JPS6071190A

JPS6071190A - 形状記憶効果装置

Info

Publication number: JPS6071190A
Application number: JP17931183A
Authority: JP
Inventors: 大本間
Original assignee: WASEDA DAIGAKU
Current assignee: WASEDA DAIGAKU
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-04-23
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPH0615154B2

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、流体が保有している熟エネルギによって形状
記憶合金に形状記憶効果を起こさせる形状記憶効果装置
に関する。

〔従来技術〕

形状記憶合金をアクチュエータとして使用し、かつ該合
金を流体が保有する熱エネルギにより駆動するようにす
れば、温廃液、内燃ａ関のラジェータ内の温水、太陽熱
、地熱、化学反応による熱、生態反応による熱、ざらに
は体温等の低質な熱源で動作する装置を得ることができ
る。

ところが、従来は、形状記憶合金を通電加熱することに
よって駆動する装置は多数提案されているが、流体が係
着する熱エネルギにより形状記憶合金を駆動する装置は
僅かしか提案されておらず、かつそれらは、流体を使用
することに起因して、装置の取り扱い性が良くないとい
う欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、
流体が保有する熱エネルギによって形状記憶合金を駆動
することができ、しかも取り扱い性が良い形状記憶効果
装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明による形状記憶効果装置は、柔軟“な材料からな
る管と、この管内に挿通された形状記憶合金と、前記管
内に流体を流す手段とを有してなるものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図から第６図までは、本発明による形状記憶効実装
置を利用してマニピュレータを構成した実施例を示す。

第１ないし３図において（なお、第２図は、後述する管
１４．１６を除去して示しである）、アーム１の先端部
には、ポテンショメータ２の本体部が固着されており、
このポテンショメータ２の回転軸２ａには、アーム３の
後端部が固着されている。これにより、アーム３は、ポ
テンショメータ２を介してアーム１に回動自在に支持さ
れている。まｌｃ１前記ポテンショメータ２の回転軸２
ａには、プーリー４，５が回転自在に支持されている。

前記アーム１の後端部付近には、調整材支持板６が取り
付けられており、この支持板６には、張力調整材７，８
のねじ部が螺合されている。９は温水６１を貯える温水
タンク、１ｏは冷水６２を貯える冷水タンクであり、こ
れらのタンク９．１０の内部はコンプレッサ１１により
圧力をかけられている。前記コンプレッサ１１は、後述
する管１４．１６に温水６１および冷水６２を圧送する
ためのものであるが、なくてもよい。

前記温水タンク９は、管１２および１３を介して管１４
の入口側に接続されるとともに、管１２および１５を介
して管１６の入口側に接続されている。他方、前記冷水
タンク１０は管１７および１８を介し、て管１４の入口
側に接続されるとともに、管１７および１９を介して管
１６の入口側にに接続されている。また、前記管１４お
よび１６の出口側は廃水管２０に接続されている。なお
、前記管１２〜１９は、シリコンゴム等の柔軟な材料に
よって構成されている。

前記アーム３の先端部付近には、ビン２１および２２が
立設されている。前記ビン２１には、Ｔｉ−Ｎｉ合金等
からなる線状の閉側形状記憶合金２３の一端部が取り付
けられており、この閉側形状記憶合金２３の他端部は、
張力調整ねじ材７に、該調整材７に対して相対的に回転
自在に取り付けられている。そして、前記開側形状記憶
合金２３の中間部は、プーリー５にクロス状態で巻き掛
けられている。

他方、□前記ピン２２には、７ｉ−Ｎｉ合金等からなる
線状の開側形状記憶合金２４の一端部が取り付けられて
おり、この合金２４の他端部は張力調整材８に、該調整
材８に対して相対的に回転自在に取り付けられている。

そして、前記開側形状記憶合金２４の中間部は、クロス
することなくプーリー４に巻き掛けられている。

なお、前記各形状記憶合金２３．２４は真直ぐな形状を
記憶している（ただし、本実施例では、後述するように
、形状記憶合金２３．２４の伸び変形からの形状回復を
利用してアーム３を駆動するので、形状記憶合金２３．
２４が湾曲した形状を記憶していても差し使えない）。

また、前記各形状記憶合金２３．２４は、張力調整材７
．８の位置を調整されることにより、適当な張力を作用
されている。

２５．２６は弁体であり、これらの弁体２５゜２６は支
軸２７．２８を中心として回動自在とされている。前記
弁体２５の下端部は脹らんだ形状とされており、この下
端部は固定設置された弁体量は材２９に管１３を介して
対向されるとともに、固定設置された弁体量は材３０に
管１８を介しでて対向されている。また、前記弁体２６
の下端部も脹らんだ形状とされており、この下端部は固
定設置された弁体量は材３１に管１９を介して対向され
るとともに、固定設置された弁体量は材３２に管１５を
介して対向されている。

前記弁体２５には、連結材３３の一端部が回動自在に結
合されており、この連結材３３の他端部は弁体２６に回
動自在に結合されている。これにより、前記弁体２５お
よび２６は、連結材３３によって連結され、連動して同
方向に回動するようになっている。３４は本体部を固定
されているソレノイドであり、このソレノイド３４の可
動鉄心は、多少可撓性を有する棒３５を介して弁体２５
の上端部に回動自在に結合されている。３６は本体部を
固定されているソレノイドであり、このソレノイド３６
の可動鉄心は、多少可撓性を有する棒３７を介して弁体
２６の上端部に回動自在に結合されている。

前記閉側形状記憶合金２３は、アーム１（沿う部分およ
びアーム３に沿う部分において管１４内に挿通されてい
る。ここで、第４図に詳細に示されるように、管２３か
ら開側形状記憶合金２３が引き出される部分はシール材
６３によりシールされている。同様にして、前記開側形
状記憶合金２４はアーム１に沿う部分およびアーム３に
沿う部分において、管１６内に挿通されている。なお、
開側形状記憶合金２４が管１６から引き出される部分も
図示しないシール材によりシールされている。

３８は制御装置であり、アーム３の回動角度の目標値を
示す入力信号ａを入力し、この入力を号ａとポテンショ
メータ２の出力（実際のアーム３の回動角度）とを比較
し、その偏差に応じてソレノイド３４．３６を動作させ
るようになっている。

次に、本実施例の動作を説明する。

まず、ソレノイド３４および３６が共にオフのときは、
弁体２５．２６はそれぞれ中立状態にある。そして、こ
のとき、第５図に示されるように、管１３（１９）が弁
体２５４２６＞の下端部と弁体受は材２９（３１）との
間に挾まれてつぶれ１〔状態となり、閉塞されると同時
に、管１．８（１５）も弁体２５　（２６＞の下端部と
弁体受は材３０（３２）との間に挟まれてつぶれた状態
となり、閉塞されている。したがって、温水タンク９お
よび冷水タンク１０から渇水６１および冷水６２が管１
４．１６に供給されることはない。

次に、ソレノイド３４がオフ、ソレノイド３６がオンの
状態になると、ソレノイド３６の可１Ｉｉｌｌ鉄心に結
合されている棒３７が引き込まれ、弁体２６が支軸２８
を中心として図上時計方向に回動されると同時に、これ
に連動して弁体２５が支軸２７を中心として図上時計方
向に回動される（なＪ５、このとき、弁体２５．２６は
回転運動、ソレノイド３４．３６の可動鉄心は直線運動
を行うが、この運動の相違は、棒３５．３７の可撓性に
よって吸収される）。

すると、第６図に示されるように、管１３（１９）は弁
体２５　（２６）の下端部と弁体受は月２９（３１）と
の間に一層きつく挾まれ、そのまま閉塞された状態を維
持する一方、管１８（１５）は弁体２５　（２６）の下
端部と弁体受は材３゜（３２）との間にきつく挾まれな
くなり、解放された状態となる。したがって、温水タン
ク９がら温水６１が管１２および１５を経て管１６に流
されるとともに、冷水タンク１０から冷水６２が管１７
および１８を経て管１４に流される。

これにより、開側形状記憶合金２４が温水６１により加
熱される一方、閉側形状記憶合金２３が冷水６２により
冷却される。そして、上述のように開側形状記憶合金２
４が加熱されると、形状記憶効果により、該合金２４は
記憶形状における長さに戻ろうとして収縮する。そのた
め、アーム３は該アーム３どアーム１とによって構成さ
れる肘部が聞く方向（矢印へ方向）に回動される。なお
、このとき、冷却されている閉側形状記憶合金２３は伸
び変形する。また、管１４．１６を通過した温水６１、
冷水６２は、排水管２０から排出される。

次に、ソレノイド３４がオン、ツレノーｒド３６がオフ
の状態になると、ソレノイド３４の可動鉄心に結合され
ている棒３５が引き込まれ、弁体２５が支軸２７を中心
として図上反時計方向に回動されると同時に、これに連
動して弁体２６も支軸２８を中心として図上反時計方向
に回動される。

すると、前記とは逆に、管１３および１９は解放状態、
管１８および１５は閉塞状態となる。したがって、渇水
タンク９から温水６１が管１２および１３を経て管１４
に流されるとともに、冷水タンク１０から冷水６２が管
１７および１９を経て管１６に流される。

これにより、閉側形状記憶合金２３が温水６１により加
熱される一方、開側形状記憶合金２４が冷水６２により
冷却される。そして、上述のように閉側形状記憶合金２
３が加熱されると、形状記憶効果により、該合金２３は
記憶形状にお【ノる長さに戻ろうとして収縮する。その
ため、アーム３は前記肘部が閉じる方向（矢印Ｂ方向）
に回動される。なお、このとき冷却されている開側形状
記憶合金２４は、伸び変形する。

以上のことから明らかなように、本実施例では、ソレノ
イド３４．３６を制御することにより、アーム１に対し
てアーム３を、前記肘部が開く方向および閉じる方向に
回動させることができる。

そして、制御装置３８にアーム３の回動角度の目標値を
示す入力信号ａが入力され、該制御装置３８が入力信号
ａとポテンショメータ２の出力（実際のアーム３の回動
角度）とを比較し、その偏差に応じてソレノイド３４．
３６を動作させれば、アーム３の角度のフィードバック
制御が実現される。

さて、本発明による形状記憶効実装置においては、管１
４．１６内にそれぞれ形状記憶合金２３゜２４が挿通さ
れているため、形状記憶合金２３（２４）および管１４
（１６）の両者を１つの素子として一体的に取り扱うこ
とができるので、流体を使用するにもかかわらず、装置
の取り扱い性が良くなる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による形状記憶効実装置は、流体が
保有する熱エネルギによって形状記憶合金を駆動するこ
とができ、しかも取り扱い性が良いという優れた効果を
得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による形状記憶効実装置を利用して構成
されたマニュピユレータの実施例を示す正面図、第２図
は前記実施例におけるアーム部を形状記憶合金から管を
取り除いた状態で示す正面図、第３図は第１図の■−■
線における断面図、第４図は前記実施例の要部を示す拡
大断面図、第５図および第６図は前記実施例における弁
部を示す拡大断面図である。９・・・温水タンク、１０・・・冷水タンク、１４．１
６・・・管、２３．２４・・・形状記憶合金、６１・・
・温水、６２・・・冷水。特許出願人　学校法人　早稲田大学代理人　弁理士　大蒜　泉

Claims

【特許請求の範囲】

柔軟な材料からなる管と、この管内に挿通された形状記
憶合金と、前記管内に流体を流す手段とを有してなる形
状記憶効果装置。