JP2009169590A - Actuator device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、形状記憶材料の物性値をフィードバック制御するアクチュエータ装置に関するものである。 The present invention relates to an actuator device that feedback-controls a physical property value of a shape memory material.
形状記憶材料を利用したアクチュエータ装置は、従来から良く知られている。例えば、特公昭63−43765号に記載のアクチュエータ装置は、形状記憶材料の物性値をフィードバック制御することによって、アクチュエータの動作を制御することが図られている。 Actuator devices using shape memory materials are well known in the art. For example, the actuator device described in Japanese Patent Publication No. 63-43765 is designed to control the operation of the actuator by feedback-controlling the physical property value of the shape memory material.
しかしながら、形状記憶材料を用いたアクチュエータでは、形状記憶材料の劣化やアクチュエータ動作に関わる金属部の劣化が起きる。形状記憶材料の劣化は、アクチュエータに所望の変位を与えられないという問題を起こす。また、金属部の劣化は、摺動部の動きにくさになる。従来のアクチュエータ装置では、アクチュエータの消耗により、アクチュエータ動作の応答性が悪くなるという性質を有している。
しかし、そのような背景があるにも関わらず、この特許文献1に記載されているアクチュエータ装置は、アクチュエータの消耗についての考慮がなされていない。そのために、消耗に起因した不具合を未然に防ぐことができないでいる。
However, in an actuator using a shape memory material, deterioration of the shape memory material and deterioration of a metal part related to actuator operation occur. The deterioration of the shape memory material causes a problem that a desired displacement cannot be given to the actuator. Further, the deterioration of the metal part makes it difficult for the sliding part to move. The conventional actuator device has a property that the response of the actuator operation deteriorates due to the consumption of the actuator.
However, in spite of such a background, the actuator device described in
本発明はこれらの点に鑑みて成されたものであって、アクチュエータ動作前にアクチュエータの応答性を取得することで、アクチュエータの消耗度をあらかじめ把握し、消耗に起因した不具合を未然に防ぐ安全機能を備えたアクチュエータ装置を提供するものである。すなわち、本発明は、アクチュエータの消耗具合をモニタリングするとともに、不具合を未然に回避する安全機能を備えたアクチュエータ装置を提供するためのものである。 The present invention has been made in view of these points, and by acquiring the responsiveness of the actuator before the operation of the actuator, it is possible to grasp in advance the degree of wear of the actuator and to prevent problems caused by wear in advance. An actuator device having a function is provided. In other words, the present invention is to provide an actuator device having a safety function for monitoring the degree of wear of the actuator and avoiding problems in advance.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、形状記憶材料の形状変化によって動作するアクチュエータ部と、形状記憶材料を通電加熱させる印加部と、形状記憶材料の形状変化に伴う物性値の変化を検出する検出部と、検出部において取得した物性値に基づき演算処理を行う演算部と、少なくとも演算部より得た演算値を記憶する記憶部と、印加部、検出部、演算部、記憶部を制御する制御部と、アクチュエータ部の消耗度を検出する消耗度判定部とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention relates to an actuator unit that operates according to a shape change of a shape memory material, an application unit that electrically heats the shape memory material, and a shape change of the shape memory material. A detection unit for detecting a change in physical property value, a calculation unit for performing calculation processing based on the physical property value acquired in the detection unit, a storage unit for storing at least a calculation value obtained from the calculation unit, an application unit, a detection unit, and a calculation And a control unit for controlling the storage unit, and a wear level determination unit for detecting the wear level of the actuator unit.
本発明の好ましい態様によれば、消耗度判定部は、通電加熱により変化する形状記憶材料の演算部により得られる物性値の変化速度と、記憶部にあらかじめ記憶された設定基準値との比較によって消耗度を判定することを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, the wear degree determination unit compares the change rate of the physical property value obtained by the calculation unit of the shape memory material that changes due to energization heating and the set reference value stored in advance in the storage unit. It is characterized by determining the degree of wear.
本発明の好ましい態様によれば、物性値は抵抗値であることを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, the physical property value is a resistance value.
本発明の好ましい態様によれば、消耗度の検出及び判定は、アクチュエータ装置の電源投入時に行われることを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, the consumption level is detected and determined when the actuator device is turned on.
本発明の好ましい態様によれば、アクチュエータ装置は、消耗度を表示する表示部を備えることを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, the actuator device includes a display unit that displays the degree of wear.
本発明の好ましい態様によれば、アクチュエータ装置は、消耗度を音声で通知する音声発生部を備えることを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, the actuator device includes an audio generation unit that notifies the degree of wear by audio.
本発明にかかるアクチュエータ装置は、形状変化に伴う物性値の変化を検出することで、アクチュエータ動作前にアクチュエータの応答性を取得し、アクチュエータの消耗具合をモニタリングするので、アクチュエータの消耗度をあらかじめ把握することができる。
したがって、消耗に起因した不具合を未然に防ぐ安全機能を組み込むことができるという効果を奏する。
The actuator device according to the present invention obtains the response of the actuator before the operation of the actuator by monitoring the change in the physical property value accompanying the shape change, and monitors the degree of wear of the actuator, so the degree of wear of the actuator is grasped in advance. can do.
Therefore, there is an effect that it is possible to incorporate a safety function for preventing problems caused by wear.
以下に、本発明にかかるアクチュエータ装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an actuator device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明にかかるアクチュエータ装置の第1の実施例の構成を示す図である。
図において、アクチュエータ装置は、形状記憶材料8を備えたアクチュエータ部1と、印加部2と、検出部3と、消耗度判定部7を備えた演算部4と、記憶部5と、制御部6とを備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of an actuator device according to the present invention.
In the figure, the actuator device includes an
図2は、実施例の処理の流れを説明する図である。図2のフローに基づき、本実施形態の動作を説明する。
まず、ステップS101において、制御部6は、処理の開始に当たり、印加部2を制御し、形状記憶材料8の物性値をあらかじめ設定した設定値となるようにリセットする。
ステップS102において、印加部2は、形状記憶材料8に通電を行い、検出部3は、形状記憶材料8の物性値を取得する。取得された物性値は、記憶部5に記憶される。
FIG. 2 is a diagram for explaining the flow of processing in the embodiment. The operation of the present embodiment will be described based on the flow of FIG.
First, in step S <b> 101, the control unit 6 controls the
In step S <b> 102, the
また、通電量及び通電時間の制御は、制御部6からの制御信号によって印加部2が制御されることにより行われる。形状記憶材料8の物性値の取得における検出部3の制御は、制御部6からの制御信号によって検出部3が制御されることにより行われる。
The energization amount and the energization time are controlled by controlling the
例えば、通電量を形状記憶材料8に印加する電圧、すなわち印加電圧とした場合には、図3(a) のようにあらかじめ設定されたパターンを用いて、印加部2により形状記憶材料8に通電する。検出部3における形状記憶材料8の物性値の取得は、この通電期間中にサンプリングを行うことによりなされる。もちろん、サンプリングの際には通電を一時的に停止するため、印加部2による形状記憶材料8への通電と、検出部3における形状記憶材料8の物性値の取得は交互に行われることになる。形状記憶材料8の物性値を精度良く取得するために、サンプリングのレートを上げることが望ましいことは言うまでもない。取得する形状記憶材料8の物性値を、形状記憶材料8の抵抗値とした場合には、例えば図3(b)のようになる。図3(b) において、実線は、アクチュエータ部1が初期状態(消耗していない状態)における抵抗値の時間変化であり、一点鎖線は、アクチュエータ部1が消耗した状態における抵抗値の時間変化を示す。あらかじめ設定された同じパターンを用いて形状記憶材料8に通電した場合であっても、初期状態の抵抗値の変化量10と、消耗した状態における抵抗値の変化量11は異なる。抵抗値の変化量は、初期状態の抵抗値の変化量10よりも消耗した状態における抵抗値の変化量11の方が小さくなる。
For example, when the energization amount is a voltage applied to the
ステップS103において、演算部4は取得した形状記憶材料8の物性値と時間とをもとに形状記憶材料8の物性値の変化速度を算出する。物性値の変化速度は、時間量に対する形状記憶材料8の物性値の変化量で定義される。
In step S <b> 103, the
このように、同じパターンを用いて形状記憶素子8を通電した場合であっても、アクチュエータ部1の使用具合により形状記憶素子8の物性値の変化量には違いが現れる。そして、この物性値の変化量の変化が物性値の変化速度に反映される。また、物性値の変化速度と記憶部5に記憶されている設定基準値との比較により消耗度が演算される。消耗度をあらわす演算値は、記憶部5に記憶される。また、物性値の変化速度の代わりに物性値の変化量を使うこともできる。このように「消耗度」は、時間に対する形状記憶材料8の変化量などをいう。もちろん時間に対する形状記憶材料8の電流量の変化量であってもよい。
Thus, even when the
ステップS104において、消耗度判定部7は、ステップS103において得られた消耗度と、あらかじめ設定された消耗度閾値とを比較判定する。
消耗度が消耗度閾値と等しい、もしくは超えた場合(Yes)は、ステップS105へ処理が移る。消耗度が消耗度閾値より下回る場合(No)は、ステップS106へ処理が移る。また、消耗度と消耗度閾値との比較結果は、記憶部5に記憶される。
In step S104, the wear level determination unit 7 compares and determines the wear level obtained in step S103 and a preset wear level threshold value.
If the wear level is equal to or exceeds the wear level threshold (Yes), the process moves to step S105. If the wear level is below the wear level threshold (No), the process moves to step S106. The comparison result between the wear level and the wear level threshold is stored in the
ステップS105において、制御部6からの制御信号により、印加部2から形状記憶材料8への通電停止状態が保持される。そのため、形状記憶材料8へ通電されることがなく、アクチュエータ動作も停止状態に保持される。すなわち、消耗していると判定され、アクチュエータ動作を停止状態にする。
ステップS106において、アクチュエータ動作はスタンバイ状態へ移行する。すなわち、アクチュエータは、使用できる状態であると判定され、スタンバイ状態になる。
これらのフローは、アクチュエータ装置の電源投入時に行われる。実際の動作前に状態が判定され、消耗により所望の応答性が得られないと判定された場合には、動作しないなどの安全機能を組み込むことができる。
In step S <b> 105, the energization stop state from the
In step S106, the actuator operation shifts to a standby state. That is, the actuator is determined to be in a usable state, and enters the standby state.
These flows are performed when the actuator device is powered on. If the state is determined before actual operation and it is determined that the desired responsiveness cannot be obtained due to wear, a safety function such as not operating can be incorporated.
なお、本実施例によればステップS101におけるリセットは、例えば、形状記憶材料8の物性値を所定の値にすることである。形状記憶材料8への通電により、物性値を所定の値にすることができる。もちろん、この際の通電量は、少ないほうが良い。すなわち、図3(b)における物性値の始点を所定の値に揃えることができるため、消耗度の判定が精度良く行われることになる。
また、物性値の変化速度の代わりに、時間に対する物性値の変化量や、物性値の所定の変化量を得る為に要した時間の変化量であってもよい。
本実施例によると、アクチュエータ部1の消耗度をあらかじめ把握し、消耗時にはアクチュエータ動作を停止する安全機能を設けることができるため、消耗に起因した不具合を未然に防ぐことができる。
According to the present embodiment, the reset in step S101 is, for example, to set the physical property value of the
Further, instead of the change rate of the physical property value, the change amount of the physical property value with respect to time or the change amount of time required for obtaining a predetermined change amount of the physical property value may be used.
According to the present embodiment, the degree of wear of the
図4は、本発明にかかるアクチュエータ装置の第2の実施例の構成を示す図である。
第2の実施例は、第1の実施例のアクチュエータ装置に消耗度情報を表示する表示部12を備える構成である。
本実施例によれば、表示部12が消耗度情報を表示するので、アクチュエータの消耗度を画像情報をモニタリングしながら使用することができる。また、動作が停止した際でも、安全機能による停止であることが分かる。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the actuator device according to the present invention.
In the second embodiment, the actuator device of the first embodiment includes a
According to this embodiment, since the
図5は、本発明にかかるアクチュエータ装置の第3の実施例の構成を示す図である。
第3の実施例は、第1の実施例のアクチュエータ装置に消耗度情報を音声で通知する音声発生部13を備える構成である。
本実施例によれば、音声発生部13が消耗度情報を音声で通知するので、アクチュエータの消耗度を音声情報をモニタリングしながら使用することができる。また、動作が停止した際でも、安全機能による停止であることが分かる。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the actuator device according to the present invention.
The third embodiment is configured to include a
According to the present embodiment, since the
以上のように、本発明にかかるアクチュエータ装置は、フィードバック制御を行っているアクチュエータ装置に有用であり、特に、アクチュエータの消耗により、所望の応答性を得られなくなる場合の不具合が問題となるアクチュエータ装置に適している。 As described above, the actuator device according to the present invention is useful for an actuator device performing feedback control, and in particular, an actuator device in which a problem occurs when desired response cannot be obtained due to exhaustion of the actuator. Suitable for
1 アクチュエータ部
2 印加部
3 検出部
4 演算部
5 記憶部
6 制御部
7 消耗度判定部
8 形状記憶部
9 通電時間
10 第1の使用経過後の物性値の変化量
11 第2の使用経過後の物性値の変化量
12 表示部
13 音声発生部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記形状記憶材料を通電加熱させる印加部と、
前記形状記憶材料の形状変化に伴う物性値の変化を検出する検出部と、
前記検出部において取得した物性値に基づき演算処理を行う演算部と、
少なくとも前記演算部より得た演算値を記憶する記憶部と、
前記印加部、前記検出部、前記演算部、前記記憶部を制御する制御部と、
前記アクチュエータ部の消耗度を検出する消耗度判定部とを有することを特徴とするアクチュエータ装置。 An actuator unit that operates by changing the shape of the shape memory material;
An application unit for energizing and heating the shape memory material;
A detection unit for detecting a change in a physical property value accompanying a shape change of the shape memory material;
A calculation unit that performs calculation processing based on the physical property value acquired in the detection unit;
A storage unit that stores at least a calculation value obtained from the calculation unit;
A control unit for controlling the application unit, the detection unit, the calculation unit, and the storage unit;
An actuator device comprising: a wear level determination unit that detects a wear level of the actuator unit.
The actuator device according to claim 4, wherein the actuator device includes a sound generation unit that notifies the consumption level by sound.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2008005668A JP2009169590A (en) | 2008-01-15 | 2008-01-15 | Actuator device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009169590A true JP2009169590A (en) | 2009-07-30 |
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Family Applications (1)
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2008
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Legal Events
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110405 |