JP2010150657A - Method for forming coiled shape-memory alloy, coiled shape-memory alloy, actuator, power-assisted device, power-assisted device for elbow, and link actuator - Google Patents

Method for forming coiled shape-memory alloy, coiled shape-memory alloy, actuator, power-assisted device, power-assisted device for elbow, and link actuator Download PDF

Info

Publication number
JP2010150657A
JP2010150657A JP2009269307A JP2009269307A JP2010150657A JP 2010150657 A JP2010150657 A JP 2010150657A JP 2009269307 A JP2009269307 A JP 2009269307A JP 2009269307 A JP2009269307 A JP 2009269307A JP 2010150657 A JP2010150657 A JP 2010150657A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory alloy
actuator
coiled
shape memory
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009269307A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Irie
寿弘 入江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nihon University
Original Assignee
Nihon University
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 Nihon University filed Critical Nihon University
Priority to JP2009269307A priority Critical patent/JP2010150657A/en
Publication of JP2010150657A publication Critical patent/JP2010150657A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a coiled shape-memory alloy to suit for a power-assisted device. <P>SOLUTION: The coiled shape-memory alloy 3 is a shape-memory alloy wire which has been formed into a coiled shape with a predetermined diameter so that the wire memorizes the coiled shape by heat treatment, and is formed so that the predetermined diameter gradually becomes small, by being subjected to a plurality of steps of making the wire memorize the shape of the coil by heat treatment. An actuator 1 enables the coiled shape-memory alloy 3 to be extended or shrunk by: fitting both ends of the coiled shape-memory alloy 3 into each internal circumference of a pair of hollow end connection implements 5 and 7; fixing retention pins 10 which penetrate to each end 3b of the coiled shape-memory alloy 3 in a diametric direction, onto the end connection implements 5 and 7; closely fitting each end of an elastic heat-resistant tube 9 having been externally mounted on the coiled shape-memory alloy 3 onto outer circumferences of each end 5b and 7b of the end connection implements 5 and 7; and supplying cold water and hot water from the end connection implements 5 and 7 to make them flow in the tube 9. Thus obtained actuator 1 can be operated by selectively supplying the hot water and cold water, does not necessarily need a battery, and can be lightweight and small. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、形状記憶合金線をコイルに形状記憶させたコイル状形状記憶合金の成形方法、コイル状形状記憶合金、アクチュエータ、パワー・アシスト装置、肘のパワー・アシスト装置、及びリンク・アクチュエータに関する。   The present invention relates to a method for forming a coiled shape memory alloy in which a shape memory alloy wire is shape-memoryd, a coiled shape memory alloy, an actuator, a power assist device, a power assist device for an elbow, and a link actuator.

従来、コイル状形状記憶合金を用いたアクチュエータが、例えば３次元形状ディスプレ
イに適用されたものが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an actuator using a coiled shape memory alloy is known, for example, applied to a three-dimensional shape display.

このアクチュエータは、コイル状形状記憶合金を直列に結合されたコイル・スプリング
と共にプラスティック・パイプ内に収容保持させている。 This actuator accommodates and holds a coiled shape memory alloy in a plastic pipe together with a coil spring coupled in series.

このコイル状形状記憶合金を、通電により加熱して収縮させ、空冷又は水冷により冷却
すると共にコイル・スプリングの力で伸長させ、アクチュエータとして機能させるように
したものである。 This coil-shaped shape memory alloy is heated and shrunk by energization, cooled by air cooling or water cooling, and extended by the force of a coil spring to function as an actuator.

このようなコイル状形状記憶合金は、一般に形状記憶合金線を所定の変形量の範囲での
熱処理を一回行うことでコイルに形状記憶させるものであった。 Such a coil-shaped shape memory alloy is generally one in which a shape memory alloy wire is subjected to a heat treatment in a range of a predetermined amount of deformation once to cause the coil to memorize the shape.

このため、線径に対するコイル径を破壊しないひずみの範囲とする必要から、コイル径
を一定以上に小さくすることができず、単独での発生荷重には限界があった。 For this reason, since it is necessary to make the coil diameter with respect to the wire diameter within a strain range that does not destroy the coil diameter, the coil diameter cannot be made smaller than a certain value, and the generated load alone has a limit.

したがって、従来のコイル状形状記憶合金は、軽荷重の駆動には適しても、より大きな
荷重が要求されるパワー・アシストには多くのコイル状形状記憶合金本数を要し、装置が
大型化するという問題があった。 Therefore, although the conventional coil-shaped shape memory alloy is suitable for driving a light load, a large number of coil-shaped shape memory alloys are required for power assist that requires a larger load, and the apparatus becomes larger. There was a problem.

特開２００５−３３８３８２号公報JP 2005-338382 A

解決しようとする問題点は、従来のコイル状形状記憶合金は、軽荷重の駆動には適して
も、より大きな荷重が要求されるパワー・アシストには多くのコイル状形状記憶合金本数
を要し、装置が大型化する点である。 The problem to be solved is that conventional coil-shaped shape memory alloys are suitable for driving light loads, but a large number of coil-shaped shape memory alloys are required for power assist that requires higher loads. The point is that the device becomes larger.

本発明は、パワー・アシストに適したコイル状形状記憶合金とするため、形状記憶合金
線を熱処理により所定径のコイルに形状記憶させたコイル状形状記憶合金であって、前記
熱処理によるコイルの形状記憶を複数段階行って前記所定径を徐々に小さく形成したこと
をコイル状形状記憶合金の成形方法の主要な特徴とする。 The present invention provides a coil-shaped shape memory alloy in which a shape-memory alloy wire is shape-memorized in a coil having a predetermined diameter by heat treatment in order to obtain a coil-shaped shape memory alloy suitable for power assist. The main feature of the method for forming a coiled shape memory alloy is that the predetermined diameter is gradually reduced by performing a plurality of steps of storage.

前記コイル状形状記憶合金の成形方法に成形されたことをコイル状形状記憶合金の主要な特徴とする。   The main feature of the coiled shape memory alloy is that it is formed by the method for forming the coiled shape memory alloy.

前記コイル状形状記憶合金の両端部に結合した中空状の一対の接続端具と、前記コイル状記憶合金に外装させ各端部を前記接続端具に密接嵌合させた伸縮耐熱性のチューブとを備え、前記接続端具から熱源流体を供給して前記チューブ内に流通させ前記コイル状記憶合金を伸張又は収縮可能としたことをアクチュエータの主要な特徴とする。   A pair of hollow connection ends joined to both ends of the coiled shape memory alloy, and a stretch heat resistant tube sheathed on the coiled memory alloy and each end closely fitted to the connection end; The main feature of the actuator is that a heat source fluid is supplied from the connection end tool and is circulated through the tube so that the coiled memory alloy can be expanded or contracted.

前記各接続端具に接続され前記熱源流体を選択的に供給可能とする流体回路を備え、前記アクチュエータの一端側を静止側に固定し他端側を可動出力部に結合したことをパワー・アシスト装置の主要な特徴とする。   Power assist that includes a fluid circuit that is connected to each of the connection ends and that can selectively supply the heat source fluid, and that one end of the actuator is fixed to the stationary side and the other end is coupled to the movable output unit. The main feature of the device.

前記コイル状形状記憶合金の両端部に結合した一対の接続端具と、前記コイル状記憶合金に外装させ各端部を前記接続端具に嵌合させた伸縮耐熱性のチューブとを備え、前記コイル状記憶合金に通電して該コイル状記憶合金を伸張又は収縮可能としたことをアクチュエータの主要な特徴とする。   A pair of connection end members coupled to both ends of the coiled shape memory alloy, and a stretch heat resistant tube that is externally fitted to the coiled memory alloy and each end portion is fitted to the connection end member, The main feature of the actuator is that the coiled memory alloy can be energized to expand or contract.

前記アクチュエータを用いた肘のパワー・アシスト装置であって、下部に回転支持部を介して肘置き台を支持し上部にアクチュエータ結合部を有したフレームを備え、前記肘置き台とアクチュエータ結合部との間に前記アクチュエータを設けたことを肘のパワー・アシスト装置の主要な特徴とする。   An elbow power assist device using the actuator, comprising: a frame having a lower part supporting an elbow rest via a rotation support part and having an actuator coupling part on the upper part; and the elbow rest and the actuator coupling part; The main feature of the elbow power assist device is that the actuator is provided between the two.

前記アクチュエータを用いたリンク・アクチュエータであって、第１，第２，第３の節により回転可能に結合した第１，第２，第３，第４のリンクを先端から順に備え、前記先端の第１のリンクは、前記第１の節を挟んで指先形状部及び結合基部を備え、第２，第３の節を挟む両側に前記第１，第２，第３のリンクに沿って前記アクチュエータを一対配置し、 前記アクチュエータの両端部を、前記第１のリンクの結合基部と前記第４のリンクとに回転自在に結合し、前記第３のリンクに前記アクチュエータの一方を拘束しながら通すガイドを設けたことをリンク・アクチュエータの主要な特徴とする。   A link actuator using the actuator, comprising first, second, third, and fourth links that are rotatably coupled by first, second, and third nodes in order from the tip, The first link includes a fingertip-shaped portion and a coupling base portion sandwiching the first node, and the actuator along the first, second, and third links on both sides sandwiching the second and third nodes. A pair of guides, wherein both end portions of the actuator are rotatably coupled to the coupling base portion of the first link and the fourth link, and one of the actuators is passed through the third link while being constrained. The main feature of the link actuator is that it is provided.

本発明は、形状記憶合金線を熱処理により所定径のコイルに形状記憶させたコイル状形
状記憶合金であって、前記熱処理によるコイルの形状記憶を複数段階行って前記所定径を
徐々に小さく形成した。 The present invention is a coil-shaped shape memory alloy in which a shape memory alloy wire is shape-memorized in a coil having a predetermined diameter by heat treatment, and the predetermined diameter is gradually reduced by performing shape memory of the coil by the heat treatment in a plurality of stages. .

このため、線径に対するコイル径をより小さくすることができ、単独での発生荷重をよ
り大きくすることが可能となる。 For this reason, the coil diameter with respect to the wire diameter can be further reduced, and the generated load alone can be further increased.

また、前記コイル状形状記憶合金の成形方法により成形されたコイル状形状記憶合金で
あるため、線径に対するコイル径がより小さく、単独での発生荷重がより大きくなる。 Further, since the coil-shaped shape memory alloy is formed by the method for forming the coil-shaped shape memory alloy, the coil diameter with respect to the wire diameter is smaller, and the generated load alone is larger.

さらに、前記コイル状形状記憶合金の両端部に中空状の一対の接続端具を結合し、前記コイル状記憶合金に外装させた伸縮耐熱性のチューブの各端部を前記接続端具に密接嵌合させ、前記接続端具から熱源流体を供給して前記チューブ内に流通させ前記コイル状記憶合金を伸張又は収縮可能とした。   Further, a pair of hollow connection end members are coupled to both ends of the coiled shape memory alloy, and each end of the stretch heat resistant tube sheathed on the coiled memory alloy is closely fitted to the connection end member. In addition, a heat source fluid was supplied from the connection end tool and circulated through the tube so that the coiled memory alloy could be expanded or contracted.

このため、熱源流体の選択的な供給により作動させることができ、バッテリィを必ずしも必要とせず、軽量で小型のアクチュエータを得ることができる。   For this reason, it can be operated by the selective supply of the heat source fluid, does not necessarily require a battery, and a lightweight and small actuator can be obtained.

しかも、単独での発生荷重を大きくすることができるため、コイル状形状記憶合金の本
数を少なくすることも可能となり、かかる点からも装置の小型化を図ることができる。 Moreover, since the load generated by itself can be increased, the number of coil-shaped shape memory alloys can be reduced, and from this point, the apparatus can be downsized.

また、前記各接続端具を、前記熱源流体を選択的に供給可能とする流体回路に接続し、
前記アクチュエータの一端側を静止側に固定し他端側を可動出力部に結合した。 Further, each of the connection end tools is connected to a fluid circuit that can selectively supply the heat source fluid,
One end side of the actuator was fixed to the stationary side, and the other end side was coupled to the movable output unit.

このため、小型で軽量のパワー・アシスト装置を得ることができる。   For this reason, a small and lightweight power assist device can be obtained.

前記コイル状形状記憶合金の両端部に一対の接続端具を結合し、前記コイル状記憶合金に外装させた伸縮耐熱性のチューブの各端部を前記接続端具に嵌合させ、前記コイル状記憶合金に通電して該コイル状記憶合金を伸張又は収縮可能とした。   A pair of connecting ends are coupled to both ends of the coiled shape memory alloy, and each end of the stretch heat resistant tube sheathed on the coiled memory alloy is fitted to the connecting end, and the coiled The memory alloy was energized to allow the coiled memory alloy to expand or contract.

このため、熱源流体を必ずしも必要としない軽量で小型のアクチュエータを得ることができる。   For this reason, the lightweight and small actuator which does not necessarily require a heat source fluid can be obtained.

前記アクチュエータを用いた肘のパワー・アシスト装置であって、下部に回転支持部を介して肘置き台を支持し上部にアクチュエータ結合部を有したフレームを備え、前記肘置き台とアクチュエータ結合部との間に前記アクチュエータを設けた。   An elbow power assist device using the actuator, comprising: a frame having a lower part supporting an elbow rest via a rotation support part and having an actuator coupling part on the upper part; and the elbow rest and the actuator coupling part; The actuator was provided between the two.

このため、人の肘のパワー・アシストを行わせることができる。   For this reason, the power assist of a person's elbow can be performed.

前記アクチュエータを用いたリンク・アクチュエータであって、第１，第２，第３の節により回転可能に結合した第１，第２，第３，第４のリンクを先端から順に備え、前記先端の第１のリンクは、前記第１の節を挟んで指先形状部及び結合基部を備え、第１，第２の節を挟む両側に前記第１，第２，第３のリンクに沿って前記アクチュエータを一対配置し、 前記アクチュエータの両端部を、前記第１のリンクの結合基部と前記第４のリンクとに回転自在に結合し、前記第３のリンクに前記アクチュエータの一方を拘束しながら通すガイドを設けた。   A link actuator using the actuator, comprising first, second, third, and fourth links that are rotatably coupled by first, second, and third nodes in order from the tip, The first link includes a fingertip shape portion and a coupling base portion sandwiching the first node, and the actuator along the first, second, and third links on both sides of the first and second nodes. A pair of guides, wherein both end portions of the actuator are rotatably coupled to the coupling base portion of the first link and the fourth link, and one of the actuators is passed through the third link while being constrained. Was provided.

このため、小型で軽量なリンク・アクチュエータを得ることができる。   For this reason, a small and lightweight link actuator can be obtained.

アクチュエータを示す断面図である。（実施例１）It is sectional drawing which shows an actuator. (Example 1) 接続端具の拡大半断面図である。（実施例１）It is an expansion half sectional view of a connection end tool. (Example 1) Ｎｉの含有量を示す図表である。（実施例１）It is a chart which shows content of Ni. (Example 1) 各ＳＭＡの温度上昇時の温度と発生力との関係を示すグラフである。（実施例１）It is a graph which shows the relationship between the temperature at the time of the temperature rise of each SMA, and generated force. (Example 1) コイル径に応じた温度−発生力特性を示し、コイル径８ｍｍのグラフである。（実施例１）It is the graph of the temperature-generated force characteristic according to a coil diameter, and a coil diameter of 8 mm. (Example 1) コイル径に応じた温度−発生力特性を示し、コイル径１ｍｍのグラである。（実施例１）A temperature-generated force characteristic corresponding to the coil diameter is shown, and the graph has a coil diameter of 1 mm. (Example 1) パワー・アシスト装置の中立状態を示す概略構成図である。（実施例１）It is a schematic block diagram which shows the neutral state of a power assist apparatus. (Example 1) パワー・アシスト装置の右回転を示す概略構成図である。（実施例１）It is a schematic block diagram which shows the right rotation of a power assist apparatus. (Example 1) パワー・アシスト装置の左回転を示す概略構成図である。（実施例１）It is a schematic block diagram which shows the left rotation of a power assist apparatus. (Example 1) 肘のパワー・アシスト装置を示す概略斜視図である。（実施例２）It is a schematic perspective view which shows the power-assist apparatus of an elbow. (Example 2) リンク・アクチュエータの展開状態を示す正面図である。（実施例３）It is a front view which shows the expansion | deployment state of a link actuator. (Example 3) リンク・アクチュエータの屈曲状態を示す正面図である。（実施例３）It is a front view which shows the bending state of a link actuator. (Example 3) アクチュエータを示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線矢視断面図である。（実施例３）An actuator is shown, (a) is principal part sectional drawing, (b) is a bb arrow directional cross-sectional view of (a). (Example 3) 他のアクチュエータを示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線矢視断面図である。（実施例３）The other actuator is shown, (a) is principal part sectional drawing, (b) is a bb arrow directional cross-sectional view of (a). (Example 3)

パワー・アシストに適したコイル状形状記憶合金、このコイル状形状記憶合金を用いた
アクチュエータ、パワー・アシスト装置、肘のパワー・アシスト装置、リンク・アクチュエータを得るという目的を、複数段階の熱処理によるコイルの形状記憶により実現した。 Coiled shape memory alloy suitable for power assist, actuator using this coiled shape memory alloy, power assist device, elbow power assist device, coil by multi-stage heat treatment for the purpose of obtaining link actuator Realized by shape memory.

［アクチュエータ］
図１は、本発明の実施例１に係るアクチュエータを示す断面図である。 [Actuator]
1 is a cross-sectional view illustrating an actuator according to Embodiment 1 of the present invention.

図１のように、アクチュエータ１は、コイル状形状記憶合金３と接続端具５，７とチュ
ーブ９とからなっている。 As shown in FIG. 1, the actuator 1 includes a coiled shape memory alloy 3, connection end tools 5 and 7, and a tube 9.

コイル状形状記憶合金３は、後述する成形方法により所定径を徐々に小さく形成したも
のであり、本実施例では、線径０．８ｍｍの形状記憶合金線を内径１ｍｍのコイル径とし
たものである。 The coil-shaped shape memory alloy 3 is formed by gradually reducing a predetermined diameter by a molding method to be described later. In this embodiment, a shape memory alloy wire having a wire diameter of 0.8 mm has a coil diameter of 1 mm in inner diameter. is there.

コイル状形状記憶合金３のコイルのピッチは、形状記憶合金線の線径と同等とし、コイ
ル間が密接状態となるように形状記憶させている。但し、コイルのピッチは任意である。
なお、図１では、中間部３ａが荷重がかけられて引き伸ばされ、両端部３ｂが形状記憶された密接状態となっている。 The coil pitch of the coil-shaped shape memory alloy 3 is made equal to the wire diameter of the shape memory alloy wire, and the shape is memorized so that the coils are in close contact. However, the pitch of the coil is arbitrary.
In FIG. 1, the intermediate portion 3 a is stretched under a load, and both end portions 3 b are in a close-contact state in which the shape is memorized.

図２は、接続端具の拡大半断面図である。   FIG. 2 is an enlarged half sectional view of the connection end tool.

図１、図２のように、接続端具５，７は、ステンレスで中空状に形成されている。但し、接続端具５，７を、アルミ合金、プラスチックなどにより形成することもできる。接続
端具５，７の内周径は、コイル状形状記憶合金３の外周径と同等に形成され、コイル状形
状記憶合金３が嵌合可能となっている。接続端具５，７の中央外周には、突条部５ａ，７
ａが形成され、一側５ｂ、７ｂに固定用の孔５ｃ，７ｃが形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the connection end members 5 and 7 are made of stainless steel and have a hollow shape. However, the connection end tools 5 and 7 can also be formed of aluminum alloy, plastic, or the like. The inner peripheral diameters of the connection end tools 5 and 7 are formed to be equal to the outer peripheral diameter of the coiled shape memory alloy 3, and the coiled shape memory alloy 3 can be fitted therein. On the outer periphery of the center of the connection end tools 5, 7, the ridges 5 a, 7
a is formed, and fixing holes 5c and 7c are formed on one side 5b and 7b.

コイル状形状記憶合金３の両端部３ｂは、接続端具５，７の各内周に嵌合し、前記コイ
ル状形状記憶合金３の各端部３ｂ側で径方向へ止めピン１０が貫通している。この止めピ
ン１０は、前記接続端具５，７の孔５ｃ，７ｃに嵌合固定されている。 Both end portions 3b of the coiled shape memory alloy 3 are fitted to the inner peripheries of the connecting end members 5 and 7, and the stop pin 10 penetrates radially on the end 3b side of the coiled shape memory alloy 3. ing. The stop pin 10 is fitted and fixed in the holes 5c and 7c of the connection end tools 5 and 7.

コイル状形状記憶合金３の両端部３ｂが密接状態となっていることにより両端部３ｂの
コイルをコイル軸方向に直行させるような角度で止めピン１０に対向させることができ、
止めピン１０により両端部３ｂを確実に固定させることができる。 Since both end portions 3b of the coil-shaped shape memory alloy 3 are in close contact with each other, the coils of both end portions 3b can be opposed to the stop pin 10 at an angle that causes the coils to go straight in the coil axis direction.
Both ends 3b can be securely fixed by the fixing pin 10.

チューブ９は、シリコンゴムなどにより形成され、伸縮耐熱性を備えている。このチューブ９は、前記接続端具５，７の一側５ｂ、７ｂにおいて各端部外周に密接嵌合され、前
記コイル状形状記憶合金３に外装されている。チューブ９が接続端具５，７の一側５ｂ、
７ｂにおいて各端部に密接嵌合されることでチューブ９及び接続端具５，７間のシールが
行われている。 The tube 9 is formed of silicon rubber or the like and has expansion / contraction heat resistance. The tube 9 is closely fitted to the outer periphery of each end on one side 5 b and 7 b of the connection end tool 5 and 7, and is covered with the coiled shape memory alloy 3. The tube 9 is connected to one end 5b of the end fittings 5, 7;
In 7b, the tube 9 and the connection end tools 5 and 7 are sealed by being closely fitted to each end.

したがって、前記接続端具５，７から熱源流体を供給して前記チューブ９内に流通させ
前記コイル状記憶合金３を伸張又は収縮可能とする。本実施例では、温水を供給してコイ
ル状記憶合金３を図１の伸張状態からコイルが密接する収縮状態となる。
［成形方法］
（ＳＭＡ材の検討）
アクチュエータを試作するに当たり、用いる形状記憶合金（ＳＭＡ）の検討を行った。 Therefore, a heat source fluid is supplied from the connection end members 5 and 7 and is supplied to the tube 9 so that the coiled memory alloy 3 can be expanded or contracted. In this embodiment, hot water is supplied to bring the coiled memory alloy 3 into a contracted state in which the coil comes into close contact from the stretched state of FIG.
[Molding method]
(Examination of SMA material)
In prototyping the actuator, the shape memory alloy (SMA) used was examined.

本実施例では、熱源流体として温水を使用するため、形状回復し始める温度（変態温度
）が熱処理温度により４０℃前後に調整できる二次元系３種類、三次元系（Ｃｕ入り）１
種類の４種類から選んだ。なお、それぞれのＮｉの含有量は図３の図表に示す。 In this embodiment, since warm water is used as the heat source fluid, the temperature (transformation temperature) at which shape recovery starts can be adjusted to around 40 ° C. by the heat treatment temperature, and there are three types of three-dimensional systems (including Cu) 1.
I chose from 4 types. Each Ni content is shown in the chart of FIG.

これらの線径０．８ｍｍのＳＭＡを直径０．８ｍｍの丸棒に巻きつけてコイルばね形に
形成し、４２０℃で４０分間熱処理の後空冷し、温度と発生力の関係を調べた。各ＳＭＡ
の温度上昇時の温度と発生力との関係を図４に示す。但し、ＳＭＡ：Ａは、変態温度が低
く、超弾性になったので除いた。 These SMAs having a wire diameter of 0.8 mm were wound around a round bar having a diameter of 0.8 mm to form a coil spring, heat-treated at 420 ° C. for 40 minutes and then air-cooled, and the relationship between temperature and generated force was examined. Each SMA
FIG. 4 shows the relationship between the temperature when the temperature rises and the generated force. However, SMA: A was excluded because the transformation temperature was low and it became superelastic.

（アクチュエータの試作）
図４より三次元のＳＭＡ：Ｄが、低温時と高温時とで発生力の差が大きくアクチュエー
タとして適当と判断し、このＳＭＡを用いてアクチュエータを試作した。 (Actuator prototype)
From FIG. 4, it was judged that the three-dimensional SMA: D has a large difference in generated force between the low temperature and the high temperature, so that it is suitable as an actuator, and an actuator was prototyped using this SMA.

使用するＳＭＡは、内径１ｍｍのコイルばね形状に熱処理を行う。   The SMA to be used is heat-treated into a coil spring shape having an inner diameter of 1 mm.

細く巻くことによって発生力が増し、加熱・冷却用のチューブに収容した場合もチュー
ブ径を細くすることが可能でチューブ内容積を減らせるので、流体の使用量を最小限にす
ることが可能となる。 The generated force increases by winding it thinly, and even when it is housed in a tube for heating and cooling, the tube diameter can be reduced and the volume in the tube can be reduced, so the amount of fluid used can be minimized. Become.

しかし、最初から内径１ｍｍのコイルばね形状に記憶させるのは材料に負荷を与えすぎ
るため、熱処理によるコイルの形状記憶を複数段階、例えば５回行って前記所定径を徐々
に小さく形成した。 However, since storing the coil spring shape with an inner diameter of 1 mm from the beginning gives too much load to the material, the shape of the coil was memorized in multiple stages, for example, five times to form the predetermined diameter gradually smaller.

すなわち、５回の熱処理により内径８ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍの順に徐
々にコイル径を細くしてコイル状形状記憶合金３を形成した。なお、５回とも４２０℃で
１時間の熱処理の後空冷を行った。 That is, the coil shape memory alloy 3 was formed by gradually reducing the coil diameter in the order of inner diameter 8 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm, and 1 mm by five heat treatments. Note that air cooling was performed after heat treatment at 420 ° C. for 1 hour for all five times.

なお、例えば３回行って前記所定径を徐々に小さく形成することもできる。すなわち、
３回の熱処理により内径８ｍｍ、３ｍｍ、１ｍｍの順に徐々にコイル径を細くしてコイル
状形状記憶合金３を形成する。なお、３回とも４２０℃で１時間の熱処理の後空冷を行な
う。 For example, the predetermined diameter can be gradually reduced by performing three times. That is,
The coil shape memory alloy 3 is formed by gradually reducing the coil diameter in the order of the inner diameter of 8 mm, 3 mm, and 1 mm by three heat treatments. Note that air cooling is performed after heat treatment at 420 ° C. for 1 hour for all three times.

図５，図６は、コイル径に応じた温度−発生力特性を示し、図５は、コイル径８ｍｍの
グラフ、図６は、コイル径１ｍｍのグラフである。 5 and 6 show temperature-generated force characteristics according to the coil diameter, FIG. 5 is a graph with a coil diameter of 8 mm, and FIG. 6 is a graph with a coil diameter of 1 mm.

図５，図６より、コイル径８ｍｍで発生力１０［Ｎ］のものが１ｍｍに巻くと発生力３
５［Ｎ］位増加した。
［パワー・アシスト装置］
図７〜図９は、本発明の実施例１に係るパワー・アシスト装置に係り、図７は、中立状
態を示す概略構成図、図８は、右回転を示す概略構成図、図９は、左回転を示す概略構成
図である。 5 and 6, when the coil diameter is 8 mm and the generated force is 10 [N], the generated force is 3
It increased by 5 [N].
[Power Assist Device]
7 to 9 relate to the power assist device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a neutral state, FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating right rotation, and FIG. It is a schematic block diagram which shows left rotation.

図７〜図９のように、パワー・アシスト装置１１は、コイル状形状記憶合金を用いたア
クチュエータ１Ａ，１Ｂを一対備え、前記各接続端具５,７は、前記熱源流体を選択的に
供給可能とする流体回路１３に接続されている。 As shown in FIGS. 7 to 9, the power assist device 11 includes a pair of actuators 1 </ b> A and 1 </ b> B using a coiled shape memory alloy, and each of the connection end members 5 and 7 selectively supplies the heat source fluid. It is connected to the fluid circuit 13 to be enabled.

流体回路１３は、前記各アクチュエータ１Ａ，１Ｂに切換弁１５を介して接続される加
熱流体回路１７及び冷却流体回路１９を備えている。本実施例において、加熱流体回路１
７は、温水回路であり、冷却流体回路１９は、冷水回路である。 The fluid circuit 13 includes a heating fluid circuit 17 and a cooling fluid circuit 19 connected to the actuators 1A and 1B via a switching valve 15. In this embodiment, the heating fluid circuit 1
7 is a hot water circuit, and the cooling fluid circuit 19 is a cold water circuit.

流体回路１３は、水タンク２１及びポンプ２３を備え、加熱流体回路１７は、水タンク
２１及びポンプ２３とヒータ２５とを備え回路としている。冷却流体回路１９は、水タン
ク２１及びポンプ２３を備えた回路としている。 The fluid circuit 13 includes a water tank 21 and a pump 23, and the heating fluid circuit 17 includes a water tank 21, a pump 23, and a heater 25. The cooling fluid circuit 19 is a circuit including a water tank 21 and a pump 23.

切換弁１５は、ソレノイド２７への通電により切り替えられ、加熱流体回路１７及び冷
却流体回路１９から一対のアクチュエータ１Ａ，１Ｂに温水と冷水とを交互に供給できる
ようになっている。 The switching valve 15 is switched by energizing the solenoid 27 so that hot water and cold water can be alternately supplied from the heating fluid circuit 17 and the cooling fluid circuit 19 to the pair of actuators 1A and 1B.

各アクチュエータ１Ａ，１Ｂの一端側は、各接続端具５が突状部５ａにおいて静止側の
ベース２８に固定され、他端側は、各接続端具７が突状部７ａにおいて可動出力部２９に
結合されている。 One end side of each actuator 1A, 1B is fixed to the stationary base 28 at each connection end 5 at the protruding portion 5a, and the other end side is a movable output portion 29 at each connecting end 7 at the protruding portion 7a. Is bound to.

可動出力部２９は、平行リンク３１で構成され、平行リンク３１は、二本のリンク・ロ
ッド３３,３５と左右の結合部３７,３９とにより構成されている。リンク・ロッド３３，
３５は、支持支柱４１に中央部が回転自在に支持されている。支持支柱４１は、ベース２
７に取り付けられている。結合部３７,３９は、各接続端具７の突状部７ａに固定されて
いる。また、一方のリンク・ロッド３３の中央部に、出力用の揺動ロッド４３が結合され
ている。 The movable output part 29 is constituted by a parallel link 31, and the parallel link 31 is constituted by two link rods 33, 35 and left and right coupling parts 37, 39. Link rod 33,
35 is rotatably supported by the support column 41 at the center. The support column 41 has a base 2
7 is attached. The coupling portions 37 and 39 are fixed to the projecting portions 7 a of the connection end tools 7. Further, an output swing rod 43 is coupled to the central portion of one link rod 33.

したがって、ポンプ２３を駆動し、図８のように切換弁１５を切り換えると、水タンク
２１から一方では加熱流体回路１７へ、他方では冷却流体回路１９へ水が流れる。加熱流
体回路１７では、ヒータ２５により４０℃前後に加温され、切換弁１５から右側のアクチ
ュエータ１Ａに温水が供給される。冷却流体回路１９では、切換弁１５から左側のアクチ
ュエータ１Ｂに冷水が供給される。 Therefore, when the pump 23 is driven and the switching valve 15 is switched as shown in FIG. 8, water flows from the water tank 21 to the heating fluid circuit 17 on the one hand and to the cooling fluid circuit 19 on the other hand. In the heating fluid circuit 17, the heater 25 is heated to around 40 ° C., and hot water is supplied from the switching valve 15 to the right actuator 1 </ b> A. In the cooling fluid circuit 19, cold water is supplied from the switching valve 15 to the left actuator 1B.

アクチュエータ１Ａ，１Ｂに供給された温水及び冷水は、各チューブ９内を通り水タン
ク２１に戻る。この水タンクでは、自然冷却あるいは、ヒートポンプなどを用いた冷却が
行われる。 Hot water and cold water supplied to the actuators 1 </ b> A and 1 </ b> B pass through the tubes 9 and return to the water tank 21. In this water tank, natural cooling or cooling using a heat pump or the like is performed.

温水が供給された右側のアクチュエータ１Ａは、コイル状形状記憶合金３の形状回復に
よりコイルが密接するように収縮する。この動作により結合部３７が引かれてリンク・ロ
ッド３３，３５が支持支柱４１に対して回転し、この回転により冷水が供給された左側の
アクチュエータ１Ｂは、コイル状形状記憶合金３が引き伸ばされようにして伸長する。 The right actuator 1 </ b> A to which the hot water is supplied contracts so that the coil comes into close contact with the shape recovery of the coiled shape memory alloy 3. By this operation, the connecting portion 37 is pulled and the link rods 33 and 35 are rotated with respect to the support column 41, and the coiled shape memory alloy 3 will be stretched in the left actuator 1 </ b> B supplied with cold water by this rotation. And stretch.

チューブ９は、コイル状形状記憶合金３が収縮した状態で自由状態としてあり、アクチ
ュエータ１Ａ，１Ｂ伸長、収縮に際し、チューブ９は、自由状態から伸び、自由状態へ収
縮する。 The tube 9 is in a free state when the coiled shape memory alloy 3 is contracted, and when the actuators 1A and 1B are expanded and contracted, the tube 9 extends from the free state and contracts to the free state.

このようなアクチュエータ１Ａ，１Ｂの収縮、伸長により平行リンク３１が動作し、揺
動ロッド４３が図において右方向へ揺動回転する。 The parallel link 31 operates by such contraction and extension of the actuators 1A and 1B, and the swing rod 43 swings and rotates in the right direction in the drawing.

図９のように、切換弁１５の切り換えにより右側のアクチュエータ１Ａへ冷水が供給さ
れ、左側のアクチュエータ１Ｂへ温水が供給されると、左側のアクチュエータ１Ｂがコイ
ル状形状記憶合金３の形状回復によりコイルが密接するように収縮し、右側のアクチュエータ１Ａは、コイル状形状記憶合金３が引き伸ばされようにして伸長する。 As shown in FIG. 9, when cold water is supplied to the right actuator 1 </ b> A by switching the switching valve 15 and hot water is supplied to the left actuator 1 </ b> B, the left actuator 1 </ b> B is coiled by the shape recovery of the coiled shape memory alloy 3. The actuator 1A on the right side expands as the coil-shaped shape memory alloy 3 is stretched.

このようなアクチュエータ１Ａ，１Ｂの伸長、収縮により平行リンク３１が逆方向へ動
作し、揺動ロッド４３が図において左方向へ揺動回転する。 By such extension and contraction of the actuators 1A and 1B, the parallel link 31 operates in the reverse direction, and the swing rod 43 swings and rotates leftward in the drawing.

こうして、アクチュエータ１Ａ，１Ｂに対する温水、冷水の選択的な供給切り換えにより揺動ロッド４３を左右に揺動回転させ、パワー・アシスト用などの出力とすることがで
きる。
［実施例の効果］
本発明実施例のコイル状形状記憶合金の成形方法は、形状記憶合金線を熱処理により所
定径のコイルに形状記憶させたコイル状形状記憶合金３であって、前記熱処理によるコイ
ルの形状記憶を複数段階行って前記所定径を徐々に小さく形成した。 In this way, the rocking rod 43 can be swung to the left and right by selectively switching hot water and cold water to the actuators 1A and 1B, and output for power assist can be obtained.
[Effect of Example]
The method for forming a coiled shape memory alloy according to an embodiment of the present invention is a coiled shape memory alloy 3 in which a shape memory alloy wire is shape-memorized in a coil having a predetermined diameter by heat treatment, and a plurality of coil shape memories are obtained by the heat treatment. The predetermined diameter was gradually reduced by performing steps.

このため、線径に対するコイル径をより小さくすることができ、単独での発生荷重を５
００ｇｆとするなど、より大きくすることが可能となる。 For this reason, the coil diameter with respect to the wire diameter can be made smaller, and the generated load by itself can be reduced to 5
It becomes possible to make it larger, such as 00 gf.

前記コイルのピッチを前記形状記憶合金線の線径と同等とした。   The pitch of the coil was made equal to the diameter of the shape memory alloy wire.

このため、コイルをコイル軸方向に直行させるような角度で止めピン１０に対向させる
ことができ、止めピン１０により両端部３ｂを確実に固定させることができる。 For this reason, the coil can be opposed to the stop pin 10 at an angle that allows the coil to go straight in the coil axis direction, and the both end portions 3b can be reliably fixed by the stop pin 10.

両端部３ｂを止めピン１０で固定するため、流路が確保し易い。   Since the both end portions 3b are fixed by the stop pins 10, it is easy to secure a flow path.

前記コイル状形状記憶合金の成形方法により成形されたコイル状形状記憶合金３である
ため、線径に対するコイル径がより小さく、単独での発生荷重が５００ｇｆなどとより大
きくなる。 Since it is the coil-shaped shape memory alloy 3 formed by the method for forming the coil-shaped shape memory alloy, the coil diameter with respect to the wire diameter is smaller, and the generated load alone is as large as 500 gf.

コイル状形状記憶合金３の両端を中空状の一対の接続端具５，７の各内周に嵌合させ、
該コイル状形状記憶合金３の各端部３ｂに径方向へ貫通する止めピン１０を前記接続端具
５，７に固定し、前記接続端具５，７の各端部５ｂ，７ｂ外周に前記コイル状記憶合金３
に外装させた伸縮耐熱性のチューブ９の各端部を密接嵌合させ、前記接続端具５，７から
冷水、温水を供給して前記チューブ９内に流通させ前記コイル状記憶合金３を伸張又は収
縮可能とするアクチュエータ１としたため、温水、冷水の選択的な供給により作動させる
ことができ、バッテリィを必ずしも必要とせず、軽量で小型のアクチュエータ１を得ることができる。 The both ends of the coil-shaped shape memory alloy 3 are fitted to the inner peripheries of the pair of hollow connection terminals 5 and 7,
Fixing pins 10 penetrating radially in the respective end portions 3b of the coiled shape memory alloy 3 are fixed to the connection end devices 5 and 7, and the outer ends of the end portions 5b and 7b of the connection end devices 5 and 7 are arranged on the outer periphery. Coiled memory alloy 3
The end portions of the heat-resistant expansion and contraction tube 9 are tightly fitted to each other, and cold water and hot water are supplied from the connection end members 5 and 7 to circulate in the tube 9 to extend the coiled memory alloy 3. Alternatively, since the actuator 1 can be contracted, the actuator 1 can be operated by selective supply of hot water and cold water, a battery is not necessarily required, and a lightweight and small actuator 1 can be obtained.

しかも、単独での発生力３５［Ｎ］などと大きくすることができるため、コイル状形状
記憶合金３の本数を少なくすることも可能となり、かかる点からも装置の小型化を図ることができる。 In addition, since the generated force 35 [N] alone can be increased, the number of the coil-shaped shape memory alloys 3 can be reduced, and from this point, the apparatus can be downsized.

前記各接続端具５，７を、前記温水、冷水を選択的に供給可能とする流体回路１３に接
続し、前記アクチュエータ１Ａ，１Ｂの一端側をベース２７に固定し他端側を可動出力部
２９に結合した。前記流体回路１３は、前記各アクチュエータ１Ａ，１Ｂに切換弁１５を
介して接続される加熱流体回路１７及び冷却流体回路１９を備え、前記切換弁１５の切り
換えにより前記各アクチュエータ１Ａ，１Ｂに温水と冷水とを交互に供給する。 The connection end members 5 and 7 are connected to a fluid circuit 13 that can selectively supply hot water and cold water, one end side of the actuators 1A and 1B is fixed to a base 27, and the other end side is a movable output unit. 29. The fluid circuit 13 includes a heating fluid circuit 17 and a cooling fluid circuit 19 connected to the actuators 1A and 1B via a switching valve 15. By switching the switching valve 15, hot water is supplied to the actuators 1A and 1B. Alternately supply cold water.

このため、可動出力部２９の揺動ロッド４３を左右へ揺動回転させパワー・アシストを
行わせることができる。 Therefore, the power assist can be performed by swinging and rotating the swing rod 43 of the movable output portion 29 to the left and right.

また、アクチュエータ１Ｃに温水を供給することで肘置き台４９を回転させ、肘置き台
４９に乗せた肘の上げ動作のパワー・アシストを行わせることができる。 Moreover, the elbow rest 49 can be rotated by supplying warm water to the actuator 1 </ b> C, and the power assist of the raising operation of the elbow placed on the elbow rest 49 can be performed.

図１０は、実施例２に係り、肘のパワー・アシスト装置を示めす概略斜視図である。   FIG. 10 is a schematic perspective view showing an elbow power assist device according to the second embodiment.

この肘のパワー・アシスト装置４５は、人体の肘のパワー・アシストを行わせるものである。   The elbow power assist device 45 performs power assist for the human elbow.

肘のパワー・アシスト装置４５は、フレーム４７と可動出力部としての肘置き台４９とアク
チュエータ１Ｃとからなっている。フレーム４７は、下部に回転支持部４７ａ、上部にア
クチュエータ結合部４７ｂを備えている。肘置き台４９は、基部がフレーム４７の回転支
持部４７ａに回転自在に支持されている。アクチュエータ１Ｃは、一側である両端がアク
チュエータ結合部４７ｂに結合され、他側である中間部が肘置き台４９の下側に回される
ように結合されている。アクチュエータ１Ｃには、切換弁を介して流体回路が接続されて
いる。 The elbow power assist device 45 includes a frame 47, an elbow rest 49 as a movable output section, and an actuator 1C. The frame 47 includes a rotation support portion 47a at the lower portion and an actuator coupling portion 47b at the upper portion. The base of the elbow rest 49 is rotatably supported by the rotation support portion 47 a of the frame 47. The actuator 1 </ b> C is coupled such that both ends on one side are coupled to the actuator coupling portion 47 b and the intermediate portion on the other side is rotated to the lower side of the elbow rest 49. A fluid circuit is connected to the actuator 1C via a switching valve.

したがって、アクチュエータ１Ｃに切換弁の切り換えにより温水を供給するとアクチュ
エータ１Ｃは、コイル状形状記憶合金３の形状回復により収縮し、肘置き台４９を引き上げるように回転させる。アクチュエータ１Ｃに切換弁の切り換えにより冷水を供給すると
アクチュエータ１Ｃは、肘置き台４９にかかる荷重により引き伸ばされる。 Therefore, when hot water is supplied to the actuator 1C by switching the switching valve, the actuator 1C contracts due to the shape recovery of the coiled shape memory alloy 3 and rotates the elbow rest 49 so as to pull up. When cold water is supplied to the actuator 1C by switching the switching valve, the actuator 1C is stretched by a load applied to the elbow rest 49.

したがって、肘置き台４９に乗せた肘の上げ動作のパワー・アシストを行わせることが
できる。 Therefore, it is possible to perform power assist for raising the elbow placed on the elbow rest 49.

図１１〜図１３は、本発明の実施例３に係り、図１１は、リンク・アクチュエータの展開状態を示す正面図、図１２は、同屈曲状態を示す正面図、図１３は、アクチュエータを示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線矢視断面図である。   FIGS. 11 to 13 relate to a third embodiment of the present invention, FIG. 11 is a front view showing a developed state of the link actuator, FIG. 12 is a front view showing the bent state, and FIG. 13 shows the actuator. (A) is principal part sectional drawing, (b) is a bb arrow directional cross-sectional view of (a).

図１１，図１２のリンク・アクチュエータ５１は、リンクを用いて自由に屈曲できるようにし、ハンド機構などの指部分のアクチュエータ等として用いることを可能とした。   The link actuator 51 of FIGS. 11 and 12 can be freely bent using a link, and can be used as an actuator for a finger portion such as a hand mechanism.

図１１，１２のように、このリンク・アクチュエータ５１は、第１，第２，第３の節５３，５５，５７により回転可能に結合された第１，第２，第３，第４のリンク５９，６１,６３，６５を先端から順に備えている。   As shown in FIGS. 11 and 12, the link actuator 51 includes first, second, third, and fourth links rotatably connected by first, second, and third nodes 53, 55, and 57. 59, 61, 63, 65 are provided in order from the tip.

第１，第２，第３の節５３，５５，５７は、指の第１、第２、第３関節に相当する。第４のリンク６５は、手のひら側に相当するベース・リンクとなる。第３のリンク６３は、第４のリンク６５よりも細く若干短く形成され、一側縁の中間部に沿ってガイド６７が形成されている。第２のリンク６１は、若干先細に形成され、第３のリンク６３に対し若干傾斜配置されている。第１のリンク５９は、指先に相当し、第１の節５３を挟んで指先形状部５９ａと結合基部５９ｂとを備えている。指先形状部５９ａは、結合基部５９ｂ及び第２のリンク６１に対して屈曲形成され、結合基部５９ｂは、第２のリンク６１先端に重ね合わされている。   The first, second, and third nodes 53, 55, and 57 correspond to the first, second, and third joints of the finger. The fourth link 65 is a base link corresponding to the palm side. The third link 63 is formed to be slightly narrower and slightly shorter than the fourth link 65, and a guide 67 is formed along an intermediate portion of one side edge. The second link 61 is formed to be slightly tapered, and is slightly inclined with respect to the third link 63. The first link 59 corresponds to a fingertip, and includes a fingertip shape portion 59a and a coupling base portion 59b with the first node 53 interposed therebetween. The fingertip-shaped portion 59 a is bent with respect to the coupling base portion 59 b and the second link 61, and the coupling base portion 59 b is superimposed on the tip of the second link 61.

前記第２，第３の節５５，５７を挟む両側には、前記第４，第３，第２のリンク６５，６３，６１に沿ってアクチュエータ１Ｄａ，１Ｄｂが一対配置されている。一方のアクチュエータ１Ｄａは、前記ガイド６７に拘束されながら前記第３のリンク６３に通されている。   A pair of actuators 1Da and 1Db are arranged along the fourth, third and second links 65, 63 and 61 on both sides of the second and third nodes 55 and 57, respectively. One actuator 1Da is passed through the third link 63 while being restrained by the guide 67.

アクチュエータ１Ｄａ，１Ｄｂは、同一構造であり、基本的には、実施例１と同様に構成されている。   The actuators 1Da and 1Db have the same structure and are basically configured in the same manner as in the first embodiment.

アクチュエータ１Ｄａについて説明すると、図１３のように、一端側の接続端具５Ｄは、中空段付き状に形成され、コイル嵌合部５Ｄａ、チューブ嵌合部５Ｄｂ、回転結合部５Ｄｃの順に大径に形成されている。コイル嵌合部５Ｄａには、コイル状形状記憶合金３の端部３ｂが嵌合し、止めピン１０で嵌合固定されている。チューブ嵌合部５Ｄｂには、チューブ９の端部が嵌合している。回転結合部５Ｄｃには、回転軸５Ｄｃａが突設されている。接続端具５Ｄの外端部には、止栓５Ｄｄが螺合により取り付けられている。   Explaining the actuator 1Da, as shown in FIG. 13, the connection end 5D on one end side is formed in a hollow stepped shape, and the coil fitting portion 5Da, the tube fitting portion 5Db, and the rotational coupling portion 5Dc are increased in diameter in this order. Is formed. An end 3b of the coil-shaped shape memory alloy 3 is fitted into the coil fitting portion 5Da, and is fitted and fixed with a set pin 10. The end portion of the tube 9 is fitted to the tube fitting portion 5Db. A rotation shaft 5Dca projects from the rotation coupling portion 5Dc. A stopper plug 5Dd is attached to the outer end portion of the connection end tool 5D by screwing.

図１１、図１２で示すアクチュエータ１Ｄａの他端側の接続端具７Ｄについても同様に構成されている。   The connection end 7D on the other end side of the actuator 1Da shown in FIGS. 11 and 12 is configured in the same manner.

アクチュエータ１Ｄａは、回転軸５Ｄｃａにおいて、前記第１のリンク５９の結合基部５９ｂに回転自在に結合され、回転軸７Ｄｃａにおいて、前記第４のリンク６５に回転自在に結合されている。   The actuator 1Da is rotatably coupled to the coupling base 59b of the first link 59 at the rotation shaft 5Dca, and is coupled to the fourth link 65 at the rotation shaft 7Dca.

アクチュエータ１Ｄａ，１Ｄｂには、各コイル状形状記憶合金３に選択的に通電可能に電気回路が接続されている。   An electric circuit is connected to each of the actuators 1Da and 1Db so that each coil-shaped shape memory alloy 3 can be selectively energized.

そして、一方のアクチュエータ１Ｄａに通電するとジュール熱が発生し、コイル状形状記憶合金３の形状回復によりコイルが密接するように収縮し、他方のアクチュエータ１Ｄｂは、コイル状形状記憶合金３が引き伸ばされようにして伸長する。   When one actuator 1Da is energized, Joule heat is generated and the coil is contracted so that the coil is in close contact with the shape recovery of the coiled shape memory alloy 3, and the other actuator 1Db is stretched by the coiled shape memory alloy 3. And stretch.

このため、第１、第２、第３の節５３，５５，５７により第１，第２，第３，第４のリンク５９，６１,６３，６５が相対回転し、図１２のように指を曲げる動作をする。   Therefore, the first, second, third nodes 53, 55, 57 cause the first, second, third, and fourth links 59, 61, 63, 65 to rotate relative to each other as shown in FIG. Bends.

逆に、一方のアクチュエータ１Ｄａの通電を停止し、他方のアクチュエータ１Ｄｂに通電すると同様にアクチュエータ１Ｄｂのコイル状形状記憶合金３の形状回復によりコイルが密接するように収縮し、この収縮力により他方のアクチュエータ１Ｄａは、コイル状形状記憶合金３が引き伸ばされようにして伸長する。   On the other hand, when the energization of one actuator 1Da is stopped and the other actuator 1Db is energized, the coil is contracted so that the coil is brought into close contact by the shape recovery of the coil-shaped shape memory alloy 3 of the actuator 1Db. The actuator 1Da extends as the coiled shape memory alloy 3 is stretched.

このため、第１、第２、第３の節５３，５５，５７により第１，第２，第３，第４のリンク５９，６１,６３，６５が逆方向へ相対回転し、図１１のように指を展開させる動作をする。   Therefore, the first, second, third nodes 53, 55, 57 cause the first, second, third, and fourth links 59, 61, 63, 65 to rotate relative to each other in the reverse direction. So that the fingers are spread out.

図１４は、他のアクチュエータを示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線矢視断面図である。なお、基本的な構造は図１３のアクチュエータと同様であり、同一又は対応する構成部分には、同符号又は同符号にＥを付し、或いは符号のＤをＥに代えて付し、重複した説明は省略する。   14A and 14B show another actuator, in which FIG. 14A is a cross-sectional view of the main part, and FIG. Note that the basic structure is the same as that of the actuator of FIG. 13, and the same or corresponding components are given the same reference numerals or the same reference signs with E, or the reference signs D in place of E, and duplicated. Description is omitted.

アクチュエータ１Ｅは、実施例１の流体回路１３に接続し、温水、冷水等を選択的に切り替えて供給する場合の構造を示している。   The actuator 1E is connected to the fluid circuit 13 of the first embodiment, and shows a structure in the case where hot water, cold water or the like is selectively switched and supplied.

このアクチュエータ１Ｅは、図１３の接続端具５Ｄの止栓５Ｄｄに代え、接続端具５Ｅでは、接続用の中空の口具５Ｅｄとした。接続端具７Ｅについても同様である。   This actuator 1E is replaced by a hollow mouthpiece 5Ed for connection in the connection end tool 5E, instead of the stopper plug 5Dd of the connection end tool 5D of FIG. The same applies to the connection end 7E.

したがって、接続端具５Ｄの口具５Ｅｄ及び同構造の接続端具７Ｅの口具に前記図７等に示す流体回路１３を同様に接続し、温水、冷水を選択的に切り替えて供給し、図１１、図１２のように動作させることができる。
［その他］
加熱流体、冷却流体は、温水、冷水以外のものを使用することもできる。加熱流体としては、蒸気、冷却流体としては、油、ミスト、冷気、外気などを使用することもできる。冷却流体は、空気による自然冷却とすることもできる。 Accordingly, the fluid circuit 13 shown in FIG. 7 and the like is similarly connected to the mouthpiece 5Ed of the connection endpiece 5D and the connection endpiece 7E having the same structure, and hot water and cold water are selectively switched and supplied. 11. It can be operated as shown in FIG.
[Others]
Heating fluid and cooling fluid other than hot water and cold water can be used. As the heating fluid, steam, oil, mist, cold air, outside air, or the like can be used as the cooling fluid. The cooling fluid may be natural cooling with air.

加熱冷却は、通電による発熱と冷却流体の供給とを切り替えることで行わせ、ペルチェ素子を用いた通電による冷却と加熱流体の供給とを切り替えることで行わせることもできる。   Heating and cooling can be performed by switching between heat generation due to energization and supply of cooling fluid, and can also be performed by switching between cooling by energization using a Peltier element and supply of heating fluid.

温水等によるアクチュエータ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの伸長、収縮の方向は、任意に設定する
ことができる。 The direction of expansion and contraction of the actuators 1A, 1B, 1C by hot water or the like can be arbitrarily set.

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄａ，１Ｄｂ，１Ｅ アクチュエータ
３ コイル状形状記憶合金
５，５Ｄ，５Ｅ，７，７Ｄ，７Ｅ 接続端具
９ チューブ
１１ パワー・アシスト装置
１５ 切換弁
１７ 加熱流体回路
１９ 冷却流体回路
４５ 肘のパワー・アシスト装置
４７ フレーム
４７ａ 回転支持部
４７ｂ アクチュエータ結合部
５１ リンク・アクチュエータ
５３ 第１の節
５５ 第２の節
５７ 第３の節
５９ 第１のリンク
６１ 第２のリンク
６３ 第３のリンク
６５ 第４のリンク
６７ ガイド 1, 1A, 1B, 1C, 1Da, 1Db, 1E Actuator 3 Coiled shape memory alloy 5, 5D, 5E, 7, 7D, 7E Connection end 9 Tube 11 Power assist device 15 Switching valve 17 Heating fluid circuit 19 Cooling Fluid circuit 45 Elbow power assist device 47 Frame 47a Rotation support portion 47b Actuator coupling portion 51 Link actuator 53 First section 55 Second section 57 Third section 59 First link 61 Second link 63 Second 3 links 65 4th link 67 Guide

Claims (9)

形状記憶合金線を熱処理により所定径のコイルに形状記憶させたコイル状形状記憶合金
であって、
前記熱処理によるコイルの形状記憶を複数段階行って前記所定径を徐々に小さく形成し
た、
ことを特徴とするコイル状形状記憶合金の成形方法。 A coil-shaped shape memory alloy in which a shape-memory alloy wire is shape-memorized in a coil having a predetermined diameter by heat treatment,
The shape memory of the coil by the heat treatment is performed in a plurality of stages to form the predetermined diameter gradually smaller.
A method for forming a coiled shape memory alloy, comprising: 請求項１記載のコイル状形状記憶合金の成形方法であって、
前記コイルのピッチを前記形状記憶合金線の線径と同等とした、
ことを特徴とするコイル状形状記憶合金の成形方法。 A method for forming a coiled shape memory alloy according to claim 1,
The pitch of the coil is equal to the diameter of the shape memory alloy wire,
A method for forming a coiled shape memory alloy, comprising: 請求項１又は２記載のコイル状形状記憶合金の成形方法によりコイル形状に成形した、
ことを特徴とするコイル状形状記憶合金。 Shaped into a coil shape by the method of forming a coiled shape memory alloy according to claim 1 or 2,
A coiled shape memory alloy characterized by the above. 請求項３記載のコイル状形状記憶合金を用いたアクチュエータであって、
前記コイル状形状記憶合金の両端部に結合した中空状の一対の接続端具と、
前記コイル状記憶合金に外装させ各端部を前記接続端具に密接嵌合させた伸縮耐熱性のチューブとを備え、
前記接続端具から熱源流体を供給して前記チューブ内に流通させ前記コイル状記憶合金を伸張又は収縮可能とした、
ことを特徴とするアクチュエータ。 An actuator using the coiled shape memory alloy according to claim 3,
A pair of hollow connecting ends joined to both ends of the coiled shape memory alloy;
Stretch heat-resistant tube that is sheathed on the coiled memory alloy and each end is closely fitted to the connection end tool,
Supplying a heat source fluid from the connection end tool and allowing the coiled memory alloy to expand or contract by flowing through the tube,
An actuator characterized by that. 請求項４記載のアクチュエータを用いたパワー・アシスト装置であって、
前記各接続端具に接続され前記熱源流体を選択的に供給可能とする流体回路を備え、
前記アクチュエータの一側を静止側に固定し他側を可動出力部に結合した、
ことを特徴とするパワー・アシスト装置。 A power assist device using the actuator according to claim 4,
A fluid circuit that is connected to each of the connection ends and that can selectively supply the heat source fluid;
One side of the actuator is fixed to the stationary side and the other side is coupled to the movable output unit,
A power assist device characterized by that. 請求項５記載のパワー・アシスト装置であって、
前記アクチュエータを一対備え、
前記流体回路は、前記各アクチュエータに切換弁を介して接続される加熱流体回路及び
冷却流体回路を備え、
前記切換弁の切り換えにより前記各アクチュエータに加熱流体と冷却流体とを交互に供
給する、
ことを特徴とするパワー・アシスト装置。 The power assist device according to claim 5,
A pair of the actuators;
The fluid circuit includes a heating fluid circuit and a cooling fluid circuit connected to each actuator via a switching valve,
The heating fluid and the cooling fluid are alternately supplied to the actuators by switching the switching valve.
A power assist device characterized by that. 請求項３記載のコイル状形状記憶合金を用いたアクチュエータであって、
前記コイル状形状記憶合金の両端部に結合した一対の接続端具と、
前記コイル状記憶合金に外装させ各端部を前記接続端具に嵌合させた伸縮耐熱性のチューブとを備え、
前記コイル状記憶合金に通電して該コイル状記憶合金を伸張又は収縮可能とした、
ことを特徴とするアクチュエータ。 An actuator using the coiled shape memory alloy according to claim 3,
A pair of connecting ends joined to both ends of the coiled shape memory alloy;
Stretch heat-resistant tube that is sheathed on the coiled memory alloy and each end is fitted to the connection end tool, and
By energizing the coiled memory alloy, the coiled memory alloy can be expanded or contracted.
An actuator characterized by that. 請求項４又は７記載のアクチュエータを用いた肘のパワー・アシスト装置であって、
下部に回転支持部を介して肘置き台を支持し上部にアクチュエータ結合部を有したフレームを備え、
前記肘置き台とアクチュエータ結合部との間に前記アクチュエータを設けた、
ことを特徴とする肘のパワー・アシスト装置。 An elbow power assist device using the actuator according to claim 4 or 7,
The lower part is provided with a frame that supports the elbow rest via a rotation support part and has an actuator coupling part on the upper part.
The actuator is provided between the elbow rest and the actuator coupling portion.
Elbow power assist device. 請求項４又は７記載のアクチュエータを用いたリンク・アクチュエータであって、
第１，第２，第３の節により回転可能に結合した先端から順に第１，第２，第３，第４のリンクを備え、
前記先端の第１のリンクは、前記第１の節を挟んで指先形状部及び結合基部を備え、
第２，第３の節を挟む両側に前記第１，第２，第３のリンクに沿って前記アクチュエータを一対配置し、
前記アクチュエータの両端部を、前記第１のリンクの結合基部と前記第４のリンクとに回転自在に結合し、
前記第３のリンクに前記アクチュエータの一方を拘束しながら通すガイドを設けた、
ことを特徴とするリンク・アクチュエータ。 A link actuator using the actuator according to claim 4 or 7,
Comprising first, second, third and fourth links in order from the tip rotatably coupled by the first, second and third nodes;
The first link at the tip includes a fingertip shape portion and a coupling base portion with the first node interposed therebetween,
A pair of the actuators are disposed along the first, second, and third links on both sides of the second and third nodes,
Both ends of the actuator are rotatably coupled to the coupling base of the first link and the fourth link;
A guide that passes through the third link while restraining one of the actuators;
Link actuator characterized by this.
JP2009269307A 2008-11-27 2009-11-26 Method for forming coiled shape-memory alloy, coiled shape-memory alloy, actuator, power-assisted device, power-assisted device for elbow, and link actuator Pending JP2010150657A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009269307A JP2010150657A (en) 2008-11-27 2009-11-26 Method for forming coiled shape-memory alloy, coiled shape-memory alloy, actuator, power-assisted device, power-assisted device for elbow, and link actuator

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008303230 2008-11-27
JP2009269307A JP2010150657A (en) 2008-11-27 2009-11-26 Method for forming coiled shape-memory alloy, coiled shape-memory alloy, actuator, power-assisted device, power-assisted device for elbow, and link actuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010150657A true JP2010150657A (en) 2010-07-08

Family

ID=42570047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009269307A Pending JP2010150657A (en) 2008-11-27 2009-11-26 Method for forming coiled shape-memory alloy, coiled shape-memory alloy, actuator, power-assisted device, power-assisted device for elbow, and link actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010150657A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106958515A (en) * 2016-12-31 2017-07-18 武汉科技大学 A kind of heat engine driven based on marmem

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01116056A (en) * 1987-10-29 1989-05-09 Keihin Hatsujo Kk Manufacture of coil spring made of shape memory alloy
JPH07150314A (en) * 1993-11-29 1995-06-13 Tokin Corp Manufacture of coil spring having bidirectional shape memory effect
JP2002105566A (en) * 2000-09-28 2002-04-10 Tokin Corp Coil spring having shape memory effect and its production method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01116056A (en) * 1987-10-29 1989-05-09 Keihin Hatsujo Kk Manufacture of coil spring made of shape memory alloy
JPH07150314A (en) * 1993-11-29 1995-06-13 Tokin Corp Manufacture of coil spring having bidirectional shape memory effect
JP2002105566A (en) * 2000-09-28 2002-04-10 Tokin Corp Coil spring having shape memory effect and its production method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106958515A (en) * 2016-12-31 2017-07-18 武汉科技大学 A kind of heat engine driven based on marmem

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6866499B2 (en) Stiffness variable device, stiffness variable system and endoscope
EP1130257B1 (en) Shape memory alloy bundles and actuators
JPH0246907Y2 (en)
KR101967214B1 (en) Apparatus for manufacturing shape memory alloy spring continuously, method of manufacturing shape memory alloy spring continuoulsy and shape memory alloy spring manufactured thereby
JPS63136014A (en) Active bending device for flexible tube
JPH0670879A (en) Endoscope system
US11399704B2 (en) Variable stiffness device, endoscope, and method of varying stiffness of variable stiffness device
Sheng et al. Towards a SMA-actuated neurosurgical intracerebral hemorrhage evacuation (NICHE) robot
JP2010150657A (en) Method for forming coiled shape-memory alloy, coiled shape-memory alloy, actuator, power-assisted device, power-assisted device for elbow, and link actuator
JP6911209B2 (en) Artificial muscle tentacles
EP0383914B1 (en) Catheter
Edmonds et al. Computational fluid dynamics study of a soft actuator for use in wearable mechatronic devices
JPH07328127A (en) Method and apparatus for manufacturing actuator and structural body having the same
JP2000262464A (en) Multi-directional bending mechanism, and head oscillating structural body
JP2011507591A (en) Bendable structure and method of bending the structure
JP2004278495A (en) Tube pump
KR102485764B1 (en) Driving system based on thermal actuator and robot joint using the driving system and robot hand using the driving system
KR102442460B1 (en) Method of manufacturing shape memory alloy spring
US7918789B2 (en) Longitudinally-steerable structure and endoscope comprising said structure
Kheirikhah et al. Design and modeling of a new biomimetic earthworm robot for endoscopy actuated by SMA wires
JPH0819618A (en) Flexible tube
JP4960320B2 (en) Actuator
KR101094866B1 (en) Multi-link device and multi-link system having the same
Daley et al. Experimental investigation of hybrid shape memory alloy pneumatic actuators
JPH01198564A (en) Catheter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140318

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140516

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140826