JPH02241989A - Shape memory alloy actuator - Google Patents

Shape memory alloy actuator

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Publication number
JPH02241989A
JPH02241989A JP6247189A JP6247189A JPH02241989A JP H02241989 A JPH02241989 A JP H02241989A JP 6247189 A JP6247189 A JP 6247189A JP 6247189 A JP6247189 A JP 6247189A JP H02241989 A JPH02241989 A JP H02241989A
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JP
Japan
Prior art keywords
shape memory
memory alloy
plate
moving
sma
Prior art date
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Pending
Application number
JP6247189A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeto Shibaike
芝池 成人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP6247189A priority Critical patent/JPH02241989A/en
Publication of JPH02241989A publication Critical patent/JPH02241989A/en
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Abstract

PURPOSE:To compact the size, reduce the weight, simplify the construction, and divide the operation into two strokes in one direction in which response speed is high, with regard to a shape memory alloy actuator, by balancing the elastic force of a SMA (shape memory alloy) with the energizing force of an elastic member in the course of a moving locus to stop a moving member. CONSTITUTION:A shape memory treatment is given to a SMA coil 1 in extended condition beforehand so that it may be extended gradually after inverse transformation start temperature is passed by heating. Meantime, a plate 2 is moved against an energizing force of a bias spring 5 to force its top end 2c near a block 11 and turn on a switch 8 by means of its slant surface 2d. Since a heating circuit 10 controls the electricity passing through the coil 1 by means of the signal to keep the temperature of the oil as it is, an object 12 can be carried by moving it together with a base. In addition, when the oil 1 is energized to be heated by the circuit 10, the plate 2 moves while rotating along a cam in clockwise direction to depart its top end 2c from the block 11. Accordingly, the object 12 is unloaded at a moved location of the base, a switch 9 is turned on by means of the top end 2c to stop the supply of electricity from the circuit 10 to the coil 1, and the plate 2 is also stopped by making contact with a stopper 6.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は小型のマニピュレータなどに利用される形状記
憶合金(以下SMAと記す)を利用したアクチュエータ
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an actuator using a shape memory alloy (hereinafter referred to as SMA) used in small manipulators and the like.

従来の技術 一般にSMAアクチュエータは、SMAの持つ熱弾性型
マルテンサイト変態に起因する形状記憶効果を利用して
、SMAとバイアスバネ、或は拮抗する一対のSMAと
いう構成においてSMAを加熱(冷却)シ、その温度差
による変形量を取り出してアクチュエータとして使用す
る。これは、予め形状記憶処理を施され、熱弾性型マル
テンサイトから母相への逆変態開始温度以下で変形され
たSMAが、逆変態終了温度以上に加熱されることによ
って完全に元の形状に戻ろうとする形状回復力を利用す
るのである。従って、他のアクチュエータに比べ非常に
小型で軽量であり、且つ極めて構成が簡単になるという
利点を持っており、小型のマニピュレータなどへの応用
展開が期待されている。ただし温度制御であるため、加
熱・冷却のサイクルを短時間内におさめることが困難で
あり、特に冷却時に関しては、自然に温度が下がるのを
待っていたのでは応答速度が遅くなり実用的なサイクル
が得られず、対象物を掴んですぐに放すといったマニピ
ュレータの基本動作を始め、各種の作業に必要とされる
機能を満足することが出来ない。
Conventional technology In general, SMA actuators utilize the shape memory effect caused by the thermoelastic martensitic transformation of SMA to heat (cool) the SMA in a configuration consisting of an SMA and a bias spring, or a pair of competing SMAs. , the amount of deformation due to the temperature difference is extracted and used as an actuator. This is because the SMA, which has been previously subjected to shape memory treatment and deformed below the temperature at which the reverse transformation from thermoelastic martensite to the parent phase begins, completely returns to its original shape by being heated above the temperature at which the reverse transformation ends. It takes advantage of its ability to recover its shape. Therefore, compared to other actuators, it has the advantage of being extremely small and lightweight, and has an extremely simple configuration, and is expected to be applied to small manipulators and the like. However, since it is a temperature control system, it is difficult to keep the heating/cooling cycle within a short period of time.Especially when cooling, waiting for the temperature to drop naturally will slow down the response speed and make it impractical. The cycle cannot be obtained, and the functions required for various tasks, including basic manipulator movements such as grasping and immediately releasing an object, cannot be satisfied.

これに対し、例えば特開昭62−77882号公報に示
されているSMAアクチュエータのように、SMAコイ
ルの内部にわざわざ冷却用の部材を設けて応答速度を速
(しようとするものも提案されている。
On the other hand, some proposals have been made, such as the SMA actuator shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-77882, in which a cooling member is purposely provided inside the SMA coil to speed up the response speed. There is.

発明が解決しようとする課題 しかしながら前記のような構成では、冷却用の部材だけ
ならまだしも、この部材を冷却するための装置がさらに
必要になり(引用例ではフレオンガスをコンプレッサで
循環させている)、SMAアクチュエータの持つ小型軽
量で且つ簡単な構成という最大の特長が損なわれてしま
うという問題点を有していた。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above-mentioned configuration, although it is sufficient to use only a cooling member, a device for cooling this member is additionally required (in the cited example, Freon gas is circulated by a compressor). This poses a problem in that the greatest features of the SMA actuator, such as being small, lightweight, and having a simple configuration, are lost.

本発明はかかる点に鑑み、非常に小型で軽量であり、且
つ極めて構成が簡単になるというSMAアクチュエータ
の利点を損なうことなく、応答速度を速くして、対象物
を掴んですぐに放すといったマニピュレータの基本動作
を始め、各種の作業に必要とされる機能を満足すること
ができるSMAアクチュエータを提供することを目的と
する。
In view of these points, the present invention provides a manipulator that can quickly grasp and quickly release an object without sacrificing the advantages of the SMA actuator, which are extremely small, lightweight, and extremely simple to configure. The purpose of the present invention is to provide an SMA actuator that can satisfy the functions required for various tasks, including basic operations.

課題を解決するための手段 請求項1記載の発明は、カム形状により移動軌跡を定め
られた移動部材と、この移動部材の移動方向に沿って設
けられ、加熱及び冷却されることによって変形して前記
移動部材を動作させるように構成されたSMAと1.こ
のSMAにバイアス力を与える弾性部材と、SMAを加
熱する加熱制御手段とを備え、この加熱制御手段は、移
動部材の移動軌跡の途中において、SMAの弾性力と弾
性部材の付勢力とを平衡させて移動部材を停止させるよ
うに構成して、停止前の第1のストロークと、停止後の
第2のストロークという1方向で2つのストロークを得
るようにしたことを特徴とする請求項2記載の発明は、
カム形状により移動軌跡を定められた移動部材と、この
移動部材の移動方向に沿って直列に設けられ、加熱及び
冷却されることによって変形して移動部材を動作させる
ように構成された複数のSMAと、この複数のSMAに
バイアス力を与える弾性部材と、複数のSMAをそれぞ
れ加熱する複数の加熱制御手段とを備え、この複数の加
熱制御手段の内の一部が、対応する複数のSMAの内の
一部を加熱することにより、移動部材の移動軌跡の途中
において、複数のSMAの一部による弾性力と弾性部材
の付勢力とを平衡させて移動部材を停止させるように構
成して第1のストロークを得、その後複数の加熱制御手
段が、対応する複数のSMAをすべて加熱することによ
り第2のストロークを得るように構成し、1方向で2つ
のストロークを得るようにしたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems The invention according to claim 1 includes a moving member whose movement locus is determined by a cam shape, and a moving member that is provided along the moving direction of the moving member and that is deformed by being heated and cooled. an SMA configured to operate the moving member; 1. The heating control means includes an elastic member that applies a bias force to the SMA and a heating control means that heats the SMA, and the heating control means balances the elastic force of the SMA and the biasing force of the elastic member during the movement trajectory of the moving member. According to claim 2, the movable member is configured such that the movable member is stopped, and two strokes are obtained in one direction: a first stroke before stopping and a second stroke after stopping. The invention of
A moving member whose movement trajectory is determined by a cam shape, and a plurality of SMAs arranged in series along the moving direction of this moving member and configured to deform when heated and cooled to operate the moving member. , an elastic member that applies a bias force to the plurality of SMAs, and a plurality of heating control means that heats the plurality of SMAs, and a part of the plurality of heating control means controls the corresponding plurality of SMAs. The movable member is configured to be heated to balance the elastic force of some of the plurality of SMAs and the biasing force of the elastic member to stop the movable member during the movement trajectory of the movable member. 1 stroke, and then the plurality of heating control means obtain a second stroke by heating all the corresponding plurality of SMAs, so that two strokes are obtained in one direction. shall be.

作   用 本発明は第1の特徴により、カム形状により移動軌跡を
定められた移動部材をその移動軌跡の途中において、S
MAの弾性力と弾性部材の付勢力とを平衡させて停止さ
せることが可能であるため、その動作を応答速度の速い
1方向で2つのストロークに分けることができ、カム形
状を適当なものにすることで、−非常に小型で軽量であ
り、且つ極めて構成が簡単になるというSMAアクチュ
エータの利点を損なうことなく、対象物を掴んですぐに
放すといったマニピュレータの基本動作を始め、各種の
作業に必要とされる機能を満足することができるSMA
アクチュエータを提供することかでき、 第2の特徴により、カム形状により移動軌跡を定められ
た移動部材をその移動軌跡の途中において、複数のSM
Aの内の一部だけを加熱して、簡単な温度制御だけでそ
れらの弾性力と弾性部材の付勢力とを平衡させて停止さ
せることが可能であるため、その動作を応答速度の速い
1方向で2つのストロークに分けることができ、カム形
状を適当なものにすることで、非常に小型で軽量であり
、且つ極めて構成が簡単になるというSMAアクチュエ
ータの利点を損なうことなく、対象物を掴んですぐに放
すといったマニピュレータの基本動作を始め、各種の作
業に必要とされる機能を満足することができるSMAア
クチュエータを提供することができる。
According to the first feature of the present invention, a moving member whose movement trajectory is determined by a cam shape is moved from S to S in the middle of its movement trajectory.
Since the elastic force of the MA and the biasing force of the elastic member can be balanced and stopped, the operation can be divided into two strokes in one direction with a fast response speed, and the cam shape can be adjusted to an appropriate one. This makes it possible to perform various tasks, including basic manipulator movements such as grasping and immediately releasing an object, without sacrificing the advantages of the SMA actuator, which are extremely small, lightweight, and extremely simple to configure. SMA that can satisfy the required functions
According to the second feature, the actuator moves a moving member whose movement trajectory is determined by the cam shape to a plurality of SMs in the middle of its movement trajectory.
It is possible to heat only a part of A and stop it by balancing the elastic force of those parts and the biasing force of the elastic member with simple temperature control. The SMA actuator can be divided into two strokes in the direction, and with a suitable cam shape, it can move the object without sacrificing the advantages of the SMA actuator, which are very small, lightweight, and extremely simple to configure. It is possible to provide an SMA actuator that can satisfy the functions required for various operations, including basic manipulator operations such as grasping and immediately releasing.

実施例 第1図は本発明の第1の実施例におけるSMAアクチュ
エータ(請求項1記載の発明に対応)の構成図を示すも
のである。第1図において、1は一端がベース(図示せ
ず)に固定され他端がプレート2に係止されたSMAコ
イル、3.4はベースに固定された軸、5は一端がベー
スに固定され他端がプレート2に係止されたバイアスバ
ネ、6はベースに固定されたストッパ、8.9はベース
に固定されたスイッチ、10は加熱用回路である。
Embodiment FIG. 1 shows a configuration diagram of an SMA actuator (corresponding to the invention described in claim 1) in a first embodiment of the present invention. In Fig. 1, 1 is an SMA coil with one end fixed to a base (not shown) and the other end fixed to plate 2, 3.4 is a shaft fixed to the base, and 5 is one end fixed to the base. A bias spring whose other end is fixed to the plate 2, 6 a stopper fixed to the base, 8.9 a switch fixed to the base, and 10 a heating circuit.

また11はベースに固定されたブロックであり、プレー
ト2の先端部2Cとの間で対象物12を挟み込んで固定
するためのものである。プレート2は溝部2aが軸3に
係合しており、またバイアスバネ5の付勢方向から側面
部2bが軸4と当接している。プレート2が前記バイア
スバネ5の付勢力に抗して移動した際は、プレート2の
前記側面部2bにつながる斜面部2dが前記軸4と当接
する。このためプレート2は溝部2a及び側面部2bや
斜面部2dとそれぞれの軸3.4との接触を保ちながら
移動することができる。同図に示す状態においてはスイ
ッチ8.9はともにオフになっており、対象物12もブ
ロック11に固定されてはいない。
Reference numeral 11 denotes a block fixed to the base, and is used to sandwich and fix the object 12 between it and the tip 2C of the plate 2. The plate 2 has a groove 2a that engages with the shaft 3, and a side surface 2b that contacts the shaft 4 from the biasing direction of the bias spring 5. When the plate 2 moves against the urging force of the bias spring 5, the slope portion 2d of the plate 2 connected to the side surface portion 2b comes into contact with the shaft 4. Therefore, the plate 2 can move while maintaining contact with the groove portion 2a, side surface portion 2b, and slope portion 2d and the respective shafts 3.4. In the state shown in the figure, both switches 8 and 9 are off, and the object 12 is not fixed to the block 11 either.

以上のように構成された本実施例のSMAアクチュエー
タにおいて、以下その動作を説明する。
The operation of the SMA actuator of this embodiment configured as described above will be described below.

この状態で加熱用回路10によってSMAコイル1に、
例えばパルス幅変調(PWH)方式を用いて通電加熱す
る。SMAコイル1は予め伸びた状態に形状記憶処理さ
れており、この加熱によって逆変態開始温度を過ぎると
徐々に伸びようとする。この形状回復力は逆変態終了温
度時においては低温時の変形応力に比べて数倍大きく、
また温度の上昇とともに次第に大きくなるため、やがて
バイアスバネ5の付勢力に抗してプレート2を移動させ
、プレート2の先端部2cをブロック11に接近させる
。そして先端部2cが対象物12をブロック11との間
に挟み込んで固定した時点でプレート2の斜面部2dに
よってスイッチ8がオンになる。この状態を第2図に実
線にて示す。
In this state, the heating circuit 10 connects the SMA coil 1 to
For example, heating is performed by applying electricity using a pulse width modulation (PWH) method. The SMA coil 1 has been subjected to shape memory treatment to be stretched in advance, and as a result of this heating, it gradually tries to stretch once the reverse transformation start temperature has passed. This shape recovery force is several times larger than the deformation stress at low temperature at the end temperature of reverse transformation.
Further, as the temperature increases, the force gradually increases, so that the plate 2 is eventually moved against the biasing force of the bias spring 5, and the tip end 2c of the plate 2 is brought closer to the block 11. The switch 8 is turned on by the slope portion 2d of the plate 2 when the tip portion 2c sandwiches and fixes the object 12 with the block 11. This state is shown by the solid line in FIG.

スイッチ8がオンになると、その信号によって加熱用回
路10はSMAコイル1への通電を制御し温度をそのま
まに保つ。この結果、例えばプレート2の先端部2cと
ブロック11との間で把持動作が可能となり、ベースご
と移動させれば対象物12を運ぶことができる。
When the switch 8 is turned on, the heating circuit 10 controls the energization of the SMA coil 1 in response to the signal, and maintains the temperature as it is. As a result, a gripping operation can be performed between, for example, the tip 2c of the plate 2 and the block 11, and the object 12 can be carried by moving the base together.

一方、この状態からさらに加熱用回路10によってSM
Aコイル1に通電加熱すると、SMAコイル1はさらに
伸びようとする。ところがプレート2の側面部2bは斜
面部2dにつながっているためプレート2はこのカム形
状に沿って徐々に時計方向に回転しながら移動し、結果
的に先端部2Cはブロック11から離間することになる
。従って対象物12の把持動作が解除され、ベースの移
動場所に対象物12を置くことができる。ここでプレー
ト2の先端部2cによってスイッチ9がオンになり、そ
の信号によって加熱用回路10はSMAコイル1への通
電を終了し、またプレート2もストッパ6に当接して移
動しなくなる。この状態を第2図に一点鎖線にて示す。
On the other hand, from this state, the SM is further heated by the heating circuit 10.
When the A coil 1 is heated by electricity, the SMA coil 1 tends to expand further. However, since the side surface 2b of the plate 2 is connected to the slope 2d, the plate 2 gradually rotates clockwise along this cam shape and moves, and as a result, the tip 2C separates from the block 11. Become. Therefore, the gripping operation of the object 12 is released, and the object 12 can be placed at the moving location of the base. Here, the switch 9 is turned on by the tip 2c of the plate 2, and in response to the signal, the heating circuit 10 terminates the energization of the SMA coil 1, and the plate 2 also comes into contact with the stopper 6 and stops moving. This state is shown in FIG. 2 by a dashed line.

通電を終了されたSMAコイル1はやがて冷却され、バ
イアスバネ5の付勢力によってプレート2が初期の状態
(第1図参照)に戻る。
The SMA coil 1 that has been de-energized is eventually cooled down, and the biasing force of the bias spring 5 causes the plate 2 to return to its initial state (see FIG. 1).

以上のように本実施例によれば、側面部2b及び斜面部
2dからなるカム形状により移動軌跡を定められたプレ
ート2をSMAコイル1への加熱を制御して移動軌跡の
途中において停止させることにより、応答速度の速い1
方向でプレート2の移動を2つのストロークに分けて、
対象物12を掴んですぐに放すといったことができる。
As described above, according to this embodiment, the plate 2 whose movement trajectory is determined by the cam shape consisting of the side surface portion 2b and the slope portion 2d can be stopped in the middle of the movement trajectory by controlling the heating to the SMA coil 1. Due to this, the response speed is fast1
Divide the movement of plate 2 into two strokes in the direction,
It is possible to grasp the object 12 and immediately release it.

なお、本実施例においてバイアスバネ5は普通のバネで
構成したが、これも弾性部材の一種であるSMAで構成
し新た番と加熱用回路を設けて、途中停止位置の制御を
2つのSMAを拮抗させて行なうようにしてもよい。ま
た、ベースに固定されたブロック11に対してプレート
2などからなる1組の移動機構によって構成したが、本
実施例の移動機構をもう1組設けても良いことは言うま
でもない。また、途中停止位置をスイッチ8で構成した
が、圧力センサなどを利用しても構成できる。
In this embodiment, the bias spring 5 is made of an ordinary spring, but it is also made of SMA, which is a type of elastic member, and is equipped with a new number and a heating circuit, so that the midway stop position can be controlled using two SMAs. They may be performed in an antagonistic manner. Further, although the block 11 fixed to the base is configured with one set of moving mechanisms including the plate 2, etc., it goes without saying that one more set of moving mechanisms may be provided in this embodiment. Further, although the intermediate stop position is configured by the switch 8, it can also be configured by using a pressure sensor or the like.

第3図は本発明の第2の実施例におけるSMAアクチュ
エータ(請求項2記載の発明に対応)の構成図を示すも
のである。第3図において、21a12 l bは直列
に接続され、一端がベース(図示せず)に固定され他端
がプレート22に係止されたSMAコイル、23.24
はベースに固定された軸、25は一端がベースに固定さ
れ他端がプレート22に係止されたバイアスバネ、26
はベースに固定されたストッパ、29はベースに固定さ
れたスイッチ、30a130bはそれぞれSMAコイル
21a121bに対応する加熱用回路である。また31
はベースに固定されたブロックであり、プレート22の
先端部22cとの間で対象物32を挟み込んで固定する
ためのものである。
FIG. 3 shows a configuration diagram of an SMA actuator (corresponding to the invention set forth in claim 2) in a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, 21a12lb are SMA coils connected in series, one end fixed to the base (not shown) and the other end locked to the plate 22, 23.24
25 is a shaft fixed to the base; 25 is a bias spring having one end fixed to the base and the other end locked to the plate 22; 26
29 is a stopper fixed to the base, 29 is a switch fixed to the base, and 30a130b is a heating circuit corresponding to the SMA coil 21a121b, respectively. Also 31
is a block fixed to the base, and is used to sandwich and fix the object 32 between it and the tip 22c of the plate 22.

プレート22は溝部22aが軸23に係合しており、ま
たバイアスバネ25の付勢方向から側面部22bが軸2
4と当接している。プレート22が前記バイアスバネ2
5の付勢力に抗して移動した際は、プレート22の前記
側面部22につながる斜面部22dが前記軸24と当接
する。このためプレート22は溝部22a及び側面部2
2bや斜面部22dとそれぞれの軸23.24との接触
を保ちながら移動することができる。同図に示す状態に
おいては、スイッチ29はオフになっており、対象物3
2もブロック31に固定されてはいない。
In the plate 22, a groove 22a engages with the shaft 23, and a side surface 22b engages with the shaft 23 from the biasing direction of the bias spring 25.
It is in contact with 4. The plate 22 is the bias spring 2
When the plate 22 moves against the biasing force 5, the slope portion 22d of the plate 22 connected to the side surface portion 22 comes into contact with the shaft 24. Therefore, the plate 22 has a groove 22a and a side surface 2.
It is possible to move while maintaining contact between the shafts 23 and 2b and the slope portion 22d and the respective shafts 23 and 24. In the state shown in the figure, the switch 29 is off, and the object 3
2 is also not fixed to block 31.

加熱用回路30a130bはそれぞれSMAコイル21
a、21bを個別に加熱することが出来る。
The heating circuits 30a and 30b each have an SMA coil 21.
a and 21b can be heated individually.

以上のように構成された本実施例のSMAアクチュエー
タにおいて、以下その動作を説明する。
The operation of the SMA actuator of this embodiment configured as described above will be described below.

この状態で加熱用回路30aによってSMAコイル21
aに、例えばパルス幅変調(PWH)方式を用いて通電
加熱する。SMAコイル21aは予め伸びた状態に形状
記憶処理されており、この加熱によって逆変態開始温度
を過ぎると徐々に伸びようとする。この形状回復力は逆
変態終了温度時においては低温時の変形応力に比べて数
倍大きく、また温度の上昇とともに次第に大きくなるた
め、やがてバイアスバネ25の付勢力に抗してプレート
22を移動させ、プレート22の先端部22cをブロッ
ク31に接近させる。そして逆変態終了温度以上になっ
た時点でバイアスバネ25の付勢力と平衡する状態で安
定し、先端部22cが対象物32をブロック31との間
に挟み込んで固定する。この状態を第4図の実線にて示
す。
In this state, the SMA coil 21 is heated by the heating circuit 30a.
(a) is electrically heated using, for example, a pulse width modulation (PWH) method. The SMA coil 21a has been subjected to shape memory treatment to be stretched in advance, and as a result of this heating, it gradually tries to stretch once the reverse transformation start temperature has passed. This shape recovery force is several times larger than the deformation stress at low temperatures at the reverse transformation end temperature, and gradually increases as the temperature rises, so that the plate 22 eventually moves against the biasing force of the bias spring 25. , the tip 22c of the plate 22 is brought close to the block 31. When the temperature reaches or exceeds the reverse transformation end temperature, the object 32 is stabilized in equilibrium with the biasing force of the bias spring 25, and the tip 22c sandwiches the object 32 with the block 31 and fixes it. This state is shown by the solid line in FIG.

加熱用回路30aは白MAコイル21aへの通電を制御
し温度を逆変態終了温度以上に保つ。この結果、例えば
プレート22の先端部22cとブロック31との間で把
持動作が可能となり、べ−スごと移動させれば対象物3
2を運ぶことができる。
The heating circuit 30a controls energization to the white MA coil 21a to maintain the temperature above the reverse transformation end temperature. As a result, for example, a gripping operation can be performed between the tip 22c of the plate 22 and the block 31, and if the entire base is moved, the object 3 can be gripped.
Can carry 2.

一方、この状態から今度は加熱用回路30bによってS
MAコイル21bに通電加熱すると、SMAコイル21
bが伸びようとする。ところがプレート22の側面部2
2bは斜面部22dにつながっているためプレート22
は、カム形状に沿って徐々に時計方向に回転しながら移
動し、結果的に先端部22cはブロック31から離間す
ることになる。従って対象物32の把持動作が解除され
、ベースの移動場所に対象物32を置くことができる。
On the other hand, from this state, S
When the MA coil 21b is heated by electricity, the SMA coil 21
b tries to grow. However, the side surface 2 of the plate 22
2b is connected to the slope portion 22d, so the plate 22
moves while gradually rotating clockwise along the cam shape, and as a result, the tip 22c is separated from the block 31. Therefore, the gripping operation of the object 32 is released, and the object 32 can be placed at the moving location of the base.

ここでプレート22の先端部22cによってスイッチ2
9がオンになり、その信号によって加熱用回路30a、
30bはSMA:Iイル21a121bへの通電を終了
し、またプレート22もストッパ26に当接して移動し
なくなる。この状態を第4図に一点鎖線にて示す。通電
を終了されたSMAコイル21a、21bはやがて冷却
され、バイアスバネ25の付勢力によってプレート22
が初期の状態(第3図参照)に戻る。
Here, the tip 22c of the plate 22 causes the switch 2 to
9 is turned on, and the heating circuit 30a,
30b finishes energizing the SMA:I coil 21a121b, and the plate 22 also comes into contact with the stopper 26 and stops moving. This state is shown in FIG. 4 by a dashed line. The SMA coils 21a and 21b that have been de-energized are eventually cooled down, and the biasing force of the bias spring 25 forces the plate 22
returns to its initial state (see Figure 3).

以上のように本実施例によれば、側面部22b及び斜面
部22dからなるカム形状により移動軌跡を定められた
プレート22をSMAコイル21aだけを加熱して移動
軌跡の途中において停止させることにより、簡単な温度
制御で応答速度の速い1方向でプレート22の移動を2
つのストロークに分けて、対象物を32を掴んですぐに
放すといったことができる。
As described above, according to this embodiment, by heating only the SMA coil 21a and stopping the plate 22 whose movement trajectory is determined by the cam shape consisting of the side surface portion 22b and the slope portion 22d in the middle of the movement trajectory, The plate 22 can be moved in two directions in one direction with simple temperature control and fast response speed.
It is possible to divide the stroke into two strokes, such as grasping the object 32 and immediately releasing it.

なお、本実施例においてバイアスバネ25は普通のバ′
ネで構成したが、これも弾性部材の一種であるSMAで
構成し新たに加熱用回路を設けて、途中停止位置の制御
をSMA同志を拮抗させて行なうようにしてもよい。ま
た、ブロック31をベースに固定された物で構成したが
、本実施例の移動機構をもう1組設けても良いことは言
うまでもない。
In this embodiment, the bias spring 25 is an ordinary spring.
However, this may also be made of SMA, which is a type of elastic member, and a heating circuit may be newly provided to control the midway stop position by having the SMAs compete against each other. Further, although the block 31 is constructed of an object fixed to the base, it goes without saying that one more set of moving mechanisms of this embodiment may be provided.

さらに第1の実施例にて説明した場合と同様に、途中停
止位置をスイッチや圧力センナなどを利用して検出して
もよい。
Further, as in the case described in the first embodiment, the intermediate stop position may be detected using a switch, a pressure sensor, or the like.

発明の詳細 な説明したように、請求項1記載の発明によれば、カム
形状により移動軌跡を定められた移動部材をその移動軌
跡の途中において、SMAの弾性力と弾性部材の付勢力
とを平衡させて停止させることが可能であるため、その
動作を応答速度の速い1方向で2つのストロークに分け
ることができ、カム形状を適当なものにすることで、非
常に小型で軽量であり、且つ極めて構成が簡単になると
いうSMAアクチュエータの利点を損なうことなく、対
象物を掴んですぐに放すといったマニピュレータの基本
動作を始め、各種の作業に必要とされる機能を満足する
ことができるSMAアクチュエータを提供することがで
き、 請求項2記載の発明によれば、カム形状により移動軌跡
を定められた移動部材をその移動軌跡の途中において、
複数のSMAの内の一部だけを加熱して、簡単な温度制
御だけでそれらの弾性力と弾性部材の付勢力とを平衡さ
せて停止させることが可能であるため、その動作を応答
速度の速い1方向で2つのストロークに分けることがで
き、カム形状を適当なものにすることで、非常に小型で
軽量であり、且つ極めて構成が簡単になるというSMA
アクチュエータの利点を損なうことなく、対象物を掴ん
ですぐに放すといったマニピュレータの基本動作を始め
、各種の作業に必要とされる機能を満足することができ
るSMAアクチュエータを提供することができ、その実
用的効果は太きい。
As described in detail, according to the invention described in claim 1, the elastic force of the SMA and the biasing force of the elastic member are applied to the moving member whose movement trajectory is determined by the cam shape in the middle of the movement trajectory. Since it is possible to balance and stop, the operation can be divided into two strokes in one direction with a fast response speed, and by making the cam shape appropriate, it is extremely small and lightweight. In addition, the SMA actuator can satisfy the functions required for various tasks, including the basic operation of a manipulator such as grasping an object and immediately releasing it, without sacrificing the advantage of the SMA actuator that it has an extremely simple configuration. According to the invention described in claim 2, the moving member whose movement trajectory is determined by the cam shape is moved in the middle of its movement trajectory,
It is possible to heat only some of the multiple SMAs and stop them by balancing their elastic forces and the biasing force of the elastic member with simple temperature control, so the operation can be controlled by reducing the response speed. SMA can be divided into two strokes in one fast direction, and by choosing an appropriate cam shape, it is extremely small, lightweight, and extremely easy to configure.
We can provide an SMA actuator that can satisfy the functions required for various tasks, including basic manipulator operations such as grasping an object and immediately releasing it, without sacrificing the advantages of the actuator. The effect is strong.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例における形状記憶合金ア
クチュエータの構成図、第2図は同形状記憶合金アクチ
ュエータの動作説明図、第3図は本発明の第2の実施例
における形状記憶合金アクチュエータの構成図、第4図
は同形状記憶合金アクチュエータの動作説明図である。 1・・・形状記憶合金コイル、2・・・プレート、2a
81.溝部、2 b 、、、側面部、2d、、、斜面部
、3.4・・・軸、5・・・バイアスバネ、8・・・ス
イッチ、10・・・加熱用回路、21 a121 b・
・・形状記憶合金コイル、 22−・・プレート、 2
2a、、、溝部、 22b、、。 側面部、 22 d 、、、斜面部、 23. 24・・・軸、 …バイアスバネ、 0a1 30b・・・加熱用回路。
FIG. 1 is a configuration diagram of a shape memory alloy actuator in a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the same shape memory alloy actuator, and FIG. 3 is a shape memory in a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of the alloy actuator, and is an explanatory diagram of the operation of the same shape memory alloy actuator. 1... Shape memory alloy coil, 2... Plate, 2a
81. Groove portion, 2 b, , Side portion, 2 d, Slope portion, 3.4... Shaft, 5... Bias spring, 8... Switch, 10... Heating circuit, 21 a121 b.
...Shape memory alloy coil, 22-...Plate, 2
2a, , groove portion, 22b, . Side part, 22 d, slope part, 23. 24...Axis,...Bias spring, 0a1 30b...Heating circuit.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)カム形状により移動軌跡を定められた移動部材と
、この移動部材の移動方向に沿って設けられ、加熱及び
冷却されることによって変形して前記移動部材を動作さ
せるように構成された形状記憶合金と、この形状記憶合
金にバイアス力を与える弾性部材と、前記形状記憶合金
を加熱する加熱制御手段とを備え、この加熱制御手段は
、前記移動部材の移動軌跡の途中において、前記形状記
憶合金の弾性力と前記弾性部材の付勢力とを平衡させて
前記移動部材を停止させるように構成して、停止前の第
1のストロークと、停止後の第2のストロークという1
方向で2つのストロークを得るようにしたことを特徴と
する形状記憶合金アクチュエータ。
(1) A moving member whose movement trajectory is determined by a cam shape, and a shape that is provided along the moving direction of this moving member and is configured to deform when heated and cooled to operate the moving member. A memory alloy, an elastic member that applies a bias force to the shape memory alloy, and a heating control means for heating the shape memory alloy, the heating control means controlling the shape memory alloy during the movement trajectory of the moving member. The movable member is configured to be stopped by balancing the elastic force of the alloy and the biasing force of the elastic member, and the movable member is configured to have a first stroke before stopping and a second stroke after stopping.
A shape memory alloy actuator characterized in that it obtains two strokes in two directions.
(2)カム形状により移動軌跡を定められた移動部材と
、この移動部材の移動方向に沿って直列に設けられ、加
熱及び冷却されることによって変形して前記移動部材を
動作させるように構成された複数の形状記憶合金と、こ
の複数の形状記憶合金にバイアス力を与える弾性部材と
、前記複数の形状記憶合金をそれぞれ加熱する複数の加
熱制御手段とを備え、この複数の加熱制御手段の内の一
部が、対応する前記複数の形状記憶合金の内の一部を加
熱することにより、前記移動部材の移動軌跡の途中にお
いて、前記複数の形状記憶合金の一部による弾性力と前
記弾性部材の付勢力とを平衡させて前記移動部材を停止
させるように構成して第1のストロークを得、その後前
記複数の加熱制御手段が、対応する前記複数の形状記憶
合金をすべて加熱することにより第2のストロークを得
るように構成し、1方向で2つのストロークを得るよう
にしたことを特徴とする形状記憶合金アクチュエータ。
(2) A movable member whose movement locus is determined by a cam shape, and a movable member arranged in series along the moving direction of the movable member, and configured to deform when heated and cooled to operate the movable member. a plurality of shape memory alloys, an elastic member that applies a bias force to the plurality of shape memory alloys, and a plurality of heating control means for respectively heating the plurality of shape memory alloys; By heating a corresponding part of the plurality of shape memory alloys, the elastic force due to the part of the plurality of shape memory alloys and the elastic member are reduced during the movement trajectory of the moving member. The movable member is configured to be stopped by balancing the biasing force of the movable member to obtain a first stroke, and then the plurality of heating control means heat all of the corresponding shape memory alloys to obtain a first stroke. A shape memory alloy actuator characterized in that it is configured to obtain two strokes, and is configured to obtain two strokes in one direction.
(3)カム形状を、ある点に対して第1のストロークで
移動部材が接近し、第2のストロークで離間するように
構成したことを特徴とする請求項1または2記載の形状
記憶合金アクチュエータ。
(3) The shape memory alloy actuator according to claim 1 or 2, wherein the cam shape is configured such that the moving member approaches a certain point in the first stroke and moves away from it in the second stroke. .
(4)加熱制御手段は、移動部材の停止すべき位置を検
知する検知部材を有し、この検知部材からの信号によっ
て加熱制御を行なうように構成したことを特徴とする請
求項1または2記載の形状記憶合金アクチュエータ。
(4) The heating control means has a detection member for detecting a position at which the moving member should stop, and is configured to perform heating control based on a signal from the detection member. shape memory alloy actuator.
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