JPS60201142A - アクチユエ−タ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、形状記憶合金（５ｈａｐｅ　Ｍｅｍｏｒｙ　
Ａｌ−１ｏｙ　）の形状記憶効果（５ｈａｐｅ　Ｍｅｍ
ｏｒｙ　Ｅｆｆｅｃｔ　）をハーモニックギアの波形運
動に利用したアクチュエータに関する。

〔発明の技術的背景〕

この種の従来例としての電磁ハーモニックドライブ機構
を用いたアクチュエータの一部を切欠いて断面で表わし
た側面図を第１図に示す。

このアクチュエータのロータ４の構造は、薄肉円筒カッ
プに柔軟な巻鉄心を巻付けて可撓性を持った磁気弾性体
を形成しており、二次巻線は有しない。

第１図において、ロータ４の先端にはスプライン状の歯
をもつフレクスフ”ライン５をそなえ、それに相対して
固定側にはフレクスプラインと噛合うスプライン状の歯
を有するサーキュラスプライン６が配置され、これはブ
ラケット２に固定されている。ロータ４はボス７を介し
て出力軸８と接続され、ロータ４が回転して出力軸８が
回動する。

ロータ４の内部にはブラケット２に支持回定された２極
回転磁界を発生するステータ１が形成され、モータ部は
アウタロータタイプ構成をとシ、出力軸８はブラケット
に取ｐ付けられた軸受９によシ回動自在に支承され、外
枠全体をカバー３で覆う。

動作基本原理はハーモニックギア（出願人が昭和５９年
２月３日出願の発明の名称「アクチュエータ」に詳しい
。）と同様である。

フレクスプライン５を楕円形状に変化させ、サーキュラ
スプライン６と噛み合わせることにより、減速比ｉは次
のようになる。

ただし、 Ｚｆ　はフレクスプライン５の歯数、 ｚｏはサーキュラスプライン６の歯数（たとえば、Ｚ、
＝Ｚｆ＋２）であシ、サーキュラスプライン６が固定の
場合である。

このような減速比ｉによる回転が出力軸８から得られる
。

ハーモニックギアにおいては楕円形状となっているウニ
イブジェネレータ（図示していない）を回転させフレク
スプラインを波形運動させていたが、このようなアクチ
ュエータにおいては、ウェーブジェネレータの代りに、
ステータの電磁力によシ、フレクスプラインが取シ付け
られているロータを楕円変化させ、その電磁力を回転電
磁力としロータを回転させ、つまシさきの減速比（１式
）で出力軸を回転させる。

この原理を第２図に表わす。ステータ巻線は２極となる
ように巻回され、巻線に交流を流して２極の回転磁界を
発生させ、フレックスカップｌＯ（転送面）を矢印でそ
の方向も示す吸引力でコンタクトトラック１１（軌道面
）に２個所で接触し楕円変化しながら回転する。

〔背景技術の問題点〕

現在求められるアクチュエータに対するニーズは、軽薄
短小であシ、トルク／重量比のアップである。

ところが従来のアクチュエータでは、電磁力を発生させ
るステータが必要となシ、これは軸方向長さが長くなシ
、また全体重量が重くなる欠点がある。

〔発明の目的〕

ここにおいて本発明は、従来装置の不具合を解決し、形
状記憶合金による駆動機構をノ・−モニツクギア内部に
形成し、形状記憶合金の作動部を軸受を介して支承し出
力を取シ出すように構成したアクチュエータを提供する
ことを、その目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、ハーモニックギアのウェーブジェネレータ部
材を取υ除ぎ、その対角線でかつ放射状に配設されそれ
ぞれ内側端部を固定部に支持された軸受の外輪にと９つ
け外側端部を可撓性の楕円変化するフレクスプラインの
内側にとりつけ、複数本の形状記憶合金のうち対角線上
の一対の形状記憶合金のみ一定方向に順次加熱・冷却し
ていき。

これにより形状記憶合金を伸ｅ縮させて回転出力を取り
出すアクチュエータである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例の構成図を第３図に表わし。

（ａｌは断面で示した側面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ
’に沿う方向の正断面図、（Ｃ）は（ａ）のＡ部拡大図
である。

回転軸８はブラケット２に支持された軸受９゜９ａＫよ
り回動自在に支承されるとともに、フレクスプライン５
と結合されている。フレクスプライン５と対向して配設
されたサーキュラスプライン６は、ブラケット２に支持
固定さｎている。

フレクスプライン５の内周側には可撓性リング状の絶縁
物１６を介し可撓性で全周をたとえば８等分に絶縁して
区分したリング状の接続整流子１４に対してコイルばね
状に巻回形成しているたとえば８本の形状記憶合金１３
の外側端部が接続され、その内側端部は導電リング１５
に接続する。

導電リング１５はブラケット２に取り付けられている軸
受１２ＫＩＪング状絶縁物１７を介して装着され、形状
記憶合金１３が回動自在となるよう構成されている。

なお、１８は接続整流子１４の外側の一部を摺動して給
電線加からの電流を形状記憶合金１３へ与えるブラシ、
１９はブラシ１８を接続整流子１４へ押圧させるスプリ
ング、２１は導電リング１５から帰電線ｎへ集電するス
リラグリングである。おは、前記それぞれの形状記憶合
金１３に対向して回転軸８にとりつけられたたとえば８
本の冷却パイプで、回転軸８０反負荷側内部に設けられ
た冷却通風路８ａに連通されている。

動作原理けこうである。

第４図（ａｌ〜（ｄｌはその動作原理説明図である。

（ａｌにおいて、形状記憶合金１３ａとその対角線上の
１３ｅに通電加熱させ、形状記憶台金１３ａ、１３ｅは
変態し伸長する。

以下、（ａ）→（ｂ）−＋　（ｃ）　→（ｄ）と形状記
憶合金１３ａ　、　１３ｅ−＋１３ｂ　、　１３　ｆ−
＋１３ｃ　、　１３ｇ−＋１３ｄ　、　１３ｈにたとえ
ば反時計方向にそれぞれ通電加熱し、次の形状記憶合金
に加熱が始まるとその前の形状記憶合金は冷却し原状に
収縮させる。

このような前記（ａ）から（ｄＪまでの動作を二進させ
、そして（ａｌの状態に戻すと、フレクスプライン５は
サーキュラスプライン６との歯数の差、たとえば歯数差
２とすれば、（１式）で示されるだけ、つまシフレフス
プライン５はその歯の２個分時計方向に回動する。

第５図（ａｌ〜（切は通電制御系統図である。

（ａ）はコントローラ５０Ｔｌｃよってスイッチ５１　
、５２を同時に切換えて形状記憶合金へ通電する手順を
表わし、（ｂ）は接続整流子１４の態様を示し１４ａは
導体。

１４ｂは絶縁体でいずれも可撓性である。

（Ｃ）は形状記憶合金への通電方法を外側から内側（あ
るいはその反対）へ流通させスイッチ５２を省く、（ｄ
）はコントローラ（資）における各形状記憶合金への通
電タイムチャートである。

このようにして順次谷形状記憶合金１３ａ　１３ｅ〜１
３ｄ　１３ｂ　へ通電がなされ、フレクスプライン５は
時計式方向に回動する。逆方向に回動させるには、スイ
ッチの変換順序を逆にすれば反時計方向となる。

第６図（ａ）〜（ｄ）は本発明の他の実施例の説明図で
ある。

この他の実施例は、形状記憶合金１３ａ〜１３ｈの加熱
伸長と冷却収縮の作用を加熱風吹付けによる加熱と冷却
風吹付けによる冷却による手段である。

すなわち、冷却風は加熱される形状記憶合金を含む全て
の形状記憶合金へ吹付けており、加熱風はこのアクチュ
エータの回動速度を制御する機構によシ弁の開閉を制御
して吹付は形状記憶合金を選択しながら吹付ける。

（ａ）はその要部を断面で表わした側面図で、冴。

５は支持リング、６０は弁操作機構と冷却風送風・加熱
風送風機構、６１は冷却風パイプ、６２は加熱風パイプ
である。

（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図で６３は弁であり、（Ｃ
）はその弁６３０回転制御概念図である。また（ｄｌは
冷却風パイプ、加熱風パイプ、弁の詳細図である。

この他の実施例の動作はさぎの一実施例に準じる。

これは、入力として電気エネルギを必要としないため、
ブラシや整流子を必要とせず、電気絶縁手段も考慮しな
くてよい。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、次の効果・利点が得られ、当
該分野に益するところ大きい。

■　軸方向長さのアップの原因となるステータを除き、
代って形状記憶合金による波形運動発生機構を適用して
薄型となる。

■　全体重量からみて重量比が高いステータ部がなくな
ジ、軽量化となる。

［相］　コイルばね状の形状記憶合金を固定しフレクス
プラインのみを回転させる場合には、フレクスプライン
と形状記憶合金の間に可撓性を持ったベアリングが必要
となるが、本発明においては、軸受を内側の回転軸に設
はコイルばね状の形状記憶合金をフレクスプラインと共
に回転させるので軸受は可撓性の特殊なベアリングでな
く汎用の軸受でよい利点がある。

■　加熱風による形状記憶合金の伸長手段では給電を要
しないアクチュエータとなシ、排熱等を利用すれば省エ
ネルギー駆動装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の一部を切欠いて断面で表わした側面図
、第２図はその動作原理図、第３図は本発明の一実施例
の構成図で（ａＪは側断面図、（ｂ）は正断面図、（Ｃ
）は（ａ）のＡ部の拡大図、第４図（ａ）　〜（ｄ）は
その動作原理説明図、第５図（ａｌ〜（ｄｌはその通電
制御系統図、第６図は本発明の他の実施例の構成図で（
ａ）はその要部の側断面図、　（ｂＪＦｉ（ａＪのＢ部
の詳細図、（Ｃ）はその弁の回転制御概念図、（ｄ）は
その冷却風パイプと加熱風パイプと弁の詳細図である。 ■・・・・・・ステータ ２・・・・・・ブラケット ３・・・・・・カバー ４・・・・・・ローフ ５・・・・・・フレクスプライン ６・・・・・・サーキュラスプライン ７・・・・・・ボ　ス ８・・・・・・出力軸 ８ａ・・・・・・冷却風通路 ９．９ａ・・・・・・軸　受 １０・・・・・・転送面（フレクスカツブ）１１・・・
・・・軌道面（コンタクトトラック）１２・・・・・・
軸受で１２ａはその外輪であＪ　１２　ｂはその円輪 １３　、１３　ａ〜１３ｈ・・・・・・コイルばね状の
形状記憶合金 １４・・・・・・整流子で１４ａはその導体であり１４
ｂは絶縁体 １５・・・・・・導′屯リング １６　、１７・・・・・・絶縁物 １８・・・・・・ブラシ １９・・・・・・スプリング 加・・・・・・給電線 ２１・・・・・・スリップリング ２２・・・・・・州Ｐ出゛、線 ｎ・・・・・・冷却風パイプ 冴、２５・・・・・・支持リング ５０・・・・・・コントローラ ５１　、５２・・・・・・スイッチ ６０・・・・・・弁操作機構・冷却風送風　加熱風送風
機構 ６１・・・・・・冷却風バイブ ６２・・・・・・加熱風バイブ ６３・・・・・・（加熱風吹付は制御）弁。 出願人代理人　猪　股　漬 第１図 第２図 第３図　（０） 第３図（ｃ） 第３図 （ｂ） ＋７ｉ 第４図 第５図 （Ｇ） 第５図 （ｂ） 第５図（Ｃ） 第５図（ｄ） １ｍｅ 第６図 ４ （ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外周にｎ個のスプライン状の歯をリング状に有する
   可撓性の円形のフレクスプラインと、このフレクス７”
   ラインの外周九嵌合され内径が前記フレクスプラインの
   外径よルも大きく、かつ内周［ｎより複数個多いスプラ
   イン状の歯をリング状に有する固定された円状のサーキ
   ュラスプラインと、 対角線上でかつ放射状に配設されそれぞれ外側端部を前
   記フレクスプラインの内輪にとりっけるとともに内側端
   部をそれぞれ軸受を介して固定部にとりつけている複数
   本の形状記憶合金とをそなえ、 複数の形状記憶合金のうち対角線上の一対の形状記憶合
   金のみ一定方向Ｋｌ＠次加熱・冷却していき、これによ
   υ前記形状記憶合金を伸・縮させて、前記フレクスプラ
   インを楕円形状に変化させ、 かつこの楕円形状の長軸側の位置を一定方向に順次移動
   させ、この楕円形状に変化した前記フレクスプラインを
   長軸側２カ所において前記サーキュラスプラインにかみ
   合わせ、前記フレクスプラインを回転させることを特徴
   とするアクチュエータ。 ２、前記複数本の形状記憶合金をそれぞれコイルはね状
   に巻回形成している特許請求の範囲第１項記載のアクチ
   ュエータ。 ３、前記形状記憶合金の加熱膨張を、形状記憶合金への
   通電により行なわせるものである特許請求の範囲第１項
   または第２項記載のアクチュエータ。 ４、前記形状記憶合金の加熱膨張を、形状記憶合金への
   熱風の吹きつけにより行なわせるものである特許請求の
   範囲第１項または第２項記載のアクチュエータ。 ５、前記形状記憶合金の冷却を、形状記憶合金への冷却
   風の吹きつけによシ行なわせるものである特許請求の範
   囲第１項ないし第４項のいずれかの項に記載のアクチュ
   エータ。