JP2015137603A - 板状アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の板状アクチュエータは、弾性的に変形可能な弾性板状部材と、弾性板状部材の面上にて配置された少なくとも一つの線状変形素子にして、形状記憶合金線材と電気抵抗線材とを所定の配列にて束ねてなる収縮可能な線状の伸縮素子と、伸縮素子の少なくとも一部を囲繞し該伸縮素子の共に弾性的に変形可能な弾性素子と、電気抵抗線材へ選択的に通電する通電手段とを含む線状変形素子とを含み、線状変形素子の長さの変化と共に前記弾性板状部材が変形し、長さの変化した前記線状変形素子の位置の変更とともに、前記弾性板状部材の変形部位が変更される。
【選択図】 図2
Description
100…弾性板状部材
101…ポケット
8…軸支持用部材
9…支持軸
10…線状変形素子
11…支持端部
11h…軸貫通孔
12a〜c…ねじ
13…冷媒流路
14…保持チューブ
15…鞘構造
15a…冷媒流入口
16a…管体
16b…弾性素子(つるまきばね)
17…電気抵抗線
18…形状記憶合金線材
19…剛体管
20…皿ばね
21…エラストマ管部材
200…隙間
図1(A)、(B)を参照して、本発明による板状アクチュエータ1に於いては、図示の如く、任意の寸法の弾性膜(弾性板状部材)100に於いて、後に詳細に説明される線状の変形素子10を受容する、複条の、弾性膜100と略等長のポケット101が形成される。弾性膜100とポケット101は、典型的には、ポリウレタン(ウレタンゴム若しくはウレタン樹脂)や熱可塑性エラストマ等の任意の高弾性樹脂膜などから成る膜状部材であってよく、ポケット101は、接着又は溶着等により弾性膜100上に所定の間隔にて設けられてよい。線状の変形素子10は、各ポケット101に挿入され、その長さ方向と垂直な方向について位置決めされ、更に、線状変形素子10の端には、それぞれ、軸貫通孔11hを有する支持端部11が取り付けられる。軸貫通孔11hには、支持軸9が貫通され、支持軸9は、弾性膜100の縁部100a上に於いて軸支持用部材8により覆われるように把持され、これにより、支持端部11を介して支持軸9によって、複数の線状変形素子10の長さ方向に位置決めが為されるようになっていてよい。
上記の板状アクチュエータの作動に於いては、図1(A)の如く、複数の線状変形素子を選択的に収縮させ、その収縮させた線状変形素子の位置を移動させることにより、駆動対象となる任意の構造体に作用力を付与する。各線状変形素子の作動に於いては、既に触れた如く、外部電源から電気抵抗線17に電流が供給されると、電気抵抗線17はジュール熱を発生し、その熱で形状記憶合金線材18が収縮する。その際、弾性素子16bは、その長さ方向に収縮するので、線状変形素子は、基本的には、長さ方向に収縮変形することとなる。そして、電気抵抗線17への通電が停止されると、ジュール熱の発生が無くなるので、形状記憶合金線材18の温度が低下し、形状記憶合金線材18の長さが元の長さに戻る方向に伸長する。その際、完全な復元を補助するよう弾性素子16bが弾性的に伸長する力を付与する。また、鞘構造15による冷媒流通機構が設けられている場合には、形状記憶合金線材18の温度低下が促進され、伸縮応答性の向上が図られることとなる。
n=4W/(πd12σi)
により与えられ、ニクロム線17の本数mは、図2(C)の配列構成によって決定される。σi=約600MPaの時、n=42、m=19とすると、線径d1は、1.8mm程度となる。また、収縮した状態から原形を復帰させる張力がSiである形状記憶合金線材18がn本である基準長Lの伸縮素子に於いて、収縮率εにて収縮した状態を原形に復帰させるためのばね計数Kは、K=nSi/(εL)で与えられるところ、Si=5N、L=200mm、ε=4%、n=42とすると、要求されるバネ定数は、29×103N/mm程度である。
Claims (1)
- 板状アクチュエータであって、
弾性的に変形可能な弾性板状部材と、
前記弾性板状部材の面上にて該面に沿って配置された少なくとも一つの線状変形素子にして、形状記憶合金線材と電気抵抗線材とを所定の配列にて束ねてなる収縮可能な線状の伸縮素子と、前記伸縮素子の少なくとも一部を囲繞し該伸縮素子の共に長さが弾性的に変形可能な弾性素子と、前記電気抵抗線材へ選択的に通電する通電手段とを含む線状変形素子とを含み、
前記線状変形素子の長さの変化と共に前記弾性板状部材が変形し、
長さの変化した前記線状変形素子の位置の変更とともに、前記弾性板状部材の変形部位が変更される板状アクチュエータ。
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