JPH09268969A - 形状記憶合金アクチュエータ - Google Patents
形状記憶合金アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH09268969A JPH09268969A JP10836496A JP10836496A JPH09268969A JP H09268969 A JPH09268969 A JP H09268969A JP 10836496 A JP10836496 A JP 10836496A JP 10836496 A JP10836496 A JP 10836496A JP H09268969 A JPH09268969 A JP H09268969A
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- Japan
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- shape memory
- memory alloy
- spring
- spiral spring
- ratchet
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造が簡単でコストの安い形状記憶合金アク
チュエータを提供する。 【解決手段】 中空円筒状のケース１と、ケース１の中
に回転自在に支持されている回転軸２と、回転軸２に固
定されているラチェット歯車３と、ラチェット歯車３に
噛み合うラチェット爪５と、ラチェット爪５を移動させ
る形状記憶合金からなるバネと、前記バネを加熱する加
熱装置とを備えた形状記憶合金アクチュエータにおい
て、前記バネは２方向性を持つ形状記憶合金からなる渦
巻きバネ４で、渦巻きバネ４の外側端部４１はケース１
の内側に固定され、内側端部４２にはラチェット爪５が
固定されているものである。
チュエータを提供する。 【解決手段】 中空円筒状のケース１と、ケース１の中
に回転自在に支持されている回転軸２と、回転軸２に固
定されているラチェット歯車３と、ラチェット歯車３に
噛み合うラチェット爪５と、ラチェット爪５を移動させ
る形状記憶合金からなるバネと、前記バネを加熱する加
熱装置とを備えた形状記憶合金アクチュエータにおい
て、前記バネは２方向性を持つ形状記憶合金からなる渦
巻きバネ４で、渦巻きバネ４の外側端部４１はケース１
の内側に固定され、内側端部４２にはラチェット爪５が
固定されているものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、形状記憶合金を用
いたアクチュエータで、とくにマイクロマシンなどに利
用される極めて小形のアクチュエータに関する。
いたアクチュエータで、とくにマイクロマシンなどに利
用される極めて小形のアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、形状記憶合金を用いたアクチュエ
ータとしては、例えば図４に示すように、ケース１に回
転自在に支持された回転軸２と、回転軸２に相対的に回
動するスイングアーム２Ａと、回転軸２に取り付けられ
たラチェット歯車３と、スイングアーム２Ａに取り付け
られたラチェット爪５Ａと、ケース１とスイングアーム
２Ａとの間に取り付けられた一方向形状記憶合金で構成
した形状記憶合金バネ４Ａと、形状記憶合金バネ４Ａを
変形させる復元用バネ４Ｂと、形状記憶合金バネ４Ａに
通電させるための電源６とを備え、形状記憶合金バネ４
Ａに通電させることによって熱を加えて変形させ、その
変形によって変位するラチェット爪５Ａによってラチェ
ット歯車３を回転させ、ラチェット歯車３に固定された
回転軸２を駆動するアクチュエータが開示されている
（例えば、特開平６−２４９１２９号公報）。
ータとしては、例えば図４に示すように、ケース１に回
転自在に支持された回転軸２と、回転軸２に相対的に回
動するスイングアーム２Ａと、回転軸２に取り付けられ
たラチェット歯車３と、スイングアーム２Ａに取り付け
られたラチェット爪５Ａと、ケース１とスイングアーム
２Ａとの間に取り付けられた一方向形状記憶合金で構成
した形状記憶合金バネ４Ａと、形状記憶合金バネ４Ａを
変形させる復元用バネ４Ｂと、形状記憶合金バネ４Ａに
通電させるための電源６とを備え、形状記憶合金バネ４
Ａに通電させることによって熱を加えて変形させ、その
変形によって変位するラチェット爪５Ａによってラチェ
ット歯車３を回転させ、ラチェット歯車３に固定された
回転軸２を駆動するアクチュエータが開示されている
（例えば、特開平６−２４９１２９号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、形状記憶合金バネがつる巻バネに形成され、そ
の両端をスイングアームの外周と円筒状のケースの内周
に固定されているため、形状記憶合金バネのストローク
はスイングアームとケースの内周との間のギャップの長
さに制限されて、１回の加熱による変形量を大きくする
ことができず、回転速度を大きくするには復元バネを設
けるか、反対方向に動作する形状記憶バネを用いる必要
があるなど、構造が複雑となり、マイクロマシンのよう
に形状の極めて小さいマシンに使用することが難しく、
コストが高くなるという問題があった。本発明は、構造
が簡単でコストの安い形状記憶合金アクチュエータを提
供することを目的とするものである。
術では、形状記憶合金バネがつる巻バネに形成され、そ
の両端をスイングアームの外周と円筒状のケースの内周
に固定されているため、形状記憶合金バネのストローク
はスイングアームとケースの内周との間のギャップの長
さに制限されて、１回の加熱による変形量を大きくする
ことができず、回転速度を大きくするには復元バネを設
けるか、反対方向に動作する形状記憶バネを用いる必要
があるなど、構造が複雑となり、マイクロマシンのよう
に形状の極めて小さいマシンに使用することが難しく、
コストが高くなるという問題があった。本発明は、構造
が簡単でコストの安い形状記憶合金アクチュエータを提
供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、中空円筒状のケースと、前記ケースの中
に回転自在に支持されている回転軸と、前記回転軸に固
定されているラチェット歯車と、前記ラチェット歯車に
噛み合うラチェット爪と、前記ラチェット爪を移動させ
る形状記憶合金からなるバネと、前記バネを加熱する加
熱装置とを備えた形状記憶合金アクチュエータにおい
て、前記バネは２方向性を持つ形状記憶合金からなり、
かつ前記ラチェット歯車の回りを囲むように巻かれた渦
巻きバネで、前記渦巻きバネの外側端部は前記ケースの
内側に固定され、内側端部には前記ラチェット爪が固定
されているものである。また、前記加熱装置は電源とパ
ルス状電流を供給するスイッチング回路とからなり、前
記電源の一方の端子と前記スイッチング回路の一方の端
子とが接続され、前記電源の他方の端子は前記回転軸に
接触した集電部材に接続され、前記スイッチング回路の
他方の端子は前記渦巻きバネに接続されているものであ
る。
め、本発明は、中空円筒状のケースと、前記ケースの中
に回転自在に支持されている回転軸と、前記回転軸に固
定されているラチェット歯車と、前記ラチェット歯車に
噛み合うラチェット爪と、前記ラチェット爪を移動させ
る形状記憶合金からなるバネと、前記バネを加熱する加
熱装置とを備えた形状記憶合金アクチュエータにおい
て、前記バネは２方向性を持つ形状記憶合金からなり、
かつ前記ラチェット歯車の回りを囲むように巻かれた渦
巻きバネで、前記渦巻きバネの外側端部は前記ケースの
内側に固定され、内側端部には前記ラチェット爪が固定
されているものである。また、前記加熱装置は電源とパ
ルス状電流を供給するスイッチング回路とからなり、前
記電源の一方の端子と前記スイッチング回路の一方の端
子とが接続され、前記電源の他方の端子は前記回転軸に
接触した集電部材に接続され、前記スイッチング回路の
他方の端子は前記渦巻きバネに接続されているものであ
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施例に
ついて説明する。図１は本発明の実施例を示す正断面図
である。図において、１は中空円筒状のケース、２は回
転軸で、ケース１の中に軸受１１を介して支持されてい
る。３はラチェット歯車で、回転軸２に固定されてい
る。４は２方向性を持つ形状記憶合金からなり、かつラ
チェット歯車３の回りを囲むように巻かれた渦巻きバネ
で、外側端部４１はケース１の内側に固定され、内側端
部４２にはラチェット爪５が固定され、ラチェット歯車
３に噛み合うようにしてある。６は渦巻きバネ４を加熱
する電源で、−側を回転軸２に摺動する集電部材２１を
介して接続し、＋側はスイッチング回路７に接続してあ
る。スイッチング回路７の出力は、渦巻きバネ４の外側
端部４１に接続され、ＰＷＭ制御によりパルス状の電流
を渦巻きバネ４に流すようにしてある。なお、２方向性
の形状記憶合金は加熱すると伸び、冷却すると元の長さ
に戻る可逆動作を行う性質を持つものであるが、その製
造方法は、スパッタリングによってアモルファス状態の
ＴｉＮｉ薄膜を作製し、８００℃の熱処理を行い、結晶
化させる。その後、４００℃前後の熱処理を行って形状
を記憶させる。この操作により、可逆動作を行う形状記
憶合金を作製することができる。
ついて説明する。図１は本発明の実施例を示す正断面図
である。図において、１は中空円筒状のケース、２は回
転軸で、ケース１の中に軸受１１を介して支持されてい
る。３はラチェット歯車で、回転軸２に固定されてい
る。４は２方向性を持つ形状記憶合金からなり、かつラ
チェット歯車３の回りを囲むように巻かれた渦巻きバネ
で、外側端部４１はケース１の内側に固定され、内側端
部４２にはラチェット爪５が固定され、ラチェット歯車
３に噛み合うようにしてある。６は渦巻きバネ４を加熱
する電源で、−側を回転軸２に摺動する集電部材２１を
介して接続し、＋側はスイッチング回路７に接続してあ
る。スイッチング回路７の出力は、渦巻きバネ４の外側
端部４１に接続され、ＰＷＭ制御によりパルス状の電流
を渦巻きバネ４に流すようにしてある。なお、２方向性
の形状記憶合金は加熱すると伸び、冷却すると元の長さ
に戻る可逆動作を行う性質を持つものであるが、その製
造方法は、スパッタリングによってアモルファス状態の
ＴｉＮｉ薄膜を作製し、８００℃の熱処理を行い、結晶
化させる。その後、４００℃前後の熱処理を行って形状
を記憶させる。この操作により、可逆動作を行う形状記
憶合金を作製することができる。
【０００６】このような構成により、電源６からスイッ
チング回路７を介して渦巻きバネ４にパルス状の電流を
流すと、図２に示すように、渦巻きバネ４は加熱されて
伸び、それに伴い、渦巻きバネ４の内側端部４２に固定
されたラチェット爪５は渦巻きバネ３を巻き戻す方向に
移動して、ラチェット爪５に噛み合ったラチェット歯車
３を図の反時計回りに回転させる。次に、電流が０レベ
ルになると、２方向性を持つ渦巻きバネ４は自然冷却さ
れることにより収縮して、ラチェット爪５は巻付け方向
に移動するが、ラチェット爪５はラチェット歯車３の外
周を滑って図１に示した元の位置に戻り、その位置でラ
チェット歯車３と噛み合う。渦巻きバネ４にパルス状の
電流を供給することにより、この動作を繰り返すので、
ラチェット歯車３は一方向に連続的に回転し、ラチェッ
ト歯車３が固定されている回転軸２も一方向に連続的に
回転する。なお、構成が上記実施例の渦巻きバネ４およ
びラチェット歯車と同じで、巻方向だけが逆の形状記憶
合金からなる渦巻きバネと傾斜方向が逆の歯をもったラ
チェット歯車を設けることにより、回転軸を正転、逆転
の両方向に回転させることができる。このように、形状
記憶合金性の渦巻きバネの変形によって回転軸を回転さ
せるので、１回の加熱による渦巻きバネの変形によって
回転するラチェットの回転角は、巻付けられた渦巻きバ
ネの全長によって決まる。したがって、従来例のように
ケースとスイングアームとのギャップの長さなどによっ
て制限されることがなく、渦巻きバネの巻数を変えるこ
とでストロークを大きくすることができる。したがっ
て、復元用バネなどの必要がなく構造が簡単になる。
チング回路７を介して渦巻きバネ４にパルス状の電流を
流すと、図２に示すように、渦巻きバネ４は加熱されて
伸び、それに伴い、渦巻きバネ４の内側端部４２に固定
されたラチェット爪５は渦巻きバネ３を巻き戻す方向に
移動して、ラチェット爪５に噛み合ったラチェット歯車
３を図の反時計回りに回転させる。次に、電流が０レベ
ルになると、２方向性を持つ渦巻きバネ４は自然冷却さ
れることにより収縮して、ラチェット爪５は巻付け方向
に移動するが、ラチェット爪５はラチェット歯車３の外
周を滑って図１に示した元の位置に戻り、その位置でラ
チェット歯車３と噛み合う。渦巻きバネ４にパルス状の
電流を供給することにより、この動作を繰り返すので、
ラチェット歯車３は一方向に連続的に回転し、ラチェッ
ト歯車３が固定されている回転軸２も一方向に連続的に
回転する。なお、構成が上記実施例の渦巻きバネ４およ
びラチェット歯車と同じで、巻方向だけが逆の形状記憶
合金からなる渦巻きバネと傾斜方向が逆の歯をもったラ
チェット歯車を設けることにより、回転軸を正転、逆転
の両方向に回転させることができる。このように、形状
記憶合金性の渦巻きバネの変形によって回転軸を回転さ
せるので、１回の加熱による渦巻きバネの変形によって
回転するラチェットの回転角は、巻付けられた渦巻きバ
ネの全長によって決まる。したがって、従来例のように
ケースとスイングアームとのギャップの長さなどによっ
て制限されることがなく、渦巻きバネの巻数を変えるこ
とでストロークを大きくすることができる。したがっ
て、復元用バネなどの必要がなく構造が簡単になる。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ケ
ースと回転軸との間には、ラチェット歯車と、形状記憶
合金からなる渦巻きバネと、ラチェット爪と、渦巻きバ
ネを加熱する加熱装置とを設けるだけの簡単な構成によ
り、回転軸を回転させることができるので、マイクロマ
シンの駆動用として、構造が簡単でコストの安い形状記
憶合金アクチュエータを提供できる効果がある。
ースと回転軸との間には、ラチェット歯車と、形状記憶
合金からなる渦巻きバネと、ラチェット爪と、渦巻きバ
ネを加熱する加熱装置とを設けるだけの簡単な構成によ
り、回転軸を回転させることができるので、マイクロマ
シンの駆動用として、構造が簡単でコストの安い形状記
憶合金アクチュエータを提供できる効果がある。
【図１】 本発明の実施例を示す正断面図である。
【図２】 本発明の実施例の渦巻きバネが伸ばされた状
態を示す平断面図である。
態を示す平断面図である。
【図３】 本発明の実施例を示す側断面図である。
【図４】 従来例を示す正断面図である。
１：ケース、１１：軸受、２：回転軸、２１：集電部
材、３：ラチェット歯車、４：渦巻きバネ、４１：外側
端部、４２：内側端部、５：ラチェット爪、６：電源、
７：スイッチング回路
材、３：ラチェット歯車、４：渦巻きバネ、４１：外側
端部、４２：内側端部、５：ラチェット爪、６：電源、
７：スイッチング回路
Claims (2)
- 【請求項１】 中空円筒状のケースと、前記ケースの中
に回転自在に支持されている回転軸と、前記回転軸に固
定されているラチェット歯車と、前記ラチェット歯車に
噛み合うラチェット爪と、前記ラチェット爪を移動させ
る形状記憶合金からなるバネと、前記バネを加熱する加
熱装置とを備えた形状記憶合金アクチュエータにおい
て、前記バネは２方向性を持つ形状記憶合金からなり、
かつ前記ラチェット歯車の回りを囲むように巻かれた渦
巻きバネで、前記渦巻きバネの外側端部は前記ケースの
内側に固定され、内側端部には前記ラチェット爪が固定
されていることを特徴とする形状記憶合金アクチュエー
タ。 - 【請求項２】 前記加熱装置は電源とパルス状電流を供
給するスイッチング回路とからなり、前記電源の一方の
端子と前記スイッチング回路の一方の端子とが接続さ
れ、前記電源の他方の端子は前記回転軸に接触した集電
部材に接続され、前記スイッチング回路の他方の端子は
前記渦巻きバネに接続されている請求項１記載の形状記
憶合金アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10836496A JPH09268969A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 形状記憶合金アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10836496A JPH09268969A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 形状記憶合金アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09268969A true JPH09268969A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=14482888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10836496A Abandoned JPH09268969A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 形状記憶合金アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09268969A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1130257A2 (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-05 | United Technologies Corporation | Shape memory alloy bundles and actuators |
| JP2011515176A (ja) * | 2008-03-27 | 2011-05-19 | ザ テクノロジー パートナーシップ ピーエルシー | 供給システム |
| CN105257489A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-01-20 | 韩伟 | 一种温敏驱动器 |
| US9567984B2 (en) | 2013-01-31 | 2017-02-14 | A. Raymond & Cie | Latch with rotary SMA actuator |
| CN107061140A (zh) * | 2014-04-07 | 2017-08-18 | 长乐市丽智产品设计有限公司 | 一种储能装置 |
| CN117484475A (zh) * | 2023-11-16 | 2024-02-02 | 安徽大学 | 一种基于记忆合金的外骨骼用能量切换装置 |
-
1996
- 1996-04-03 JP JP10836496A patent/JPH09268969A/ja not_active Abandoned
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1130257A2 (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-05 | United Technologies Corporation | Shape memory alloy bundles and actuators |
| EP1130257A3 (en) * | 2000-03-03 | 2002-09-11 | United Technologies Corporation | Shape memory alloy bundles and actuators |
| EP1520985A2 (en) * | 2000-03-03 | 2005-04-06 | United Technologies Corporation | A self contained mechanism containing a shaped memory alloy actuator |
| EP1520985A3 (en) * | 2000-03-03 | 2008-09-17 | United Technologies Corporation | A self contained mechanism containing a shaped memory alloy actuator |
| JP2011515176A (ja) * | 2008-03-27 | 2011-05-19 | ザ テクノロジー パートナーシップ ピーエルシー | 供給システム |
| US9567984B2 (en) | 2013-01-31 | 2017-02-14 | A. Raymond & Cie | Latch with rotary SMA actuator |
| CN107061140A (zh) * | 2014-04-07 | 2017-08-18 | 长乐市丽智产品设计有限公司 | 一种储能装置 |
| CN105257489A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-01-20 | 韩伟 | 一种温敏驱动器 |
| CN117484475A (zh) * | 2023-11-16 | 2024-02-02 | 安徽大学 | 一种基于记忆合金的外骨骼用能量切换装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20051209 |