JPS61146489A

JPS61146489A - マニピユレ−タ

Info

Publication number: JPS61146489A
Application number: JP59268323A
Authority: JP
Inventors: 秀行木村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1986-07-04

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駆動装置に係り。

特にロボットハンドに用いるに適した駆動装置に関する
。

〔発明の背景〕

ロボットハンド等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
１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り、また最良の冷却手段とは言い
難い。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、安価な方法で、しかも耐久性があり、
応答性の良いマニピュレータを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、形状記憶合金の部材とこれに対してバイアス
力を付与する弾性体を可変管内に挿入し、該管内に部材
を含む流路を設け、流路内に強制的に冷却用流体を流す
ようにした。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１，２図により説明する。

第１，２図はマニピュレータの軸方向断面図であり、１
がコイルばね状の形状記憶合金。

２がゴムなどの弾性体である。ここで形状記憶合金１は
、あらかじめ高温（変態温度以上）で第２図の如く屈曲
するように記憶処理が行ってあり、弾性体は第１図に示
す如く真っすぐになるようにパイアスカが働く、そして
、３ａが屈曲等の変形が可能な可変管であり、該可変管
３ａと弾性体２の間のすきまが形状記憶合金１を含む流
路４である。また、５はマニピュレータのベース、６ａ
はリード線、７ａは電源、８は接続管、９は流体供給源
、１０は冷却用流体の流れ方向である。

ここで、流体供給源１０は圧縮機、送風機およびポンプ
等であり、空気その他の流体の種類により使い分けられ
る。第１図は形状記憶合金製のコイルばね（以下コイル
ばねと称する）１の冷却時の様子であり、第２図のコイ
ルばね１の加熱時の様子である。

次に本発明の動作原理について説明する。コイルばね１
をリード線６ａを介してＤＣ電源７ａに　　゛より通電
加熱すると、コイルばね１の温度が上昇し、加熱時の変
態温度以上になる。すると、コイルばね１の回復力Ｆ工
は弾性体２ａのパイアスカＦ、より大きくなり、マニピ
ュレータは（Ｆ□−Ｆ、　）の力でコイルばね１の記憶
している元の形状に屈曲する（第２図）。

次に通電加熱を停止すると、コイルばね１は流体供給源
９から接続管８を介して流路４内に送られてきた流体に
より強制的に冷却される。そして、゛流体は可変管３ａ
の開放端より周囲に放出される。

コイルばね１が流体により強制的に冷却されると温度が
下降し、冷却時の変態温度以下になる。するとコイルば
ね１の回復力Ｆ、は弾性体２ａのパイアスカＦ３　より
小さくなり、マニピュレータは（Ｆ、−Ｆ、）の力で弾
性体２ａの元の形状（真っすぐ）にもどる（第１図）。

前述の如く形状記憶合金製のコイルばね１を交互に加熱
、冷却することにより、形状記憶合金１に発生する回復
力−Ｆ、と弾性体のパイアスカＦ２の大小関係を変化さ
せて、ある範囲内（第１図−第２図）の運動を繰り返し
て行わせることができる。

第３図は、第１図のＩ−Ｉ’断面図である。第４図は本
発明の他の実施例であり１弾性体２ｂ内に別の流路１１
が設けられており、さらに可変管３ｂの流体供給源接続
側の反対側端面が閉塞されている。そして、冷却用流体
は弾性体２ｂ内の流路１１とコイルばね１を含む流路４
を直列に流れる０図では流体は弾性体２ｂ内の流路１１
からコイルバネを含む流路４に流れるが、その逆に流路
４から流路１１に流れてもよい。

このように構成すると、冷却用流体は第１図の如く開放
端より放出することがなく、回収することができる。こ
のため、マニピュレータの周囲に悪影響を与えない。

また、第１〜第３図の実施例においては、流体供給源９
は常に運転状態にあり、形状記憶合金製のコイルばね１
の通電加熱時も冷却用流体が流路４を流れ′ている。こ
のため、従来（自然放冷時）に比べ通電する電気入力は
増加している。これに対して、第４図に示す如く制御弁
１２および流体タンク１３を付加すると１通電加熱時に
は流体の供給を停止させることができ、電気入力を従来
と同程度に保つことができる。ここで、流体タンク１３
は流体供給源９により加圧された流体を留めておく容器
であり、圧力がある一定値になると流体供給源９がＯＦ
Ｆとなるように連結されている。

また、７ｂは加熱用電源７ａを含む制御装置であリ、リ
ード線６ｂにより制御弁１２とも接続されている。

以上、第１〜４図に示すマニピュレータにおいて、流体
としては、空気等の無害な気体が望ましい。

また、形状記憶合金１が可変管３や弾性体２に接触する
場合、可変管３および弾性体２の材質は断熱性が良く、
かつ絶縁性の良いものが望ましい。

さらに、本実施例では形状記憶合金製の部材としてコイ
ルばね１を用いたが、その他の形状のものでも良い、た
とえば、線状や帯板状でも良い。

また１弾性体もゴムに限るものではない。

第５図は本発明のマニピュレータを３個用いたロボット
ハンドの一例を示す図である０箱体１５内に流体供給源
９．流体タンク１３および制御装Ｗ７ｂがそれぞれ１台
ずつ設けられており、その他に制御弁１２．接続管８お
よびリード線６ａ。

６ｂがそれぞれマニピュレータの数だけ設けられている
。１６は対象物である。このようにロボットハンドを構
成し、制御装置７ｂにより形状記憶合金（可変管３内）
の加熱、冷却を制御することにより、対象物１６をつか
んだり、ａｔ、たりさせることができる。

（発明の効果〕本発明によれば、従来の自然放冷時に比べ冷却効果が大
きく向上するため、形状記憶合金の伸縮が両方とも素早
く行われ、敏速に行動するマニピュレータを提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１．２．４図は本発明にマニピュレータの実施例を示
す軸方向断面図、第３図は第１図のＩ−■′断面図、第
５図はロボットハンドの斜視図である。１・・・コイルばね状の形状記憶合金、２・・・弾性体
、３・・・可変管、４・・・形状記憶合金を含む流路、
５・・・ベース、６・・・リード線、７・・・雪原を含
む制御装置、８・・・接続管、９・・・流体供給源、１
０・・・流体の流れ７ｉ４の

Claims

【特許請求の範囲】１、可変管の内部に形状記憶合金製の部材と、これに対
してバイアス力を付与する弾性体とを挿入し、形状記憶
合金製の部材を加熱、冷却することにより、部材の回復
力と弾性体のバイアス力の大小関係を変化させて、ある
範囲内の運動を繰り返して行わせるマニピュレータにお
いて、該可変管の内部に形状記憶合金製の部材を含む流
路を設け、該流路に流体供給源より部材を冷却すべく流
体を強制的に流すよう構成したことを特徴とするマニピ
ュレータ。２、形状記憶合金製の部材としてコイルばねを用い、か
つコイルばねの内側に弾性体を挿入し、部材を含む流路
を可変管と弾性体間に設け、可変管の流体供給源接続側
の反対側端面を開放にし、冷却すべく流体が該流路を流
れるよう構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のマニピュレータ。３、流体供給源と可変管の流体供給源接続側の間に、流
れを調整する制御弁ならびに流体タンクを付加したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１〜２項のいずれか１項
記載の駆動装置。４、部材を冷却すべく流体として空気を用いたことを特
徴とする第１〜２項のいずれか１項記載の駆動装置。