JPH0452072B2 - - Google Patents
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- JPH0452072B2 JPH0452072B2 JP60067071A JP6707185A JPH0452072B2 JP H0452072 B2 JPH0452072 B2 JP H0452072B2 JP 60067071 A JP60067071 A JP 60067071A JP 6707185 A JP6707185 A JP 6707185A JP H0452072 B2 JPH0452072 B2 JP H0452072B2
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- shape memory
- memory alloy
- swash plate
- plate member
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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
- F03G7/061—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 characterised by the actuating element
- F03G7/0614—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 characterised by the actuating element using shape memory elements
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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
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- F03G7/063—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 characterised by the mechanic interaction
- F03G7/0633—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 characterised by the mechanic interaction performing a rotary movement
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- 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
- F03G7/066—Actuator control or monitoring
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明はロボツトのアーム駆動用、その他小
型で軽量であることが要求される用途に適する回
転アクチユエータに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a rotary actuator suitable for driving a robot arm and other applications requiring small size and light weight.
「従来技術」
ロボツトアームその他駆動用アクチユエータと
しては、従来は電動モータ、油圧モータ、油また
は空気圧シリンダが一般に使用されている。しか
し、これらのアクチユエータは形状、重量が比較
的大きいからロボツトアーム先端に設けることは
適当ではなく、たとえば、ロボツトアームの先端
部を駆動するときは前記アーム先端から遠く離れ
たロボツト本体内に設けたモータなどと前記アー
ム先端とを、ベルト、チエーン、ロツドその他の
動力伝達手段で連結している。``Prior Art'' Conventionally, electric motors, hydraulic motors, and oil or pneumatic cylinders have been generally used as actuators for driving robot arms and other devices. However, since these actuators are relatively large in shape and weight, it is not appropriate to install them at the tip of a robot arm. For example, when driving the tip of a robot arm, it is necessary to install them in the robot body far away from the tip of the arm. A motor or the like and the tip of the arm are connected by a belt, chain, rod, or other power transmission means.
「発明が解決しようとする問題点」
従来のモータやシリンダなどの駆動用アクチユ
エータは、上記のように、その重量、形状が大き
いから、たとえば、ロボツトアームの先端に設け
た手首部等を駆動するときは、慣性が大きいため
手首部にアクチユエータを設けることができず、
この手首部等から遠く離れたアームの根本部にア
クチユエータを配置することが必要で、手首部と
アクチユエータ間に動力伝達手段を配置するスペ
ースが必要であり、長い動力伝達手段による動力
の損失が大きく、且つ動力伝達手段におけるガタ
や遊びが累積され、高い位置決め精度が得られな
いという欠点がある。``Problems to be Solved by the Invention'' Conventional drive actuators such as motors and cylinders have large weights and shapes as described above, so they cannot be used to drive, for example, the wrist part provided at the tip of a robot arm. In some cases, it is not possible to install an actuator at the wrist due to the large inertia.
It is necessary to place the actuator at the base of the arm, far away from the wrist, etc., and space is required to place the power transmission means between the wrist and the actuator, and the loss of power due to the long power transmission means is large. Moreover, there is a drawback that backlash and play in the power transmission means accumulate, making it impossible to obtain high positioning accuracy.
「発明の目的」
この発明は上記の問題を解決するためになされ
たもので、小型、軽量かつ自己回転制御性を有す
る回転アクチユエータを得ることを目的とする。``Object of the Invention'' The present invention was made to solve the above problems, and its object is to obtain a rotary actuator that is small, lightweight, and has self-rotation controllability.
「問題点を解決するための手段」
上記目的を達成するためにこの発明が採用する
主たる手段は、その要旨とするところが、筐体に
回転自在に支持された出力軸を有する回転アクチ
ユエータにおいて、上記出力軸に対して所定の角
度で傾斜した斜面を有し、該出力軸に固定された
斜板部材と、上記出力軸のまわりに上記斜板部材
に離接可能に配設された複数の作動部材と、温度
の変化に応じて記憶された長さに復帰するよう形
状記憶処理され、上記作動部材と上記筐体との間
にその形状変化方向を上記出力軸方向と一致させ
て配設された形状記憶合金と、上記形状記憶合金
の加熱を行うために該形状記憶合金に近設された
加熱手段と、上記出力軸の回転に同期して上記加
熱手段を作動させて上記形状記憶合金を形状変化
させることにより、上記作動部材を順次上記斜板
部材に押し当てて該斜板部材を上記出力軸と共に
連続回転させる制御手段とを有してなる点であ
る。上記構成要素中斜板部材の斜面は、1つの面
でも、又複数の面の組み合わせでもよいが出力軸
に対して一定の角度で傾斜しているものであり、
斜板部材の表面側に形成しても、裏面側に形成し
てもよい。また作動部材の端部は斜板部材の斜面
に対して直接的に当接しても、また他のリンク等
を介して間接的に当接してもよいが、この当接は
形状記憶合金による作動部材の作動時であつて、
通常断続的な当接となる。更に制御手段は有接点
式のリミツトスイツチ等を用いてもよいが、通常
は光学式のセンサ等により構成されるか、又は出
力軸に連結したロータリエンコーダ等が採用され
る。また同時に加熱する形状記憶合金の数は1個
以上複数であつてもよい。複数にすることにより
出力を増大できる。"Means for Solving the Problems" The main means adopted by the present invention to achieve the above object is that the above-mentioned rotary actuator has an output shaft rotatably supported by a housing. A swash plate member having a slope inclined at a predetermined angle with respect to the output shaft and fixed to the output shaft, and a plurality of actuators arranged around the output shaft so as to be able to move toward and away from the swash plate member. The member is subjected to shape memory processing so as to return to a memorized length in response to a change in temperature, and is disposed between the actuating member and the housing so that its shape change direction coincides with the output shaft direction. a shape memory alloy, a heating means disposed near the shape memory alloy for heating the shape memory alloy, and a heating means arranged in close proximity to the shape memory alloy to heat the shape memory alloy, and the heating means being operated in synchronization with rotation of the output shaft to heat the shape memory alloy The control means includes a control means that sequentially presses the actuating member against the swash plate member to continuously rotate the swash plate member together with the output shaft by changing the shape. The slope of the swash plate member among the above components may be one surface or a combination of multiple surfaces, but it is inclined at a constant angle with respect to the output shaft,
It may be formed on the front side or the back side of the swash plate member. In addition, the end of the actuating member may be in direct contact with the slope of the swash plate member, or may be in indirect contact via another link, etc., but this contact is due to the actuation of the shape memory alloy. When the member is in operation,
Usually there is intermittent contact. Further, the control means may be a contact type limit switch or the like, but it is usually constituted by an optical sensor or the like, or a rotary encoder or the like connected to the output shaft is employed. Further, the number of shape memory alloys heated simultaneously may be one or more. The output can be increased by using more than one.
「作用」
この発明の回転アクチユエータは出力軸の回転
位相に同期して加熱手段によつて対応する形状記
憶合金が加熱され、収縮又は拡張して作動部材を
移動させる。これにより作動部材が直接的又は間
接的に斜板部材を駆動する。加熱される形状記憶
合金は制御手段により出力軸の回転に応じてずれ
て行くため、斜板部材及びこれを取り付けた出力
軸の回転が継続される。"Operation" In the rotary actuator of the present invention, the corresponding shape memory alloy is heated by the heating means in synchronization with the rotational phase of the output shaft, contracts or expands, and moves the actuating member. This causes the actuating member to directly or indirectly drive the swash plate member. Since the heated shape memory alloy is shifted by the control means in accordance with the rotation of the output shaft, the rotation of the swash plate member and the output shaft to which it is attached continues.
「実施例」
以下、この発明を具体化した一実施例を添付図
面を参照して説明する。``Embodiment'' Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
ここに、第1図はこの発明の一実施例に係る回
転アクチユエータの一部を断面で示した正面図、
第2図は保持板を除いた斜視図、第3図は第1図
A−A線断面図、第4図は同実施例を用いること
のできる加熱手段及び制御手段の配線図、第5図
は支持バーの部分の他の例の正面図、第6図は制
御手段の他の例の斜視図、第7図は制御手段のさ
らに他の例を示すブロツク図、第8図はパルス発
生器の斜視図である。尚以下の実施例はこの発明
の具体的一例にすぎず、この発明の技術的範囲を
限定する性格のものではない。 Here, FIG. 1 is a front view showing a part of a rotary actuator in cross section according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a perspective view with the holding plate removed, Fig. 3 is a sectional view taken along the line A-A in Fig. 1, Fig. 4 is a wiring diagram of the heating means and control means that can use the same embodiment, and Fig. 5 6 is a perspective view of another example of the control means, FIG. 7 is a block diagram showing still another example of the control means, and FIG. 8 is a pulse generator. FIG. The following embodiments are merely specific examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention.
第1図において、1は筐体で、これは間隔をお
いて平行に配置され中心部にそれぞれ軸孔2a,
2bを設けた一対の軸受板3a,3bと、これら軸
受板3a,3bの外周部に架設状に両端を固着した
連結板4、および軸受板3aの軸受板3bと相対す
る面の軸孔2aの周囲に、その軸線に平行で、か
つ軸孔2aの周方向に間隔をおいて立設された、
ほぼ同じ長さの複数本体の支持バー5で構成され
ている。 In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a housing, which is arranged in parallel at intervals and has shaft holes 2 a and 2 a in the center, respectively.
A pair of bearing plates 3 a and 3 b provided with 2 b , a connecting plate 4 whose both ends are fixed in a construction manner to the outer periphery of these bearing plates 3 a and 3 b , and a bearing plate 3 b of bearing plate 3 a . erected around the shaft hole 2 a on opposing surfaces, parallel to the axis and spaced apart in the circumferential direction of the shaft hole 2 a ,
It is composed of a plurality of supporting bars 5 having approximately the same length.
6は各支持バー5の先端部に、その軸線に沿つ
て揺動可能に取り付けられたレバー、7は各レバ
ー6の一端と軸受板3aとに両端が架設状に取り
付けられた線状の形状記憶合金で、一定温度(形
状記憶処理温度)まで加熱されるとコイル状また
はジグザグ状の形状記憶長さに復帰するように構
成されている。8は軸孔2a,2bに挿通された軸
受板3a,3bに架設状に、かつ軸線方向には移動
不能に取り付けられた出力軸、9は軸受板3a,
3b間において、中心部に出力軸8を貫通固着し
た斜板部材の一例である回転板で、そのレバー6
と相対した面が出力軸8に対して傾斜した傾斜面
10になつている。形状記憶合金7としては、
Ti−Ni合金またはCu−Al−Zn合金などの任意の
ものが使用できる。 6 is a lever attached to the tip of each support bar 5 so as to be able to swing along its axis; 7 is a linear lever with both ends attached to one end of each lever 6 and the bearing plate 3 a in a suspended manner. It is made of a shape memory alloy and is configured to return to its coiled or zigzag shape memory length when heated to a certain temperature (shape memory treatment temperature). Reference numeral 8 indicates an output shaft mounted on the bearing plates 3 a , 3 b inserted into the shaft holes 2 a , 2 b in a suspended manner and not movable in the axial direction, and 9 indicates the bearing plates 3 a , 3 b .
Between 3 and 3b , there is a rotary plate, which is an example of a swash plate member, in which the output shaft 8 is fixed through the center part, and the lever 6
The surface facing the output shaft 8 is an inclined surface 10 that is inclined with respect to the output shaft 8. As shape memory alloy 7,
Any Ti-Ni alloy or Cu-Al-Zn alloy can be used.
11は回転板9とレバー6との間に、これらに
接しないようにして連結板4に固着された保持板
で、その各レバー6の形状記憶合金7が取り付け
られていない端部に対応する位置に、出力軸8に
沿つて貫通孔12が設けられ、かつこの各貫通孔
12に作動部材の一例であるスライドバー13が
挿通されている(第2図参照)。従つてこの例は
形状記憶合金がレバー6を介して間接的にスライ
ドバー13に取り付けられている例である。そし
て、こりスライドバー13は、形状記憶合金7が
加熱されて収縮し、レバー6がスイングしたとき
に、レバー6に押されて回転板9の傾斜面10を
押しうるようになつており、その傾斜面10と当
接する端部は球面状にすることが適する。 Reference numeral 11 denotes a holding plate fixed to the connecting plate 4 between the rotary plate 9 and the lever 6 so as not to touch them, and corresponds to the end of each lever 6 to which the shape memory alloy 7 is not attached. Through holes 12 are provided along the output shaft 8 at the positions, and a slide bar 13, which is an example of an actuating member, is inserted into each of the through holes 12 (see FIG. 2). Therefore, in this example, the shape memory alloy is indirectly attached to the slide bar 13 via the lever 6. When the shape memory alloy 7 is heated and contracts and the lever 6 swings, the rigid slide bar 13 is pushed by the lever 6 and can push the inclined surface 10 of the rotary plate 9. It is suitable that the end portion that comes into contact with the inclined surface 10 has a spherical shape.
14は出力軸8に固着されて、その外周に突出
したスイツチの操作体、15は出力軸8の周方向
に配置されたリミツトスイツチで、これはレバー
6と同じ個数がほぼ同じ間隔をおいて前記操作体
14で操作可能に軸受板3aに取り付けられてい
る(第3図参照)。16は各形状記憶合金7の近
くに、それを加熱可能にして支持バー5に取り付
けられた加熱手段の一例であるヒータで、前記リ
ミツトスイツチ15にそれぞれ接続されて、リミ
ツトスイツチ15が“ON”になると電圧が印加
されて発熱をするようになつている。従つて操作
体14、リミツトスイツチ15が制御手段を構成
し、その回路図がヒータ16と共に第4図に示さ
れている。この制御手段によつてレバー6に近い
傾斜面10の部分に位置したスライドバー13を
順次レバー6が押すように、操作体14が順次操
作されるようになつている。 14 is a switch operating body fixed to the output shaft 8 and protrudes from its outer periphery; 15 is a limit switch arranged in the circumferential direction of the output shaft 8; It is attached to the bearing plate 3a so as to be operable by the operating body 14 (see FIG. 3). A heater 16 is an example of a heating means attached to the support bar 5 near each shape memory alloy 7 so as to be able to heat it, and is connected to each of the limit switches 15, so that when the limit switch 15 is turned "ON" It is designed to generate heat when voltage is applied to it. Therefore, the operating body 14 and the limit switch 15 constitute a control means, the circuit diagram of which is shown in FIG. 4 together with the heater 16. By this control means, the operating body 14 is sequentially operated such that the lever 6 sequentially pushes the slide bar 13 located on a portion of the inclined surface 10 near the lever 6.
第4図は上述の如くリミツトスイツチ15とヒ
ータ16の回路図で、リミツトスイツチ15aと
ヒータ16aは切換スイツチ17aの一方の接点を
介して直列に、同じくリミツトスイツチ15bと
ヒータ16bは切換スイツチ17bを介して直列に
と、順次切換スイツチ17を介して直列に接続さ
れる。そして、各リミツトスイツチ15a,15b
……15oが互いに並列に接続されるとともに、
各ヒータ16a,16b……16oも互いに並列に
接続され、それらが電源18を介して直列に接続
されて“ON”になつたリミツトスイツチ15に
接続されたヒータ16のみに電流が流れるように
なつている。切換スイツチ17の他方の接点は、
1つ飛ばして隣のヒータ16に接続されている。
19は電源スイツチである。 FIG. 4 is a circuit diagram of the limit switch 15 and the heater 16 as described above, in which the limit switch 15a and the heater 16a are connected in series through one contact of the changeover switch 17a , and the limit switch 15b and the heater 16b are connected in series through the changeover switch 17a. b in series, and then in series via changeover switch 17. And each limit switch 15a , 15b
...15 o are connected in parallel with each other, and
Each heater 16a , 16b ... 16o is also connected in parallel with each other, and they are connected in series via a power source 18 so that current flows only to the heater 16 connected to the limit switch 15 that is turned "ON". It's getting old. The other contact of the changeover switch 17 is
One heater 16 is skipped and connected to the adjacent heater 16.
19 is a power switch.
上記のように構成された回転アクチユエータに
おいて、第4図の電源スイツチ19をONにする
と、第1図でたとえば、リミツトスイツチ15a
が操作体14によつて“ON”にされているか
ら、ヒータ16aが発熱し、それに対応した形状
記憶合金7が加熱されて収縮し、その力で、その
形状記憶合金7が取り付けられたレバー6をスイ
ングさせて、スライドバー13を回転板9に押し
付けるが、この回転板9の面は出力軸8に対して
傾斜した傾斜面10になつているから、スライド
レバー13の力の一部が、傾斜方向に沿つて回転
板9を回転させる力として作用し、回転板9と共
に出力軸8を回転させる。回転板9と共に出力軸
8が回転すると、操作体14がリミツトスイツチ
15aを“OFF”にするが、次のリミツトスイツ
チ15bを“ON”にするから、今度はヒータ1
6bが形状記憶合金7を加熱収縮させて、そのレ
バー6がスイングしスライドバー13をスライド
させて回転板9の傾斜面10を押す。この動作を
反復して、回転板9と共に出力軸8を連続的に回
転させる。即ち、出力軸8の回転と同期してヒー
タ16を作動させることにより、この回転アクチ
ユエータは所謂自己回転制御性を有するものとな
る。 In the rotary actuator configured as described above, when the power switch 19 in FIG. 4 is turned on, the limit switch 15 a in FIG.
is turned on by the operating body 14, the heater 16a generates heat, the corresponding shape memory alloy 7 is heated and contracts, and that force causes the shape memory alloy 7 to be attached. By swinging the lever 6, the slide bar 13 is pressed against the rotary plate 9. Since the surface of the rotary plate 9 is an inclined surface 10 inclined with respect to the output shaft 8, part of the force of the slide lever 13 is acts as a force to rotate the rotary plate 9 along the inclination direction, and rotates the output shaft 8 together with the rotary plate 9. When the output shaft 8 rotates together with the rotating plate 9, the operating body 14 turns the limit switch 15a "OFF", but then turns the next limit switch 15b "ON", so the heater 1
6b heat-shrinks the shape memory alloy 7, and the lever 6 swings to slide the slide bar 13 and push the inclined surface 10 of the rotary plate 9. By repeating this operation, the output shaft 8 is continuously rotated together with the rotating plate 9. That is, by operating the heater 16 in synchronization with the rotation of the output shaft 8, this rotary actuator has so-called self-rotation controllability.
加熱されて収縮した形状記憶合金7において加
熱が中心されたものは冷却に従つて元の長さに復
帰するか、収縮する力がなくなり、斜板9の突出
部で逆にスライドバー13、レバー6を作動させ
て復帰し、レバー6とスライドバー13とを解放
する。そして、加熱が中止された形状記憶合金7
の冷却は自然冷却でもよいが、空気を吹き付ける
などして強制冷却することが回転体9の回転速度
を上げることに対して適する。強制冷却をする場
合、その手段としては上記空冷以外の手段も採用
できる。 The shape memory alloy 7 that was heated and contracted returns to its original length as it cools, or loses its shrinking force, and the slide bar 13 and the lever at the protrusion of the swash plate 9 reversely move. 6 to return to its original position and release the lever 6 and slide bar 13. Then, the shape memory alloy 7 whose heating was stopped
The cooling may be natural cooling, but forced cooling such as by blowing air is suitable for increasing the rotational speed of the rotating body 9. When performing forced cooling, means other than the above-mentioned air cooling can also be employed.
この回転アクチユエータは上記のように、形状
記憶合金の加熱と冷却のサイクルで回転力をうる
が、構造がきわめて簡単であり、かつ形状記憶合
金7の形状変化方向が出力軸8方向と一致するた
めに出力軸8に対する直角方向の大きさを抑えて
小型、軽量化することが可能であると共に、自己
回転制御性を有するから、たとえば、ロボツトの
アーム先端の手首等の駆動用として使用すれば、
アームの先端に装着して、前記手首部をダイレク
トに駆動できる。したがつて、起動トルクが大き
くなり、また、重量当りの出力が従来のモータな
どに比して数倍も大きくなるから、前記手首部な
どを的確に作動させることが可能である。 As mentioned above, this rotary actuator obtains rotational force through the heating and cooling cycle of the shape memory alloy, but the structure is extremely simple, and the direction of shape change of the shape memory alloy 7 coincides with the direction of the output shaft 8. It is possible to reduce the size in the direction perpendicular to the output shaft 8 to make it smaller and lighter, and it also has self-rotation controllability, so if it is used, for example, for driving a wrist at the tip of a robot arm,
It can be attached to the tip of the arm to directly drive the wrist. Therefore, the starting torque is large, and the output per weight is several times larger than that of conventional motors, so it is possible to accurately operate the wrist portion and the like.
スライドバー13は、第5図のようにレバー6
の端部に回動自在に取り付けることもできる。 The slide bar 13 is connected to the lever 6 as shown in FIG.
It can also be rotatably attached to the end of the
第6図は第1図のリミツトスイツチ15に代え
てフオトアンサを使用して、ヒータ16に順次に
通電する例で、出力軸8の周囲にレバー6と同数
の発光素子20と受光素子21が、出力軸8の軸
線方向で相対して共に固定して配置されかつ発光
素子20と受光素子21とを遮閉する遮閉板22
が出力軸8に固着され、遮閉板22の一部に発光
素子20の光線が通過する切除部23が形成され
ている。 FIG. 6 shows an example in which a photo answerer is used in place of the limit switch 15 in FIG. 1, and the heaters 16 are sequentially energized. A shielding plate 22 that is fixedly arranged opposite to each other in the axial direction of the shaft 8 and that shields the light emitting element 20 and the light receiving element 21.
is fixed to the output shaft 8, and a cutout 23 through which the light beam of the light emitting element 20 passes is formed in a part of the shielding plate 22.
この例は、回転板9と共に出力軸8が回転する
と、遮閉板22も回転して切除部23の位置が移
動するのに伴なつて光線が入射される受光素子2
1が順次に変わる。したがつて、通電されるヒー
タ16も順次に変わるもので、無接点でヒータ1
6による加熱の制御ができ、より信頼性を向上さ
せることができる。 In this example, when the output shaft 8 rotates together with the rotary plate 9, the shielding plate 22 also rotates and the position of the cutout 23 moves, and the light rays enter the light receiving element 2.
1 changes sequentially. Therefore, the heater 16 that is energized also changes sequentially, and the heater 1
6, heating can be controlled and reliability can be further improved.
この例のように、フオトセンサを使用する場
合、遮閉材22を出力軸8の周方向の一部に設
け、これで光線が遮断された受光素子21に対応
したヒータ16を発熱させるようにすることも可
能である。 When using a photo sensor as in this example, a shielding material 22 is provided in a part of the circumferential direction of the output shaft 8, and this causes the heater 16 corresponding to the light receiving element 21 whose light beam is blocked to generate heat. It is also possible.
第7図はヒータ16による加熱制御のさらに他
の実施例を示すもので、24は出力軸8に設けた
パルス発生器で、これが出力したパルス信号がバ
イナリカウンタ25に入力される。26はデコー
ダドライバでバイナリカウンタ25から入力され
た二進信号をON/OFF信号に変換してこれを出
力し、図示せぬ制御回路を介してヒータ16を順
次に加熱するものである。パルス発生器24とし
ては任意の構成のものが使用できるが、たとえば
第8図に示したものは、出力軸8に固着した円板
27に設けたレバー6の数に対応したスリツト2
8が、円板27の外周部に設けたフオトセンサ2
9を通過する都度信号を出力するものである。フ
オトセンサ29に代わつて、リードスイツチや近
接スイツチなども使用可能である。また出力軸8
にロータリエンコーダを連結して出力軸8の回転
位置を検出してもよい。 FIG. 7 shows yet another embodiment of heating control by the heater 16, in which 24 is a pulse generator provided on the output shaft 8, and the pulse signal outputted by this is input to the binary counter 25. A decoder driver 26 converts the binary signal inputted from the binary counter 25 into an ON/OFF signal, outputs the signal, and sequentially heats the heater 16 via a control circuit (not shown). Although any configuration can be used as the pulse generator 24, for example, the one shown in FIG.
8 is a photo sensor 2 provided on the outer periphery of the disk 27
It outputs a signal each time it passes through 9. Instead of the photo sensor 29, a reed switch, a proximity switch, etc. can also be used. Also, the output shaft 8
The rotational position of the output shaft 8 may be detected by connecting a rotary encoder to the output shaft 8.
ヒータ16は、同時に複数個を発熱させること
も可能で、このようにすれば、より大きな回転力
をうることができる。 A plurality of heaters 16 can generate heat at the same time, and in this way, a larger rotational force can be obtained.
「発明の効果」
この発明によれば、筐体に回転自在に支持され
た出力軸を有する回転アクチユエータにおいて、
上記出力軸に対して所定の角度で傾斜した斜面を
有し、該出力軸に固定された斜板部材と、上記出
力軸のまわりに上記斜板部材に接離可能に配設さ
れた複数の作動部材と、温度の変化に応じて記憶
された長さに復帰するよう形状記憶処理され、上
記作動部材と上記筐体との間にその形状変化方向
を上記出力軸方向と一致させて配設された形状記
憶合金と、上記形状記憶合金の加熱を行うために
該形状記憶合金に近設された加熱手段と、上記出
力軸の回転に同期して上記加熱手段を作動させて
上記形状記憶合金を形状変化させることにより、
上記作動部材を順次上記斜板部材に押し当てて該
斜板部材を上記出力軸と共に連続回転させる制御
手段とを有してなる回転アクチユエータが提供さ
れ、これにより構造がきわめて簡単となり、かつ
形状記憶合金の形状変化方向が手力軸方向と一致
するため、該出力軸と直角方向の大きさを抑えて
小型、軽量にすることができると共に、自己回転
制御性を有するものとなる。したがつて、ロボツ
トのアームの先端部その他ほぼ任意の場所に設置
して使用でき、動力伝達手段を用いることなくダ
イレクトドライブで負荷を駆動することができる
から、起動トルクを大きくすることが可能である
とともに、動力の損失も小さくすることができ
る。さらに、重量比に対する出力が従来のアクチ
ユエータに比して数倍も大きくできる効果があ
る。また形状記憶合金が筐体側に設けられている
から通電が簡単であると共に、強制冷却すること
も容易で、回転速度を上げることも容易である。"Effects of the Invention" According to the present invention, in a rotary actuator having an output shaft rotatably supported by a housing,
a swash plate member having a slope inclined at a predetermined angle with respect to the output shaft and fixed to the output shaft; The actuating member is subjected to shape memory processing so as to return to the memorized length in response to a change in temperature, and is disposed between the actuating member and the housing so that the direction of shape change coincides with the direction of the output shaft. a heating means disposed near the shape memory alloy for heating the shape memory alloy; and a heating means disposed near the shape memory alloy to heat the shape memory alloy; By changing the shape of
A rotary actuator is provided, comprising control means for sequentially pressing the actuating member against the swash plate member to continuously rotate the swash plate member together with the output shaft, which has an extremely simple structure and has a shape memory. Since the direction in which the shape of the alloy changes coincides with the direction of the manual shaft, the size in the direction perpendicular to the output shaft can be suppressed to make it compact and lightweight, and it also has self-rotation controllability. Therefore, it can be installed and used at the tip of the robot's arm or almost any other location, and the load can be driven directly without using a power transmission means, making it possible to increase the starting torque. At the same time, power loss can also be reduced. Furthermore, there is an effect that the output to weight ratio can be several times larger than that of conventional actuators. Furthermore, since the shape memory alloy is provided on the housing side, it is easy to apply electricity, it is easy to perform forced cooling, and it is also easy to increase the rotation speed.
第1図はこの発明の一実施例に係る回転アクチ
ユエータの一部を断面で示した正面図、第2図は
保持板を除いた斜視図、第3図は第1図A−A線
断面図、第4図は同実施例に用いることのできる
加熱手段及び制御手段の配線図、第5図は支持バ
ーの部分の他の例の正面図、第6図は制御手段の
他の例の斜視図、第7図は制御手段のさらに他の
例を示すブロツク図、第8図はパルス発生器の斜
視図である。
符号の説明、1……筐体、5……支持バー、6
……レバー、7……形状記憶合金、8……出力
軸、9……回転体(斜板部材に相当)、10……
傾斜面、11……保持板、13……スライドバー
(作動部材に相当)、14……操作体(制御手段の
一部に相当)、15……リミツトスイツチ(制御
手段の一部に相当)、16……ヒータ(加熱手段
に相当)。
Fig. 1 is a front view showing a part of a rotary actuator according to an embodiment of the present invention in cross section, Fig. 2 is a perspective view with the retaining plate removed, and Fig. 3 is a sectional view taken along the line A-A in Fig. 1. , FIG. 4 is a wiring diagram of the heating means and control means that can be used in the same embodiment, FIG. 5 is a front view of another example of the support bar portion, and FIG. 6 is a perspective view of another example of the control means. 7 are block diagrams showing still another example of the control means, and FIG. 8 is a perspective view of the pulse generator. Explanation of symbols, 1... Housing, 5... Support bar, 6
... Lever, 7 ... Shape memory alloy, 8 ... Output shaft, 9 ... Rotating body (equivalent to swash plate member), 10 ...
Inclined surface, 11... Holding plate, 13... Slide bar (corresponding to an operating member), 14... Operating body (corresponding to a part of control means), 15... Limit switch (corresponding to a part of control means), 16... Heater (corresponding to heating means).
Claims (1)
する回転アクチユエータにおいて、 上記出力軸8に対して所定の角度で傾斜した斜
面10を有し、該出力軸8に固定された斜板部材
9と、 上記出力軸8のまわりに上記斜板部材9に離接
可能に配設された複数の作動部材13と、 温度の変化に応じて記憶された長さに復帰する
よう形状記憶処理され、上記作動部材13と上記
筐体1との間にその形状変化方向を上記出力軸8
方向と一致させて配設された形状記憶合金7と、 上記形状記憶合金7の加熱を行うために該形状
記憶合金7に近設された加熱手段16と、 上記出力軸8の回転に同期して上記加熱手段1
6を作動させて上記形状記憶合金7を形状変化さ
せることにより、上記作動部材13を順次上記斜
板部材9に押し当てて該斜板部材9を上記出力軸
8と共に連続回転させる制御手段14,15とを
有してなることを特徴とする回転アクチユエー
タ。[Scope of Claims] 1. A rotary actuator having an output shaft 8 rotatably supported by a housing 1, which has a slope 10 inclined at a predetermined angle with respect to the output shaft 8; a fixed swash plate member 9; a plurality of operating members 13 disposed around the output shaft 8 so as to be able to come into contact with and separate from the swash plate member 9; and return to a memorized length in response to a change in temperature. Shape memory processing is performed so that the shape change direction is aligned between the actuating member 13 and the housing 1, and the output shaft 8
a shape memory alloy 7 disposed to match the direction; a heating means 16 disposed close to the shape memory alloy 7 for heating the shape memory alloy 7; The heating means 1
6 to change the shape of the shape memory alloy 7, the operating member 13 is sequentially pressed against the swash plate member 9, and the swash plate member 9 is continuously rotated together with the output shaft 8; 15. A rotary actuator comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60067071A JPS61227685A (en) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | Rotary actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60067071A JPS61227685A (en) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | Rotary actuator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61227685A JPS61227685A (en) | 1986-10-09 |
| JPH0452072B2 true JPH0452072B2 (en) | 1992-08-20 |
Family
ID=13334259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60067071A Granted JPS61227685A (en) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | Rotary actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61227685A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5021137A (en) * | 1986-07-25 | 1991-06-04 | Ceramatec, Inc. | Ceramic solid electrolyte based electrochemical oxygen concentrator cell |
| RU2613337C2 (en) * | 2015-08-13 | 2017-03-16 | Николай Васильевич Ясаков | Thermal-mechanical converter with liquid working medium |
| US10690123B2 (en) * | 2017-08-08 | 2020-06-23 | The Boeing Company | Cooperative shape memory alloy torque tubes for continuous-action turning motor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS569832B2 (en) * | 1971-10-04 | 1981-03-04 | ||
| JPS5542267A (en) * | 1978-09-21 | 1980-03-25 | Hitachi Cable Ltd | Production of high purity glass |
| JPS59180078A (en) * | 1983-03-30 | 1984-10-12 | Hitachi Ltd | Shape memory alloy actuator |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP60067071A patent/JPS61227685A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61227685A (en) | 1986-10-09 |
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