JPH03166347A - 二方向形状記憶コイルばねの製造方法 - Google Patents
二方向形状記憶コイルばねの製造方法Info
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- JPH03166347A JPH03166347A JP30597589A JP30597589A JPH03166347A JP H03166347 A JPH03166347 A JP H03166347A JP 30597589 A JP30597589 A JP 30597589A JP 30597589 A JP30597589 A JP 30597589A JP H03166347 A JPH03166347 A JP H03166347A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は形状記・憶合金からなり自発形状変化量の大き
い二方向形状記憶コイルばねの製造方法に関するもので
ある。
い二方向形状記憶コイルばねの製造方法に関するもので
ある。
形状記憶合金は産業分野に広く用いられており、材料形
状は多種にわたるが、形状回復の際の変化量を大きくで
きる形状という観点から効果的なコイルばねとして一般
に利用されている。
状は多種にわたるが、形状回復の際の変化量を大きくで
きる形状という観点から効果的なコイルばねとして一般
に利用されている。
最もよく利用されるのが、第１１図に示すように通常高
温和である母相の形状のみを記憶する一方向形状記憶の
コイルばね（１）とバイアスばね（２）とを組み合わせ
た二方向性素子としてである。しかしバイアスばねを必
要とするため材料コストの点やアクチュエーター等の設
計において寸法の小型化を実現できないなどの難点があ
る。
温和である母相の形状のみを記憶する一方向形状記憶の
コイルばね（１）とバイアスばね（２）とを組み合わせ
た二方向性素子としてである。しかしバイアスばねを必
要とするため材料コストの点やアクチュエーター等の設
計において寸法の小型化を実現できないなどの難点があ
る。
そこで高温相に加えて低温相であるマルテンサイト相の
形状も記憶する二方向形状記憶効果を利用したコイルば
ねが開発され上記の問題を解決する試みがなされた．こ
の二方向形状記憶コイルばねは、温度の上下に対して可
逆的に繰り返し変形動作するものである．具体的には第
１図に示すように（ａ）の低温において伸びているもの
が（ｂ）の高．温において縮み、また（Ｃ）の低温にお
いて伸び、（ｄ）の高温において縮む形状変化を可逆的
に繰り返すものである。また上記とは逆に低温で縮んで
いるものが、高温で伸び低温で縮み、さらに高温で伸び
る形状を可逆的に繰り返すものである。
形状も記憶する二方向形状記憶効果を利用したコイルば
ねが開発され上記の問題を解決する試みがなされた．こ
の二方向形状記憶コイルばねは、温度の上下に対して可
逆的に繰り返し変形動作するものである．具体的には第
１図に示すように（ａ）の低温において伸びているもの
が（ｂ）の高．温において縮み、また（Ｃ）の低温にお
いて伸び、（ｄ）の高温において縮む形状変化を可逆的
に繰り返すものである。また上記とは逆に低温で縮んで
いるものが、高温で伸び低温で縮み、さらに高温で伸び
る形状を可逆的に繰り返すものである。
二方向形状記憶効果は、一方向形状記憶材料を強度に変
形したり、拘束状態で熱処理を行ったり、熱サイクルを
施したりすると現れることが知られている。
形したり、拘束状態で熱処理を行ったり、熱サイクルを
施したりすると現れることが知られている。
しかしながらこのような方法では二方向形状記憶コイル
ばねの高温側と低温側の両方の形状の正確な記憶処理を
行うこと及び発生力や温度ヒステリシスの制御が困難で
あった。しかも温度サイクルを繰り返すと、二方向形状
記憶特性が劣化する。
ばねの高温側と低温側の両方の形状の正確な記憶処理を
行うこと及び発生力や温度ヒステリシスの制御が困難で
あった。しかも温度サイクルを繰り返すと、二方向形状
記憶特性が劣化する。
コイルばねの場合強加工を施すことが難しく高温側と低
温側の形状の差である自発形状変化量が小さいために適
用範囲が狭く産業上用いられることが少なかった。
温側の形状の差である自発形状変化量が小さいために適
用範囲が狭く産業上用いられることが少なかった。
また二方向形状記憶処理は手間がかかり、二方向形状記
憶コイルばねを量産できなかった．〔発明が解決しよう
とする課題〕 本発明は上記の問題について検討の結果、比較的簡単な
方法により形状記憶コイルばねに自発形状変化量の大き
く、かつ記憶特性の優れた二方向形状記憶コイルばねが
得られる製造方法を開発したものである。
憶コイルばねを量産できなかった．〔発明が解決しよう
とする課題〕 本発明は上記の問題について検討の結果、比較的簡単な
方法により形状記憶コイルばねに自発形状変化量の大き
く、かつ記憶特性の優れた二方向形状記憶コイルばねが
得られる製造方法を開発したものである。
〔課題を解決するための手段および作用］本発明は、形
状記憶合金線をコイルばねに成形し形状記憶熱処理を行
った後、該コイルばねを曲率が逆転する方向に再成形す
ることを特徴とする二方向形状記憶コイルばねの製造方
法でありまた形状記憶合金線をコイルばねに成形し形状
記憶熱処理を行った後、該コイルばねを曲率が逆転する
方向に或形し、しかる後該コイルばねに強加工、時効処
理、トレーニング処理などの処理を単独もしくは複合し
て行うことを特徴とする二方向形状記憶コイルばねの製
造方法である。
状記憶合金線をコイルばねに成形し形状記憶熱処理を行
った後、該コイルばねを曲率が逆転する方向に再成形す
ることを特徴とする二方向形状記憶コイルばねの製造方
法でありまた形状記憶合金線をコイルばねに成形し形状
記憶熱処理を行った後、該コイルばねを曲率が逆転する
方向に或形し、しかる後該コイルばねに強加工、時効処
理、トレーニング処理などの処理を単独もしくは複合し
て行うことを特徴とする二方向形状記憶コイルばねの製
造方法である。
すなわち本発明は第２図に製造工程の概略を示すように
、先ずＮ ｉ−Ｔ ｉ合金などの形状記憶合金線からな
るコイルばね（１）を図（ａ）に示すようにたとえば伸
びた状態にして所定の形状記憶熱処理を行った後、この
コイルばねを図（ｂ）に示すように曲率が逆転する方向
に巻替えを行って歪を与えるものである。この巻替えを
詳しく説明すると、第３図に示すように伸びた状態のコ
イルばね（１）をそのまま心棒（３）に通し、その一端
を固定端子（４）により固定し、別の一端を心棒（３′
〉の固定端子（４′）に固定し、心棒（３′）を回転さ
せ心棒（３）のコイルぱね（１）を心棒（３′）に密着
状態のコイルばね（１′）に巻替えを行うものである。
、先ずＮ ｉ−Ｔ ｉ合金などの形状記憶合金線からな
るコイルばね（１）を図（ａ）に示すようにたとえば伸
びた状態にして所定の形状記憶熱処理を行った後、この
コイルばねを図（ｂ）に示すように曲率が逆転する方向
に巻替えを行って歪を与えるものである。この巻替えを
詳しく説明すると、第３図に示すように伸びた状態のコ
イルばね（１）をそのまま心棒（３）に通し、その一端
を固定端子（４）により固定し、別の一端を心棒（３′
〉の固定端子（４′）に固定し、心棒（３′）を回転さ
せ心棒（３）のコイルぱね（１）を心棒（３′）に密着
状態のコイルばね（１′）に巻替えを行うものである。
この際コイルばねの巻方向を変えるように巻替えを行う
とさらに効果的である。
とさらに効果的である。
なお第４図は左巻きを右巻きにする巻き方向を逆転させ
ている。図において（ｂ）は巻替え進行状態を示す。上
記巻変えによりコイルばねに大きな歪を加えることがで
きる。
ている。図において（ｂ）は巻替え進行状態を示す。上
記巻変えによりコイルばねに大きな歪を加えることがで
きる。
さて上記のように巻変えたコイルばねはこの後強加工、
拘束時効、トレーニングなどの処理を単独もしくは複合
して行なう二方向形状記憶処理により、二方向形状記憶
合金を作製する。
拘束時効、トレーニングなどの処理を単独もしくは複合
して行なう二方向形状記憶処理により、二方向形状記憶
合金を作製する。
以上の工程を経て製造されたコイルばねは二方向形状記
憶効果の目安である高温時と低温時とのコイルばねの自
由長の差が大きく、温度サイクルに対して優れた二方向
形状記憶コイルばねが得られる。
憶効果の目安である高温時と低温時とのコイルばねの自
由長の差が大きく、温度サイクルに対して優れた二方向
形状記憶コイルばねが得られる。
本発明において用いられる形状記憶合金線はＮｉ−Ｔｉ
およびＮｉ−Ｔｉ系合金あるいはＣｕＺｎ−Ａｆｆｉ，
Ｃｕ−Ａ／！−ＮｉなどのＣｕ系合金その他公知の形状
記憶合金が適用できる。このうち自発形状変化量、耐食
性などの点からＮｉ−ＴｉおよびＮｉ−Ｔｉ系合金の線
が特に望ましい。
およびＮｉ−Ｔｉ系合金あるいはＣｕＺｎ−Ａｆｆｉ，
Ｃｕ−Ａ／！−ＮｉなどのＣｕ系合金その他公知の形状
記憶合金が適用できる。このうち自発形状変化量、耐食
性などの点からＮｉ−ＴｉおよびＮｉ−Ｔｉ系合金の線
が特に望ましい。
またコイルばねと同様な形状、機能を有する各種ばねに
も適用が可能であり、線の形も九線、角線、異径線など
各種のものが適用できる。
も適用が可能であり、線の形も九線、角線、異径線など
各種のものが適用できる。
以下に本発明の一実施例について説明する。
実施例ｌ
Ｎ ｉ ４９．５ａｔ％、Ｔｉが５０．５ａｔ％の組成
のＮｉＴｉ合金線をＤ／ｄ＝９、ピンチ間隔５叩、ｎ一
１０として、第２図（ａ）に示す形状に成形した後、こ
の形状で４５０゜Ｃに１時間保持して形状記憶処理を行
った。これを第２図（ｂ）および第３図に示すようにコ
イルばね（１）を心棒（３′）にコイルばね（１′）を
巻変え曲率が逆転したコイルばねを作製した。次いでこ
のコイルばねに２００ｍｍまで伸ばす引っ張り加工を施
して二方向形状記憶処理を施した。二方向形状記憶効果
特性を調べるために高温時（１２０’Ｃ）と低温時（２
０゜Ｃ）でのコイルばね自由長変化を調べた。この結果
を第５図に示す。縦軸に自由長変化、横軸に高温・低温
の温度サイクルをとる。比較のため曲率を変えずに巻方
向だけ変えたコイルばねの自由長変化を示す。このコイ
ルばねは高温で縮み、低温で伸びる二方向性を示す。
のＮｉＴｉ合金線をＤ／ｄ＝９、ピンチ間隔５叩、ｎ一
１０として、第２図（ａ）に示す形状に成形した後、こ
の形状で４５０゜Ｃに１時間保持して形状記憶処理を行
った。これを第２図（ｂ）および第３図に示すようにコ
イルばね（１）を心棒（３′）にコイルばね（１′）を
巻変え曲率が逆転したコイルばねを作製した。次いでこ
のコイルばねに２００ｍｍまで伸ばす引っ張り加工を施
して二方向形状記憶処理を施した。二方向形状記憶効果
特性を調べるために高温時（１２０’Ｃ）と低温時（２
０゜Ｃ）でのコイルばね自由長変化を調べた。この結果
を第５図に示す。縦軸に自由長変化、横軸に高温・低温
の温度サイクルをとる。比較のため曲率を変えずに巻方
向だけ変えたコイルばねの自由長変化を示す。このコイ
ルばねは高温で縮み、低温で伸びる二方向性を示す。
本発明によるコイルばねは自由長変化が大きく、温度サ
イクルに対しても安定した優れた二方向形状記憶特性を
示した。
イクルに対しても安定した優れた二方向形状記憶特性を
示した。
実施例２
実施例ｌにおいて作製した第２図（ｆ）に示すコイルば
ねを再度曲率を変える巻変えを行なって（８）のコイル
ばねを作製した。このコイルばねは高温で伸び、低温で
縮む二方向性を示す。このコイルばねの高温と低温での
自由長変化を第６図に示す．図から明らかなように本発
明によるコイルばねは従来のものに比べ自由長変化が大
きくサイクルに対しても安定していることが確認された
。
ねを再度曲率を変える巻変えを行なって（８）のコイル
ばねを作製した。このコイルばねは高温で伸び、低温で
縮む二方向性を示す。このコイルばねの高温と低温での
自由長変化を第６図に示す．図から明らかなように本発
明によるコイルばねは従来のものに比べ自由長変化が大
きくサイクルに対しても安定していることが確認された
。
実施例３
実施例ｌと同様なコイルばね再成形後、コイルばね長を
２００１ＩＩＩｌまで伸ばした後、１６０’Ｃで３０分
の拘束時効処理を行った。この結果コイルばねは高温で
縮み、低温で伸びる二方向性を示した。このコイルばネ
（７）高ｍ（ １２０゜Ｃ）ト低温（２０゜Ｃ）での自
由長変化を第７図に示す。図から明らかなように本発明
によるコイルばねは従来のものに比べ自由長変化が大き
くサイクルに対しても安定していることが確認された。
２００１ＩＩＩｌまで伸ばした後、１６０’Ｃで３０分
の拘束時効処理を行った。この結果コイルばねは高温で
縮み、低温で伸びる二方向性を示した。このコイルばネ
（７）高ｍ（ １２０゜Ｃ）ト低温（２０゜Ｃ）での自
由長変化を第７図に示す。図から明らかなように本発明
によるコイルばねは従来のものに比べ自由長変化が大き
くサイクルに対しても安定していることが確認された。
実施例４
実施例３において作製した第２図（ｆ）に示すコイルば
ねを再度曲率を変える巻変えを行って（ｇ）のコイルば
ねを作製した。このコイルばねは高温で伸び、低温で縮
む二方向性を示す。このコイルばねの高温（ １２０℃
）と低温（２０゜Ｃ）での自由長変化を第８図に示す。
ねを再度曲率を変える巻変えを行って（ｇ）のコイルば
ねを作製した。このコイルばねは高温で伸び、低温で縮
む二方向性を示す。このコイルばねの高温（ １２０℃
）と低温（２０゜Ｃ）での自由長変化を第８図に示す。
図から明らかなように本発明によるコイルばねは従来の
ものに比べ自由長変化が大きくサイクルに対しても安定
していることが確認された． 実施例５ 実施例１と同様なコイルばね再成形後、コイルばね長を
２００閣まで伸ばした後、そのまま拘束して１２０゜Ｃ
と２０゜Ｃの温度サイクルトレーニング処理を行った。
ものに比べ自由長変化が大きくサイクルに対しても安定
していることが確認された． 実施例５ 実施例１と同様なコイルばね再成形後、コイルばね長を
２００閣まで伸ばした後、そのまま拘束して１２０゜Ｃ
と２０゜Ｃの温度サイクルトレーニング処理を行った。
この結果コイルばねは高温で縮み、低温で伸びる二方向
性を示した。このコイルばねの高温（ｌ２０゜Ｃ）と低
温（２０℃）での自由長変化を第９図に示す。図から明
らかなように本発明によるコイルばねは従来のものに比
べ自由長変化が大きくサイクルに対しても安定している
ことが確認された。
性を示した。このコイルばねの高温（ｌ２０゜Ｃ）と低
温（２０℃）での自由長変化を第９図に示す。図から明
らかなように本発明によるコイルばねは従来のものに比
べ自由長変化が大きくサイクルに対しても安定している
ことが確認された。
実施例６
実施例５において作製した第２図（ｆ）に示すコイルば
ねを再度曲率を変える巻変えを行って（８０のコイルば
ねを作製した。このコイルばねは高温で伸び、低温で縮
む二方向性を示す。このコイルばねの高温（１２０゜Ｃ
）と低温（２０゜Ｃ）での自由長変化を第１０図に示す
。図から明らかなように本発明によるコイルばねは従来
のものに比べ自由長変化が大きくサイクルに対しても安
定していることが確認された。
ねを再度曲率を変える巻変えを行って（８０のコイルば
ねを作製した。このコイルばねは高温で伸び、低温で縮
む二方向性を示す。このコイルばねの高温（１２０゜Ｃ
）と低温（２０゜Ｃ）での自由長変化を第１０図に示す
。図から明らかなように本発明によるコイルばねは従来
のものに比べ自由長変化が大きくサイクルに対しても安
定していることが確認された。
以上に説明したように本発明によれば比較的簡単な方法
により、自発形状変化量が大きくかつ高温と低温の繰り
返しサイクルにおける形状を正確に記憶した二方向形状
記憶コイルばねが得られるもので工業上顕著な効果を奏
するものである。
により、自発形状変化量が大きくかつ高温と低温の繰り
返しサイクルにおける形状を正確に記憶した二方向形状
記憶コイルばねが得られるもので工業上顕著な効果を奏
するものである。
第１図は二方向形状記憶コイルばねの動作を説明する図
、第２図は本発明の一実施例に係る二方向形状記憶コイ
ルばねの製造工程を示す概略図、第３図および第４図は
本発明の製造工程中の曲率を逆転させる方法を示す側面
図、第５図、第６図、第７図、第８図、第９図、第１０
図は本発明の二方向形状記憶コイルばねの温度サイクル
とコイルばね長さの関係を示す線図、第１１図は一方向
形状記憶コイルばねの側面図である． ｌ・・・コイルばね、 ２・・・バイアスばね。 ◇ 卆 ◇ 第 １ 図 高温で縮む（ｄ） 稠 逆転巻替え 高温で伸びる（１−１） 八へへ八八 第２図 第３図 温度サイクル 第５図 温度サイクル 温度サイクル 第７図 温度サイクル 温度サイクル 第９図 温度サイクル 第１０図
、第２図は本発明の一実施例に係る二方向形状記憶コイ
ルばねの製造工程を示す概略図、第３図および第４図は
本発明の製造工程中の曲率を逆転させる方法を示す側面
図、第５図、第６図、第７図、第８図、第９図、第１０
図は本発明の二方向形状記憶コイルばねの温度サイクル
とコイルばね長さの関係を示す線図、第１１図は一方向
形状記憶コイルばねの側面図である． ｌ・・・コイルばね、 ２・・・バイアスばね。 ◇ 卆 ◇ 第 １ 図 高温で縮む（ｄ） 稠 逆転巻替え 高温で伸びる（１−１） 八へへ八八 第２図 第３図 温度サイクル 第５図 温度サイクル 温度サイクル 第７図 温度サイクル 温度サイクル 第９図 温度サイクル 第１０図
Claims (2)
- （１）形状記憶合金線をコイルばねに成形し形状記憶熱
処理を行った後、該コイルばねを曲率が逆転する方向に
再成形することを特徴とする二方向形状記憶コイルばね
の製造方法。 - （２）形状記憶合金線をコイルばねに成形し形状記憶熱
処理を行った後、該コイルばねを曲率が逆転する方向に
再成形し、しかる後該コイルばねに強加工、時効処理、
トレーニング処理などの処理を単独もしくは複合して行
うことを特徴とする二方向形状記憶コイルばねの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30597589A JP2851086B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 二方向形状記憶コイルばねの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30597589A JP2851086B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 二方向形状記憶コイルばねの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03166347A true JPH03166347A (ja) | 1991-07-18 |
| JP2851086B2 JP2851086B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=17951556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30597589A Expired - Fee Related JP2851086B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 二方向形状記憶コイルばねの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2851086B2 (ja) |
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| WO2008044815A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University | Two-way shape memory material, method of manufacturing same, and heat insulating product employing same |
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- 1989-11-24 JP JP30597589A patent/JP2851086B2/ja not_active Expired - Fee Related
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