一種平面柔性三穩態機構的製作方法

2023-10-09 18:06:24 2

專利名稱：一種平面柔性三穩態機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種開關、閥門、繼電器等領域的柔性多穩態機構，特別是一種平面柔性三穩態機構。
背景技術：
美國專利(專利號6215081B1、 7126446B2和7075209B2)公開了只有 "開"和"關"兩種狀態的柔性機構,實現兩種狀態的控制與轉換。在很 多應用場合，需要用一個機構實現更多穩定狀態，如實現三個穩定狀態的 控制與切換，這方面的例子如三通閥、兩路光開關等。顯而易見，上述公 開的柔性機構是不適合所提出的這種應用。為此，在2007年，Pendleton和Jensen在IFToMM會議上發表了基於 對稱Grashof四桿機構的"旋轉式"三穩態柔性機構的研究。 發明內容本發明的目的是提供一種結構簡單、工藝性好的"直線式"平面柔性三穩態機構o本發明的目的是這樣實現的， 一種平面柔性三穩態機構，其特徵是 至少包括框架，在框架上連接有能夠提供與滑塊運動方向垂直的運動的雙 穩態機構，連接杆一端與雙穩態機構連接，另一端與滑塊連接；滑塊可以 在滑軌內自由滑動；滑塊在導軌內從導軌中間位置向左側或右側運動時， 連接杆拉動雙穩態機構運動，在經過一個非穩態平衡位置後跳躍到第二個 穩態位置，此位置是機構中存儲的彈性勢能的一個局部極小值點構成穩態 位置，滑塊可以穩定地停留在左側或右側的穩態位置上。所述的連接杆的有效長度等於從雙穩態機構在第一穩態位置(通常即 指加工位置)時上軸到導軌之間的垂直距離。所述的框架起支撐固定作用。所述的導軌用於限制滑塊的運動。所述的雙穩態機構是雙穩態柔性機構。所述的框架與滑軌可以固定為一體，也可以分開。本發明的有益效果是當移動機構中的滑塊沿導軌從第一個穩態平衡 位置(導軌中間位置)向左側運動，滑塊將牽引雙穩態機構向第二穩態平 衡位置運動，在雙穩態機構經過一個非穩態平衡位置後該雙穩態機構將釋 放彈性勢能並輸出力推動滑塊繼續移向左側，直到雙穩態機構跳躍到第二 個穩態位置(此位置是機構中存儲的彈性勢能的一個局部極小值點，無需 外力機構就可以保持在此穩定位置)，滑塊到達左側的穩定平衡位置；同理，如果從第一個穩定平衡位置向右移動滑塊，機構將瑕版到右側的穩態 平衡位置。由於這種機構有三個穩定平衡位置，且這三個位置在一條直線上，可 用於多路開關、多路閥門以及雙向加速度傳感器等的設計，可被用於開關、 閥門、繼電器等產品中。且具有零件數目少、結構簡單、裝配簡易、造價 低廉、結構對稱等特點。


下面結合實施例附圖對本發明做進一步說明。圖1是本發明實施1結構示意圖； 圖2是圖1中衝決向左側運動的穩定平衡狀態； 圖3是圖1中滑塊向右側運動的穩定平衡狀態； 圖4是本發明實施2結構示意圖。圖中1、框架；2、雙穩態機構；3、滑軌；4、連接塊；5、連接杆；6、上軸；7、下軸8、滑塊。
具體實施方式
圖1是在初始裝配好的情況下的一種穩定平衡狀態；在框架1橫向連 接有雙穩態機構2 (該雙穩態機構可提供向下的運動)，在雙穩態機構2中 間有連接塊4，連接塊4與連接杆5通過上軸6連接。連接杆5的下端通 過下軸7連接有滑塊8;滑塊8活動連接在框架1下端的滑軌3內。實施1中的雙穩態機構2由於已在美國專利中公開，因此本發明對此 不做過多描述。滑塊8的運動方向與雙穩態機構2的運動方向相互垂直，滑塊8依靠 雙穩態機構2中存儲的彈性勢能實現在三個獨立位置上的穩定平衡。框架 l起支撐固定作用，滑軌3用於限制滑塊的運動。框架1與滑軌3可以固定為一體，也可以分開。它們也可以是某種能起到固定和限制運動作用的 其它結構形式。實施例l的工作狀態可結合圖l、圖2和圖3—起說明。 當滑塊8沿滑軌3從第一個穩態平衡位置(導軌3的中間位置)向左 側運動，微8將在經過一個非穩態平衡位置後跳躍到第二個穩態位置(見 圖2，此位置是機構中存儲的彈性勢能的一個局部極小值點)，無需施加外 力機構就可以保持在此穩定位置；如果從第一個穩定平衡位置向右側移動 滑塊8，機構將瑕版到另一個穩態平衡位置(圖3)。圖4是另一種實施例結構，它的線性雙穩態柔性機構2採用了一種美 國專利其專利號為7126446B2公開的雙穩態柔性機構。雙穩態柔性機構通 過上軸6與連接杆5上端軸連接；連接杆5下端與滑塊8中間的下軸7軸 連接；滑塊8活動連接在框架1下端的滑軌3內；框架1與滑軌3可以分 開固定。雖與實施例1結構不同,但同樣可以實現類似圖1、圖2和圖3的三 種狀態。從上述的兩種實施例可以清楚的知道雙穩態機構2是變形能存儲的器 件，藉助其變形能存儲滑塊可以實現在三個獨立的位置上的穩定平衡。本發明一種應用是用在一種新式的滑蓋手機中，這種手機在"合上" 狀態下其顯示屏既可以"向上滑"也可以"向下滑"。將顯示屏向上滑開 後露出鍵盤可以完成打電話、發簡訊等功能；將顯示屏向下滑開後露出攝 像頭可以拍照。
權利要求
1、一種平面柔性三穩態機構，其特徵是至少包括框架(1)，在框架(1)上連接有能夠提供與滑塊運動方向垂直的運動的雙穩態機構(2)，連接杆(5)一端與雙穩態機構(2)連接，另一端與滑塊(8)連接；滑塊(8)可以在滑軌(3)內自由滑動；滑塊(8)在導軌內從導軌中間位置向左側或右側運動時，連接杆(5)拉動雙穩態機構(2)運動，在經過一個非穩態平衡位置後跳躍到第二個穩態位置，此位置是機構中存儲的彈性勢能的一個局部極小值點構成穩態位置，滑塊(8)可以穩定地停留在左側或右側的穩態位置上。
2、 根據權利要求1所述的一種平面柔性三穩態機構，其特徵是所 述的連接杆(5)的有效長度等於從雙穩態機構在第一穩態位置時上軸到 導軌之間的垂直距離。
3、 根據權利要求1所述的一種平面柔性三穩態機構，其特徵是所 述的框架(1)起支撐固定作用。
4、 根據權利要求1所述的一種平面柔性三穩態機構，其特徵是所 述的導軌用於限制滑塊(8)的運動。
5、 根據權利要求1所述的一種平面柔性三穩態機構，其特徵是所述的雙穩態機構(2)是雙穩態柔性機構。
6、 根據權利要求1所述的一種平面柔性三穩態機構，其特徵是所 述的框架(1)與滑軌(3)可以固定為一體，也可以分開。
全文摘要
本發明涉及一種開關、閥門、繼電器等領域的柔性多穩態機構，特別是一種平面柔性三穩態機構，其特徵是至少包括框架(1)，在框架(1)上連接有能夠提供與滑塊運動方向垂直的運動的雙穩態機構(2)，連接杆(5)一端與雙穩態機構(2)連接，另一端與滑塊(8)連接；滑塊(8)可以在滑軌(3)內自由滑動；滑塊(8)在導軌內從導軌中間位置向左側或右側運動時，連接杆(5)拉動雙穩態機構(2)運動，在經過一個非穩態平衡位置後跳躍到第二個穩態位置，此位置是機構中存儲的彈性勢能的一個局部極小值點構成穩態位置，滑塊(8)可以穩定地停留在左側或右側的穩態位置上。它零件數目少、結構簡單、裝配簡易、造價低廉、結構對稱。
文檔編號B81B3/00GK101335137SQ200810150498
公開日2008年12月31日 申請日期2008年7月30日 優先權日2008年7月30日
發明者賈建援, 陳貴敏, 琪 韓 申請人:西安電子科技大學