[发明专利]用于记忆合金金属丝的预加载机构

说明书

技术领域

本公开内容总体涉及致动系统和方法，具体涉及利用记忆合金金属丝的致动器。更具体地，本公开内容涉及用于记忆合金金属丝的自调节预加载机构。

背景技术

提供安全储存经常需要带盖子的容器，该盖子仅在满足特定要求之后才释放，例如确认进入容器的个人被授权进入。这种系统使用某种类型的致动器来释放锁闭件，否则该锁闭件将盖子保持于闭合位置。常见的致动器包括螺线管和马达，这两者与容器的可用容积相比相对较大，这降低了容器的容积效率。

利用记忆合金金属丝的致动器能够提供充足的动力和行程来释放安全容器的锁闭件同时比螺线管或马达占用更小的体积。也称为“智能金属丝(muscle wire)”的记忆合金金属丝由当加热时长度由于金属的晶体结构从其马氏体形态变成其奥氏体形态而收缩的数种合金之一制成。记忆合金金属丝当其冷却至其原始温度并回到其马氏体形态时能够伸展回到其原始长度。示例性合金包括由美国海军军械实验室首先开发并在商品名称Nitinol(从词语Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratories得名)下销售的镍-钛合金。记忆合金金属丝通常通过使电流通过金属丝来加热，从而由于金属丝的内阻而在金属丝内产生热量。

当用作致动器时，通常采用偏压弹簧来对记忆合金金属丝进行预加载并使金属丝在低温条件下伸展。预加载的力减小了致动器能够施加的力的量。预加载力在操作周期期间的损失会缩短致动器的寿命。

美国专利6,116,461(用于分配药物的方法和装置(Method and Apparatus for the Dispensing of Drugs)，Broadfield等人)公开了一种利用记忆合金金属丝致动器的自动化分配机器(ADM)。虽然该系统是药品分配的显著进步，但记忆金属丝由在致动器移动时对记忆合金金属丝施加增量力的线性弹簧来预加载，从而减小了致动器能够施加的力的量。

发明内容

为了提供更牢固和可靠的致动器，有利的是提供一种记忆合金致动器，该记忆合金致动器提供连续的预加载力同时在致动期间减小该预加载力以增加可获得的力的量。所公开的系统包括结合了提供这种优点的自调节预加载机构的记忆金属丝致动器。

特定实施例包括一种用于记忆合金金属丝制动器的预加载机构，该预加载机构包括构造成围绕枢轴旋转的旋转元件。该旋转元件具有第一接触点，该第一接触点构造成与记忆合金金属丝致动器联接使得记忆合金金属丝致动器的收缩使第一接触点位移，以使旋转元件从第一位置旋转至第二位置。该预加载机构还包括偏压元件，该偏压元件带有与旋转元件的第二接触点联接的第一端和构造成相对于枢轴被钉住的第二端。该偏压元件具有从第二端穿过第一端延伸的作用线。该作用线具有偏移距离，该偏移距离是作用线与枢轴之间的最短距离。该偏移距离具有当旋转元件处于第一位置时的第一值和当旋转元件处于第二位置时的第二值，第二值小于第一值。

特定实施例包括一种致动器组件，该致动器组件包括：记忆合金金属丝致动器；具有第一接触点和第二接触点以及枢轴的旋转元件，其中该旋转元件构造成围绕枢轴旋转；以及具有第一端和第二端的偏压元件，第一端与旋转元件的第二接触点联接且第二端构造成相对于枢轴被钉住。旋转元件的第一接触点构造成与记忆合金金属丝致动器联接使得记忆合金金属丝致动器的收缩使第一接触点位移，以使旋转元件从第一位置旋转至第二位置。该记忆合金金属丝致动器包括具有第一端和第二端的记忆合金金属丝和与记忆合金金属丝的一端联接的至少一个端子。该偏压元件具有从第二端穿过第一端延伸的作用线。该致动器组件具有偏移距离，该偏移距离为所述作用线与枢轴之间的最短距离，其中该偏移距离具有当旋转元件处于第一位置时的第一值和当旋转元件处于第二位置时的第二值，且第二值小于第一值。

特定实施例包括一种带盖子的容器，该容器包括记忆合金金属丝致动器、旋转元件和偏压元件。该记忆合金金属丝致动器包括具有第一端和第二端的记忆合金金属丝和与记忆合金金属丝的一端联接的至少一个端子。该旋转元件具有第一接触点和第二接触点以及枢轴，其中旋转元件构造成围绕枢轴旋转。第一接触点构造成与记忆合金金属丝致动器联接使得记忆合金金属丝致动器的收缩使第一接触点位移，以使旋转元件从第一位置旋转至第二位置。偏压元件具有与旋转元件的第二接触点联接的第一端和构造成相对于枢轴被钉住的第二端。该偏压元件具有从第二端穿过第一端延伸的作用线。该致动器组件具有偏移距离，该偏移距离为作用线与枢轴之间的最短距离。该偏移距离具有当旋转元件处于第一位置时的第一值和当旋转元件处于第二位置时的第二值，并且第二值小于第一值。