JPS5981084A - アクチユエ−タ−素子とロボツトハンド - Google Patents
アクチユエ−タ−素子とロボツトハンドInfo
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- JPS5981084A JPS5981084A JP19208982A JP19208982A JPS5981084A JP S5981084 A JPS5981084 A JP S5981084A JP 19208982 A JP19208982 A JP 19208982A JP 19208982 A JP19208982 A JP 19208982A JP S5981084 A JPS5981084 A JP S5981084A
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- Japan
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- alloy wire
- memory alloy
- shape
- shape memory
- elastic polymer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はマルテンサイト変態によりＡ−ステナイト相で
記憶させ／ｊ形状に回復する形状記憶合金線を用いたア
クアユニーター素子ど、該索子を用いたロボットハンド
に関するものである。
記憶させ／ｊ形状に回復する形状記憶合金線を用いたア
クアユニーター素子ど、該索子を用いたロボットハンド
に関するものである。
一般に形状配憶合金は、オーステナイト相で所定の形状
に成形し、これをマルテンサイ１−相で所望の形状に変
形した後、加熱４るとマルテンサイト変態において、オ
ーステナイト相で形成した所定の形状に回復する特性を
右している。このような合金には種々のものが知られて
いるが、主にＮ１５１ａｔ％、残部Ｔｉ近傍の合金又は
これに微量の添加元素を加えたものがアクチュエーター
素子どし−Ｃ種々の用途に用いられており、形状回復）
品度（変態温度）はＮｉ含有シ又は／及び微量の添加元
素によって調整し、加熱には、主とし−（通電覆る方法
が用いられている。
に成形し、これをマルテンサイ１−相で所望の形状に変
形した後、加熱４るとマルテンサイト変態において、オ
ーステナイト相で形成した所定の形状に回復する特性を
右している。このような合金には種々のものが知られて
いるが、主にＮ１５１ａｔ％、残部Ｔｉ近傍の合金又は
これに微量の添加元素を加えたものがアクチュエーター
素子どし−Ｃ種々の用途に用いられており、形状回復）
品度（変態温度）はＮｉ含有シ又は／及び微量の添加元
素によって調整し、加熱には、主とし−（通電覆る方法
が用いられている。
形状記憶合金の形状回復は加熱によりマルテンリイト相
からＡ−スデナイト相に変態する際に起り、その逆り向
には変形しない。これを逆方向に変形させて往復作動さ
せるためには、通常逆作動はね（バイアスばね）を用い
、温度降下にＪ：すＡ−ステナイト相からマルテンザイ
１〜相に変態した形状記憶合金を逆作動ばねにより再び
変形させＣいる。
からＡ−スデナイト相に変態する際に起り、その逆り向
には変形しない。これを逆方向に変形させて往復作動さ
せるためには、通常逆作動はね（バイアスばね）を用い
、温度降下にＪ：すＡ−ステナイト相からマルテンザイ
１〜相に変態した形状記憶合金を逆作動ばねにより再び
変形させＣいる。
従来ロボット等に用いられているアクチュエーターには
油圧、空圧、モーター等が用いられているが、機構が複
雑で高価なものとなり、かつ制御も困難なものであった
。例えば人間の動作、特に指の動作を従来の回転往復動
作から造るためには種々の歯車やリンク機構を必要とす
るものであつた。
油圧、空圧、モーター等が用いられているが、機構が複
雑で高価なものとなり、かつ制御も困難なものであった
。例えば人間の動作、特に指の動作を従来の回転往復動
作から造るためには種々の歯車やリンク機構を必要とす
るものであつた。
本発明はこれに鑑み神々検問の結果、形状記憶合金を用
いて人間の指のような動作をす゛るアクチュエーター素
子ど該素子を用いた［１ボツトハンドを開発したもので
ある。
いて人間の指のような動作をす゛るアクチュエーター素
子ど該素子を用いた［１ボツトハンドを開発したもので
ある。
即ち本発明の第１の目的は、マルデンザイト変態により
変形する形状記１へ合金線の表面に、高弾性ポリマーを
被覆し、加熱にＪ、り形状配憶合金線の変形力で変形さ
１１冷ｆｉｌｌによりポリマーの弾性エネルギーで元の
状態に回復させることを特徴とするアクチュエーター素
子を提供するものである。
変形する形状記１へ合金線の表面に、高弾性ポリマーを
被覆し、加熱にＪ、り形状配憶合金線の変形力で変形さ
１１冷ｆｉｌｌによりポリマーの弾性エネルギーで元の
状態に回復させることを特徴とするアクチュエーター素
子を提供するものである。
また本発明の第２の目的は、マルテンリイ］−変態によ
り円弧状に変形する形状記憶合金線の表ｉｉｉに、高弾
性ポリマーを被覆したアクデユー１−ター素子を複数個
組み合わせ、加熱にＪこり形状記憶合金線の変形力で物
を把持し、冷却によりポリマーの弾性エネルギーで元の
状態に回復させることにｊ−り物を離すことを特徴とす
るし１ボッｌ−ハンドを提供するものである。
り円弧状に変形する形状記憶合金線の表ｉｉｉに、高弾
性ポリマーを被覆したアクデユー１−ター素子を複数個
組み合わせ、加熱にＪこり形状記憶合金線の変形力で物
を把持し、冷却によりポリマーの弾性エネルギーで元の
状態に回復させることにｊ−り物を離すことを特徴とす
るし１ボッｌ−ハンドを提供するものである。
また本発明の第３の目的は、マルデンυイト変態にＪこ
り円弧状に変形する形状記憶合金線の表面に、高弾性ポ
リマーを被覆したアクチュエーター素子を、相対りる運
動伝達面に同様のピッチで多数突設づるか又は一方の伝
達面にアクチュエーター素子を、他方の面にフックを多
数突設し、アクチュエータ、−素子の加熱による形状記
憶合金線の変形力で両運動伝達面をフック結合し、冷却
によりフック結合を１■ることを特徴とする［１ボット
ハンドを提供するものである。
り円弧状に変形する形状記憶合金線の表面に、高弾性ポ
リマーを被覆したアクチュエーター素子を、相対りる運
動伝達面に同様のピッチで多数突設づるか又は一方の伝
達面にアクチュエーター素子を、他方の面にフックを多
数突設し、アクチュエータ、−素子の加熱による形状記
憶合金線の変形力で両運動伝達面をフック結合し、冷却
によりフック結合を１■ることを特徴とする［１ボット
ハンドを提供するものである。
以下これらを図面を用いＣ詳細に説明Ｊる。
第１図は本発明素子の一実施例を承り−６のひ、マルテ
ン量ナイト・変態により変形する形状記憶合金ＦＪ（１
）の表面に、高弾性ポリマー〈２）を被覆したものＣ′
ある。
ン量ナイト・変態により変形する形状記憶合金ＦＪ（１
）の表面に、高弾性ポリマー〈２）を被覆したものＣ′
ある。
第２図（よ木５ト明素了の他の一実施例を示１もので、
マルテンリイ１へ変態により変形する形状記憶合金線（
１）の表面に、スポンジ状発泡構造の高弾性ポリマー（
２ａ）を被覆したものである。
マルテンリイ１へ変態により変形する形状記憶合金線（
１）の表面に、スポンジ状発泡構造の高弾性ポリマー（
２ａ）を被覆したものである。
形状記憶合金線（１）としては、加熱にＪ：るマルアン
１Ｊイｌ−変態によりオーステナイト相Ｃ形成した所定
の形状に回復変形づるものであればよく、たとえばＮ
１５１ａｔ％、残部Ｔｉ（」近の合金又はこれに微量の
添加元素を加えたものを用い、１」的に応じてＮ：含右
量又は／及び微量の添加元素の鏝により回復変形さＵ゛
るマルテンザイト変態温度を調整′する。また高弾性ポ
リマー（２）としく’ Ｇよ、シリコンゴム、耐熱性Ｅ
Ｐゴｌｘ、ウレタンゴム等を用い、発泡構造の高弾性ポ
リマー（２ａ）としＣは、シリコンゴム、耐熱性Ｅ’Ｐ
ゴム、ウレタンゴム等の発泡体を用いる。
１Ｊイｌ−変態によりオーステナイト相Ｃ形成した所定
の形状に回復変形づるものであればよく、たとえばＮ
１５１ａｔ％、残部Ｔｉ（」近の合金又はこれに微量の
添加元素を加えたものを用い、１」的に応じてＮ：含右
量又は／及び微量の添加元素の鏝により回復変形さＵ゛
るマルテンザイト変態温度を調整′する。また高弾性ポ
リマー（２）としく’ Ｇよ、シリコンゴム、耐熱性Ｅ
Ｐゴｌｘ、ウレタンゴム等を用い、発泡構造の高弾性ポ
リマー（２ａ）としＣは、シリコンゴム、耐熱性Ｅ’Ｐ
ゴム、ウレタンゴム等の発泡体を用いる。
本発明素子は以上の構造からなり、形状記憶合金線を加
熱してマルテンサイト変態点以トのン品瓜（オーステナ
イト相）で所定の形状１例えば円弧状に成形し、これを
冷１１ ｔ、てマルテン１ノイ１−相で所望の形状、例
えば直線状に伸ばし、その表面にへ弾性ポリマー又は発
泡構造の高弾性ポリマーを被覆して造られる。これ等は
瀾につりるか又は形状記憶合金線に電流を流してマルテ
ンリ′イ１〜変態点以上の湿度に加熱゛りると、第３図
（イ）に示で直線状から第３図（ロ）に示すように円弧
状に弯形りる１、これを冷却して全体をマルデン°リー
、イｌ−変態点以下の温度に］マげると、形状記憶合金
１ｔｉｌ（１）のマルｊン４ノイｉ〜相が非富に柔らか
いところから高弾性ポリマーや発泡構造の高弾性ポリマ
ーにより、第３図（ハ）に示１、うに再び直線状に戻る
。
熱してマルテンサイト変態点以トのン品瓜（オーステナ
イト相）で所定の形状１例えば円弧状に成形し、これを
冷１１ ｔ、てマルテン１ノイ１−相で所望の形状、例
えば直線状に伸ばし、その表面にへ弾性ポリマー又は発
泡構造の高弾性ポリマーを被覆して造られる。これ等は
瀾につりるか又は形状記憶合金線に電流を流してマルテ
ンリ′イ１〜変態点以上の湿度に加熱゛りると、第３図
（イ）に示で直線状から第３図（ロ）に示すように円弧
状に弯形りる１、これを冷却して全体をマルデン°リー
、イｌ−変態点以下の温度に］マげると、形状記憶合金
１ｔｉｌ（１）のマルｊン４ノイｉ〜相が非富に柔らか
いところから高弾性ポリマーや発泡構造の高弾性ポリマ
ーにより、第３図（ハ）に示１、うに再び直線状に戻る
。
本発明素子はこのにうな回復変形を加熱冷に１により繰
返りものである。
返りものである。
第４図（イ）、（【コ）は第１図又は第２図に示すアク
ヂ１エーター素子を用いたロボッ１−ハンドの一実施１
？Ｉを示りしので、（イ）に示Ｊように形状間１八合金
線（１）をマルテン４ノイド変態点以上の温度（オース
テナイト相）で円弧状に成形し、これをマルアンリーイ
ト変態点以下の温度（マルテンリイ１〜相）で直線状に
伸ばし、その表面に高師１ｊｌポリマー〈２）又は発泡
構造の高弾性ポリマー（２ａ）を被覆し、これを複数個
用いて物を把持するＪ、うに対向δｕ−（組合Ｉ！（図
は手の形状に組合ヒた場合を承り）で、支持ハ（３）に
取付番ノ、それぞれ導電線（４）を用いＣ直列又は並列
（図は直列の揚台を示′？Ｊ）に接続したちのぐある。
ヂ１エーター素子を用いたロボッ１−ハンドの一実施１
？Ｉを示りしので、（イ）に示Ｊように形状間１八合金
線（１）をマルテン４ノイド変態点以上の温度（オース
テナイト相）で円弧状に成形し、これをマルアンリーイ
ト変態点以下の温度（マルテンリイ１〜相）で直線状に
伸ばし、その表面に高師１ｊｌポリマー〈２）又は発泡
構造の高弾性ポリマー（２ａ）を被覆し、これを複数個
用いて物を把持するＪ、うに対向δｕ−（組合Ｉ！（図
は手の形状に組合ヒた場合を承り）で、支持ハ（３）に
取付番ノ、それぞれ導電線（４）を用いＣ直列又は並列
（図は直列の揚台を示′？Ｊ）に接続したちのぐある。
このＪζうにして各形状記憶合金線（１）に電流を流し
てマルテンザイト変態点以上の温［に加熱りるど、各合
金線（１）は第４図（１」）に承りように変形して物を
把持する。また電流を切って全体を冷し、形状記憶合金
線の温度がマルアンリイ１〜変態点以下の温度に下がる
と第４図（イ）に示づように＾弾性ポリマー（２）又は
発泡構造の高弾性ポリマー（２ａ）の弾性により形状記
憶合金線〈１）は元の形状に戻り、物をはな１゜ 尚並列接続の場合には支持片（３）（こ）９電材を用い
、−１５の電極どし−Ｃ使用りることかでさ″る。
てマルテンザイト変態点以上の温［に加熱りるど、各合
金線（１）は第４図（１」）に承りように変形して物を
把持する。また電流を切って全体を冷し、形状記憶合金
線の温度がマルアンリイ１〜変態点以下の温度に下がる
と第４図（イ）に示づように＾弾性ポリマー（２）又は
発泡構造の高弾性ポリマー（２ａ）の弾性により形状記
憶合金線〈１）は元の形状に戻り、物をはな１゜ 尚並列接続の場合には支持片（３）（こ）９電材を用い
、−１５の電極どし−Ｃ使用りることかでさ″る。
この場合金形状記憶合金線のマル７− ’７ 帯ナイ１
へ変態がほぼ同時に起るように各線に流れる電流を調整
覆る必要がある。また使用覆る素子の数、素子内に埋込
む形状記憶合金線の太さ、本数は物を１１−る把持力に
Ｊ：って設定すればよい。
へ変態がほぼ同時に起るように各線に流れる電流を調整
覆る必要がある。また使用覆る素子の数、素子内に埋込
む形状記憶合金線の太さ、本数は物を１１−る把持力に
Ｊ：って設定すればよい。
第５図（イ）、（ｌ］）は第１図に示すアクヂコ工−タ
ー素子を用いた他のロボッ］〜ハンドを示づもので、（
イ〉は相対する運動伝達板（５ａ） （５１１）の相
対する而にアクチュエーター素子（（３８） （６ｂ
）を多数回様のピッチで突設したちのＣある。
ー素子を用いた他のロボッ］〜ハンドを示づもので、（
イ〉は相対する運動伝達板（５ａ） （５１１）の相
対する而にアクチュエーター素子（（３８） （６ｂ
）を多数回様のピッチで突設したちのＣある。
また（口）は運動伝達板（５ａ） 、 （５ｂ）の相
対する而の一方にアクチュエーター素子（６ａ）を多数
突設し、他方にノック（７）を多数突設したちのＣある
。
対する而の一方にアクチュエーター素子（６ａ）を多数
突設し、他方にノック（７）を多数突設したちのＣある
。
素子（Ｇａ＞ 、 （６１））は形状記憶合金線をマ
ルテンサイト変態点以」−の温度（オーステナイト相）
でフック状に成形し、これをマルテンサイト変態″点以
上の温度（マルテンサイト相）で直線状に伸ばし、その
表面に高弾性ポリマーを被覆したもので、第５図（ハ）
に示すように運動伝達板（５ａ）（５ｂ）を接近さけて
、素子（６ａ） 、 （６ｂ）の形状記憶合金合金線
に電流を流してマルテンザイト変態点以上の温度に加熱
すると素子（６ａ） 、 （’６１））はフック状に
変形し、素子（６ａ） 、 （６１））相互、又は素
子（６ａ）とフック（７）は絡まり合ってフック結合す
る、従って一７′ｊの運動伝達板（５ａ）を−Ｖ下 。
ルテンサイト変態点以」−の温度（オーステナイト相）
でフック状に成形し、これをマルテンサイト変態″点以
上の温度（マルテンサイト相）で直線状に伸ばし、その
表面に高弾性ポリマーを被覆したもので、第５図（ハ）
に示すように運動伝達板（５ａ）（５ｂ）を接近さけて
、素子（６ａ） 、 （６ｂ）の形状記憶合金合金線
に電流を流してマルテンザイト変態点以上の温度に加熱
すると素子（６ａ） 、 （’６１））はフック状に
変形し、素子（６ａ） 、 （６１））相互、又は素
子（６ａ）とフック（７）は絡まり合ってフック結合す
る、従って一７′ｊの運動伝達板（５ａ）を−Ｖ下 。
りれば、他への運動伝達板（５ｂ）もＦ下し、一方の運
動伝達板（５ｂ）を回転すれば、他方の運動伝達１ｔｊ
（５ｂ）も回転する。次に電池を切つ−Ｃ全体を冷やす
と、マルテンリ゛イト変態点以１・の温度Ｃ素子（６ａ
） 、 （６ｂ）は高弾性ポリマーの弾性ｅ再び第５
図（イ）、（ロ）に示１ように直線状となり、絡み合い
が解放される。
動伝達板（５ｂ）を回転すれば、他方の運動伝達１ｔｊ
（５ｂ）も回転する。次に電池を切つ−Ｃ全体を冷やす
と、マルテンリ゛イト変態点以１・の温度Ｃ素子（６ａ
） 、 （６ｂ）は高弾性ポリマーの弾性ｅ再び第５
図（イ）、（ロ）に示１ように直線状となり、絡み合い
が解放される。
□尚電流を流して加熱した例について説明したがこれに
限るものではなく、電熱、熱風、蒸気等によって加熱し
てもＪ、い。
限るものではなく、電熱、熱風、蒸気等によって加熱し
てもＪ、い。
このように本発明によれば簡単な４Ｎ ’？ｊ ’（’
往復作動するアクチュエーター素子が容易にｌ’ｆられ
、これ等素子を用いることによりシリンダー、モーター
、歯車、カム、リンク等の運動機構を必９にとせずに、
容易に物を把持するロボツ］・ハンドや吸着又は、／及
びクラッヂ作用のＵボツトハン！−が１１１られる等工
業上顕著な効果を奏づるものである。
往復作動するアクチュエーター素子が容易にｌ’ｆられ
、これ等素子を用いることによりシリンダー、モーター
、歯車、カム、リンク等の運動機構を必９にとせずに、
容易に物を把持するロボツ］・ハンドや吸着又は、／及
びクラッヂ作用のＵボツトハン！−が１１１られる等工
業上顕著な効果を奏づるものである。
第１図は本発明素子の一実施例を承り斜視図１、第２図
は本発明素子の他の一実施例を承り斜視図、第３図（イ
）、（１，＜ハ）ｔま第１図又は第２図に示づ”素子の
変形状態を示゛りもので、（イ）は原形状、（ロ）は変
形状態、（ハ）は形状回復払態を承り説明図、第４図（
イ）、（ＣＩ）は本発明素子を用いた［１ボットハンド
の一実施例を承りもので、（イ）は平面図、（１」）は
変形状態を承り斜視図、第５図（イ）、ｌ）、（ハ）は
本発明素子を用いた他の１１ポツトハンドを示すもので
、（イ）は一実施例を示１側面図、＜１１）は他の一実
施例を承り側面図、〈ハ）はく、イ）と（ｔｌ）に承り
ロボットハンドのフック結合状８を示す斜視図Ｃある。 ′１．形状記憶合金線 ２、高弾性ポリマー ３、支持片 ４、導電線 ５ａ、 ５１）、運動伝達板 Ｇａ、 ６ｂ、アクブユエーター素子 ７、フック
は本発明素子の他の一実施例を承り斜視図、第３図（イ
）、（１，＜ハ）ｔま第１図又は第２図に示づ”素子の
変形状態を示゛りもので、（イ）は原形状、（ロ）は変
形状態、（ハ）は形状回復払態を承り説明図、第４図（
イ）、（ＣＩ）は本発明素子を用いた［１ボットハンド
の一実施例を承りもので、（イ）は平面図、（１」）は
変形状態を承り斜視図、第５図（イ）、ｌ）、（ハ）は
本発明素子を用いた他の１１ポツトハンドを示すもので
、（イ）は一実施例を示１側面図、＜１１）は他の一実
施例を承り側面図、〈ハ）はく、イ）と（ｔｌ）に承り
ロボットハンドのフック結合状８を示す斜視図Ｃある。 ′１．形状記憶合金線 ２、高弾性ポリマー ３、支持片 ４、導電線 ５ａ、 ５１）、運動伝達板 Ｇａ、 ６ｂ、アクブユエーター素子 ７、フック
Claims (4)
- （１）マルテンサイト変態により変形する形状記憶合金
線の表面に、高弾性ポリマーを被覆し、加熱により形状
記１ハ合金線の変形力で変形ざＵ、冷ノＪｌによりポリ
マーの弾性エネルギーで元の状態に回復さけることを特
徴とするアクアユニーター素子。 - （２） 轟％弾性ポリマーに発泡構造のポリマーを用い
る特許請求の範囲第１１？ｉ記載のアクアユニーター素
子。 - （３）マルテンサイト変態により円弧状に変形する形状
記憶合金線の表面に、高弾性ポリマーを被覆したアクア
ユニーター素子を複ｖｉ四組み合わせ、加熱に、ノこり
形状記憶合金線の変形力で物を把持し、冷却ににリボリ
マーの弾性エネルギーで元の状態に回復さけることによ
り物を＋１１ｉｔことを特徴とする【」ボッ１−ハンド
。 - （４）マルテンサイ１〜変態により円弧状１ご変形する
形状記憶合金線の表面に、高弾性ポリマーを被覆し１〔
アクチュエーター素子を、相対４る運動伝達面に同様の
ビッヂで多数突設するか又は一方の伝達面にアクアユニ
ーター素子を、他方の面にフックを多数突設し、アクア
ユニーター素子の加熱により形状記憶合金線の変形力で
両運動伝達面をフック結合し、□冷却によりフック結合
を解放することを特徴どするロボットハンド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19208982A JPS5981084A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | アクチユエ−タ−素子とロボツトハンド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19208982A JPS5981084A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | アクチユエ−タ−素子とロボツトハンド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5981084A true JPS5981084A (ja) | 1984-05-10 |
Family
ID=16285461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19208982A Pending JPS5981084A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | アクチユエ−タ−素子とロボツトハンド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5981084A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002098618A1 (en) * | 2001-06-01 | 2002-12-12 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Working mechanism using shape memory alloy |
| KR20230050589A (ko) * | 2021-10-08 | 2023-04-17 | 아주대학교산학협력단 | 소프트 그리퍼 센서 |
-
1982
- 1982-11-01 JP JP19208982A patent/JPS5981084A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002098618A1 (en) * | 2001-06-01 | 2002-12-12 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Working mechanism using shape memory alloy |
| KR20230050589A (ko) * | 2021-10-08 | 2023-04-17 | 아주대학교산학협력단 | 소프트 그리퍼 센서 |
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