JPS6071193A

JPS6071193A - 湾曲運動装置

Info

Publication number: JPS6071193A
Application number: JP17714883A
Authority: JP
Inventors: 三輪　敬之; 大本間; 岸野　昌樹; 中野　栄一
Original assignee: WASEDA DAIGAKU
Current assignee: WASEDA DAIGAKU
Priority date: 1983-09-27
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1985-04-23
Anticipated expiration: 2009-02-16
Also published as: JPH0611475B2

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、先端部を、所定の範囲において三次元空間の
任意の位置に移動させるように湾曲することかできる湾
曲運動装置に関する。

〔従来技術〕

従来のマニプレータにおいては、一般に、回転運動、旋
回運動、および伸縮運動を組合せて、その腕部の先端部
を三次元空間の任意位置に移動させる構成となっていた
。したがって、腕の先端部を狭所に挿入するような目的
には使用できないという欠点があっ１ｃ。

〔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、
湾曲運動により、先端部を三次元空間の任意位置に移動
させることができる湾曲運動装置を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

本発明による湾曲運動装置は、長い可撓性の芯体と、一
端側を前記芯体の一端側に、他端側を前記芯体の他端側
にそれぞれ固定された３本以上の線状の形状記憶合金と
、これらの形状記憶合金をそれぞれ独立に加熱する手段
とを有してなり、前記各形状記憶合金は、装置の初期状
態においては、記憶している形状（以下、記憶形状と言
う〉に比し伸び変形を受けているものであり、前記各形
状記憶合金がそれぞれ一定温度以上に加熱されると、該
合金が記憶形状に復帰しようとして収縮することにより
、前記芯体がそれに対応する方向および大きさに湾曲タ
ーるものである。

（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４図までは、本発明の一実施例を示す。こ
れらの図において、１は光ファイバーの束（以下、光フ
アイバー束という〉であり、本実施例においては、この
光フアイバー束１が芯体となっている。そして、前記光
フアイバー束１には、円板２，３．４が適当な間隔で固
定されている（なお、２は最先端側の円板、４は最後端
側の円板、３はその中間に配置された円板を示す）。ま
た、前記光フアイバー束１は、各円板２，３．４の中心
部を貫通している。

前記最先端側の円板２には、３本の線状の、Ｔｉ−Ｎｉ
合金等の形状記憶合金５ａ、５ｂ、、５ｃの一端部が、
光フアイバー束１を中心として１２０度間隔でそれぞれ
固定されている。そして、前記形状記憶合金５ａ、５ｂ
、５ｃの他端部は、最後端側の円板４に、やはり光フア
イバー束１を中また、前記中間の各日板３には、円板２
．４に対する形状記憶合金５ａ、５ｂ、５ｃの固定位置
に相当する位置に、ふっ素樹脂からなるバイブロが取り
付けられており、これらのバイブロには、第３図によく
示されるように形状記憶合金５ａ、５ｂ、５ｃが、それ
ぞれ軸線方向に自由に動ける状態で挿通されている。

ここで、前記形状記憶合金５ａ、５ｂ、５ｃは、所定の
形状記憶処理を施されることにより、真直ぐな形状を記
憶しているが、装置の初期状態（光フアイバー束１が真
直ぐにされており、かつ形状記憶合金５．ａ、’５ｂ、
５ｃが加熱されていない状態）においては、該合金５ａ
、５ｂ、５ｃは、前記記憶形状に比し伸び変形を受けた
状態で円板２゜４間に張り渡された状態となっている。

前記各形状記憶合金５ａ、５ｂ、５ｃの先端部は、第２
図に示されるように、それぞれ導線７ａ。

７ｂ、７ｃを介して通電装置８の出力に接続されている
。また、前記形状記憶合金５ａ、５ｂ、５Ｃの後端部は
、それぞれ導線９ａ、９ｂ、９ｃを介して通電装置８の
出力に接続されている（なお、第４図においては、導１
ｆＡ７ａ〜７Ｃおよび９ａ〜９Ｃは省略されている）。

ここで、前記通電装置８は、信号ｅを入ツノとしており
、導線７ａ〜７Ｃおよび９ａ〜９Ｃを通じて形状記憶合
金５ａ、５ｂ、５ｃに、前記入力信号ｅに応じた電力が
得られることとなる電流をそれぞれ独立に流ずようにな
っている。また、前記ＳｗＡ７ａ〜７Ｃおよび９ａ〜９
ｃは、中間（７）円板３に、それぞれ軸線方向に自由に
動ける状態で挿通されている。

次に、本実施例の作動を説明する。

通電装置８から形状記憶合金５Ｇのみに、ある大きさの
電流が流されると、該合金５０はジュール熱に一：り加
熱され、一定温ｉ以上となり、相変態を開始し、形状記
憶効果により記憶形状に戻ろうとする。このため、伸縮
方向に関してみると、形状記憶合金５０は収縮しようと
する。そして、他の形状記憶合金５ａ、５ｂは、最初の
伸び変形を与えられたままであるので、光フアイバー束
１は、第４図のｊ二′うに形状記憶合金５Ｃ側に湾曲づ
る。

同様にして、通電装置８から形状記憶合金５ａまたは５
ｂにのみ電流が流された場合には、光フアイバー束１は
それぞれ形状記憶合金５ａまたは５ｂ側に湾曲する。ま
た、形状記憶合金５８と５ｂ、５ｂと５ｃ、ま１＝は５
Ｃと５ａに同時に電流が流されれば、光フアイバー束１
は形状記憶合金５８と５ｂとの中間方向、５ｂと５Ｃと
の中間方向、または５Ｃと５８との中間方向に湾曲づる
。

ここで、形状記憶合金５ａ、５ｂ、５ｃにそれぞれ通電
がなされたときの各合金５ａ、５ｂ、５Ｃの収縮量（す
なわち、各合金５ａ、５ｂ、５Ｃが記憶形状に近づく程
麿）は、各合金５ａ、５ｂ。

５Ｇの相変態の進行状態、ひいては各合金５ａ。

５ｂ、５ｃに入力される熱エネルギーの大きさに対応す
る。しｌ〔がって、通電装置８から各合金５ａ、５ｂ、
５ｃに加える電力の大きさを制御することにより、光フ
アイバー束１の湾曲方向および湾曲の大きさを制ｍする
ことができ、ひいては光フアイバー束１の先端部を、一
定範囲内において三次元空間の任意の位置に移動させる
ことができる。

したがって、本実施例では、上述のようにして光フアイ
バー束１を所望の方向に湾曲し、光フアイバー束１の先
端部を所望の位置に位置させ１ｃ状態で、該光フアイバ
ー束１の先端部から後端部へ光を伝達させることができ
る（例えば、パイプ等の狭い通路内に光フアイバー束１
を挿入して、該通路内部を観察Ｊ゛るような場合であっ
て、しかも該通路に分岐部があるような場合、前記のよ
うに各形状記憶合金５ａ、５ｂ、５ｃに通電を行って光
フアイバー束１を所望の分岐方向に湾曲することにより
、光フアイバー束１を所望の分岐方向に侵入させた状態
で、該光フアイバー束１の先端部から後端部へ光を伝達
させるというようなことが可能となる）。

また、一般に、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方が、形状記
憶合金が変形状態から記憶形状に回復する過程において
発生ずる回復ツノが著しく大きくなるとともに、形状記
憶合金が変形状態から記憶形状に回復づる速度も速くな
ることはよく知られている。

ここにおいで、この湾曲運動装置は、形状記憶合金５ａ
、５ｂ、５ｃの伸び変形からの形状回復を利用するもの
であるので、光フアイバー束１を大ぎな力で、かつ高速
に湾曲させることができる。

また、本実施例では、中間の円板３と形状記憶合金５ａ
、５ｂ、５ｃとの間に、ふっ素樹脂からなるバイブロが
介在されているため、前記のように光フアイバー束１が
湾曲される際、形状記憶合金５ａ、５ｂ、５ｃと円板３
との間に大きな摩擦力が生じて、湾曲動作に支障を生じ
るような虞がない。

また、前記実施例では、形状記憶合金を３本用いている
が、形状記憶合金を４本以上用い、それらを独立に加熱
できるようにしてもよいことは言うまでもない。

また、前記実施例では、形状記憶合金５ａ、５ｂ、５ｃ
を、該合金に直接通電することにより加熱しているが、
本発明においては、その他の方法によって形状記憶合金
を加熱してもよいことは言うまでもない。

さらに、前記実施例では、芯体として、光ファイバーを
用いているが、用途によっては、芯体として、ピアノ線
その他の光フアイバー以外の材料を用いることができる
ことは言うまでもなく、湾曲動作を行うということのみ
に関して言えば、芯体は、形状記憶合金に伸び変形を与
える反作用として生じる圧縮ツノに耐えられるものであ
ればよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による湾曲運動装置は、（イ）湾曲
運動により先端部を、一定範囲において三次元空間の任
意位置に移動させることができる。

（ロ）形状記憶合金の伸び変形からの形状回復力を利用
するので、芯体を、大きな力で、かつ高速に湾曲させる
ことができる。

等の優れＩＣ効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による湾曲運動装置の一実施例を示す平
面図、第２図は前記実施例を示す側面図、第３図は前記
実施例における中間の円板に対する形状記憶合金の貫通
状態を示す拡大断面図、第４図は前記実施例が湾曲して
いる状態を示づ一斜視図である。１・・・光ファイバー、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・形状記
憶合金、８・・・通電装置。特Ｖ［出願人　学校法人　早稲田大学代理人　弁理士　大蒜　泉第１図　第２図ｇｌｈ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

長い可撓性の芯体と、一端側を前記芯体の一端側に、他
端側を前記芯体の他端側にそれぞれ固定された３本以上
の線状の形状記憶合金と、これらの形状記憶合金をそれ
ぞれ独立に加熱する手段とを有してなり、前記各形状記
憶合金は、装置の初期状態においては、記憶している形
状に比し伸び変形を受けて−いることを特徴とする湾曲
運動装置。