CZ297963B6 - Servo unit drive employing temperature deformations of metal alloys with retentivity - Google Patents
Servo unit drive employing temperature deformations of metal alloys with retentivity Download PDFInfo
- Publication number
- CZ297963B6 CZ297963B6 CZ20041146A CZ20041146A CZ297963B6 CZ 297963 B6 CZ297963 B6 CZ 297963B6 CZ 20041146 A CZ20041146 A CZ 20041146A CZ 20041146 A CZ20041146 A CZ 20041146A CZ 297963 B6 CZ297963 B6 CZ 297963B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- link
- spring
- metal alloys
- drive
- instantaneous length
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Pohon servomechanizmu využívající teplotní deformace slitin kovů s tvarovou pamětíServomechanism drive using thermal deformation of shape memory metal alloys
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká pohonu servomechanizmu u něhož je pro realizaci přímočarého spojitého nebo otáčivého pohybu výstupního členu servomechanizmu, využita teplotní deformace slitin kovů s tvarovou pamětí, označovaných zkratkou SMA (Shape Memory Alloy).The present invention relates to a servo drive in which the thermal deformation of Shape Memory Alloy (SMA) metals is utilized to effect linear or rotational movement of the servo output member.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
U dosud známých pohonů servomechanika je pohyb výstupního členu servomechanizmu realizován na základě využití elektromagnetických, hydraulických, nebo pneumatických prvků. Nedostatkem takovýchto řešení je především mechanické tření u pohyblivých částí, hlučnost a vibrace, což omezuje jejich použití, například v mikrosystémech s vysokým stupněm mobility. Pohony servomechanizmů, využívající teplotní deformace slitin kovů s tvarovou pamětí nemají tyto nedostatky a umožňují konstrukce s velmi vysokým poměrem síla / hmotnost.In the prior art servomechanics drives, the movement of the servomechanism output member is realized by using electromagnetic, hydraulic, or pneumatic elements. The disadvantages of such solutions are primarily mechanical friction in moving parts, noise and vibration, which limits their use, for example in micro-systems with a high degree of mobility. Servo drives using thermal deformation of shape memory metal alloys do not have these drawbacks and allow structures with a very high force / weight ratio.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nedostatky odstraňuje pohon servomechanizmu, využívající teplotní deformace slitin kovů s tvarovou pamětí pro vytvoření spojitého přímočarého nebo otáčivého pohybu, jehož podstatou je to, že výstupní mechanický člen, je ukotven na pracovní konec prvního článku a na pracovní konec druhého článku, přičemž oba články jsou vyrobeny ze slitin kovů s tvarovou pamětí a referenční konec prvního článku je nesen prvním omezovačem pohybu a první pružinou, referenční konec druhého článku je nesen druhým omezovačem pohybu a druhou pružinou, přičemž první pružina i druhá pružina jsou ukotveny v základně pohonu.These drawbacks are eliminated by a servomechanism drive utilizing thermal deformation of the shape memory metal alloys to produce a continuous linear or rotational motion, wherein the output mechanical member is anchored to the working end of the first cell and to the working end of the second cell, made of shape memory metal alloys and the reference end of the first link is supported by the first movement limiter and the first spring, the reference end of the second link is carried by the second movement limiter and the second spring, both the first spring and the second spring being anchored in the drive base.
Pro pohon servomechanizmu podle vynálezu je výhodné, jestliže výstupní mechanický člen má umožněn spojitý přímočarý nebo otáčivý pohyb tak, že jeho odchylka od klidové polohy je určena rozdílem okamžité délky prvního článku a okamžité délky druhého článku, přičemž součet okamžité délky prvního článku, okamžité délky druhého článku, okamžité délky první pružiny a okamžité délky druhé pružiny je v celém pracovním rozsahu pohonu konstantní.For driving the servomechanism according to the invention, it is advantageous if the output mechanical member has a continuous linear or rotational movement such that its deviation from the rest position is determined by the difference of the instantaneous length of the first cell and the instantaneous length of the second cell. the instantaneous length of the first spring and the instantaneous length of the second spring are constant over the entire working range of the drive.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém je schématicky znázorněn příklad navrženého řešení pohonu servomechanizmu, využívajícího teplotní deformace slitin kovů s tvarovou pamětí pro vytvoření spojitého přímočarého nebo otáčivého pohybu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, in which schematically an example of a proposed servomechanism drive solution utilizing thermal deformation of shape memory metal alloys to create a continuous linear or rotational motion is illustrated.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Pohon servomechanizmu, využívajícího teplotní deformace slitin kovů s tvarovou pamětí pro vytvoření spojitého přímočarého nebo otáčivého pohybu sestává z výstupního mechanického členu 1, který je ukotven na pracovní konec 2.1 prvního článku 2 a na pracovní konec 3.1 druhého článku 3. Oba tyto články jsou vyrobeny ze slitin kovů s tvarovou pamětí, které mají tu vlastnost, že u nich dochází k mechanické deformaci při změně teploty. Součástí pohonu jsou dále dva omezovače pohybu 6 a 7 a dvě pružiny 4 a 5. Referenční konec 2.2 prvního článku 2 je nesen prvním omezovačem pohybu 6 a první pružinou 4. Referenční konec 3.2 druhého článku 3 je nesen druhým omezovačem pohybu 7 a druhou pružinou 5. První pružina 4 i druhá pružina 5 jsou ukotveny v základně pohonu 8.The drive of the servomechanism utilizing the thermal deformation of the shape memory metal alloys to produce a continuous linear or rotational motion consists of an output mechanical member 1 anchored to the working end 2.1 of the first section 2 and to the working end 3.1 of the second section 3. shape memory metal alloys having the property of mechanical deformation upon temperature change. The drive further comprises two movement limiters 6 and 7 and two springs 4 and 5. The reference end 2.2 of the first link 2 is carried by the first movement limiter 6 and the first spring 4. The reference end 3.2 of the second link 3 is carried by the second movement limiter 7 and the second spring 5 The first spring 4 and the second spring 5 are anchored in the base of the drive 8.
-1 CZ 297963 B6-1 CZ 297963 B6
Výstupní mechanický člen 1 může být realizován například jako otočný hřídel, dvouramenná páka nebo posuvný mechanizmus, přičemž jeho odchylka od klidové polohy je závislá na rozdílu okamžité délky prvního článku 2 a okamžité délky druhého článku 3. Okamžité délky článků 2 a 3 vytvářejí silový účinek na výstupní mechanický člen L Tyto délky mohou být ovlivňovány například řízeným elektrickým ohřevem článků 2 a 3.The output mechanical member 1 can be realized, for example, as a rotating shaft, a two-arm lever or a sliding mechanism, its deviation from the rest position being dependent on the difference of the instantaneous length of the first link 2 and the instantaneous length of the second link. output length L These lengths can be influenced, for example, by the controlled electrical heating of cells 2 and 3.
Je-li v důsledku silových účinků, vyvolaných okamžitou teplotou článků 2 a 3 a v důsledku působení vnějších sil na mechanický člen 1, součet okamžitých délek obou článků 2 a 3 menší než určitá hodnota, daná konstrukcí pohonu servomechanismu, například polohou omezovačů pohybu 6 a 7, dojde k deformaci první pružiny 4 a druhé pružiny 5 a následně k omezení působení síly na první článek 2 a druhý článek 3. Takovéto uspořádání pohonu servomechanizmu podle vynálezu zabrání nadměrnému silovému namáhání článků 2 a 3 a následně se tím zabrání degradaci mechanických vlastností materiálu s tvarovou pamětí, z něhož jsou články 2 a 3 zhotoveny.If, as a result of the force effects caused by the instantaneous temperature of the links 2 and 3 and the application of external forces to the mechanical member 1, the sum of the instantaneous lengths of both links 2 and 3 is less than a certain value given by the servo mechanism design, e.g. 7, the first spring 4 and the second spring 5 are deformed and consequently the force is applied to the first link 2 and the second link 3. Such an arrangement of the servo mechanism according to the invention prevents excessive forces on the links 2 and 3 and consequently with a shape memory from which the cells 2 and 3 are made.
U pohonu servomechanizmu podle vynálezu je výhodné takové uspořádání, kdy v celém pracovním rozsahu pohonu má součet okamžité délky prvního článku 2 okamžité délky druhého článku 3 a okamžité délky první pružiny 4 a okamžité délky druhé pružiny 5 konstantní hodnotu.In the drive of the servo mechanism according to the invention, it is advantageous to have such a configuration that, over the entire operating range of the drive, the sum of the instantaneous length of the first link 2 is the instantaneous length of the second link 3 and the instantaneous length of the first spring 4 and the instantaneous length of the second spring 5.
Příkladem konkrétního provedení pohonu servomechanizmu podle vynálezu může být kloubový mechanizmus pracovního ramene robota, na jehož otočnou část působí silový moment dvojice sil, vytvořených dvěma články ze slitin kovů s tvarovou pamětí, přičemž silový účinek těchto článků je vytvořen jejich řízeným elektrickým ohřevem.An example of a particular embodiment of a servomechanism drive according to the invention may be the articulated mechanism of a working arm of a robot, the rotational part of which is subjected to the torque of a pair of forces formed by two shape memory metal alloys.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Pohon servomechanizmu podle vynálezu je výhodné využívat pro konstrukci spojitých mechanických pohonů, zejména mikrorobotů a mikromanipulátorů. Předností oproti elektromagnetickým pohonům je zde nejen absence třecích ploch, ale i rozptylového magnetického pole. Předností vůči hydraulickým a pneumatickým pohonům je dále absence zdroje pracovního média, například tlakového oleje, nebo vzduchu.It is advantageous to use the actuator drive according to the invention for the construction of continuous mechanical drives, in particular micro-robots and micro-manipulators. The advantage over electromagnetic drives is not only the absence of friction surfaces, but also the scattering magnetic field. Another advantage over hydraulic and pneumatic drives is the absence of a source of working medium such as pressure oil or air.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20041146A CZ297963B6 (en) | 2004-11-25 | 2004-11-25 | Servo unit drive employing temperature deformations of metal alloys with retentivity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20041146A CZ297963B6 (en) | 2004-11-25 | 2004-11-25 | Servo unit drive employing temperature deformations of metal alloys with retentivity |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ20041146A3 CZ20041146A3 (en) | 2006-07-12 |
CZ297963B6 true CZ297963B6 (en) | 2007-05-09 |
Family
ID=36975405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ20041146A CZ297963B6 (en) | 2004-11-25 | 2004-11-25 | Servo unit drive employing temperature deformations of metal alloys with retentivity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ297963B6 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2923083B1 (en) * | 2012-11-22 | 2018-05-16 | Saes Getters S.p.A. | Shape memory alloy actuating element with improved fatigue resistance |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61171885A (en) * | 1985-01-28 | 1986-08-02 | Toyota Motor Corp | Actuator |
JPH01100385A (en) * | 1987-10-12 | 1989-04-18 | Fuji Electric Co Ltd | Actuator |
WO1999061792A1 (en) * | 1998-05-26 | 1999-12-02 | Lockheed Martin Corporation | Constant force spring actuator |
JP2000110709A (en) * | 1998-10-01 | 2000-04-18 | Seiko Epson Corp | Actuator and driving system including the same |
US6459855B1 (en) * | 1999-05-18 | 2002-10-01 | Minolta Co., Ltd. | Actuator |
EP1329922A2 (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-23 | Inventas AG | Thermal actuator with shape memory element |
-
2004
- 2004-11-25 CZ CZ20041146A patent/CZ297963B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61171885A (en) * | 1985-01-28 | 1986-08-02 | Toyota Motor Corp | Actuator |
JPH01100385A (en) * | 1987-10-12 | 1989-04-18 | Fuji Electric Co Ltd | Actuator |
WO1999061792A1 (en) * | 1998-05-26 | 1999-12-02 | Lockheed Martin Corporation | Constant force spring actuator |
JP2000110709A (en) * | 1998-10-01 | 2000-04-18 | Seiko Epson Corp | Actuator and driving system including the same |
US6459855B1 (en) * | 1999-05-18 | 2002-10-01 | Minolta Co., Ltd. | Actuator |
EP1329922A2 (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-23 | Inventas AG | Thermal actuator with shape memory element |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2923083B1 (en) * | 2012-11-22 | 2018-05-16 | Saes Getters S.p.A. | Shape memory alloy actuating element with improved fatigue resistance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ20041146A3 (en) | 2006-07-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kohl et al. | SMA microgripper with integrated antagonism | |
Ouyang et al. | Micro-motion devices technology: The state of arts review | |
Cragun et al. | Linear thermomechanical microactuators | |
Zhong et al. | Development of a gripper using SMA wire | |
Williams et al. | An automotive SMA mirror actuator: modeling, design, and experimental evaluation | |
Chang-Jun et al. | A prototype micro-wheeled-robot using SMA actuator | |
Baker et al. | On-chip actuation of an in-plane compliant bistable micromechanism | |
CN108297086B (en) | Asymmetric two-stage displacement amplification flexible micro-operation mechanism | |
EP2868923B1 (en) | Variable negative stiffness actuation | |
JP2016522366A (en) | Variable stiffness actuator with wide stiffness range | |
Grant et al. | Design of shape memory alloy actuator with high strain and variable structure control | |
Kim et al. | Investigations of a robotic test bed with viscoelastic liquid cooled actuators | |
CN106272353A (en) | A kind of planar three freedom meek parallel institution of large stroke and high precision | |
Büttgenbach et al. | Shape memory microactuators | |
CZ297963B6 (en) | Servo unit drive employing temperature deformations of metal alloys with retentivity | |
US4531988A (en) | Thermally actuated devices | |
Bertetto et al. | A two degree of freedom gripper actuated by SMA with flexure hinges | |
Bellouard et al. | Shape memory alloy flexures | |
CN107877487B (en) | SU-8 compliant electrothermal drive micro-gripper with parallel opening and closing ports | |
CN206154294U (en) | Gentle and agreeable parallel mechanism of three degrees of freedom on plane of big stroke high accuracy | |
Sanaani et al. | A novel design of flexure based, shape memory alloy actuated microgripper | |
EP4304933A1 (en) | A method and a device for carrying structure deformation control | |
Yang et al. | Design and simulation a MEMS microgripper with integrated electrothermal actuator and force sensor | |
JPH0344232B2 (en) | ||
Gurley et al. | Bowden tube NiTi actuators with linear parameter varying model and sliding mode control |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20081125 |