JPH0258078B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0258078B2 JPH0258078B2 JP60270364A JP27036485A JPH0258078B2 JP H0258078 B2 JPH0258078 B2 JP H0258078B2 JP 60270364 A JP60270364 A JP 60270364A JP 27036485 A JP27036485 A JP 27036485A JP H0258078 B2 JPH0258078 B2 JP H0258078B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shape memory
- memory element
- mechanical
- thermoelectric conversion
- view
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えばロボツトハンド等に適用して
好適な形状記憶合金、熱電変換素子及び機械ばね
より成り電流制御することにより作動する機械ア
クチユエータに関する。
好適な形状記憶合金、熱電変換素子及び機械ばね
より成り電流制御することにより作動する機械ア
クチユエータに関する。
従来、物をつかんだり、機構の局所的な変位を
行うロボツトハンドを構成するには、空気圧・油
圧・電気を動力とするモータ等の動力源と、バル
ブ・ワイヤ・歯車等の力の伝達機構を必要として
いる。そのため全体の構造が大きくなつたり騒音
を発生することが多く、使用環境を損ない、故障
が多く、信頼性に欠ける等の欠点がある。
行うロボツトハンドを構成するには、空気圧・油
圧・電気を動力とするモータ等の動力源と、バル
ブ・ワイヤ・歯車等の力の伝達機構を必要として
いる。そのため全体の構造が大きくなつたり騒音
を発生することが多く、使用環境を損ない、故障
が多く、信頼性に欠ける等の欠点がある。
本発明はかかる点に鑑み、この種機械アクチユ
エータの構成を簡素化して騒音を排除し、連続的
制御が容易に行うことができるようにした機械ア
クチユエータを提案することを主たる目的とす
る。
エータの構成を簡素化して騒音を排除し、連続的
制御が容易に行うことができるようにした機械ア
クチユエータを提案することを主たる目的とす
る。
以下本発明の一実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。
がら詳細に説明する。
先ず本発明の原理について説明する。第１図は
形状記憶素子と機械ばねを採用したアクチユエー
タの例を示す正面図、第２図は同じく側面図、第
３図は平面図、第４図は底面図である。１は形状
記憶合金より構成された形状記憶素子を示す。形
状記憶合金は、ニツケルNi50％付近のTi―Ni合
金又はCu―Al―Ni合金、Cu―Zn―Al合金、Cu
―Zn―Si合金の如きCu基・β相合金と呼ばれる
合金組成範囲で現われる特性で、母相変態温度範
囲で一旦所定の形状を記憶させると、マルテンサ
イト変態温度以下に降温して変形しても再びマル
テンサイト変態点以上の温度に昇温すると予め母
相変態時において変形した形状に戻るという形状
記憶特性を示す。しかも、マルテンサイト変態温
度のときと母相変態温度のときの同じひずみ量に
対する力の変化は、母相変態時のときはマルテン
サイト変態時の４倍以上にもなるため、昇温する
ことによりマルテンサイト変態点を越えると、記
憶されている形状に復帰する一方で、その形状の
変位に伴い外部に大きな機械的な力を作用せしめ
ることができる。因みにTi―Ni合金系では、マ
ルテンサイト変態時での応力が14〜15Kg／mm2であ
るのが、母相変態時では同じひずみ量ではほぼ60
Kg／mm2にも達する。
形状記憶素子と機械ばねを採用したアクチユエー
タの例を示す正面図、第２図は同じく側面図、第
３図は平面図、第４図は底面図である。１は形状
記憶合金より構成された形状記憶素子を示す。形
状記憶合金は、ニツケルNi50％付近のTi―Ni合
金又はCu―Al―Ni合金、Cu―Zn―Al合金、Cu
―Zn―Si合金の如きCu基・β相合金と呼ばれる
合金組成範囲で現われる特性で、母相変態温度範
囲で一旦所定の形状を記憶させると、マルテンサ
イト変態温度以下に降温して変形しても再びマル
テンサイト変態点以上の温度に昇温すると予め母
相変態時において変形した形状に戻るという形状
記憶特性を示す。しかも、マルテンサイト変態温
度のときと母相変態温度のときの同じひずみ量に
対する力の変化は、母相変態時のときはマルテン
サイト変態時の４倍以上にもなるため、昇温する
ことによりマルテンサイト変態点を越えると、記
憶されている形状に復帰する一方で、その形状の
変位に伴い外部に大きな機械的な力を作用せしめ
ることができる。因みにTi―Ni合金系では、マ
ルテンサイト変態時での応力が14〜15Kg／mm2であ
るのが、母相変態時では同じひずみ量ではほぼ60
Kg／mm2にも達する。
形状記憶素子１は、第１図及び第２図に示す如
く、両端に雄ねじ１ａが形成された直方体状を呈
し、下側中央部に熱電変換素子２を挾むための凹
部１ｂが形成され、下部には機械ばね３を嵌入す
るためのダブテイル状溝１ｃが形成されたもので
ある。
く、両端に雄ねじ１ａが形成された直方体状を呈
し、下側中央部に熱電変換素子２を挾むための凹
部１ｂが形成され、下部には機械ばね３を嵌入す
るためのダブテイル状溝１ｃが形成されたもので
ある。
熱電変換素子２は、ペルチユ効果を示すものが
用いられ、接合した異種金属の部分に直流電流を
流すことにより、接合金属の種類、電流方向によ
り、接合部に加熱冷却の効果を生ずる現象を示
し、ZnSb、PbTe、ｕ型Bi2Te3（TeSe）3等の合金
が材料として用いられている。
用いられ、接合した異種金属の部分に直流電流を
流すことにより、接合金属の種類、電流方向によ
り、接合部に加熱冷却の効果を生ずる現象を示
し、ZnSb、PbTe、ｕ型Bi2Te3（TeSe）3等の合金
が材料として用いられている。
この熱電変換素子２は形状記憶素子１のほぼ中
央位置に電気絶縁層４を介して形状記憶素子１の
長手方向に直交するように上下各２本配設され
る。形状記憶素子１は事前に母相変態温度におい
て、第５図に示す如く、所用の曲げ変形を加えて
形状を記憶せしめ、マルテンサイト変態温度以下
においては、第１図に示す如き形状にしておく。
この場合、マルテンサイト時におけるる形状記憶
素子１の応力は機械ばね３の力より小さく、母相
変態時における形状記憶素子１の応力は機械ばね
３の力より大きい関係に設定される。形状記憶素
子１の昇温冷却は、熱電変換素子２に流す電流に
よつて適宜調整され、例えば熱電変換素子２に電
流を加えることにより、形状記憶素子１の温度が
マルテンサイト変態から母相変態に変化するた
め、形状記憶素子１の有する応力が勝つて第５図
に示す如く、形状記憶素子１の両端が一定の角度
になる。従つて、熱電変換素子２への電流の制御
によつて形状記憶素子１の両端に他の機構を接続
することにより、機械アクチユエータとして作用
させることができる。
央位置に電気絶縁層４を介して形状記憶素子１の
長手方向に直交するように上下各２本配設され
る。形状記憶素子１は事前に母相変態温度におい
て、第５図に示す如く、所用の曲げ変形を加えて
形状を記憶せしめ、マルテンサイト変態温度以下
においては、第１図に示す如き形状にしておく。
この場合、マルテンサイト時におけるる形状記憶
素子１の応力は機械ばね３の力より小さく、母相
変態時における形状記憶素子１の応力は機械ばね
３の力より大きい関係に設定される。形状記憶素
子１の昇温冷却は、熱電変換素子２に流す電流に
よつて適宜調整され、例えば熱電変換素子２に電
流を加えることにより、形状記憶素子１の温度が
マルテンサイト変態から母相変態に変化するた
め、形状記憶素子１の有する応力が勝つて第５図
に示す如く、形状記憶素子１の両端が一定の角度
になる。従つて、熱電変換素子２への電流の制御
によつて形状記憶素子１の両端に他の機構を接続
することにより、機械アクチユエータとして作用
させることができる。
第６図は本発明の一実施例を示す図、第７図は
同じく側面図、第８図は同じく平面図である。本
例においては、形状記憶素子１の母相変態時に、
第１０図に示す如く、軸心に沿つてねじれを生ず
るようにその形状を記憶しておく構成としたもの
である。形状記憶素子１の断面は円形状とし、第
７図に示す如く、上下側面から挾むように機械ば
ね３がねじ５によつて固定され、左右側面から熱
電変換素子２が挾むように設けられている。尚、
熱電変換素子２は機械ばねと接触しないように、
第９図に示す如く、空隙が設けられ、形状記憶素
子１に対しても絶縁を図るため絶縁層４が設けら
れる。従つて、マルテンサイト変態時にあつた形
状記憶素子１は、熱電変換素子２への通電によつ
て母相変態温度に達すると、第１０図及び第１１
図に示す如く、機械ばね３の力に抗してねじれ変
位を生ずることになる。尚、熱電変換素子２への
通電方向によつて加熱又は冷却となるから、事前
に電流方向を確認しておくことは勿論である。
同じく側面図、第８図は同じく平面図である。本
例においては、形状記憶素子１の母相変態時に、
第１０図に示す如く、軸心に沿つてねじれを生ず
るようにその形状を記憶しておく構成としたもの
である。形状記憶素子１の断面は円形状とし、第
７図に示す如く、上下側面から挾むように機械ば
ね３がねじ５によつて固定され、左右側面から熱
電変換素子２が挾むように設けられている。尚、
熱電変換素子２は機械ばねと接触しないように、
第９図に示す如く、空隙が設けられ、形状記憶素
子１に対しても絶縁を図るため絶縁層４が設けら
れる。従つて、マルテンサイト変態時にあつた形
状記憶素子１は、熱電変換素子２への通電によつ
て母相変態温度に達すると、第１０図及び第１１
図に示す如く、機械ばね３の力に抗してねじれ変
位を生ずることになる。尚、熱電変換素子２への
通電方向によつて加熱又は冷却となるから、事前
に電流方向を確認しておくことは勿論である。
尚、上述した機械アクチユエータを２個以上接
続することができる。形状記憶合金の形状記憶特
性を繰返し利用する場合は変位によつて生ずるひ
ずみ量を４％以下に抑える必要があるため、機械
アクチユエータ単体では、接続するアームの長さ
により異るが、大きな変位を得るには、同一軸心
上に複数の機械アクチユエータを縦接続すること
により、変位を類積して大きな変位にする必要が
ある。更に本発明においては、第１図例に示すご
とき機械アクチユエータ及び第６図例に示す如く
機械アクチユエータを適宜組合せることにより、
所望の運動を可能ならしめることができよう。
尚、上記機械アクチユエータは、各腕の自由度が
１であるものを示しているが、形状記憶素子の変
形自由度を更に多くすることができることは勿
論、自由度の方向を任意に選択することにより、
複雑な作動をする機械アクチユエータ又はマニユ
ピレータを構成することができる。
続することができる。形状記憶合金の形状記憶特
性を繰返し利用する場合は変位によつて生ずるひ
ずみ量を４％以下に抑える必要があるため、機械
アクチユエータ単体では、接続するアームの長さ
により異るが、大きな変位を得るには、同一軸心
上に複数の機械アクチユエータを縦接続すること
により、変位を類積して大きな変位にする必要が
ある。更に本発明においては、第１図例に示すご
とき機械アクチユエータ及び第６図例に示す如く
機械アクチユエータを適宜組合せることにより、
所望の運動を可能ならしめることができよう。
尚、上記機械アクチユエータは、各腕の自由度が
１であるものを示しているが、形状記憶素子の変
形自由度を更に多くすることができることは勿
論、自由度の方向を任意に選択することにより、
複雑な作動をする機械アクチユエータ又はマニユ
ピレータを構成することができる。
また上述例は１つの曲げ変位による機械アクチ
ユエータを組合わせて種々のアクチユエータを構
成する説明をしたが、１つの形状記憶素子に予め
複数の位置に形状を記憶させておき、各形状記憶
箇所に熱電変換素子を配設し、部分的な加熱冷却
の制御を行なうことにより、更に複雑な動作を行
うな機械アクチユエータを得ることができる。
ユエータを組合わせて種々のアクチユエータを構
成する説明をしたが、１つの形状記憶素子に予め
複数の位置に形状を記憶させておき、各形状記憶
箇所に熱電変換素子を配設し、部分的な加熱冷却
の制御を行なうことにより、更に複雑な動作を行
うな機械アクチユエータを得ることができる。
以上述べた如く本発明によれば、形状記憶素子
の側面に機械ばね及び熱電変換素子の両端が上記
形状記憶素子の軸芯に沿つて夫々固定され、母層
変態時に予め形状記憶素子が軸芯に対してねじれ
るように記憶しておくようにしたので、 従来のように加熱手段が遠隔にあるような構成
に比べて、上記記憶素子に対す加熱手段の熱伝導
による時間的遅れが解消されて即時応答特性が向
上され、また上記機械ばねの存在によつて記憶素
子のマルテンサイト変態時の作用点が安定して再
現でき、アクチユエータ自体の信頼性が高くな
る。更に従来の如きギア・シヤフト・バルブ等に
より構成される機械アクチユエータの作動に伴な
う騒音を発生させることがなく、部分点数も大幅
に低減することができ、制御も簡単に行ない得る
等の効果を有する。
の側面に機械ばね及び熱電変換素子の両端が上記
形状記憶素子の軸芯に沿つて夫々固定され、母層
変態時に予め形状記憶素子が軸芯に対してねじれ
るように記憶しておくようにしたので、 従来のように加熱手段が遠隔にあるような構成
に比べて、上記記憶素子に対す加熱手段の熱伝導
による時間的遅れが解消されて即時応答特性が向
上され、また上記機械ばねの存在によつて記憶素
子のマルテンサイト変態時の作用点が安定して再
現でき、アクチユエータ自体の信頼性が高くな
る。更に従来の如きギア・シヤフト・バルブ等に
より構成される機械アクチユエータの作動に伴な
う騒音を発生させることがなく、部分点数も大幅
に低減することができ、制御も簡単に行ない得る
等の効果を有する。
第１図は本発明の原理を示す正面図、第２図は
同じく側面図、第３図は同じく平面図、第４図は
同じく底面図、第５図は同じく動作状態の説明に
供する図、第６図は本発明の一実施例を示す図、
第７図は同じく側面図、第８図は同じく平面図、
第９図は同じく断面図、第１０図、第１１図は
夫々動作状態を示す図である。 １…形状記憶素子、２…熱電変換素子、３…機
械ばね。
同じく側面図、第３図は同じく平面図、第４図は
同じく底面図、第５図は同じく動作状態の説明に
供する図、第６図は本発明の一実施例を示す図、
第７図は同じく側面図、第８図は同じく平面図、
第９図は同じく断面図、第１０図、第１１図は
夫々動作状態を示す図である。 １…形状記憶素子、２…熱電変換素子、３…機
械ばね。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 形状記憶素子の側面に機械ばね及び熱電変換
素子の両端が上記形状記憶素子の軸芯に沿つて
夫々固定され、形状記憶素子が母相変態時に軸芯
に対してねじれるように予め記憶しておくように
したことを特徴とする機械アクチユエータ。 ２ 上記機械アクチユエータ複数個組み合わせて
多方向の変位を生ずるようにした特許請求の範囲
第１項記載の機械アクチユエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60270364A JPS61219592A (ja) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | 機械アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60270364A JPS61219592A (ja) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | 機械アクチユエ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61219592A JPS61219592A (ja) | 1986-09-29 |
| JPH0258078B2 true JPH0258078B2 (ja) | 1990-12-06 |
Family
ID=17485238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60270364A Granted JPS61219592A (ja) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | 機械アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61219592A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0655865U (ja) * | 1993-01-14 | 1994-08-02 | 株式会社クボタ | 排水ポンプ車 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026063217A1 (ja) * | 2024-09-17 | 2026-03-26 | ソニーグループ株式会社 | アクチュエータ機構およびロボット装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58165989A (ja) * | 1982-03-20 | 1983-10-01 | 東北金属工業株式会社 | 機械アクチュエ−タ |
-
1985
- 1985-11-30 JP JP60270364A patent/JPS61219592A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0655865U (ja) * | 1993-01-14 | 1994-08-02 | 株式会社クボタ | 排水ポンプ車 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61219592A (ja) | 1986-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5309717A (en) | Rapid shape memory effect micro-actuators | |
| EP0494997B1 (en) | Hydraulic shape memory material force converter | |
| US5821664A (en) | Fibrous parallel spring-loaded shape memory alloy rebotic linear | |
| US5079920A (en) | Hydraulic shape memory material stress to hydraulic pressure transducer | |
| Mavroidis et al. | 5.1 conventional actuators, shape memory alloys, and electrorheological fluids | |
| US5059850A (en) | Temperature compensation member composed of shape memory effect alloy for an actuator driven by a piezo-electric element | |
| US6272857B1 (en) | Shape memory alloy actuator | |
| GB2172706A (en) | Flexural pivot device | |
| JPH0757598A (ja) | 形状記憶合金リレー及びスイッチ | |
| WO2007013498A1 (ja) | 小型バルブ | |
| JPH1150946A (ja) | 形状記憶材料を使用した回転式アクチュエータ | |
| WO2009056828A1 (en) | Temperature compensating flextensional transducer | |
| JPH0220393B2 (ja) | ||
| JPH0258078B2 (ja) | ||
| JPS61103081A (ja) | 形状記憶合金利用弁 | |
| Morra et al. | Miniature gripping device | |
| JP2001003850A (ja) | 形状記憶合金アクチュエータ | |
| JPS6328753B2 (ja) | ||
| JPH0587677B2 (ja) | ||
| ITTO20010756A1 (it) | Disposivito di attuazione di tipo termico. | |
| JPH06339887A (ja) | アクチュエータ、並びにそれを用いた多関節手、温度スイッチ、過電流スイッチ、回路切替スイッチ | |
| JPH04797B2 (ja) | ||
| JP2943298B2 (ja) | 連続温度記憶形の形状記憶合金デバイス | |
| JPH0344232B2 (ja) | ||
| JPH0430351B2 (ja) |