[发明专利]一种摆动致动器

说明书

技术领域

本发明涉及致动器技术领域，具体涉及一种摆动致动器。

背景技术

摆动是基本的运动形式之一，摆动驱动的形式在实际应用的场合有很多。目前，国内外已经有许多研究机构利用电机、压电陶瓷材料等驱动方式对摆动致动器展开了研究，传统的电机驱动的摆动致动器具有输出力大，摆动角度大的优点，但是存在着机械结构复杂、价格昂贵、体积大、质量大、能效低、噪声大、灵活性差等缺点。压电陶瓷驱动的摆动致动器具有响应快，输出力大的优点，但是该驱动产生的变形小，需要放大机构，功率质量比小。除了电机、压电陶瓷等驱动的摆动致动器外，现在有一种技术是采用介电弹性体通电变形，实现执行机构的摆动，该机构具有响应速度快、摆动角度大等优点，但该机构同时存在着驱动电压高(数千伏的驱动电压)、驱动力小(驱动力仅几牛顿到几十牛顿)以及对结构形状有特殊的要求等缺陷。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种摆动致动器，该摆动致动器驱动电压低、驱动力大、结构简单、可反复使用、可靠性高、可长时间工作、成本低、便于安装。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种摆动致动器，包括支撑架，所述支撑架包括两个以上的弹簧座，弹簧座上下布置，相邻两个弹簧座之间设置有支撑杆及两根以上竖直的弹簧，弹簧的材料为双程记忆合金，弹簧的上下两端分别固定连接在与其相邻的上下两个弹簧座上，相邻两个弹簧座之间通过支撑杆连接在一起，每个支撑杆的上端均通过销轴铰接在其上方的弹簧座上且下端均固定连接在其下方的弹簧座上。

优选地，每根弹簧均通过隔热套与弹簧座相连，隔热套固定连接在弹簧座上，每根弹簧的端部均固定连接在隔热套上。

优选地，每根弹簧均螺纹连接在隔热套的内壁上。

优选地，所述隔热套的内腔设置有隔断台，隔断台将隔热套的内腔分隔成上腔和下腔。

优选地，弹簧座的下端面相对设置有两个凸块，支撑杆的上端卡入两个凸块之间，所述销轴将支撑杆和两个凸块连接在一起。

优选地，所述弹簧座整体呈长方体形，其中部镂空。

优选地，弹簧由CuZnAl双程记忆合金材料制成，其表面镀锡。

优选地，相邻两个弹簧座之间设置的弹簧的数量为2～10个。

优选地，所述弹簧为加热时伸长的双程记忆合金弹簧，相邻两个弹簧座之间的每根弹簧的预拉伸量为10％～30％。

优选地，所述弹簧为加热时缩短的双程记忆合金弹簧，相邻两个弹簧座之间的每根弹簧的预压缩量为10％～30％。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明摆动致动器采用双程记忆合金材料的弹簧作为摆动执行件，初始状态，摆动致动器两侧的弹簧抗力相同，故摆动致动器处于平衡状态；当给一侧的弹簧通电加热时，在热激励下弹簧发生相变，另一侧的预拉伸或预压缩的弹簧具有回复到原长的趋势，摆动致动器两侧的弹簧抗力失衡，故摆动致动器摆向一侧。当通电加热的激励撤去后，弹簧又能恢复到原来两侧的弹簧抗力相同的状态，摆动致动器重新回到原来平衡状态。本发明不仅具有驱动力大、结构简单、可反复使用、可靠性高、可长时间工作、成本低、便于安装等优点，而且具有类生物摆动的优异性能和简洁紧凑的结构，双程记忆合金弹簧的柔性好，保证摆动致动器的抗冲击性。

另外，如果弹簧座的数量为三个以上，则摆动致动器的摆动角度可以由多个弹簧座的摆动角度累加而成，弹簧座越多，摆动致动器摆动角度就越大，摆动致动器的柔性就越大，其摆动灵活性就越高，实现了仿生驱动和柔性驱动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明平衡状态下的示意图；

图3为本发明摆动后的示意图；

图4为本发明中弹簧座的结构示意图；

图5为本发明中隔热套的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。