WO2012029550A1 - 形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法及び制御装置 - Google Patents

形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法及び制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012029550A1
WO2012029550A1 PCT/JP2011/068679 JP2011068679W WO2012029550A1 WO 2012029550 A1 WO2012029550 A1 WO 2012029550A1 JP 2011068679 W JP2011068679 W JP 2011068679W WO 2012029550 A1 WO2012029550 A1 WO 2012029550A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
memory alloy
shape memory
alloy wire
resistance value
actuator
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/068679
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
森島哲矢
Original Assignee
オリンパス株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オリンパス株式会社 filed Critical オリンパス株式会社
Publication of WO2012029550A1 publication Critical patent/WO2012029550A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a technology for controlling a shape memory alloy wire actuator using a shape memory alloy wire that contracts by energization heating and extends by cooling.
  • a shape memory alloy actuator including a shape memory alloy has been used.
  • the shape memory alloy has an austenite phase and a martensite phase, and changes to a martensite phase when the temperature is low and to an austenite phase when the temperature is high.
  • a large strain recovery force is generated with a slight temperature difference.
  • the shape memory alloy actuator utilizes this strain recovery force.
  • An actuator using the shape change of the shape memory alloy has excellent characteristics in terms of downsizing and light weight of the actuator.
  • Patent Document 1 describes a prior example using a shape memory alloy wire as shown in FIG. 5 as an example of a shape memory alloy wire actuator.
  • the shape memory alloy wire actuator described in Patent Document 1 is inserted into a non-stretchable and flexible guide tube member 111 and the shape memory alloy wire 112 is inserted into the shape memory alloy wire actuator.
  • One end side A of the alloy wire 112 is a fixed end
  • the other end side B is a movable end
  • one end is fixed to the clasp 113
  • the stress by the bias spring 121 the drive power supply 114 to the wire of the shape memory alloy wire 112
  • the moving body 119 attached to the movable end is moved by the contraction force generated when the length of the wire of the shape memory alloy wire 112 is changed by the temperature change due to the electric heating.
  • Energization by the drive power supply 114 is appropriately controlled by the switch 115. Further, cooling is appropriately performed by the cooling fluid supply system P.
  • the shape memory alloy actuator controls the amount of strain (the amount of movement of the moving body 119) by the temperature change of the shape memory alloy wire 112 due to energization heating.
  • a predetermined current is given.
  • Calibration is performed by comparing the resistance value acquired at the time and the reference value, and correcting the actual resistance value (or target current amount) based on the calibration result.
  • feedforward control or feedback control so that the resistance value (the resistance value actually acquired when correcting the target current amount) becomes the target resistance value (corresponding to the target strain amount) (for example, (See Patent Document 2 etc.).
  • the resistance value that is actually obtained when the target current is given to a predetermined value and the resistance value (reference value) that would be obtained when the target current is given to the predetermined value The calibration is performed based on the difference between individual differences (length, thickness, etc.) in manufacturing the shape memory alloy actuator (shape memory alloy wire 112) actually used.
  • the target resistance value (corresponding to the target strain amount) is achieved based on the corrected resistance value including the variation. For example, the shape memory alloy wire 112 is insufficiently contracted or the movable body 119 cannot move any more. Fear may occur such resulting in overheating.
  • the amount of expansion / contraction of the shape memory alloy wire 112 controlled by the resistance value differs from the amount of movement of the moving body that actually moves. In such a case, the shape memory alloy wire 112 may be insufficiently contracted or overloaded due to excessive contraction.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is simple and low-cost, but the characteristics of the shape memory alloy actuator actually used (shrinkage characteristics of the shape memory alloy wire, the degree of bending, the shape memory) It is an object of the present invention to provide a control device and a control method for a shape memory alloy actuator that can contribute to the realization of highly accurate drive control according to the friction resistance between an alloy wire and a guide tube member.
  • the control method of the shape memory alloy actuator is: A method for controlling a shape memory alloy actuator using a shape memory alloy wire that contracts by energization heating and extends by cooling, A drive step for energizing the shape memory alloy wire; A detection step for detecting a resistance value of the shape memory alloy wire; A determination step of determining whether or not the resistance value detected in the detection step is a shrinkage limit of the shape memory alloy wire based on the thermal resistance of the shape memory alloy wire; It is characterized by having.
  • the shape memory alloy wire actuator control device of the present invention is a shape memory alloy actuator control device using a shape memory alloy wire that contracts by energization heating and extends by cooling, A drive for energizing the shape memory alloy wire; A detection unit for detecting a resistance value of the shape memory alloy wire; A determination unit that determines whether the resistance value detected in the detection unit is a shrinkage limit of the shape memory alloy wire based on the thermal resistance of the shape memory alloy wire; It is characterized by having.
  • the characteristics of the shape memory alloy actuator actually used are simple and low cost. It is possible to provide a shape memory alloy actuator control method and control device that can contribute to the realization of high-accuracy drive control or the like according to frictional resistance.
  • FIG. (A), (B), (C) is sectional drawing of the shape memory alloy actuator which illustrated the difference in the curvature degree of the shape memory alloy actuator which concerns on embodiment same as the above, respectively. It is a partial cross section for demonstrating the example of the whole structure of the conventional shape memory alloy actuator.
  • FIG. 1 shows a block configuration of a shape memory alloy actuator control system according to the present embodiment.
  • the shape memory alloy actuator control system includes a drive unit 20 that applies a current to the shape memory alloy wire 12 (FIG. 4) of the shape memory alloy actuator, and the shape memory alloy wire.
  • a detection unit 30 that detects a resistance value that changes due to the contraction of 12, and a determination unit 40 that determines whether or not the resistance value detected by the detection unit 30 is a contraction limit based on the thermal resistance of the shape memory alloy wire 12,
  • a control unit 10 for controlling the amount of current applied to the shape memory alloy wire 12 based on the result from the determination unit 40 and for controlling the resistance value detection period for detecting the resistance value of the shape memory alloy wire 12; It is configured to include.
  • FIG. 2 shows a flowchart of control for determining whether or not the shape memory alloy wire 12 is at the contraction limit in the determination unit 40 according to the present embodiment.
  • the amount of contraction (strain) of the shape memory alloy wire 12 corresponds to the amount of movement (displacement) of the moving body 19 attached to the movable end of the shape memory alloy wire 12.
  • the shape memory alloy wire 12 is inserted into the non-stretchable and flexible guide tube member 11 as shown in the sectional view of the shape memory alloy actuator. is doing. Then, one end side of the shape memory alloy wire 12 is a fixed end, and the other end side is a movable end, and the shape memory alloy wire 12 is changed by a stress due to the bias spring 21 and a temperature change caused by energization heating to the wire of the shape memory alloy wire 12. The moving body 19 attached to the movable end is moved by the contraction force generated when the length of the wire rod changes.
  • the resistance value determination flow shown in FIG. 2 is started when a request command for determining a resistance value is input.
  • step S201 the drive unit 20 applies a constant current to the shape memory alloy wire 12 of the shape memory alloy actuator.
  • the shape memory alloy wire 12 starts to shrink due to the electric heating.
  • step S202 the detection unit 30 detects and acquires the resistance value of the shape memory alloy wire 12.
  • step S203 the storage unit of the determination unit 40 stores the resistance value detected by the detection unit 30 in step S202, and the determination unit 40 determines whether or not the resistance value has become constant.
  • a command to displace the shape memory alloy actuator is made, and energization of the shape memory alloy wire 12 is started by a driving step (S201 in FIG. 2).
  • a driving step S201 in FIG. 2
  • the resistance value of the shape memory alloy wire 12 is detected in the detection step (S202 in FIG. 2).
  • the shape memory alloy wire 12 In the section from A to B, the shape memory alloy wire 12 generates heat by energization and starts to contract. As the shape memory alloy wire 12 contracts, the resistance value of the shape memory alloy wire 12 decreases as shown in FIG.
  • Sections B to C show a state in which a current is continuously applied as heat is generated in the shape memory alloy wire 12 in a state where no displacement occurs, and in this state, the state is shown in FIG. As described above, the resistance value increases due to the thermal resistance of the shape memory alloy wire 12.
  • the state in which no displacement occurs refers to a case in which the shape memory alloy wire 12 itself is in a contraction limit or a state in which the movable body 19 hits a stopper or the like and cannot be displaced further. Can be considered including. That is, even if energization is continued for a certain amount or more, the electrical energy generated by the energization is converted into heat generation energy without causing any further displacement, resulting in overheating and increasing the resistance value of the shape memory alloy wire 12. For example, it can be considered as a state in which no displacement occurs.
  • the individual shape memory alloy wire 12 By adopting a determination method such as determining whether or not the shape memory alloy wire 12 has reached the shrinkage limit based on the degree of occurrence of the thermal resistance of the shape memory alloy wire 12, the individual shape memory alloy wire 12
  • the shrinkage limit of the shape memory alloy wire 12 that is actually used can be determined with high accuracy regardless of the influence of the variation in the ambient temperature, the change in ambient temperature, the degree of bending, and the like.
  • a conventional resistance value (displacement amount) obtained according to a given amount of current (strength ⁇ time, etc.) is compared with a predetermined reference value to calibrate the resistance value against the displacement.
  • the present embodiment does not require calibration of the resistance value with respect to the displacement, and is not affected by the individual variation of the shape memory alloy wire 12, the ambient temperature change, the degree of bending, and the like.
  • the shape memory alloy wire 12 can be pulled to the contraction limit (maximum displacement) without excess or deficiency in accordance with the physical properties, ambient temperature, and bending degree (friction resistance degree) of the shape memory alloy wire 12 actually used.
  • the shape memory alloy wire 12 is not subjected to an overload such as excessively applying a current exceeding the shrinkage limit (maximum displacement).
  • the shape memory alloy actuator is used by being curved, so that the inner circumference of the guide tube member 11 and the outer circumference of the shape memory alloy wire 12 are reduced.
  • the frictional force is used (an example of a difference in bending degree is shown in FIGS. 4A to 4C)
  • the resistance of the shape memory alloy wire 12 is Regardless of the difference in the degree of curvature (magnitude of frictional force) of the shape memory alloy actuator as shown in FIGS. 4 (A) to (C), when the feedforward control or the feedback control of the displacement amount based on the value is performed. Since the shape memory alloy wire 12 can be pulled to the shrinkage limit with high accuracy, the performance (maximum stroke) of the shape memory alloy actuator is efficient. It is possible, such as that to maximize.
  • the resistance value of the shrinkage limit changes due to bending.
  • the target displacement amount based on the corrected resistance value is achieved. Since the feedforward control or the feedback control can be made with high accuracy, it is possible not to adversely affect the operation of the shape memory alloy actuator.
  • the stroke can be accurately controlled (the performance of shape memory alloy actuators (maximum straw ) It is possible such as to draw efficiently maximize).
  • the contraction limit (maximum displacement) determination based on the resistance value change in the determination step (S203 in FIG. 2) the contraction limit (maximum displacement) is determined by the average value of the resistance value change over a certain period. It is desirable to determine whether or not When the average value is used in this way, it is possible to determine the contraction limit with higher accuracy by eliminating erroneous detection due to noise or the like.
  • the control method of the shape memory alloy actuator according to the present invention it is simple and low-cost, and high-accuracy drive control or the like according to the characteristics of the shape memory alloy actuator that is actually used. It can contribute to realization and is useful.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

　通電加熱により収縮し、冷却により延伸する形状記憶合金ワイヤを用いた形状記憶合金アクチュエータの制御方法であって、形状記憶合金ワイヤに通電する駆動ステップＳ２０１と、形状記憶合金ワイヤの抵抗値を検出する検出ステップＳ２０２と、検出ステップにおいて検出された抵抗値が、形状記憶合金ワイヤの収縮限界であるか否かを、形状記憶合金ワイヤの熱抵抗に基づき判定する判定ステップＳ２０３と、を有する形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法である。

Description

形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法及び制御装置
　本発明は、通電加熱により収縮し冷却により延伸する形状記憶合金ワイヤを用いた形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御技術に関するものである。
　従来より、形状記憶合金を備える形状記憶合金アクチユエータが利用されている。
　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からオーステナイトに遷移（逆変態）するとき、わずかな温度差で大きな歪回復力を生じる。形状記憶合金アクチユエータはこの歪回復力を利用したものである。
　この形状記憶合金の形状変化を利用したアクチュエータは、アクチュエータの小型化、軽量性などにおいて優れた特性を持っている。
　ここで、例えば、特許文献１には、形状記憶合金ワイヤアクチュエータの一例として、図５に示すような形状記憶合金ワイヤを用いた先行例が記載されている。
　特許文献１に記載されている形状記憶合金ワイヤアクチュエータは、図５に示したように、非伸縮性で可撓性を有するガイドチユーブ部材１１１内に形状記憶合金ワイヤ１１２を挿通し、その形状記憶合金ワイヤ１１２の一端側Ａを固定端とし、他端側Ｂを可動端とし、一端を留め金１１３に固定されたバイアスばね１２１による応力と、形状記憶合金ワイヤ１１２の線材への駆動電源１１４による通電加熱による温度変化で形状記憶合金ワイヤ１１２の線材の長さが変化したときに発生する収縮力によって、可動端に取り付けられた移動体１１９が移動されるようになっている。
　駆動電源１１４による通電は適宜スイッチ１１５により制御される。また、冷却流体供給システムＰにより、適宜冷却が行われる。
　なお、形状記憶合金アクチュエータは通電加熱による形状記憶合金ワイヤ１１２の温度変化によって、そのひずみ量（移動体１１９の移動量）を制御するが、制御の方法については、例えば、目標電流を所定に与えたときに取得される抵抗値と、基準値と、を比較してキャリブレーションを行い、そのキャリブレーション結果に基づいて実際の抵抗値（或いは目標電流量）に補正などを施すことで、補正後の抵抗値（目標電流量を補正する場合には実際に取得される抵抗値）が目標抵抗値（目標ひずみ量相当）となるようにフィードフォワード制御或いはフィードバック制御を行うといった方法などがある（例えば特許文献２等参照）。
特公平５－８７６７７号公報 特開昭６３－４３７６５号公報
　しかしながら、従来の制御方法においては、目標電流を所定に与えたときに実際に取得される抵抗値と、目標電流を所定に与えたときに得られるであろう抵抗値（基準値）と、に基づいて、キャリブレーションを行うものであるが、実際に使用している形状記憶合金アクチュエータ（形状記憶合金ワイヤ１１２）の製造時の個体差（長さ・太さ等）にバラツキがあるため、前記基準値と、実際に取得された抵抗値と、を比較してキャリブレーションを行うと、そのバラツキ分を含んだ補正後の抵抗値に基づいて目標抵抗値（目標ひずみ量相当）を達成するようにフィードフォワード制御或いはフィードバック制御を行うことになるため、例えば形状記憶合金ワイヤ１１２の収縮不足や、移動体１１９がこれ以上移動できない状態でも必要以上に過熱してしまうといったおそれが生じ得る。
　また、周囲温度や、湾曲した際の摩擦の増加に伴い、抵抗値により制御された形状記憶合金ワイヤ１１２の伸縮量と実際に移動する移動体の移動量とが異なる状態なども想定されるが、かかる場合には、より一層顕著に、形状記憶合金ワイヤ１１２の収縮不足や、収縮し過ぎによる過負荷が発生してしまうおそれがある。
　本発明は、上述した実情に鑑みなされたものであって、簡単かつ低コストでありながら、実際に使用している形状記憶合金アクチュエータの特性（形状記憶合金ワイヤの収縮特性、湾曲度合い、形状記憶合金ワイヤとガイドチューブ部材との間の摩擦抵抗など）に応じた高精度な駆動制御等の実現に貢献することができる形状記憶合金アクチュエータの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る形状記憶合金アクチュエータの制御方法は、
　通電加熱により収縮し、冷却により延伸する形状記憶合金ワイヤを用いた形状記憶合金アクチュエータの制御方法であって、
　形状記憶合金ワイヤに通電する駆動ステップと、
　形状記憶合金ワイヤの抵抗値を検出する検出ステップと、
　検出ステップにおいて検出された抵抗値が、形状記憶合金ワイヤの収縮限界であるか否かを、形状記憶合金ワイヤの熱抵抗に基づき判定する判定ステップと、
　を有することを特徴とする。
　また、本発明の好ましい態様によれば、判定ステップが熱抵抗を検出した後、駆動ステップにおける通電電流を低下させることが望ましい。
　また、本発明の好ましい態様によれば、判定ステップにおける熱抵抗の検出は、所定期間の平均値を使用することが望ましい。
　また、本発明の形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御装置は、通電加熱により収縮し、冷却により延伸する形状記憶合金ワイヤを用いた形状記憶合金アクチュエータの制御装置であって、
　形状記憶合金ワイヤに通電する駆動部と、
　形状記憶合金ワイヤの抵抗値を検出する検出部と、
　検出部において検出された抵抗値が、形状記憶合金ワイヤの収縮限界であるか否かを、形状記憶合金ワイヤの熱抵抗に基づき判定する判定部と、
　を有することを特徴とする。
　本発明によれば、簡単かつ低コストでありながら、実際に使用している形状記憶合金アクチュエータの特性（形状記憶合金ワイヤの収縮特性、湾曲度合い、形状記憶合金ワイヤとガイドチューブ部材との間の摩擦抵抗など）に応じた高精度な駆動制御等の実現に貢献することができる形状記憶合金アクチュエータの制御方法及び制御装置を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係る形状記憶合金アクチュエータの制御システムを説明するブロック図である。 同上実施の形態に係る形状記憶合金アクチュエータの制御システムにおいて判定部が行う判定制御を説明するためのフローチャートである。 図２のフローチャートにおいて判定部が実行する判定方法の一例を説明するためのタイミングチャートである。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ同上実施の形態に係る形状記憶合金アクチュエータの湾曲度合いの相違を例示した形状記憶合金アクチュエータの断面図である。 従来の形状記憶合金アクチュエータの全体的な構造例を説明するための一部断面図である。
　以下に、本発明に係る実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
　図１に、本実施の形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御システムのブロック構成を示す。
　本実施の形態に係る形状記憶合金アクチュエータの制御システムは、図１に示すように、形状記憶合金アクチュエータの形状記憶合金ワイヤ１２（図４）に電流を印加する駆動部２０と、形状記憶合金ワイヤ１２の収縮により変化する抵抗値を検出する検出部３０と、前記検出部３０において検出された抵抗値が収縮限界か否か前記形状記憶合金ワイヤ１２の熱抵抗にて判定する判定部４０と、判定部４０からの結果を基に形状記憶合合金ワイヤ１２へ電流を印加する通電量を制御すると共に形状記憶合金ワイヤ１２の抵抗値検出を行う抵抗値検出期間を制御する制御部１０と、を含んで構成されている。
　図２に、本実施の形態に係る判定部４０において、形状記憶合金ワイヤ１２の収縮限界か否かを判定する制御のフローチャートを示す。なお、形状記憶合金ワイヤ１２の収縮（ひずみ）量は、形状記憶合金ワイヤ１２の可動端に取り付けられた移動体１９の移動（変位）量に相当する。
　また、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に形状記憶合金アクチュエータの断面図を示すように、非伸縮性で可撓性を有するガイドチユーブ部材１１内に形状記憶合金ワイヤ１２を挿通している。そして、形状記憶合金ワイヤ１２の一端側を固定端とし、他端側を可動端とし、バイアスばね２１による応力と、形状記憶合金ワイヤ１２の線材への通電加熱による温度変化で形状記憶合金ワイヤ１２の線材の長さが変化したときに発生する収縮力によって、可動端に取り付けられた移動体１９が移動されるようになっている。
　図２へ戻って説明を続ける。図２に示した抵抗値の判定フローは、抵抗値を判定する要求指令が入力されることにより開始される。
　ステップＳ２０１において、駆動部２０は、形状記憶合金アクチュエータの形状記憶合金ワイヤ１２に一定電流を印加する。通電加熱により形状記憶合金ワイヤ１２が収縮し始める。
　ステップＳ２０２において、検出部３０は、形状記憶合金ワイヤ１２の抵抗値の検出、取得を行う。
　ステップＳ２０３において、判定部４０の記憶部は、ステップＳ２０２において検出部３０で検出された抵抗値を格納すると共に、判定部４０では、抵抗値が一定になったか否かを判定する。
　ここにおいて、判定部４０が、ステップＳ２０３において行う判定方法の詳細について、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。
　図３のＡ時点で、形状記憶合金アクチュエータに変位する指令がなされ、駆動ステップ（図２のＳ２０１）により、形状記憶合金ワイヤ１２へ通電を開始する。通電を開始したら、形状記憶合金ワイヤ１２の抵抗値を検出ステップ（図２のＳ２０２）にて検出する。
　Ａ～Ｂの区間では、通電により形状記憶合金ワイヤ１２は発熱し、収縮を開始する。形状記憶合金ワイヤ１２が収縮したことにより、図３（Ｂ）に示すように、形状記憶合金ワイヤ１２の抵抗値が低下する。
　Ｂ時点では、形状記憶合金ワイヤ１２が収縮限界に達したことにより、図３（Ｃ）に示すように、それ以上の変位は発生しない。なお、図３（Ｃ）の変位は、形状記憶合金ワイヤ１２の収縮（ひずみ）量や形状記憶合金ワイヤ１２の可動端（移動体１９）の変位（移動）量を示している。
　Ｂ～Ｃの区間は、変位が発生しない状態にて、形状記憶合金ワイヤ１２に発熱するほど電流を通電し続けている状態を示しており、かかる状態においては、図３（Ｂ）に示されるように、形状記憶合金ワイヤ１２の熱抵抗により、抵抗値が上昇する。
　なお、変位が発生しない状態とは、形状記憶合金ワイヤ１２自体が収縮限界となっている状態の他にも、移動体１９がストッパ等に突き当たってそれ以上変位できない状態となっている場合などを含んで考えることができる。すなわち、一定以上通電を継続しても、それ以上変位することなく、通電による電気エネルギが発熱エネルギに変換される結果過熱を起こして形状記憶合金ワイヤ１２の抵抗値が上昇するような状態であれば、変位が発生しない状態として含んで考えることができる。
　Ｃ時点では、抵抗値が上昇したことにより熱抵抗が発生したと検出し、判定ステップ（図２のＳ２０３）では、当該現象の発生を確認することにより、形状記憶合金ワイヤ１２が収縮限界に達したと判定する。
　このような形状記憶合金ワイヤ１２の熱抵抗の発生度合いに基づいて形状記憶合金ワイヤ１２が収縮限界に達したか否かを判定するといった判定方法を採用したことにより、形状記憶合金ワイヤ１２の個体間バラツキ、周囲温度変化、湾曲度合いなどの影響に係わらず、実際に使用している形状記憶合金ワイヤ１２の収縮限界を精度良く判定することができる。
　このため、与えた電流量（強さ×時間など）に応じて得られる抵抗値（変位量）と、予め定められた基準値と、の比較により、変位に対する抵抗値のキャリブレーションを行う従来の制御システムに比べて、本実施の形態では、変位に対する抵抗値のキャリブレーションが不要であり、形状記憶合金ワイヤ１２の個体間バラツキ、周囲温度変化、湾曲度合いなどの影響を受けない。
　従って、本実施の形態では、直前に取得される抵抗値に対するその抵抗値変化を検出し、抵抗値が目標抵抗値（目標ひずみ量相当）となるようにフィードフォワード制御或いはフィードバック制御する事で、実際に使用している形状記憶合金ワイヤ１２の物性や周囲温度や湾曲度合い（摩擦抵抗度合い）に応じて過不足なく、形状記憶合金ワイヤ１２を収縮限界（最大変位）まで引ききることができ、且つ、収縮限界（最大変位）を超えて過剰に電流を付与してしまうなどの過負荷を形状記憶合金ワイヤ１２に与えることもない。
　なお、形状記憶合金アクチュエータが直線的に用いられる場合と比較して、形状記憶合金アクチュエータが湾曲されて用いられることで、ガイドチューブ部材１１の内周と、形状記憶合金ワイヤ１２の外周と、の摩擦力が増加するような用いられ方が想定されるが（湾曲度合い違いの一例を図４（Ａ）～（Ｃ）に示しておく）、本実施の形態では、形状記憶合金ワイヤ１２の抵抗値に基づいて変位量をフィードフォワード制御或いはフィードバック制御する際に、図４（Ａ）～（Ｃ）に示したような形状記憶合金アクチュエータの湾曲度合い（摩擦力の大きさ）の相違に係わらず、形状記憶合金ワイヤ１２の収縮限界まで精度良く引ききることが可能となるため、形状記憶合金アクチュエータの有している性能（最大ストローク）を効率良く最大限に引き出すことなどが可能となる。
　更には、形状記憶合金ワイヤ１２の外径と、その周りを覆うガイドチューブ部材１１の内径に、サイズ的な差がある場合、湾曲することにより収縮限界の抵抗値が変化するが、そのような場合でも、本実施の形態によれば、実際の使用状態に応じた精度の高いキャリブレーションが行われることになるため、キャリブレーション以降、補正された抵抗値に基づく目標変位量を達成するためのフィードフォワード制御或いはフィードバック制御を精度の高いものとすることができるため、形状記憶合金アクチュエータの動作に悪影響を及ぼさないようにすることができ、以って形状記憶合金ワイヤ１２の収縮限界まで過不足なくそのストロークを精度良く制御することができる（形状記憶合金アクチュエータの有している性能（最大ストローク）を効率良く最大限に引き出すことなどが可能となる）。
　なお、本実施の形態では、判定ステップ（図２のＳ２０３）にて収縮限界（最大変位）と判定されたら（図３（Ａ）のＣ時点）、図３（Ａ）に示すように、通電電流を低下させる。これは、形状記憶合金ワイヤ１２に過負荷を与えないようにするためである。また、形状記憶合金ワイヤ１２には、通電電流と変位量にヒステリシスがあるため、通電電流を低下させても、収縮限界へ留まることが可能となる。
　更に、本実施の形態においては、判定ステップ（図２のＳ２０３）での抵抗値変化に基づく収縮限界（最大変位）判定において、一定期間の抵抗値変化の平均値にて、収縮限界（最大変位）状態であるか否かを判定することが望ましい。このように平均値を用いる構成とすれば、ノイズなどによる誤検出を排除して、より精度良く収縮限界を判定することが可能となる。
　以上で説明した実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
　以上のように、本発明に係る形状記憶合金アクチュエータの制御方法によれば、簡単かつ低コストでありながら、実際に使用している形状記憶合金アクチュエータの特性に応じた高精度な駆動制御等の実現に貢献することができ有用である。
　　１０　　制御部
　　２０　　駆動部
　　３０　　検出部
　　４０　　判定部
　　１１　　ガイドチューブ部材
　　１２　　形状記憶合金ワイヤ
　　１９　　移動体
　　２１　　バイアスばね
　　１１１　　ガイドチューブ部材
　　１１２　　形状記憶合金ワイヤ
　　１１９　　移動体
　　１２１　　バイアスばね

Claims (4)

  1. 　通電加熱により収縮し、冷却により延伸する形状記憶合金ワイヤを用いた形状記憶合金アクチュエータの制御方法であって、
    　前記形状記憶合金ワイヤに通電する駆動ステップと、
    　前記形状記憶合金ワイヤの抵抗値を検出する検出ステップと、
    　前記検出ステップにおいて検出された抵抗値が、形状記憶合金ワイヤの収縮限界であるか否かを、前記形状記憶合金ワイヤの熱抵抗に基づき判定する判定ステップと、
    　を有することを特徴とする形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法。
  2. 　前記判定ステップが熱抵抗を検出した後、前記駆動ステップにおける通電電流を低下させることを特徴とする請求項１に記載の形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法。
  3. 　前記判定ステップにおける熱抵抗の検出は、所定期間の平均値を使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法。
  4. 　通電加熱により収縮し、冷却により延伸する形状記憶合金ワイヤを用いた形状記憶合金アクチュエータの制御装置であって、
    　前記形状記憶合金ワイヤに通電する駆動部と、
    　前記形状記憶合金ワイヤの抵抗値を検出する検出部と、
    　前記検出部において検出された抵抗値が、形状記憶合金ワイヤの収縮限界であるか否かを、前記形状記憶合金ワイヤの熱抵抗に基づき判定する判定部と、
    　を有することを特徴とする形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御装置。
PCT/JP2011/068679 2010-08-31 2011-08-18 形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法及び制御装置 WO2012029550A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-193159 2010-08-31
JP2010193159A JP5771375B2 (ja) 2010-08-31 2010-08-31 形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法及び制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012029550A1 true WO2012029550A1 (ja) 2012-03-08

Family

ID=45772654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/068679 WO2012029550A1 (ja) 2010-08-31 2011-08-18 形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法及び制御装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5771375B2 (ja)
WO (1) WO2012029550A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6598652B2 (ja) * 2015-11-20 2019-10-30 国立大学法人 大分大学 形状記憶合金アクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ制御装置、及びその方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009041545A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Sharp Corp アクチュエータ装置、および当該装置を備えたカメラモジュール
JP2009108732A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 Olympus Corp 形状記憶素子アクチュエータの制御装置及び制御方法
JP2010518438A (ja) * 2007-02-12 2010-05-27 ケンブリッジ メカトロニクス リミテッド 形状記憶合金駆動装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8789765B2 (en) * 2008-05-21 2014-07-29 Konica Minolta Opto, Inc. Position control device, position control method, drive device and imaging device
EP2342459B1 (en) * 2008-10-29 2012-09-19 Cambridge Mechatronics Limited Control of a shape memory alloy actuation arrangement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010518438A (ja) * 2007-02-12 2010-05-27 ケンブリッジ メカトロニクス リミテッド 形状記憶合金駆動装置
JP2009041545A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Sharp Corp アクチュエータ装置、および当該装置を備えたカメラモジュール
JP2009108732A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 Olympus Corp 形状記憶素子アクチュエータの制御装置及び制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012052423A (ja) 2012-03-15
JP5771375B2 (ja) 2015-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4832373B2 (ja) 形状記憶合金アクチュエータ
JP5221672B2 (ja) 形状記憶合金作動構造の制御
JP4913096B2 (ja) 形状記憶合金アクチュエータシステム
JP5548211B2 (ja) 形状記憶合金アクチュエータ装置の制御
JP4916415B2 (ja) 形状記憶素子アクチュエータの制御装置及び制御方法
US9664182B2 (en) Shape memory alloy actuating element with improved fatigue resistance
JP4822358B2 (ja) 形状記憶合金アクチュエータの位置制御方法
WO2009093645A1 (ja) 駆動装置
JP2008286011A (ja) 駆動装置、レンズ駆動装置
US11025178B2 (en) Actuator device
JP4798289B2 (ja) 形状記憶合金駆動装置
JP2010048120A (ja) 形状記憶合金アクチュエータシステム
JP5429939B2 (ja) 形状記憶合金アクチュエータシステム
JP5029260B2 (ja) 駆動装置
WO2018055972A1 (ja) アクチュエータ装置
JP4553725B2 (ja) アクチュエータ
WO2012029550A1 (ja) 形状記憶合金ワイヤアクチュエータの制御方法及び制御装置
JP2017064836A (ja) 力制御装置
JP2009108729A (ja) 形状記憶合金アクチュエータの制御方法及び制御装置
JP2011027003A (ja) 形状記憶合金アクチュエータ装置
KR101895618B1 (ko) 형상기억합금 코일 액추에이터의 변위 검출 방법과 이를 이용한 구동장치 및 구동 시스템
JP2011027004A (ja) 形状記憶合金アクチュエータ装置
Villanueva et al. BISMAC control using SMA resistance feedback
WO2012005072A1 (ja) 形状記憶合金アクチュエータ制御装置および光学部品駆動ユニット
JP2010025079A (ja) 形状記憶合金アクチュエータ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11821567

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11821567

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1