JPS6055868A - 熱駆動ステップモ−タ - Google Patents
熱駆動ステップモ−タInfo
- Publication number
- JPS6055868A JPS6055868A JP58163259A JP16325983A JPS6055868A JP S6055868 A JPS6055868 A JP S6055868A JP 58163259 A JP58163259 A JP 58163259A JP 16325983 A JP16325983 A JP 16325983A JP S6055868 A JPS6055868 A JP S6055868A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- step motor
- current
- thermally driven
- motor according
- shape memory
- 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
-
- 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
- F03G7/064—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 its use
- F03G7/0645—Clamping, fixing or crimping parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Stepping Motors (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】
本発明は各種機械装置の作動ｒａｍに於けるアクチュエ
ータの分野に属するものでパルスで与えられるディジタ
ル量を機械的なステップ動作に変換するモータに係わり
、特に電気的パルスを熱的パルスに変換した後機械的な
ステップ動作に変換する熱駆動ステップモータに関する
。
ータの分野に属するものでパルスで与えられるディジタ
ル量を機械的なステップ動作に変換するモータに係わり
、特に電気的パルスを熱的パルスに変換した後機械的な
ステップ動作に変換する熱駆動ステップモータに関する
。
電気的パルス信号を電磁的手段を経て機械的位置に変換
する従来のステップモータはコンピュータの入出力機器
や事務機等のサーボ機構のアクチュエータとして利用さ
れている。
する従来のステップモータはコンピュータの入出力機器
や事務機等のサーボ機構のアクチュエータとして利用さ
れている。
このステップモータには回転通勤型と直線通勤型とがあ
り、回転通勤型は駆動対象の回転変位用として又はボー
ルねし等回転遅動を直線通勤に変換する機構を介しての
直線変位用として用いられてきている。一方直線通勤型
は前記の通勤変換機構を省略して機構を簡素にした直線
変位用として用いられてきている。
り、回転通勤型は駆動対象の回転変位用として又はボー
ルねし等回転遅動を直線通勤に変換する機構を介しての
直線変位用として用いられてきている。一方直線通勤型
は前記の通勤変換機構を省略して機構を簡素にした直線
変位用として用いられてきている。
最近はマイクロコンピュータの急速な発展に伴いステッ
プモータのマイクロコンピュータとの組合せ使用などを
前提に機械の位置、包囲、姿勢などをより高精度に信頼
性の高い制御を行なおうとする技術的要請が高まってい
る。前記した従来のステップモータは最近のこの様な技
術的動向に応じて単位ステップ酸の微小化、減速機構や
伝達機構の減少化、トルク慣性比の向上など活発な技術
開発が定められているが、この種のモータはその作動原
理から明らかな様に可動子は軸受に支承された進動物体
であるから前記した様な技術的改善を施しても前記可動
子の通勤に起因する慣性力（又は慣性トルク）の発生や
軸受との摺動に伴う摩擦力の発生を絶無にすることはで
きない。更にモータに付随する機構部品は前記可動子に
慣性力（又は慣性トルク）と摩擦力を追加し、＃記機構
部品に内在する機械的遊びも加わりこ１１らｈ（原因で
パルス指令により与えられたディジタル聞にλ１応すべ
き態械的位置に誤差を生じ、又移動速度にも制限を与え
る事になる。ここに従来のモータの性能上の限界が存在
するわけである。
プモータのマイクロコンピュータとの組合せ使用などを
前提に機械の位置、包囲、姿勢などをより高精度に信頼
性の高い制御を行なおうとする技術的要請が高まってい
る。前記した従来のステップモータは最近のこの様な技
術的動向に応じて単位ステップ酸の微小化、減速機構や
伝達機構の減少化、トルク慣性比の向上など活発な技術
開発が定められているが、この種のモータはその作動原
理から明らかな様に可動子は軸受に支承された進動物体
であるから前記した様な技術的改善を施しても前記可動
子の通勤に起因する慣性力（又は慣性トルク）の発生や
軸受との摺動に伴う摩擦力の発生を絶無にすることはで
きない。更にモータに付随する機構部品は前記可動子に
慣性力（又は慣性トルク）と摩擦力を追加し、＃記機構
部品に内在する機械的遊びも加わりこ１１らｈ（原因で
パルス指令により与えられたディジタル聞にλ１応すべ
き態械的位置に誤差を生じ、又移動速度にも制限を与え
る事になる。ここに従来のモータの性能上の限界が存在
するわけである。
一方前記した電磁的原理に基づくステップモータとは別
の圧電効果の原理に基づくステップモータはミクロン若
しくはサブミクロン単位の微小変位を行なう事が知られ
ておりその超微小作動特性を利用してマイクロマニピュ
レータ、超精密テーブル位置決め装置又は光学式検出装
置等の構成要素として用いられ、微小位置決めに効果を
上げている。圧電式ステップモータは単位ステップ酸ｂ
＜微小である事、軸受がないので実質的に摩擦力の発生
がない事、又実質的に慣性力く又は慣性トルク）の発生
原因となる様な進動物体を構成していないこと、伝達ａ
ｍや原則ａｍ等を有していない事などからこの様な超精
密特性を示す事は容易に理解出来るところである。しか
し得られる推力（又はトルク）は極めて小さい事からそ
の利用範囲は制限され電気式ステップモータ程の汎用性
はない。
の圧電効果の原理に基づくステップモータはミクロン若
しくはサブミクロン単位の微小変位を行なう事が知られ
ておりその超微小作動特性を利用してマイクロマニピュ
レータ、超精密テーブル位置決め装置又は光学式検出装
置等の構成要素として用いられ、微小位置決めに効果を
上げている。圧電式ステップモータは単位ステップ酸ｂ
＜微小である事、軸受がないので実質的に摩擦力の発生
がない事、又実質的に慣性力く又は慣性トルク）の発生
原因となる様な進動物体を構成していないこと、伝達ａ
ｍや原則ａｍ等を有していない事などからこの様な超精
密特性を示す事は容易に理解出来るところである。しか
し得られる推力（又はトルク）は極めて小さい事からそ
の利用範囲は制限され電気式ステップモータ程の汎用性
はない。
本発明の目的とするところは、この様な現状を考慮して
前記の制約を超えた十分な推力（又は１ヘルク）を有す
ると共に、超精密な位置決め特性を有する新規なステッ
プモータを提供する事１こある。
前記の制約を超えた十分な推力（又は１ヘルク）を有す
ると共に、超精密な位置決め特性を有する新規なステッ
プモータを提供する事１こある。
更に詳しくは、パルス電流を入力としこれをジュール熱
に基づく熱的パルスに変換し、これにより機械的変位を
推力（又はｔ〜ルク）を発生させてステップ作動を行な
わせる簡素な熱駆動ステップモータであって、直線作動
型、回転作動型、及び角作動型、更にはこれらを組合ま
た複合型をも提供しようとするものである。
に基づく熱的パルスに変換し、これにより機械的変位を
推力（又はｔ〜ルク）を発生させてステップ作動を行な
わせる簡素な熱駆動ステップモータであって、直線作動
型、回転作動型、及び角作動型、更にはこれらを組合ま
た複合型をも提供しようとするものである。
形状記憶効果をもつ合金例えばＮｉ−７＋金合金低温度
域のマルテンサイト相に於いて外力によりその弾性限界
を超えて塑性変形させた後高温度域のオーステナイト相
に相変態するまで加熱胃渇させると前記塑性変形が消失
して元の形状に伏するという性能をもっており、その際
に発生する応力は１０〜３０ ｋｇ／ｍｍ”程度が１９
られるが、本発明によるステップモータはこの合金を駆
動素子として使用している。以下図面により本発明の説
明を行なう。
域のマルテンサイト相に於いて外力によりその弾性限界
を超えて塑性変形させた後高温度域のオーステナイト相
に相変態するまで加熱胃渇させると前記塑性変形が消失
して元の形状に伏するという性能をもっており、その際
に発生する応力は１０〜３０ ｋｇ／ｍｍ”程度が１９
られるが、本発明によるステップモータはこの合金を駆
動素子として使用している。以下図面により本発明の説
明を行なう。
第１図〜第３図は直線作動型の基本的な構造を、第４図
はその機能構成を、第５図はその作動順序を示している
。第１図に於いて長方形状で形状記憶合金からなる駆動
素子１と１′はブロック状の支持体２を介して連接され
ており又夫々の他端は連接体１３により固定されて一対
をなすブロック状の支持体３と３′とに結合している。
はその機能構成を、第５図はその作動順序を示している
。第１図に於いて長方形状で形状記憶合金からなる駆動
素子１と１′はブロック状の支持体２を介して連接され
ており又夫々の他端は連接体１３により固定されて一対
をなすブロック状の支持体３と３′とに結合している。
前記支持体２及び３と３′は夫々のクランプ機構となる
固着子４及び５と５−とを設けている。これらの固着子
は夫々４個の弓状に形成した形状記憶合金からなってい
る作動子をこれらの両端に共有するプレートに連接する
様にして構成されている。即ち固着子４はプレート５ａ
、 ５ｂ 、の間に作動子８ａ、８ｂ、３ｃ、８ｄを
介装し、固着子５と５′は夫々プレート７ａ、７ｂの間
及び７−ａ、７′ｂの間に９ａ 、９ｂ 、９ｃ 、９
ｄ及び９−ａ、９′ｂ 、９”ｃ 、９−ｄを介装して
いる。これらの作動子は何れも向かい合った２個が一対
となっている。即ち作動子を表示している番号−記号に
ついて記号ａ＋！：ｃとが一対、ｂとｄとが一対になっ
ている。（第３図参照） 金部動素子１が低温度域にあってその弾性限界を超えて
伸び歪みを与えられた状態にあり、駆動素子１′は歪み
が与えられてなく高温度域に保たれている状態を考える
。固着子４の作動子８ａ。
固着子４及び５と５−とを設けている。これらの固着子
は夫々４個の弓状に形成した形状記憶合金からなってい
る作動子をこれらの両端に共有するプレートに連接する
様にして構成されている。即ち固着子４はプレート５ａ
、 ５ｂ 、の間に作動子８ａ、８ｂ、３ｃ、８ｄを
介装し、固着子５と５′は夫々プレート７ａ、７ｂの間
及び７−ａ、７′ｂの間に９ａ 、９ｂ 、９ｃ 、９
ｄ及び９−ａ、９′ｂ 、９”ｃ 、９−ｄを介装して
いる。これらの作動子は何れも向かい合った２個が一対
となっている。即ち作動子を表示している番号−記号に
ついて記号ａ＋！：ｃとが一対、ｂとｄとが一対になっ
ている。（第３図参照） 金部動素子１が低温度域にあってその弾性限界を超えて
伸び歪みを与えられた状態にあり、駆動素子１′は歪み
が与えられてなく高温度域に保たれている状態を考える
。固着子４の作動子８ａ。
８Ｃは低温度域にあってその弾性限界を超えて縮み歪み
を与えた状態にあり、作動子８ｂ、８ｄは歪みが与えら
れてなく高温度域に保たれると、プレート６ａは受圧面
１０に対して離間した位置にある。又同時に固着子５の
作動子９ａ 、９ｃ及び固着子５−の作動子９−ａ、９
−ｃは低温度域にあってその弾性限界を超えて伸び歪み
を与えた状態にあり、固着子５の作動子９ｂ、９ｄ及び
固着子５−の作動子９−ｂ、９−ｄは歪みが与えられて
なく高温度域に保たれると、プレート７ａと７′ａは受
圧面１０を押圧する状態にあり、その結果支持体３と３
−を案内面１１に押圧しクランプしている。
を与えた状態にあり、作動子８ｂ、８ｄは歪みが与えら
れてなく高温度域に保たれると、プレート６ａは受圧面
１０に対して離間した位置にある。又同時に固着子５の
作動子９ａ 、９ｃ及び固着子５−の作動子９−ａ、９
−ｃは低温度域にあってその弾性限界を超えて伸び歪み
を与えた状態にあり、固着子５の作動子９ｂ、９ｄ及び
固着子５−の作動子９−ｂ、９−ｄは歪みが与えられて
なく高温度域に保たれると、プレート７ａと７′ａは受
圧面１０を押圧する状態にあり、その結果支持体３と３
−を案内面１１に押圧しクランプしている。
駆動素子１と１−１作動子８ａと８０の一対、作動子８
ｂと８ｄの一対、作動子９ａと９０の一対、作動子９ｂ
と９ｄの一対、作動子９−ａと９′Ｃの一対、作動子ｇ
−ｂと９−ｄの一対は夫々電気加熱用導線により電流供
給ｍ＜図示せず）と結線されている。駆動素子と作動子
の前述の状態に於いて駆！ｌ１県子１９作動子、８ａ、
８Ｃ，９ａ、９ｃ 、９−ａ 、９−ｃに通電加熱し
、同時に駆動素子１′２作動子８ｂ、８ｄ、９ｂ、９ｄ
、９−ｂ。
ｂと８ｄの一対、作動子９ａと９０の一対、作動子９ｂ
と９ｄの一対、作動子９−ａと９′Ｃの一対、作動子ｇ
−ｂと９−ｄの一対は夫々電気加熱用導線により電流供
給ｍ＜図示せず）と結線されている。駆動素子と作動子
の前述の状態に於いて駆！ｌ１県子１９作動子、８ａ、
８Ｃ，９ａ、９ｃ 、９−ａ 、９−ｃに通電加熱し
、同時に駆動素子１′２作動子８ｂ、８ｄ、９ｂ、９ｄ
、９−ｂ。
９′ｃを電流遮断放熱の状態にすると固着子４は支持体
２を案内面１０に対してクランプ状態とし固着子５と５
′は支持体３と３−をクランプ解放状態にすると共に駆
動素子１に発生する力が駆動素子１′に発生する力に打
勝った状態となって駆動素子１は原寸に復９’Ｍすると
共に駆動素子１−に伸び歪みの状態を与える。これによ
って支持体３と３″は一体となって駆動素子１と１−の
変形力だけ変位を生ずる。次に通電加熱と電流遮断放熱
とを前記の駆動素子と作動子について入替えると支持体
３と３−は案内面１０に対してクランプされると共に支
持体２が変位を行なう。このようにして一定周期ごとに
通電と電流遮断を交互に繰返す事により支持体３と３′
の一体と支持体２とは繰返し一定の変位を行なう。その
結果支持体３と３′の一対に設けられている結合端１２
とを連結する被駆動体１２に間欠的な変位を与える。
２を案内面１０に対してクランプ状態とし固着子５と５
′は支持体３と３−をクランプ解放状態にすると共に駆
動素子１に発生する力が駆動素子１′に発生する力に打
勝った状態となって駆動素子１は原寸に復９’Ｍすると
共に駆動素子１−に伸び歪みの状態を与える。これによ
って支持体３と３″は一体となって駆動素子１と１−の
変形力だけ変位を生ずる。次に通電加熱と電流遮断放熱
とを前記の駆動素子と作動子について入替えると支持体
３と３−は案内面１０に対してクランプされると共に支
持体２が変位を行なう。このようにして一定周期ごとに
通電と電流遮断を交互に繰返す事により支持体３と３′
の一体と支持体２とは繰返し一定の変位を行なう。その
結果支持体３と３′の一対に設けられている結合端１２
とを連結する被駆動体１２に間欠的な変位を与える。
この直線作動型ステップモータの電流を人力してステッ
プ状変位を出力とするものであり、入力電流駆動素子１
と１′との間に位相差１８０°を与えてパルス電流を通
ずる様になっている。同時に前記固着子４及び５と５−
について航記した動作が行なわれる様に前記駆動素子の
作動に同期させている。
プ状変位を出力とするものであり、入力電流駆動素子１
と１′との間に位相差１８０°を与えてパルス電流を通
ずる様になっている。同時に前記固着子４及び５と５−
について航記した動作が行なわれる様に前記駆動素子の
作動に同期させている。
通電するとジュール熱が発生し時間と共に温度が上昇す
る。温度の上昇に応じて応力が大となり前記パルス電流
の１８０°の位相差に応じて駆動素子１又は１′の応力
の差が発生し支持体４又は５と５′の何れかに変位を与
える事になる。第４図はその機能を、第５図はその作動
順序を示している。第４図中、■は電流波形、王は温度
波形、Ｓは引張力波形、Ｄは変位波形を示す。
る。温度の上昇に応じて応力が大となり前記パルス電流
の１８０°の位相差に応じて駆動素子１又は１′の応力
の差が発生し支持体４又は５と５′の何れかに変位を与
える事になる。第４図はその機能を、第５図はその作動
順序を示している。第４図中、■は電流波形、王は温度
波形、Ｓは引張力波形、Ｄは変位波形を示す。
駆動素子の歪みをねじれとして使用すると第６図、第７
図に示すような構成となる。固着子５と５−が作動し固
着シュー５８と５−ａを介して支持体３と３−を回転案
内面１１に固着せしめている状態の時固着子４は支持体
２をクランプ解放状態としている。駆動素子１は弾性限
界を超えてねじれ歪みを与えられており、駆動素子１′
はねじれ歪みが与えられていない状態にある。今パルス
電流が駆動素子１に与えられ又これと同期して固着子４
パルス胃流が与えられ、同時に駆動素子１′固着子５と
５−が電流遮断の状態に置かれると駆動素子１のねじれ
駆動により支持体２が回転移動する。前記パルス電流の
供給遮断が入れ替ると支持体２はクランプ状態に入り、
支持体３と３′が回転移動する。このＴｉ流供給遮断作
用を一定周期毎に行なう事により支持体３と３−は間欠
的に回転変位し同時に結合端１２と連結する被駆動体に
間欠的回転変位を与える。この単位変位量は入ツノパル
スの幅の調整によって変えられるから微小細密変位も可
能である。
図に示すような構成となる。固着子５と５−が作動し固
着シュー５８と５−ａを介して支持体３と３−を回転案
内面１１に固着せしめている状態の時固着子４は支持体
２をクランプ解放状態としている。駆動素子１は弾性限
界を超えてねじれ歪みを与えられており、駆動素子１′
はねじれ歪みが与えられていない状態にある。今パルス
電流が駆動素子１に与えられ又これと同期して固着子４
パルス胃流が与えられ、同時に駆動素子１′固着子５と
５−が電流遮断の状態に置かれると駆動素子１のねじれ
駆動により支持体２が回転移動する。前記パルス電流の
供給遮断が入れ替ると支持体２はクランプ状態に入り、
支持体３と３′が回転移動する。このＴｉ流供給遮断作
用を一定周期毎に行なう事により支持体３と３−は間欠
的に回転変位し同時に結合端１２と連結する被駆動体に
間欠的回転変位を与える。この単位変位量は入ツノパル
スの幅の調整によって変えられるから微小細密変位も可
能である。
前記した直線型ステップモータと回転型ステップモータ
夫々を駆動素体とし、これらを組合せた機能を創成する
事もできる。第８図はその１例で直線型駆動素体を２個
組合せる事により角度変位を与えるものである。例えば
図中上部の素体に右方前進変位を与え下部の素体に左方
交替変位を与えれば面体２０は紙面に対して下向きの角
度変位が与えられる。
夫々を駆動素体とし、これらを組合せた機能を創成する
事もできる。第８図はその１例で直線型駆動素体を２個
組合せる事により角度変位を与えるものである。例えば
図中上部の素体に右方前進変位を与え下部の素体に左方
交替変位を与えれば面体２０は紙面に対して下向きの角
度変位が与えられる。
前記したステップモータはその変位発生の方法として中
間の支持体と両端の一対の支持体との間の交互の変位の
繰返し作動により間欠変位を行なう原理に基づいている
が、支持体のクランプ方法を変える事により別の原理に
基づいたテップモータの応用も可能である。第９図はそ
の説明図である。例えば前記支持体３と３′を同定体と
し固着子を用いない方法にすれば前記駆動素子１と１−
とを前記の原理に基づいて作動させる事により支持体２
は往復動を行なう。この支持体２に連動するアーム３０
を設けて支持体２の往復動と同期して往復動を行なわせ
る。アーム３０の先端にクランプ子３１を設けこのクラ
ンプ子３１の把持、解放によって間欠変位を行なう案内
バー３２を設け、又クランプ子３１の把持、解７放と同
期して解放。
間の支持体と両端の一対の支持体との間の交互の変位の
繰返し作動により間欠変位を行なう原理に基づいている
が、支持体のクランプ方法を変える事により別の原理に
基づいたテップモータの応用も可能である。第９図はそ
の説明図である。例えば前記支持体３と３′を同定体と
し固着子を用いない方法にすれば前記駆動素子１と１−
とを前記の原理に基づいて作動させる事により支持体２
は往復動を行なう。この支持体２に連動するアーム３０
を設けて支持体２の往復動と同期して往復動を行なわせ
る。アーム３０の先端にクランプ子３１を設けこのクラ
ンプ子３１の把持、解放によって間欠変位を行なう案内
バー３２を設け、又クランプ子３１の把持、解７放と同
期して解放。
把持を行なう別のクランプ子３３を設けて案内バー３２
の変位、製糸を確実にする。第１０図はかかる例の作動
順序説明図である。
の変位、製糸を確実にする。第１０図はかかる例の作動
順序説明図である。
前述した夫々の応用形態をもつステップモータは駆動素
子１と１′の交互の加熱と放熱による挙動をその作動原
理としているが、その作動をより高速にまたより大きい
ｆＹ動力を得るようにするには駆動素子の放熱側を強制
冷却するのが効果的である。第１１図に示すのは第９図
の例について強制冷却を施した場合でその機能説明図を
第１２図に示す。第１１図は第９図の断面を示しており
駆動素子１は支持体２の軸心に対して対称的に２本１ａ
、ｌｂを設けている。他方の駆動素子１′も支持体２に
関してちょうど駆動素子１の反対側の位置に２本設けて
いる。低温カプセル（図示せず）からの冷気流Ａは駆動
素子１の冷却用ノズル３４ａ、３４ｂと駆動素子１′の
冷却用ノズル３４−ａ、３４−ｂを通じて交互に１と１
′とに供給される。第１２図は駆動素子１とクランプ子
３１とが同時に通電加熱、これと同期して駆動素子１′
とクランプ子３３とが同時に冷却の状態にある事を示し
ている。所定時間後に上記通電加熱と冷却とを入替える
。この様な加熱と冷却との繰り返しを一定周期毎に行な
うことによる電流Ｉ並びに冷気流Ａのパルス入力に対し
て案内バー３２の出力りはステップ変位として得られる
。第１２図中、Ｉは電流波形、王は温度波形、Ｓは引張
力波形、Ｓ′は引張差動力波形、Ｄ−は往復動変位波形
、Ｄはステップ変位波形を示す。
子１と１′の交互の加熱と放熱による挙動をその作動原
理としているが、その作動をより高速にまたより大きい
ｆＹ動力を得るようにするには駆動素子の放熱側を強制
冷却するのが効果的である。第１１図に示すのは第９図
の例について強制冷却を施した場合でその機能説明図を
第１２図に示す。第１１図は第９図の断面を示しており
駆動素子１は支持体２の軸心に対して対称的に２本１ａ
、ｌｂを設けている。他方の駆動素子１′も支持体２に
関してちょうど駆動素子１の反対側の位置に２本設けて
いる。低温カプセル（図示せず）からの冷気流Ａは駆動
素子１の冷却用ノズル３４ａ、３４ｂと駆動素子１′の
冷却用ノズル３４−ａ、３４−ｂを通じて交互に１と１
′とに供給される。第１２図は駆動素子１とクランプ子
３１とが同時に通電加熱、これと同期して駆動素子１′
とクランプ子３３とが同時に冷却の状態にある事を示し
ている。所定時間後に上記通電加熱と冷却とを入替える
。この様な加熱と冷却との繰り返しを一定周期毎に行な
うことによる電流Ｉ並びに冷気流Ａのパルス入力に対し
て案内バー３２の出力りはステップ変位として得られる
。第１２図中、Ｉは電流波形、王は温度波形、Ｓは引張
力波形、Ｓ′は引張差動力波形、Ｄ−は往復動変位波形
、Ｄはステップ変位波形を示す。
以上に述べた様に一対の駆動素子に対して交互に電流の
導通、遮断を周期的に行なうとこれに同期して前記の一
対の駆動素子が交互に歪み状態から原形への復帰と歪み
の発生とを行なう。従って前記の一対の駆動素子の双方
を連接する要素とそれらの両端を一相とする要素とを前
記駆動素子の作動に同期させて交互に位置固定と駆動素
子の歪みと一体となった変位とを与えれば前記の要素は
断続的な変位を行なうことから電流パルスを入力とし前
記要素の変位を出力とするステップモータを構成する事
ができる。このステップモータは入力から出力に至る過
程は駆動素子単体の金相学的な内部変化によっているか
ら最も簡素な構造とする事ができる為機械的な１貝性や
ＩＩＪ＊の影響を最小限にできる電気−機械変換要素で
あり、その結果電気入力のディジタル量を高精度に出力
の機械的ディジタル量として実現することができる。又
前記した様に慣性やＩｔ！擦の影響が最小限の構造であ
るから入力信号に対する連応性も本質的にすぐれている
。一対の駆動素子の一方を強制加熱し他方を自然放冷す
るこの構成に於いて、連応性の点では放冷早さが重要で
ある。加熱昇温は供給する電流の大きさによって自由に
調整できるが自然放冷は駆動素子の温度、熱容量、及び
周囲温度によって自動的に定まりこれが連応性に限界を
与える事になる。そこで自然放冷を強制冷却に置き変え
て強制冷却の速さを電流加熱の速さと等しくすれば連応
性を高める事ができる。この強制冷却の速さは冷熱源の
温度と冷気流の送気量によって調節する事ができる。
導通、遮断を周期的に行なうとこれに同期して前記の一
対の駆動素子が交互に歪み状態から原形への復帰と歪み
の発生とを行なう。従って前記の一対の駆動素子の双方
を連接する要素とそれらの両端を一相とする要素とを前
記駆動素子の作動に同期させて交互に位置固定と駆動素
子の歪みと一体となった変位とを与えれば前記の要素は
断続的な変位を行なうことから電流パルスを入力とし前
記要素の変位を出力とするステップモータを構成する事
ができる。このステップモータは入力から出力に至る過
程は駆動素子単体の金相学的な内部変化によっているか
ら最も簡素な構造とする事ができる為機械的な１貝性や
ＩＩＪ＊の影響を最小限にできる電気−機械変換要素で
あり、その結果電気入力のディジタル量を高精度に出力
の機械的ディジタル量として実現することができる。又
前記した様に慣性やＩｔ！擦の影響が最小限の構造であ
るから入力信号に対する連応性も本質的にすぐれている
。一対の駆動素子の一方を強制加熱し他方を自然放冷す
るこの構成に於いて、連応性の点では放冷早さが重要で
ある。加熱昇温は供給する電流の大きさによって自由に
調整できるが自然放冷は駆動素子の温度、熱容量、及び
周囲温度によって自動的に定まりこれが連応性に限界を
与える事になる。そこで自然放冷を強制冷却に置き変え
て強制冷却の速さを電流加熱の速さと等しくすれば連応
性を高める事ができる。この強制冷却の速さは冷熱源の
温度と冷気流の送気量によって調節する事ができる。
尚、形状記憶合金部材の温度特性によっては強制冷却を
省いて、要部を冷雰囲気内に置く事により連応性を高め
る事も可能であろう。
省いて、要部を冷雰囲気内に置く事により連応性を高め
る事も可能であろう。
このように本発明によれば入力として与えられる電気的
ディジタル量を即応的に機械的なステップ量として或い
は直線変位、或いは回転変位、或いは角変位、或いはそ
れらの複合変位として出力する事の出来る高ＩＩ密にし
て充分な駆動力（又は駆動トルク）をもった汎用性のあ
る電気−機械変換器を実現する事ができその工業的効果
は極めて大きい。
ディジタル量を即応的に機械的なステップ量として或い
は直線変位、或いは回転変位、或いは角変位、或いはそ
れらの複合変位として出力する事の出来る高ＩＩ密にし
て充分な駆動力（又は駆動トルク）をもった汎用性のあ
る電気−機械変換器を実現する事ができその工業的効果
は極めて大きい。
第１図〜第５図は本発明実施第１例を示し、第１図は正
面図、第２図は側面図、第３図は要部斜視図、第４図は
ブロックダイヤグラム、第５図は作動順序説明図である
。Ｍ６図、第７図は実施用２例を示Ｊ”正面図及び側面
図、第８図は実施第３例を示す正面図、第９図、第１０
図は実施第４例を示す正面図及び作動順序説明図である
。又第１図〜第５図図は強制冷却に関する側面図及びブ
ロックダイヤグラムである。 図中の符号は夫々下記部材を示す。 １．１′： 駆動素子 ２： 支持体 ３．３′： 支持体 ４！ 固着子 ５．５−： 固着子 １０： 受圧面 １１： 案内面 １２： 被駆動体 １３： 連接体 ２０： 面体 ３０： アーム ３１： クランプ子 ３２： 案内バー ３３： クランプ子 ３４．３４′：ノズル 特許出願人 金 井 昌 彦 手続補正書 昭和５８年１０月２５日 特許庁長官 若杉和夫殿 】゛１１イ１１の表示 昭（ＩＩ ５８年 特許願第１６３２５９５３２ 発明
の名称 熱駆動ステップモータ３、ｉｌｉ正をする者 小（１１との関係 特許出願人 、７． ’） ｉ＋１’ｌ：’ｉ 神奈川県用崎市麻生
区高石４９２氏 ／、（Ｗｆ−ｉ＋） 金 井 昌 彦
４、代１’ｉ１．人 ０、浦正により増加する発明の数 な し７、 ｉ＋ｌ
ｉ止の対象 明細書 ８ 補正の内容 別紙のとおシ 補 正 の 内 容 本願明細省中次の点を補正する。 ■、 第３頁１８行中（２箇所）、同１９行中、同末行
中（２箇所）、第４頁２行中（２箇所）、同１６行中、
第５頁１６行中、各「進動」とあるのを、それぞれ、「
運動」と、各１字訂正する。 ２、第４頁７行中、「包囲」とあるのを、［方位１と、
２字訂正する。 ３、第５頁１７行中、「原則」とあるのを、「減速」と
、２字訂正する。 ４、第６頁９行中、「変位を推力」とあるのを、「変位
と推力」と、１字訂正する。 ５、第１２頁８行中、［交替］とあるのを、「後退」と
、２字訂正する。 ６、 第１２頁１５行中、「テップモー」とある前に、
「ス」の１字を加入する。 ７、 第１３頁７行中、「製糸」とあるのを、「静止」
と、２字訂正する、。 （以 上）
面図、第２図は側面図、第３図は要部斜視図、第４図は
ブロックダイヤグラム、第５図は作動順序説明図である
。Ｍ６図、第７図は実施用２例を示Ｊ”正面図及び側面
図、第８図は実施第３例を示す正面図、第９図、第１０
図は実施第４例を示す正面図及び作動順序説明図である
。又第１図〜第５図図は強制冷却に関する側面図及びブ
ロックダイヤグラムである。 図中の符号は夫々下記部材を示す。 １．１′： 駆動素子 ２： 支持体 ３．３′： 支持体 ４！ 固着子 ５．５−： 固着子 １０： 受圧面 １１： 案内面 １２： 被駆動体 １３： 連接体 ２０： 面体 ３０： アーム ３１： クランプ子 ３２： 案内バー ３３： クランプ子 ３４．３４′：ノズル 特許出願人 金 井 昌 彦 手続補正書 昭和５８年１０月２５日 特許庁長官 若杉和夫殿 】゛１１イ１１の表示 昭（ＩＩ ５８年 特許願第１６３２５９５３２ 発明
の名称 熱駆動ステップモータ３、ｉｌｉ正をする者 小（１１との関係 特許出願人 、７． ’） ｉ＋１’ｌ：’ｉ 神奈川県用崎市麻生
区高石４９２氏 ／、（Ｗｆ−ｉ＋） 金 井 昌 彦
４、代１’ｉ１．人 ０、浦正により増加する発明の数 な し７、 ｉ＋ｌ
ｉ止の対象 明細書 ８ 補正の内容 別紙のとおシ 補 正 の 内 容 本願明細省中次の点を補正する。 ■、 第３頁１８行中（２箇所）、同１９行中、同末行
中（２箇所）、第４頁２行中（２箇所）、同１６行中、
第５頁１６行中、各「進動」とあるのを、それぞれ、「
運動」と、各１字訂正する。 ２、第４頁７行中、「包囲」とあるのを、［方位１と、
２字訂正する。 ３、第５頁１７行中、「原則」とあるのを、「減速」と
、２字訂正する。 ４、第６頁９行中、「変位を推力」とあるのを、「変位
と推力」と、１字訂正する。 ５、第１２頁８行中、［交替］とあるのを、「後退」と
、２字訂正する。 ６、 第１２頁１５行中、「テップモー」とある前に、
「ス」の１字を加入する。 ７、 第１３頁７行中、「製糸」とあるのを、「静止」
と、２字訂正する、。 （以 上）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一対の棒状の形状記憶合金部材をブロック状支持体
を介して連接すると共に夫々の他端にブロック状支持体
を連接した構成体と前記各ブロック状支持体を各別に把
持する固着子とを設け、電流供給源から前記形状記憶合
金部材の何れか一方に通電し所定時間後にこれを遮断す
ると同時に他方の形状記憶合金部材に通電する動作を交
互に繰返し、且つ前記の電流の通電、遮断と同期して前
記両端のブロック状支持体−組と前記中間のブロック状
支持体とを交互に把持、解放を行なう様にした事を特徴
とする熱駆動ステップモータ。 ２、前記−固着子が両端にプレートを共有する対向する
複数対の形状記憶合金性のフレートからなり、対向する
形状記憶゛合金性のプレートの各対に交互に電流の通電
、遮断を行なう様にした事を特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の熱駆動ステップモータ。 ３、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ステップモータ
に於いて、電流遮断された側の形状記憶合金部材及びプ
レートに電流遮断中に冷気を供給する手段を付設する事
を特徴とするもの。 ４、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ステップモータ
に於いて、駆動が直線運動である事を特徴とするもの。 ５、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ステップモータ
に於いて、駆動が回転運動である事を特徴とするもの。 ６、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ステップモータ
に於いて、駆動素体の複数の組合せをして複合型変位を
行なう事を特徴とするもの。 １、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ステップモータ
に於いて、両端のブロック状支持体を固定、中間のブロ
ック状支持体を可動として該可動支持体に連結して把持
手段を設け、該把持手段により把持又は解放される位置
に駆動用棒材を設けた配置とし、前記電流の通電、′ａ
断と同期して前記把持手段又は解放を繰返す事により前
記駆動用棒材をステップ状に変位させる事を特徴とする
もの。 ８、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ステップモータ
に於いて、要部を冷雰囲気内に配置する事を特徴とする
もの。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58163259A JPS6055868A (ja) | 1983-09-07 | 1983-09-07 | 熱駆動ステップモ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58163259A JPS6055868A (ja) | 1983-09-07 | 1983-09-07 | 熱駆動ステップモ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6055868A true JPS6055868A (ja) | 1985-04-01 |
Family
ID=15770396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58163259A Pending JPS6055868A (ja) | 1983-09-07 | 1983-09-07 | 熱駆動ステップモ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6055868A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0241670A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-09 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 駆動装置 |
| US5309056A (en) * | 1992-06-01 | 1994-05-03 | Rockwell International Corporation | Entropic electrothermal actuator with walking feet |
-
1983
- 1983-09-07 JP JP58163259A patent/JPS6055868A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0241670A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-09 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 駆動装置 |
| US5309056A (en) * | 1992-06-01 | 1994-05-03 | Rockwell International Corporation | Entropic electrothermal actuator with walking feet |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0528071B2 (ja) | ||
| US10316828B2 (en) | Actuator and alarm apparatus | |
| US5424597A (en) | Adjusting device with piezo drive | |
| JPH05316757A (ja) | 移動機構 | |
| GB2533357A (en) | Heat transfer in an energy recovery device | |
| KR20170101548A (ko) | 컴플라이언트 핑거유닛을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리 | |
| JPS6055868A (ja) | 熱駆動ステップモ−タ | |
| CN102342012A (zh) | 振动电机单元、振动电机及使用振动电机的透镜驱动装置 | |
| US20140333180A1 (en) | Piezoelectric actuation device | |
| Peirs et al. | The ‘true’power of SMA micro-actuation | |
| CN110855181B (zh) | 一种基于非对称三角形铰链机构的旋转式压电驱动装置 | |
| JPS59178986A (ja) | 機械的増幅機構 | |
| SU502426A1 (ru) | Ультразвуковой линейный шаговый двигатель | |
| JPS59185180A (ja) | 超音波モ−タ | |
| KR101776818B1 (ko) | 리스트유닛을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리 | |
| JP3298783B2 (ja) | ワイヤボンディング装置用ワイヤカットフィード装置 | |
| Kaneko et al. | Active control of self-locking characteristic of ultrasonic motor | |
| JPH0220393B2 (ja) | ||
| CN207743900U (zh) | 一种新型摩擦式直线压电驱动器 | |
| CN214150753U (zh) | 一种试管夹持机构及样本分析装置 | |
| SU721838A1 (ru) | Устройство дл регистрации графической информации | |
| JPH01234064A (ja) | 位置決め装置 | |
| JPH08126249A (ja) | 回転装置 | |
| JPS5910787A (ja) | 熱−力学的エネルギ変換装置 | |
| JPS61297091A (ja) | 形状記憶合金製アクチユエ−タ |