JPH0849645A - Thermal actuator - Google Patents
Thermal actuatorInfo
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- JPH0849645A JPH0849645A JP6181684A JP18168494A JPH0849645A JP H0849645 A JPH0849645 A JP H0849645A JP 6181684 A JP6181684 A JP 6181684A JP 18168494 A JP18168494 A JP 18168494A JP H0849645 A JPH0849645 A JP H0849645A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 伸縮量を増大させ、作動範囲を広げて動作機
能を向上させた、形状記憶合金を利用したサーマルアク
チュエータを提供する。
【構成】 回転可能な円板（１）と、この円板（１）を
一方向に回転させるようにその一端が円板（１）に巻き
付け固定されたワイヤ（２）と、このワイヤ（２）の他
端が接続された形状記憶合金バネ（３）と、一端がこの
円板（１）を逆方向に回転させるように円板（１）に巻
き付け固定され、他端が作動負荷（４）に接続された別
のワイヤ（６）とを有するサーマルアクチュエータであ
って、円板（１）には、ワイヤ（６）の巻き付け半径の
変更を自在する異なった半径のワイヤ溝（７）が設けら
れ、かつ、円板（１）には、高温時には形状記憶合金バ
ネ（３）が縮んで作動負荷を軽くするように働き、低温
時には形状記憶合金バネ（３）が伸びて作動負荷を重く
するように働く重錘（８）が配設されている。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a thermal actuator using a shape memory alloy, in which the amount of expansion and contraction is increased, the operating range is expanded, and the operation function is improved. [Structure] A rotatable disc (1), a wire (2) having one end wound around the disc (1) so as to rotate the disc (1) in one direction, and the wire (2). ) Is connected to the other end of the shape memory alloy spring (3), one end is wound around and fixed to the disc (1) so as to rotate the disc (1) in the opposite direction, and the other end is attached to the operating load (4). ) With another wire (6) connected to the disk (1), the disk (1) is provided with wire grooves (7) of different radii to allow for changing the winding radius of the wire (6). The shape memory alloy spring (3) is provided on the disk (1) so as to contract to reduce the working load at high temperature, and the shape memory alloy spring (3) extends to increase the working load at low temperature. A weight (8) is provided which acts to
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、サーマルアクチュエ
ータに関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、温度変化による形状記憶合金の伸縮により得られる
動力を利用し、その伸縮量を増大させ、かつ、作動範囲
を広げて動作機能を向上させた新しいサーマルアクチュ
エータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal actuator. More specifically, the present invention relates to a new thermal actuator that utilizes power obtained by expansion and contraction of a shape memory alloy due to temperature change, increases the expansion and contraction amount, and expands the operating range to improve the operation function. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術とその課題】変形した時の温度よりも高い
温度に加熱するだけで元の形に戻るという極めて特徴的
な性質を有する形状記憶合金は、その性質を利用して、
扉、ガラス、家、換気ダンパ等の開閉動作用のアクチュ
エータや、通電加熱により作動されるロボットアーム、
あるいはコイルバネ利用の回転体等において実用的にも
その応用が始まっている。たとえばその素材としての形
状記憶合金にも様々なものが知られているが、代表的な
ものとしては、５４〜５６％Ｎｉ−残部Ｔｉの合金があ
り、そのマルテンサイト変態開始温度が−５０〜１００
℃で、オーステナイト変態終了温度が−１０〜１１０℃
の特性を持つものとして知られている。2. Description of the Related Art Shape memory alloys, which have the extremely characteristic property of returning to their original shape only by heating to a temperature higher than the temperature at which they are deformed, make use of these properties.
Actuators for opening and closing doors, glass, houses, ventilation dampers, etc., robot arms that are activated by electric heating,
Alternatively, its application has begun practically in a rotating body using a coil spring. For example, various shape memory alloys are known as the material, but as a typical one, there is an alloy of 54 to 56% Ni-balance Ti, and the martensitic transformation start temperature thereof is -50 to. 100
C, the austenite transformation end temperature is -10 to 110 ° C.
Known to have the characteristics of.
【０００３】しかしながら、これまでに知られている以
上のような温度変化による形状記憶合金の伸縮により得
られる動力を利用したサーマルアクチュエータの場合に
は、いずれもその伸縮量はあまり大きくなく、作動範囲
も限定されていることから、その動作機能の向上には限
界があった。実際、多くのものは極めて簡便な形状記憶
合金の温度変化による伸縮を利用した構造に限られてい
るため、動作範囲は変更することも難しかった。However, in the case of thermal actuators utilizing the power obtained by the expansion and contraction of the shape memory alloy due to the temperature change as described above, the expansion and contraction amount is not so large in any of the operating ranges. However, there is a limit to the improvement of the operation function because it is also limited. In fact, many of them are limited to structures that use expansion and contraction due to temperature change of a very simple shape memory alloy, so it was difficult to change the operating range.
【０００４】そこでこの発明は、以上のような従来のサ
ーマルアクチュエータの限界を克服し、形状記憶合金の
伸縮量を大きくし、作動範囲を広げ、その動作機能をよ
り向上することのできる新しいサーマルアクチュエータ
を提供することを目的としている。Therefore, the present invention overcomes the limitations of the conventional thermal actuators described above, increases the expansion / contraction amount of the shape memory alloy, widens the operation range, and further improves the operation function thereof. Is intended to provide.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、回転可能な円板と、この円板を
一方向に回転させるようにその一端が円板に巻き付け固
定されたワイヤと、このワイヤの他端が接続された形状
記憶合金バネと、一端がこの円板を逆方向に回転させる
ように円板に巻き付け固定され、他端が作動負荷に接続
された別のワイヤとを有するサーマルアクチュエータで
あって、円板には、ワイヤの巻き付け半径の変更を自在
する異なった半径のワイヤ溝が設けられ、かつ、円板に
は、高温時には形状記憶合金バネが縮んで作動負荷を軽
くするように働き、低温時には形状記憶合金バネが伸び
て作動負荷を重くするように働く重錘が配設されている
ことを特徴とするサーマルアクチュエータを提供する。In order to solve the above problems, the present invention has a rotatable disc and one end thereof wound around and fixed to the disc so as to rotate the disc in one direction. A wire, a shape memory alloy spring to which the other end of this wire is connected, and another wire whose one end is wound around and fixed to the disk so as to rotate the disk in the opposite direction, and the other end is connected to an operating load. And a wire groove of different radius for freely changing the winding radius of the wire is provided on the disk, and the shape memory alloy spring contracts and operates on the disk at high temperature. There is provided a thermal actuator characterized in that a weight is provided which acts to lighten the load, and at the time of low temperature, the shape memory alloy spring is extended to actuate the working load.
【０００６】[0006]
【作用】この発明においては、上記の通りの回転可能な
円板の回転動作と形状記憶合金バネの伸縮とを関連づけ
た回転型サーマルアクチュエータにおいて、重錘の利用
で形状記憶合金の伸縮量を増大させるとともに、複数の
回転半径を持った円板の利用でその作動範囲を広げ、作
動ストロークと作動引力の選択幅を広げている。According to the present invention, in the rotary type thermal actuator in which the rotating operation of the rotatable disc and the expansion and contraction of the shape memory alloy spring are associated with each other, the expansion and contraction amount of the shape memory alloy is increased by using the weight. In addition, the operating range is expanded by using a disk with multiple turning radii, and the selection range of the operating stroke and the attractive force is expanded.
【０００７】このため、アクチュエータとしての応用は
より利便性に富むものとなり、動作機能は大きく向上す
る。Therefore, the application as an actuator becomes more convenient and the operation function is greatly improved.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、実施例を図面に沿って説明する。もち
ろん、この発明は、以下の例に限定されるものではな
い。図１および図２は、この発明の円板回転型のサーマ
ルアクチュエータを例示した正面図と平面図である。た
とえば、この図１および図２に例示したように、この発
明のサーマルアクチュエータは、回転可能な円板（１）
と、この円板（１）を一方向（Ａ）に回転させるように
その一端が円板（１）に巻き付け固定されたワイヤ
（２）と、このワイヤ（２）の他端が接続された形状記
憶合金バネ（３）を有し、さらに、一端がこの円板
（１）を逆方向（Ｂ）に回転させるように円板（１）に
巻き付け固定され、他端が作動負荷（４）にガイド手段
としての滑車（５）を介して接続された別のワイヤ
（６）とを備えている。Embodiments Embodiments will be described below with reference to the drawings. Of course, the present invention is not limited to the following examples. 1 and 2 are a front view and a plan view illustrating a disk rotary type thermal actuator of the present invention. For example, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the thermal actuator of the present invention has a rotatable disc (1).
And a wire (2) having one end wound around and fixed to the disc (1) so as to rotate the disc (1) in one direction (A), and the other end of the wire (2) was connected. It has a shape memory alloy spring (3), and further, one end is wound around and fixed to the disc (1) so as to rotate the disc (1) in the reverse direction (B), and the other end is actuated load (4). And another wire (6) connected via a pulley (5) as guide means.
【０００９】この構成において、形状記憶合金バネ
（３）は図中に示したように、高温時には位置＜ａ＞に
あり、また低温時には位置＜ｂ＞にある。この位置＜ａ
＞＜ｂ＞への変化は、形状記憶合金の温度変化にともな
う伸縮によって生じるものである。そしてこの発明で
は、上記の円板（１）には、ワイヤ（６）の巻き付け半
径の変更を可能とする異った半径の複数のワイヤ溝（７
ａ）（７ｂ）（７ｃ）（７ｄ）（７ｅ）が設けられてい
る。また、回転可能な円板（１）には、形状記憶合金バ
ネ（３）が位置＜ａ＞にある高温時には形状記憶合金バ
ネ（３）が縮んで作動負荷を軽くするように働き、位置
＜ｂ＞にある低温時には形状記憶合金バネ（３）が伸び
て作動負荷を重くするように働く重錘（８）が取付けら
れている。In this structure, the shape memory alloy spring (3) is at the position <a> when the temperature is high and at the position <b> when the temperature is low, as shown in the figure. This position <a
The change to <b> is caused by the expansion and contraction of the shape memory alloy due to the temperature change. According to the present invention, the disc (1) has a plurality of wire grooves (7) of different radii that enable the winding radius of the wire (6) to be changed.
a) (7b) (7c) (7d) (7e) are provided. Further, the rotatable disk (1) has the shape memory alloy spring (3) at the position <a>. At a high temperature, the shape memory alloy spring (3) contracts so as to reduce the working load, and the position < A weight (8) is attached to the shape memory alloy spring (3), which extends to make the working load heavy when the temperature is low in b>.
【００１０】円板（１）に設けた複数のワイヤ溝（７
ａ）…（７ｅ）によって、どの溝に作動負荷（４）に接
続するワイヤ（６）を巻き付けるかによって、作動スト
ロークおよび作動引力の選択幅が広がることになる。ま
た重錘（８）については、高温時には、形状記憶合金バ
ネ（３）の負荷を軽くする方向に働くように図中の位置
（Ｐ1 ）にあるように、そして低温時には、負荷を重く
する方向に働くように図中の位置（Ｐ2 ）にあるよう
に、つまりこの例では位置（Ｐ1 ）（Ｐ2 ）とは１８０
°変化するようにしている。この重錘（８）の配設によ
って、形状記憶合金バネ（３）による伸縮量をより大き
く増大させている。A plurality of wire grooves (7) provided on the disc (1).
According to a) ... (7e), the selection range of the working stroke and the working attractive force is widened depending on which groove is wound with the wire (6) connecting to the working load (4). Further, the weight (8) is placed at the position (P 1 ) in the figure so as to work in the direction of reducing the load of the shape memory alloy spring (3) at the time of high temperature, and makes the load heavy at the time of low temperature. The position (P 2 ) is 180 in this example, that is, the position (P 1 ) (P 2 ) is 180.
° I am trying to change. By disposing this weight (8), the amount of expansion and contraction by the shape memory alloy spring (3) is greatly increased.
【００１１】作動負荷（４）に接続するワイヤ（６）に
ついては選択するワイヤ溝（７ａ）…（７ｅ）に合わせ
てその円板（１）上の係止点（９）が選ばれ、また、図
１中に２の作動負荷（４）が示されているように、滑車
（５）等のガイド手段の適宜な組合わせによって、作動
に都合のよい方向での作動負荷との接続が選択されるこ
とになる。For the wire (6) connected to the operating load (4), the locking point (9) on the disc (1) is selected according to the wire groove (7a) ... (7e) selected, and As shown in FIG. 1 by the working load (4) of 2, the connection with the working load in the direction convenient for the working is selected by an appropriate combination of the guide means such as the pulley (5). Will be done.
【００１２】以上のこの発明のサーマルアクチュエータ
では、半径の異る複数のワイヤ溝（７ａ）…（７ｅ）と
重錘（８）による効果によって、アクチュエータとして
の動作機能は大きく向上する。たとえばその重錘（８）
の効果についてさらに説明すると、図３に例示したよう
に、形状記憶合金バネ（３）としてのコイルバネの長さ
は、重錘（８）を円板（１）に設けない場合には負荷重
（Ｗ）に対応してｌ1 の長さしか得られない。一方、重
錘（８）を上記の通り設けることによってｌ2 の長さの
伸縮量まで増大することが可能となる。In the above-described thermal actuator of the present invention, the operation function as an actuator is greatly improved by the effect of the plurality of wire grooves (7a) ... (7e) having different radii and the weight (8). For example its weight (8)
To further explain the effect of the above, as illustrated in FIG. 3, the length of the coil spring as the shape memory alloy spring (3) is equal to the load weight (weight) when the weight (8) is not provided on the disc (1). Corresponding to W), only l 1 length can be obtained. On the other hand, by providing the weight (8) as described above, it is possible to increase the amount of expansion and contraction of the length of l 2 .
【００１３】もちろん、この発明の以上のサーマルアク
チュエータについては、その細部の構造や部材について
様々な態様が可能であることは言うまでもない。たとえ
ば形状記憶合金バネ（３）の素材やその大きさ、配置個
数、配置位置等についても制限はなく、アクチュエータ
の所定の機能とその目的に応じて、滑車等のガイド手段
の構成とともに適宜に選択される。さらに、付加的にセ
ンサ等を配置し、円板の回転にともなうアクチュエータ
の動作をモニタし、制御することも可能である。It goes without saying that the above-described thermal actuator of the present invention can be modified in various forms in terms of the detailed structure and members. For example, there is no limitation on the material of the shape memory alloy spring (3), its size, the number of arrangements, the arrangement positions, etc., and it is appropriately selected together with the structure of the guide means such as the pulley according to the predetermined function of the actuator and its purpose. To be done. Furthermore, it is possible to additionally arrange a sensor or the like to monitor and control the operation of the actuator accompanying the rotation of the disk.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
り、形状記憶合金の温度変化による伸縮から得られる動
力について、伸縮量を増大させるとともに、作動範囲を
広げ、動作機能を向上させることが可能となる。As described in detail above, according to the present invention, it is possible to increase the amount of expansion and contraction of the power obtained from expansion and contraction of the shape memory alloy due to temperature change, and to expand the operating range and improve the operation function. Become.
【図１】この発明のアクチュエータを例示した正面図で
ある。FIG. 1 is a front view illustrating an actuator of the present invention.
【図２】図１に対応する平面図である。FIG. 2 is a plan view corresponding to FIG.
【図３】重錘の効果を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an effect of a weight.
１ 円板 ２ ワイヤ ３ 形状記憶合金 ４ 作動負荷 ５ 滑車 ６ ワイヤ ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ ワイヤ溝 ８ 重錘 ９ ワイヤ係止点 1 Disk 2 Wire 3 Shape Memory Alloy 4 Working Load 5 Pulley 6 Wire 7a, 7b, 7c, 7d, 7e Wire Groove 8 Weight 9 Wire Locking Point
Claims (2)
回転させるようにその一端が円板に巻き付け固定された
ワイヤと、このワイヤの他端が接続された形状記憶合金
バネと、一端がこの円板を逆方向に回転させるように円
板に巻き付け固定され、他端が作動負荷に接続された別
のワイヤとを有するサーマルアクチュエータであって、
円板には、ワイヤの巻き付け半径の変更を自在する異な
った半径のワイヤ溝が設けられ、かつ、円板には、高温
時には形状記憶合金バネが縮んで作動負荷を軽くするよ
うに働き、低温時には形状記憶合金バネが伸びて作動負
荷を重くするように働く重錘が配設されていることを特
徴とするサーマルアクチュエータ。1. A rotatable disk, a wire whose one end is wound around and fixed to the disk so as to rotate the disk in one direction, and a shape memory alloy spring to which the other end of this wire is connected. , A thermal actuator having one wire wound around and fixed to the disc so as to rotate the disc in the opposite direction, and the other end having another wire connected to an operating load,
The disk is provided with wire grooves of different radii that allow the winding radius of the wire to be freely changed, and at the time of high temperature, the shape memory alloy spring contracts to reduce the working load, and The thermal actuator is characterized in that a weight is arranged so that the shape memory alloy spring sometimes expands to make the operating load heavy.
接続している請求項１のサーマルアクチュエータ。2. The thermal actuator according to claim 1, wherein the wire is connected to the working load through a guide means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6181684A JPH0849645A (en) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | Thermal actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6181684A JPH0849645A (en) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | Thermal actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0849645A true JPH0849645A (en) | 1996-02-20 |
Family
ID=16105070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6181684A Pending JPH0849645A (en) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | Thermal actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0849645A (en) |
-
1994
- 1994-08-02 JP JP6181684A patent/JPH0849645A/en active Pending
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