一种记忆金属双向驱动器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种记忆金属双向驱动器。该驱动器依靠两根对拉的SMA丝实现双向驱动，滑销不同高度设置梯形槽，当滚珠进入梯形槽时，在弹簧、保持架、梯形槽的共同作用下受力平衡，滑销被限位，驱动器保持稳定状态。需要进行状态切换时，对主动SMA丝通电使其收缩，驱动滑销移动，滚珠从初始槽向目标槽移动，当滚珠移至目标槽边缘后，弹簧力从阻力转为驱动力，推动滚珠滑入目标槽，驱动器状态切换完成。该驱动器的稳定状态依靠滚珠

【技术实现步骤摘要】
一种记忆金属双向驱动器


[0001]本技术涉及双向驱动器
，特别涉及一种记忆金属丝(SMA丝)驱动的双向驱动器。

技术介绍

[0002]航天器的空间展开机构、航空炸弹保险等设备上所用的锁紧装置，需要实现锁紧和解锁双向驱动的功能。例如，航天器的空间展开机构在轨展开到位后，需要锁紧装置对其展开状态进行锁定；当航天器需要做机动变轨时，展开机构需要收拢，锁紧装置解除锁定；收拢到位后，再次对收拢后结构进行锁定限位。这就需要锁紧装置可以实现双向驱动，并提供锁紧位和解锁位两个稳定状态。
[0003]现有的双向驱动器主要是电磁铁式驱动器，其工作的基本原理是：对电磁铁通电，使衔铁吸合推动锁销伸出，实现锁紧功能；电磁铁断电，偏置弹簧推动衔铁复位，进而带动锁销缩回，实现解锁。即实现通电锁紧、断电解锁，或者是通电解锁、断电锁紧的状态切换。
[0004]这种驱动器虽然可以实现双向驱动功能，但其锁紧位和解锁位两个稳定状态中，有一个必然需要持续对电磁铁通电才能维持，一旦供电系统出现异常，锁销就会出现意外的运动。此外，由于电磁铁吸合力远大于偏置弹簧的弹簧力，因此这种驱动器锁销伸出或缩回的驱动力相差较大，无法做到推出和缩回力相近，使用可靠性受限。还有，电磁铁中的衔铁质量大，导致驱动器的功重比小，输出的锁紧载荷有限，不适用于狭小空间；而用于航空炸弹保险的双向驱动器，质量大会导致驱动器惯性大，在战斗机机动飞行时的大过载可能会引起保险意外动作，安全性不足。

技术实现思路

[0005]本技术针对现有双向驱动器的不足，提供了一种记忆金属双向驱动器，该驱动器在解锁位和锁紧位均可保持稳定，可重复使用，可靠性高、安全性好。
[0006]本技术采用的技术方案为：一种记忆金属双向驱动器。包括滑销、保持架、外壳、SMA丝、滚珠、弹簧和堵盖。该驱动器通过保持架的法兰边安装在固定结构上，对SMA丝通电可驱动滑销沿保持架的内腔移动，滑销伸出时分离结构锁定，防止其相对于固定结构发生运动，滑销缩回时解除对分离结构的限位。滑销上的不同高度设有梯形槽，分别对应滑销的不同伸出高度，当滚珠进入梯形槽时，在弹簧、保持架、梯形槽的共同作用下受力平衡，驱动器保持稳定状态。
[0007]其中，所述滑销为本技术的作动元件，其总体为轴式结构，中部不同高度设有梯形槽，梯形槽的上方和下方各设有一个通孔。梯形槽用于容纳滚珠进而对滑销进行纵向限位，其中，上梯形槽用于驱动器锁紧状态下容纳滚珠，下梯形槽用于解锁状态下容纳滚珠。两个通孔正交设置，用于布置SMA丝。
[0008]其中，所述保持架近似T型结构，横向的法兰边上设有螺纹孔，用于驱动器在固定结构上的安装，纵向为管状结构，其内腔为滑销提供上下移动的轨道。管状结构中部与滑销
梯形槽对应位置上设有圆形通孔(以下简称圆孔)，其直径略大于滚珠直径；与滑销的正交通孔对应位置上分别设有一组腰型孔，为两根SMA丝的驱动过程提供运动空间。
[0009]其中，所述外壳为一端封闭的管状结构，与保持架共同组成驱动器的支撑结构。外壳中部与保持架圆孔对应位置处设有横向轨道。
[0010]其中，所述SMA丝设有两根，正交设置，分别从滑销的两个通孔穿过，并固定在外壳侧壁上。两根丝对拉驱动，滑销伸出过程，靠下的SMA丝是主动丝，靠上的SMA丝是被动丝；滑销缩回过程则相反。
[0011]其中，所述弹簧预压缩安装在外壳的横向轨道中，内侧顶住滚珠，外侧支撑在堵盖上。
[0012]其中，所述滚珠用于对滑销限位，当滚珠处在滑销梯形槽中时，其在梯形槽、弹簧和保持架圆孔之间受力平衡，滑销被保持在一定的伸出高度，驱动器保持稳定状态；滚珠所处梯形槽不同，对应不同的滑销伸出高度；梯形槽在纵向的数量决定了驱动器稳定状态的数量。
[0013]进一步地，本技术驱动器在不同稳定状态的切换(以下简称状态切换)，对应滑销移动使滚珠从一个梯形槽移至另一个梯形槽的过程，前者称为初始槽，后者称为目标槽。
[0014]进一步地，驱动器状态切换时，滚珠从初始槽移出直至其球心到达目标槽边缘的过程中，弹簧的弹簧力是滑销移动的阻力，当滚珠的球心经过目标槽边缘后，弹簧对滚珠的推力转化为滑销移动的驱动力；之后，主动SMA丝需要提供的驱动力会逐渐减小，滑销依靠梯形槽斜坡和弹簧即可继续移动。因此，根据滚珠所处位置，可将驱动器状态切换过程分为前期和后期两个阶段，两个阶段中弹簧力的作用不同。
[0015]本技术的驱动过程即状态切换的过程，需要状态切换时，对主动SMA丝通电使其受热后收缩，从而驱动滑销移动，滚珠的受力平衡状态被打破，滚珠在梯形槽斜坡挤压下从初始槽中移出，解除对滑销的限位，当滑销移动到目标槽的边缘与滚珠球心对齐后，滚珠在弹簧力作用下滑入目标槽，主动SMA丝断电，滚珠再次进入受力平衡状态，驱动器状态切换完成。
[0016]进一步地，调整梯形槽在纵向的间距，可改变驱动器的输出位移。当梯形槽纵向间距为0，即采用连续布置的梯形槽时，滑销的伸出、收缩距离最小，即驱动器的输出位移最小，稳定状态的切换速度最快。
[0017]进一步地，所述堵盖与外壳、保持架与外壳的连接处均为固接，可以采用螺纹连接或胶粘连接。
[0018]进一步地，所述弹簧为滚珠提供向内的压紧力，将滚珠压入滑销梯形槽，进而对滑销进行限位，从而确保驱动器处于稳定状态。可以理解，这种横向弹簧
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滚珠的结构也可以用其他结构来代替，如：(1)纵向弹簧
‑
弹簧衬套
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滚珠结构，纵向弹簧推动带有斜面的弹簧衬套来压紧滚珠；(2)弹片
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滚珠结构，利用弹片的弹力回复力来压紧滚珠；(3)带有半球头的弹片结构，直接用其半球头结构对滑销进行限位。
[0019]本技术的双向驱动器，相比传统的电磁铁式双向驱动器，其优势表现在：
[0020](1)利用梯形槽、弹簧、滚珠结构，使驱动器的滑销在伸出和缩回状态均可保持稳定，克服了现有电磁铁式双向驱动器需要持续通电才能保持稳定的缺点。
[0021](2)能够实现自动复位，可重复工作，滑销伸出和缩回的驱动力基本相同，驱动器双向驱动过程的难易程度相当，可靠性高。
[0022](3)运动部件无衔铁，质量轻、惯性小、功重比大，能在狭小空间内实现大载荷输出，安全性高。
附图说明
[0023]图1为本技术一种实施方式的锁紧状态示意图；
[0024]图2为本技术一种实施方式的解锁状态示意图；
[0025]图3为本技术一种实施方式状态切换过程力
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位移关系曲线；
[0026]图4为本技术另一种实施方式的锁紧状态示意图；
[0027]图5为本技术另一种实施方式状态切换过程力
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位移关系曲线。
具体实施方式
[0028]以下结合附图和具体实施方式进一步阐述本技术的原理。
[0029]本技术提供一种记忆金属双向驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种记忆金属双向驱动器，其特征在于，包括滑销(1)、保持架(2)、外壳(3)、上SMA丝(4)、下SMA丝(5)、滚珠(6)、弹簧(7)；其中，所述滑销(1)为轴式结构，中部不同高度设有梯形槽，梯形槽上、下各设一个通孔，两个通孔正交设置；所述保持架(2)近似T型结构，横向的法兰边上设有螺纹孔，纵向为管状结构，管状结构中部设有圆孔，与滑销(1)的通孔对应位置上分别设有一组腰型孔；所述外壳(3)中部与保持架(2)圆孔对应位置处设有横向轨道；所述上SMA丝(4)和下SMA丝(5)分别从滑销...

【专利技术属性】
技术研发人员：付佳丽，刘婧莹，白志兵，孙瑞杰，
申请(专利权)人：北京灵翼航宇科技有限公司，
类型：新型
国别省市：