JPS6328753B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、形状記憶合金素子を用いたアクチ
ユエータ素子に関する。

産業機械やロボツトのアクチユエータ素子とし
て、形状記憶合金素子を用いたものが開発されて
いるが、従来のものは、有効な冷却手段を具えて
いない為に、特に復帰動作の応答性が著るしく遅
いという欠点があつた。

この発明は、上記した欠点を除去する為になさ
れたもので、形状記憶合金素子に半導体素子を接
合し、その接合部で生じる発熱作用によつて加熱
し、吸熱作用によつて冷却させることにより、従
来のものに比して応答性がすぐれ、制御が簡単、
容易であるアクチユエータ素子を提供することを
目的とする。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。

第１図及び第２図において、１，１は、指の役
目をするアクチユエータ素子であつて、基部側を
字形の把持部２に固定されており、指先部には
カバー３が嵌められている。アクチユエータ素子
１，１は、第２図に示す構成を有している。同図
において、１１は長方板状の形状記憶合金素子で
あつて、常温では、平板であるが変態温度以上に
加熱されると、第１図ロに示す如く、記憶形状へ
彎曲変形するよう組成構成されている。形状記憶
合金素子１１には、その一方片面に、Ｐ型半導体
素子（以下、Ｐ型ペレツトと云う）１２が、上記
彎曲変形を防げないように、所定間隔を隔てて、
即ち、半導体素子非接合域Ｘを区画して、複数個
だけ発熱・吸熱可能に接着されており（接合域を
Ｙで示す）、反対側の片面の、Ｐ型ペレツト１２
の夫々に対応する位置に、Ｎ型半導体素子（以
下、Ｎ型ペレツトと云う）１３が接着されてい
る。Ｐ型ペレツト１２及びＮ型ペレツト１３の片
面には金属板（銅板）１４が接着されている。１
５はリード、１６は電源を含む制御装置であつ
て、極性切換制御と、通電量の制御を行う。

次に、この装置の動作を説明する。

形状記憶合金素子１１は、室温においては、マ
ルテンサイト相をなし、第２図に示す平板形状を
持つので、アクチユエータ素子１，１は作動せ
ず、把持装置は、第１図イに示す状態にある。し
かし、Ｐ型ペレツト１２→形状記憶合金素子１１
→Ｎ型ペレツト１３の向きに通電せしめると、ペ
ルチエ効果によつて、熱が図示矢印方向に流れ、
形状記憶合金素子１１とＰ型ペレツト１２及びＮ
型ペレツト１３の接合部（第１の接合部）Ａで発
熱作用が生じ、Ｐ型ペレツト１２と金属板１４、
Ｎ型ペレツト１３と金属板１４の夫々の接合部
（第２の接合部）Ｂで吸熱作用が生じる為、形状
記憶合金素子１１は上記発熱作用で加熱される。
形状記憶合金素子１１がその変態温度以上に加熱
されると、オーステナイト相に変態し、高温状態
の形状として記憶していた第１図ロに示す形状へ
彎曲変形する。かくして、アクチユエータ素子
１，１の指先部により、物体４が把持される。通
電方向を上記とは逆の向きに切換えると、第１の
接合部Ａでは吸熱作用が始まり、形状記憶合金素
子１１から見た電子冷却素子が構成されるから、
形状記憶合金素子１１の熱は熱の良導体である金
属板１４を通して放熱され、形状記憶合金素子１
１は速やかに冷却されて室温形状に戻り、把持装
置の把持動作は第１図イの状態へ解除される。

第３図は、この発明の他の実施例を示したもの
で、このアクチユエータ素子は、複数に分割され
た形状記憶合金素子（以下、単位形状記憶合金素
子という）１１１を具え、これらが、順次、交互
に、Ｐ型ペレツト１２とＮ型ペレツト１３で接続
され、各単位形状記憶合金素子１１の変形時凸面
側となる表面に、その記憶形状への変化を防げな
いように、一対のＰ型ペレツト１２とＮ型ペレツ
ト１３が接合された構造を有している。但し、両
端の、リード１５，１５を接続される各単位形状
記憶合金素子１１，１１は導電体としてのみ機能
する。

このアクチユエータ素子は、図示矢印方向に電
流を流すと、第４図イの状態から第４図ロの形状
へ変化し、又電流の方向が上記とは逆の場合に
は、第４図イの形状から第４図ハの形状に変化す
る。

以上の如く、この発明によれば、形状記憶合金
素子と半導体素子を組合せ、両者の接合部で生じ
る発熱作用を利用して、作動させる構成としたこ
とにより、通電方向を切換えるだけで、上記接合
部で吸熱作用を行わせて形状記憶合金素子を冷却
することができるから、従来のものに比して、応
答性を著るしく改善することができる上、変位量
（作動量）や変位力（発生力）の調整は、外部か
ら直接電気的に行うことができるので、その取扱
いが従来に比して極めて簡単、容易になり、更
に、形状記憶合金素子に半導体素子を接合するだ
けでよいから、発熱源と冷却源を内蔵するにも抱
らず、極めて小型で軽量のアクチユエータ素子を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図イ及びロは、この発明によるアクチユエ
ータ素子の実施例を用いて構成された把持装置の
非作動時側面図及び作動時側面図、第２図は、上
記実施例の側面図、第３図は、この発明の他の実
施例の側面図、第４図は、第３図のアクチユエー
タ素子の動作説明図である。 図において、１……アクチユエータ素子、１１
……形状記憶合金素子、１２……Ｐ型半導体素
子、１３……Ｎ型半導体素子、１４……金属板、
１５……リード、１６……制御装置、Ａ，Ｂ……
接合部。なお、図中、同一符号は、同一又は相当
部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 片持ち支持され記憶形状を有する形状記憶合
   金素子、該形状記憶合金素子の表面に接合部で発
   熱・吸熱可能に接合されて電源の一方極側に接続
   される１もしくは複数のＰ型半導体素子、上記形
   状記憶合金素子の表面に接合部で発熱・吸熱可能
   に接合されて電源の他方極側に接続される１もし
   くは複数のＮ型半導体素子とを有し、上記半導体
   素子は上記形状記憶合金素子の自由端側方向に半
   導体素子非接合域を区画しており、その通電方向
   が同時に切換制御されることを特徴とするアクチ
   ユエータ素子。 ２ 形状記憶合金素子が長方状の１つの板体であ
   つて、該形状記憶合金素子上の半導体素子が、該
   形状記憶合金素子の一方表面長さ方向に順次半導
   体素子非接合域を区画して接合されたＰ型半導体
   素子と、他方表面の上記Ｐ型半導体素子と対向す
   る位置にそれぞれ接合されたＮ型半導体素子から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のアクチユエータ素子。 ３ 形状記憶合金素子が直列状にならぶ複数の単
   位形状記憶合金素子からなり、各単位形状記憶合
   金素子が、順次、Ｐ型半導体素子で一方極側の他
   の単位形状記憶合金素子に、Ｎ型半導体素子で他
   方極側の単位形状記憶合金素子に接続されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のア
   クチユエータ素子。