JPH0768941B2 - アクチュエータ - Google Patents
アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH0768941B2 JPH0768941B2 JP25694387A JP25694387A JPH0768941B2 JP H0768941 B2 JPH0768941 B2 JP H0768941B2 JP 25694387 A JP25694387 A JP 25694387A JP 25694387 A JP25694387 A JP 25694387A JP H0768941 B2 JPH0768941 B2 JP H0768941B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spring
- shape memory
- memory alloy
- actuator
- operating
- Prior art date
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、形状記憶合金を操作ばねとして用い、該装
置ばねへの直接通電加熱による形状記憶合金の形状回復
力を操作力として位置制御，荷重制御等を行うアクチュ
エータに関する。
置ばねへの直接通電加熱による形状記憶合金の形状回復
力を操作力として位置制御，荷重制御等を行うアクチュ
エータに関する。
周知のように形状記憶合金は、その変態点温度を境にそ
の上下の温度で結晶構造が変わり、かつその変態点温度
以下の状態で与えた変形が変態点温度以上に加熱すると
元の形状に回復する形状記憶効果をもった合金であり、
この形状記憶効果の特性を活用して最近では各種の分野
で応用されるようになっている。
の上下の温度で結晶構造が変わり、かつその変態点温度
以下の状態で与えた変形が変態点温度以上に加熱すると
元の形状に回復する形状記憶効果をもった合金であり、
この形状記憶効果の特性を活用して最近では各種の分野
で応用されるようになっている。
またその応用の一端として形状記憶合金を用いたアクチ
ュエータの開発が進められている。かかる形状記憶合金
を用いたアクチュエータは機構が簡単で小形，軽量化が
図れる他、温度以外の耐環境性に優れた特長があり、従
来の電磁ソレノイドに代わるアクチュエータとして、最
近では各種分野で応用例が報告されている。
ュエータの開発が進められている。かかる形状記憶合金
を用いたアクチュエータは機構が簡単で小形，軽量化が
図れる他、温度以外の耐環境性に優れた特長があり、従
来の電磁ソレノイドに代わるアクチュエータとして、最
近では各種分野で応用例が報告されている。
次に形状記憶合金を用いたアクチュエータの従来におけ
る代表的な構造例を第10図に示す。図において、１はNi
Ti合金（ニチノール合金）等の太さ一定な形状記憶合金
の線材を巻回したコイル状の操作ばね、２はコイル状の
バイアスばね、３は操作ロッドであり、該操作ロッド３
に対しロッドフランジ31の左右両側に前記操作ばね1,バ
イアスばね２を装着した上で、これら部品の組立体をフ
レーム４内に組み込んでアクチュエータを構成してい
る。また形状記憶合金製の操作ばね１はその両端に配し
た電極板５を介して電流供給装置６より直接通電される
ようになっている。
る代表的な構造例を第10図に示す。図において、１はNi
Ti合金（ニチノール合金）等の太さ一定な形状記憶合金
の線材を巻回したコイル状の操作ばね、２はコイル状の
バイアスばね、３は操作ロッドであり、該操作ロッド３
に対しロッドフランジ31の左右両側に前記操作ばね1,バ
イアスばね２を装着した上で、これら部品の組立体をフ
レーム４内に組み込んでアクチュエータを構成してい
る。また形状記憶合金製の操作ばね１はその両端に配し
た電極板５を介して電流供給装置６より直接通電される
ようになっている。
かかる構成で、形状記憶合金の変態点温度以下の常温で
は操作ばね１はバイアスばね２のばね力により左側に押
されて縮むように変形し、操作ロッド３は図示状態に待
機している。ここで電流供給装置６より電極板５を介し
て操作ばね１に直接通電し、形状記憶合金を変態点温度
以上に昇温加熱すると形状回復し、操作ばね１はバイア
スばね２に抗して操作ロッドを右方に駆動する。つまり
通電，非通電の制御により操作ロッド３が矢印Ａの二方
向で移動動作することになる。
は操作ばね１はバイアスばね２のばね力により左側に押
されて縮むように変形し、操作ロッド３は図示状態に待
機している。ここで電流供給装置６より電極板５を介し
て操作ばね１に直接通電し、形状記憶合金を変態点温度
以上に昇温加熱すると形状回復し、操作ばね１はバイア
スばね２に抗して操作ロッドを右方に駆動する。つまり
通電，非通電の制御により操作ロッド３が矢印Ａの二方
向で移動動作することになる。
なお、前記した形状記憶合金としてNiTi合金で作られた
操作ばね１の特性として、ばねを一定のたわみ状態に拘
束保持した際の温度Ｔと荷重Ｐとの関係，およびばねに
一定の荷重を加えて保持した際の温度Ｔとたわみδとの
関係をそれぞれ第11図，第12図に示す。この特性図から
明らかなように形状記憶合金製の操作ばねは形状記憶合
金の変態点温度付近でその特性が急激に変化し、それ以
外の温度領域では殆ど変化がない。
操作ばね１の特性として、ばねを一定のたわみ状態に拘
束保持した際の温度Ｔと荷重Ｐとの関係，およびばねに
一定の荷重を加えて保持した際の温度Ｔとたわみδとの
関係をそれぞれ第11図，第12図に示す。この特性図から
明らかなように形状記憶合金製の操作ばねは形状記憶合
金の変態点温度付近でその特性が急激に変化し、それ以
外の温度領域では殆ど変化がない。
ところで前記した従来のアクチュエータでは、荷重，た
わみ等の動作特性が形状記憶合金の変態点温度を境にス
テップ的に急激変化するためにオン，オフ動作形のアク
チュエータとして使用する場合にはなんら差支えない
が、例えば位置制御等を行う比例動作形アクチュエータ
として使用するには形状記憶合金の変態点温度付近の狭
い温度領域で極めて精度の高い温度制御が必要となり、
このままでは比例動作形アクチュエータとして殆ど実用
に供し得ない。
わみ等の動作特性が形状記憶合金の変態点温度を境にス
テップ的に急激変化するためにオン，オフ動作形のアク
チュエータとして使用する場合にはなんら差支えない
が、例えば位置制御等を行う比例動作形アクチュエータ
として使用するには形状記憶合金の変態点温度付近の狭
い温度領域で極めて精度の高い温度制御が必要となり、
このままでは比例動作形アクチュエータとして殆ど実用
に供し得ない。
この発明は上記の点にかんがみ成されたものであり、そ
の目的は特に形状記憶合金で作られた操作ばねを改良す
ることにより比例動作形アクチュエータとして適用でき
る連続制御の可能なアクチュエータを提供することにあ
る。
の目的は特に形状記憶合金で作られた操作ばねを改良す
ることにより比例動作形アクチュエータとして適用でき
る連続制御の可能なアクチュエータを提供することにあ
る。
上記問題点を解決するために、この発明によれば、形状
記憶合金を操作ばねとして用い、該操作ばねへの直接通
電加熱による形状記憶合金の形状回復力を操作力として
所要動作の制御を行うアクチュエータにおいて、前記操
作ばねの全長域に亙り形状記憶合金の電気抵抗値分布を
連続ないし段階的に変化させ、通電量に対応して変化す
る操作力を得るように構成するものとする。
記憶合金を操作ばねとして用い、該操作ばねへの直接通
電加熱による形状記憶合金の形状回復力を操作力として
所要動作の制御を行うアクチュエータにおいて、前記操
作ばねの全長域に亙り形状記憶合金の電気抵抗値分布を
連続ないし段階的に変化させ、通電量に対応して変化す
る操作力を得るように構成するものとする。
上記の構成で、操作ばねは断面積をその長手方向に沿っ
て連続ないし段階的に変化させ、その断面積の変化に対
応した電気抵抗値の分布を得るようにしている。
て連続ないし段階的に変化させ、その断面積の変化に対
応した電気抵抗値の分布を得るようにしている。
かかる形状記憶合金の操作ばねに対し、電流供給装置よ
り電流をパルス幅変調方式でそのデューティ比を変えな
がら供給すると、そのジュール熱による操作ばねの発熱
温度は長手方向に沿って一様でなく電気抵抗値分布に対
応した温度分布で変化して行く。これに伴い形状記憶合
金の変態点温度を越える領域が連続ないし段階的に変化
し、操作ばね全体としての発生荷重は通電量に応じてコ
ントロールできるようになる。したがって上記の操作ば
ねにバイアスばねを組合せたり、独立して互いに逆方向
に通電制御される２本の形状記憶合金製ばねを組合せる
ことにより、通電量に応じて高精度な位置制御，荷重制
御を行う比例動作形アクチュエータが実現できることに
なる。
り電流をパルス幅変調方式でそのデューティ比を変えな
がら供給すると、そのジュール熱による操作ばねの発熱
温度は長手方向に沿って一様でなく電気抵抗値分布に対
応した温度分布で変化して行く。これに伴い形状記憶合
金の変態点温度を越える領域が連続ないし段階的に変化
し、操作ばね全体としての発生荷重は通電量に応じてコ
ントロールできるようになる。したがって上記の操作ば
ねにバイアスばねを組合せたり、独立して互いに逆方向
に通電制御される２本の形状記憶合金製ばねを組合せる
ことにより、通電量に応じて高精度な位置制御，荷重制
御を行う比例動作形アクチュエータが実現できることに
なる。
第１図，第２図はそれぞれ本発明による往復移動型，回
転アーム型アクチュエータの実施例を示すものである。
なお第１図において第10図に対応する同一部材には同じ
符号が付してある。
転アーム型アクチュエータの実施例を示すものである。
なお第１図において第10図に対応する同一部材には同じ
符号が付してある。
まず第１図において、アクチュエータの基本構造は第10
図と同様であり、ここで形状記憶合金で作られた操作ば
ね10はその全長域に亙って断面積が一様な太さでなく、
左端が太くて右端側へ行くにしたがって漸次細くなる線
材をコイル状に巻回して作られている。またフレーム４
の中間部にはストッパとなる段差41が形成されており、
常温状態でバイアスばね２のばね力により形状記憶合金
の操作ばね10の各ターン間が接触して電気的に短絡した
り，異常な熱伝導を引き起こすことを防止するようにし
ている。
図と同様であり、ここで形状記憶合金で作られた操作ば
ね10はその全長域に亙って断面積が一様な太さでなく、
左端が太くて右端側へ行くにしたがって漸次細くなる線
材をコイル状に巻回して作られている。またフレーム４
の中間部にはストッパとなる段差41が形成されており、
常温状態でバイアスばね２のばね力により形状記憶合金
の操作ばね10の各ターン間が接触して電気的に短絡した
り，異常な熱伝導を引き起こすことを防止するようにし
ている。
次に上記構成における操作ばね10についての各種動作特
性を第10図に示した一様な太さの操作ばね１と対比して
説明する。まず第３図，第４図，および第５図に示すよ
うにそれぞれコイル径をｒとした線径d1が一定な形状記
憶合金製のコイル状操作ばね1,および線径d2が長手方向
で連続的に変化する形状記憶合金製のコイル状操作ばね
10に対し一定のたわみδ０を与えた状態で、電流供給装
置６より電極板５を介して操作ばねに直接通電して加熱
した際に発生する荷重P1,P2について検討する。なお操
作ばね1,10の線径d1,d2は操作ばね全体として形状記憶
合金の変態点前後で同じ荷重を発生するように選定する
ものとする。
性を第10図に示した一様な太さの操作ばね１と対比して
説明する。まず第３図，第４図，および第５図に示すよ
うにそれぞれコイル径をｒとした線径d1が一定な形状記
憶合金製のコイル状操作ばね1,および線径d2が長手方向
で連続的に変化する形状記憶合金製のコイル状操作ばね
10に対し一定のたわみδ０を与えた状態で、電流供給装
置６より電極板５を介して操作ばねに直接通電して加熱
した際に発生する荷重P1,P2について検討する。なお操
作ばね1,10の線径d1,d2は操作ばね全体として形状記憶
合金の変態点前後で同じ荷重を発生するように選定する
ものとする。
ここで第５図において、操作ばねのコイル線長手方向の
途中箇所に斜線で示したΔφの微少部分の抵抗Ｒ（φ）
は、該部のコイル線径をd,コイル径をr,形状記憶合金の
比抵抗をρとすれば、 Ｒ（φ）＝ρ・ｒΔφ／π（d/2）２ ……（１） となる。ここで第３図の操作ばね１はその全長域でコイ
ル線径ｄが同じ線径d1であるので（１）式より電気抵抗
値Ｒ（φ）の分布は第６図における線（イ）のようにコ
イル線全長域で一定となる。また電流供給装置６より操
作ばね１に通電した際に前記微少部分に発生する発熱量
Ｑ（φ）は、電流をi,通電時間をｔとすると、 Ｑ（φ）＝i2Rφｔ ……（２） であり、操作ばね１のコイル全長域における発熱分布，
つまり温度Ｔ（φ）の分布も第６図の（イ）線のように
なる。
途中箇所に斜線で示したΔφの微少部分の抵抗Ｒ（φ）
は、該部のコイル線径をd,コイル径をr,形状記憶合金の
比抵抗をρとすれば、 Ｒ（φ）＝ρ・ｒΔφ／π（d/2）２ ……（１） となる。ここで第３図の操作ばね１はその全長域でコイ
ル線径ｄが同じ線径d1であるので（１）式より電気抵抗
値Ｒ（φ）の分布は第６図における線（イ）のようにコ
イル線全長域で一定となる。また電流供給装置６より操
作ばね１に通電した際に前記微少部分に発生する発熱量
Ｑ（φ）は、電流をi,通電時間をｔとすると、 Ｑ（φ）＝i2Rφｔ ……（２） であり、操作ばね１のコイル全長域における発熱分布，
つまり温度Ｔ（φ）の分布も第６図の（イ）線のように
なる。
これに対して第４図に示した操作ばね10では、コイル線
径d2が一定でなく長手方向に沿って連続的に変化してい
るために、第５図でφに沿ってコイル線径ｄが次第に大
きくなるとすれば（１）式よりその電気抵抗値の分布，
並びに通電に伴う発熱，温度分布は第６図における
（ロ）線として表されることになる。
径d2が一定でなく長手方向に沿って連続的に変化してい
るために、第５図でφに沿ってコイル線径ｄが次第に大
きくなるとすれば（１）式よりその電気抵抗値の分布，
並びに通電に伴う発熱，温度分布は第６図における
（ロ）線として表されることになる。
次に通電に伴う形状記憶合金の形状回復力で操作コイル
1,10に発生する荷重Ｐに吹いて考察する。コイル状操作
ばねのたわみδは、コイル線の角歪をω（φ），コイル
径をｒとして、 となる。なお操作ばねのコイル巻数をｎとすればφ０は
２πｎである。またここでコイル線径をd,形状記憶合金
の剛性率をＧ（φ）とすれば、 ω（φ）＝（32rP/π）・（1/Δφ４・Ｇ（φ）） い…
…（４） となる。したがって第３図，第４図のように操作ばね1,
10のたわみをδ０に保持した際に発生する荷重Ｐは
（３），（４）式より、次式のようになる。
1,10に発生する荷重Ｐに吹いて考察する。コイル状操作
ばねのたわみδは、コイル線の角歪をω（φ），コイル
径をｒとして、 となる。なお操作ばねのコイル巻数をｎとすればφ０は
２πｎである。またここでコイル線径をd,形状記憶合金
の剛性率をＧ（φ）とすれば、 ω（φ）＝（32rP/π）・（1/Δφ４・Ｇ（φ）） い…
…（４） となる。したがって第３図，第４図のように操作ばね1,
10のたわみをδ０に保持した際に発生する荷重Ｐは
（３），（４）式より、次式のようになる。
次に形状記憶合金の形状回復にNiTi合金のＲ相（ロンボ
ヘドラル相）変態を利用するとして、前式における形状
記憶合金の剛性率Ｇ（φ）が第７図のように変態点温度
Tmを境にGLからGHに急激変化するものと仮定して操作ば
ねの発生荷重Ｐを考える。第３図，第４図において操作
ばね1,10の温度が形状記憶合金の変態点温度よりも十分
低い状態から、パルス幅変調方式によるパルス幅／周
期，つまりデューティ比を上げるように電流供給装置６
で通電制御すると、まずコイル線径が一定である第３図
の操作ばね１では、その温度分布が第６図の（イ）線の
ように操作ばねのコイル全長域で一様になることから発
生荷重Ｐとデューティ比との関係は（５）式より第８図
のようになる。すなわち第７図のように変態点温度Tm以
下ではＧ（φ）＝GLであったのが、変態点温度Tmまで加
熱昇温されると同時に操作ばね１のコイル全長域に亙り
Ｇ（φ）＝GHとなることから、第８図においてデューテ
ィ比がある値に上昇すると発生荷重ＰはPLからPHへステ
ップ的に上昇変化することになる。つまり第３図の操作
ばね１を用いた従来のアクチュエータでは先記したよう
にオン，オフ動作は可能であるが発生荷重を連続的に制
御する比例動作形アクチュエータへの適用には不向きで
あることが判る。
ヘドラル相）変態を利用するとして、前式における形状
記憶合金の剛性率Ｇ（φ）が第７図のように変態点温度
Tmを境にGLからGHに急激変化するものと仮定して操作ば
ねの発生荷重Ｐを考える。第３図，第４図において操作
ばね1,10の温度が形状記憶合金の変態点温度よりも十分
低い状態から、パルス幅変調方式によるパルス幅／周
期，つまりデューティ比を上げるように電流供給装置６
で通電制御すると、まずコイル線径が一定である第３図
の操作ばね１では、その温度分布が第６図の（イ）線の
ように操作ばねのコイル全長域で一様になることから発
生荷重Ｐとデューティ比との関係は（５）式より第８図
のようになる。すなわち第７図のように変態点温度Tm以
下ではＧ（φ）＝GLであったのが、変態点温度Tmまで加
熱昇温されると同時に操作ばね１のコイル全長域に亙り
Ｇ（φ）＝GHとなることから、第８図においてデューテ
ィ比がある値に上昇すると発生荷重ＰはPLからPHへステ
ップ的に上昇変化することになる。つまり第３図の操作
ばね１を用いた従来のアクチュエータでは先記したよう
にオン，オフ動作は可能であるが発生荷重を連続的に制
御する比例動作形アクチュエータへの適用には不向きで
あることが判る。
これに対して第４図に示した操作ばね10では、第６図の
（ロ）線のようにコイル全長域での温度分布が一様でな
く連続的に変化することになるので、その時の発生荷重
Ｐとデューティ比との関係は（５）式より第９図で表す
ようになる。すなわち通電量のデューティ比を徐々に上
げていくと、操作ばね10のコイル線全長域に亙って剛性
率Ｇ（φ）＝GL,したがって発生荷重Ｐ＝PLである状態
から、まず操作ばね10における抵抗の大きい線径d2の細
い領域が抵抗の小さい線径の太い領域よりも先に変態点
温度を超えてＧ（φ）＝GHとなり、操作ばね10の発生荷
重Ｐは局部的に上昇する。続いて通電電流のデューティ
比をさらに高めてゆくと変態点温度を越える領域が次第
に増大し、これに伴って操作ばね10全体での発生荷重Ｐ
は次第に上昇するようになる。そして操作ばね10のコイ
ル線全長域が変態点温度まで上昇すると全体の剛性率が
Ｇ（φ）＝GHに高まり、発生荷重はＰ＝PHとなる。つま
り発生荷重は操作ばね１のようにステップ的に変化せ
ず、通電電流のデューティ比に対応して連続的に変化す
るようになる。
（ロ）線のようにコイル全長域での温度分布が一様でな
く連続的に変化することになるので、その時の発生荷重
Ｐとデューティ比との関係は（５）式より第９図で表す
ようになる。すなわち通電量のデューティ比を徐々に上
げていくと、操作ばね10のコイル線全長域に亙って剛性
率Ｇ（φ）＝GL,したがって発生荷重Ｐ＝PLである状態
から、まず操作ばね10における抵抗の大きい線径d2の細
い領域が抵抗の小さい線径の太い領域よりも先に変態点
温度を超えてＧ（φ）＝GHとなり、操作ばね10の発生荷
重Ｐは局部的に上昇する。続いて通電電流のデューティ
比をさらに高めてゆくと変態点温度を越える領域が次第
に増大し、これに伴って操作ばね10全体での発生荷重Ｐ
は次第に上昇するようになる。そして操作ばね10のコイ
ル線全長域が変態点温度まで上昇すると全体の剛性率が
Ｇ（φ）＝GHに高まり、発生荷重はＰ＝PHとなる。つま
り発生荷重は操作ばね１のようにステップ的に変化せ
ず、通電電流のデューティ比に対応して連続的に変化す
るようになる。
これにより第４図の操作ばね10を用いた第１図のアクチ
ュエータでは、操作ばね10に流す電流をパルス幅変調方
式で適宜に制御することにより、その通電量に対応して
形状記憶合金製操作ばね10の形状回復領域が部分的に変
化し、操作ばね全体としての発生荷重を精度よく連続的
にコントロールすることができるようになる。つまり第
１図のようにバイアスばね２と組合せることにより、位
置制御，荷重制御に対して連続的に精度よく比例動作制
御が行えることが判る。
ュエータでは、操作ばね10に流す電流をパルス幅変調方
式で適宜に制御することにより、その通電量に対応して
形状記憶合金製操作ばね10の形状回復領域が部分的に変
化し、操作ばね全体としての発生荷重を精度よく連続的
にコントロールすることができるようになる。つまり第
１図のようにバイアスばね２と組合せることにより、位
置制御，荷重制御に対して連続的に精度よく比例動作制
御が行えることが判る。
なお前記実施例では操作ばね10をコイル線径が連続的変
化するものを示したが、コイル線径をその長手方向に沿
って段階的に変化させるようにしてもほぼ同等な効果を
奏することができる。また第１図の実施例において、バ
イアスばね２を通常のばね材から形状記憶合金製のばね
に置き換えていその通電を操作ばね１と逆向きに制御す
ることにより、矢印Ａの二方向での比例動作制御を行わ
せることが可能となる。
化するものを示したが、コイル線径をその長手方向に沿
って段階的に変化させるようにしてもほぼ同等な効果を
奏することができる。また第１図の実施例において、バ
イアスばね２を通常のばね材から形状記憶合金製のばね
に置き換えていその通電を操作ばね１と逆向きに制御す
ることにより、矢印Ａの二方向での比例動作制御を行わ
せることが可能となる。
次に第２図に本発明の異なる実施例のアクチュエータを
示す。この実施例は固定アーム71の先端に枢軸部72を介
して可動アーム73を連結したアーム機構７において、そ
の可動アーム73を矢印Ｂ方向に回転操作させる回転アー
ム型アクチュエータである。ここで固定アーム71から枢
軸部72に設けたプーリ74を経て可動アーム73に至る全長
域の背面側にはその線径が漸次増大する形状記憶合金製
のワイヤ状操作ばね８が張架されおり、前記操作ばね８
と反対側には固定アーム71と可動アーム73との間にまた
がって先記実施例と同様にそのコイル線径が連続ないし
段階的に変化する形状記憶合金製のコイル状操作ばね９
が斜めに架設されている。また各操作ばね8,9は個々に
電流供給装置６より直接通電を受けて加熱制御される。
示す。この実施例は固定アーム71の先端に枢軸部72を介
して可動アーム73を連結したアーム機構７において、そ
の可動アーム73を矢印Ｂ方向に回転操作させる回転アー
ム型アクチュエータである。ここで固定アーム71から枢
軸部72に設けたプーリ74を経て可動アーム73に至る全長
域の背面側にはその線径が漸次増大する形状記憶合金製
のワイヤ状操作ばね８が張架されおり、前記操作ばね８
と反対側には固定アーム71と可動アーム73との間にまた
がって先記実施例と同様にそのコイル線径が連続ないし
段階的に変化する形状記憶合金製のコイル状操作ばね９
が斜めに架設されている。また各操作ばね8,9は個々に
電流供給装置６より直接通電を受けて加熱制御される。
かかる構成で図示状態から操作ばね８を通電加熱した形
状回復させることにより、その通電量に対応して可動ア
ーム73は反時計方向に回転動作する。逆に操作ばね９を
通電加熱すれば可動アーム73は時計方向に回転動作す
る。しかもこの動作の際に操作ばね8,9に流す電流量を
適宜制御することによりその回転角を連続的に精度よく
制御することができる。
状回復させることにより、その通電量に対応して可動ア
ーム73は反時計方向に回転動作する。逆に操作ばね９を
通電加熱すれば可動アーム73は時計方向に回転動作す
る。しかもこの動作の際に操作ばね8,9に流す電流量を
適宜制御することによりその回転角を連続的に精度よく
制御することができる。
〔発明の効果〕 以上述べたようにこの発明によれば、形状記憶合金を操
作ばねとして用い、該操作ばねへの直接通電加熱による
形状記憶合金の形状回復力を操作力として所要動作の制
御を行うアクチュエータにおいて、前記操作ばねの全長
域に亙り形状記憶合金の電気抵抗値分布を連続ないし段
階的に変化させ、通電量に対応して変化する操作力を得
るよう構成したことにより、従来のアクチュエータで成
し得なかった比例動作型アクチュエータとして精度よく
位置制御，荷重制御を行わせることができ、その用途拡
大化を図ることができる。
作ばねとして用い、該操作ばねへの直接通電加熱による
形状記憶合金の形状回復力を操作力として所要動作の制
御を行うアクチュエータにおいて、前記操作ばねの全長
域に亙り形状記憶合金の電気抵抗値分布を連続ないし段
階的に変化させ、通電量に対応して変化する操作力を得
るよう構成したことにより、従来のアクチュエータで成
し得なかった比例動作型アクチュエータとして精度よく
位置制御，荷重制御を行わせることができ、その用途拡
大化を図ることができる。
第１図，第２図はそれぞれ本発明の異なる実施例を示す
往復動型，アーム回転型アクチュエータの構成図、第３
図，第４図，第５図は動作説明用として表したコイル線
径一定，およびコイル線径が連続的に変化する形状記憶
合金製の操作ばねの側面図，および部分正面図、第６図
は第３図，第４図に対応する操作ばねのコイル線全長に
亙る電気抵抗，温度の分布図、第７図は形状記憶合金の
剛性率と温度との関係図、第８図，第９図はそれぞれ第
３図，第４図に対応する操作ばねの発生荷重と通電電流
デューティ比との関係図、第10図は従来における代表的
なアクチュエータの構成図、第11図，第12図はそれぞれ
第10図における形状記憶合金製操作ばねの荷重，たわみ
と温度との関係図である。各図において、 1,8,9,10:形状記憶合金製の操作ばね、2:バイアスば
ね、3:操作ロッド、5:電極板、6:電流供給装置、7:アー
ム機構。
往復動型，アーム回転型アクチュエータの構成図、第３
図，第４図，第５図は動作説明用として表したコイル線
径一定，およびコイル線径が連続的に変化する形状記憶
合金製の操作ばねの側面図，および部分正面図、第６図
は第３図，第４図に対応する操作ばねのコイル線全長に
亙る電気抵抗，温度の分布図、第７図は形状記憶合金の
剛性率と温度との関係図、第８図，第９図はそれぞれ第
３図，第４図に対応する操作ばねの発生荷重と通電電流
デューティ比との関係図、第10図は従来における代表的
なアクチュエータの構成図、第11図，第12図はそれぞれ
第10図における形状記憶合金製操作ばねの荷重，たわみ
と温度との関係図である。各図において、 1,8,9,10:形状記憶合金製の操作ばね、2:バイアスば
ね、3:操作ロッド、5:電極板、6:電流供給装置、7:アー
ム機構。
Claims (2)
- 【請求項１】形状記憶合金を操作ばねとして用い、該操
作ばねへの直接通電加熱による形状記憶合金の形状回復
力を操作力として所要動作の制御を行うアクチュエータ
において、前記操作ばねの全長域に亙り形状記憶合金の
電気抵抗値分布を連続ないし段階的に変化させ、通電量
に対応して変化する操作力を得るようにしたことを特徴
とするアクチュエータ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のアクチュエー
タにおいて、操作ばねの断面積がその長手方向に沿って
連続ないし段階的に変化していることを特徴とするアク
チュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25694387A JPH0768941B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25694387A JPH0768941B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100385A JPH01100385A (ja) | 1989-04-18 |
| JPH0768941B2 true JPH0768941B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=17299512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25694387A Expired - Lifetime JPH0768941B2 (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0768941B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ297963B6 (cs) * | 2004-11-25 | 2007-05-09 | Vysoké ucení technické v Brne | Pohon servomechanizmu vyuzívající teplotní deformace slitin kovu s tvarovou pametí |
| JP4553725B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2010-09-29 | トキコーポレーション株式会社 | アクチュエータ |
| JP7019736B2 (ja) * | 2020-02-27 | 2022-02-15 | ニューポート コーポレーション | 形状記憶合金アクチュエータを備える構成要素シフト器具 |
| CN114312565B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-09-05 | 西安电子科技大学芜湖研究院 | 一种过热警报型新能源汽车电池组 |
-
1987
- 1987-10-12 JP JP25694387A patent/JPH0768941B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01100385A (ja) | 1989-04-18 |
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