JPWO2019021604A1 - METHOD OF DRIVING ACTUATOR, ACTUATOR, AND METHOD OF MANUFACTURING ACTUATOR - Google Patents
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Abstract
本発明は、アクチュエータ(1)を駆動する方法であって、以下の工程(a)および工程(b)を具備する:(a)アクチュエータ(1)に張力を印加する工程、ここで、アクチュエータ(1)は繊維(110)およびコード(120)を具備し、繊維(110)は、その長軸の周りに沿って捩じられており、繊維(110)は、円筒状のコイルの形状を有するように折り畳まれており、繊維(110)は、加熱によりコイルの中心軸方向に沿って縮み、かつ放熱により復元し、繊維(110)は、結晶性高分子から形成されており、繊維(110)の一端は、コード(120)の一端に固定されており、繊維(110)の他端は、コード(120)の他端に固定されており、コード(120)は、繊維(110)の自然長よりも長く、張力は、繊維(110)の長さがコード(120)の長さと等しくなるように、コイルの中心軸方向に沿って印加され、かつ(b)繊維(110)を加熱して、繊維(110)を収縮させる工程。これにより、毎回、予め定められた収縮率でアクチュエータ(1)は加熱時に収縮する。The present invention is a method for driving an actuator (1), comprising the following steps (a) and (b): (a) a step of applying tension to the actuator (1), wherein the actuator ( 1) comprises a fiber (110) and a cord (120), the fiber (110) being twisted around its long axis, the fiber (110) having the shape of a cylindrical coil The fiber (110) is shrunk along the central axis direction of the coil by heating and restored by heat dissipation, and the fiber (110) is formed of a crystalline polymer, and the fiber (110 ) Is fixed to one end of the cord (120), the other end of the fiber (110) is fixed to the other end of the cord (120), and the cord (120) is fixed to the fiber (110). Longer than natural length, tension Applied along the central axis of the coil such that the length of the fiber (110) is equal to the length of the cord (120), and (b) heating the fiber (110) The process of contracting. Thereby, the actuator (1) contracts at the time of heating at a predetermined contraction rate each time.
Description
本発明は、アクチュエータを駆動する方法、アクチュエータ、およびアクチュエータを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method of driving an actuator, an actuator, and a method of manufacturing the actuator.
特許文献1は、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を開示している。 U.S. Pat. No. 5,956,015 discloses twist and pull actuators for coiled and non-coiled nanofiber yarns and polymer fibers.
非特許文献1は、直鎖状低密度ポリエチレンから形成されているコイル状ポリマー繊維を開示している。非特許文献1によれば、当該コイル状ポリマー繊維は、加熱により縮み、かつ放熱により復元する。非特許文献1は、加熱前にその軸方向に沿って張力がコイル状ポリマー繊維に印加され、その印加される張力の大きさによって、加熱時におけるコイル状ポリマー繊維の収縮率(すなわち、加熱により収縮したコイル状ポリマー繊維の長さ/放熱により復元されたアクチュエータ本体の長さ)が異なることを開示している。 Non-Patent
特許文献2は、軸方向に収縮可能なアクチュエータを開示している。 U.S. Pat. No. 5,958,015 discloses an axially retractable actuator.
特許文献3は、形状記憶合金アクチュエータおよびマッサージ器を開示している。特許文献3の段落番号0020においては、棒状部材の係合部の距離を与圧付与方向に規制する非弾性体からなるコード状のストッパー部材がアクチュエータに設けられていることが開示されている。 Patent Document 3 discloses a shape memory alloy actuator and a massager. In the paragraph No. 0020 of Patent Document 3, it is disclosed that the actuator is provided with a cord-like stopper member made of an inelastic body that regulates the distance of the engagement portion of the rod-like member in the pressure application direction.
本発明の目的は、毎回、予め定められた収縮率で加熱時に収縮するアクチュエータを駆動する方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method of driving an actuator that contracts upon heating with a predetermined contraction rate each time.
本発明に係るアクチュエータを駆動する方法は、以下を具備する:
アクチュエータを駆動する方法であって、以下を具備する:
(a)前記アクチュエータに張力を印加する工程、
ここで、
前記アクチュエータは繊維およびコードを具備し、
前記繊維は、その長軸の周りに沿って捩じられており、
前記繊維は、円筒状のコイルの形状を有するように折り畳まれており、
前記繊維は、加熱により前記コイルの中心軸方向に沿って縮み、かつ放熱により復元し、
前記繊維は、結晶性高分子から形成されており、
前記繊維の一端は、前記コードの一端に固定されており、
前記繊維の他端は、前記コードの他端に固定されており、
前記コードは、前記繊維の自然長よりも長く、
ここで、前記自然長は、放熱により復元され、かつ前記張力が印加されていない前記繊維の長さであり、
前記張力は、前記繊維の長さが前記コードの長さと等しくなるように、前記コイルの前記中心軸方向に沿って印加され、
かつ
(b)前記繊維を加熱して、前記繊維を収縮させる工程。The method of driving an actuator according to the invention comprises the following:
A method of driving an actuator, comprising:
(A) applying tension to the actuator;
here,
The actuator comprises a fiber and a cord,
The fibers are twisted around their longitudinal axis,
The fibers are folded to have the shape of a cylindrical coil,
The fiber is shrunk along the central axis direction of the coil by heating, and restored by heat radiation,
The fiber is formed of a crystalline polymer,
One end of the fiber is fixed to one end of the cord,
The other end of the fiber is fixed to the other end of the cord,
The cord is longer than the natural length of the fiber,
Here, the natural length is a length of the fiber restored by heat radiation and not applied with the tension;
The tension is applied along the central axis of the coil such that the length of the fiber is equal to the length of the cord;
And (b) heating the fibers to shrink the fibers.
本発明によるアクチュエータの使用時には、コイル状ポリマー繊維に張力が印加される。加熱前のコイル状ポリマー繊維の伸びは当該張力に依存する。コイル状ポリマー繊維の収縮率もまた、当該張力に依存する。 In use of the actuator according to the invention, tension is applied to the coiled polymer fiber. The elongation of the coiled polymer fiber before heating depends on the tension. The shrinkage of coiled polymer fibers also depends on the tension.
張力がコイル状ポリマー繊維にそのコイルの中心軸方向に沿って印加されたときに、コードはストッパーとして機能し、コイル状ポリマー繊維の長さはコードの長さに等しくなる。そのため、加熱前に一定の張力がコイル状ポリマー繊維に毎回、印加される。したがって、毎回、加熱時に同一の収縮率でコイル状ポリマー繊維は収縮する。その結果、アクチュエータは、毎回、加熱時に常に同一の収縮量で変位する。 When tension is applied to the coiled polymer fiber along the central axis of the coil, the cord functions as a stopper, and the length of the coiled polymer fiber is equal to the length of the cord. Therefore, a constant tension is applied to the coiled polymer fiber each time before heating. Therefore, each time, the coiled polymer fiber shrinks at the same shrinkage rate upon heating. As a result, the actuator is always displaced by the same amount of contraction each time during heating.
一方、コードがない場合には、加熱前にコイル状ポリマー繊維に印加される張力は毎回異なる可能性がある。したがって、毎回、加熱時に同一の収縮率でコイル状ポリマー繊維は収縮するとは限らない。その結果、アクチュエータは、毎回、加熱時に常に同一の収縮量で変位するとは限らない。 On the other hand, in the absence of cords, the tension applied to the coiled polymer fiber prior to heating can be different each time. Therefore, each time, the coiled polymer fiber does not necessarily shrink at the same shrinkage rate during heating. As a result, the actuator is not always displaced by the same amount of contraction each time during heating.
本発明は、毎回、予め定められた収縮率で加熱時に収縮するアクチュエータを駆動する方法を提供する。 The present invention provides a method of driving an actuator that contracts upon heating each time with a predetermined contraction rate.
(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態が図面を参照しながら詳細に説明される。First Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、第1実施形態によるアクチュエータ1の模式図を示す。第1実施形態によるアクチュエータ1は、繊維110、コード120、第1固定端子130a、および第2固定端子130bを具備する。
(アクチュエータ1の製造方法)
以下、本発明によるアクチュエータ1の製造方法が説明される。FIG. 1 shows a schematic view of the
(Method of manufacturing actuator 1)
Hereinafter, a method of manufacturing the
繊維110の製造方法の詳細は、本特許出願に先行する特許文献4を参照せよ。特許文献4(すなわち、特許第6111438号)、特許文献4に対応する米国特許出願15/245,145、中国特許出願201680000857.0、および欧州特許出願16767126.2は本願に参照として援用される。繊維110は、非特許文献1に開示されている。本明細書において用いられる用語「繊維110」は、当該特許文献4において用いられる用語「繊維」に対応する。 For details of the method of manufacturing the
コード120は、以下のようにして、用意される。 The
まず、図2Aに示されるように、繊維110の一端が天井170に固定される。なお、繊維110は結晶性高分子からなる。 First, as shown in FIG. 2A, one end of the
次に、図2Bに示されるように、重り180が繊維110の他端に取り付けられる。これにより、張力T1が繊維110に印加される。この時の繊維110の長さL11が測定される。 Next, as shown in FIG. 2B, a
次に、図2Cに示されるように、ヒーター301を用いて繊維110が加熱されると、繊維110が収縮する。このときの繊維110の長さL21が測定される。ヒーター301としては、例えば、近赤外線放射を利用したヒーターまたは温風をコイルに吹き付ける温風機を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 2C, when the
繊維110の長さL21に基づいて収縮率D1(すなわち、L21/L11)が算出される。 The shrinkage factor D1 (i.e., L21 / L11) is calculated based on the length L21 of the
このようにして、張力T1および収縮率D1の間の関係が調べられる。 In this way, the relationship between tension T1 and shrinkage D1 is investigated.
同様に、張力T1とは異なる複数の張力(T2、T3、T4、・・・)のそれぞれに関して、張力および収縮率の間の関係が調べられる。 Similarly, for each of a plurality of tensions (T2, T3, T4, ...) different from the tension T1, the relationship between the tension and the contraction rate is examined.
以上により、張力および収縮率の間の関係が把握される。表1はその関係の一例を示す。 From the above, the relationship between tension and contraction rate is grasped. Table 1 shows an example of the relationship.
図3は、張力および収縮率の間の関係の一例を示すグラフである。 FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between tension and contraction rate.
繊維110の収縮率は、図3に示されるように、ある張力(図3ではT3)において極小値を持つと考えられる。これは、張力が小さすぎる場合または張力が大きすぎる場合は、繊維110の収縮率が大きいと考えられるからである。ここで、「繊維110の収縮率が大きい」とは、加熱前の張力が印加された繊維110の長さに対する、加熱時の繊維110の収縮量が小さいことを意味する。 The contraction rate of the
張力が小さすぎる場合、コイルの形状を有する繊維110のコイル間の隙間が狭い。このため、繊維110の加熱時に繊維110が収縮する余地が乏しく、繊維110の収縮率が大きいと考えられる。 If the tension is too low, the gaps between the coils of the
図13Aは、張力が印加されていない繊維110内の結晶性高分子の模式図を示す。繊維110は、結晶性高分子からなる。結晶性高分子は、結晶性高分子の結晶1301、および結晶1301同士を繋いでいる非晶成分である高分子鎖1302からなる。繊維110は、高分子鎖1302の熱運動を駆動源として収縮する。図13Aに示されるように、張力が印加されていない状態では、高分子鎖1302は弛んでいる。 FIG. 13A shows a schematic view of the crystalline polymer in the
図13Bは、過大な張力(図3ではT6)が印加された繊維110内の結晶性高分子の模式図を示す。張力が大きすぎる場合、結晶1301同士を繋いでいる高分子鎖1302の弛みがなくなり、高分子鎖1302が張られた状態になる。これにより、高分子鎖1302の運動が制限され、繊維110の収縮率が大きいと考えられる。 FIG. 13B shows a schematic view of the crystalline polymer in the
次に、表1を参照して、予め定められた収縮率(すなわち、所望の収縮率)に応じてコード120の長さが決定される。例えば、収縮率D1が所望の収縮率として選択される場合、十分な長さのコード120を切断して、長さがL11のコード120が用意される。以上のようにして、張力が予め印加された前記繊維110が加熱されたときの繊維110の収縮率に基づいて、長さが調整されたコード120が得られる。 Next, referring to Table 1, the length of the
次に、第1固定端子130aおよび第2固定端子130b(例えば、丸形の圧着端子)を用いて、コード120の両端は繊維110の両端に固定される。 Next, both ends of the
以上により、図1に示されるアクチュエータ1が得られる。 Thus, the
(繊維110)
繊維110の詳細は、本特許出願に先行する特許文献4を参照せよ。(Fiber 110)
For details of the
当該特許文献4に開示されているように、繊維110は、直鎖状低密度ポリエチレンから形成されているコイル状ポリマー繊維から構成され得る。 As disclosed in that patent, the
コイルの形状を有する繊維110は、加熱によりコイルの中心軸に沿って縮み、かつ、放熱により復元する。言い換えれば、繊維110は可逆的に伸縮可能である。一例として、10MPaの応力をその一端に印加された繊維110が摂氏90度に加熱されると、繊維110は、23%ほど縮む。繊維110が室温まで冷却されると、繊維110は元の長さになるように復元する。特許文献4にも開示されているように、繊維110は、例えば、摂氏30度以上摂氏100度以下の温度に加熱され得る。特許文献4の開示内容とは異なり、本発明においては、捩ることによりコイルの形状を有する繊維110を作製できる限り、コイル状ポリマー繊維の材質として、直鎖状低密度ポリエチレン以外の結晶性高分子も用いることができる。例えば、コイル状ポリマー繊維の材質は、ポリエチレン(例えば、低密度ポリエチレンまたは高密度ポリエチレン)、ナイロン(例えば、ナイロン6、ナイロン6,6、またはナイロン12)、またはポリエステルでもよい。 The
(コード120)
コード120は、繊維110に隣接して設けられる。(Code 120)
The
コード120は、繊維110の自然長よりも長い。ここで、繊維110の自然長とは、放熱により復元され、かつ張力が印加されていない繊維の長さを意味する。上述のように、コード120の長さは、張力が予め印加された繊維110が加熱されたときの繊維110の収縮率に基づいて、調整されている。 The
コード120は、張力の印加または加熱によって、ほぼ伸縮しない材料から構成される。ここで、「ほぼ伸縮しない」とは、コード120の伸縮量が、繊維110の伸縮量と比較して、無視できる程度に小さいことを意味する。コード120として、例えば、電線、金属線、または糸が挙げられる。 The
(第1固定端子130aおよび第2固定端子130b)
第1固定端子130aは、繊維110の一端をコード120の一端に固定するために用いられる。同様に、第2固定端子130bは、繊維110の他端をコード120の他端に固定するために用いられる。(First Fixed
The
第1固定端子130aおよび第2固定端子130bとして、例えば、フォーク型圧着端子または丸形の圧着端子が用いられ得る。
(アクチュエータ1の駆動方法)
まず、図4Aに示されるように、第1固定端子130aが天井170に固定される。For example, a fork type crimp terminal or a round crimp terminal may be used as the first fixed
(Method of driving actuator 1)
First, as shown in FIG. 4A, the first fixed
次に、図4Bに示されるように、繊維110の長さがコード120の長さに等しくなるように、アクチュエータ1に張力400が繊維110のコイルの中心軸方向に沿って繊維110に印加される。このとき、コード120は張られている。なお、図4Bは、長さがL11のコード120が用いられる場合を示している。すなわち、表1によれば、図4Bは、所望の収縮率としてD1が選択される場合を示している。 Next, as shown in FIG. 4B,
次に、図4Cに示されるように、ヒーター301により繊維110が加熱され、繊維110はコイルの中心軸方向に沿って収縮する。このとき、コード120は緩む。表1によれば、このときの繊維110の長さはL21であり、所望の収縮率D1が得られる。 Next, as shown in FIG. 4C, the
そして、加熱を止めると、繊維110は放熱によりコイルの中心軸方向に沿って伸び、図4Bに示される元通りの形状に戻る。言い換えると、繊維110は放熱により復元する。 Then, when the heating is stopped, the
これらの収縮および復元は繰り返され得る。 These contractions and restorations can be repeated.
以上のように、繊維110の長さがコード120の長さと等しくなるように、繊維110の加熱前に繊維110を伸張することで、加熱前に一定の張力が繊維110に毎回、印加される。したがって、毎回、加熱時に同一の収縮率で繊維110は収縮する。その結果、アクチュエータ1は、毎回、加熱時に常に同一の変位量で変位する。 As described above, by stretching the
なお、加熱前の繊維110の長さがコード120の長さとほぼ等しければ、すなわち、コード120がわずかながら緩んでいても、おおよそ所望の収縮率で繊維110の加熱時に繊維110が収縮する。ここで、「コード120がわずかながら緩んでいる」とは、コイルの中心軸方向のコード120の長さが、コード120が張られているときの長さの98%以上であり、かつ、コード120が張られているときのその長さよりも小さいことを意味する。 If the length of the
言うまでもないが、アクチュエータ1がコード120を具備しない場合、引張り応力が小さすぎ、または、引張り応力が大きすぎたりし、加熱前に繊維110に印加される張力は毎回異なる可能性がある。したがって、毎回、加熱時に同一の収縮率で繊維110は収縮するとは限らない。その結果、アクチュエータ1は、毎回、加熱時に常に同一の収縮量で変位するとは限らない。
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態によるアクチュエータ1の模式図を示す。第2実施形態によるアクチュエータ1は、さらに加熱装置を有する。Of course, if the
Second Embodiment
FIG. 5 shows a schematic view of the
加熱装置は、電熱線501および電源502を具備する。 The heating device comprises
電熱線501は、繊維110の外周部に接するように螺旋状に繊維110に巻きつけられている。 The
電熱線501は、例えば、金属または導電性ポリマーからなる。電熱線の形状の例は、糸または薄い板である。電熱線501の強度を高めるために、伸ばすことのできる樹脂、例えば、熱可塑性樹脂からなるフィルムを用いて電熱線501の側面がコートされ得る。 The
電源502は、電熱線501に電力を供給するために用いられる。電力を供給することにより電熱線501は発熱する。これにより繊維110が加熱される。
(第3実施形態)
第3実施形態では、第2実施形態によるアクチュエータ1を具備するマッサージ機器6が説明される。The
Third Embodiment
In the third embodiment, a
図6は、第3実施形態によるマッサージ機器6の模式図を示す。 FIG. 6 shows a schematic view of a
マッサージ機器6は、第2実施形態によるアクチュエータ1および連結器601を具備する。 The
連結器601は一対の連結部を具備する。連結器601として、例えば、面ファスナーが用いられ得る。この場合、一方の連結部601aは、多数のフック状の突起を表面に有するフック表面を有し、かつ他方の連結部601bは、多数のループ状の突起を表面に有するループ表面を有する。フック表面をループ表面に押し付けることで、一方の連結部601aが他方の連結部601bに連結される。一方の連結部601aに対する他方の連結部601bの連結箇所の調整が可能である。 The coupler 601 comprises a pair of connectors. For example, a surface fastener may be used as the connector 601. In this case, one connecting
第1固定端子130aは、一方の連結部601aに、例えば、図示しないボルトおよびナットを用いて接続されている。同様に第2固定端子130bは、他方の連結部601bに接続されている。 The first
マッサージ機器6は、一方の連結部601aを他方の連結部601bに連結させることにより人体に装着される。装着の際に、繊維110の長さがコード120の長さと等しくなるように繊維110を伸長させることで、加熱前に一定の張力が繊維110に毎回、印加される。したがって、毎回、加熱時に同一の収縮率で繊維110は収縮する。その結果、アクチュエータ1は、毎回、加熱時に常に同一の収縮量で変位する。 The
図7Aおよび図7Bは、マッサージ機器6の使用態様を示す。なお、図7Aおよび図7Bにおいては、マッサージ機器6は、6本のアクチュエータ1を具備する。また、図7Aおよび図7Bにおいては、コード120、第1固定端子130a、第2固定端子130b、電熱線501、および電源502は省略されている。 7A and 7B show the usage of the
図7Aは、加熱前における、マッサージ機器6が太腿800に取り付けられた状態を示す。加熱により、各アクチュエータ1の繊維110が収縮する。その結果、図7Bに示されるように、太腿800の内側に向かって太腿800を締め付ける力が発生する。 FIG. 7A shows a state in which the
なお、加熱前の繊維110の長さがコード120の長さとほぼ等しければ、すなわち、コード120がわずかながら緩んでいても、おおよそ所望の収縮率でコイルの加熱時に繊維110が収縮する。また、マッサージ機器6は太腿800以外の部位、例えば、ふくらはぎにも取り付けられうる。 It should be noted that if the length of the
マッサージ機器6を人体に装着する度に、所望の張力をアクチュエータ1に印加することが必要であるが、アクチュエータ1がコード120を具備しない場合、加熱前に繊維110に印加される張力は毎回異なる可能性がある。これは、張力が印加されたときの加熱前のアクチュエータ1の長さが一定にならないためである。したがって、毎回、加熱時に同一の収縮率で繊維110は収縮するとは限らない。その結果、アクチュエータ1は、毎回、加熱時に常に同一の収縮量で変位するとは限らない。
(第4実施形態)
図8は、第4実施形態によるマッサージ機器6の模式図を示す。第4実施形態によるマッサージ機器6は、3本のアクチュエータ1を具備することを除いては、第3実施形態によるマッサージ機器6と同様の構成を有する。なお、図8においては、電熱線501および電源502は省略されている。この場合、例えば、1本のコード120が張られていて、他の2本のコード120がわずかながら弛んでいる状態でも、おおよそ所望の収縮率を得ることができる。It is necessary to apply a desired tension to the
Fourth Embodiment
FIG. 8 shows a schematic view of a
なお、各アクチュエータ1がコード120を具備する必要はなく、マッサージ機器6は少なくとも1本のコード120を具備すればよい。 Each
(実施例)
以下、本発明が実施例を参照しながら、より詳細に説明される。
(実施例)
(実験例1A)
<繊維110の作製>
特許文献4(すなわち、特許第6111438号)の開示内容に従って、本発明者らはコイルの形状を有する繊維9111c(図12参照)を得た。なお、以下において、繊維9111cは繊維110とも称される。繊維110の自然長、すなわち、長さL3は、100mmであった。コイル化前の繊維110の断面積、すなわち、繊維9111aの中心軸9111LA方向に垂直な断面(図9Aおよび図9B参照)の面積Sは0.0113mm2であった。
<引張応力および収縮率の間の関係の把握>
繊維110の収縮量がThermomechanical Analysis(TMA)装置を用いて測定された。(Example)
The invention will be described in more detail below with reference to examples.
(Example)
(Experimental example 1A)
<Fabrication of
According to the disclosure content of Patent Document 4 (ie, Patent No. 6111438), the inventors obtained a
Understanding the relationship between tensile stress and shrinkage
The amount of shrinkage of the
具体的には、まず、図10Aに示されるように、TMA装置のチャック部401および402のそれぞれに繊維110の一端および他端が固定され、繊維110に3.5gの荷重、すなわち、3MPaの引張り応力が印加された状態になるまで、張力発生部404によって、チャック部401およびプローブ403を介して繊維110に引張り応力が印加された。この時の繊維110の長さL11は、105.3mmであった。 Specifically, first, as shown in FIG. 10A, one end and the other end of the
なお、本明細書では、引張り応力は、以下の数式(I)によって定義される。 In the present specification, tensile stress is defined by the following formula (I).
引張り応力(Pa)=F/S (I)
ここで、Fは繊維110に印加される張力を示し、Sはコイル化前の繊維110の断面積(図10B参照)を示す。Tensile stress (Pa) = F / S (I)
Here, F indicates the tension applied to the
次に、繊維110はヒーター405により加熱された。1200秒間の加熱により、繊維110の温度は30℃から70℃へと変化した。 The
図10Bに示されるように、加熱により繊維110は収縮した。加熱時の繊維110の最大の収縮量ΔLは変位検出部406により測定された。収縮量ΔLは5.26mmであった。ここで、収縮量ΔLは、以下の数式(II)で定義される。 As shown in FIG. 10B, the
収縮量ΔL=L11−L21 (II)
ここで、L11は引張り応力が印加された加熱前の繊維110の長さを示し、L21は加熱時の繊維110の長さを示す。アクチュエータ1の収縮率は0.95であった。
(実験例1B)
7MPaの引張り応力(すなわち、8.1gの荷重)が実験例1Aによる繊維110に印加されたこと以外は、実験例1Aと同様の実験が行われた。Contraction amount ΔL = L11−L21 (II)
Here, L11 indicates the length of the
(Experimental example 1B)
An experiment similar to that of Example 1A was conducted, except that a tensile stress of 7 MPa (i.e., a load of 8.1 g) was applied to the
7MPaの引張り応力が加熱前の繊維110に印加された時の繊維110の長さは112.5mmであった。繊維110が加熱された時の収縮量ΔLは7.87mmであり、繊維110の収縮率は0.93であった。
(実験例1C)
10MPaの引張り応力(すなわち、11.5gの荷重)が実験例1Aによる繊維110に印加されたこと以外は、実験例1Aと同様の実験が行われた。The
(Experimental example 1C)
An experiment similar to that of Example 1A was conducted, except that a tensile stress of 10 MPa (i.e., a load of 11.5 g) was applied to the
10MPaの引張り応力が加熱前の繊維110に印加された時の繊維110の長さは117.9mmであった。繊維110が加熱された時の収縮量ΔLは10.61mmであり、繊維110の収縮率は0.91であった。
(実験例1D)
12MPaの引張り応力(すなわち、13.8gの荷重)が実験例1Aによる繊維110に印加されたこと以外は、実験例1Aと同様の実験が行われた。The
(Experimental example 1D)
An experiment similar to that of Example 1A was conducted, except that a tensile stress of 12 MPa (i.e., a load of 13.8 g) was applied to the
12MPaの引張り応力が加熱前の繊維110に印加された時の繊維110の長さは121.4mmであった。繊維110が加熱された時の収縮量ΔLは12.14mmであり、繊維110の収縮率は0.90であった。
(実験例1E)
14MPaの引張り応力(すなわち、16.2gの荷重)が実験例1Aによる繊維110に印加されたこと以外は、実験例1Aと同様の実験が行われた。The
(Experimental example 1E)
An experiment similar to that of Example 1A was conducted, except that a tensile stress of 14 MPa (i.e., a load of 16.2 g) was applied to the
14MPaの引張り応力が加熱前の繊維110に印加された時の繊維110の長さは125mmであった。繊維110が加熱された時の収縮量ΔLは10.62mmであり、繊維110の収縮率は0.915であった。
(実験例1F)
30MPaの引張り応力(すなわち、34.6gの荷重)が実験例1Aによる繊維110に印加されたこと以外は、実験例1Aと同様の実験が行われた。The
(Experimental example 1F)
An experiment similar to that of Example 1A was conducted, except that a tensile stress of 30 MPa (i.e., a load of 34.6 g) was applied to the
30MPaの引張り応力が加熱前の繊維110に印加された時の繊維110の長さは153.5mmであった。繊維110が加熱された時の収縮量ΔLは10.43mmであり、繊維110の収縮率は0.932であった。
(実験例1G)
40MPaの引張り応力(すなわち、46.1gの荷重)が実験例1Aによる繊維110に印加されたこと以外は、実験例1Aと同様の実験が行われた。The
(Experimental example 1G)
An experiment similar to that of Example 1A was conducted, except that a tensile stress of 40 MPa (i.e., a load of 46.1 g) was applied to the
40MPaの引張り応力が加熱前の繊維110に印加された時の繊維110の長さは171.4mmであった。繊維110が加熱された時の収縮量ΔLは8.57mmであり、繊維110の収縮率は0.95であった。
(実験例1H)
50MPaの引張り応力(すなわち、57.6gの荷重)が実験例1Aによる繊維110に印加されたこと以外は、実験例1Aと同様の実験が行われた。The
(Experimental example 1H)
An experiment similar to that of Example 1A was conducted, except that a tensile stress of 50 MPa (i.e., a load of 57.6 g) was applied to the
50MPaの引張り応力が加熱前の繊維110に印加された時の繊維110の長さは189.3mmであった。繊維110が加熱された時の収縮量ΔLは7.57mmであり、繊維110の収縮率は0.96であった。 The
実験例1A〜1Hの実験結果が、表2に示される。 The experimental results of Experimental Examples 1A to 1H are shown in Table 2.
表2に示されるように、加熱前にアクチュエータ1に印加する引張り応力の大きさにより、加熱時のアクチュエータ1の収縮率は異なった。 As shown in Table 2, the contraction rate of the
具体的には、表2に示されるように、引張り応力が小さすぎる場合(すなわち、実験例1Aの場合)または引張り応力が大きすぎる場合(すなわち、実験例1Gおよび1Hの場合)は、収縮率は0.95程度と高い値に留まった。すなわち、加熱前の繊維110の長さに対する加熱時の繊維110の収縮量の割合は小さかった。一方、引張り応力が7MPa〜30MPaの場合(すなわち、実験例1B〜1Fの場合)、収縮率は0.95より低かった。すなわち、加熱前の繊維110の長さに対する加熱時の繊維100の収縮量の割合は大きかった。 Specifically, as shown in Table 2, when the tensile stress is too small (that is, in the case of Experimental Example 1A) or when the tensile stress is too large (that is, in the case of Experimental Examples 1G and 1H), the shrinkage rate is Remained high at around 0.95. That is, the ratio of the amount of contraction of the
以上のようにして、引張り応力および収縮率の間の関係が把握された。
<コード120の作製>
コード120として、電線(潤工社から購入)が用いられた。As described above, the relationship between the tensile stress and the contraction rate was grasped.
<Production of
As the
コード120の長さは、上述の引張り応力および収縮率の間の関係を参照して、以下のように決定された。一例として、0.90の収縮率が所望の収縮率として選択された。表2を参照して、この収縮率に対応する加熱前の繊維の長さL11(すなわち、121.4mm)がコード120の長さとして決定された。 The length of the
十分な長さの電線を切断することにより、長さL11と等しい長さ(すなわち、121.4mm)を有するように調整されたコード120が作製された。 By cutting the wire of sufficient length, a
以上のようにして、張力が予め印加された繊維110が加熱されたときの繊維110の収縮率に基づいて、長さが調整されたコード120が得られた。
<繊維110およびコード120の固定>
第1固定端子130aとして丸形の第1圧着端子が用いられた。第2固定端子130bとして丸形の第2圧着端子が用いられた。繊維110の一端およびコード120の一端が揃うように第1圧着端子のワイヤーバレル部131aは圧着ペンチを用いてかしめられ、繊維110の一端およびコード120の一端は固定された。同様に、繊維110の他端およびコード120の他端は第2圧着端子を用いて固定された。As described above, the
<Fixation of
A round first crimped terminal was used as the first fixed
以上のようにして、アクチュエータ1が得られた。
<アクチュエータ1の収縮率の確認>
加熱前に繊維110の長さがコード120の長さ(すなわち、121.4mm)と等しくなるように繊維110に引張り応力がアクチュエータ1に印加されたこと以外は、実験例1Aと同様に、アクチュエータ1の収縮量が測定され、その収縮率が算出された。収縮量ΔLは12.14mmであり、アクチュエータ1の収縮率は0.90であった。この結果は、表2に示される実験例1Dの結果に一致した。The
<Confirmation of contraction rate of
As in Example 1A, except that tensile stress was applied to the
このように、本実施例によるアクチュエータ1の加熱前に繊維110の長さがコード120の長さと等しくなるように所定の張力を印加することで、加熱時に所望の収縮率でアクチュエータ1を変位させることができた。 As described above, by applying a predetermined tension so that the length of the
アクチュエータ1がマッサージ機器6に適用される場合、より高いマッサージの効果を得るには、アクチュエータ1の収縮率は0.95より低いことが望ましい。 When the
以上から、0.95より低い収縮率を得るには、所望の引張り応力(すなわち、上述の実験では7MPa以上かつ30MPa以下)をアクチュエータ1に印加することが必要である。 From the above, in order to obtain a contraction rate lower than 0.95, it is necessary to apply a desired tensile stress (that is, 7 MPa or more and 30 MPa or less in the above-mentioned experiment) to the
実験例1A〜1Hにおいて、上述のように、自然長が100mmである繊維110が用いられた。従って、表2によれば、7MPa以上かつ30MPa以下の引張り応力を印加するには、繊維110の自然長の112.5%以上かつ153.5%以下の長さを有するコード120を用いればよい。
<サイクル特性の確認>
実験例1C、1D、および1Eのアクチュエータ1のそれぞれのサイクル特性が、以下の動作試験によって確認された。
(実験例1Cのアクチュエータ1)
図11は、サイクル特性の評価において用いられた試験装置の模式図を示す。In Experimental Examples 1A to 1H, as described above, the
<Confirmation of cycle characteristics>
The cycle characteristics of each of the
(
FIG. 11 shows a schematic view of a test apparatus used in the evaluation of cycle characteristics.
第1固定端子130aは天井170に固定された。第2固定端子130bには、11.5gの重り180が取り付けられた。重り180により、図11に示されるように、コード120は張られ、繊維110に10MPaが印加された。アクチュエータ1の側には、繊維110の加熱に用いられるコーツヒーター1201(坂口伝熱株式会社より購入、商品名「NSP01」)、および繊維110の冷却に用いられるファン1202が配置された。試験装置の周囲には、外部の影響、例えば、空気の流れの影響を低減するために囲い(図示なし)が設けられた。また、繊維110の近傍の温度を測定するために、加熱により伸縮しない繊維(図示なし)を繊維110の近傍に設け、その繊維に対して熱電対(安立計器株式会社より購入、商品名「SF−K−100−ANP」、図示なし)が取り付けられた。 The first fixed terminal 130 a was fixed to the
次に、繊維110の加熱および冷却のサイクルが1万回繰り返された。 Next, the cycle of heating and cooling of the
具体的には、まず、コーツヒーター1201により繊維110は4.8秒間加熱された。コーツヒーター1201の熱源域は130mmであるため、繊維110の全体をほぼ均一に加熱することができる。加熱により、繊維110の近傍の温度は、30℃から70℃へと変化した。 Specifically, first, the
次に、加熱後、コーツヒーター1201はエアーシリンダー(図示なし)によって繊維110から離れる方向に移動され、ファン1202の風によって繊維110は冷却された。冷却時間は15秒であった。冷却により、繊維の近傍の温度は70℃から30℃へと変化した。 Next, after heating, the
これらの加熱および冷却が交互に1万回繰り返された。動作試験中、レーザー変位系190(株式会社キーエンスより購入、商品名「IL−100」)を用いて、重り180の下面にレーザー光を照射することにより繊維110の収縮量がモニターされた。 These heating and cooling were alternately repeated 10,000 times. During the operation test, the amount of contraction of the
上述の動作試験の後、繊維110の長さは100.3mmであった。動作試験前の繊維110の自然長L3(すなわち、100mm)に対する、動作試験後の繊維110の長さの変化率は0.3%であった。
(実験例1Dのアクチュエータ)
13.8gの重り180が用いられたこと、すなわち、繊維110に12MPaが印加されたこと以外は、上述の動作試験と同様に実験が行われた。その結果、繊維110の長さは101mmであった。動作試験後の繊維110の長さの変化率は1%であった。
(実験例1Eのアクチュエータ)
16.2gの重り180が用いられたこと、すなわち、繊維110に14MPaが印加されたこと以外は、上述の動作試験と同様に実験が行われた。その結果、繊維110の長さは104mmであった。動作試験後の繊維110の長さの変化率は4%であった。After the above-mentioned operation test, the length of the
(Actuator of Experimental Example 1D)
The experiment was conducted in the same manner as the above-mentioned operation test except that 13.8
(Actuator of Experimental Example 1E)
The experiment was conducted in the same manner as the above-mentioned operation test except that a weight of 16.2
動作試験の結果が、表3に示される。 The results of the performance test are shown in Table 3.
実験例1Cおよび実験例1Dのアクチュエータ1の全長の変化率は1%以下であり、それらのサイクル特性、すなわち耐久性は優れている。一方、実験例1Eのアクチュエータ1の全長の変化率は4%もあり、その耐久性は劣っている。 The rate of change of the total length of the
なお、実験例1A、1B、および、1F〜1Hのアクチュエータ1は、動作試験に供されていない。引張り応力が大きいほど、全長の変化率は大きいと考えられる。このため、実験例1Cの結果から実施例1Aおよび1Bのアクチュエータ1の全長の変化率は0.3%以下であると推測される。また、実験例1Eの結果から実施例1F〜1Hのアクチュエータ1の全長の変化率は4%以上であると推測される。 The
以上から、アクチュエータ1の耐久性の観点からは引張り応力は12MPa以下であることが望ましい。さらに、低い収縮率と優れた耐久性を両立するには、引張り応力は7MPa以上かつ12MPa以下であることが望ましい。 From the above, from the viewpoint of the durability of the
実験例1A〜1Hにおいて、上述のように、自然長が100mmである繊維110が用いられた。従って、表3によれば、7MPa以上かつ12MPa以下の引張り応力を印加するには、繊維110の自然長の112.5%以上かつ125%以下の長さを有するコードを用いればよい。 In Experimental Examples 1A to 1H, as described above, the
本発明によるアクチュエータは、人工筋肉として用いられ得る。本発明によるアクチュエータを備える製品の例としては、人体に装着することが可能なマッサージ機器が挙げられる。 The actuator according to the invention can be used as an artificial muscle. An example of a product comprising an actuator according to the invention is a massage device that can be worn on the human body.
このマッサージ機器は、以下を具備する:
アクチュエータ、
一対の連結部を具備する連結器、および
加熱装置、
ここで、前記アクチュエータは繊維およびコードを具備し、
前記繊維は、その長軸の周りに沿って捩じられており、
前記繊維は、円筒状のコイルの形状を有するように折り畳まれており、
前記繊維は、加熱により前記コイルの中心軸方向に沿って縮み、かつ放熱により復元し、
前記繊維は、結晶性高分子から形成されており、
前記繊維の一端は、前記コードの一端に固定されており、
前記繊維の他端は、前記コードの他端に固定されており、
前記コードは、前記繊維の自然長よりも長く、
ここで、前記自然長は、放熱により復元され、かつ、前記張力が印加されていない前記繊維の長さであり、
前記アクチュエータの一端は、前記一対の連結部の一方に接続されており、
前記アクチュエータの他端は、前記一対の連結部の他方に接続されており、
前記一対の連結部の一方に対する、前記一対の連結部の他方の連結箇所は調整可能であり、
前記繊維に前記張力を印加し、前記繊維の長さが前記コードの長さと等しくなるように前記繊維を伸長させ、前記一対の連結部の一方が前記一対の連結部の他方に連結されることにより、前記マッサージ機器は前記人体に装着され、かつ、
前記張力が印加された前記繊維は、前記加熱装置によって加熱されることにより縮む。This massage device comprises:
Actuator,
A coupler comprising a pair of coupling parts, and a heating device,
Here, the actuator comprises a fiber and a cord,
The fibers are twisted around their longitudinal axis,
The fibers are folded to have the shape of a cylindrical coil,
The fiber is shrunk along the central axis direction of the coil by heating, and restored by heat radiation,
The fiber is formed of a crystalline polymer,
One end of the fiber is fixed to one end of the cord,
The other end of the fiber is fixed to the other end of the cord,
The cord is longer than the natural length of the fiber,
Here, the natural length is a length of the fiber restored by heat radiation and not applied with the tension;
One end of the actuator is connected to one of the pair of connecting parts,
The other end of the actuator is connected to the other of the pair of coupling portions,
The other connection place of the pair of connection parts with respect to one of the pair of connection parts is adjustable,
The tension is applied to the fiber, and the fiber is stretched so that the length of the fiber is equal to the length of the cord, and one of the pair of connecting portions is connected to the other of the pair of connecting portions. , The massage device is attached to the human body, and
The fiber to which the tension is applied shrinks by being heated by the heating device.
1 アクチュエータ
6 マッサージ機器
110 繊維
111a 1本のコイル状ポリマー繊維
111b 他のコイル状ポリマー繊維
120 コード
130a 第1固定端子
130b 第2固定端子
131a,131b ワイヤーバレル部
170 天井
180 重り
301 ヒーター
400 張力
401,402 チャック部
403 プローブ
404 張力発生部
405 ヒーター
406 変位検出部
501 電熱線
502 電源
601 連結器
601a,601b 連結部
800 太腿
1201 コーツヒーター
1202 ファン
1301 結晶
1302 高分子鎖DESCRIPTION OF
Claims (20)
(a)前記アクチュエータに張力を印加する工程、
ここで、
前記アクチュエータは繊維およびコードを具備し、
前記繊維は、その長軸の周りに沿って捩じられており、
前記繊維は、円筒状のコイルの形状を有するように折り畳まれており、
前記繊維は、加熱により前記コイルの中心軸方向に沿って縮み、かつ放熱により復元し、
前記繊維は、結晶性高分子から形成されており、
前記繊維の一端は、前記コードの一端に固定されており、
前記繊維の他端は、前記コードの他端に固定されており、
前記コードは、前記繊維の自然長よりも長く、
ここで、前記自然長は、放熱により復元され、かつ前記張力が印加されていない前記繊維の長さであり、
前記張力は、前記繊維の長さが前記コードの長さと等しくなるように、前記コイルの前記中心軸方向に沿って印加され、かつ
(b)前記繊維を加熱して、前記繊維を収縮させる工程
を具備する、方法。A method of driving an actuator, comprising the steps of: (a) applying tension to the actuator;
here,
The actuator comprises a fiber and a cord,
The fibers are twisted around their longitudinal axis,
The fibers are folded to have the shape of a cylindrical coil,
The fiber is shrunk along the central axis direction of the coil by heating, and restored by heat radiation,
The fiber is formed of a crystalline polymer,
One end of the fiber is fixed to one end of the cord,
The other end of the fiber is fixed to the other end of the cord,
The cord is longer than the natural length of the fiber,
Here, the natural length is a length of the fiber restored by heat radiation and not applied with the tension;
The tension is applied along the central axis of the coil such that the length of the fiber is equal to the length of the cord, and (b) the fiber is heated to shrink the fiber How to possess.
前記コードの長さは、張力が予め印加された前記繊維が加熱されたときの前記繊維の収縮率に基づいて、調整されている、
方法。The method according to claim 1, wherein
The length of the cord is adjusted based on the shrinkage of the fiber when the fiber is pre-tensioned and heated.
Method.
前記コードの長さは、以下の数式(I)で示される前記繊維の収縮率Dから得られる前記繊維の長さL0に基づいて調整されており、
L0=L1/D (I)
ここで、L0は前記繊維の加熱前に所定値の張力Tが、前記コイルの前記中心軸方向に沿って印加されたときの前記繊維の長さを示し、かつ
L1は前記所定値の張力Tを維持しながら、前記繊維を加熱して前記繊維が収縮したときの前記繊維の長さを示す、
方法。The method according to claim 1, wherein
The length of the cord is adjusted based on the length L0 of the fiber obtained from the shrinkage factor D of the fiber represented by the following formula (I):
L0 = L1 / D (I)
Here, L0 indicates the length of the fiber when a tension T of a predetermined value is applied along the central axis direction of the coil before heating the fiber, and L1 indicates a tension T of the predetermined value. Indicate the length of the fibers when the fibers are shrunk by heating the fibers while maintaining
Method.
前記繊維の加熱前における(1)前記コイルの前記中心軸方向に沿って前記繊維に印加される所定値の張力Tおよび(2)前記所定値の張力Tが前記コイルの前記中心軸方向に沿って印加されたときの前記繊維の長さL0、
前記繊維の加熱時における(3)前記所定値の張力Tを維持しながら、前記繊維が収縮したときの前記繊維の長さL1、
(4)収縮率D=L1/L0、
前記コードの長さは、(1)から(4)が対応づけられた表に基づいて、前記収縮率Dが得られる前記コイルの長さL0と等しい長さに調整されている、
方法。The method according to claim 1, wherein
(1) tension T of a predetermined value applied to the fiber along the central axis direction of the coil before heating the fiber and (2) tension T of the predetermined value along the central axis direction of the coil The length L0 of the fiber when applied
(3) the length L1 of the fiber when the fiber is shrunk while maintaining the tension T at the predetermined value when the fiber is heated (3)
(4) Shrinkage rate D = L1 / L0,
The length of the cord is adjusted to a length equal to the length L0 of the coil from which the contraction rate D is obtained, based on a table in which (1) to (4) are associated.
Method.
前記繊維は、直鎖状低密度ポリエチレンからなり、かつ
以下の数式(I)が充足される:
D/d<1 (I)
ここで、
Dは、前記円筒状のコイルの平均直径を表し、かつ
dは、前記繊維の直径を表す、
方法。The method according to claim 1, wherein
The fibers consist of linear low density polyethylene and the following formula (I) is satisfied:
D / d <1 (I)
here,
D represents the average diameter of the cylindrical coil, and d represents the diameter of the fiber,
Method.
前記工程(b)において、前記繊維は、摂氏30度を超えて摂氏70度以下の温度に加熱される、
方法。The method according to claim 1, wherein
In the step (b), the fibers are heated to a temperature of more than 30 degrees Celsius and not more than 70 degrees Celsius.
Method.
(c)前記工程(b)の後に、前記繊維を冷却して復元する工程
を具備する、方法。The method according to claim 1, further comprising the step of: (c) cooling and restoring the fiber after the step (b).
前記工程(c)において、前記繊維は、摂氏30度以下の温度まで冷却される、
方法。The method according to claim 7, wherein
In the step (c), the fibers are cooled to a temperature of 30 degrees Celsius or less.
Method.
前記工程(b)および前記工程(c)が繰り返される、
方法。The method according to claim 7, wherein
The step (b) and the step (c) are repeated,
Method.
以下の数式(II)
7MPa≦(前記張力/前記繊維の断面積)≦30MPa (II)
が充足される、方法。The method according to claim 1, wherein
The following formula (II)
7 MPa ≦ (the tension / cross sectional area of the fiber) ≦ 30 MPa (II)
How is satisfied.
以下の数式(III)
7MPa≦(前記張力/前記繊維の断面積)≦12MPa (III)
が充足される、方法。The method according to claim 1, wherein
The following formula (III)
7 MPa ≦ (Tension / Cross-sectional area of the fiber) ≦ 12 MPa (III)
How is satisfied.
前記コードは、前記繊維の自然長の112.5%以上かつ153.5%以下の長さを有する、
方法。The method according to claim 1, wherein
The cord has a length greater than or equal to 112.5% and less than or equal to 153.5% of the natural length of the fiber,
Method.
前記コードは、前記繊維の自然長の112.5%以上かつ121.4%以下の長さを有する、
方法。The method according to claim 1, wherein
The cord has a length greater than or equal to 112.5% and less than or equal to 121.4% of the natural length of the fiber.
Method.
繊維、および
コード、
ここで、
前記繊維は、その長軸の周りに沿って捩じられており、
前記繊維は、円筒状のコイルの形状を有するように折り畳まれており、
前記繊維は、加熱により前記コイルの中心軸方向に沿って縮み、かつ放熱により復元し、
前記繊維は、結晶性高分子から形成されており、
前記繊維の一端は、前記コードの一端に固定されており、
前記繊維の他端は、前記コードの他端に固定されており、かつ
前記コードは、前記繊維の自然長よりも長く、
ここで、前記自然長は、放熱により復元され、かつ前記張力が印加されていない前記繊維の長さである、
アクチュエータ。An actuator, comprising:
Fiber, and cord,
here,
The fibers are twisted around their longitudinal axis,
The fibers are folded to have the shape of a cylindrical coil,
The fiber is shrunk along the central axis direction of the coil by heating, and restored by heat radiation,
The fiber is formed of a crystalline polymer,
One end of the fiber is fixed to one end of the cord,
The other end of the fiber is fixed to the other end of the cord, and the cord is longer than the natural length of the fiber,
Here, the natural length is a length of the fiber restored by heat radiation and not subjected to the tension.
Actuator.
前記コードの長さは、張力が予め印加された前記繊維が加熱されたときの前記繊維の収縮率に基づいて、調整されている、
アクチュエータ。The actuator according to claim 14, wherein
The length of the cord is adjusted based on the shrinkage of the fiber when the fiber is pre-tensioned and heated.
Actuator.
前記繊維は、直鎖状低密度ポリエチレンからなり、かつ
以下の数式(II)
D/d<1 (II)
ここで、
Dは、前記円筒状のコイルの平均直径を表し、かつ
dは、前記繊維の直径を表す、
が充足される、
アクチュエータ。The actuator according to claim 14, wherein
The fiber is made of linear low density polyethylene, and the following formula (II)
D / d <1 (II)
here,
D represents the average diameter of the cylindrical coil, and d represents the diameter of the fiber,
Is satisfied,
Actuator.
前記コードは、前記繊維の自然長の112.5%以上かつ153.5%以下の長さを有する、
アクチュエータ。The actuator according to claim 14, wherein
The cord has a length greater than or equal to 112.5% and less than or equal to 153.5% of the natural length of the fiber,
Actuator.
前記コードは、前記繊維の自然長の112.5%以上かつ121.4%以下の長さを有する、
アクチュエータ。The actuator according to claim 14, wherein
The cord has a length greater than or equal to 112.5% and less than or equal to 121.4% of the natural length of the fiber.
Actuator.
前記繊維を加熱することが可能な加熱装置をさらに具備する、
アクチュエータ。The actuator according to claim 14, wherein
The apparatus further comprises a heating device capable of heating the fiber.
Actuator.
(a)前記繊維に所望される収縮率に応じて決定された長さを有する前記コードを得る工程、
ここで、
前記繊維は、その長軸の周りに沿って捩じられており、
前記繊維は、円筒状のコイルの形状を有するように折り畳まれており、
前記繊維は、加熱により前記コイルの中心軸方向に沿って縮み、かつ放熱により復元し、
前記コードの長さは、加熱前に予め前記繊維に印加された張力および加熱中の前記繊維の収縮率の関係を参照して決定され、
前記繊維の収縮率は、加熱により収縮した前記繊維の長さの放熱により復元された前記繊維の長さに対する比に等しく、かつ、
前記コードは、放熱により復元された前記繊維よりも長く、かつ
(b)前記コードの両端を前記繊維の両端に固定することにより、前記アクチュエータを得る工程、
を具備する、方法。
Claims 1. A method of manufacturing an actuator comprising a fiber and a cord, comprising the steps of: (a) obtaining the cord having a length determined according to the shrinkage factor desired for the fiber;
here,
The fibers are twisted around their longitudinal axis,
The fibers are folded to have the shape of a cylindrical coil,
The fiber is shrunk along the central axis direction of the coil by heating, and restored by heat radiation,
The length of the cord is determined with reference to the relationship between the tension previously applied to the fiber before heating and the shrinkage of the fiber during heating.
The shrinkage factor of the fibers is equal to the ratio of the length of the fibers shrunk by heating to the length of the fibers restored by heat dissipation, and
The cord is longer than the fiber restored by heat dissipation, and (b) the actuator is obtained by fixing both ends of the cord to both ends of the fiber.
How to possess.
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