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CN101317007B - 电极凿紧设备 - Google Patents

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CN101317007B
CN101317007B CN2006800440823A CN200680044082A CN101317007B CN 101317007 B CN101317007 B CN 101317007B CN 2006800440823 A CN2006800440823 A CN 2006800440823A CN 200680044082 A CN200680044082 A CN 200680044082A CN 101317007 B CN101317007 B CN 101317007B
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Abstract

电极凿紧设备，在形状记忆合金导线(1)被加热到要恢复初始形状的情况下，能将电极(2)固定在形状记忆合金导线(1)上相距预定距离的位置处。电极凿紧设备(101)包括：对形状记忆合金导线(1)施加轴向预紧力的加载机构(20)；一对支撑单元(4)，在轴向相距预定距离的两个支撑点处支撑形状记忆合金导线(1)并保持一对电极(2)，各电极具有要被凿紧的部分；一对上电接触单元(5)，在两个接触点处接触形状记忆合金导线(1)且在两个接触点之间供应电流；一对支撑单元(4)，设置在两个接触点之间；以及一对施压单元(6)，通过使保持在支撑单元(4)上的电极(2)的要被凿紧的部分塑性变形，通过凿紧将电极(2)固定到形状记忆合金导线(1)。

Description

电极凿紧设备
技术领域
该发明涉及一种电极凿紧(calking)设备，该电极凿紧设备将一对电极通过凿紧固定在形状记忆合金导线的两端。
背景技术
形状记忆合金导线具有一种在将其温度加热至预定值时，恢复原有形状的特性。因此，利用这种特性，形状记忆合金导线常常被用来作为一个机械产品的致动器(例如，参见日本专利公开No.Hei 6-222752)。至于形状记忆合金导线的加热方法，建议将电流直接供给形状记忆合金导线，利用形状记忆合金导线中产生的焦耳热使其加热。在后面的说明中，这种加热方法被称作“上电加热”。通过使用这种上电加热，容易控制形状记忆合金导线的加热。
为了对形状记忆合金导线实施上电加热，优选的是将用于供给电流的电极连接在形状记忆合金导线的两端上。顺便说一下，至于形状记忆合金导线，由于热膨胀，上电加热中的全长与加热前(常温时)的全长不同。通常，在常温下将形状记忆合金导线切成预定全长，并且在其两端上连接电极。可选地，电极连接在形状记忆合金导线上相距预定距离的两点处。因此，即使对安装于机械产品中的形状记忆合金进行上电加热以恢复初始形状，形状记忆合金导线的全长或电极间距也会由于热膨胀而部分伸长。因此，形状记忆合金导线中产生的应力包括由于热膨胀的错误部分，因此，精确并稳定地控制应力是非常困难的。结果，在加热条件下的形状记忆合金导线上可能就会作用有过载，由此，可能会发生老化(aged deterioration)。
发明内容
本发明的构想是解决现有技术中存在的上述问题，且本发明的目的在于提供一种电极凿紧设备，该设备能够将电极连接在形状记忆合金导线上的、相距预定距离的点上。
根据本发明的一个方案的电极凿紧设备将一对电极通过凿紧固定在形状记忆合金导线上。
电极凿紧设备包括：
加载机构，其沿形状记忆合金导线的轴向对形状记忆合金导线施加预紧力(predetermined tension)；
一对支撑单元，其在轴向相距预定距离的两个支撑点处支撑形状记忆合金导线，所述支撑单元还保持一对电极，每个电极都具有要被凿紧的部分；
一对上电接触单元，其在两个接触点之间接触形状记忆合金导线，所述一对支撑单元设置在接触点之间，所述上电接触单元在两个触点之间供应电流；以及
一对施压单元，通过使保持在支撑单元上的电极的要被凿紧的部分塑性变形，所述施压单元通过凿紧将电极固定形状记忆合金导线上。
根据上述构造，在加热条件下，可以将一对电极固定在形状记忆合金导线上、相距预定距离“L”的位置处，以将形状记忆合金导线加热到能够恢复初始形状的温度。由于通过这种方法得到的形状记忆合金导线考虑到了由热膨胀引起的全长变化，所以当形状记忆合金导线被加热到能够使其恢复初始形状的温度时，也能够精确并稳定地控制所需的应力。此外，可以减少在加热条件下施加在形状记忆合金导线上的过载，从而几乎不发生老化。
附图说明
图1A至图1C分别是示出根据本发明第一实施例的电极凿紧设备的构造和运动的主视图；具体地，图1A示出通电流前的电极凿紧设备的构造和运动；图1B示出开始通电流时电极凿紧设备的构造和运动；图1C示出在凿紧操作时电极凿紧设备的构造和运动。
图2A和图2B是示出根据上述第一实施例的电极凿紧设备的主要部分的构造的视图；具体地，图2A是示出凿紧操作前状态的侧视图，图2B是图2A的A-A剖视图。
图3是示出根据本发明第二实施例的电极凿紧设备的构造和运动的主视图。
图4是示出根据本发明第三实施例的电极凿紧设备的构造和运动的主视图。
图5A和图5B是示出根据本发明第四实施例的电极凿紧设备的构造和运动的主视图；具体地，图5A示出凿紧操作前的状态；图5B示出凿紧操作中的状态。
图6A至图6C是示出根据本发明第五实施例的电极凿紧设备的主要部分的构造和运动的主视图和侧视图；具体地，图6A示出凿紧操作前的状态；
图6B是图6A的B-B剖视图；图6C是凿紧操作中的B-B剖视图。
图7A和图7B是示出根据本发明第六实施例的电极凿紧设备的构造和运动的主视图和侧视图；具体地，图7A示出凿紧之前的状态；图7B是图7A的C-C剖视图。
具体实施方式
(第一实施例)
根据本发明第一实施例的电极凿紧设备如图1A至图1C，图2A和图2B所示。图1A至图1C示出根据第一实施例的电极凿紧设备101的构造。该电极凿紧设备101是一种在形状记忆合金导线1能够恢复初始形状的温度的加热条件下，用来将电极2连接在形状记忆合金导线上、相距预定距离的位置上的装置。
电极凿紧设备101包括：加载机构20，用来对形状记忆合金导线1施加预紧力；一对支撑单元4，沿形状记忆合金导线的轴向，在相距预定距离的两个支撑点处支撑形状记忆合金导线1，且保持多个电极2，每个电极都具有要被凿紧的部分；一对上电接触单元5，在两个接触点处接触形状记忆合金导线1并在两个接触点之间供应电流；一对支撑单元4设置在所述接触点之间；一对施压单元6，通过使保持在支撑单元4上的电极2要被凿紧的部分塑性变形而将电极2凿紧在形状记忆合金导线1上。
上述的一对支撑单元4和一对上电接触单元5设置在一个支撑面3a上且在一条直线上，该支撑面是基座3的上表面。此外，一对施压单元6设置在施压支撑装置12的下表面上且位于面对一对支撑单元4的位置处，该施压支撑装置设置为面对基座3的支撑面3a。
一对支撑单元4将形状记忆合金导线1支撑在上述直线上，且每一个支撑单元4支撑一个用来上电加热的电极2。支撑单元4分别设置在基座3的支撑面3a上相距预定距离L的位置处；从而，形状记忆合金导线1支撑在沿其轴线方向相距预定距离L的两个点上。
如图2A和图2B所示，电极2为两端开口的圆柱状，以使形状记忆合金导线1穿过其中。当电极2被施压单元6完全压平时，通过凿紧将穿入电极2内的形状记忆合金导线1和电极2固定在一起。也就是说，本实施例中的电极2完全构造为一个要被凿紧的部分，该部分通过凿紧被固定在形状记忆合金导线1上。圆柱状电极2保持在形成于支撑单元4的顶面上、截面为矩形的凹陷部21内。该凹陷部21具有预定空气间隙，该空气间隙用于沿径向(沿图2B中的纵向方向)固定前的电极2，且该凹陷部21引导电极2的变形，以使变形后电极2的截面形状基本上变成矩形。
此外，通过将用于固定电极的移动构件22(轴向定位构件)推动到电极2的端面，而将电极2定位在沿形状记忆合金导线1的轴向方向上(沿图2A中的纵向)的凹陷部21中。移动构件22为L形，且其端部通过例如扭转弹簧的弹性构件23可转动地连接到支撑单元4上。当移动构件22沿图2A的逆时针方向旋转，通过弹性构件23的偏压力抵靠在支撑单元4上时，移动构件22的另一端沿轴向接触电极2的端面，以使电极2沿轴向方向定位。
一对上电接触单元5设置基座3的支撑面3a上且位于一条直线上，所述一对支撑单元4设置在上电接触单元之间。每个上电接触单元5都接触形状记忆合金导线1。由于电源供应装置7和开关连接在一对上电接触单元5之间，所以当开关8打开时，电流依次流过电源供应装置7、一个上电接触单元5、形状记忆合金导线1、另一个上电接触单元5、开关8和电源供应装置7，从而，位于上电接触单元5之间、能被供给电流的形状记忆合金导线1的区域可以通过上电来加热。该能被供应电流的区域包括位于两个支撑单元4(即由支撑单元4支撑的电极2)之间的、形状记忆合金导线1的预定距离L的区域。
用于为形状记忆合金导线1施加预紧力的加载机构20通过勾住形状记忆合金导线1一端的第一滑轮9，引导形状记忆合金导线1另一端的第二滑轮10，以及连接形状记忆合金导线1另一端的锭子(spindle)11构造而成。
一对施压单元6以预定距离L设置在施压支撑装置12的下表面上，以面对一对支撑单元4，并能够通过图未示的升降机构随着施压支撑装置12而上下移动。因此，形状记忆合金导线1和电极2能够在施压单元6和支撑单元4之间在夹持条件下被加压，由此，形状记忆合金导线1和电极2可以通过凿紧而固定。
下面描述使用上述的电极凿紧设备通过凿紧将电极2固定在形状记忆合金导线1上的过程。首先，如图1A所示，在这种情况下，形状记忆合金导线1的一端勾在第一滑轮9上，形状记忆合金导线1支撑在一对支撑单元4上，而且形状记忆合金导线1设置在基座3的支撑面3a上，以接触其间设置了支撑单元4的一对上电接触单元5。而且，锭子11固定在形状记忆合金导线1另一端上以施加预紧力，以沿轴向拉伸形状记忆合金导线1。
下面，如图1B所示，当打开开关8时，施加电压，以使来自电源供应装置7的电流在一对上电接触单元5之间流动。从而，电流在形状记忆合金导线1接触上电接触单元5的两点之间流动。在这时，大电流是必要的且足以将形状记忆合金导线1加热至形状记忆合金导线1发生相变(恢复至初始形状)的预定温度。即使当形状记忆合金导线1通过这种上电而被加热到产生相变并热膨胀的温度，由锭子产生的张力作用在形状记忆合金导线1上，以使形状记忆合金导线1保持为直线而不松懈。另一方面，由于基座3的热容远大于形状记忆合金导线1的热容，所以即使当加热形状记忆合金导线1时，基座3的温度值几乎不变。因此，保持了一对支撑单元4之间的预定距离L。
在这样的形状记忆合金导线1上电加热条件下，如图1C所示，当施压支撑装置12和一对施压单元6向下朝向基座3移动时，每个施压单元6压住保持在相应的支撑单元4上的电极2的要被凿紧的部分(在本实施例中是整个电极2)，以使要被凿紧的部分塑性变形。因此，每个电极2通过凿紧被固定在形状记忆合金导线1上的预定位置处。完成电极2的固定过程后，施压支撑装置12和两个施压单元6向上移动以离开基座3，并关闭开关8以停止上电，从而，形状记忆合金导线1从基座3上分离。
以这种方法，根据第一实施例的电极凿紧设备101可以在形状记忆合金导线1加热到能够恢复其初始形状的温度条件下，将一对电极2固定在形状记忆合金导线1上相距预定距离L的位置处。由于通过这种方法获得的形状记忆合金导线1考虑了热膨胀引起的全长变化，即使当形状记忆合金导线1被加热到能够恢复初始形状的温度时，也能够精确并稳定地控制所需的应力。此外，可以减小加热条件下施加于形状记忆合金导线1上的过载，使老化很难发生。
此外，优选地，对形状记忆合金导线1的上电应被控制为恒定电流。从而，形状记忆合金导线1在工况下的温度能够被保持成与工作条件无关的恒温。
(第二实施例)
下面参照图3，其描述根据本发明第二个实施例的电极凿紧设备102。由丁根据第二实施例的电极凿紧设备102的基本构造与上述根据第一实施例的电极凿紧设备101相似，所以相似的元件用相同的附图标记来表示，省略它们的详细描述，因此，下面仅仅详细说明不同之处。
在根据第二实施例的电极凿紧设备102中，设置了遮盖基座3的支撑面3a上方空间的罩25，且通过罩25围住设置于基座3上的支撑单元4、上电接触单元5、形状记忆合金导线1、电极2和施压单元6。罩25防止在上电加热条件下由于风的作用而导致的形状记忆合金导线1的温度下降。根据这样的构造，可以防止来自外部空间的风的作用延伸到罩25的内部。此外，只要罩25能够至少遮盖在一对电极2之间的形状记忆合金导线1的区域以用来防风，罩25可以具有任何结构。
(第三实施例)
下面参照图4，其描述根据本发明第三个实施例的电极凿紧设备103。由于根据第三实施例的电极凿紧设备103的基本结构与上述根据第一实施例的电极凿紧设备101相似，所以相似的元件用相同的附图标记来表示，省略它们的详细描述，因此，下面仅仅详细说明不同之处。
在根据第三实施例的电极凿紧设备103中，多个加热器26分别安装在一对支撑单元4和一对施压单元6中。每个加热器26通过来自加热单元的电源供应装置27的电力供应而产生热量，且每个加热单元26单独加热支撑单元4和施压单元6。根据这样的结构，可以避免处于上电加热状态的形状记忆合金导线1的热量通过支撑单元4和施压单元6散失而导致温降发生。加热器26可以仅安装在支撑单元4或施压单元6中。
(第四实施例)
下面参照图5A和5B，其描述根据本发明第四个实施例的电极凿紧设备104。由于根据第四实施例的电极凿紧设备104的基本构造与上述根据第一实施例的电极凿紧设备101相似，所以相似的元件用相同的附图标记来表示，省略它们的详细描述，因此下面仅仅详细说明不同之处。
在根据第四实施例的电极凿紧设备104中，通过使基座3的中央部分凹陷而形成流体储存部3b，且流体储存部3b的底面作为支撑面3a。与上述实施例相似，一对支撑单元4设置在支撑面3a上，且设置有一对滑轮28，以使一对支撑单元4设置在所述滑轮之间。因此，形状记忆合金导线1能够以曲柄(cranks)形状沿基座3的流体储存部3b外周中的台阶经由一对滑轮28来支撑。此外，例如热水或热油的加热流体40注入到流体储存部3b中。尽管图5A和5B中没有示出，接触形状记忆合金导线1的一对接触单元5设置在支撑面3a上，支撑单元4安装在所述接触单元5之间。
在加热流体40注入流体储存部3b的条件下，由于形状记忆合金导线1由电极2支撑，且电极2保持在设置于支撑面3a上的一对支撑单元4上，所以至少在一对电极2之间的形状记忆合金导线1的区域浸在加热流体40中。因此，可以避免处于上电加热状态的形状记忆合金导线1的热量通过支撑单元4和施压单元6散失而导致温降发生。
(第五实施例)
下面参照图6A到图6C，其描述根据本发明第五实施例的电极凿紧设备105。由于根据第五实施例的电极凿紧设备105的基本构造与上述根据第一实施例的电极凿紧设备101相似，所以相似的元件用相同的附图标记来标记，省略它们的详细描述，因此下面仅仅详细说明不同之处。
在根据第五实施例的电极凿紧设备105中，设置了一对电极保持构件30，以沿径向(沿图6B中的纵向方向)弹性地从两侧夹持保持在支撑单元4的凹陷部21中的圆柱状电极2。电极保持构件30经由拉伸弹簧等构成的弹性构件31连接，且通过弹性构件31沿使一对电极保持构件30接近彼此的方向施加偏置力。因此，如上述第一实施例所描述的，通过用于定位电极的移动构件22来弹性推动电极2的端面，使保持在支撑单元4的凹部21中的电极2沿电极2的轴向定位，且通过一对电极保持构件30从两侧弹性推动电极2，使电极2沿径向定位。
在这种情况下，当通过上电加热来加热形状记忆合金导线1，且施压单元6向下移动以接近基座3时，每个施压单元6对保持在支撑单元4上的电极2(在该实施例中是整个电极2)的要被凿紧的部分加压，以使电极要被凿紧的部分塑性变形从而被压平。由于每个电极保持构件30的上部中形成有倾斜的锥形面(tapered face)30a，使锥形面之间的距离随着接近上端而逐渐变宽，因此，当通过施压单元6进行电极2的凿紧时，施压单元6通过接触上述的锥形面30a而扩展了电极保持构件30之间的间隙。
根据这种构造，在通过凿紧的固定操作开始时，电极2夹持在电极夹持构件30之间从而确定地沿径向定位，并且电极夹持构件30朝相反的方向移动而彼此分离，以使电极2没有任何问题地被塑性变形成扁平状。因此，可以防止在通过凿紧的固定操作中电极2发生移位，并且可以将电极2确定地塑性变形为所需要的形状。
(第六实施例)
下面参照图7A和图7B，其描述根据本发明第六个实施例的电极凿紧设备106。由于根据第六实施例的电极凿紧设备106的主要构造与上述根据第五实施例的电极凿紧设备105类似，所以相似的元件用相同的附图标记来表示，省略对它们的详细描述，因此下面仅仅详细说明不同之处。
在根据第六实施例的电极凿紧设备106中，使从上方安装的形状记忆合金导线1定位的槽32形成在上电接触单元5的上部中，上电接触单元5接触形状记忆合金导线1以通过上电来加热。在附图中，仅示出了上电接触单元5其中之一，但优选的是在两个上电接触单元5中设置槽32。通过在上电接触单元5上设置槽30，可以确定地防止在通过凿紧将电极固定到形状记忆合金导线1上的过程中形状记忆合金1的移位。
此外，在本发明的范围和要旨内，可以对上述实施例的构造进行适当的修改或组合。
本申请基于在日本提交的日本专利申请2005-341207和2006-147369，上述日本专利申请的内容通过援引在此合并。
虽然通过实例参照附图已经对本发明作了充分的说明，但是可以理解的是，对本领域技术人员来说各种修改和改型是显而易见的。因此，除非这些改变和改型脱离了本发明的范围，否则都将限制在本发明包含的范围内。

Claims (10)

1.一种电极凿紧设备，用于通过凿紧将一对电极固定到形状记忆合金导线上，该设备包括：
加载机构，其用于沿形状记忆合金导线的轴向对该形状记忆合金导线施加预紧力；
一对支撑单元，其在该轴向相距预定距离的两个支撑点处支撑该形状记忆合金导线，并保持一对电极，每个所述电极都具有要被凿紧的部分；
一对上电接触单元，其在两个接触点处接触该形状记忆合金导线，一对所述支撑单元安装在所述两接触点之间；所述上电接触单元在所述两个接触点之间供应电流；以及
一对施压单元，其通过使保持在所述支撑单元上的电极的要被凿紧的部分塑性变形，从而通过凿紧将所述电极固定到该形状记忆合金导线上。
2.如权利要求1所述的电极凿紧设备，还包括罩，该罩能至少遮盖该形状记忆合金导线的、在一对所述电极之间的区域。
3.如权利要求1所述的电极凿紧设备，还包括加热器，所述加热器加热一对所述支撑单元和一对所述施压单元；或者所述加热器加热一对所述支撑单元或一对所述施压单元。
4.如权利要求1所述的电极凿紧设备，还包括热流体储存部，以至少将该形状记忆合金导线的、在一对所述电极之间的区域浸在热流体中。
5.如权利要求1所述的电极凿紧设备，其中，所述支撑单元具有容纳所述电极的凹陷部。
6.如权利要求1所述的电极凿紧设备，其中，所述支撑单元具有一对电极保持构件，所述一对电极保持构件从所述电极的两外侧夹持所述电极。
7.如权利要求1所述的电极凿紧设备，其中，所述上电接触单元具有保持该形状记忆合金导线的槽。
8.权利要求1所述的电极凿紧设备，其中，一对所述支撑单元和一对所述上电接触单元设置在一条直线上。
9.如权利要求1所述的电极凿紧设备，其中，在所述支撑单元上设置有使所述电极沿轴向定位的定位构件。
10.如权利要求1所述的电极凿紧设备，其中，
一对所述支撑单元和一对所述上电接触单元设置在基座的支撑面上且设置在一条直线上；
一对所述施压单元设置在面对一对所述支撑单元的位置处，并位于施压支撑装置的下表面上，所述施压支撑装置设置为面对所述基座的支撑面；以及
所述施压单元通过升降机构随着所述施压支撑装置而上下移动，从而该形状记忆合金导线和所述电极在被夹持在所述施压单元和所述支撑单元之间的状态下受压，以通过凿紧将所述电极固定在该形状记忆合金导线上。
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