[發明專利]一種形狀記憶合金驅動的轉動機構

有效

• 申請號: 201810107859.0
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108386329B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 徐錦濤;杜敬利;張騰;蔣翔俊;保宏;段學超
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 姚詠華<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種形狀記憶合金驅動的轉動機構，包括一個固定在基座Ⅲ上的轉動機構，和一個固定在基座Ⅲ上用于控制轉動機構轉動方向的SMA擺動器Ⅱ，以及與SMA擺動器Ⅱ連接并用于推動轉動機構齒盤轉動的SMA驅動器Ⅰ；SMA擺動器Ⅱ包括兩個擺動架；擺動架之間分別連接通電的SMA彈簧；SMA驅動器包括有SMA彈性可伸縮機構；通電后的SMA彈簧伸縮帶動SMA擺動器Ⅱ擺動，而通電后的SMA驅動器Ⅰ的SMA彈性可伸縮機構伸縮，通過推桿上的推桿爪推動齒盤作間歇轉動。該結構采用SMA絲作為動力源，輸出功和重量之比很高，驅動電壓低、體積小、結構簡單、無噪聲、無磁性、控制方便，具有很高的推廣性。

技術領域

本發明涉及機械傳動領域，涉及一種轉動機構，具體是指一種形狀記憶合金驅動的間歇式轉動機構。

背景技術

間歇式轉動機構，一般用于傳遞平行軸的運動。在需要間歇送進、制動和超越等功能的機械設備中廣泛應用，如機床中的進給、轉位或分度機構、自行車后軸的齒式棘輪超越機構、防逆轉棘輪機構等等。具有結構簡單、制造方便、運動可靠、轉角可調等優點。

形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，簡稱SMA)是一種具有形狀記憶效應、超彈性效應和傳感彈性效應的新型功能材料。它在外力作用下發生殘余變形后，當自身溫度達到相變溫度時，SMA絲材發生相變，由常溫態的馬氏體轉變為高溫態的奧氏體。相變過程帶來晶體結構的變化，宏觀上即是SMA絲材的逆變形。相比于復雜的機構轉變為位移或者扭轉等動作從而對外做功，SMA絲材利用自身內部相變對外做功，可以大大精簡結構，減小質量和所占空間。

目前主要的間歇式轉動機構按驅動方式有電機驅動、電磁驅動和氣液壓驅動等幾種類型。經過分析發現有以下幾種局限性：第一，電機驅動的轉動機構需設計特定的連接結構、轉角控制結構和換向結構等，往往使轉動機構尺寸較大、機構復雜。第二，電磁驅動和氣液驅動的轉動機構，具有設備復雜、價格昂貴、電能—機械能轉換效率低等缺點。第三，傳統的可變向式轉動機構，雖然齒盤可進行正、反轉，但推桿與齒盤之間因連接換向機構，需要相互接觸，往往不具備齒盤的空轉功能，這將導致現有可變向式轉動機構在適用范圍上存在一定的局限。

同時現有的SMA驅動器，主要利用SMA元件絲材或者螺旋彈簧作為驅動元件，其中絲材的出力大，效率高，但行程小；螺旋彈簧的行程大，但效率低，出力小。因此，設計既有較大推力又有較大行程的SMA驅動器，一直是SMA應用研究領域的熱點和難點。

為避免以上設計方案的局限性，本發明設計了一種新型驅動的間歇式轉動機構——形狀記憶合金驅動的轉動機構。此轉動機構解決了SMA元件出力和行程的問題，具有體積小、結構簡單、穩定可靠、驅動電壓低、無噪聲、無磁性、控制方便、輸出功率大等一系列優點。

發明內容

發明的目的在于提供一種形狀記憶合金驅動的轉動機構，能夠有效地實現正轉、反轉、空轉以及轉動角度可調的功能。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

一種形狀記憶合金驅動的轉動機構，包括基座，一個固定在基座上的轉動機構，和一個固定在基座上用于控制轉動機構轉動方向的SMA擺動器，以及與SMA擺動器連接并用于推動轉動機構齒盤轉動的SMA驅動器；

所述SMA擺動器包括兩個分別與基座第一支架(14)和SMA擺動器外殼連接的擺動架；擺動架之間分別連接通電的SMA彈簧；

所述SMA驅動器包括一貫穿外殼的推桿，推桿的頂部帶有彈簧片限位的推桿爪，推桿根部的底部矩形板連接一SMA彈性可伸縮機構；

通過控制電流來控制SMA彈簧的伸縮帶動SMA擺動器擺動，實現轉動機構轉動方向的控制。同理，通過控制SMA彈性可伸縮機構中SMA絲的電流控制其伸縮，帶動推桿上的推桿爪推動轉動機構齒盤作間歇轉動。

對于上述技術方案，本發明還有進一步的優化的實施方案：