JPS6215623B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6215623B2 JPS6215623B2 JP3136784A JP3136784A JPS6215623B2 JP S6215623 B2 JPS6215623 B2 JP S6215623B2 JP 3136784 A JP3136784 A JP 3136784A JP 3136784 A JP3136784 A JP 3136784A JP S6215623 B2 JPS6215623 B2 JP S6215623B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shape
- shape memory
- recovery
- memory alloy
- current
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H61/00—Electrothermal relays
- H01H61/01—Details
- H01H61/0107—Details making use of shape memory materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Program-controlled manipulators
- B25J9/10—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/1085—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements positioning by means of shape-memory materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Thermally Actuated Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、通電加熱により形状回復をする形状
記憶に係り、特に形状回復を任意に制御できる形
状記憶素子に関する。
記憶に係り、特に形状回復を任意に制御できる形
状記憶素子に関する。
形状記憶合金は、形状記憶処理、変形、記憶回
復のための加熱または冷却の組みあわせにより、
母相状態で記憶した形状に戻るという特異な性質
を有することから、各種アクチユエータやスイツ
チなどに利用されている。特に加熱により形状回
復させる合金では、パルス的な通電加熱により形
状回復が制御できることから、アクチユエータや
スイツチなどの用途が拡大している。
復のための加熱または冷却の組みあわせにより、
母相状態で記憶した形状に戻るという特異な性質
を有することから、各種アクチユエータやスイツ
チなどに利用されている。特に加熱により形状回
復させる合金では、パルス的な通電加熱により形
状回復が制御できることから、アクチユエータや
スイツチなどの用途が拡大している。
ところで、通電加熱して形状回復する形状記憶
合金では、通電時の電流は形状記憶合金中ではほ
ぼ均一に流れるため、発熱も形状記憶合金全体に
均一に生ずる。従つて、発熱によつて発生する形
状回復も均一に起きる。しかしながら、アクチユ
エータやスイツチなどの応用が拡大するにつれ、
形状記憶合金の形状回復にも複雑な動きが要求さ
れるようになつてきた。例えば、形状記憶合金線
や薄膜を利用して物体を運んだり、つかんだりす
るようなアクチユエータにおいて該線や、薄膜の
動きを部分的に遅くしてアクチユエータの動きを
複雑にさせる場合、従来のような、均一な電流が
流れる形状記憶合金素子では部分的に形状回復さ
せることは困難である。
合金では、通電時の電流は形状記憶合金中ではほ
ぼ均一に流れるため、発熱も形状記憶合金全体に
均一に生ずる。従つて、発熱によつて発生する形
状回復も均一に起きる。しかしながら、アクチユ
エータやスイツチなどの応用が拡大するにつれ、
形状記憶合金の形状回復にも複雑な動きが要求さ
れるようになつてきた。例えば、形状記憶合金線
や薄膜を利用して物体を運んだり、つかんだりす
るようなアクチユエータにおいて該線や、薄膜の
動きを部分的に遅くしてアクチユエータの動きを
複雑にさせる場合、従来のような、均一な電流が
流れる形状記憶合金素子では部分的に形状回復さ
せることは困難である。
さらに、部分的に形状回復を制御する場合、制
御は任意に行なえることが望ましいが、従来の技
術では困難であつた。
御は任意に行なえることが望ましいが、従来の技
術では困難であつた。
本発明は上述したような欠点を改良したもの
で、形状記憶合金を用いた形状記憶素子を部分的
に、かつ形状回復による変位量を任意に制御でき
る形状記憶素子を提供することを目的としてい
る。
で、形状記憶合金を用いた形状記憶素子を部分的
に、かつ形状回復による変位量を任意に制御でき
る形状記憶素子を提供することを目的としてい
る。
本発明は通電加熱により形状回復する形状記憶
素子において、形状記憶合金からなる基体が形状
回復領域と形状回復可変領域とを具備し、前記形
状回復可変領域に可変抵抗体が並列に接続された
形状記憶素子である。
素子において、形状記憶合金からなる基体が形状
回復領域と形状回復可変領域とを具備し、前記形
状回復可変領域に可変抵抗体が並列に接続された
形状記憶素子である。
つまり本発明の形状記憶素子は第１図に模式的
に示す如く、パルス電流１等による通電加熱によ
り形状回復する形状記憶合金からなる基体２の形
状回復可変領域Ａ両端にリード線を設け、各リー
ド線間に可変抵抗体３を設け、通電時に形状記憶
合金に流れる電流を可変抵抗体により部分的に制
御し、又形状回復領域Ｂは通電加熱により予じめ
記憶された形状に回復し各部分の形状回復を制御
した形状記憶合金素子である。
に示す如く、パルス電流１等による通電加熱によ
り形状回復する形状記憶合金からなる基体２の形
状回復可変領域Ａ両端にリード線を設け、各リー
ド線間に可変抵抗体３を設け、通電時に形状記憶
合金に流れる電流を可変抵抗体により部分的に制
御し、又形状回復領域Ｂは通電加熱により予じめ
記憶された形状に回復し各部分の形状回復を制御
した形状記憶合金素子である。
又形状回復の速度、量は電圧を一定とすれば通
電時の電流、即ち発熱量によつて異なり、流れる
電流が小さければ、発熱量も小さく、従つて昇温
速度も遅くなる。このため、形状回復に要する時
間は長くなり、回復の速度も遅くなる。また形状
回復を起こすのに必要な温度に達しないような加
熱電圧、加熱電流が負荷されても形状回復は生じ
ない。このように、形状記憶合金の形状回復は合
金に負荷する電圧が一定ならば通電する電流によ
つて制御することができる。
電時の電流、即ち発熱量によつて異なり、流れる
電流が小さければ、発熱量も小さく、従つて昇温
速度も遅くなる。このため、形状回復に要する時
間は長くなり、回復の速度も遅くなる。また形状
回復を起こすのに必要な温度に達しないような加
熱電圧、加熱電流が負荷されても形状回復は生じ
ない。このように、形状記憶合金の形状回復は合
金に負荷する電圧が一定ならば通電する電流によ
つて制御することができる。
すなわち本発明の形状記憶素子では、前記形状
回復可変領域Ａに流れる電流を並列接続された可
変抵抗体３を調整する事により任意に制御するこ
とができ、該領域Ａの形状回復による変位量、速
度等を任意に制御する事ができるものである。
回復可変領域Ａに流れる電流を並列接続された可
変抵抗体３を調整する事により任意に制御するこ
とができ、該領域Ａの形状回復による変位量、速
度等を任意に制御する事ができるものである。
この場合、電圧を一定として、電流が形状回復
を起こすのに十分な発熱量に達する条件で、可変
抵抗体の抵抗を０にすれば、電流は可変抵抗体に
流れ、形状記憶合金のその部分では形状回復は生
じない。また可変抵抗体の抵抗を大きくして、負
荷電流を形状記憶合金に流せば、形状回復は可変
抵抗体のない場合とほぼ同様に起きる。また、電
流を両者の中間の大きさにすれば、その電流、即
ち発熱量に応じた速度で形状回復する。従つて、
各分割部分の抵抗を、要望する形状回復速度にな
るように選べば、該分割部分部の制御ができる。
を起こすのに十分な発熱量に達する条件で、可変
抵抗体の抵抗を０にすれば、電流は可変抵抗体に
流れ、形状記憶合金のその部分では形状回復は生
じない。また可変抵抗体の抵抗を大きくして、負
荷電流を形状記憶合金に流せば、形状回復は可変
抵抗体のない場合とほぼ同様に起きる。また、電
流を両者の中間の大きさにすれば、その電流、即
ち発熱量に応じた速度で形状回復する。従つて、
各分割部分の抵抗を、要望する形状回復速度にな
るように選べば、該分割部分部の制御ができる。
本発明によれば、形状回復させるためには通電
加熱が必要であり、外部から加熱した場合にはそ
の効果はない。使用できる形状記憶合金は通電加
熱により形状回復するものならばいずれでもよ
く、例えばNiTi系合金、Cu系合金などである。
また、リード線は電気伝導率の高い、例えば、
Cu，Al，Ag，Au，Fe，Niなどの金属または合
金であればよいが、効果を十分得るためには
Cu，Al，Ag，Auおよびその合金がよい。又可変
抵抗体３を並列接続する際の接続はリード線を巻
いたり、よつたりする機械的接合、はんだ付、溶
接、ろう付けなど接合できればいずれの方法でも
よい。また、はんだ付け、ろう付けのできない場
合には予め形状記憶合金表面にメツキをした後、
該メツキ部にはんだ付け、ろう付けすることがよ
い。この場合、接続部分の形状記憶合金には電流
が流れないか、小さいため、形状回復もおこらな
いか小さくなることから、接続部分でのリード線
と形状記憶合金との接触幅は小さいことがよく、
望ましくは形状回復制御領域Ａの50％以下とする
ことがよい。可変抵抗体は抵抗が連続的に変化で
き電流値を制御できるものであればよく、スライ
ド抵抗、MOSトランジスタ、温度により抵抗値
を制御できるニクロム、カーボン抵抗及びバリス
タ、リアクテイブ回路等を適宜選択できる。ま
た、形状記憶合金の形状は線、棒、板、膜など形
状記憶効果が得られる形状であればいずれでもよ
い。
加熱が必要であり、外部から加熱した場合にはそ
の効果はない。使用できる形状記憶合金は通電加
熱により形状回復するものならばいずれでもよ
く、例えばNiTi系合金、Cu系合金などである。
また、リード線は電気伝導率の高い、例えば、
Cu，Al，Ag，Au，Fe，Niなどの金属または合
金であればよいが、効果を十分得るためには
Cu，Al，Ag，Auおよびその合金がよい。又可変
抵抗体３を並列接続する際の接続はリード線を巻
いたり、よつたりする機械的接合、はんだ付、溶
接、ろう付けなど接合できればいずれの方法でも
よい。また、はんだ付け、ろう付けのできない場
合には予め形状記憶合金表面にメツキをした後、
該メツキ部にはんだ付け、ろう付けすることがよ
い。この場合、接続部分の形状記憶合金には電流
が流れないか、小さいため、形状回復もおこらな
いか小さくなることから、接続部分でのリード線
と形状記憶合金との接触幅は小さいことがよく、
望ましくは形状回復制御領域Ａの50％以下とする
ことがよい。可変抵抗体は抵抗が連続的に変化で
き電流値を制御できるものであればよく、スライ
ド抵抗、MOSトランジスタ、温度により抵抗値
を制御できるニクロム、カーボン抵抗及びバリス
タ、リアクテイブ回路等を適宜選択できる。ま
た、形状記憶合金の形状は線、棒、板、膜など形
状記憶効果が得られる形状であればいずれでもよ
い。
本発明の形状記憶素子によれば、従来できなか
つた形状記憶合金の形状回復を部分的にかつ形状
回復による変位量、速度等を任意に制御すること
が可能である。即ち、本発明素子では形状回復を
制御することにより該素子の動きを多様化でき
る。例えば、ロボツトの指に本発明の形状記憶合
金素子を用いれば、複雑な形状をした物と部分的
に接触させることができ、さらには部分的に任意
の速度で接触、包むことができる。
つた形状記憶合金の形状回復を部分的にかつ形状
回復による変位量、速度等を任意に制御すること
が可能である。即ち、本発明素子では形状回復を
制御することにより該素子の動きを多様化でき
る。例えば、ロボツトの指に本発明の形状記憶合
金素子を用いれば、複雑な形状をした物と部分的
に接触させることができ、さらには部分的に任意
の速度で接触、包むことができる。
直線を記憶させた直径0.2mm、長さ16.5cmの
NiTi形状記憶合金線に２cm間隔で形状回復領域
Ａと形状回復可変領域Ｂを交互に設け、該可変領
域Ｂの両端に直径0.17mmの銅線を介して０〜10Ω
まで変化できる可変抵抗体を並列に接続した。そ
の後、各領域を先端の面率半径が２mmとなるよう
に、一様に波形に変形させ、該形状記憶合金素子
両端に0.17mmの銅線を介して電圧を負荷した。回
復速度は、通電開始から元に戻るまでの時間で評
価した。
NiTi形状記憶合金線に２cm間隔で形状回復領域
Ａと形状回復可変領域Ｂを交互に設け、該可変領
域Ｂの両端に直径0.17mmの銅線を介して０〜10Ω
まで変化できる可変抵抗体を並列に接続した。そ
の後、各領域を先端の面率半径が２mmとなるよう
に、一様に波形に変形させ、該形状記憶合金素子
両端に0.17mmの銅線を介して電圧を負荷した。回
復速度は、通電開始から元に戻るまでの時間で評
価した。
〔実施例 １〕
可変領域体Ｂの抵抗をそれぞれ3.3Ω、4.3Ω、
6.5Ωにし、素子両端に1.5Vの電圧を負荷したと
ころ、素子には約0.42Aの電流が流れ、回復領域
Ａは2.5〜３秒で形状回復した。可変領域Ｂは、
3.3Ωで約6.5秒、4.3Ωで約4.5秒、6.5Ωで約6.5秒
で形状回復した。
6.5Ωにし、素子両端に1.5Vの電圧を負荷したと
ころ、素子には約0.42Aの電流が流れ、回復領域
Ａは2.5〜３秒で形状回復した。可変領域Ｂは、
3.3Ωで約6.5秒、4.3Ωで約4.5秒、6.5Ωで約6.5秒
で形状回復した。
〔実施例 ２〕
可変領域体Ｂの抵抗をそれぞれ3.0Ω、3.3Ω、
6.5Ωとし、素子両端に2Vの電圧を負荷したとこ
ろ、素子には約0.55Aの電流が流れ、回復領域Ａ
は約1.5秒で形状回復した。可変領域Ｂは3.0Ωで
約2.5秒、3.3Ωで約1.8秒、6.5Ωで約２秒で形状
回復した。
6.5Ωとし、素子両端に2Vの電圧を負荷したとこ
ろ、素子には約0.55Aの電流が流れ、回復領域Ａ
は約1.5秒で形状回復した。可変領域Ｂは3.0Ωで
約2.5秒、3.3Ωで約1.8秒、6.5Ωで約２秒で形状
回復した。
〔実施例 ３〕
可変領域体Ｂの抵抗を3.0Ω、3.3Ωとし、さら
にひとつについては短絡状態として抵抗を０とし
た。該素子の両端に1.5Vの電圧を負荷したとこ
ろ、素子には約0.46Aの電流が流れ、回復領域Ａ
は1.8〜2.5秒で回復した。可変領域Ｂは3.0Ωで約
３秒、3.3Ωで約3.5秒で回復したが、０Ωでは形
状回復しなかつた。
にひとつについては短絡状態として抵抗を０とし
た。該素子の両端に1.5Vの電圧を負荷したとこ
ろ、素子には約0.46Aの電流が流れ、回復領域Ａ
は1.8〜2.5秒で回復した。可変領域Ｂは3.0Ωで約
３秒、3.3Ωで約3.5秒で回復したが、０Ωでは形
状回復しなかつた。
以上述べたように、本発明の形状記憶合金素子
は、分割部分の形状回復を任意に制御でき、工業
上すこぶる有用である。
は、分割部分の形状回復を任意に制御でき、工業
上すこぶる有用である。
第１図は本発明に係る形状記憶素子を示す断面
模式図。 ２……基体、３……可変抵抗体。
模式図。 ２……基体、３……可変抵抗体。
Claims (1)
- １ 通電加熱により形状回復する形状記憶素子に
おいて、形状記憶合金からなる基体が、形状回復
領域と、形状回復可変領域とを具備し、前記形状
回復可変領域に可変抵抗体が並列に接続されてい
る事を特徴とする形状記憶素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3136784A JPS60177159A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 形状記憶素子 |
| US06/681,126 US4551975A (en) | 1984-02-23 | 1984-12-13 | Actuator |
| DE8484308794T DE3472733D1 (en) | 1984-02-23 | 1984-12-17 | Actuator |
| EP84308794A EP0153535B1 (en) | 1984-02-23 | 1984-12-17 | Actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3136784A JPS60177159A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 形状記憶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60177159A JPS60177159A (ja) | 1985-09-11 |
| JPS6215623B2 true JPS6215623B2 (ja) | 1987-04-08 |
Family
ID=12329271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3136784A Granted JPS60177159A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 形状記憶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60177159A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0571443U (ja) * | 1992-03-02 | 1993-09-28 | 光洋精工株式会社 | 直動形ガイド装置 |
| WO2002098618A1 (en) * | 2001-06-01 | 2002-12-12 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Working mechanism using shape memory alloy |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6941842B2 (ja) | 2018-09-03 | 2021-09-29 | 株式会社古河テクノマテリアル | 銅系合金材およびその製造方法ならびに銅系合金材で構成された部材または部品 |
-
1984
- 1984-02-23 JP JP3136784A patent/JPS60177159A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0571443U (ja) * | 1992-03-02 | 1993-09-28 | 光洋精工株式会社 | 直動形ガイド装置 |
| WO2002098618A1 (en) * | 2001-06-01 | 2002-12-12 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Working mechanism using shape memory alloy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60177159A (ja) | 1985-09-11 |
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