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CONTROLLER OF SHAPE MEMORY ALLOY ACTUATOR commons

Patent code P170013614
File No. OU-0253
Posted date Jan 18, 2017
Application number P2014-119001
Publication number P2015-232777A
Date of filing Jun 9, 2014
Date of publication of application Dec 24, 2015
Inventor
  • (In Japanese)山本 隆栄
  • (In Japanese)佐久間 俊雄
  • (In Japanese)竹田 悠二
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人大分大学
Title CONTROLLER OF SHAPE MEMORY ALLOY ACTUATOR commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller of a shape memory alloy actuator which does not generate overheating damage of a shape memory alloy member due to overcurrent generated in a state where a movable member is restrained by an obstacle.
SOLUTION: A resistance value feedback control unit 2 performs feedback control of a resistance value of an SMA wire sma on the basis of a resistance value detected by a resistance value detection unit 5 and a commanded resistance value outputted by a commanded resistance value output unit 7. In order to drive a shape memory alloy actuator according to the feedback control, a drive unit 3 sets the resistance value of the SMA wire sma to a resistance value corresponding to the predetermined amount of displacement and makes the SMA wire sma contract by the predetermined amount of displacement, by applying voltage to the SMA wire sma and heating the SMA wire. A current restriction unit 6 reduces voltage to be applied to the SMA wire sma when a current value detected by a current detection unit 4 exceeds a predetermined current value, thus restricting current flowing through the SMA wire sma.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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)。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2014119001thum.jpg
State of application right Published
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