，形状记忆合金5的另一端固设于涡卷弹簧2的内圈上，安装时，预先使形状记忆合金5具有一定的拉伸量，然后将形状记忆合金5固设于涡卷弹簧2上，当形状记忆合金5受热时，形状记忆合金5产生变形回复初始状态，从而给涡卷弹簧2施加驱动力，使得涡卷弹簧2产生转动，转动轴1随涡卷弹簧2的转动而同步转动，转动轴1一端的编码器3测得转动轴1的转动角度，通过测得的数据进行反馈控制，转动轴1另一端的绞盘4通过悬挂重物可以测试其输出扭矩的大小。
在形状记忆合金5收缩驱动涡卷弹簧2转动的同时，由于涡卷弹簧2受到形状记忆合金5的拉力，其会向远离于形状记忆合金5的方向上发生变形，从而工作时，形状记忆合金5与涡卷弹簧2之间不发生摩擦，能够有效的避免因摩擦而产生的能量损失。
优选的，形状记忆合金5的一端固设于涡卷弹簧2的最外圈，形状记忆合金5的另一端固设于涡卷弹簧2的最内圈。
优选的，形状记忆合金5的两端连接有铝夹头6，铝夹头6固设于涡卷弹簧2上、与铝夹头6相对的一面上，形状记忆合金5穿过涡卷弹簧2并与铝夹头6固定连接，当形状记忆合金5发生变形时，形状记忆合金5两端的铝夹头6固定住形状记忆合金5的两端，从而将形状记忆合金5的变形转变成为对涡卷弹簧2的驱动力。
为了节省形状记忆合金5的占用体积，如图4与图5，涡卷弹簧2上、沿其卷绕方向上开设有容置槽20，形状记忆合金5嵌设于该容置槽20内。
优选的，于涡卷弹簧2的横截面方向上，容置槽20设置于涡卷弹簧2的中间位置处。
为了保证转动轴1与涡卷弹簧2的同步运动，转动轴1的横截面呈D形结构，相应的，涡卷弹簧2的中心开设有与该D形结构相匹配的D形孔。
本发明的基于形状记忆和金丝的柔性旋转驱动器还包括编码器座70、支座71，编码器座70上开设有第一安装孔700，编码器3嵌设于第一安装孔700内设置，支座71上开设有第二安装孔710，转动轴1通过轴承穿过第二安装孔710设置。
在编码器座70与支座71下端还固设有底座72，编码器座70与支座71通过螺栓固设于底座72上。
支座71上还固设有弹簧固定板711，弹簧固定板711一端与支座71固定连接，另一端悬空设置，涡卷弹簧2的最外圈通过螺栓固设于该弹簧固定板711上。
以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，其特征在于：包括转动轴以及套设于所述转动轴上的涡卷弹簧，所述转动轴一端通过联轴器连接有编码器，所述转动轴另一端固设有绞盘，所述涡卷弹簧上固设有形状记忆合金丝，所述形状记忆合金丝设于所述涡卷弹簧的表面，且沿所述涡卷弹簧的卷曲方向设置，所述形状记忆合金丝一端固定设置于所述涡卷弹簧的外圈，所述形状记忆合金丝另一端固定设置于所述涡卷弹簧的内圈。
2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，其特征在于：沿所述涡卷弹簧的卷曲方向上，所述涡卷弹簧开设有用于容置所述形状记忆合金丝的容置槽。
3.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，其特征在于：所述形状记忆合金丝的两端均连接有铝夹头，所述铝夹头固设于所述涡卷弹簧上、与所述形状记忆合金丝相对一面上，所述形状记忆合金丝穿过所述涡卷弹簧并与所述铝夹头固定连接。
4.根据权利要求3所述的基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，其特征在于：所述记忆和金丝一端设置于所述涡卷弹簧的最外圈，所述形状记忆合金丝另一端设置于所述涡卷弹簧的最内圈。
5.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，其特征在于：所述转动轴横截面呈D形结构，所述涡卷弹簧中心开设有与之匹配的D形孔，从而使所述转动轴与所述涡卷弹簧同步转动。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，其特征在于：还还包括编码器座以及支座，所述编码器座上开设有用于固定所述编码器的第一安装孔，所述支座上开设有用于固定所述转动轴的第二安装孔，所述编码器嵌设于所述第一安装孔内，所述转动轴上套设有轴承，且所述轴承嵌设于所述第二安装孔内。
7.根据权利要求6所述的基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，其特征在于：还包括底座，所述编码器座、所述支座通过螺栓固设于所述底座上。
8.根据权利要求6所述的基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器，其特征在于：还包括弹簧固定板，所述弹簧固定板固设于所述支座上，所述涡卷弹簧的最外圈通过螺栓与所述弹簧固定板固定连接。
CN201711489168.3A 2017-12-30 2017-12-30 一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器 Pending CN108252883A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711489168.3A CN108252883A (zh) 2017-12-30 2017-12-30 一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711489168.3A CN108252883A (zh) 2017-12-30 2017-12-30 一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108252883A true CN108252883A (zh) 2018-07-06

Family

ID=62724535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711489168.3A Pending CN108252883A (zh) 2017-12-30 2017-12-30 一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108252883A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109654270A (zh) * 2018-12-25 2019-04-19 有研医疗器械（北京）有限公司 自动防火阀
CN110085496A (zh) * 2019-04-22 2019-08-02 蒋瑾 自动恢复型电力熔断器
CN110848104A (zh) * 2019-12-01 2020-02-28 西北工业大学 一种形状记忆合金丝驱动的机械虹膜装置
CN111015630A (zh) * 2019-12-10 2020-04-17 渤海造船厂集团有限公司 一种电动关节定位支撑装置
CN112610435A (zh) * 2020-12-18 2021-04-06 深圳职业技术学院 基于记忆合金丝驱动的柱状驱动器及其方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103352818A (zh) * 2013-05-29 2013-10-16 南京航空航天大学 温控扭矩输出驱动装置及其装配方法以及其形状记忆合金卷簧的制备方法
CN104454414A (zh) * 2014-10-23 2015-03-25 上海卫星工程研究所 基于sma材料的驱动装置
US9759203B2 (en) * 2015-06-16 2017-09-12 The Boeing Company Integrated spring and induction coil for shape-memory alloy (SMA) apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103352818A (zh) * 2013-05-29 2013-10-16 南京航空航天大学 温控扭矩输出驱动装置及其装配方法以及其形状记忆合金卷簧的制备方法
CN104454414A (zh) * 2014-10-23 2015-03-25 上海卫星工程研究所 基于sma材料的驱动装置
US9759203B2 (en) * 2015-06-16 2017-09-12 The Boeing Company Integrated spring and induction coil for shape-memory alloy (SMA) apparatus

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109654270A (zh) * 2018-12-25 2019-04-19 有研医疗器械（北京）有限公司 自动防火阀
CN110085496A (zh) * 2019-04-22 2019-08-02 蒋瑾 自动恢复型电力熔断器
CN110848104A (zh) * 2019-12-01 2020-02-28 西北工业大学 一种形状记忆合金丝驱动的机械虹膜装置
CN111015630A (zh) * 2019-12-10 2020-04-17 渤海造船厂集团有限公司 一种电动关节定位支撑装置
CN112610435A (zh) * 2020-12-18 2021-04-06 深圳职业技术学院 基于记忆合金丝驱动的柱状驱动器及其方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108252883A (zh) 一种基于形状记忆合金丝的柔性旋转驱动器
CN102076990B (zh) 具有线性输出的反向旋转电机
CN104214063B (zh) 基于形状记忆合金的旋转驱动器
CN108422413B (zh) 一种变刚度的柔性连续并联机器人
CN206487989U (zh) 一种速度自调节的螺旋式管道机器人
JP2011117452A (ja) 作動装置
CN105257784A (zh) 谐波传动器及组装方法
CN115163723B (zh) 一种磁流变可变阻尼减振耗能装置
CN102200179A (zh) 减速机构
US9228626B2 (en) Tubular torsion bar
CN208057327U (zh) Sma驱动器
CN207814346U (zh) 双出轴舵机
CN108340400B (zh) 一种柔性驱动型双向旋转机器人关节
CN105283401A (zh) 具有凹进轴承的电梯机器
CN107973234A (zh) 一种绳状结构的牵引机构及一种驱动机构
CN207835272U (zh) 一种碳纤维电动缸
CN209724903U (zh) 一种补偿式悬停机构
CN207306675U (zh) 一种球管旋转机构
Jang et al. Design and fabrication of a millimeter-scale rotary actuator based on the twisted shape memory alloy (SMA) wires
WO2018073603A1 (en) Shape memory alloy strain wave motor
CN209670686U (zh) 一种旋转阻尼器及一种电动推杆器
CN209115632U (zh) 柔性金属齿轮及舵机
CN208057328U (zh) 基于sma的驱动装置
CN208206475U (zh) 一种滚珠丝杠加速寿命测试装置
CN205423648U (zh) 一种双扭簧

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180706