JPH0332786Y2 - - Google Patents
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- JPH0332786Y2 JPH0332786Y2 JP1985005857U JP585785U JPH0332786Y2 JP H0332786 Y2 JPH0332786 Y2 JP H0332786Y2 JP 1985005857 U JP1985005857 U JP 1985005857U JP 585785 U JP585785 U JP 585785U JP H0332786 Y2 JPH0332786 Y2 JP H0332786Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本考案は、形状記憶材料を用いたアクチユエー
タ、さらに詳しく言えば、形状記憶材料により成
形された板形状の板状体が、面接触により接合さ
れた半導体熱交換器により冷却・加熱されること
により、熱交換の交率がよく、小形でかつ簡単な
構造の形状記憶材料を用いたアクチユエータに関
する。[Detailed description of the invention] (Field of industrial application) The present invention is an actuator using a shape memory material, and more specifically, a plate-shaped body formed of a shape memory material is joined by surface contact. The present invention relates to an actuator using a shape memory material, which has a good heat exchange rate by being cooled and heated by a semiconductor heat exchanger, and has a small size and simple structure.
(従来の技術)
元の形を覚えておいて、つぎの変形によつて、
別の形に維持され、必要なときに元の形に復元す
る現象を形状記憶効果といい、この形状記憶効果
を示す材料を形状記憶材料という。このような形
状記憶材料を用いたアクチユエータが種々提案さ
れている。(Prior art) Keeping in mind the original shape, by the following transformation,
The phenomenon of maintaining a different shape and restoring it to its original shape when necessary is called the shape memory effect, and materials that exhibit this shape memory effect are called shape memory materials. Various actuators using such shape memory materials have been proposed.
第4図は、形状記憶材料を用いたアクチユエー
タの従来例を示した図である。 FIG. 4 is a diagram showing a conventional example of an actuator using a shape memory material.
第4図において、7はばね、8は半導体熱交換
器、9は負荷である。 In FIG. 4, 7 is a spring, 8 is a semiconductor heat exchanger, and 9 is a load.
ばね7は、形状記憶材料で成形されたコイルば
ねである。このばね7は、予め縮んだ状態で、記
憶熱処理が行われている(第4図a)。この状態
で、ばね7に負荷9を接続し、変形を与える(第
4図b)。この後、半導体熱交換器8で、ばね7
を加熱すると元の記憶されている形状に戻る(第
4図c)。 Spring 7 is a coil spring made of shape memory material. This spring 7 has been subjected to memory heat treatment in a pre-shrinked state (FIG. 4a). In this state, a load 9 is connected to the spring 7 to apply deformation (FIG. 4b). After this, in the semiconductor heat exchanger 8, the spring 7
When heated, it returns to its original memorized shape (Figure 4c).
第5図は、半導体熱交換器の原理を説明するた
めの図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of a semiconductor heat exchanger.
半導体熱交換器8は、N型半導体80とP形半
導体81とを、銅板82,83によりそれぞれ接
続した構成のものであり、ペルチエ効果による冷
却・発熱作用をするものである。ここで、ペルチ
エ効果とは、2種類の物質が接合されているとき
に、一方向に電流を通ずると、その接合面におい
て、熱を発生または吸収する作用をいう。 The semiconductor heat exchanger 8 has a structure in which an N-type semiconductor 80 and a P-type semiconductor 81 are connected by copper plates 82 and 83, respectively, and has a cooling/heating effect based on the Peltier effect. Here, the Peltier effect refers to the effect that when two types of materials are bonded and a current is passed in one direction, heat is generated or absorbed at the bonded surface.
(考案が解決しようとする問題点)
このように、従来の形状記憶材料を用いたアク
チユエータは、形状記憶材料をばね状に成形し、
この形状記憶材料とペルチエ効果を呈する半導体
熱交換器との配列も単に直列に配置したものが多
かつた。このため、変位量は大きいが、その反
面、熱交換面積が小さいので、速度が遅く効率が
悪いうえ、切一な温度制御ができなかつた。ま
た、前述のような構造では、まだ装置全体が大き
く、構造を複雑である等の問題点が残されてい
た。(Problems to be solved by the invention) In this way, the conventional actuator using shape memory material is formed by molding the shape memory material into a spring shape.
In many cases, the shape memory material and the semiconductor heat exchanger exhibiting the Peltier effect were simply arranged in series. For this reason, although the amount of displacement is large, on the other hand, the heat exchange area is small, so the speed is slow and the efficiency is low, and it is not possible to control the temperature at all. Further, with the above-mentioned structure, there still remain problems such as the overall size of the device and the complicated structure.
本考案の目的は、形状記憶材料との熱交換効率
が良好、かつ、小形で簡単な構造の被挟物を狭持
する形状記憶材料を用いたアクチユエータを提供
することにある。 An object of the present invention is to provide an actuator using a shape memory material that has good heat exchange efficiency with the shape memory material, has a small and simple structure, and can sandwich an object between the actuators.
(問題点を解決するための手段)
前記目的を達成するために本考案による形状記
憶材料を用いたアクチユエータは、了め第1の形
状から第2の形状に変形が与えられており、加熱
することにより前記第1の形状に戻る板形状の形
状記憶材料からなる第1の板状体と、前記第1の
板状態が加熱されていないときに、その第1の板
状体を前記第2の形状から前記第1の形状に戻す
ように作用する第2の板状体と、前記第1および
第2の板状体にそれぞれ面接触により接合され、
ペルチエ効果による冷却・発熱作用をする半導体
熱交換機とからなり、前記第1,第2の板状体お
よび前記半導体熱交換器は、円周の一部が切断さ
れた形状の同心円状に配置され、前記切断面間で
被挟物を狭持するように構成されている。(Means for solving the problem) In order to achieve the above object, an actuator using a shape memory material according to the present invention is deformed from a first shape to a second shape, and is heated. A first plate-like body made of a plate-shaped shape memory material that returns to the first shape, and when the first plate state is not heated, the first plate-like body is returned to the second shape. a second plate-shaped body that acts to return the shape from the shape to the first shape, and is joined to the first and second plate-shaped bodies by surface contact, respectively;
The first and second plate-shaped bodies and the semiconductor heat exchanger are arranged in concentric circles with a part of the circumference cut off. , is configured to sandwich the object between the cut surfaces.
(実施例)
以下、図面等を参照して、実施例につき、本考
案を詳細に説明する。(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the drawings and the like.
第1図は、本考案による形状記憶材料を用いた
アクチユエータの原理を示す図であつて、第1図
aは平面図、第1図bは一部破断して示した斜視
図である。 FIG. 1 is a diagram showing the principle of an actuator using a shape memory material according to the present invention, in which FIG. 1a is a plan view and FIG. 1b is a partially cutaway perspective view.
板状体1は、形状記憶材料により板形状に成形
されたものである。形状記憶材料としては、例え
ばチタン・ニツケル系の合金が用いられている。
この板状体1には、半導体熱交換器3を介して、
板状体2が一体に貼付けられている。この実施例
では、板状体2は弾性を有する材料が用いられて
いる。板状体1は、予め彎曲した形状が与えられ
ており、板状体2によりそれを真直な状態に変形
させられている。この板状体1は、形状記憶材料
であるから、熱を加えられると、元の彎曲した形
状に戻る性質がある。この変形を戻す温度は、一
定の範囲で自由に設定できるが、使用場所の雰囲
気の温度との関係で動作の確実性を担保するた
め、本実施例では約80℃に設定してある。 The plate-like body 1 is formed into a plate shape using a shape memory material. For example, a titanium-nickel alloy is used as the shape memory material.
This plate-like body 1 is provided with a semiconductor heat exchanger 3,
A plate-like body 2 is attached integrally. In this embodiment, the plate-like body 2 is made of an elastic material. The plate-like body 1 is given a curved shape in advance, and is transformed into a straight state by the plate-like body 2. Since this plate-like body 1 is made of a shape-memory material, it has the property of returning to its original curved shape when heated. The temperature at which this deformation is restored can be freely set within a certain range, but in this embodiment it is set at about 80° C. in order to ensure reliable operation in relation to the temperature of the atmosphere at the place of use.
半導体熱交換器3は、ペルチエ効果により、板
状体1に対して、効率よく冷却・発熱作用をする
ためのものである。半導体熱交換器3はN形半導
体30とP形半導体31と導電板32,33,3
4と絶縁板35およびリード線36,37とから
構成されている。 The semiconductor heat exchanger 3 is used to efficiently cool and heat the plate-like body 1 by the Peltier effect. The semiconductor heat exchanger 3 includes an N-type semiconductor 30, a P-type semiconductor 31, and conductive plates 32, 33, 3.
4, an insulating plate 35, and lead wires 36, 37.
N形半導体30には、導電板32が接合されて
おり、P形半導体31には、導電板33が接合さ
れている。導電板32,33がそれぞれ接合され
たN形半導体30、P形半導体31は、厚さ方向
が絶縁板35を介して接合されている。導電板3
2には、リード線36が、導電板33にはリード
線37がそれぞれ接続されている。N形半導体3
0、P形半導体31の反対側の面には、導電板3
4で電気的に接続されている。この半導体熱交換
器3には、導電板34の側に板状体1が反対の面
に板状体2が一体に接合されている。 A conductive plate 32 is bonded to the N-type semiconductor 30, and a conductive plate 33 is bonded to the P-type semiconductor 31. The N-type semiconductor 30 and the P-type semiconductor 31 to which the conductive plates 32 and 33 are bonded, respectively, are bonded through the insulating plate 35 in the thickness direction. Conductive plate 3
2 is connected to a lead wire 36, and the conductive plate 33 is connected to a lead wire 37, respectively. N-type semiconductor 3
0, on the opposite side of the P-type semiconductor 31, there is a conductive plate 3
4 and are electrically connected. This semiconductor heat exchanger 3 has a plate-like body 1 on the side of the conductive plate 34 and a plate-like body 2 on the opposite side.
つぎに、第2図を参照しながら、第1図の全体
の動作を説明する。 Next, the overall operation of FIG. 1 will be explained with reference to FIG. 2.
第2図は、第1図の半導体熱交換器の動作を説
明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor heat exchanger of FIG. 1.
第2図aに示すように、リード線36をプラス
側、リード線37をマイナス側に接続すると、ペ
ルチエ効果により、N形半導体30とP形半導体
31を接続する導電板34側が冷却され、反対側
が発熱する。導電板34側が冷却されている間
は、板状体1は冷却されているので、真直な状態
を保つている。 As shown in FIG. 2a, when the lead wire 36 is connected to the positive side and the lead wire 37 is connected to the negative side, due to the Peltier effect, the side of the conductive plate 34 connecting the N-type semiconductor 30 and the P-type semiconductor 31 is cooled, and the opposite side is cooled. The side gets hot. While the conductive plate 34 side is being cooled, the plate-like body 1 is being cooled and therefore maintains a straight state.
いま、第2図bに示すように、リード線36を
マイナス側、リード線37をプラス側に切換える
と、導電板34側が発熱し、反対側が冷却され
る。このため、板状体1は、加熱され元の彎曲し
た形状に戻り、アクチユエータ全体が彎曲する。 Now, as shown in FIG. 2b, when the lead wire 36 is switched to the minus side and the lead wire 37 is switched to the plus side, the conductive plate 34 side generates heat and the opposite side is cooled. Therefore, the plate-shaped body 1 is heated and returns to its original curved shape, and the entire actuator is curved.
さらに、リード線36をプラス側、リード線3
7をマイナス側に切換えると、板状体2の弾性に
よりアクチユエータは真直な状態に戻る。 Furthermore, set the lead wire 36 to the positive side, and set the lead wire 36 to the positive side.
When 7 is switched to the negative side, the actuator returns to its straight state due to the elasticity of the plate-like body 2.
第3図は、本考案による形状記憶材料を用いた
アクチユエータの実施例を示した図であつて、第
3図aはそのアクチユエータが開いた状態、第3
図bはそのアクチユエータが閉じた状態をそれぞ
れ示した図である。 FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of an actuator using a shape memory material according to the present invention, in which FIG.
Figure b shows the actuator in its closed state.
なお、前述の第1図と同様の機能を有する部分
には同一の符号が付してある。 Note that parts having the same functions as those in FIG. 1 described above are given the same reference numerals.
本実施例は、板状体1、板状体2および半導体
熱交換器2を同心円状に配置し、円周の一部を切
断してその切断した端面にゴム4,4を設け、ホ
ルダ5でアクチユエータ全体を保持したものであ
る。 In this embodiment, a plate-shaped body 1, a plate-shaped body 2, and a semiconductor heat exchanger 2 are arranged concentrically, a part of the circumference is cut, rubber 4 is provided on the cut end face, and a holder 5 The entire actuator is held in place.
まず、第3図aに示すように、リード線36を
マイナス側、リード線37をプラス側に接続する
と、半導体熱交換器3は外側が発熱し、内側が冷
却される。このため、板状体1は、加熱され記憶
されている元の形に戻り、ハンドを開いた状態に
する。 First, as shown in FIG. 3a, when the lead wire 36 is connected to the negative side and the lead wire 37 is connected to the positive side, the semiconductor heat exchanger 3 generates heat on the outside and cools on the inside. For this reason, the plate-like body 1 is heated and returns to its original memorized shape, and the hand is opened.
つぎに、第3図bに示すように、リード線36
をプラス側、リード線37をマイナス側に切換え
ると、半導体熱交換器3は、内側が発熱し、外側
が冷却される。このため、板状体1は、板状体2
の弾性でハンドを閉じる方向に変形させられ、ゴ
ム4,4を介して被挟物6を挟持することができ
る。 Next, as shown in FIG. 3b, the lead wire 36
When the lead wire 37 is switched to the positive side and the lead wire 37 is switched to the negative side, the inside of the semiconductor heat exchanger 3 generates heat and the outside is cooled. Therefore, the plate-like body 1 is
The elasticity of the hand deforms the hand in the closing direction, and the object 6 can be held via the rubber 4, 4.
(変形例)
板状体2は、板状体1が加熱されていないとき
に、真直な状態に戻す作用をすればよいので、こ
れも形状記憶材料により成形することができる。
この場合には、板状体2は、板状体1と彎曲する
方向が逆になるように接合し、半導体熱交換器3
で冷却・加熱を交互に行うようにすればよい。こ
のように構成すれば、板状体1を加熱して元の形
状に戻すときに、板状体2は、冷却されて軟らか
いので、一般の弾性体よりも抵抗力(内部応力)
が小さくなり、大きな変位量と大きな力を発生す
ることができる。(Modification) Since the plate-like body 2 only has to function to return the plate-like body 1 to its straight state when it is not heated, it can also be formed from a shape memory material.
In this case, the plate-shaped body 2 and the plate-shaped body 1 are joined so that the direction of curvature is opposite to that of the plate-shaped body 1, and the semiconductor heat exchanger 3
Cooling and heating may be performed alternately. With this configuration, when the plate-like body 1 is heated to return to its original shape, the plate-like body 2 is cooled and becomes softer, so it has less resistance (internal stress) than a general elastic body.
becomes small, and a large amount of displacement and large force can be generated.
また、板状体1,2と半導体熱交換器3を極薄
状の膜でコーテイングすることにより、錆、離脱
等のトラブルを未然に防止することができる。 Moreover, by coating the plate-like bodies 1 and 2 and the semiconductor heat exchanger 3 with an extremely thin film, troubles such as rust and separation can be prevented.
(考案の効果)
以上詳しく説明したように本考案は、形状記憶
材料の形状として板形状を採用し、もう1つの弾
性部材または形状記憶材料からなる板状体とを半
導体熱交換器を挟んで接合し、これら板状体と半
導体熱交換器を同心円状に配置し、その円周の一
部を切断し、切断面間で物を挟持するように構成
したものである。(Effects of the invention) As explained in detail above, the present invention adopts a plate shape as the shape memory material, and connects it to another elastic member or a plate made of the shape memory material with a semiconductor heat exchanger in between. These plate-shaped bodies and the semiconductor heat exchanger are arranged in a concentric circle, a part of the circumference is cut, and an object is held between the cut surfaces.
したがつて、2つの部材間の熱交換の効率が良
好でアクチユエータとして小形でかつ簡単な構造
のハンドを提供できるという効果がある。 Therefore, the efficiency of heat exchange between the two members is good, and it is possible to provide a hand that is small and has a simple structure as an actuator.
第1図は、本考案による形状記憶材料を用いた
アクチユエータの原理を示す図であつて、第1図
aは平面図、第1図bは一部破断して示した斜視
図である。第2図は、第1図の半導体熱交換器の
動作を説明するための図である。第3図は、本考
案による形状記憶材料を用いたアクチユエータの
実施例を示した図であつて、第3図aはそのアク
チユエータが開いた状態、第3図bは閉じた状態
をそれぞれ示した図である。第4図は、形状記憶
材料を用いたアクチユエータの従来例を示した図
である。第5図は、半導体熱交換器の原理を説明
するための図である。
1,2……板状体、3……半導体熱交換器、3
0……N形半導体、31……P形半導体、32,
33,34……導電板、35……絶縁板、36,
37……リード線、4……ゴム、5……ホルダ。
FIG. 1 is a diagram showing the principle of an actuator using a shape memory material according to the present invention, in which FIG. 1a is a plan view and FIG. 1b is a partially cutaway perspective view. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor heat exchanger of FIG. 1. FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of an actuator using a shape memory material according to the present invention, in which FIG. 3a shows the actuator in an open state, and FIG. 3b shows the actuator in a closed state. It is a diagram. FIG. 4 is a diagram showing a conventional example of an actuator using a shape memory material. FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of a semiconductor heat exchanger. 1, 2... Plate body, 3... Semiconductor heat exchanger, 3
0...N-type semiconductor, 31...P-type semiconductor, 32,
33, 34... Conductive plate, 35... Insulating plate, 36,
37...Lead wire, 4...Rubber, 5...Holder.
Claims (1)
られており、加熱することにより前記第1の形
状に戻る板形状の形状記憶材料からなる第1の
板状体と、前記第1の板状体が加熱されていな
いときに、その第1の板状体を前記第2の形状
から前記第1の形状に戻すように作用する第2
の板状体と、前記第1および第2の板状体にそ
れぞれ面接触により接合され、ペルチエ効果に
よる冷却・発熱作用をする半導体熱交換器とか
らなり、前記第1,第2の板状体および前記半
導体熱交換器は、円周の一部が切断された形状
の同心円状に配置され、前記切断面間で被挟物
を狭持するように構成したことを特徴とする形
状記憶材料を用いたアクチユエータ。 (2) 前記第2の板状体は、予め前記第1の板状体
と逆方向に変形が与えられている形状記憶材料
であり、前記半導体熱交換器で前記第1の板状
体と交互に冷却・加熱される実用新案登録請求
の範囲第1項記載の形状記憶材料を用いたアク
チユエータ。[Claims for Utility Model Registration] (1) A first device made of a plate-shaped shape memory material that is deformed from a first shape to a second shape and returns to the first shape by heating. a plate-like body, and a second plate-like body that acts to return the first plate-like body from the second shape to the first shape when the first plate-like body is not heated.
and a semiconductor heat exchanger which is joined to the first and second plate-shaped bodies by surface contact and which performs cooling and heat generation functions by the Peltier effect, and the first and second plate-shaped bodies The shape memory material is characterized in that the body and the semiconductor heat exchanger are arranged concentrically with a part of the circumference cut off, and the object is held between the cut surfaces. Actuator using. (2) The second plate-like body is a shape memory material that has been deformed in advance in a direction opposite to that of the first plate-like body, and the second plate-like body is a shape-memory material that has been deformed in advance in a direction opposite to that of the first plate-like body, and is An actuator using a shape memory material according to claim 1, which is alternately cooled and heated.
Priority Applications (1)
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JP1985005857U JPH0332786Y2 (en) | 1985-01-18 | 1985-01-18 |
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JPS61122381U JPS61122381U (en) | 1986-08-01 |
JPH0332786Y2 true JPH0332786Y2 (en) | 1991-07-11 |
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JP1985005857U Expired JPH0332786Y2 (en) | 1985-01-18 | 1985-01-18 |
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JP (1) | JPH0332786Y2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57168891A (en) * | 1981-04-06 | 1982-10-18 | Mitsubishi Electric Corp | Element for actuator |
JPS61150678A (en) * | 1984-12-25 | 1986-07-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Electric signal/mechanical amount converter and method of use thereof |
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1985
- 1985-01-18 JP JP1985005857U patent/JPH0332786Y2/ja not_active Expired
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JPS57168891A (en) * | 1981-04-06 | 1982-10-18 | Mitsubishi Electric Corp | Element for actuator |
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