JPS6119981A - 揺動装置 - Google Patents
揺動装置Info
- Publication number
- JPS6119981A JPS6119981A JP13801684A JP13801684A JPS6119981A JP S6119981 A JPS6119981 A JP S6119981A JP 13801684 A JP13801684 A JP 13801684A JP 13801684 A JP13801684 A JP 13801684A JP S6119981 A JPS6119981 A JP S6119981A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mechanical member
- memory alloy
- shape memory
- alloy wire
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/1085—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements positioning by means of shape-memory materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
- B25J17/0258—Two-dimensional joints
- B25J17/0266—Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Robotics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manipulator (AREA)
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、ロボットのアームの駆動などに好適な、形状
記憶合金部材を用いた揺動装置に関するものである。
記憶合金部材を用いた揺動装置に関するものである。
一般に、第一の機械部材に対して第二の機械部材を揺動
させようとする場合、駆動装置としてＩ＋電動モータ、
油圧モータあるいは油圧・空気圧フリツプ等が使用され
る。これらを、出力お、Ｌび動作の種類に応じて単独で
、あるいは選択的に組み合わせることにより、所要の動
イ１範囲を実現し°（いる。
させようとする場合、駆動装置としてＩ＋電動モータ、
油圧モータあるいは油圧・空気圧フリツプ等が使用され
る。これらを、出力お、Ｌび動作の種類に応じて単独で
、あるいは選択的に組み合わせることにより、所要の動
イ１範囲を実現し°（いる。
しかし、このような従来の装置では、一つの自由度を得
るのに一つのアクチュエータを必要とするため、複雑な
動作をさセようとすると、機構が複雑化し、重量も重く
なるという問題がある。特に、スペースが限られている
場合（ここよ、駆動 （ｌ、連系の占める割合が大きく
なり、周囲との（妄触の危険性が高まる。また、騒音の
問題Ｉ）ある。
るのに一つのアクチュエータを必要とするため、複雑な
動作をさセようとすると、機構が複雑化し、重量も重く
なるという問題がある。特に、スペースが限られている
場合（ここよ、駆動 （ｌ、連系の占める割合が大きく
なり、周囲との（妄触の危険性が高まる。また、騒音の
問題Ｉ）ある。
［問題点の解決手段とその０用：・
不発ヴ目よ、上記のような従来技術の問題点を解決する
ため、Ｉ駆動装置を次のように構成したものである。す
なわち、第一の機械部材と、それに対して揺動可能に設
けられた第二の機械部材との間を？に数本の形状記憶合
金部材で接続し、上記複数本の形状記憶合金部材を選択
的に温度変化させて伸縮させることにより、上記第二の
機械部材を揺動させるようにしたものである。
ため、Ｉ駆動装置を次のように構成したものである。す
なわち、第一の機械部材と、それに対して揺動可能に設
けられた第二の機械部材との間を？に数本の形状記憶合
金部材で接続し、上記複数本の形状記憶合金部材を選択
的に温度変化させて伸縮させることにより、上記第二の
機械部材を揺動させるようにしたものである。
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ト相に変化する。そして特に
マルテンサイト相からオーステナイト相に遷移（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。本発明の揺動装置は、この形状記憶合金の歪回復力
を駆動力として利用したもので、きわめてコンパクトで
構造の簡単な揺動装置が実現できる。
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ト相に変化する。そして特に
マルテンサイト相からオーステナイト相に遷移（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。本発明の揺動装置は、この形状記憶合金の歪回復力
を駆動力として利用したもので、きわめてコンパクトで
構造の簡単な揺動装置が実現できる。
第１図ないし第３図は本発明の揺動装置の一実施例を示
す。符号１１は第一の機械部材、１２はこれに対して揺
動可能な第二の機械部材である。第一の機械部材１１の
中心には先端が円錐形をしたピボット軸１３が立設して
あり、第二の機械部材１２の中心にはそのピボット軸１
３の先端に係合するピボット軸受１４が固定しである。
す。符号１１は第一の機械部材、１２はこれに対して揺
動可能な第二の機械部材である。第一の機械部材１１の
中心には先端が円錐形をしたピボット軸１３が立設して
あり、第二の機械部材１２の中心にはそのピボット軸１
３の先端に係合するピボット軸受１４が固定しである。
ピボット軸受１４はポリテトラフルオロエチレン等の低
摩擦材で形成するとよい。第一の機械部材１１および第
二の機械部材１２は便宜上円盤として図示されているが
、その形は実際の装置においては様々である。
摩擦材で形成するとよい。第一の機械部材１１および第
二の機械部材１２は便宜上円盤として図示されているが
、その形は実際の装置においては様々である。
第一の機械部材ＩＩと第二の機械部材１２はビボ。
ト軸１３の周囲において４本の形状記憶合金＆５１＋５
ａ〜１５ｄにより９０″間隅で接続されている。各形状
記憶合金線１５ ａ Ｊ−１５ｄの両端はリード線１６
により、それぞれスイッチ１７２〜１７ｄを介して通電
加熱用の電源１８に接続されている（第３図参照）。
ａ〜１５ｄにより９０″間隅で接続されている。各形状
記憶合金線１５ ａ Ｊ−１５ｄの両端はリード線１６
により、それぞれスイッチ１７２〜１７ｄを介して通電
加熱用の電源１８に接続されている（第３図参照）。
また、各形状記憶合金綿１５ａ〜１５ｄの周囲には、第
２図に示すように、第一の機械部材１１に固定された通
風筒１９が設置されている（第１図ではこの通風筒１９
を省略しである）。ｉＪｌ風筒Ｉ９の上端と第二の機械
部材１２との間には、第二の機械部材１２の揺動に支障
を来さない程度の間隔が設けられている。また通風筒１
９の下端は第一の機械部材１１に形成された通気孔２０
に連通しており、各通気孔２０はそれぞれ弁２１ａ〜２
１ｄを介して圧縮空気＃２２に接続されている（第３図
参照）。
２図に示すように、第一の機械部材１１に固定された通
風筒１９が設置されている（第１図ではこの通風筒１９
を省略しである）。ｉＪｌ風筒Ｉ９の上端と第二の機械
部材１２との間には、第二の機械部材１２の揺動に支障
を来さない程度の間隔が設けられている。また通風筒１
９の下端は第一の機械部材１１に形成された通気孔２０
に連通しており、各通気孔２０はそれぞれ弁２１ａ〜２
１ｄを介して圧縮空気＃２２に接続されている（第３図
参照）。
スイッチ１７ａ〜１７ｄおよび弁２１ａ〜２！ｄは制御
装置２３からの指令により選択的に開閉するようになっ
ている。
装置２３からの指令により選択的に開閉するようになっ
ている。
次にこの装置の動作を説明する。
形状記憶合金線１５ａ−１５ｄは常温では外力により容
易に変形可能で、その長さは第一の機械部材１１と第二
の機械部材１２の間隔にほぼ等しくなっているが、逆変
態点を越えて加熱されると、その長さが収縮する（記憶
形状にもどる）。このときの収縮力は極めて太き（、ま
た収縮率はＮｉ −Ｔｉ合金で最大８％程度である。
易に変形可能で、その長さは第一の機械部材１１と第二
の機械部材１２の間隔にほぼ等しくなっているが、逆変
態点を越えて加熱されると、その長さが収縮する（記憶
形状にもどる）。このときの収縮力は極めて太き（、ま
た収縮率はＮｉ −Ｔｉ合金で最大８％程度である。
したがって、スイッチ１７ａを閉して形状記憶合金線１
５８を通電加熱すると、第４図に示すように、その形状
記憶合金線１５ａのみが収縮し、第二の機械部材１２は
矢印Ａのように傾くことになる。なお、このとき反対側
の形状記憶合金線１５ｃは引き伸ばされることになる。
５８を通電加熱すると、第４図に示すように、その形状
記憶合金線１５ａのみが収縮し、第二の機械部材１２は
矢印Ａのように傾くことになる。なお、このとき反対側
の形状記憶合金線１５ｃは引き伸ばされることになる。
次に、スイッチ１７ａを開いて形状記憶合金線１５ａの
加熱を停止すると同時に、弁２１ａを開いてその形状記
憶合金線１５゛ａを通風冷却する一方、スイッチ１７ｂ
を閉して形状記憶合金線１５ｂを通電加熱すると、第５
図に示すように、その形状記憶合金線１５ｂが収縮し、
第二の機械部材１２は矢印Ｂのように傾くことにな・る
。
加熱を停止すると同時に、弁２１ａを開いてその形状記
憶合金線１５゛ａを通風冷却する一方、スイッチ１７ｂ
を閉して形状記憶合金線１５ｂを通電加熱すると、第５
図に示すように、その形状記憶合金線１５ｂが収縮し、
第二の機械部材１２は矢印Ｂのように傾くことにな・る
。
このように形状記憶合金綿ｔＳａ〜１５ｂのうち、１本
または隣合う２本を選択的に通電加熱するごとにより、
第二の機械部材１２を任意の方向に）ｊε動させること
ができる。
または隣合う２本を選択的に通電加熱するごとにより、
第二の機械部材１２を任意の方向に）ｊε動させること
ができる。
次に数値を以て説明する。形状記憶合金線として、直径
０．５鶴、長さ１１０鶴のＮｉ−Ｔｉ合金綿を４本使用
し、これを第１図のように９０°間隔で第一の機械部材
と第二の機械部材間に張った。通電電流は１本の線に゛
つき２Ａ、通風量は３０１／分、圧力は３ ｋｇ ｆ
／ｃＩ１１２とした。これで第一二の機械部材を全方向
に約ＩＯ″傾けることができた。
０．５鶴、長さ１１０鶴のＮｉ−Ｔｉ合金綿を４本使用
し、これを第１図のように９０°間隔で第一の機械部材
と第二の機械部材間に張った。通電電流は１本の線に゛
つき２Ａ、通風量は３０１／分、圧力は３ ｋｇ ｆ
／ｃＩ１１２とした。これで第一二の機械部材を全方向
に約ＩＯ″傾けることができた。
なお、上記実施例では、第二の機械部材をピボット軸受
機構により第一の機械部材に揺動可能に支持させたが、
第二の機械部材は他の手段により揺動可能に支持されて
いてもよい。
機構により第一の機械部材に揺動可能に支持させたが、
第二の機械部材は他の手段により揺動可能に支持されて
いてもよい。
また上記実施例では、４本の形状記憶合金線を用いる例
を説明したが、形状記憶合金線の本数は必要とする動作
に応じて定められるもので、２木以上あればよい。
を説明したが、形状記憶合金線の本数は必要とする動作
に応じて定められるもので、２木以上あればよい。
また上記実施例では、形状記憶合金部材として直線状の
線材を用いたが、条材を用いるこきもでき、また、らせ
ん状に成形された（らせん形を記憶した） ＮｆＡ材を
用いることも可能である。
線材を用いたが、条材を用いるこきもでき、また、らせ
ん状に成形された（らせん形を記憶した） ＮｆＡ材を
用いることも可能である。
さらに上記実施例では、形状記憶合金線を冷却するため
の通風手段を設けたが、応答速度力菊る程度遅くても差
し支えない場合は、通風手段を省略して、自然冷却で形
状記憶合金線を冷却するようにしてもよい。
の通風手段を設けたが、応答速度力菊る程度遅くても差
し支えない場合は、通風手段を省略して、自然冷却で形
状記憶合金線を冷却するようにしてもよい。
以上説明したように本発明によれば、形状記憶合金部材
の歪回復ノコを駆動力として利用するものであるため、
機構が極めて簡素化され、軽量、コンパクトに構成でき
ると共に、複雑な動作にも十分対応できる利点がある。
の歪回復ノコを駆動力として利用するものであるため、
機構が極めて簡素化され、軽量、コンパクトに構成でき
ると共に、複雑な動作にも十分対応できる利点がある。
また形状記憶合金の性質上、機構が柔軟性を有し、人間
と接触する場合にも、危険性が少ない。さらに騒音も全
くないという利点もある。
と接触する場合にも、危険性が少ない。さらに騒音も全
くないという利点もある。
第１図は本発明の揺動装置の一実施例を示す斜視図、第
２図は同装置の縦断面図、第３図は同装置の電源系統お
よび通風系統を示す線図、第４図および第５図はそれぞ
れ同装置の動作状態を示す斜視図である。 ＩＸ 第一の機械部材 １２ 第二の機械部材
１５ａ −１５ｄ 形状記憶合金線 １７ａ −１
７ｄスイツチ １８ 電源 １９ 通風筒
２１ａ〜２１ｄ 弁 ２２− 圧縮空気源。
２図は同装置の縦断面図、第３図は同装置の電源系統お
よび通風系統を示す線図、第４図および第５図はそれぞ
れ同装置の動作状態を示す斜視図である。 ＩＸ 第一の機械部材 １２ 第二の機械部材
１５ａ −１５ｄ 形状記憶合金線 １７ａ −１
７ｄスイツチ １８ 電源 １９ 通風筒
２１ａ〜２１ｄ 弁 ２２− 圧縮空気源。
Claims (2)
- （１）第一の機械部材と、それに対して揺動可能に設け
られた第二の機械部材との間を複数本の形状記憶合金部
材で接続し、上記複数本の形状記憶合金部材を選択的に
温度変化させて伸縮させることにより、上記第二の機械
部材を揺動させるようにしたことを特徴とする揺動装置
。 - （２）特許請求の範囲第１項記載の揺動装置であって、
上記形状記憶合金部材を選択的に加熱する通電手段と、
選択的に冷却する通風手段を有するもの。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13801684A JPS6119981A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 揺動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13801684A JPS6119981A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 揺動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6119981A true JPS6119981A (ja) | 1986-01-28 |
Family
ID=15212084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13801684A Pending JPS6119981A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 揺動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6119981A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5472838A (en) * | 1993-03-16 | 1995-12-05 | Agfa-Gevaert Ag | Process for the production of a silver halide emulsion |
| KR100870067B1 (ko) * | 2007-05-16 | 2008-11-24 | 한양대학교 산학협력단 | 형상기억합금 구동장치 및 이를 갖는 팬토그래프 로봇 |
| JP2015166240A (ja) * | 2014-03-03 | 2015-09-24 | エアバス デーエス ゲーエムベーハーＡｉｒｂｕｓ ＤＳ ＧｍｂＨ | 宇宙航行機などの操作対象物の保持及び操向操作を行うための装置 |
| CN108000552A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种模块化柔性人工肌肉关节 |
-
1984
- 1984-07-05 JP JP13801684A patent/JPS6119981A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5472838A (en) * | 1993-03-16 | 1995-12-05 | Agfa-Gevaert Ag | Process for the production of a silver halide emulsion |
| KR100870067B1 (ko) * | 2007-05-16 | 2008-11-24 | 한양대학교 산학협력단 | 형상기억합금 구동장치 및 이를 갖는 팬토그래프 로봇 |
| JP2015166240A (ja) * | 2014-03-03 | 2015-09-24 | エアバス デーエス ゲーエムベーハーＡｉｒｂｕｓ ＤＳ ＧｍｂＨ | 宇宙航行機などの操作対象物の保持及び操向操作を行うための装置 |
| CN108000552A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种模块化柔性人工肌肉关节 |
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