JP5098838B2 - Manufacturing system and manufacturing method for installing wire made of shape memory alloy, and manufacturing method of lens unit having lens driving mechanism for moving lens by expansion and contraction of wire made of shape memory alloy - Google Patents
Manufacturing system and manufacturing method for installing wire made of shape memory alloy, and manufacturing method of lens unit having lens driving mechanism for moving lens by expansion and contraction of wire made of shape memory alloy Download PDFInfo
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Description
本発明は、形状記憶合金からなるワイヤを架設する製造システムおよび製造方法、ならびに形状記憶合金からなるワイヤの伸縮によりレンズを移動するレンズ駆動機構を有するレンズユニットの製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing system and a manufacturing method for laying a wire made of a shape memory alloy , and a manufacturing method of a lens unit having a lens driving mechanism for moving a lens by expansion and contraction of the wire made of a shape memory alloy .
形状記憶合金(Shape Memory Alloy、以下SMAと記す。)からなるワイヤや箔等の伸縮を利用して駆動対象物を駆動させる駆動装置が知られている。このような駆動装置を製造する際には、SMAを架設した初期状態を検査するが、架設時の張力調整のばらつきや、SMAの取り付け状態に起因する張力変動等により、駆動装置内における駆動対象物の初期位置にばらつきが生じるといった問題点があった。 2. Description of the Related Art There is known a driving device that drives an object to be driven using expansion and contraction of a wire or foil made of a shape memory alloy (Shape Memory Alloy, hereinafter referred to as SMA). When manufacturing such a drive device, the initial state in which the SMA is installed is inspected. However, due to variations in tension adjustment during installation, fluctuations in tension resulting from the SMA installation state, etc. There is a problem that the initial position of the object varies.
このような問題に対して、駆動対象物の初期位置を調整するために、調整機構を設けた駆動装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to adjust the initial position of the driving object to such a problem, a driving device provided with an adjusting mechanism has been proposed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1で提案されている調整を行っても、SMAの特性により初回の加熱、冷却による伸縮駆動時にSMAの応力が変動し、駆動対象物の初期位置がずれるという問題がある。
However, even if the adjustment proposed in
SMAの特性について図11を用いて説明する。図11はSMAの応力−歪み特性例を示すグラフである。図11の横軸は歪み、縦軸は応力である。 The characteristics of SMA will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a graph showing an example of stress-strain characteristics of SMA. The horizontal axis in FIG. 11 is strain, and the vertical axis is stress.
例えば図11の0点からA点まで応力を加えた後、応力を取り去ると図中矢印で示すようにA’点に達する。A’点の歪みが残留歪みである。この状態から再びSMAに応力を加えるとA’点からA点に向かってSMAの歪みは増加する。SMAを一旦加熱してオーステナイト変態させると残留歪は消失するため、応力と歪の関係は再びグラフ上0Aで示す関係となる。
For example, after applying stress from
一般に、SMAからなるワイヤ(以下、SMAワイヤと記す)を用いる駆動装置では、金属製の2つの端子にSMAワイヤを固定する方法がとられる。この端子間に架設する際のSMAワイヤに加える応力が一定であっても、残留歪みの有無により、結果的に応力差が生じる。例えば、端子間に架設する際のSMAワイヤに加える応力の設計上の目標値をb1とする。残留歪みのないSMAワイヤにb1の応力を加えた場合は図中の0点から直線上にあるB点に達するのに対し、例えば前述のようにA’点に示す残留歪みの残っているSMAワイヤにb1の応力を加えた場合は図中のA’点から直線上にあるC’点に達する。 In general, in a driving apparatus using a wire made of SMA (hereinafter referred to as SMA wire), a method of fixing the SMA wire to two metal terminals is employed. Even if the stress applied to the SMA wire when it is installed between the terminals is constant, a stress difference results as a result of the presence or absence of residual strain. For example, the design target value of the stress applied to the SMA wire when it is installed between the terminals is b1. When the stress b1 is applied to the SMA wire having no residual strain, it reaches the point B on the straight line from the 0 point in the figure, whereas the SMA having the residual strain remaining at the point A ′ as described above, for example. When b1 stress is applied to the wire, it reaches the point C ′ on the straight line from the point A ′ in the figure.
このように残留歪みの残っているSMAワイヤにb1の応力を加えた状態で駆動装置の端子間にSMAワイヤを固定した後、SMAワイヤを加熱してオーステナイト変態させると残留歪みは解消する。残留歪みが解消すると、SMAワイヤの長さは歪みがc2になる直線0A上の点Cで均衡する。すなわち、SMAワイヤを加熱して残留歪みが解消されると応力はc1になり、SMAワイヤ架設時の応力b1との応力差b1−c1が生じる。しかしながら、予めSMAワイヤの残留歪みの量を測定することは困難であり、残留歪みの無いSMAワイヤを選別したり、残留歪みの量に応じて応力差を補正することはできない。 After the SMA wire is fixed between the terminals of the driving device with the b1 stress applied to the SMA wire in which the residual strain remains in this way, the residual strain is eliminated by heating the SMA wire to cause austenite transformation. When the residual strain is eliminated, the length of the SMA wire is balanced at the point C on the straight line 0A where the strain becomes c2. That is, when the residual strain is eliminated by heating the SMA wire, the stress becomes c1, and a stress difference b1-c1 with the stress b1 when the SMA wire is installed is generated. However, it is difficult to measure the amount of residual strain of the SMA wire in advance, and it is not possible to select SMA wires having no residual strain or to correct the stress difference according to the amount of residual strain.
このような問題を解決するため、SMAワイヤを架設した後、架設されたSMAワイヤを所定の温度域まで加熱する加熱手段を設け、所定の温度域まで加熱して駆動装置本体に取り付けることにより、SMAワイヤに対して生じる架設時の応力変動を解消する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2に開示されている製造システムは、SMAワイヤを架設する部品毎に加熱、冷却を行った後、ワイヤの張力を所定値に調整してから駆動装置本体に取り付け固定するものであり、タクトを低減することが難しく、部品毎に加熱、冷却と張力調整をセッティングするため連続生産に適していない面があった。
However, the manufacturing system disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、駆動対象物の初期位置がずれないように短時間で連続生産することが可能な製造システム、製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a manufacturing system and a manufacturing method capable of continuous production in a short time so that the initial position of the driven object does not shift. .
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。 The object of the present invention can be achieved by the following constitution.
1.形状記憶合金からなるワイヤを架設対象物に架設する製造システムにおいて、
(a) 前記ワイヤを巻き付ける巻き付け部材と、
(b) 前記巻き付け部材から引き出した前記ワイヤを前記架設対象物に架設する架設手段と、
(c) 前記巻き付け部材から前記架設対象物の間の経路上に配設された前記ワイヤの張力を検知する検知手段と、
(d) 前記張力を調整する張力調整手段と、
(e) 前記検知手段が測定した前記張力の値に基づいて、前記張力が所定の制御目標値になるように前記張力調整手段を制御する制御手段と、
(f) 前記巻き付け部材と前記架設対象物との間の経路に配設され、前記巻き付け部材から引き出されて前記架設対象物側へと向かう前記ワイヤを通過させつつ、通過中のワイヤ部分をオーステナイト変態終了温度以上に加熱する加熱手段と、
を有し、
前記ワイヤは、前記加熱手段を通過中にマルテンサイト相からオーステナイト相に変態するとともに、前記加熱手段を出て前記架設対象物側に到達し、
前記架設手段は、
(b-1) 搬送処理と架設処理、すなわち、
前記加熱手段を通過した前記ワイヤの一端と前記架設対象物との相対的位置関係を固定した状態で前記架設対象物を搬送する搬送処理と、
前記搬送処理後に前記加熱手段での加熱によってマルテンサイト相からオーステナイト相に変態し、さらに前記加熱手段を出た後に冷却されてマルテンサイト相に戻った状態の前記ワイヤを前記架設対象物に架設する架設処理と、
を行う搬送部と、
(b-2) 前記架設対象物に架設された前記ワイヤを前記架設対象物に固定する締結処理を行う締結ユニットと、
を有し、
前記制御手段は、
(e-1) 前記搬送処理に際しては、前記制御目標値として第1目標値に設定された状態で、前記張力設定手段を制御する第1張力制御手段と、
(e-2) 前記架設処理および前記締結処理に際しては、前記制御目標値を第2目標値に設定して前記張力設定手段を制御する第2張力制御手段と、
を有し、
前記第2目標値は、前記架設対象物に架設後の前記ワイヤについての応力目標値に基づいて定められている一方、前記第1目標値は前記第2目標値未満の値とされることを特徴とする製造システム。
1. In a manufacturing system for laying a wire made of a shape memory alloy on a construction object,
(a) a winding member for winding the wire;
(b) installation means for installing the wire drawn from the winding member on the installation object;
(c) detection means for detecting the tension of the wire disposed on the path between the wrapping member and the installation target;
(d) tension adjusting means for adjusting the tension;
(e) control means for controlling the tension adjusting means based on the tension value measured by the detecting means so that the tension becomes a predetermined control target value ;
(f) disposed in the path between the winding and the member and the erection object, while passing through the wire towards the said erection object side is pull out from the winding member, a wire portion in transit Heating means for heating above the austenite transformation end temperature;
Have
While the wire is transformed from the martensite phase to the austenite phase while passing through the heating means, the wire leaves the heating means and reaches the installation object side,
The erection means is
(b-1) Transport processing and erection processing, that is,
A conveying process for conveying the erected object in a state in which a relative positional relationship between one end of the wire that has passed through the heating means and the erected object is fixed;
The wire in a state of being transformed from the martensite phase to the austenite phase by heating with the heating means after the transporting process and then returning to the martensite phase after exiting the heating means is installed on the installation object. Construction process,
A transport unit for performing
(b-2) a fastening unit for performing a fastening process for fixing the wire erected on the erected object to the erected object;
Have
The control means includes
(e-1) In the transport process, a first tension control unit that controls the tension setting unit in a state where the control target value is set to the first target value;
(e-2) in the installation process and the fastening process, a second tension control unit that sets the control target value to a second target value and controls the tension setting unit;
Have
The second target value is determined based on a stress target value for the wire after erection on the erected object, while the first target value is set to a value less than the second target value. A featured manufacturing system.
2.前記架設手段は、
前記締結処理を経て前記ワイヤが前記架設対象物に固定されている状態で、前記加熱手段と前記架設対象物との間に配設されている前記ワイヤの一部と新たな前記架設対象物との相対的位置関係を固定することを特徴とする前記1に記載の製造システム。
2. The erection means is
In a state where the wire is fixed to the installation target through the fastening process, a part of the wire disposed between the heating means and the installation target and the new installation target The manufacturing system according to 1 above, wherein the relative positional relationship is fixed .
3.前記制御手段は、
前記加熱手段を通過することによってオーステナイト相からマルテンサイト相への変態を1往復した段階での前記ワイヤの応力特性に基づいて定めた基準応力目標値を、前記変態の2回目以後の繰り返しによって生じる前記ワイヤの応力の低下量に応じて補正して得た前記応力目標値を、前記制御目標値として前記張力調整手段を制御することを特徴とする前記1または2に記載の製造システム。
3 . The control means includes
By passing through the heating means, a reference stress target value determined based on the stress characteristic of the wire in a stage where the transformation from the austenite phase to the martensite phase is reciprocated once is generated by the second and subsequent iterations of the transformation. 3. The manufacturing system according to
4.前記加熱手段を複数有し、前記ワイヤは複数の加熱手段を順次に通過することを特徴とする前記1乃至3の何れか1項に記載の製造システム。 4 . Said heating means and a plurality Yes, the wire manufacturing system according to any one of 1 to 3, characterized in that sequentially past a plurality of heating means.
5.形状記憶合金からなるワイヤを架設対象物に架設する製造方法において、
(A) 前記ワイヤを巻き付けた巻き付け部材から前記ワイヤを引き出して前記架設対象物に架設する引き出し架設工程と、
(B) 前記引き出し架設工程と並行して、前記巻き付け部材から前記架設対象物の間の経路上に配設された前記ワイヤの張力を検知する検知工程と、
(C) 前記引き出し架設工程と並行して、前記検知工程において測定された前記張力の値に基づいて前記張力を所定の制御目標値に調整する張力調整工程と、
(D) 前記引き出し架設工程と並行して、前記ワイヤのうち前記巻き付け部材と前記架設対象物との間の経路の所定区間を通過する部分をオーステナイト変態終了温度以上に加熱する加熱工程と、
を有し、
前記ワイヤは前記所定区間を通過中に前記加熱工程によってマルテンサイト相からオーステナイト相に変態するとともに、前記所定区間を出て前記架設対象物に到達し、
前記引き出し架設工程は、
(A-1) 前記ワイヤの一端と前記架設対象物との相対的位置関係を固定した状態で前記架設対象物を搬送する搬送工程と、
(A-2) 前記搬送工程後に前記加熱手段での加熱によってマルテンサイト相からオーステナイト相に変態し、さらに前記加熱手段を出た後に冷却されてマルテンサイト相に戻った状態の前記ワイヤを前記架設対象物に架設する架設工程と、
(A-3) 前記架設工程において架設された前記ワイヤを架設対象物に固定する締結工程と、
を有し、
前記張力調整工程は、
(C-1) 前記搬送工程に際して、前記制御目標値を第1目標値に設定して前記張力を調整する工程と、
(C-2) 前記架設工程および前記締結工程に際して、前記制御目標値を第2目標値に設定して前記張力を調整する工程と、
を有し、
前記第2目標値は、前記架設対象物に架設後の前記ワイヤについての応力目標値に基づいて定められている一方、前記第1目標値は前記第2目標値未満の値とされることを特徴とする製造方法。
6.形状記憶合金からなるワイヤの伸縮によりレンズを移動するレンズ駆動機構を有するレンズユニットの製造方法において、
前記5に記載の製造方法によって前記架設対象物である前記レンズ駆動機構に前記ワイヤを架設することを特徴とするレンズユニットの製造方法。
5 . In a manufacturing method for laying a wire made of a shape memory alloy on an erected object,
(A) a drawer installation step of drawing out the wire from a winding member around which the wire is wound and laying it on the installation object;
(B) In parallel with the drawer installation step, a detection step of detecting the tension of the wire disposed on the path between the installation object from the winding member;
(C) In parallel with the drawer installation step, a tension adjustment step of adjusting the tension to a predetermined control target value based on the tension value measured in the detection step;
(D) in parallel with the drawer erection process, the winding member and the erection object and pressurized Nessu that pressurized heat engineering than the austenite transformation finish temperature portions that pass through the predetermined section of the path between one of said wire About
Have
The wire is transformed from the martensite phase to the austenite phase by the heating process while passing through the predetermined section, and reaches the installation object out of the predetermined section.
The drawer erection process includes
(A-1) a conveying step of conveying the erected object in a state where a relative positional relationship between one end of the wire and the erected object is fixed;
(A-2) The wire in a state where the martensite phase is transformed from the martensite phase to the austenite phase by heating in the heating means after the conveying step, and is cooled and returned to the martensite phase after exiting the heating means. An erection process for erection on the object ;
(A-3) a fastening step of fixing the wire installed in the installation step to an installation object;
Have
The tension adjusting step
(C-1) a step of adjusting the tension by setting the control target value to a first target value in the transporting step;
(C-2) at the time of the installation step and the fastening step, the step of setting the control target value to a second target value and adjusting the tension;
Have
The second target value is determined based on a stress target value for the wire after erection on the erected object, while the first target value is set to a value less than the second target value. A featured manufacturing method.
6). In a manufacturing method of a lens unit having a lens driving mechanism that moves a lens by expansion and contraction of a wire made of a shape memory alloy,
6. The lens unit manufacturing method according to claim 5, wherein the wire is installed on the lens driving mechanism which is the installation object.
本発明によれば、SMAからなるワイヤを架設する経路にワイヤを加熱する加熱手段とワイヤの張力を測定する検知手段を設け、加熱手段を通過するワイヤを加熱して残留歪みを除去し、ワイヤの張力を目標値に制御しながら架設対象物に架設する。したがって、駆動対象物の初期位置がずれないように短時間で連続生産することが可能な製造システム、製造方法を提供することができる。 According to the present invention, the heating means for heating the wire and the detection means for measuring the tension of the wire are provided in the path for laying the wire made of SMA, and the wire passing through the heating means is heated to remove the residual strain. It is installed on the installation object while controlling the tension of the target to the target value. Therefore, it is possible to provide a manufacturing system and a manufacturing method capable of continuous production in a short time so that the initial position of the driven object does not shift.
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施形態における製造システム1のブロック図、図2は加熱ユニット20の構成の一例を説明する断面図、図3は本発明の実施形態における搬送部31の外観図、図4は本発明の実施形態における搬送部31の平面図、図5はポンチ45によるカシメ動作の説明図である。最初に、図1を用いて製造システム1の全体を説明する。
FIG. 1 is a block diagram of the
製造システム1は、ストック制御ユニット10と加熱ユニット20、締結ユニット30、搬送部31、制御部14などから構成される。
The
リール11に巻き回されたSMAワイヤ2は、一端が締結ユニット30の搬送パレット32に搭載された架設対象物70(図1には図示せず)に固定されており搬送パレット32の移動に伴って紙面右方向にリール11から引き出される。リール11と搬送パレット32の間、SMAワイヤ2はガイドローラ14a、13、14bに沿って方向を変えて加熱ユニット20に入り、加熱ユニット20を出てからガイドローラ14cで方向を変えて架設対象物70と連結している。
本実施形態のストック制御ユニット10は、SMAワイヤ2が巻き回されたリール11、リール11の回転中心に回転軸が直結されたモータ15、リール11から引き出されたSMAワイヤ2が掛けられたガイドローラ14a、13、14b、ガイドローラ13を通るSMAワイヤ2の張力を検知する張力センサ12などから構成される。
The
制御部14は、図示せぬCPU(中央処理装置)とRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等から構成され、不揮発性の記憶部であるROMに記憶されているプログラムをRAMに読み出し、当該プログラムに従って製造システム1の各部を集中制御する。
The
制御部14は、張力センサ12が検知したガイドローラ13に掛けられたSMAワイヤ2の張力に応じてモータ15の回転を制御する。制御部14は、張力が目標値を上回るとその差分に応じてモータ15をSMAワイヤ2を送り出す方向に回転させ、目標値を下回ればその差分に応じてモータ15を逆方向に回転させ張力が目標値になるように制御する。
The
リール11は本発明の巻き付け部材、張力センサ12は本発明の検知手段、モータ15は本発明の張力調整手段、制御部14は本発明の制御手段である。
The
次に、図2を用いて本発明の実施形態の加熱ユニット20を説明する。加熱ユニット20は本発明の加熱手段である。
Next, the
加熱ユニット20の筐体25には液体24が充填され、ヒータ22により加熱されている。液体24には水、フロリナート等の各種液体を用いることができる。温度センサ21は、液体24の温度を検知するために設けられている。制御部14は、温度センサ21が検知した温度の情報に基づいて、液体24の液温がオーステナイト変態終了温度以上になるようヒータ22を制御する。
The
SMAワイヤ2は、液体24に浸漬しているガイドローラ23に沿って進み、液体24に一部が浸漬してオーステナイト変態終了温度以上に加熱される。すると、SMAワイヤ2の液体24に浸漬した部分はオーステナイト相に変態し、残留歪みは除去される。
The
SMAワイヤ2をオーステナイト変態終了温度以上に加熱する長さは、SMAワイヤ2の熱伝導特性とSMAワイヤ2の最大移動速度により決定される。SMAワイヤ2の温度が雰囲気温度と等しくなる時間は、SMAワイヤ2の線径が0.05mm以下であれば10ms程度であり、移動速度の最大値が例えば100mm/sであるとすると、オーステナイト変態終了温度以上に加熱する長さは1mm以上であれば良いことになる。
The length for heating the
同様に、加熱ユニット20で加熱される部分から1mm以上離れた位置に架設対象物70を配置すればSMAワイヤ2は十分冷却されマルテンサイト相に変態する。本実施形態では、架設対象物70は加熱ユニット20のSMAワイヤ2の出口から1mm以上十分離れた位置に配置され、加熱ユニット20を通過したSMAワイヤ2は十分冷却されマルテンサイト相に変態しているものとする。
Similarly, if the
本発明の製造システム1ではこのようにSMAワイヤ2を加熱する領域が小さいので、低消費電力化や製造システムの小型化が可能であり架設対象物70に対する熱の影響もほとんど無い。また、SMAワイヤ2を架設対象物70に架設してから加熱する方法では温度分布にムラが発生し、十分加熱されず残留歪みが残る可能性があるが、本発明では確実に残留歪みを除去できる。
Since the region for heating the
なお、本実施形態ではSMAワイヤ2を液体24に浸漬させて加熱する例を説明したが、この例に限定されるものではなく液体24を用いずに筐体25内の空気を加熱してSMAワイヤ2を加熱しても良い。前述のようにSMAワイヤ2を加熱する領域が小さくてすむので、SMAワイヤ2と接するガイドローラ23を加熱するなど各種加熱方法が適用可能である。
In the present embodiment, the example in which the
次に、図3、図4を用いて搬送部31を説明する。
Next, the
図3、図4では2つの搬送パレット32a、32bが搬送部31に搭載されている例を図示している。搬送パレット32a、32bは同じ構成であり、各構成要素を必要に応じてa、bを付けて区別する。
3 and 4 illustrate an example in which two
後に詳しく説明するように搬送パレット32の移動方向は矢印F1、F2、F3の順であり、搬送パレット32はF1方向に所定の位置まで挿入された後、搬送部材35によりF2方向に押されて紙面右側に移動し、F3方向に排出される。搬送部材35は矢印F2方向または逆方向に移動可能であり搬送機構36により駆動される。
As will be described in detail later, the movement direction of the
搬送パレット32の回転部33に設けられたワーク収容部34に架設対象物70(図3、4には図示せず)を搭載する。ウレタンローラ37は、制御部14の指令により回転する図示せぬ駆動源に連結され、図3,4に示すように回転部33bに当接して回転部33bを回転させる。後に説明するように、回転部33bの回転に伴って回転部33bに搭載された架設対象物70にSMAワイヤが架設される。
A construction object 70 (not shown in FIGS. 3 and 4) is mounted on the work accommodating portion 34 provided in the rotating portion 33 of the
次に、締結ユニット30について図1と図5を用いて説明する。
Next, the
図1に示すように本実施形態の締結ユニット30は、架設対象物70の2つの端子74,75(図1、図5には図示せず)をそれぞれカシメるポンチ45a、ポンチ45bとSMAワイヤ2を切断するカッタ46を有している。ポンチ45a、ポンチ45bはそれぞれ同じ形状であり、同じ機構で駆動されるのでここでは特に区別せずに説明する。
As shown in FIG. 1, the
ポンチ45はモータ43によりそれぞれ紙面上下方向に駆動される。ポンチ45とモータ43の間にはそれぞれ荷重センサ44が配設されている。制御部14は、荷重センサ44の出力に基づいて、ポンチ45から端子74または端子75に所定の荷重が加わるようにモータ43を制御する。
The
カッタ46はカッタ駆動機構47により紙面上下方向に移動し、SMAワイヤ2を切断する。なお、SMAワイヤ2を切断するために回転刃やレーザ等の金属加工に用いられる他の方法を用いても良い。
The
搬送部31と締結ユニット30は本発明の架設手段である。
The
図5は、締結ユニット30の行うカシメ動作について説明するための断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a caulking operation performed by the
図5(a)はカシメを行う前段階であり、SMAワイヤ2は端子74または端子75の溝部を通っている。図5(b)はポンチ45が矢印方向に移動し、端子74または75の先端部に所定の荷重を加え、SMAワイヤ2を挟んで溝部を押しつぶした状態である。このようにしてSMAワイヤ2は端子74または端子75にカシメられ固定される。
FIG. 5A is a stage before caulking, and the
後で詳しく説明するように、SMAワイヤ2が端子74と端子75にポンチ45により固定される間、ストック制御ユニット10は、SMAワイヤ2の張力が所定の値になるように制御している。
As will be described in detail later, while the
図6は本発明の第1の実施形態において、製造システム1がSMAワイヤを架設対象物70に架設し固定する手順を説明するフローチャート、図7は本発明の第1の実施形態において、SMAワイヤを架設対象物に架設し固定する手順毎の搬送部31の動作を説明する説明図である。また、図8は架設対象物70の一例の平面図、図9は架設対象物70の一例の側面図である。
FIG. 6 is a flowchart for explaining a procedure for the
最初に、架設対象物70の一例として図8、図9に示すレンズユニットを説明する。
First, the lens unit shown in FIGS. 8 and 9 will be described as an example of the
図8、図9に示す架設対象物70は、レバー76、SMAワイヤ2、端子74、端子75からなるレンズ駆動機構により、レンズ駆動枠72を駆動するように構成されている。レンズ駆動枠72にはレンズ71が組み込まれている。なお、図9に示すカバー80、バイアスバネ79、平行板バネ81は図面を簡略にするため図8には図示していない。
The
図9(a)はレンズ駆動枠72が初期位置にある状態の側面図、図9(b)はレンズ駆動枠72が矢印P2方向に繰り出された状態の側面図である。
FIG. 9A is a side view of the
図8に示すようにレバー76のU字状に2つに分かれた先端部分がレンズ駆動枠72の突起部82と突起部83にそれぞれ当接している。図9に示すように、レバー76はベース部73に設けられたヒンジ部78を支点に図9(b)の矢印P1方向または逆方向に回動可能であり、図9(b)のように矢印P1方向にSMAワイヤ2が収縮するとレバー76の2つに分かれた先端部分は突起部82と突起部83とを矢印P2方向に押し上げるように構成されている。
As shown in FIG. 8, the tip portion of the
レンズ駆動枠72は、矢印P2方向または逆方向に直進するように平行板バネ81により図9の紙面上下方向を保持され、バイアスバネ79により矢印P2と逆方向に付勢されている。SMAワイヤ2は、図8のように中央部がレバー76のフック部77に引っ掛けられ、両端が端子74と端子75に固定されている。
The
レンズ駆動枠72を駆動する手順を説明する。
A procedure for driving the
端子74、端子75の間に電圧を印加し、SMAワイヤ2に電流を流して加熱すると、SMAワイヤ2はオーステナイト変態して収縮し、レバー76はヒンジ部78を回転中心として矢印P1方向に回動する。すると、レバー76の2つに分かれた先端部分は突起部82と突起部83とを矢印P2方向に押し上げ、図9(b)のようにレンズ駆動枠72を矢印P2方向に移動させる。
When a voltage is applied between the
SMAワイヤ2に電流を流すのを止めると、SMAワイヤ2は自然冷却されマルテンサイト相に変態して矢印P1と逆方向に伸長し、レンズ駆動枠72は初期位置に戻る。
When the flow of current to the
次に、製造システム1によりSMAワイヤを架設対象物70に架設する手順を図6のフローチャートの順に図7の説明図を参照しながら説明する。なお、図7の説明図は、回転部33に搭載された架設対象物70の動きを説明するため、図4の搬送部31の平面図を簡略化して説明に必要な部分だけ図示している。
Next, the procedure for installing the SMA wire on the
以下のフローチャートの説明では、図7(a)のように架設対象物70bが搬送パレット32bの回転部33bに搭載された状態から説明する。
In the following description of the flowchart, the
図7(a)の架設対象物70bには、リール11から引き出されたSMAワイヤ2の一端が端子74bに固定されている。SMAワイヤ2は、図2で説明した加熱ユニット20を通過し、SMAワイヤ2はオーステナイト変態終了温度以上に加熱された後、マルテンサイト相まで冷却されて搬送部31に供給されている。したがって搬送部31に供給されているSMAワイヤ2は、加熱ユニット20で行われる上記加熱冷却工程で残留歪みが除去されている。
One end of the
S1:搬送パレット32bを矢印F2方向に直進させるステップである。
S1: A step of moving the
制御部14は、搬送機構36に指令し、搬送パレット32bを図7(a)の位置から図7(b)の位置に移動させる。本ステップでは、制御部14は張力の制御目標値を、架設対象物70に架設後のSMAワイヤ2の応力目標値b1未満のbxに設定し、張力センサ12で検知した張力値に応じてモータ15を制御している。
The
本ステップでは搬送パレット32bを矢印F2方向に直進させ、移動距離に応じたSMAワイヤ2をリール11から引き出すので負荷変動が大きく、搬送パレット32bの移動速度を一定に制御することは難しい。そのため、SMAワイヤ2の張力も制御目標値から変動するが、SMAワイヤ2の張力が変動しても応力目標値b1を越えないようにSMAワイヤ2の制御目標値を応力目標値b1よりも低いbxに設定する。このようにSMAワイヤ2の張力の制御目標値をb1より低く設定することにより、何らかの誤差要因によってSMAワイヤ2の張力がb1を越え残留歪みが発生することを防止できる。なお、bxはb1に対して十分低い値が望ましい。
In this step, the
S2:張力の制御目標値をb1に設定するステップである。 S2: A step of setting the tension control target value to b1.
制御部14は、SMAワイヤ2の張力を制御する制御目標値を、架設対象物70に架設後のSMAワイヤ2の応力目標値b1に設定し、張力センサ12で検知した張力値に応じてモータ15を制御する。ステップS3、S4の架設工程でSMAワイヤ2を架設するに先立って、制御部14は張力の制御目標値をb1に設定し、架設するSMAワイヤ2の張力が応力目標値のb1になるように制御する。
The
S3:搬送パレット32bの回転部33bを回転させるステップである。
S3: This is a step of rotating the
制御部14は、ウレタンローラ37の駆動源に指令し、ウレタンローラ37を図7(c)のように反時計方向に回転させ架設工程を開始する。ウレタンローラ37は圧接している回転部33bを時計方向に回転させる。図中Oは回転部33bの回転中心であり、搭載された架設対象物70bのフック部77が回転軸上にある。回転部33bを時計方向に回転させることにより、SMAワイヤ2をレバー76bのフック部77と端子75bに架設する。制御部14は、端子75bに架設する位置まで所定の角度だけ回転部33bを回転させるとウレタンローラ37の駆動を停止する。
The
本ステップでリール11から引き出されるSMAワイヤ2の長さは短く、SMAワイヤ2に外乱が加わっても制御部14がSMAワイヤ2の張力がb1を越えないように制御することは容易であり張力の変動幅は非常に少ない。
The length of the
S4:端子75をカシメるステップである。 S4: A step of crimping the terminal 75.
前ステップでSMAワイヤ2は図5(a)のように端子75bの溝部に入っている。また、端子75bはポンチ45bの直下に位置している。制御部14は、モータ43bを回転させてポンチ45bを端子75bに所定の荷重がかかるまで下降させた後、モータ43bを逆回転させてポンチ45bを上昇させる。本ステップで端子75bにSMAワイヤ2が固定され、架設工程が完了する。
In the previous step, the
S5:張力の制御目標値をbxに設定するステップである。 S5: A step of setting the tension control target value to bx.
制御部14は、張力の制御目標値をb1未満のbxに設定し、張力センサ12で検知した張力値に応じてモータ15を制御する。ステップS3、S4の架設工程が終了した後、制御部14は張力の制御目標値をb1未満のbxに設定し、SMAワイヤ2の張力がbxになるように制御する。以降の工程ではステップS1と同様に、SMAワイヤ2の張力の制御目標値をb1より低くするので、何らかの誤差要因によりSMAワイヤ2の張力がb1を越え残留歪みが発生することを防止できる。
The
S6:搬送パレットを供給するステップである。 S6: This is a step of supplying the transport pallet.
新たな架設対象物70aが回転部33aに搭載された搬送パレット32aを、図示せぬ駆動手段により矢印F1方向に移動させ搬送部31上の図7(d)の位置に停止させる。
A
S7:端子74をカシメるステップである。 S7: A step of crimping the terminal 74.
前ステップでSMAワイヤ2は図5(a)のように端子74aの溝部に入っている。また、端子74aはポンチ45aの直下に位置している。制御部14は、モータ43bを回転させてポンチ45aを端子74aに所定の荷重がかかるまで下降させた後、モータ43aを逆回転させてポンチ45aを上昇させる。本ステップで新たな架設対象物70aの端子74aにSMAワイヤ2が固定される。
In the previous step, the
S8:SMAワイヤ2を切断するステップである。
S8: This is a step of cutting the
SMAワイヤ2はカッタ46の刃先の直下に位置している。制御部14は、カッタ駆動機構47に指令し、カッタ46をSMAワイヤ2に向けて下降させSMAワイヤ2を切断する。
The
S9:搬送パレットを排出するステップである。 S9: A step of discharging the transport pallet.
図7(e)に示すように、架設済みの架設対象物70bが回転部33bに搭載された搬送パレット32bを、図示せぬ駆動手段により矢印F3方向に移動させ搬送部31から排出する。搬送パレット32bを排出後は、新たな架設対象物70aが回転部33aに搭載された搬送パレット32aが残り、ステップS1に戻って同じ手順の架設工程を行う。
As shown in FIG. 7 (e), the conveying
フローチャートの説明は以上である。 This is the end of the description of the flowchart.
このように本発明の製造システム1では、SMAワイヤ2を加熱ユニット20で加熱、冷却を行って残留歪みを除去し、SMAワイヤ2の張力を架設後のSMAワイヤ2の応力目標値b1に制御しながら架設対象物70に架設する。仮に、組立中にSMAワイヤ2に加わる応力に変動があった場合でも、最大でも応力目標値のb1以下なら応力−歪み特性は図11の斜線で示す範囲内で遷移し、残留歪みによる応力の誤差が生じることが無い。
Thus, in the
したがって、残留歪みのため駆動対象物の初期位置がずれたりすることが無い架設対象物70を短時間で連続生産することができる。
Therefore, it is possible to continuously produce the
次に、第2の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment will be described.
第1の実施形態では、SMAワイヤ2は張力を受けながら加熱ユニット20を通過し、加熱ユニット20で加熱後すぐに冷却され1往復だけ相変態する。SMAワイヤ2の特性として、無負荷状態から応力を印加し、この応力下で加熱、冷却を繰り返すと、歪みが繰り返しの回数に伴い上昇する傾向にある。2往復目以降の変化量は僅かであるが、材料組成、処理によっては2往復目以降、歪みが収束するまで0.1%程度変化するものがある。
In the first embodiment, the
図11を用いてこの現象を説明すると、図11に示す破線S2の方向へ歪みと応力の関係がシフトすることになる。すなわち、同じ歪み量b2では図中B点からD点に移動し、応力がb1からd1に低下することになる。 Explaining this phenomenon with reference to FIG. 11, the relationship between strain and stress shifts in the direction of the broken line S2 shown in FIG. That is, at the same strain b2, the stress moves from point B to point D in the figure, and the stress decreases from b1 to d1.
第2の実施形態では、このような現象(以降、初期のびと呼ぶ)が発生するSMAワイヤ2を用いる場合に対応できるよう、応力の低下分b1−d1だけ架設時の張力を高めに設定し、初期のびを打ち消すようにする。
In the second embodiment, the tension at the time of erection is set to be higher by an amount corresponding to the decrease in stress b1-d1 so as to cope with the case of using the
すなわち、第2の実施形態では図6で説明したステップS2で、制御部14は、SMAワイヤ2の張力を制御する制御目標値をb1+(b1−d1)に設定する。
That is, in the second embodiment, the
その他の手順と製造システム1の構成は第1の実施形態と同様であり説明を省略する。
Other procedures and the configuration of the
次に、第3の実施形態について説明する。 Next, a third embodiment will be described.
第3の実施形態では、加熱ユニット20を複数設けることにより初期のびが発生するSMAワイヤ2を複数回相変態を往復させる。
In the third embodiment, by providing a plurality of
図10は、本発明の第3の実施形態における製造システム1のブロック図の一例である。第1の実施形態との違いは、SMAワイヤ2を架設する経路に加熱ユニット20a、加熱ユニット20bとガイドローラ14dが設けられた点である。加熱ユニット20a、加熱ユニット20bは、第1の実施形態で説明した加熱ユニット20と同様の構成であり加熱ユニット20a、加熱ユニット20bを通過すると相変態が繰り返される。
FIG. 10 is an example of a block diagram of the
本実施形態では加熱ユニット20を2つ設けた場合を例示しているが、SMAワイヤ2の歪みが十分収束するために必要な数の加熱ユニット20を設ければ良い。このようにすることにより、架設対象物70にSMAワイヤ2を架設するときは歪みが十分収束しているので、架設後に初期のびが発生することが無い。
Although the case where two
その他の製造システム1の構成と手順は第1の実施形態と同様であり説明を省略する。
Other configurations and procedures of the
以上このように本発明によれば、駆動対象物の初期位置がずれないように短時間で連続生産することが可能な製造システム、製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a manufacturing system and a manufacturing method capable of continuous production in a short time so that the initial position of the driven object does not shift.
1 製造システム
2 SMAワイヤ
10 ストック制御ユニット
11 リール
12 張力センサ
13 ガイドローラ
14 ガイドローラ
15 モータ
17 制御部
20 加熱ユニット
21 温度センサ
22 ヒータ
23 ガイドローラ
24 液体
25 筐体
30 締結ユニット
31 搬送部
32 搬送パレット
33 回転部
34 ワーク収容部
43 モータ
44 荷重センサ
45 ポンチ
46 カッタ
70 架設対象物
72 レンズ駆動枠
74、75 端子
76 レバー
78 ヒンジ部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
(a) 前記ワイヤを巻き付ける巻き付け部材と、
(b) 前記巻き付け部材から引き出した前記ワイヤを前記架設対象物に架設する架設手段と、
(c) 前記巻き付け部材から前記架設対象物の間の経路上に配設された前記ワイヤの張力を検知する検知手段と、
(d) 前記張力を調整する張力調整手段と、
(e) 前記検知手段が測定した前記張力の値に基づいて、前記張力が所定の制御目標値になるように前記張力調整手段を制御する制御手段と、
(f) 前記巻き付け部材と前記架設対象物との間の経路に配設され、前記巻き付け部材から引き出されて前記架設対象物側へと向かう前記ワイヤを通過させつつ、通過中のワイヤ部分をオーステナイト変態終了温度以上に加熱する加熱手段と、
を有し、
前記ワイヤは、前記加熱手段を通過中にマルテンサイト相からオーステナイト相に変態するとともに、前記加熱手段を出て前記架設対象物側に到達し、
前記架設手段は、
(b-1) 搬送処理と架設処理、すなわち、
前記加熱手段を通過した前記ワイヤの一端と前記架設対象物との相対的位置関係を固定した状態で前記架設対象物を搬送する搬送処理と、
前記搬送処理後に前記加熱手段での加熱によってマルテンサイト相からオーステナイト相に変態し、さらに前記加熱手段を出た後に冷却されてマルテンサイト相に戻った状態の前記ワイヤを前記架設対象物に架設する架設処理と、
を行う搬送部と、
(b-2) 前記架設対象物に架設された前記ワイヤを前記架設対象物に固定する締結処理を行う締結ユニットと、
を有し、
前記制御手段は、
(e-1) 前記搬送処理に際しては、前記制御目標値として第1目標値に設定された状態で、前記張力設定手段を制御する第1張力制御手段と、
(e-2) 前記架設処理および前記締結処理に際しては、前記制御目標値を第2目標値に設定して前記張力設定手段を制御する第2張力制御手段と、
を有し、
前記第2目標値は、前記架設対象物に架設後の前記ワイヤについての応力目標値に基づいて定められている一方、前記第1目標値は前記第2目標値未満の値とされることを特徴とする製造システム。 In a manufacturing system for laying a wire made of a shape memory alloy on a construction object,
(a) a winding member for winding the wire;
(b) installation means for installing the wire drawn from the winding member on the installation object;
(c) detection means for detecting the tension of the wire disposed on the path between the wrapping member and the installation target;
(d) tension adjusting means for adjusting the tension;
(e) control means for controlling the tension adjusting means based on the tension value measured by the detecting means so that the tension becomes a predetermined control target value ;
(f) disposed in the path between the winding and the member and the erection object, while passing through the wire towards the said erection object side is pull out from the winding member, a wire portion in transit Heating means for heating above the austenite transformation end temperature;
Have
While the wire is transformed from the martensite phase to the austenite phase while passing through the heating means, the wire leaves the heating means and reaches the installation object side,
The erection means is
(b-1) Transport processing and erection processing, that is,
A conveying process for conveying the erected object in a state in which a relative positional relationship between one end of the wire that has passed through the heating means and the erected object is fixed;
The wire in a state of being transformed from the martensite phase to the austenite phase by heating with the heating means after the transporting process and then returning to the martensite phase after exiting the heating means is installed on the installation object. Construction process,
A transport unit for performing
(b-2) a fastening unit for performing a fastening process for fixing the wire erected on the erected object to the erected object;
Have
The control means includes
(e-1) In the transport process, a first tension control unit that controls the tension setting unit in a state where the control target value is set to the first target value;
(e-2) in the installation process and the fastening process, a second tension control unit that sets the control target value to a second target value and controls the tension setting unit;
Have
The second target value is determined based on a stress target value for the wire after erection on the erected object, while the first target value is set to a value less than the second target value. A featured manufacturing system.
前記締結処理を経て前記ワイヤが前記架設対象物に固定されている状態で、前記加熱手段と前記架設対象物との間に配設されている前記ワイヤの一部と新たな前記架設対象物との相対的位置関係を固定することを特徴とする請求項1に記載の製造システム。 The erection means is
In a state where the wire is fixed to the installation target through the fastening process, a part of the wire disposed between the heating means and the installation target and the new installation target The manufacturing system according to claim 1, wherein the relative positional relationship is fixed .
前記加熱手段を通過することによってオーステナイト相からマルテンサイト相への変態を1往復した段階での前記ワイヤの応力特性に基づいて定めた基準応力目標値を、前記変態の2回目以後の繰り返しによって生じる前記ワイヤの応力の低下量に応じて補正して得た前記応力目標値を、前記制御目標値として前記張力調整手段を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の製造システム。 The control means includes
By passing through the heating means, a reference stress target value determined based on the stress characteristic of the wire in a stage where the transformation from the austenite phase to the martensite phase is reciprocated once is generated by the second and subsequent iterations of the transformation. manufacturing system according to claim 1 or 2, wherein the controller controls the tension adjustment means the stress target value obtained by correcting depending on the amount of reduction in stress of the wire, as the control target value.
(A) 前記ワイヤを巻き付けた巻き付け部材から前記ワイヤを引き出して前記架設対象物に架設する引き出し架設工程と、
(B) 前記引き出し架設工程と並行して、前記巻き付け部材から前記架設対象物の間の経路上に配設された前記ワイヤの張力を検知する検知工程と、
(C) 前記引き出し架設工程と並行して、前記検知工程において測定された前記張力の値に基づいて前記張力を所定の制御目標値に調整する張力調整工程と、
(D) 前記引き出し架設工程と並行して、前記ワイヤのうち前記巻き付け部材と前記架設対象物との間の経路の所定区間を通過する部分をオーステナイト変態終了温度以上に加熱する加熱工程と、
を有し、
前記ワイヤは前記所定区間を通過中に前記加熱工程によってマルテンサイト相からオーステナイト相に変態するとともに、前記所定区間を出て前記架設対象物に到達し、
前記引き出し架設工程は、
(A-1) 前記ワイヤの一端と前記架設対象物との相対的位置関係を固定した状態で前記架設対象物を搬送する搬送工程と、
(A-2) 前記搬送工程後に前記加熱手段での加熱によってマルテンサイト相からオーステナイト相に変態し、さらに前記加熱手段を出た後に冷却されてマルテンサイト相に戻った状態の前記ワイヤを前記架設対象物に架設する架設工程と、
(A-3) 前記架設工程において架設された前記ワイヤを架設対象物に固定する締結工程と、
を有し、
前記張力調整工程は、
(C-1) 前記搬送工程に際して、前記制御目標値を第1目標値に設定して前記張力を調整する工程と、
(C-2) 前記架設工程および前記締結工程に際して、前記制御目標値を第2目標値に設定して前記張力を調整する工程と、
を有し、
前記第2目標値は、前記架設対象物に架設後の前記ワイヤについての応力目標値に基づいて定められている一方、前記第1目標値は前記第2目標値未満の値とされることを特徴とする製造方法。 In a manufacturing method for laying a wire made of a shape memory alloy on an erected object,
(A) a drawer installation step of drawing out the wire from a winding member around which the wire is wound and laying it on the installation object;
(B) In parallel with the drawer installation step, a detection step of detecting the tension of the wire disposed on the path between the installation object from the winding member;
(C) In parallel with the drawer installation step, a tension adjustment step of adjusting the tension to a predetermined control target value based on the tension value measured in the detection step;
(D) In parallel with the drawer erection step, a heating step of heating a portion of the wire that passes through a predetermined section of a path between the winding member and the erection target to an austenite transformation end temperature or higher,
Have
The wire is transformed from the martensite phase to the austenite phase by the heating process while passing through the predetermined section, and reaches the installation object out of the predetermined section.
The drawer erection process includes
(A-1) a conveying step of conveying the erected object in a state where a relative positional relationship between one end of the wire and the erected object is fixed;
(A-2) The wire in a state where the martensite phase is transformed from the martensite phase to the austenite phase by heating in the heating means after the conveying step, and is cooled and returned to the martensite phase after exiting the heating means. An erection process for erection on the object ;
(A-3) a fastening step of fixing the wire installed in the installation step to an installation object;
Have
The tension adjusting step
(C-1) a step of adjusting the tension by setting the control target value to a first target value in the transporting step;
(C-2) at the time of the installation step and the fastening step, the step of setting the control target value to a second target value and adjusting the tension;
Have
The second target value is determined based on a stress target value for the wire after erection on the erected object, while the first target value is set to a value less than the second target value. production method made shall be the feature.
請求項5に記載の製造方法によって前記架設対象物である前記レンズ駆動機構に前記ワイヤを架設することを特徴とするレンズユニットの製造方法。 In a manufacturing method of a lens unit having a lens driving mechanism that moves a lens by expansion and contraction of a wire made of a shape memory alloy,
Method of manufacturing a lens unit, wherein the wire to the lens drive mechanism and the rack set to Turkey is the erection object by the method of claim 5.
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