JPS6119980A - 形状記憶合金アクチユエ−タ - Google Patents
形状記憶合金アクチユエ−タInfo
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- JPS6119980A JPS6119980A JP59138015A JP13801584A JPS6119980A JP S6119980 A JPS6119980 A JP S6119980A JP 59138015 A JP59138015 A JP 59138015A JP 13801584 A JP13801584 A JP 13801584A JP S6119980 A JPS6119980 A JP S6119980A
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- memory alloy
- actuator
- shape memory
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/065—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like using a shape memory element
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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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。
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たアクチュエータに係り
、特に形状記憶合金線の温度変化に基づく伸縮を応用し
たアクチュエータに関するものである。
、特に形状記憶合金線の温度変化に基づく伸縮を応用し
たアクチュエータに関するものである。
形状記憶合金は、オーステナイト相とマルテンサイト相
の状態が存在し、温度が低いときはマルテンサイト相に
、高いときはオーステナイＩ・相に変化する。そして特
にマルテンサイトからオーステナイトに遷移（逆変態）
するときに、わずかな温度差で大きな歪回復力を生しる
。形状記憶合金アクチュエータはこの歪回復力を利用し
たものである。
の状態が存在し、温度が低いときはマルテンサイト相に
、高いときはオーステナイＩ・相に変化する。そして特
にマルテンサイトからオーステナイトに遷移（逆変態）
するときに、わずかな温度差で大きな歪回復力を生しる
。形状記憶合金アクチュエータはこの歪回復力を利用し
たものである。
従来の形状記憶合金アクチュエータは、例えばらせん状
または直線状の形状を記憶した形状記憶合金部材を、温
度の低いときにバイアスばね等によって、らせん状のも
のを引き伸ばした形または直線状のものを屈曲した形に
変形させておき、その形状記憶合金部材を加熱してそれ
が記憶形状に戻るときの力で作動子を動作させるもので
ある。
または直線状の形状を記憶した形状記憶合金部材を、温
度の低いときにバイアスばね等によって、らせん状のも
のを引き伸ばした形または直線状のものを屈曲した形に
変形させておき、その形状記憶合金部材を加熱してそれ
が記憶形状に戻るときの力で作動子を動作させるもので
ある。
つまり従来の形状記憶合金アクチュエータは、形状記せ
合金部材の立体的ないしは平面的な形状変化によって作
動子を動かしている。
合金部材の立体的ないしは平面的な形状変化によって作
動子を動かしている。
したがって従来の形状記憶合金アクチュエータは、形状
記憶合金部材の形状変化のための空間が必要であり、ス
ペースファクターが悪いという問題がある。
記憶合金部材の形状変化のための空間が必要であり、ス
ペースファクターが悪いという問題がある。
［問題点の解決手段とその作用］
上記のような従来技術の問題点を解決するため、本発明
の形状記憶合金アクチュエータは、非伸縮性のガイドチ
ューブ内に形状記憶合金線を挿通し、その形状記憶合金
線の一端側を固定端とし、他端側を可動端として、形状
記憶合金線の温度変化に基づく伸縮によって作動子を動
かずようにしたものである。
の形状記憶合金アクチュエータは、非伸縮性のガイドチ
ューブ内に形状記憶合金線を挿通し、その形状記憶合金
線の一端側を固定端とし、他端側を可動端として、形状
記憶合金線の温度変化に基づく伸縮によって作動子を動
かずようにしたものである。
上記のガイドチューブと形状記憶合金線は形状記憶合金
線の固定端側で一体化しておくと、取扱に便利である。
線の固定端側で一体化しておくと、取扱に便利である。
また、ガイドチューブとして可撓性を有するものを使用
すると、可撓性を持つアクチュエータを構成できるので
、やはり取扱に便利である。
すると、可撓性を持つアクチュエータを構成できるので
、やはり取扱に便利である。
また、上記形状記憶合金線の加熱は通電によって行うこ
とが好ましいが、その場合はガイドチューブとして絶縁
性有するものを使用する必要がある。
とが好ましいが、その場合はガイドチューブとして絶縁
性有するものを使用する必要がある。
アクチュエータとしての応答性を高めるためには、特に
形状記憶合金線の冷却を迅速に行う必要があるが、その
ためには、ガイドチューブと形状記憶合金線の間に冷却
流体の流通可能な間隙を設け、ガイドチューブの一端側
を冷却流体の供給口に、他端側を冷却流体の排出口にし
て、冷却時には上記間隙に冷却流体を強制的に流すよう
にするとよい。この場合、冷却流体の供給口は形状記憶
合金線の固定端側に、冷却流体の排出口は形状記憶合金
線の可動端側に設けておくことが構造上好都合である。
形状記憶合金線の冷却を迅速に行う必要があるが、その
ためには、ガイドチューブと形状記憶合金線の間に冷却
流体の流通可能な間隙を設け、ガイドチューブの一端側
を冷却流体の供給口に、他端側を冷却流体の排出口にし
て、冷却時には上記間隙に冷却流体を強制的に流すよう
にするとよい。この場合、冷却流体の供給口は形状記憶
合金線の固定端側に、冷却流体の排出口は形状記憶合金
線の可動端側に設けておくことが構造上好都合である。
第１図および第２図は本発明の一実施例を示す。
符号１１は張力や圧縮力がかかってもほとんど伸縮する
ことのない比較的強度の大きなガイドチューブ、１２は
その中に挿通された形状記憶合金線である。形状記憶合
金Ｌｉ１２の記憶形状は適当でよいが、例えば直線であ
る。ガイドチューブ１１は、第２図に示すように、樹脂
製の絶縁チューブ１３の外周に金属製の鏡装置４を施し
たもので、可撓性を有している。また、ガイドチューブ
１１と形状記憶合金線１２との間には冷却流体が流通で
きる程度の間隙１５が設けられている。
ことのない比較的強度の大きなガイドチューブ、１２は
その中に挿通された形状記憶合金線である。形状記憶合
金Ｌｉ１２の記憶形状は適当でよいが、例えば直線であ
る。ガイドチューブ１１は、第２図に示すように、樹脂
製の絶縁チューブ１３の外周に金属製の鏡装置４を施し
たもので、可撓性を有している。また、ガイドチューブ
１１と形状記憶合金線１２との間には冷却流体が流通で
きる程度の間隙１５が設けられている。
ガイドチューブ１１の一端側にはキャップ１６が固着し
てあり、形状記憶合金線１２の一端側はこのキャンプ１
２に固着されて、ガイドチューブ１１と一体化されてい
る。キャンプ１６は構造物１７に固定されている。また
、ガイドチューブ１１の他端側には口金１８が固着して
あり、この口金１８も構造物１７に固定されている。一
方、形状記憶合金線１２の他端側はガイドチューブ１１
の端部から突出しでおり、その先端部には作動子１９が
固着されている。つまりガイドチューブ１１は両端固定
であるが、形状記憶合金線１２は一端側固定、他端側開
放である。
てあり、形状記憶合金線１２の一端側はこのキャンプ１
２に固着されて、ガイドチューブ１１と一体化されてい
る。キャンプ１６は構造物１７に固定されている。また
、ガイドチューブ１１の他端側には口金１８が固着して
あり、この口金１８も構造物１７に固定されている。一
方、形状記憶合金線１２の他端側はガイドチューブ１１
の端部から突出しでおり、その先端部には作動子１９が
固着されている。つまりガイドチューブ１１は両端固定
であるが、形状記憶合金線１２は一端側固定、他端側開
放である。
作動子１９と構造物１７に固定された留め金２０との間
にはバイアスばね２１が張設されており、形状記憶合金
線１２に常に引張りノコを与えている。また、形状記憶
合金線Ｊ２の両端には通電加熱用の電源２２が、スイッ
チ２３を介して接続されている。さらに、前記キャンプ
１６には冷却流体の供給口２４が形成してあり、この供
給口２４には開閉弁２５を介して圧縮空気供給源２６が
接続されている。つまりこの例では空気が冷却流体であ
る。ガイドチューブ１１の他端側は開口していて、冷却
流体の排出口２７となっている。
にはバイアスばね２１が張設されており、形状記憶合金
線１２に常に引張りノコを与えている。また、形状記憶
合金線Ｊ２の両端には通電加熱用の電源２２が、スイッ
チ２３を介して接続されている。さらに、前記キャンプ
１６には冷却流体の供給口２４が形成してあり、この供
給口２４には開閉弁２５を介して圧縮空気供給源２６が
接続されている。つまりこの例では空気が冷却流体であ
る。ガイドチューブ１１の他端側は開口していて、冷却
流体の排出口２７となっている。
このアクチュエータの動作は次の通りである。
常温では形状記憶合金線１２は変形し易いため、／＜イ
アスばね２１によってガイドチューブ１１の形通りに引
き伸ばされている。このため作動子１９は前進位置（右
方）にある。スイッチ２３を入れて通電加熱すると、形
状記憶合金線１２は記憶形状に回復しようとするが、ガ
イドチューブ１１によってその形を拘束されているため
、形はほとんど変わらないまま全体の長さだけが収縮す
る。このときの収縮力は極めて大きく、例えばＮｉＴｉ
合金では５０ｋｇ／ｍｍ”の力を発揮する。このためバ
イアスばね２１は引き伸ばされ、作動子１９は後退位置
（左方）にくる。なお、このときの形状記憶合金線１２
の収縮率は６％程度であるが、長さを適当に選定すれば
、所要の変位を得ることができる。
アスばね２１によってガイドチューブ１１の形通りに引
き伸ばされている。このため作動子１９は前進位置（右
方）にある。スイッチ２３を入れて通電加熱すると、形
状記憶合金線１２は記憶形状に回復しようとするが、ガ
イドチューブ１１によってその形を拘束されているため
、形はほとんど変わらないまま全体の長さだけが収縮す
る。このときの収縮力は極めて大きく、例えばＮｉＴｉ
合金では５０ｋｇ／ｍｍ”の力を発揮する。このためバ
イアスばね２１は引き伸ばされ、作動子１９は後退位置
（左方）にくる。なお、このときの形状記憶合金線１２
の収縮率は６％程度であるが、長さを適当に選定すれば
、所要の変位を得ることができる。
次に、スイッチ２３を開いて通電加熱を停止し、開閉弁
２５を開いて圧縮空気をガイドチューブｌｌ内に通すと
、形状記憶合金線１２は急速に冷却されて収縮力を失い
、バイアスばね２１の張力により引き伸ばされる。この
ため作動子１９は前進位置に戻ることになる。
２５を開いて圧縮空気をガイドチューブｌｌ内に通すと
、形状記憶合金線１２は急速に冷却されて収縮力を失い
、バイアスばね２１の張力により引き伸ばされる。この
ため作動子１９は前進位置に戻ることになる。
以上のような動作の繰り返しで、作動子１９は前進、後
退し、アクチュエータとして作用する。特にこの−アク
チュエータは、形状記４ｇ合金線の強制冷却手段を備え
ているため、迅速な応答が得られる利点がある。また、
可撓性を有するため、各種装置への組み込みにも便利で
ある。
退し、アクチュエータとして作用する。特にこの−アク
チュエータは、形状記４ｇ合金線の強制冷却手段を備え
ているため、迅速な応答が得られる利点がある。また、
可撓性を有するため、各種装置への組み込みにも便利で
ある。
次に具体的な数値を以て説明する。
形状記憶合金線１２：直径０，２龍、長さ］ＯｃｍのＮ
ｉＴｉ合金線 バイアスばね２１ ：０．５ｋｇＦ ガイドチューブｌｌ：絶縁チューブ１３は内径０．３５
龍、外径１．２龍、鏡装置４は 外径５龍 圧縮空気圧 ：５ｋｇ／ω２ 以上の構成で、作動子の変位量５鶴、加熱時の応答速度
０．３秒、冷却時の応答速度５秒、が得られた。さらに
、冷却時に圧縮空気内に水分を含ませたところ、応答速
度は１〜２秒になった。
ｉＴｉ合金線 バイアスばね２１ ：０．５ｋｇＦ ガイドチューブｌｌ：絶縁チューブ１３は内径０．３５
龍、外径１．２龍、鏡装置４は 外径５龍 圧縮空気圧 ：５ｋｇ／ω２ 以上の構成で、作動子の変位量５鶴、加熱時の応答速度
０．３秒、冷却時の応答速度５秒、が得られた。さらに
、冷却時に圧縮空気内に水分を含ませたところ、応答速
度は１〜２秒になった。
−上記実施例では、冷却流体として空気を用いたが、そ
れ以外の気体あるいは水などの液体を用いることも可能
である。しかし空気が最も取扱に便利である。
れ以外の気体あるいは水などの液体を用いることも可能
である。しかし空気が最も取扱に便利である。
なお、ガイドチューブと形状記憶合金線の間の間隙が小
さく、冷却流体の流通抵抗が大きい場合には、第３図に
示すように、ガイトチューフ用の内面に冷却流体を流通
させるための溝２８を形成するとよい。
さく、冷却流体の流通抵抗が大きい場合には、第３図に
示すように、ガイトチューフ用の内面に冷却流体を流通
させるための溝２８を形成するとよい。
第４図は本発明の他の実施例を示す。このアクチュエー
タでは、ガイドチューブ１１の両端は口金１８を介して
構造物１７に固定されている。また、形状記憶台金線１
２の一端側はクランプ２９を介して構造物１７に固定さ
れ、他端側は作動子１９に接続されている。その他、第
１図の各部に対応する部分には第１図と同し符号を付し
である。
タでは、ガイドチューブ１１の両端は口金１８を介して
構造物１７に固定されている。また、形状記憶台金線１
２の一端側はクランプ２９を介して構造物１７に固定さ
れ、他端側は作動子１９に接続されている。その他、第
１図の各部に対応する部分には第１図と同し符号を付し
である。
このアクチュエータは、形状記憶合金線１２の加熱は通
電によって行うが、冷却は自然冷却によって行うタイプ
である。したがって応答性は第１図のものより劣る。
電によって行うが、冷却は自然冷却によって行うタイプ
である。したがって応答性は第１図のものより劣る。
第５図は本発明のさらに他の実施例を示す。このアクチ
ュエータでは、ガイドチューブ１１は予めらせん状に成
形された金属管よりなり、実質的に可撓性を有していな
い。ガイドチューブ１１および形状記憶合金線１２の一
端側はキャップ】６で一体化されており、他端側ではガ
イドチューブ１１にばね座３０が固定され、形状記憶合
金線１２はその中を通って外部に伸びている。形状記憶
合金線１２の開放端に固定した作動子１９とばね座３０
との間には圧縮状態のバイアスばね３１が介挿されてい
る。これにより形状記憶合金線１２は常に引張り力を受
けている。
ュエータでは、ガイドチューブ１１は予めらせん状に成
形された金属管よりなり、実質的に可撓性を有していな
い。ガイドチューブ１１および形状記憶合金線１２の一
端側はキャップ】６で一体化されており、他端側ではガ
イドチューブ１１にばね座３０が固定され、形状記憶合
金線１２はその中を通って外部に伸びている。形状記憶
合金線１２の開放端に固定した作動子１９とばね座３０
との間には圧縮状態のバイアスばね３１が介挿されてい
る。これにより形状記憶合金線１２は常に引張り力を受
けている。
このアクチュエータは外加熱型である。すなわちガイド
チューブ１１の外側から熱を加えて形状記憶合金線１２
を加熱するものである。形状記憶合金１２が加熱される
と作動子１９は右方に移動し、熱の供給が停止して形状
記憶合金１２の温度が下がると作動子１９は左方に移動
する。
チューブ１１の外側から熱を加えて形状記憶合金線１２
を加熱するものである。形状記憶合金１２が加熱される
と作動子１９は右方に移動し、熱の供給が停止して形状
記憶合金１２の温度が下がると作動子１９は左方に移動
する。
なお、上記各実施例では、バイアスばねによって形状記
憶合金線に張力を付加するようにしたが、バイアスばね
以外のもの例えば重りなどで張力を付加してもよい。
憶合金線に張力を付加するようにしたが、バイアスばね
以外のもの例えば重りなどで張力を付加してもよい。
（発明の効果〕
以上説明したように本発明の形状記憶合金アクチュエー
タは、ガイドチューブでガイドされた形状記憶合金線の
伸縮を利用したものであるため、従来のように形状記憶
合金線の立体的ないしは平面的な形状変化のためのスペ
ースを必要とせず、各種装置へ組み込むためのスペース
を大幅に縮小することができる。
タは、ガイドチューブでガイドされた形状記憶合金線の
伸縮を利用したものであるため、従来のように形状記憶
合金線の立体的ないしは平面的な形状変化のためのスペ
ースを必要とせず、各種装置へ組み込むためのスペース
を大幅に縮小することができる。
第１図は本発明の形状記憶合金アクチュエータの一実施
例を示す一部切開正面図、第２図は第１図の１］線断面
図、第３図は本発明の他の実施例を示す断面図、第４図
および第５図はそれぞれ本発明のさらに他の実施例を示
す一部切開正面図である。 １１〜ガイドチユーブ、１２〜形状記憶合金線、１５〜
間隙、１’９〜作動子、２１〜バイアスばね、２４〜冷
却流体の供給口、２７〜冷却流体の排出口、３１〜ハ第
１図 第２図 第：３図 第５図 ：コ１−−−〜−−− 二＝１−一一一一一 ミ〕 ；Ｄ
例を示す一部切開正面図、第２図は第１図の１］線断面
図、第３図は本発明の他の実施例を示す断面図、第４図
および第５図はそれぞれ本発明のさらに他の実施例を示
す一部切開正面図である。 １１〜ガイドチユーブ、１２〜形状記憶合金線、１５〜
間隙、１’９〜作動子、２１〜バイアスばね、２４〜冷
却流体の供給口、２７〜冷却流体の排出口、３１〜ハ第
１図 第２図 第：３図 第５図 ：コ１−−−〜−−− 二＝１−一一一一一 ミ〕 ；Ｄ
Claims (6)
- （１）非伸縮性のガイドチューブ内に形状記憶合金線を
挿通し、その形状記憶合金線の一端側を固定端とし、他
端側を可動端としたことを特徴とする形状記憶合金線ア
クチュエータ。 - （２）特許請求の範囲第１項記載のアクチュエータであ
って、ガイドチューブと形状記憶合金線は形状記憶合金
線の固定端側で一体化されているもの。 - （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載のアクチ
ュエータであって、ガイドチューブは可撓性を有するも
の。 - （４）特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載
のアクチュエータであって、ガイドチューブは絶縁性を
有するもの。 - （５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに
記載のアクチュエータであって、ガイドチューブと形状
記憶合金線の間には冷却流体の流通可能な間隙があり、
ガイドチューブの一端側は冷却流体の供給口に、他端側
は冷却流体の排出口になっているもの。 - （６）特許請求の範囲第５項記載のアクチュエータであ
って、冷却流体の供給口は形状記憶合金線の固定端側に
、冷却流体の排出口は形状記憶合金線の可動端側にある
もの。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59138015A JPS6119980A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 形状記憶合金アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59138015A JPS6119980A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 形状記憶合金アクチユエ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6119980A true JPS6119980A (ja) | 1986-01-28 |
| JPH0587677B2 JPH0587677B2 (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15212061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59138015A Granted JPS6119980A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 形状記憶合金アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6119980A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62284970A (ja) * | 1986-06-02 | 1987-12-10 | Tokieda Naomitsu | 熱−力学的エネルギ変換装置 |
| JPH03206178A (ja) * | 1990-01-08 | 1991-09-09 | Emori Shoji Kk | 繊維複合体シート、およびその染色物の耐光・耐熱性強化処理方法 |
| JPH1028214A (ja) * | 1996-07-11 | 1998-01-27 | Ricoh Co Ltd | データ通信装置 |
| EP1073081A2 (de) * | 1999-07-24 | 2001-01-31 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Linearaktuator |
| JP2014204651A (ja) * | 2013-04-10 | 2014-10-27 | 株式会社ポリテック・デザイン | 静電アクチュエータ |
| JP2019080488A (ja) * | 2012-08-01 | 2019-05-23 | ザ ボード オブ リージェンツ，ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム | コイル状および非コイル状ナノファイバー撚糸およびポリマーファイバーのねじりおよび引張アクチュエータ |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| US7294102B2 (en) * | 2003-04-14 | 2007-11-13 | Pentax Corporation | Method and apparatus for providing depth control or z-actuation |
| JP4916415B2 (ja) * | 2007-10-29 | 2012-04-11 | オリンパス株式会社 | 形状記憶素子アクチュエータの制御装置及び制御方法 |
| JP5567946B2 (ja) * | 2010-09-02 | 2014-08-06 | オリンパス株式会社 | 形状記憶合金アクチュエータ |
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| JPS56156978U (ja) * | 1980-04-23 | 1981-11-24 | ||
| JPS60228778A (ja) * | 1984-04-25 | 1985-11-14 | Hitachi Ltd | 駆動装置 |
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-
1984
- 1984-07-05 JP JP59138015A patent/JPS6119980A/ja active Granted
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| JP2019080488A (ja) * | 2012-08-01 | 2019-05-23 | ザ ボード オブ リージェンツ，ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム | コイル状および非コイル状ナノファイバー撚糸およびポリマーファイバーのねじりおよび引張アクチュエータ |
| JP2014204651A (ja) * | 2013-04-10 | 2014-10-27 | 株式会社ポリテック・デザイン | 静電アクチュエータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0587677B2 (ja) | 1993-12-17 |
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