CN209571967U - 超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器，涉及超磁致伸缩驱动装置技术领域。所述驱动装置包括框架、动子、前自动闭锁机构、后自动闭锁机构和GMM棒，当所述GMM棒上的线圈通电后所述GMM棒伸长时，后自动闭锁机构自动闭锁，将动子后端固定在导轨上，前自动闭锁机构自动解锁，GMM棒推动动子前段向前运动一定位移；当所述GMM棒上的线圈失电所述GMM棒收缩时，前自动闭锁机构自动闭锁，将动子前端固定在导轨上，后自动闭锁机构自动解锁，在前自动闭锁机构和后自动闭锁机构之间的柔性铰链作用下，动子后端向前移动一定位移，不断重复以上动作，实现动子的步进式直线运动，运动稳定性强，且输出精度高。

Description

超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器

技术领域

本实用新型涉及超磁致伸缩驱动装置技术领域，尤其涉及一种超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器。

背景技术

超磁致伸缩材料（Giant Magnetostrictive Material，简称GMM）是一种应用较为广泛的智能材料，具有磁致伸缩、逆磁致伸缩、扭转和跳跃等物理效应。与压电材料和传统的磁致伸缩材料相比，超磁致伸缩材料具有更高的能量密度和磁机耦合系数，在室温下能实现更大的磁致伸缩应变和输出力，而且超磁致伸缩材料的居里温度和抗压强度均较高，工作性能也更加稳定。因此，超磁致伸缩材料在磁场检测、超精密加工、减振降噪和流体器件驱动等方面具有较为广泛的应用。现有技术中的超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器，一般不具有自动闭锁功能，控制精度低，且输出速度慢。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种能够实现动子的自动闭锁以及自动解锁，且输出精度高的超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器，其特征在于：包括框架，所述框架内设置有两条相对的导轨，所述导轨上设置有动子，所述动子的前端设置有前自动闭锁机构，所述动子的后端设置有后自动闭锁机构，所述动子的中部设置有GMM棒安装孔，GMM棒的前端与所述GMM棒安装孔的前侧壁直接接触，所述GMM棒的后端通过预紧机构与所述GMM棒安装孔的后侧壁直接接触。

进一步的技术方案在于：所述动子的前端左右两侧各设置有一个前锁闭机构安装口，每个前锁闭机构安装口内设置有一个前永磁铁和一个前自锁块，所述前永磁铁与所述前锁闭机构安装孔的前侧壁固定连接，两个所述前自锁块的内侧与动子上前锁闭配合部通过相互配合的斜面接触，且所述前锁闭配合部从左到右的宽度逐渐增加；

所述动子的后端左右两侧各设置有一个后锁闭机构安装口，每个后锁闭机构安装口内设置有一个后永磁铁和一个后自锁块，所述后永磁铁与所述后锁闭机构安装孔的前侧壁固定连接，两个所述后自锁块的内侧与动子上后锁闭配合部通过相互配合的斜面接触，且所述后锁闭配合部从左到右的宽度逐渐增加。

进一步的技术方案在于：所述前锁闭配合部与所述后锁闭配合部之间通过两个可发生形变的柔性铰链进行连接，且两个柔性铰链之间的空间形成所述GMM棒安装孔，所述柔性铰链在所述GMM棒的带动下伸长或收缩。

进一步的技术方案在于：所述预紧机构包括第一楔形块、第二楔形块以及调节螺栓，所述第一楔形块与第二楔形块位于预紧机构安装孔内，且所述第一楔形块上的斜面与第二楔形块上的斜面相接触，所述第一楔形块的长度大于所述第二楔形块的长度，所述GMM棒的后端与所述第一楔形块前侧的平面直接接触，所述预紧机构安装孔上设置有螺纹孔，所述调节螺栓的一端经所述螺纹孔后进入到所述预紧机构安装孔内，并与所述第二楔形块的右侧平面相接触，当所述调节螺栓向所述预紧机构安装孔内运动时，所述调节螺栓驱动所述第二楔形块相对于所述第一楔形块向左运动，使所述第一楔形块将所述GMM棒夹紧到GMM棒安装孔内。

进一步的技术方案在于：所述第一楔形块的长度与所述预紧机构安装孔的长度相等，且所述第一楔形块与所述第二楔形块配合时的高度小于所述预紧机构安装孔的深度，使得当所述第二楔形块相对于第一楔形块运动时，所述第一楔形块能够相对于所述GMM棒运动，改变GMM棒之间的夹持力。

进一步的技术方案在于：所述框架的四个角处设置有安装孔。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述驱动装置中当所述GMM棒上的线圈通电后所述GMM棒伸长时，动子的前锁闭配合部上的斜面在向前延伸的GMM棒的作用下离开前自锁块，前自动闭锁机构自动解锁，GMM棒推动动子前段向前运动一定位移，同时，动子的后锁闭配合部上的斜面，将后自锁块压紧到框架上，框架对后自锁块产生的摩擦力阻止后自锁块和动子向后运动，后自动闭锁机构自动闭锁；当所述GMM棒上的线圈失电后所述GMM棒收缩时，前自动闭锁机构自动闭锁，将动子前端固定在导轨上，后自动闭锁机构自动解锁，在柔性铰链作用下，动子后端向前移动一定位移。不断重复以上动作，实现动子的步进式直线运动。综上，所述驱动装置能够实现动子的自动闭锁以及自动解锁，运动稳定性强，且输出精度高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例所述驱动装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述驱动装置去掉框架后的结构示意图；

其中：1、框架；2、导轨；3、动子；4、GMM棒；5、柔性铰链；6、前永磁铁；7、前自锁块；8、前锁闭配合部；9、后永磁铁；10、后自锁块；11、后锁闭配合部；12、第一楔形块；13、第二楔形块；14、调节螺栓；15、预紧机构安装孔；16、安装孔。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1-图2所示，本实用新型实施例公开了一种超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器，包括框架1，所述框架1的整体为矩形结构；所述框架1内设置有两条相对的平行导轨2。所述导轨2上设置有动子3，动子能够沿所述导轨直线运动。所述动子3的前端设置有前自动闭锁机构，所述动子3的后端设置有后自动闭锁机构，所述动子的中部设置有GMM棒安装孔，GMM棒4的前端与所述GMM棒安装孔的前侧壁直接接触，所述GMM棒4的后端通过预紧机构与所述GMM棒安装孔的后侧壁直接接触。当所述GMM棒4上的线圈通电后所述GMM棒伸长时，后自动闭锁机构自动闭锁，将动子后端固定在导轨2上，前自动闭锁机构自动解锁，GMM棒4推动动子前段向前运动一定位移（该位移的大小可以根据GMM棒中线圈的形式以及通电电流的大小设置）；当所述GMM棒上的线圈失电所述GMM棒4收缩时，前自动闭锁机构自动闭锁，将动子前端固定在导轨上，后自动闭锁机构自动解锁，在前自动闭锁机构和后自动闭锁机构之间的柔性铰链5作用下，动子后端向前移动一定位移，不断重复以上动作，实现动子的步进式直线运动。所述柔性铰链包括若干个首尾连接的柔性铰链单元，可以有效地降低柔性铰链的应力，改善受力条件。

进一步的，如图1-2所示，所述动子的前端左右两侧各设置有一个前锁闭机构安装口，每个前锁闭机构安装口内设置有一个前永磁铁6和一个前自锁块7，所述前永磁铁6与所述前锁闭机构安装孔的前侧壁固定连接，两个所述前自锁块7的内侧与动子上前锁闭配合部8通过相互配合的斜面接触，且所述前锁闭配合部8从左到右的宽度逐渐增加；

所述动子的后端左右两侧各设置有一个后锁闭机构安装口，每个后锁闭机构安装口内设置有一个后永磁铁9和一个后自锁块10，所述后永磁铁9与所述后锁闭机构安装孔的前侧壁固定连接，两个所述后自锁块10的内侧与动子上后锁闭配合部11通过相互配合的斜面接触，且所述后锁闭配合部11从左到右的宽度逐渐增加。

通过所述前永磁铁6对前自锁块7的吸引作用，可保证前锁闭机构自动解锁时所述前自锁块7与前锁闭配合部8始终保持接触；通过所述后永磁铁9对后自锁块10的吸引作用，可保证后锁闭机构自动解锁时所述后自锁块10与前锁闭配合部11始终保持接触。

进一步的，如图1-2所示，所述前锁闭配合部8与所述后锁闭配合部11之间通过两个可发生形变的柔性铰链5进行连接，且两个柔性铰链5之间的空间形成所述GMM棒安装孔，所述柔性铰链5在所述GMM棒4的带动下进行伸长或收缩至原始状态。

进一步的，如图1-2所示，所述预紧机构包括第一楔形块12、第二楔形块13以及调节螺栓14。所述第一楔形块12与第二楔形块13位于预紧机构安装孔15内，且所述第一楔形块12上的斜面与第二楔形块13上的斜面相接触，所述第一楔形块12的长度大于所述第二楔形块13的长度，所述GMM棒4的后端与所述第一楔形块12前侧的平面直接接触。所述预紧机构安装孔15上设置有螺纹孔，所述调节螺栓14的一端经所述螺纹孔后进入到所述预紧机构安装孔15内，并与所述第二楔形块13的右侧平面相接触，当所述调节螺栓14向所述预紧机构安装孔15内运动时，所述调节螺栓14驱动所述第二楔形块13相对于所述第一楔形块12向左运动，使所述第一楔形块12将所述GMM棒4夹紧到GMM棒安装孔内。

进一步的，如图1-2所示，所述第一楔形块12的长度与所述预紧机构安装孔15的长度相等，且所述第一楔形块12与所述第二楔形块13配合时的高度小于所述预紧机构安装孔15的深度，使得当所述第二楔形块13相对于第一楔形块12运动时，所述第一楔形块12能够相对于所述GMM棒4运动，改变GMM棒4之间的夹持力。

进一步的，如图1所示，所述框架1的四个角处设置有安装孔16，通过安装孔与相应的螺栓配合，可以方便的将所述装置与其它装置固定。

所述驱动装置中当所述GMM棒上的线圈通电后所述GMM棒伸长时，动子的前锁闭配合部上的斜面在向前延伸的GMM棒的作用下离开前自锁块，前自动闭锁机构自动解锁，GMM棒推动动子前段向前运动一定位移，同时，动子的后锁闭配合部上的斜面，将后自锁块压紧到框架上，框架对后自锁块产生的摩擦力阻止后自锁块和动子向后运动，后自动闭锁机构自动闭锁；当所述GMM棒上的线圈失电后所述GMM棒收缩时，前自动闭锁机构自动闭锁，将动子前端固定在导轨上，后自动闭锁机构自动解锁，在柔性铰链作用下，动子后端向前移动一定位移。不断重复以上动作，实现动子的步进式直线运动。综上，所述驱动装置能够实现动子的自动闭锁以及自动解锁，运动稳定性强，且输出精度高。

Claims (6)

1.一种超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器，其特征在于：包括框架（1），所述框架（1）内设置有两条相对的导轨（2），所述导轨（2）上设置有动子（3），所述动子（3）的前端设置有前自动闭锁机构，所述动子（3）的后端设置有后自动闭锁机构，所述动子的中部设置有GMM棒安装孔，GMM棒（4）的前端与所述GMM棒安装孔的前侧壁直接接触，所述GMM棒（4）的后端通过预紧机构与所述GMM棒安装孔的后侧壁直接接触；

所述动子的前端左右两侧各设置有一个前锁闭机构安装口，每个前锁闭机构安装口内设置有一个前永磁铁（6）和一个前自锁块（7），所述前永磁铁（6）与所述前锁闭机构安装孔的前侧壁固定连接，两个所述前自锁块（7）的内侧与动子上前锁闭配合部（8）通过相互配合的斜面接触，且所述前锁闭配合部（8）从左到右的宽度逐渐增加；

所述动子的后端左右两侧各设置有一个后锁闭机构安装口，每个后锁闭机构安装口内设置有一个后永磁铁（9）和一个后自锁块（10），所述后永磁铁（9）与所述后锁闭机构安装孔的前侧壁固定连接，两个所述后自锁块（10）的内侧与动子上后锁闭配合部（11）通过相互配合的斜面接触，且所述后锁闭配合部（11）从左到右的宽度逐渐增加。

2.如权利要求1所述的超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器，其特征在于：所述前锁闭配合部（8）与所述后锁闭配合部（11）之间通过两个可发生形变的柔性铰链（5）进行连接，且两个柔性铰链（5）之间的空间形成所述GMM棒安装孔，所述柔性铰链（5）在所述GMM棒（4）的带动下伸长或收缩。

3.如权利要求1所述的超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器，其特征在于：所述预紧机构包括第一楔形块（12）、第二楔形块（13）以及调节螺栓（14），所述第一楔形块（12）与第二楔形块（13）位于预紧机构安装孔（15）内，且所述第一楔形块（12）上的斜面与第二楔形块（13）上的斜面相接触，所述第一楔形块（12）的长度大于所述第二楔形块（13）的长度，所述GMM棒（4）的后端与所述第一楔形块（12）前侧的平面直接接触，所述预紧机构安装孔（15）上设置有螺纹孔，所述调节螺栓（14）的一端经所述螺纹孔后进入到所述预紧机构安装孔（15）内，并与所述第二楔形块（13）的右侧平面相接触，当所述调节螺栓（14）向所述预紧机构安装孔（15）内运动时，所述调节螺栓（14）驱动所述第二楔形块（13）相对于所述第一楔形块（12）向左运动，使所述第一楔形块（12）将所述GMM棒（4）夹紧到GMM棒安装孔内。

4.如权利要求3所述的超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器，其特征在于：所述第一楔形块（12）的长度与所述预紧机构安装孔（15）的长度相等，且所述第一楔形块（12）与所述第二楔形块（13）配合时的高度小于所述预紧机构安装孔（15）的深度，使得当所述第二楔形块（13）相对于第一楔形块（12）运动时，所述第一楔形块（12）能够相对于所述GMM棒（4）运动，改变GMM棒（4）之间的夹持力。

5.如权利要求1所述的超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器，其特征在于：所述框架（1）的四个角处设置有安装孔（16）。

6.如权利要求2所述的超磁致伸缩离合器式高精度直线驱动器，其特征在于：所述柔性铰链包括若干个首尾连接的柔性铰链单元。