JPS6071187A

JPS6071187A - 回転装置

Info

Publication number: JPS6071187A
Application number: JP17714983A
Authority: JP
Inventors: 大本間; 井口　信洋; 渉野中
Original assignee: WASEDA DAIGAKU
Current assignee: WASEDA DAIGAKU
Priority date: 1983-09-27
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1985-04-23
Also published as: JPH0418997B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、形状記憶合金を用いて熱エネルギーを回転エ
ネルギーに変換する回転装置に関する。

〔従来技術〕

電気モータ、油圧装置、空気圧装置等を用いて物体を回
転させる従来の回転装置は、構造が複雑で、かつ重量が
大になるという欠点があった。

一方、従来より、形状記憶合金が示す形状記憶効果を利
用して物体を回転さヒ゛る装置も種々提案されており、
このような形状記憶合金利用の回転装置においては、構
造の単純化および軽量化が可能である。しかし、従来の
形状記憶合金利用の回転装置においては、次に説明する
理由から、小さな回転力しか得られず、かつ動作速度も
遅いという欠点があった。

すなわち、一般に、形状記憶合金が変形状態から記憶形
状に回復しようと（る際の形状回復力は、形状記憶合金
に曲げ変形ヤ）ねじり変形を与えた場合より、伸び変形
を与えた場合のほうが箸しく大きくなることはよく知ら
れている。

また、これに関連することであるが、形状記憶合金が変
形状態から記憶形状に回復する速度も、形状記憶合金に
曲げ変形やねじり変形を与えた場合より、伸び変形を与
えた場合のほうが速くなることもよく知られている。

ところが、従来の形状記憶合金利用の回転装置は、形状
記憶合金の曲げ変形やねじり変形からの形状回復を利用
して物体を回転させるものであったので、前記のように
小さな回転力しか得られず、かつ動作速度も遅かった。

（発明の目的〕本発明は、前記従来の欠点を解消するためになされたも
ので、構造が簡単で、軽量化が可能であり、しかも大き
な回転力が得られるとともに、動作速度を速くすること
ができる回転装置を（ｉ供づ−ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明にＪ：る回転装置は、互いに相対的に回転自在な
第一の部材および第二の部材と、前記第一の部材と前記
第二の部材との間に掛は渡された線状の形状記憶合金と
、これらの形状記憶合金に引張り力を作用さける手段と
、前記形状記憶合金を加熱する手段とを有してなり、前
記形状記憶合金の伸び変形からの形状回復力により前記
各部材を相対的に回転させるものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示づ実施例に基づいて説明づる。

第１図から第３図までは、本発明の一実施例を示す。第
一の部材１には、軸２の一端部が固着されており、口の
軸２の他端部には、第二の部材３が、回転自在かつ該１
１１１２に対しτ軸方向に移動不可能に支持されている
。前記第一の部１１の外周部と第二の部材３の外周部と
の間には、線状の、Ｔｉ−Ｎｉ合金等の形状記憶合金４
が適当本数、等角度間隔で掛は渡されている。前記形状
記憶合金４は、それぞれ真直ぐな形状を記憶しており、
かつ図示しない通電装置に接続されている。

前記第二の部材３は、ばね５（第３図にのみ図示）によ
り、第一の部材１に対して相対的に第１図の矢印爪方向
（反時組方向）に付勢されている。

そして、形状記憶合金４が加熱されていないときには、
前記ばね５のイ１勢力により、第二の部々Ａ３は第一の
部材１に対して第１図のように矢印爪方向にある角度回
転さ、れており、この状態では、形状記憶合金４は記憶
形状に比し伸び変形を受【ノでいる。

次に、本実施例の作動を説明する。

前述のように、形状記憶合金４が加熱されていないとき
には、゛第二の部材３はばね５の付勢力によって第１図
のように矢印爪方向にある角度回転されており、形状記
憶合金４は記憶形状に比し伸び変形を受りている。

しかるに、前記通電装置により形状記憶合金４に電流が
流され、ジュール熱によって該合金４が一定温度以上ま
で加熱されると、形状記憶合金４は形状記憶効果により
記憶形状の長さに戻ろうとして、収縮り−る。この結果
、第二の部材３は、第一の部材１に対して矢印Ｂ方向（
矢印Ａ方向と反対方向）に回転される。

まｌご、形状記憶合金４に対する通電が停止され該合金
４が冷１Ｉ１１　？ｌると、第二の部材３は再びばね５
の付勢力によって矢印爪方向に回転され、形状記憶合金
４は再び伸び変形を与えられる。

なａ３、この回転装置においては、前述のように、伸び
変形からの形状回復力を利用して第二の部材３を第一の
部（４１に対して相対的に回転させるので、形状記憶合
金４は必ずしも本実施例のように真直ぐな形状を記憶し
ていなくてもよく、湾曲し１ｃ形状を記憶していても差
しつかえない。

第４図から第６図までは、本発明の他の実施例を示す。

第一の物体６には、軸７の一端部が同省されており、こ
の軸７の他端部には、第二の部材８が、回転自在かつ軸
７の軸線方向には移動不可能に支持されている。

前記第一の部材６と第二の部材８との間には、適当数の
合金受は月９が介装されてＪ３す、これらの合金受は材
９は軸７にそれぞれ独立に回転自在に支持されている。

前記第一の部材６の一部は、ソロパンの玉に似た形状を
なＪことにより、突起６ａを有している。また、前記合
金受り月９も、ソロパンの玉に似た形状をな１ことによ
り、突起９ａを有している。

前記第一の部材６と第二の部材８との間には、線状の、
Ｔｉ−Ｎｉ合金等の形状記憶合金１０が適当本数、等角
度間隔で掛は渡されており、これらの形状記憶合金１０
は突起５ａ、９ａに接している。なお、前記形状記憶合
金１０は真直ぐな形状を記憶している（ただし、本実施
例においても、形状記憶合金１０が湾曲した形状を記憶
していても差しつかえない）。また、前記形状記憶合金
１０は図示しない通電装置に接続されている。

前記第二の部材８は、ばね１１（第６図にのみ図示）に
より、第一の部材６に対して相対的に第４図のへ方向（
反時削方向）に付勢されている。

そして、形状記憶合金１０が加熱されていないときには
、前記ばね１１の付勢力により、第二の部材８は第一の
部材６に対して第４図のにうに矢印へ方向にある角度回
転されており、この状態では、形状記憶合金１０は記憶
形状に比し伸び変形を受けている。

次に、本実施例の作動を説明り−る。

前述のように、形状記憶合金１０が加熱されていないと
ぎには、第二の部材８は、ばね１１の付勢力によって第
４図のように矢印へ方向にある角度回転されており、形
状記憶合金１０は記憶形状に比し伸び変形を受けている
。なお、本実施例では、第二の部材８が矢印へ方向に回
転されたとき、形状記憶合金１０は大略螺ｈｍ状となっ
て各合金受（）材９の突起９ａに接触する（ただし、各
突起９８間に８３いては、形状記憶合金１０はほぼｉｉ
５線状となる）。

しかし、前記通電装置により形状記憶合金１０に電流が
流され、該合金１０がジュール熱により一定温度以上ま
で加熱されると、該合金１０は形状記憶効果により、記
憶形状の長さに戻ろうとして収縮する。したがって、第
二の部材８は、第５図のように矢印Ｂ方向（矢印へ方向
と反対方向）に回転される。

また、形状記憶合金１０にり→Ｊる通電が停止され、該
合金１０が冷却りれば、第二の部材８は再びはね１１の
付勢力によって矢印へ方向に回転され、形状記憶合金１
０は再び伸び変形を与えられる。

まＩｃ％前記実施例では、形状記憶合金４が軸２側に移
動するのを阻止する手段が設けられていないので、第二
の部材３を矢印へ方向く形状記憶合金４が伸び変形を受
ける方向）に太き（回転するど、形状記憶合金４が軸２
に引掛ったり、形状記憶合金４同士が接触してしまい、
回転が円滑に行われなくなるので、第一の部材１に対す
る第二の部材３の回転範囲を大きくとることができない
。

しかるに、本実施例では、合金受は月９が設けられてい
るＩこめ、形状記憶合金１０は軸７側には移動できない
ので、上述のようム不都合が生ビず、第一の部材６に対
づ−る第二の部材８０回転可能範囲を大きくとることが
できる。

また、第一の部材６および合金受は材９を、すべて一体
化してもよいが、本実施例のように合金受は祠９を分割
し、各合金受は材９が互いに独立して回転て゛きるよう
にしておけば、形状記憶合金１０と第一の部材６との間
に合金受は月９　Ａ５よび軸７を介して作用づ−る摩擦
ツノを低減し、力の損失を小さくすることができる。

ま１ｃ、本実施例では、第一の部４４６の一部および合
金受は材９がソロパンの玉に似た形状とされているが、
これらの部材は円筒状としてもよい。

ただし、その場合には、形状記憶合金１０と第一の部材
６および合金受は材９との間の接触面積が大きくなるの
で、（ａ）形状記憶合金１０と第一の部材６および合金受り
材９との間の摩擦力が大きくなり、力の損失が大きくな
る。

（１））加熱時には、形状記憶合金１０から第一の部材
６および合金受は材９への熱伝導による熱損失が増加し
、形状記憶合金１０の加熱速度が近くなるとともに、冷
却時には、形状記憶合金１０と第一の部ｔｔＡ　６　Ａ
３よび合金受り月９との接触が形状記憶合金１０の放熱
を妨げ、冷に１速疾が遅くなる。したがって、加熱時お
よび冷却時のいずれにおいても装置の動作速度が遅くな
る。

という不都合が生じる。

しかるに、第一の部材６および合金受は月９を本実施例
のような形状とすると、形状記憶合金１０と第一の部材
６および合金受は月９との間の接触面積が小さくなり、
形状記憶合金１０と第一の部材６および合金受け＠９と
の間に生じる摩擦力が小さくなり、力の損失が小さくな
る。まｌζ、加熱時には、形状記憶合金１０から第一の
部材６　Ｊ３よび合金受は材９への熱伝導による熱損失
が減少し、形状記憶合金１０の加熱速瓜が速くなり、冷
Ｍ１時には、形状記憶合金１０の放熱が第一の部材６お
よび合金受り材９により妨げられることが少なくなり、
形状記憶合金１０の冷却速度が速くなる。したがって、
加熱時および冷却時のいずれにおいても装置の動作速度
が速くなる。

また、前記各実施例では、ばねによって形状記憶合金に
引張り力作用させて、該合金に伸び変形を向えているが
、形状記憶合金に引張り力作用させる手段は、ばね以外
の手段であってもよく、例えば、前記各実施例に示り゛
ような回転装置を２（固用息して、互いの第二の部材を
結合しくこの場合、両装置の第二の部材を一体化しても
よい）、一方の回転装置の形状記憶合金が加熱されて収
縮し、該装置および他方の回転装置の第二の部材が一方
向に回転されると、他方の回転装置の形状記憶合金が引
張り力作用されて伸び変形り“るような構成としてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による回転装置は、（イ〉形状記憶
合金により駆動されるので、構造を簡単に覆ることがで
きるとともに、軽量化が可能である。

（ロ）形状記憶合金の伸び変形からの形状回復を利用す
るので、大きな回転力がｆｊられるとともに、動作速度
を速くすることができる。

という優れた効果を得られ、例えば、マニビコレータ等
に用いるに好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による回転装置の一実施例
を示Ｊ斜祝図、第３図は該実施例を示す断面図、第４図
および第５図は本発明による回転装置の他の実施例を示
す斜視図、第６図は該実施例を示す断面図である。１．６・・・第一の部材、３，８・・・第二の部材、４
゜１０・・・形状記憶合金、５，１１・・・ばね。第１図第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

互いに相対的に回転自在な第一の部材および第二の部材
と、前記第一の部材と前記第二の部材との間に掛は渡さ
れた線状の形状記憶合金と、これらの形状記憶合金に引
張り力を作用させる手段と、前記形状記憶合金を加熱す
る手段とを有してなる回転装置。