JPS60219476A - アクチユエ−タ - Google Patents
アクチユエ−タInfo
- Publication number
- JPS60219476A JPS60219476A JP59072656A JP7265684A JPS60219476A JP S60219476 A JPS60219476 A JP S60219476A JP 59072656 A JP59072656 A JP 59072656A JP 7265684 A JP7265684 A JP 7265684A JP S60219476 A JPS60219476 A JP S60219476A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shape
- wire
- shape memory
- actuator
- memory alloy
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
- F03G7/0614—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using shape memory elements
- F03G7/06143—Wires
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manipulator (AREA)
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】
〔発明の技術分野〕
本発明はアクチュエータに係）、特に形状記憶合金を用
いたアクチーエータに関する。
いたアクチーエータに関する。
従来、アクチュエータとしては油圧、空気圧、モーター
等を用いたものが広く一般に用いられている。又、最近
では’Ｉ’１−Ｎｉ合金、Ｃｕ −Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ａ
ｌ合金等の形状記憶合金をアクチーエータ−として用い
ることが試みられている。これら形状記憶合金を用いた
アクチーエータは軽量で、単位重量当りの出力を従来の
アクチーエータに比較し極めて大きく取ることができる
反面往復運動など比較的単純な動作が主体となっていた
。例えば窓の開閉用アクチュエータ、温度スイッチ等で
ある。
等を用いたものが広く一般に用いられている。又、最近
では’Ｉ’１−Ｎｉ合金、Ｃｕ −Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ａ
ｌ合金等の形状記憶合金をアクチーエータ−として用い
ることが試みられている。これら形状記憶合金を用いた
アクチーエータは軽量で、単位重量当りの出力を従来の
アクチーエータに比較し極めて大きく取ることができる
反面往復運動など比較的単純な動作が主体となっていた
。例えば窓の開閉用アクチュエータ、温度スイッチ等で
ある。
一方、アーム、関節、プーリー等を備えればロボットハ
ンドのような複雑な動きをさせることはできるが構造が
複雑になったシ全体の重量が重くなるなどの欠点があっ
た。
ンドのような複雑な動きをさせることはできるが構造が
複雑になったシ全体の重量が重くなるなどの欠点があっ
た。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡単な構
造で複雑な動きをすることが可能な、形状記憶合金を用
いたアクチーエータを提供することを目的とする。
造で複雑な動きをすることが可能な、形状記憶合金を用
いたアクチーエータを提供することを目的とする。
本発明は形状記憶合金素体を通電加熱によ多駆動させる
アクチェエータにおいて、前記形状記憶合金素体は、部
分的に形状回復時期が異°なるように構成されているこ
とを特徴としたアクチーエータである。
アクチェエータにおいて、前記形状記憶合金素体は、部
分的に形状回復時期が異°なるように構成されているこ
とを特徴としたアクチーエータである。
通電加熱によシ形状記憶合金素体を駆動させる概念は知
られている。本発明では、この素体の形状回復時期を部
分的に異ならせることによシ、通電加熱により、複雑な
動きをすることができるようにしたアクチュエータであ
る。
られている。本発明では、この素体の形状回復時期を部
分的に異ならせることによシ、通電加熱により、複雑な
動きをすることができるようにしたアクチュエータであ
る。
形状記憶合金としては、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ｃｕ −Ｚｎ
合金、Ｃｕ−ｋ１合金等一般に知られている各種合金を
用いることができる。
合金、Ｃｕ−ｋ１合金等一般に知られている各種合金を
用いることができる。
部分的に形状回復時期を異ならせる手段としては２通電
の手段が挙げられる。
の手段が挙げられる。
（１）形状回復温度を部分的に変える。
（２）温度上昇を部分的に遅らせる。
（Ｉ）の手段を用いる場合は、例えば部分的に合金組成
をずらすことによシ、形状回復時期を変えることができ
る。例えばＴｉ−Ｎｉ合金は、 Ｔｉ量を４９〜５１ａ
ｔ％とかえることＫより一１００〜１００℃と形状回復
温度を変化させることができる。従って通電加熱時には
一様に温度上昇すると仮定すれば、もっとも形状回復温
度の低い所から形状回復がおこるととＫなる。このよう
な形状記憶合金は、例えばＴｉワイヤーにＮｉをコーデ
ィングし、拡散させ、その度合をかえることによシ得る
ことができる。
をずらすことによシ、形状回復時期を変えることができ
る。例えばＴｉ−Ｎｉ合金は、 Ｔｉ量を４９〜５１ａ
ｔ％とかえることＫより一１００〜１００℃と形状回復
温度を変化させることができる。従って通電加熱時には
一様に温度上昇すると仮定すれば、もっとも形状回復温
度の低い所から形状回復がおこるととＫなる。このよう
な形状記憶合金は、例えばＴｉワイヤーにＮｉをコーデ
ィングし、拡散させ、その度合をかえることによシ得る
ことができる。
また（２）の手段を用いる場合は１例えば、部分的に電
気抵抗値を変化させることが考えられる。ドープ材をい
れて部分的に抵抗値を変化させることもできる。又、部
分的にワイヤー径を細くすればその部分の抵抗値は大き
くなるため、通電加熱の際は直列抵抗と同様であるので
、ワイヤー径の細い部分がもっとも発熱する。よって、
ワイヤー径の細い部分がもっとも早く形状回復温度に達
し、形状回復がおこる。また、例えばＣｕメッキ等の導
電被覆を施し、その膜厚をかえることも考えられる。
気抵抗値を変化させることが考えられる。ドープ材をい
れて部分的に抵抗値を変化させることもできる。又、部
分的にワイヤー径を細くすればその部分の抵抗値は大き
くなるため、通電加熱の際は直列抵抗と同様であるので
、ワイヤー径の細い部分がもっとも発熱する。よって、
ワイヤー径の細い部分がもっとも早く形状回復温度に達
し、形状回復がおこる。また、例えばＣｕメッキ等の導
電被覆を施し、その膜厚をかえることも考えられる。
このような本発明のアクチェエータは、変位を部分的に
時間をずらして生じることができる。従って、連続的に
ワイヤーの長手方向に形状回復時期をかえてやれば、変
位を進行させることができる。例えば波形を記憶させて
おけば、進行波を形成することができ、自走式のアクチ
ーエータを構成することもできる。
時間をずらして生じることができる。従って、連続的に
ワイヤーの長手方向に形状回復時期をかえてやれば、変
位を進行させることができる。例えば波形を記憶させて
おけば、進行波を形成することができ、自走式のアクチ
ーエータを構成することもできる。
形状記憶合金は、加熱の程度にもよるが、通電加熱によ
多形状を回復し、加熱を停止すると復帰する。一般に復
帰には時間を要するため、形状記憶合金ワイヤーを複数
本よシ合わせて、選択的に加熱を行ない、加熱されてい
ないワイヤーをバネ材として用い、復帰速度を早くする
こともできる。
多形状を回復し、加熱を停止すると復帰する。一般に復
帰には時間を要するため、形状記憶合金ワイヤーを複数
本よシ合わせて、選択的に加熱を行ない、加熱されてい
ないワイヤーをバネ材として用い、復帰速度を早くする
こともできる。
又、単にリン青銅等のバネ材と組み合わせて用いても良
い。
い。
さらに、シリコーンゴム等の絶縁性ゴムで被覆すること
によっても、復帰速度を早くすることができる。
によっても、復帰速度を早くすることができる。
以上説明したように本発明によれば、簡単な構成で複雑
な動きを生ずる。形状記憶合金を用いたアクチュエータ
を得ることができる。
な動きを生ずる。形状記憶合金を用いたアクチュエータ
を得ることができる。
以下に本発明の詳細な説明する。
まず、形状回復時期が部分的に異なる形状記憶合金ワイ
ヤー（１）を用意する。前述のごとくいくつかの手段が
あるが、例えば第１図（尋に断面図として示すように、
ワイヤー（１）径を異ならせる方法がある。電気抵抗は
断面積に反比例するため通電加熱時には、断面積の小さ
い方、すなわち径の細い方の発熱量が大きく、同一組成
でワイヤー（１）が構成されているとすれば、径の細い
所から先に形状回復温度に達するととＫなる。又、第１
図（ｂ）に示すようＫ、ワイヤー（１）の表面にメッキ
等によシ導電層（２）を形成し、その膜厚を変化させて
、ワイヤー（１）に流れる電流を変化させるとともでき
る。この際、ワイヤー（１）に電流が流れないと無意味
となるので、ワイヤー（１）の比抵抗と類似した抵抗を
有する材料を導電層（２）として用いることが好ましい
。
ヤー（１）を用意する。前述のごとくいくつかの手段が
あるが、例えば第１図（尋に断面図として示すように、
ワイヤー（１）径を異ならせる方法がある。電気抵抗は
断面積に反比例するため通電加熱時には、断面積の小さ
い方、すなわち径の細い方の発熱量が大きく、同一組成
でワイヤー（１）が構成されているとすれば、径の細い
所から先に形状回復温度に達するととＫなる。又、第１
図（ｂ）に示すようＫ、ワイヤー（１）の表面にメッキ
等によシ導電層（２）を形成し、その膜厚を変化させて
、ワイヤー（１）に流れる電流を変化させるとともでき
る。この際、ワイヤー（１）に電流が流れないと無意味
となるので、ワイヤー（１）の比抵抗と類似した抵抗を
有する材料を導電層（２）として用いることが好ましい
。
第１図に示すものは、いずれも図中布から左へと形状回
復時期が遅れるように構成されている。
復時期が遅れるように構成されている。
次に第２図に示すように、ワイヤー（１）ＩＩ）’を電
気的絶縁性を保ちた充ち２木よシ合わせ、アクチュエー
タ（４）を構成する。このとき、シリコーンゴム等の弾
性体（３）で全体を被覆しても良い。被覆した方が動き
がなめらかである。ワイヤー（１）（１）’は夫々通電
加熱が可能であシ、一方のワイヤー（１）を通電加熱し
て形状回復させ、その後、加熱をやめ、復帰させるとき
に、他方（ＩＹはバネ材の役割をはたしワイヤー（１）
を形状復帰させる。形状記憶合金は加熱の度合によシ、
バネ材がなくても復帰することもできるため、特に一対
にする必要はないが、復帰速度を考慮した場合は、バネ
材を併せて一体化したものを用いることが好ましい。又
、ワイヤー（げの代わりに、例えばリン青銅等のバネ材
を用いても良い。又、前述の弾性体（３）も復元力を有
する。
気的絶縁性を保ちた充ち２木よシ合わせ、アクチュエー
タ（４）を構成する。このとき、シリコーンゴム等の弾
性体（３）で全体を被覆しても良い。被覆した方が動き
がなめらかである。ワイヤー（１）（１）’は夫々通電
加熱が可能であシ、一方のワイヤー（１）を通電加熱し
て形状回復させ、その後、加熱をやめ、復帰させるとき
に、他方（ＩＹはバネ材の役割をはたしワイヤー（１）
を形状復帰させる。形状記憶合金は加熱の度合によシ、
バネ材がなくても復帰することもできるため、特に一対
にする必要はないが、復帰速度を考慮した場合は、バネ
材を併せて一体化したものを用いることが好ましい。又
、ワイヤー（げの代わりに、例えばリン青銅等のバネ材
を用いても良い。又、前述の弾性体（３）も復元力を有
する。
しかしながら、ワイヤーＣＩ） （１）’ともに形状記
憶合金で構成した方が、より複雑な運動が可能となる。
憶合金で構成した方が、より複雑な運動が可能となる。
次に第３図に本実施例のアクチュエータの運動の一例を
示す。第２図のととくに構成されたアクチーエータ（４
）は夫々のワイヤー（１）（１γ（第３図では図示せず
）が高温状態で第３図（Ｃ）に示すような波形となるよ
うに、形状が記憶されている。今、一方のワイヤーが図
中右側から左側へと順次形状口・復がおこるように構成
されているとする。すると通電加熱により、形状回復が
右側から順次生じ、摩擦の関係で、左側は右側にひきよ
せられることＫなる（第３図（ｂ））。図中Ｇは重心位
置を示すが全体的に形状回復が生じた時点では重心位置
は当初の位置よシδだけ右側にシフトする（第３図（Ｃ
））。
示す。第２図のととくに構成されたアクチーエータ（４
）は夫々のワイヤー（１）（１γ（第３図では図示せず
）が高温状態で第３図（Ｃ）に示すような波形となるよ
うに、形状が記憶されている。今、一方のワイヤーが図
中右側から左側へと順次形状口・復がおこるように構成
されているとする。すると通電加熱により、形状回復が
右側から順次生じ、摩擦の関係で、左側は右側にひきよ
せられることＫなる（第３図（ｂ））。図中Ｇは重心位
置を示すが全体的に形状回復が生じた時点では重心位置
は当初の位置よシδだけ右側にシフトする（第３図（Ｃ
））。
次いで通電加熱をやめると、通電加熱されなかったワイ
ヤーの復元力によシ、アクチュエータ（４）は低温状態
の形状に復帰しく第３図（ψ）、結果的に図中矢印（イ
）方向にδの変位を得ることができる。
ヤーの復元力によシ、アクチュエータ（４）は低温状態
の形状に復帰しく第３図（ψ）、結果的に図中矢印（イ
）方向にδの変位を得ることができる。
ここで例えば、第３図の運動を生じる時に通電加熱され
なかったもう一方のワイヤーを、図中左から右へと形状
回復を行なりように構成しておけば、同様に矢印（イ）
の逆方向への運動が可能となシ両方向への移動が可能と
なる。
なかったもう一方のワイヤーを、図中左から右へと形状
回復を行なりように構成しておけば、同様に矢印（イ）
の逆方向への運動が可能となシ両方向への移動が可能と
なる。
このように、本実施例では、自走式のアクチュエータを
得ることができ、特に狭所、悪環境下での使用に有効で
ある。又、前述の実施例では自走式としたが、例えば定
在波を形成することも可能であシ、所望の用途に応じて
、各種の運動を生じるアクチュエータを得ることができ
る。
得ることができ、特に狭所、悪環境下での使用に有効で
ある。又、前述の実施例では自走式としたが、例えば定
在波を形成することも可能であシ、所望の用途に応じて
、各種の運動を生じるアクチュエータを得ることができ
る。
第１図は本発明に得る形状記憶合金ワイヤーの断面図、
第２図は本発明に係るアクチーエータの断面図、第３図
は本発明に係るアクチュエータの動作を示す平面概念図
。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図
第２図は本発明に係るアクチーエータの断面図、第３図
は本発明に係るアクチュエータの動作を示す平面概念図
。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図
Claims (3)
- （１）形状記憶合金素体を通電加熱により駆動させるア
クチェエータ忙おいて、前記形状記憶合金素体は、部分
的に形状回復時期が異なるように構成されていることを
特徴としたアクチュエータ。 - （２）前記形状記憶合金素体は、部分的に形状回復温度
が異なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
アクチュエータ。 - （３）前記形状記憶合金素体は、部分的に電気抵抗が異
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアク
チュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072656A JPS60219476A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072656A JPS60219476A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | アクチユエ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60219476A true JPS60219476A (ja) | 1985-11-02 |
Family
ID=13495635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59072656A Pending JPS60219476A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60219476A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05502060A (ja) * | 1989-11-06 | 1993-04-15 | セラマテック，インコーポレーテッド | セラミック固体電解質ベース電気化学的酸素濃縮器 |
| US5334461A (en) * | 1986-07-28 | 1994-08-02 | International Business Machines, Inc. | Product formed by method of controlling resistivity of plated metal |
| CN103306925A (zh) * | 2012-03-16 | 2013-09-18 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 间隔分级的sma致动器 |
| JP5348241B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-11-20 | コニカミノルタ株式会社 | アクチュエータ、駆動装置、および撮像装置 |
| US10294928B2 (en) * | 2015-06-30 | 2019-05-21 | Exergyn Limited | SMA bundle wire optimisation in an energy recovery device |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP59072656A patent/JPS60219476A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5334461A (en) * | 1986-07-28 | 1994-08-02 | International Business Machines, Inc. | Product formed by method of controlling resistivity of plated metal |
| JPH05502060A (ja) * | 1989-11-06 | 1993-04-15 | セラマテック，インコーポレーテッド | セラミック固体電解質ベース電気化学的酸素濃縮器 |
| JP5348241B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-11-20 | コニカミノルタ株式会社 | アクチュエータ、駆動装置、および撮像装置 |
| CN103306925A (zh) * | 2012-03-16 | 2013-09-18 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 间隔分级的sma致动器 |
| US20130239565A1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | GM Global Technology Operations LLC | Spatially graded sma actuators |
| US10294928B2 (en) * | 2015-06-30 | 2019-05-21 | Exergyn Limited | SMA bundle wire optimisation in an energy recovery device |
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