JPS61100394A

JPS61100394A - アクチユエ−タ

Info

Publication number: JPS61100394A
Application number: JP21834084A
Authority: JP
Inventors: 秀行木村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1986-05-19

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】〔発明の利用分野〕本発明は形状記憶合金を用いたアクチュエータに係り、
特にロボットハンドに用いるマニピュレータに適したア
クチュエータに関する。

〔発明の、背景〕

マニピュレータ等のアクチュエータを駆動する素子とし
て形状記憶合金を用いたものが提案されているが、従来
のものは有効な冷却手段を具えていないために、復帰動
作の応答性が悪いという欠点があった。

応答性を改善するものとして、特開昭５７−１６８８９
ｉ号公報に記載の如きものが提案されているが、寿命や
コストの面で問題があシ、最良の冷却手段とは言い４い
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、安価な方法で、しかも耐久性が、ｌ、
応答性の良いアクチュエータを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、形状記憶合金製の部材を用いたマニピュレー
タにおいて、形状記憶合金の部材を中空体とし、該部材
を含む流路を設け、該流路内に強制的に冷却用流体と流
すようにしたことに特徴がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図により説明す
る。第１図はマニピュレータ（アクチュエータ）１の軸
を含む断ｍ１図である。形状記憶合金製の部材として円
管２、パイアスカを付与する弾性体としてのゴム３（筒
状）を用いており、円管２がゴム３内に挿入されている
。ゴムの代りにポリマーを用いてもよい。形状記憶合金
の円管２は、めらかじめ高温（変態温度μ上）で第２図
に示す如き形状に変形するように記憶処理が行っである
。第１図は低温（変態温度以下）時の円管２の形状でり
シ、ゴムの具すぐになろうとするパイアスカによるもの
でるる。４が形状記憶合金の円管２を言む流路であシ、
ゴム内部を一方向に流れる流路となっている。そして、
流路の入口側４ａは配・ｕ５により流体供給源６に接続
でれ、流路の出口側４ｂは開枚になっている。冷却用流
体は矢印７の如く一方向にのみ流れる。ここで、流体供
給ｍ、６は圧縮機、送風機およびポンプ等でめる。

８はマニピュレータ１の支えとなるベース、９は形状記
憶合金の円管２の加熱用電源を含む制＠ｌ装置、１０は
リード線でめり円ｇ２の両端に接続されているっ次に不発明の動作原理について説明する。第１図におい
て、形状記憶合金の円管２を制御装置９内の電源によシ
リード線１０を介して通電加熱すると、円管２の温度が
上昇する。そして、刀０熱時の変態温度より高くなると
、円管２は記憶している形状（第２図）に変形しようと
する。このとき究生する円管２の回復力Ｆ１はゴム３の
パイアスカＦ２よジかなシ大きいため、マニピュレータ
１は第１図から第２図へ（Ｆｔ−Ｆ２）の力で変形する
０第２図め点線で示すマニピュレータ１′が第１図の形
状でめり、加熱により変形７ｔ１１だけ変形する。

次に通電加熱を停止すると、円管２は流体供給源６から
配・ｇ５を介して流路４Ｖ′３に送られてきた冷却用流
体によ）強制的に冷却さ九る。そして、流体は流路４ｆ
ｔ通過後、流路の出口側４ｂより周囲へ放出さｎる。

円管２が流体によシ冷却されると、円筒の温度が低下す
る。そして、冷却時の変態温度より低くなると、円管２
の回復力Ｆ１はゴムのパイアスカＦ２よシ小さくな９、
マニピュレータ１は第２図から第１図へ（Ｆ２−Ｆｚ）
の力で変形する。

前述の如く形状記憶合金の円ｆ２を交互に加熱。

冷却することにより、形状記憶合金の回復力Ｆ１と弾性
体のパイアスカＦ２の力の大小関係を逆転させて、変形
量ｔ１１だけの運動と繰υ返し行わせることができる。

ここで、形状記憶合金への通′ル加熱瀘および流体によ
る冷却瀘を調整することにより、変形ｊｔｔ１１の範囲
内において任意の位置にマニピュレータｌｋ変形させる
こともできる。

第１図に示すマニピュレータ１において、形状記憶合金
の円管２は必要な力を出せる範囲内であれば、できる限
り薄肉の万が好ましい。これは、熱容量を小さくし、応
答性を同上させるためである。さらに形状記憶合金の管
は円管２に限るものでなく、角形等任意形状のものでも
可能である。

また、ゴム３はできる限り熱伝導の悪い断熱性の太きい
ものが好ましい。第１図に示すマニピュレータ１は弾性
体であるゴム３の一端が開放（４ｂ）になっており、流
体はそこから周囲に放出される構造となっている。この
ため、流体としては空気が最も望ましい。

第３図は他のマニピュレータの実施例を示す軸方向＠面
図であり、第４図は第３図の１−１’断面図である。１
２が形状記憶合金の円管２を・ざむ流路４に対して反対
方間に流れるもう一つの流路であシ、流体は流路４ａ−
＋　４−ｈ　４ｂ→１２の順に直列に流れるよう構成さ
れている。流路１２は第４図に示す如く複数個の円形断
面の流路である。

そして、弾性体であるゴム３の一端は閉塞（４ｂ）され
ており、流体は周囲に積出されることなく回収される。

流体としては、水、金剛いてもよい。動作原理は第１図
、第２図と同じである。ここで、流体の流れは流路１２
→４ｏ→４−４ａの順であってもよい。また、流路１２
は円管２と同心状の環状流路でめってもよいっまた、第３図において、１３．１４は制御弁と流体タン
クである。第１，２図において説明したマニピュレータ
の実施では、流体供給源６は常に運転状態にあり、円管
２の通電加熱時も流体が流路４Ｐ′３を流れている。こ
のため、従来（自然空冷時）に比べ通電する電気人力は
増加している。これに対して、第３図に示す如く制御弁
１３を付加すると、連成加熱時には流体の供給を停止さ
せることがでさ、成気入力を従来と同程度に保つことが
できる。流体タンク１４は加圧された空気などの気体を
一時溜めておく容器であシ、水等の液体を用いるときは
設置の必要がない。

このとき制御装置９は通電加熱用電源の制御と制御弁１
３の制御との両方の制御を行ない、加熱時は［源ＯＮ、
制御升ＯＦＦ　、冷却時は電源ＯＦＦ　。

制御弁ＯＮの切換えを行う。

マニピュレータの操作力が小さい場合、パイアスカを与
えるばねは不要となる。その−例を第５図に示す。中壁
円管２の内部に流路４が形成される。第５図は第１図の
■−■′断面図に相当し、また、流体としてマニピュレ
ータの周囲温度より低温の流体を用いると、一層冷却時
の応答性が向上し、効果的である。低温の流体を作る方
法として流供給源６と流路４の入口側４ａとの間に冷却
器を設ける方法等がある。

第６図は本究明の形状記憶合金製のマニピュレータ１を
５本（ｌａ−１ｅ）用いたロボットハンドの実施例であ
る。制御装置９．流体供給＃６．制御弁１３．流体タン
ク１４は腕に相当する箱体１７内に納められている。１
８は対象物であシ、不ロボットハンドはマニピュレータ
１ａ−１ｅ内の形状記憶合金製の部材’ｔ　ｊＪＩＩ熱
、冷却することにより対象物１８をつかんだり離したり
することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来に比べ冷却効果が大きく向上する
ため、形状記憶合金の変形力切ロ熱時、冷却時とも素早
く行われ、敏速に行動するマニピュレータｔ−提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明の実施例を示す軸方向
断面図、第４図は第３図のＩ−Ｉ’断面図、第５図は第
１図のｎ−ｎ’断面図、第６図はロボットハンドの斜視
図である。１・・・マニピュレータ、２・・・形状記憶合金の円管
、３・・・ゴム、４・・・形状記憶合金を含む流路、５
・・・配管、６・・・流体供給源、７・・・流体の流ｎ
方向、８・・・ベース、９・・・制御装置、１０・・・
リード線、１１・・・菱形ｔｈｔｔ、１２・・・流路、
１３・・・制御弁、１４・・・流不タンク、１５・・・
帯板、１６・・・コイルばね、１７・・・箱体、１８・
・・対象物。才　）日

Claims

【特許請求の範囲】

１、形状記憶合金製の部材を加熱、冷却することにより
ある範囲内の運動を繰り返し行わせるアクチュエータに
おいて、該形状記憶合金製の部材を中空体とし、該中空
体を含む流路を設け、該流路に流体供給源より形状記憶
合金製の部材を冷却すべく流体を強制的に流すようにし
たことを特徴とするアクチュエータ。