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形状記憶合金アクチュエータ制御装置 コモンズ

国内特許コード P170013614
整理番号 OU-0253
掲載日 2017年1月18日
出願番号 特願2014-119001
公開番号 特開2015-232777
出願日 平成26年6月9日(2014.6.9)
公開日 平成27年12月24日(2015.12.24)
発明者
  • 山本 隆栄
  • 佐久間 俊雄
  • 竹田 悠二
出願人
  • 国立大学法人 大分大学
発明の名称 形状記憶合金アクチュエータ制御装置 コモンズ
発明の概要 【課題】可動部材が障害物によって拘束された状態で生じる過電流による形状記憶合金部材の過熱破損が生じない形状記憶合金アクチュエータ制御装置を提供する。
【解決手段】抵抗値フィードバック制御部2は、抵抗値検出部5が検出した抵抗値及び指令抵抗値出力部7が出力した指令抵抗値に基づいてSMAワイヤsmaの抵抗値のフィードバック制御を行う。駆動部3は、フィードバック制御に応じた形状記憶合金アクチュエータの駆動を行うために、SMAワイヤsmaに電圧を印加して加熱することによって、SMAワイヤsmaの抵抗値を予め決定された変位量に対応する抵抗値に設定して予め決定された変位量だけSMAワイヤsmaを収縮させる。電流制限部6は、電流検知部4によって検知された電流の電流値が予め決定された電流値を超えたときにSMAワイヤsmaに印加される電圧を低減することによって、SMAワイヤsmaに流れる電流を制限する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


形状記憶合金は、低温で塑性変形させた後に高温にすると変形前の形に戻り、再び低温にすると、塑性変形された形になる。形状記憶合金としては、Ti-Ni系合金のものが代表的であり、Ti-Zr-Ni系合金、Ti-Ni-Cu合金、Ti-Ni-Zn合金、Ti-Ni-Al合金等が用いられる。Ti-Ni-Cu合金の場合、450℃~700℃の温度で100時間以内に熱処理して、発生力向上のためのTiCu結晶粒の微小化(1μm未満)と、形状記憶効果のための変位量を担うTiNi結晶粒(500nm以下)の確保を行う。



形状記憶合金アクチュエータは、形状記憶合金の形状及び回復力を利用したアクチュエータである。形状記憶合金アクチュエータは、10mW程度の非常に小さい消費電力、センサレス、機械的ノイズレス、電気的ノイズレス、小型、軽量、簡便な操作性等の利点を有するので、形状記憶合金を用いないアクチュエータに比べて多くの優位性を有している。これらの優位性のために、形状記憶合金アクチュエータは、精密機器、医療機器、ロボット等の産業機器、玩具等の分野での実用化が期待でき、特に、医療分野では、任意の位置での位置決め可能な能動内視鏡の実用化が期待できる。



従来、形状記憶合金アクチュエータの位置制御を行うために、形状記憶合金部材の抵抗値を予め決定された一定の抵抗値に維持するための定抵抗制御を行う形状記憶合金アクチュエータ制御装置が用いられている。



このような定抵抗制御を行う形状記憶合金アクチュエータ制御装置として、形状記憶合金部材の抵抗値の単位時間当たりの変化(変化速度)と指示抵抗値とを比較する形状記憶合金アクチュエータ制御装置が提案されている(例えば、特許文献1)。



また、定抵抗制御を行う形状記憶合金アクチュエータ制御装置の別の例として、検出した形状記憶合金部材の抵抗値と指令値とを比較する形状記憶合金アクチュエータ制御装置が提案されている(例えば、特許文献2)。



また、定抵抗制御を行う形状記憶合金アクチュエータ制御装置の別の例として、形状記憶合金部材の抵抗値が大きく変化する二つの変化点を基準にしこの変化点間を直線化しこの間のみの狭い領域を可動部材の位置制御域とする形状記憶合金アクチュエータ制御装置も提案されている(例えば、特許文献3)。



さらに、定抵抗制御を行う形状記憶合金アクチュエータ制御装置の別の例として、PWMパルスが供給され、PWMパルスのオフピリオドの間に形状記憶合金部材の抵抗値を測定する形状記憶合金アクチュエータ制御装置が提案されている(例えば、特許文献4)。

産業上の利用分野


本発明は、形状記憶合金部材を介して動かされる可動部材を有する形状記憶合金アクチュエータの位置制御を行う形状記憶合金アクチュエータ制御装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
形状記憶合金部材を介して動かされる可動部材を有する形状記憶合金アクチュエータの位置制御を行う形状記憶合金アクチュエータ制御装置であって、
形状記憶合金部材の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、
形状記憶合金部材の抵抗値を形状記憶合金部材の予め決定された変位量に対応する抵抗値に設定するための指令抵抗値を出力する指令抵抗値出力部と、
前記抵抗値検出部が検出した抵抗値及び前記指令抵抗値に基づいて形状記憶合金部材の抵抗値のフィードバック制御を行う抵抗値フィードバック制御部と、
前記フィードバック制御に応じた形状記憶合金アクチュエータの駆動を行うために、形状記憶合金部材に電圧を印加して加熱することによって、形状記憶合金部材の抵抗値を前記予め決定された変位量に対応する抵抗値に設定して前記予め決定された変位量だけ形状記憶合金部材を収縮させる駆動部と、
形状記憶合金部材に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電流検知部によって検知された電流の電流値が予め決定された電流値を超えたときに形状記憶合金部材に印加される電圧を低減することによって、形状記憶合金部材に流れる電流を制限する電流制限部と、
を有することを特徴とする形状記憶合金アクチュエータ制御装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014119001thum.jpg
出願権利状態 公開
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