CN101050756A - 驱动装置 - Google Patents

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CN101050756A
CN101050756A CN 200710105062 CN200710105062A CN101050756A CN 101050756 A CN101050756 A CN 101050756A CN 200710105062 CN200710105062 CN 200710105062 CN 200710105062 A CN200710105062 A CN 200710105062A CN 101050756 A CN101050756 A CN 101050756A
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阿部委千弘
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Abstract

驱动装置具有可弯曲的形状记忆合金构件、使形状记忆合金构件的长度方向产生张力的弹性构件、为使形状记忆合金构件弯曲的弯曲构件、由形状记忆合金构件的位移而移动的移动体。通过弯曲构件与形状记忆合金构件接合,以在形状记忆合金构件上产生长度方向的张力。通过抑制与把形状记忆合金构件配置成直线状的驱动装置进行比较时的位移量的降低,可以提高空间效率,实现驱动装置的小型化。

Description

驱动装置
本申请是申请人三菱电机株式会社于申请日2004年4月30日、提出的申请号“200480012870.5”、发明名称“驱动装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明有关驱动装置,特别是有关利用形状记忆合金的特性以产生驱动力的驱动装置。
背景技术
众所周知,现在,正如特开2000-310181号公报(参照第2页、图11)及特开平5-224136号公报(参照第3页、图3)所公示的那样,有使用细线状的形状记忆合金构件的驱动装置。这种驱动装置,利用形状记忆合金构件被加热到比变态温度高的温度,则变化成被记忆的形状;而冷却到比变态温度低的温度,则变化为原来的形状的特性。形状记忆合金构件的位移量由于是全长的百分之几,所以作为驱动装置,为了得到充分的输出(位移量),需要增加形状记忆合金构件的全长。可是,把形状记忆合金构件配置成直线状的话,则需要较大的空间。
因此,近年有提案提出了通过把形状记忆合金构件缠绕在卷绕构件的周围,从而可以把全长较长的形状记忆合金构件配置在较小的空间上的驱动装置。这种驱动装置,例如被公开在特开2000-310181号公报(参照第6页、图1)、特开平8-226376号公报(参照第3-5页、图1)、特开平10-148174号公报(参照第2-3页、图1)以及特开平8-77674号公报(参照第5页、图5)。
可是,正如这些文献所述,把形状记忆合金构件缠绕在卷绕构件的周围上的话,与把形状记忆合金构件配置成直线状时相比,存在着形状记忆合金构件的位移量变小的问题。
发明内容
本发明是为消除上述问题而进行的,其目的是抑制与把形状记忆合金构件配置成直线状的驱动装置进行比较时的位移量的降低,提供可配置成小的空间(即可以提高空间效率)的驱动装置。
本发明的驱动装置的特征在于,具备可弯曲的形状记忆合金构件、使上述形状记忆合金构件的长度方向产生张力的赋能机构、为使上述形状记忆合金构件弯曲且具有与上述形状记忆合金构件接合的多个接合部并且上述多个接合部沿着闭路排列的弯曲机构,上述接合部与上述形状记忆合金构件接合,在上述形状记忆合金构件上产生长度方向的张力。
利用本发明的驱动装置的话,在抑制形状记忆合金构件位移量降低的同时,还可以提高空间效率,由此可实现驱动装置的小型化。
附图简单说明
图1是表示本发明实施形态1相关的驱动装置的俯视图。
图2是表示本发明实施形态1相关的驱动装置的立体图。
图3是表示本发明实施形态1比较例相关的驱动装置的立体图。
图4是表示本发明实施形态1其他比较例相关的驱动装置的立体图。
图5是为对针对图3所示的驱动装置所进行的实验进行说明的立体图。
图6(a)是为对针对图4所示的驱动装置所进行的实验进行说明的立体图;图6(b)是其俯视图。
图7(a)是对于图4所示的驱动装置,为对改变形状记忆合金构件的卷曲方法而进行的实验进行说明的立体图;图7(b)是其俯视图。
图8(a)是对于图4所示的驱动装置,为对改变形状记忆合金构件的卷曲方法而进行的实验进行说明的立体图;图8(b)是其俯视图。
图9是表示本发明实施形态2相关的驱动装置的俯视图。
图10是表示本发明实施形态3相关的驱动装置的立体图。
图11是表示本发明实施形态4相关的驱动装置的立体图。
图12是表示本发明实施形态5相关的驱动装置的俯视图。
图13是表示本发明实施形态5相关的驱动装置的另外构成例的立体图。
图14是表示本发明实施形态6相关的驱动装置的立体图。
图15(a)是为对有关本发明实施形态6相关的驱动装置的实验进行说明的立体图;图15(b)是其俯视图。
图16(a)是对于本发明实施形态6相关的驱动装置,为对变更形状记忆合金构件缠绕角而进行的实验进行说明的立体图;图16(b)是其俯视图。
图17(a)是对于本发明实施形态6相关的驱动装置,为对进一步变更形状记忆合金构件缠绕角而进行的实验进行说明的立体图;图17(b)是其俯视图。
图18(a)是为对本发明实施形态6相关的弯曲构件的形状进行说明的立体图;图18(b)、(c)及(d)是表示弯曲构件具体形状的俯视图。
图19是表示接触比率和位移比率关系的曲线图,与表1对应。
图20是表示接触比率和位移比率关系的曲线图,与表2对应。
图21(a)是表示本发明实施形态6中的弯曲构件的形状的俯视图;图21(b)及(c)是表示弯曲构件其他构成例的俯视图。
图22是表示本发明实施形态7相关的驱动装置的俯视图。
图23是表示本发明实施形态8相关的驱动装置的立体图。
图24(a)是表示本发明实施形态9相关的驱动装置的主视图;图24(b)是其侧视图。
图25(a)是表示本发明实施形态10相关的驱动装置的立体图;图25(b)是从不同方向看的立体图。
图26是表示本发明实施形态11相关的驱动装置的立体图。
图27是为对针对本发明实施形态11相关的驱动装置所进行的实验进行说明的俯视图。
图28(a)、(b)、(c)及(d)是分别表示图27所示的实验中所使用的卷绕构件的俯视图。
图29是表示针对本发明实施形态11相关的驱动装置所进行的实验结果的直柱图。
图30是表示本发明实施形态12相关的驱动装置的立体图。
图31是为对针对本发明实施形态12相关的驱动装置所进行的实验进行说明的立体图。
图32(a)、(b)、(c)及(d)是为对使用具有不同断面形状的弯曲构件而进行的实验分别进行说明的俯视图。
图33(a)、(b)、(c)及(d)是分别表示4种近似三角柱状弯曲构件的俯视图。
图34(a)、(b)、(c)及(d)是分别表示4种近似四角柱状弯曲构件的俯视图。
图35(a)、(b)、(c)及(d)是分别表示4种近似六角柱状弯曲构件的俯视图。
图36(a)、(b)、(c)及(d)是分别表示4种近似圆柱状弯曲构件的俯视图。
图37是表示接触比率和位移比率关系的曲线图,与表4对应。
图38(a)及(b)是为对本发明实施形态13相关的形状记忆合金构件和压接端子的固定方法的工序进行说明的图;图38(c)及(d)是为说明其他工序例子的图。
图39是为对图38(b)及(d)所示工序的后续工序进行说明的图。
图40是表示本发明实施形态14相关的驱动装置的立体图。
图41(a)是表示作为实施形态14比较例的驱动装置的立体图;图41(b)是表示作为其他比较例的驱动装置构成例的立体图。
图42是表示本发明实施形态15相关的驱动装置的立体图。
图43是表示本发明实施形态15相关的驱动装置其他构成例的立体图。
图44是表示本发明实施形态16相关的驱动装置的立体图。
图45是为对针对本发明实施形态16相关的驱动装置所进行的实验进行说明的立体图。
图46是表示图45所示的实验的结果的曲线图,与表5对应。
图47是表示本发明实施形态16相关的驱动装置其他构成例的立体图。
图48是表示本发明实施形态16相关的驱动装置的立体图。
图49是本发明实施形态16相关的驱动装置的通电电路的方框图。
图50是本发明实施形态16的比较例,在形状记忆合金构件中一律流过电流时的通电电路的方框图。
图51是图49所示的通电电路的电路图。
图52是表示本发明实施形态17相关的驱动装置的立体图。
图53是表示本发明实施形态17相关的驱动装置其他构成例的立体图。
图54是表示本发明实施形态18相关的驱动装置的立体图。
图55是表示本发明实施形态19相关的驱动装置的立体图。
图56(a)、(b)及(c)是对有关本发明实施形态19相关的驱动装置进行实验的三种实验装置的构成分别进行表示的立体图。
图57是表示利用图56所示的实验装置进行实验的实验结果的曲线图,与表6对应。
图58是表示本发明实施形态20相关的驱动装置的立体图。
图59是表示对有关本发明实施形态20相关的驱动装置进行实验的实验装置的立体图。
图60是表示利用图59所示的实验装置进行实验的实验结果的曲线图,与表7对应。
图61(a)是表示本发明实施形态21相关的驱动装置的立体图;图61(b)是表示本发明实施形态21相关的驱动装置另外构成例的立体图。
图62(a)是表示本发明实施形态21相关的驱动装置其他构成例的立体图;图62(b)是表示本发明实施形态21相关的驱动装置另外其他构成例的立体图。
图63(a)是表示本发明实施形态21相关的驱动装置另外其他构成例的立体图;图63(b)是其主视图;图63(c)是从另外方向看的立体图。
图64(a)及(b)是本发明实施形态21的比较例,表示把现有驱动装置适用于照相机透镜驱动时的构成例的剖面图及立体图。
具体实施方式
实施形态1
图1及图2是表示本发明实施形态1相关的驱动装置1的俯视图及立体图。如图1及图2所示,驱动装置1的基座6具有承载面6a和与它近似垂直的壁面6b。在承载面6a上,在只离壁面6b规定距离的位置,立设了销状的弯曲构件5。形状记忆合金构件2,其一端(固定端)被固定在壁面6b上,并处于以缠绕角θ为180度缠绕在弯曲构件5的周面的状态;另一端(可动端)被安装在移动体3的一方侧。此外,所谓缠绕角180度,意味形状记忆合金构件2接合弯曲构件5而被弯曲180度。由拉伸螺旋弹簧所形成的弹性构件4,处于产生规定张力的稍微伸长的状态,一端被固定在壁面6b上,且另一端被固定在移动体3的另一方侧(与被安装形状记忆合金构件2侧相反的一侧)。
驱动装置1,在形状记忆合金构件2的固定端和弹性构件4的固定端(被固定在壁面6b一方的端部)之间使用通电电路7流过直流电流,利用形状记忆合金构件2的电阻产生的发热(焦耳热)对形状记忆合金构件2加热,为此,弹性构件4及移动体3使用导电材料。但是,形状记忆合金构件2的加热方法并不限于该方法。移动体3虽然也可以接触承载面6a,但是这时移动体3移动时在与承载面6a之间产生的摩擦,相对于形状记忆合金构件2所产生的张力可以忽略不计。
这里,弯曲构件5构成了使形状记忆合金构件2弯曲的弯曲机构。弯曲构件5的周面与形状记忆合金构件2接合的部分在弯曲机构中形成了与形状记忆合金构件2接合的接合部。基座6构成了对弯曲构件5进行保持的保持机构。
如上构成的驱动装置1,利用通电电路7在形状记忆合金构件2上通上规定的直流电流(例如100mA)的话,那么形状记忆合金构件2被加热而收缩,移动体3抵抗弹性构件4的赋能力而向箭头A方向移动。停止向形状记忆合金构件2通电的话,那么其温度降低,为了伸长至原来的长度,移动体3利用弹性构件4的赋能力向箭头B方向移动。
图3是本实施形态相关的驱动装置的比较例,是表示把形状记忆合金构件101配置成直线状的驱动装置100的俯视图。形状记忆合金构件101的一端被固定在固定壁104a上,另一端被固定在移动体102的一方侧(图中右侧)。移动体102的另一方侧(图中左侧)被固定在弹性构件103的一端,弹性构件103的另一端被固定在固定壁104b上。由于弹性构件103的赋能力,在形状记忆合金构件101的长度方向上产生张力,未松弛地被配置成直线状。形状记忆合金构件101利用通电电路105通电进行加热。通过利用通电电路105对形状记忆合金构件101进行通电,形状记忆合金构件101收缩且移动体102向箭头A表示的方向移动,停止通电时移动体102向箭头B表示的方向移动。但是,该驱动装置100,由于把形状记忆合金构件101配置成直线状,所以要缩小装置在其长度方向的尺寸比较困难。
图4是本实施形态相关的驱动装置的其他比较例,是表示把形状记忆合金构件101在大径(例如直径10mm)圆筒状卷绕构件106周围缠绕约360度的驱动装置110的图。通过把形状记忆合金构件101在卷绕构件106上缠绕约360度,可以把全长较长的形状记忆合金构件101放进较小的空间内(即可以提高空间效率),但是与图3所示的驱动装置100相比,移动体102的位移量减少。
对于有关这些比较例的驱动装置100、110的实验结果,现进行说明。图5所示的是把形状记忆合金构件101配置成直线状时(与图3中的驱动装置100对应)的实验方法。线径约60μm长度为50mm的细线状的形状记忆合金构件101的两端分别安装有压接端子120,把一方的压接端子120固定在固定销121a上,把另一方的压接端子120固定在弹性构件103的一端上。弹性构件103的另一端,固定在固定销121b上。通过测量把形状记忆合金构件101和弹性构件103结合起来的压接端子120的位移量,以评价移动体102(图3)的位移量。此外,弹性构件103(拉伸螺旋弹簧)在形状记忆合金构件101未通电状态下伸长1mm。弹性构件103在伸长1mm的状态下约产生49×10-3N的张力,通过再伸长1mm(即形状记忆合金构件2收缩1mm),则约产生98×10-3N的张力。
此外,如图6(a)及(b)所示,在由POM(聚氧化甲烯)或者ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂)制成的直径10mm的圆筒状的卷绕构件106上把细线状的形状记忆合金构件101缠绕约180度进行了同样的实验。从形状记忆合金构件101的卷绕构件106到两方的压接端子120的长度C为17.1mm。另外,如图7(a)及(b)所示,在卷绕构件106上把形状记忆合金构件101缠绕360度进行了同样的实验。从形状记忆合金构件101的卷绕构件106到两方的压接端子120的长度C1和C2都为9.3mm。进而,如图8(a)及(b)所示,在卷绕构件106上把形状记忆合金构件101缠绕450度进行了同样的实验。从形状记忆合金构件101的卷绕构件106到压接端子120的长度C为11mm。
实验结果,如图5所示,把形状记忆合金构件101配置成直线状时,形状记忆合金构件101的端部的位移量为1.6mm。相比之下,如图6所示,在直径10mm的卷绕构件106上把形状记忆合金构件101缠绕约180度的实验中,卷绕构件106无论是POM还是ABS,位移量都约为1.0mm。此外,如图7所示,在把形状记忆合金构件101缠绕约360度的实验中,位移量为0.5mm(卷绕构件106为POM时)及1.0mm(卷绕构件106为ABS时)。另外,如图8所示,在把形状记忆合金构件101缠绕约450度的实验中,位移量为0.3mm(卷绕构件106为POM时)及0.6mm(卷绕构件106为ABS时)。也就是说,与把形状记忆合金构件101配置成直线状的情况(图5)相比可知,形状记忆合金构件101的位移量,在缠绕角为180度时约为62%;缠绕角为360度时约为35%(POM)及约为61%(ABS);缠绕角为450度时则降低到约20%(POM)及约36%(ABS)。
接着,对于有关本实施形态(图1及图2)相关的驱动装置1的同样的实验结果进行说明。实验的方法与图5所示的实验方法相同。弯曲构件5是金属制的直径1mm的销状构件,形状记忆合金构件2被制成线径约60μm长度为50mm的细线状。此外,从移动体3(压接端子)到销5的形状记忆合金构件2的长度,在未通电时为11.8mm。进而,弹性构件4,在通常时伸长1mm的状态下约产生49×10-3N的张力,通过再伸长1mm(即形状记忆合金构件2收缩1mm),则约产生98×10-3N的张力。
在使用本实施形态相关的驱动装置1的实验中,形状记忆合金构件2通上100mA的直流电流,对形状记忆合金构件2加热而使之收缩时的端部的位移量为1.5mm。也就是说,相对把形状记忆合金构件配置成直线状时位移量(1.6mm)得到了其约94%的位移量。即由此可知,利用弯曲构件5(这里为直径1mm的金属销)使细线状的形状记忆合金构件2弯曲,可得到把形状记忆合金构件配置成直线状时的约94%的位移量。
如上所述,利用本实施形态的驱动装置1的话,由于是用弯曲构件5使形状记忆合金构件2弯曲,在该形状记忆合金构件2的长度方向产生张力,所以可以抑制移动体3的位移量的降低,同时把全长较长的形状记忆合金构件2配置在更小的空间上,即可以提高空间效率。
实施形态2
图9是表示本发明实施形态2相关的驱动装置11的俯视图。该驱动装置11,相对于上述的实施形态1的驱动装置1(图1、图2)而言,其不同之处在于,进而追加弯曲构件12以在两处使形状记忆合金构件2弯曲,以及在基座13上设置两个壁部13b和13c。在该驱动装置11上,与实施形态1的驱动装置1共通的部分使用相同符号。
该驱动装置11,在基座13的两侧设有壁部13b和13c。基座13的承载面13a,除了上述的弯曲构件5之外,还在该弯曲构件5的壁部13b侧立设了弯曲构件12。形状记忆合金构件2,一端(固定端)被固定在壁部13c上,并且以近似180度的缠绕角分别被缠绕在弯曲构件5和12上,另一端(可动端)被安装在移动体3上。
弯曲构件12被配置使在弯曲构件5处弯曲并折返的形状记忆合金构件2的相对部2a和2b近似平行,并且不妨碍移动体3移动的位置上。作为具体的尺寸,例如在相对部2a和2b的延长方向(移动体3的移动方向)上,可设移动体3和弯曲构件5的间隔C2为12.6mm、弯曲构件5和12的间隔C3为10mm,弯曲部12和壁部13c的间隔C4为22.5mm。此外,在与相对部2a和2b的延长方向正交的方向上的弯曲构件5和12的间隔C1为5mm。
这里,两个弯曲构件5和12,构成了使形状记忆合金构件2弯曲的弯曲机构。弯曲构件5和12的外周面与形状记忆合金构件2接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件2接合的接合部。基座13构成了对弯曲构件5和12进行保持的保持机构。
以上的构成,进行了参照实施形态1中图5所说明的实验。这时,使用金属性直径为1mm的销状的弯曲构件5和12,其他测量条件与参照图5说明的条件相同。利用通电电路7在形状记忆合金构件2上通上100mA的直流电流,对形状记忆合金构件2加热而使之收缩时的移动体3的位移量约为1.3mm。
也就是说,移动体3的位移量,约为相对把形状记忆合金构件2配置成直线状时的位移量的81%左右,从而可以伴随空间效率提高抑制位移量的降低。
如上所述,利用本实施形态的驱动装置的话,由于是用两个销状的弯曲构件5和12使形状记忆合金构件2弯曲两次,所以可以抑制移动体3的位移量的降低,同时提高空间效率。此外,由于使用两根弯曲构件5和12,所以还可以把它们例如图9中两壁部13b和13c更加靠近地配置,从而可以进一步提高空间效率。
实施形态3
图10是表示本发明实施形态3相关的驱动装置21的立体图。该驱动装置21,相对于实施形态1的驱动装置1(图1、图2)而言,其不同之处在于,弯曲构件数为两个,各弯曲构件23和24形成了多个使形状记忆合金构件22弯曲的部分(导槽)。在该驱动装置21上,与实施形态1的驱动装置1共通的部分使用相同符号。
该驱动装置21,在基座6上,从靠近壁部6b的一方顺序立设了两个弯曲构件24和23。在弯曲构件23的外周面,在其轴向隔着间隔形成了四个导槽23a。在弯曲构件24的外周面,在其轴向隔着间隔形成了三个导槽24a。形状记忆合金构件22的一端(固定端)被固定在壁部6b上,另一端(可动端)被安装在移动体3上。形状记忆合金构件22,以近似180度的缠绕角分别被缠绕在弯曲构件23的四个导槽23a及弯曲构件24的三个导槽24a上。也就是说,两个弯曲构件23和24,总共有7处与形状记忆合金构件22接合并使之弯曲的接合部。在本实施形态中,为了避免形状记忆合金构件22短路,弯曲构件23和24由绝缘材料等制成。
这里,两个弯曲构件23和24,构成了使形状记忆合金构件22弯曲的弯曲机构。各导槽23a和24a与形状记忆合金构件22接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件接合的接合部。基座6构成了对弯曲构件23和24进行保持的保持机构。弹性构件4构成了对形状记忆合金构件22进行赋能的赋能机构。
在以上构成中,与实施形态1的情况相同,通过利用通电电路7在形状记忆合金构件22上通上规定的直流电流(例如100mA),对形状记忆合金构件22加热使之收缩,从而可以使移动体3位移。
如上所述,利用本实施形态相关的驱动装置21的话,由于可以有效地配置更长的形状记忆合金构件22,所以可以抑制移动体3的位移量的降低,同时进一步提高空间效率。
此外,由于在各弯曲构件23和24上设置导槽23a和24a,所以形状记忆合金构件22的绕缠变得容易,并且可以防止形状记忆合金构件22缠绕位置偏移,另外还可以防止形状记忆合金构件22通电时的短路。
实施形态4
图11是表示本发明实施形态4相关的驱动装置31的立体图。该驱动装置31,相对于实施形态1的驱动装置1(图1、图2)而言,其不同之处在于,具有四个销状的弯曲构件33、34、35和36。在驱动装置31上,与实施形态1的驱动装置1共通的部分使用相同符号。
该驱动装置31,在基座6的承载面6a上,在相当于四角形4角的位置上立设了四个销状的弯曲构件33~36。形状记忆合金构件32,其一端(固定端)被固定在壁部6b上,并且分别以90度的缠绕角在约2个周半的范围内被缠绕在四个弯曲构件33~36上,另一端(可动端)被安装在移动体3上。也就是说,形状记忆合金构件32,对于弯曲构件34和35,被分别缠绕在与轴向相离的三处,对于弯曲构件33和36,被分别缠绕在与轴向相离的二处。也就是说,四个弯曲构件33~36,具有与形状记忆合金构件32接合并使之弯曲的合计十处的接合部。此外,在本实施形态中,为了避免形状记忆合金构件32短路,弯曲构件33~36由例如绝缘材料等制成。另外,在弯曲构件33~36上,也可以设置实施形态3中所说明的那样的导槽(图10中导槽23a和24a)。
这里,四个弯曲构件33~36,构成了使形状记忆合金构件32弯曲的弯曲机构。弯曲构件33~36与形状记忆合金构件32接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件32接合的接合部。基座6构成了对弯曲构件33~36进行保持的保持机构。
在以上构成中,与实施形态1的情况相同,通过利用通电电路7在形状记忆合金构件32上通上规定的直流电流(例如100mA),对形状记忆合金构件32加热使之收缩,从而可以使移动体3位移。
此外,在这里,虽然弯曲构件33~36被设置位于四角形的顶点,但是与形状记忆合金构件32接合的接合部沿着闭路排列的话,则弯曲构件的个数及配置可以适当地变更。此外,在本例中,虽然四个弯曲构件33~36共有十处接合部,但是也可以对此做适当的变更。
如上所述,利用本实施形态的驱动装置31的话,由于可以有效地把更长的形状记忆合金构件32配置在较小的空间内,所以可以抑制移动体3的位移量的降低,同时提高空间效率。
实施形态5
图12是表示本发明实施形态5相关的驱动装置41的俯视图。该驱动装置41,相对于实施形态1的驱动装置1(图1、图2)而言,其不同之处在于,把形状记忆合金构件42分别以90度的缠绕角缠绕在从筐体44的角部突出的突出部44a和44b上。在驱动装置41上,与实施形态1的驱动装置1共通的部分使用相同符号。
驱动装置41,在基座43的承载面43a上,设置了例如长方体形状的筐体44。在距离该筐体44壁部43b较远侧的两个角部上,突出形成了突出部44a和44b。这些突出部44a和44b突出在相互近似正交的方向上,具有可缠绕形状记忆合金构件42的接合面(例如圆筒面)。形状记忆合金构件42,分别以90度的缠绕角(相当于弯曲角)缠绕在突出部44a和44b的各接合面上。
形状记忆合金构件42,一端(固定端)被固定在基座43的壁部43b上,并且分别以90度的缠绕角被缠绕在突出部44a和44b上,同时另一端(可动端)被安装在移动体3上。
这里,具有两个突出部44a和44b的筐体(结构体)44,构成了使形状记忆合金构件42弯曲的弯曲机构。各突出部44a和44b与形状记忆合金构件42接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件42接合的接合部。基座43构成了对具有弯曲突出部44a和44b的筐体44进行保持的保持机构。
在以上构成中,与实施形态1的情况相同,通过利用通电电路7在形状记忆合金构件42上通上规定的直流电流(例如100mA),对形状记忆合金构件42加热使之收缩,从而可以使移动体3位移。
此外,在本实施形态中,筐体44的角部突出形成了突出部44a和44b,但是并不限于此,筐体44在设计上可以形成适当的部分。此外,本实施形态,把弹性构件4的一端及形状记忆合金构件42的另一端(固定端)固定在基座43的壁部43b上,但是并不限于此,也可以固定在筐体44上。进而,形状记忆合金构件42的缠绕角也并不限于90度。
另外,突出部44a和44b也可以形成实施形态3所说明的那样的导槽23a和24a(图10)。或者如图13所示,也可以通过在缠绕形状记忆合金构件42的位置上设置台阶44c,以便容易缠绕形状记忆合金构件42。
如上所述,利用本实施形态的驱动装置41的话,由于可以通过一对的突出部44a和44b使形状记忆合金构件42弯曲两次(各90度),所以可以有效地配置更长的形状记忆合金构件42,此外,由于可以利用构成驱动装置41一部分的筐体44,所以可以进一步提高空间效率。
实施形态6
图14是表示本发明实施形态6相关的驱动装置51的立体图。该驱动装置51,相对于实施形态2的驱动装置11(图9)而言,其不同之处在于,设置了在外周面具有凸部的弯曲构件54。在驱动装置51上,与实施形态2的驱动装置11共通的部分使用相同符号。
如图14所示,在基座的承载面13a上,设置了外周面具有微小凸部的近似圆筒状的弯曲构件54。弯曲构件54的微小凸部,成为与形状记忆合金构件2接合的接合部54a。许多弯曲构件54的接合部54a排列在弯曲构件54的圆周方向,在轴向较长。
形状记忆合金构件2,其一端(固定端)被固定在壁部13b上,并且绕弯曲构件54一周,即在各接合部54a上以合计360度的缠绕角被缠绕,另一端(可动端)被固定在移动体3的一方侧。移动体3的另一方侧,固定了弹性构件4的一端,弹性构件4的另一端被固定在壁部13b上。
这里,弯曲构件54,构成了使形状记忆合金构件2弯曲的弯曲机构。接合部54a在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件2接合的接合部(凸部)。基座13构成了对弯曲构件54进行保持的保持机构。
在以上构成中,与实施形态1的情况相同,通过利用通电电路7在形状记忆合金构件2上通上规定的直流电流(例如100mA),对形状记忆合金构件2加热使之收缩,从而可以使移动体3位移。
下面,就有关本实施形态相关的驱动装置51的实验进行说明,与上述的图5~图8所示的实验相同,使用压接端子120和固定销121,如图15至图17所示进行配置。
首先,如图15(a)及(b)如示,在由POM或者ABS制成的直径10mm的圆筒状的弯曲构件54(具有接合部54a)上以约180度缠绕细线状的形状记忆合金构件2。形状记忆合金构件2的一端的压接端子120固定在固定销121上,另一端的压接端子120介于弹性构件4安装在另外的固定销121上。从形状记忆合金2的弯曲构件54到两端压接端子120的长度C为17.1mm。此外,如图16(a)及(b)如示,在弯曲构件54上把形状记忆合金构件缠绕360度进行同样实验。从形状记忆合金构件2的弯曲构件54到两端的压接端子120的长度C1和C2都是9.3mm。进而,如图17(a)及(b)如示,在弯曲构件54上把形状记忆合金构件2缠绕450度进行同样实验。从形状记忆合金构件2的弯曲构件54到压接端子120的长度C为11mm。
图18(a)是表示各实验中使用的弯曲构件54的大致形状的立体图,图18(b)~(d)是表示各实验中使用的三种形状的弯曲构件54的俯视图。弯曲构件54是直径D为10mm的近似圆筒状的构件,其周面以1.56mm的节距(P)形成二十个接合部54a。各接合部54a断面是半径5mm的圆弧状。接合部54a的宽度W1分别为1.05mm(图18(b))、0.78mm(图18(c))以及0.52mm(图18(d))。此外,相邻的接合部54a间的槽宽度W2分别为0.52mm(图18(b))、0.78mm(图18(c))以及1.05mm(图18(d))。
关于其他测量条件,与实施形态1的情况相同,利用通电电路7在形状记忆合金构件2上接通100mA的直流电流,测量对形状记忆合金构件2加热并使之收缩时的可动端的位移量。测量结果如表1及表2所示。表1是使用由ABS组成的弯曲构件54时的结果,表2是使用由POM组成的弯曲构件54时的结果。
表1
  接触比率(%)      位移比率(%)   接触比率(%)         位移量(mm)
 450  360  180  450  360  170
  33  82  86  90   33  1.3  1.3  1.4
  50  77  85  82   50  1.2  1.3  1.3
  67  71  73  81   67  1.1  1.2  1.3
  100  36  61  62   100  0.6  1.0  1.0
表2
    接触比率(%)         位移比率(%)     接触比率(%)               位移量(mm)
    450     360     180   450   360   170
    33     86     91     87     33   1.3   1.4   1.4
    50     65     68     79     50   1.0   1.0   1.2
    67     52     55     72     67   0.8   0.8   1.1
    100     20     35     62     100   0.3   0.5   1.0
图19是表示使用ABS制作弯曲构件54时的实验结果的曲线图,与表1对应。图20是表示使用POM制作弯曲构件54时的实验结果的曲线图,与表2对应。在图19及图20中,纵轴表示的是测量的移动体3的位移量与把形状记忆合金构件2配置成直线状时的位移量的比例,即位移比率H(%)。横轴表示的是接合部54a的宽度W1与接合部54a的配设节距P(1.56mm)的比率,即接触比率S(%)。例如,接合部54a的宽度W1为0.52mm(图18(d))时,接触比率S为100×0.52mm/1.56mm=33%。此外,在图19及图20中,符号a、b、c分别表示的是形状记忆合金构件2对于弯曲构件54的缠绕角为450度、360度及180度时的数据。
由图19及图20(表1及表2)可知,接合部54a的宽度W1越小,则移动体3的位移比率H越接近100%(即形状记忆合金构件2配置成直线状时的位移量)。此外,接合部a的宽度W1越小,缠绕角差异及弯曲构件54材料差异(ABS或者POM)引起的位移量的差异越小,特别是接合部54a的宽度W1为配设节距P的三分之一(接触比率S约为35%)时,位移比率H更接近100%,进而几乎没有因缠绕角差异及弯曲构件54材料差异(ABS或者POM)引起的位移量的差异。在上述图6~图8的构成中,由于卷绕构件106的材料差异以及形状记忆合金构件2的缠绕角的差异,移动体3的位移量变化较大,相比之下,在本实施形态中,可以抑制因形状记忆合金构件2的缠绕角差异及弯曲构件54材料差异引起的位移量的偏差。因此,可以提高空间效率的同时,简化驱动装置的构成,从而可以改善制造时的作业效率。
此外,在本实施形态中,虽然是把接合部54a沿着如图21(a)所示的接合构件54的近似圆形的外周而形成,但是并不限于此,例如,如图21(b)及(c)所示,可以是沿着带圆的近似三角形状及椭圆形状的外周等闭路(封闭的图形的外周)而形成。
实施形态7
图22是表示本发明实施形态7相关的驱动装置61的俯视图。该驱动装置61,相对于实施形态1的驱动装置1(图1)而言,其不同之处在于,把形状记忆合金构件62形成为螺旋弹簧状。在驱动装置61上,与实施形态1的驱动装置1共通的部分使用相同符号。
如图22所示,形状记忆合金构件62形成为螺旋弹簧状,在基座6的承载面6a所立设的销状的弯曲构件63上,以180度的缠绕角缠绕着。形状记忆合金构件62的一端被固定在壁部6b上,另一端被安装在移动体3上。
这里,销状的弯曲构件63构成了使形状记忆合金构件62弯曲的弯曲机构。弯曲构件63周面与形状记忆合金构件62接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件62接合的接合部。基座6构成了对弯曲构件63进行保持的保持机构。
在以上构成中,与上述实施形态1的情况相同,通过利用通电电路7在形状记忆合金构件62上通上规定的直流电流(例如100mA),对形状记忆合金构件62加热使之收缩,从而可以使移动体3位移。这时,由于形状记忆合金构件62是螺旋弹簧状,所以形状记忆合金构件62的伸缩量变大,结果,可以使移动体3的位移量大幅增加。
此外,在本实施形态中,虽然把弯曲构件63做成销状,但是并不特别限于此,可以选择在设计上适合螺旋弹簧状的形状记忆合金构件62的弯曲构件63的形状。
如上所述,利用本实施形态相关的驱动装置61的话,由于把形状记忆合金构件62形成螺旋弹簧状,所以形状记忆合金构件62的伸缩量变大,可以使移动体3的位移量大幅增加。因此,可以进一步提高空间效率,实现驱动装置61的小型化。
实施形态8
图23是表示本发明实施形态8相关的驱动装置71的立体图。该驱动装置71,相对于实施形态1的驱动装置1(图1、图2)而言,其不同之处在于,使用了带状的形状记忆合金构件72。在驱动装置71上,与实施形态1的驱动装置1共通的部分使用相同符号。
在驱动装置71中,形状记忆合金构件72不是细线状而是被形成为带状,在基座6上所立设的销状的弯曲构件5上,以180度的缠绕角缠绕着。形状记忆合金构件72的一端被固定在壁部6b上,另一端被安装在移动体3上。
这里,销状的弯曲构件5构成了使形状记忆合金构件72弯曲的弯曲机构。弯曲构件5的外周面与形状记忆合金构件72接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件72接合的接合部。基座6构成了对弯曲构件5进行保持的保持机构。
在以上构成中,通过利用通电电路7在形状记忆合金构件72上通上规定的直流电流(例如100mA),对形状记忆合金构件72加热使之收缩,从而可以使移动体3位移。
此外,在本实施形态中,虽然把弯曲构件5做成销状,但是并不特别限于此,可以选择在设计上适合带状的形状记忆合金构件72的弯曲构件5的形状。
如上所述,利用本实施形态相关的驱动装置71的话,由于除了可以提高空间效率这个与实施形态1相同的效果外,还把形状记忆合金构件72形成带状,所以可以发生更大的力,可以用更大的力使移动体3移动。
实施形态9
图24(a)及(b)是表示本发明实施形态9相关的驱动装置81的主视图及侧视图。如图24(a)及(b)所示,基座83具有相对的一对固定壁83a和83b。形状记忆合金构件2的两端部,被固定在一方的固定壁83a上。形状记忆合金构件2的中央部分,在近似圆筒状的弯曲构件84上以约900度的缠绕角多次缠绕(2.5周)。该弯曲构件84在周面具有多个接合部54a的上述弯曲构件54(图14)上设有旋转轴84a,该旋转轴84a的两端部,由保持框85可自由旋转地保持着。保持框85的连结部85a的中心部和基座83的固定壁83b之间,拉设了弹性构件4,形状记忆合金构件2被保持为不松弛的状态。由于以上的构成,形状记忆合金构件2不会松弛,以及弯曲构件84可以稳定定位。
这里,弯曲构件84构成了使形状记忆合金构件2弯曲的弯曲机构。弯曲构件84的周面与形状记忆合金构件2接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件2接合的接合部。基座83构成了对弯曲构件84进行保持的保持机构。
在以上构成中,从通电电路7向形状记忆合金构件2通电的话,则形状记忆合金构件2被加热而收缩,为抵抗弹性构件4的赋能力,弯曲构件84(以及保持框85)向箭头C方向位移。形状记忆合金构件2通电停止的话,形状记忆合金构件2伸长到原来的长度,在弹性构件4的赋能力作用下弯曲构件84(以及保持框85)向箭头D方向位移。经过以上的过程,则可以使作为移动体的弯曲构件84或者保持框85位移。此外,在这里,虽然箭头C、D所示的移动体(弯曲构件83或者保持框85)的移动方向为重力方向,但是只要移动体3构成为可在箭头C、D所示的方向上顺利滑动的话,则不一定需要与重力方向一致。此外,在本实施形态中,作为弯曲构件84,虽然使用的是在近似圆筒构件的外周面设有线状的接合部54a的形式,但是正如参照图21(实施形态6)所说明的那样,弯曲构件84的形状,可以根据驱动装置81的设定条件自由设计为椭圆形状以及带圆的三角形状等。
如上所述,利用本实施形态的驱动装置81的话,通过抑制移动体(弯曲构件84及保持框85)的位移量的降低,使用全长较长的形状记忆合金构件2,则可以得到较大的驱动力,同时实现驱动装置81的小型化。
实施形态10
图25(a)及(b)是从相互不同方向看本发明实施形态10相关的驱动装置91的立体图。该驱动装置91,相对于实施形态5的驱动装置41(图12、图13)而言,其不同之处在于,在筐体44上,除了突出部44a和44b外,还设置了进一步使形状记忆合金构件92弯曲的销93。在驱动装置91上,与实施形态5的驱动装置41共通的部分使用相同符号。
如图25(a)所示,筐体44被设在例如基座43的承载面43a上。该框体44的角部形成了实施形态5所说明的突出部44a和44b。进而,如图25(b)所示,筐体44的侧面,立设了销(突起)93。
形状记忆合金构件92,其一端(固定端)被固定在基座43的壁部43b上,并且在分别以90度的缠绕角缠绕在突出部44a和44b上之后,在销93处被弯曲180度,再次分别以90度的缠绕角缠绕在突出部44a和44b上。形状记忆合金构件92的另一端(可动端)被安装在移动体3上。
这里,具有突出部44a和44b的筐体44,构成了使形状记忆合金构件92弯曲的弯曲机构。突出部44a和44b的周面与形状记忆合金构件92接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件92接合的接合部。销93从筐体突出,构成了进一步使形状记忆合金构件92弯曲的突起。基座43构成了对具有突出部44a和44b的筐体44进行保持的保持机构。
在以上构成中,通过利用通电电路7在形状记忆合金构件92上通上电流,对形状记忆合金构件92加热使之收缩,从而可以使移动体3位移。
本实施形态相关的驱动装置91,由于通过同时具有销93和突出部44a和44b,以使形状记忆合金构件92在一对突出部44a和44b及销93处进行五次弯曲(90度及180度),所以可以在较小的空间上配设全长较长的形状记忆合金构件92。再加上由于可以利用构成驱动装置91的筐体44的一部分,所以可以抑制移动体3的位移量的降低,同时更进一步提高空间效率,实现驱动装置的小型化。
实施形态11
图26是表示本发明实施形态11相关的驱动装置151的立体图。该驱动装置151,相对于实施形态5的驱动装置41(图12、图13)而言,其不同之处在于,在筐体152的突出部152a和152b的外周面上设置了微小的凸部153。在驱动装置151上,与实施形态5的驱动装置41共通的部分使用相同符号。
在驱动装置41中,筐体152被设在例如基座43的承载面43a上。在框体152的角部上,形成了在相互近似成90度的不同方向上突出的突出部152a和152b。在突出部152a和152b的外周面上分别形成了在上下方向延长的微小的凸部153。形状记忆合金构件42,其一端(可动端)被固定在基座43的壁部43b上,并且一边与突出部152b和152a的凸部153接触,一边分别以90度的缠绕角缠绕,另一端(固定端)被安装在移动体3上。
这里,具有突出部152a和152b的筐体152,构成了使形状记忆合金构件42弯曲的弯曲机构。突出部152a和152b的凸部153在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件42接合的接合部。基座43构成了对曲体152进行保持的保持机构。
在以上的构成中,通过利用通电电路7在形状记忆合金构件42上通上电流,对形状记忆合金构件42加热使之收缩,从而可以使移动体3位移。
使形状记忆合金构件42弯曲时,需要避免因急剧变化引起的应力集中,并且不加上弯曲褶等以提高可靠性。为此,把突出部152a和152b做成断面圆弧状时的直径,据说最好是形状记忆合金构件42的线径的约20至40倍。可是,这时由于形状记忆合金构件42与突出部152a和152b接合的接合长度变长,所以与把形状记忆合金构件42配置成直线状的情况相比,位移量可以降低。
对此,在本实施形态中,通过在突出部152a和152b上形成与形状记忆合金构件42缠绕方向近似正交的凸部153,使形状记忆合金构件42与突出部152a和152b(凸部153)的接合长度缩短。由此,即使加粗突出部152a和152b的直径时,也可抑制形状记忆合金构件42的位移量的降低。
图27是表示为确认凸部153设置效果的实验方法的俯视图。在该实验中,如图27所示,把两端安装了压接端子120的形状记忆合金构件2以360度缠绕在弯曲构件155a上,把一端(可动端)的压接端子120安装在弹性构件4上,把另一端(固定端)的压接端子120安装在固定销121(图7(a))上。在两个固定销121上,利用通电电路105进行通电(图7(a))。形状记忆合金构件2的长度为50mm,线径为60μm,从弯曲构件155a到固定端侧的固定销121的长度C约为8mm。此外,在形状记忆合金构件2上,通常时(未通电状态)约产生392×10-3N的张力。在这种条件下,可以测量形状记忆合金构件2中通过140mA的直流电流时的、形状记忆合金构件2可动端的位移量(例如与弹性构件4接续的压接端子120的位移量)。
弯曲构件155a,在具有正方形断面的角柱构件的四角上形成了断面圆弧状的突出部156。该突出部156,与实施形态11相关的驱动装置151(图26)的突出部152a和152b对应,通过测量把突出部156的形状变成各种形状时的各个位移量,可以知道把各形状用于突出部152a和152b(图26)时的位移量的变化倾向。
图28(a)~(d)是表示该实验使用的弯曲构件155a~155d的各种形状的俯视图。此外,这些弯曲构件155a~155d由POM制成。
图28(a)所示的弯曲构件155a,在断面为近似四方形的四角柱的四角上,形成了半径R为3.3mm的突出部156,各突出部156之间,形成了深度t为0.2mm的凹部。四个突出部156与形状记忆合金构件2接合的长度,与弯曲构件155a的全周之比,即接触比率为66%。此外,各突出部156的断面形状为中心角θ为90度的扇状。在使用该弯曲构件155a的实验中,形状记忆合金构件2的可动端的位移量为1.16mm,与把形状记忆合金构件2配置成直线状时的同条件下的位移量(2.1mm)之比(即位移比率)为55.2%。
图28(b)所示的弯曲构件155b,在断面为近似四方形的四角柱的四角上,形成了半径R为1.6mm的突出部156,各突出部156之间,形成了深度t为0.2mm的凹部。四个突出部156与形状记忆合金构件2接合的长度,与弯曲构件155b的全周之比(接触比率)为33%。在使用该弯曲构件155b的实验中,形状记忆合金构件2的可动端的位移量为1.48mm,相对于把形状记忆合金构件2配置成直线状时的位移量(2.1mm)的位移比率为70.5%。
图28(c)所示的弯曲构件155c,在图28(a)的弯曲构件155a的各突出部156上,进而设置深度t为0.2mm的二个凹部以形成各三个凸部156a。四个突出部156的凸部156a与形状记忆合金构件2接合的长度,与弯曲构件155c的全周之比(接触比率)为33%。在使用该弯曲构件155c的实验中,形状记忆合金构件2的可动端的位移量为1.38mm,相对于把形状记忆合金构件2配置成直线状时(位移量2.1mm)的位移比率为65.7%。
图28(d)的弯曲构件155 d,在图28(a)的弯曲构件155a的各突出部156上,设置深度t为0.2mm的四个凹部以形成各五个凸部156b。四个突出部156的凸部156b与形状记忆合金构件2接合的长度,与弯曲构件155d的全周之比(接触比率)为33%。在使用该弯曲构件155d的实验中,形状记忆合金构件2的可动端的位移量为1.42mm,相对于把形状记忆合金构件2配置成直线状时的位移量(2.1mm)的位移比率为67.6%。
表3及图29表示了上述的实验结果。此外,在图29中,纵轴表示位移比率H(%)。横轴的符号a、b、c、d分别表示使用弯曲构件155a、155b、155c和155d(图28(a)~(d))时的实验结果。
表3
接触比率(%)     66     33  33(凸部三个)   33(凸部五个)
位移比率(%)     55.2     70.5  65.7   67.6
由表3及图29所示的实验结果可知,形状记忆合金构件的接触比率越小,移动体(形状记忆合金构件42的可动端)的位移量越大。由此可知,在利用本实施形态的驱动装置151(图26)中,通过在突出部152a和152b上形成凸部153,减少相对于与形状记忆合金构件42接合的接合部的全周的比率,则可以加大移动体3的位移量。
如上所述,利用本实施形态相关的驱动装置151的话,通过在与形状记忆合金构件42接合的突出部152a和152b上形成微小的凸部153,减小接触比率,则可以在加大形状记忆合金构件42的可动端的位移量的同时,避免形状记忆合金构件42的应力集中,抑制弯曲褶等。
实施形态12
图30是表示本发明实施形态12相关的驱动装置161的立体图。驱动装置161,相对于实施形态6的驱动装置51(图14)而言,其不同之处在于,具有突出部162b的弯曲构件162的形状由多角柱构件形成。在驱动装置161上,与实施形态6的驱动装置51共通的部分使用相同符号。
如图30所示,在基座的承载面13a上,立设了在周面具有多个突出部(接合部)162b的弯曲构件162。形状记忆合金构件2,一端(固定端)被固定在壁部13c上,并且在各突出部162b上以合计360度的缠绕角被缠绕在弯曲构件162的周面上,另一端(可动端)被固定在移动体3上。
这里,弯曲构件162,构成了使形状记忆合金构件2弯曲的弯曲机构。突出部162b的周面与形状记忆合金构件2接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件2接合的接合部。基座13构成了对弯曲构件162进行保持的保持机构。
在以上的构成,通过利用通电电路7在形状记忆合金构件2上通上电流,对形状记忆合金构件2加热使之收缩,从而可以使移动体3位移。
上述的实施形态6(图14~图20)表示了通过减少形状记忆合金构件2与弯曲构件54接合的接触比率,可以抑制形状记忆合金构件2的位移量的降低。但是,用树脂制作弯曲构件54时,突出部54a接合宽度(与形状记忆合金构件接触的长度)越小,则越可能容易因形状记忆合金构件2的发热而融化。因此,使用树脂等耐热特性不太高的构件作为弯曲构件54时,希望减小接触比率,同时加大一个突出部54a的接合宽度。关于这一点,以下就使用具有各种断面形状的弯曲构件进行的实验进行说明。
图31是该实验装置主要部分的立体图。如图31所示,在该实验中,与图5至图8所示的实验一样,形状记忆合金构件2的一端(固定端)安装了压接端子120,并固定在固定销121上。形状记忆合金构件2的另一端(可动端)也安装了压接端子120,它介于弹性构件4固定于另外的固定销121上。形状记忆合金构件2,长度为50mm、线径为60μm。在未通电状态下,形状记忆合金构件2约产生392×10-3N的张力。测量形状记忆合金构件2中通过140mA的直流电流时的、形状记忆合金构件2的可动端的位移量(例如与弹性构件4结合的压接端子120的位移量)。
图32(a)~(d)是为对使用四种弯曲构件162~165进行的实验进行说明的俯视图。在图32(a)所示的实验中,使用了具有近似三角形状断面的角柱构件的弯曲构件162;在图32(b)所示的实验中,使用了具有近似四角形状断面的角柱构件的弯曲构件163;在图32(c)所示的实验中,使用了具有近似六角形状断面的角柱构件的弯曲构件164;在图32(d)所示的实验中,使用了具有近似圆形断面的圆柱构件的弯曲构件165。这些弯曲构件162~165由POM制成。其中任何一种形式,从弯曲构件162~165到形状记忆合金构件2固定端的距离C都约为8mm。
另外,图33~图36是表示上述弯曲构件162~165的具体断面形状的俯视图。
图33(a)所示的弯曲构件162,在三角柱的各角设有半径R为0.5mm的突出部162a,接触比率为10%。相邻的突出部162a的间隔S为9.4mm。图33(b)所示的弯曲构件162,在三角柱的各角设有半径R为1.6mm的突出部162b,接触比率为33%。相邻的突出部162b的间隔S为7.1mm。图33(c)所示的弯曲构件162,在三角柱的各角设有半径R为2.5mm的突出部162c,接触比率为50%。相邻的突出部162c的间隔S为5.2mm。图33(d)所示的弯曲构件162,在三角柱的各角设有半径R为3.3mm的突出部162d,接触比率为66%。相邻的突出部162d的间隔S为3.6mm。此外,上述图29及图30所示的是使用图33(a)~(d)所示的弯曲构件162时的例子。
同样,图34(a)所示的弯曲构件163,在四角柱的各角设有半径R为0.5mm的突出部163a,接触比率为10%。相邻的突出部163a的间隔S为7.1mm。图34(b)所示的弯曲构件163,在四角柱的各角设有半径R为1.6mm的突出部163b,接触比率为33%。相邻的突出部163b的间隔S为5.3mm。图34(c)所示的弯曲构件163,在四角柱的各角具有半径R为2.5mm的突出部163c,接触比率为50%。相邻的突出部163c的间隔S为3.9mm。图34(d)所示的弯曲构件163,在四角柱的各角设有半径R为3.3mm的突出部163d,接触比率为66%。相邻的突出部163d的间隔S为2.7mm。
同样,图35(a)所示的弯曲构件164,在六角柱的各角设有半径R为0.5mm的突出部164a,接触比率为10%。相邻的突出部164a的间隔S为4.7mm。图35(b)所示的弯曲构件164,在六角柱的各角设有半径R为1.6mm的突出部164b,接触比率为33%。相邻的突出部164b的间隔S为3.6mm。图35(c)所示的弯曲构件164,在六角柱的各角设有半径R为2.5mm的突出部164c,接触比率为50%。相邻的突出部164c的间隔S为2.6mm。图35(d)所示的弯曲构件164,在六角柱的各角设有半径R为3.3mm的突出部164d,接触比率为66%。相邻的突出部164d的间隔S为1.8mm。
图36(a)所示的弯曲构件165,是直径D为10mm的圆柱,接触比率为100%。图36(b)所示的弯曲构件165,沿着直径D为10mm的圆柱的圆周,以1.56mm的配设节距P,设置了宽度W1为0.52mm的二十个突出部165b,接触比率为33%。相邻的突出部165b间的槽宽度W2为1.05mm。图36(c)所示的弯曲构件165,沿着直径D为10mm的圆柱的圆周,以1.56mm的配设节距P,设置了宽度W1为0.78mm的二十个突出部165c,接触比率为50%。相邻的突出部165b间的槽宽度W2为0.78mm。图36(d)所示的弯曲构件165,沿着直径D为10mm的圆柱的圆周,以1.56mm的配设节距P,设置了宽度W1为1.05mm的二十个突出部165d,接触比率为66%。相邻的突出部165d间的槽宽度W2为0.52mm。
使用这些弯曲构件162~165,如图32(a)~(d)所示,测量了形状记忆合金构件2的可动端的位移。结果如表4及图37所示,在图37中,纵轴表示位移比率H(%),横轴表示接触比率S(%)。此外,在图37中,符号a、b、c、d分别表示图32(a)、(b)、(c)及(d)所示的实验结果。
表4
    接触比率(%)                    位移比率(%)
    三角柱     四角柱     六角柱     圆柱
    10     84.2     85.7     80.5     -
    33     72.1     70.5     68.1     73.7
    50     61.9     60.7     60.9     58.6
    67     52.2     55.2     51     48
    100     -     -     -     37.6
由表4及图37可知,形状记忆合金构件2的位移量不随弯曲构件162~165的形状(三角柱、四角柱等),而是随接触比率S而变化。此外,还得出接触比率S越小,位移量越大的结果。由此,可以理解,为了加大形状记忆合金构件2的位移量,并且加大接合部的宽度(为了抑制因形状记忆合金构件2的发热而熔融),最好选择边数较少的断面为三角形状的弯曲构件162(图33)。
如上所述,利用本实施形态的驱动装置161(图30)的话,由于把弯曲构件的形状做成近似多角形,所以可以抑制移动体3位移量降低的同时,选择可防止熔融的突出部的接合宽度。也就是说,可以在防止弯曲构件突出部熔融的同时,抑制移动体3位移量的降低,提高空间效率。即可以实现驱动装置的小型化。
实施形态13
图38及图39是为说明本发明实施形态13相关的形状记忆合金构件202和压接端子208的固定方法(铆接)的图。压接端子208,可以把形状记忆合金构件202的一端固定在弹性构件(例如图1所示的弹性构件4)及固定销等上。
如图38(a)所示,压接端子208由金属制的板状构件构成,具有近似长方形状的基部208b、在该基部208b的长边方向一端所形成的环状部208c、在基部208b的短边方向两侧所形成铆接部208a。使形状记忆合金构件202的一端位于压接端子208的基部208b的大致中央位置上,如图38(b)所示,通过弯折铆接部208a,则可以固定(铆接)形状记忆合金构件202和压接端子208。此外,也可以如图38(c)所示,把形状记忆合金构件202缠绕在一方的铆接部208a上,然后如图38(d)所示对铆接部208a进行弯折。
在本实施形态中,进而,如图39所示,在压接端子208和形状记忆合金构件202之间,由通电电路207通上电流。通电电路207接续在压接端子208的任意位置(包括形状记忆合金构件202被固定在压接端子208上的部分202b)和形状记忆合金构件202上靠近压接端子208的位置202a上。这里,利用通电电路207,在形状记忆合金构件202上,接通把温度加热到使形状记忆合金构件202记忆的形状消失的温度的电流(过电流)。由此,形状记忆合金构件202从上述位置202a靠压接端子208侧的部分,形状记忆消失。
本实施形态的作用效果如下,仅单把形状记忆合金构件202固定在压接端子208上,通过形状记忆合金构件202伴随通电(或者环境温度变化)引起加热冷却而反复进行伸缩,形状记忆合金构件202和铆接部208a的固定部分的可靠性降低,形状记忆合金构件202有可能从铆接部208a拔掉,或者被切断。在本实施形态中,利用形状记忆合金被加热到一定温度以上记忆的形状消失的性质,通过使形状记忆合金构件202被固定在压接端子208上的部分202b的形状记忆消失,使该部分202b不进行伸缩动作。结果,形状记忆合金构件202和压接端子208结合的可靠性提高,从而可以防止形状记忆合金构件202从压接端子208拔掉,或者被切断。
实施形态14
图40是表示本发明实施形态14相关的驱动装置211的立体图。图40所示的驱动装置211,在基座216上具有为位于四角形四个顶点而立设的销状的弯曲构件215a、215b、215c和215d。在基座216上,在弯曲构件215a和215d之间,从靠近弯曲构件215a的一方顺序立设了固定销219a和219b。细线状的形状记忆合金构件212,缠绕在弯曲构件215a、215b、215c和215d上。在形状记忆合金构件212的一端(固定端)安装了压接端子218a,该压接端子218a被固定在固定销219a上。此外,形状记忆合金构件212的另一端(自由端)安装了压接端子218b,该压接端子218b被固定在弹性构件214的一端上。弹性构件214的另一端被固定在固定销219b上。通电电路217被接续在弯曲构件215a~215d中最靠近形状记忆合金212固定端(压接端子218a)的弯曲构件215a和最靠近可动端(压接端子218b)的弯曲构件215d上。其他的构成与实施形态1相同。
这里,弯曲构件215a~215d构成了使形状记忆合金构件212弯曲的弯曲机构。弯曲构件215a~215d的周面与形状记忆合金构件212接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件212接合的接合部。基座216构成了对弯曲构件215a~215d进行保持的保持机构。
在以上构成中,通过利用通电电路217介于弯曲构件215a和215b在形状记忆合金构件212上通上电流,对形状记忆合金构件212加热使之收缩,从而可以使移动体(这里是压接端子218b)位移。这时,电流在形状记忆合金构件212中从弯曲构件215a到215d间流过,在形状记忆合金构件212的两端的压接端子218a和218b上没有电流流过。为此,形状记忆合金构件212被固定在压接端子218a和218b的各铆接部218c上的部分不伸缩,结果,提高了压接端子218a和218b与形状记忆合金构件212结合的可靠性。
为了说明本实施形态引起的效果,对图41(a)所示的比较例进行说明,该驱动装置211a,把在两端安装了压接端子218a和218b的形状记忆合金构件212配置成直线状。一方的压接端子218a被安装在立设于基座216上的固定销219a上,另一方的压接端子218b被安装在弹性构件214的一端上。弹性构件214的另一端被固定在立设于基座216上的固定销219b上。通电电路217的配线部217a(例如电缆)被接续在形状记忆合金构件212的固定端(压接端子218a)和可动端(压接端子218b)上。通过利用通电电路217在形状记忆合金构件212中通上电流,移动体(压接端子218b)位移。
可是,在这种驱动装置211a中,由于通电电路217的配线部217a所接续的压接端子218b移动,所以为了不使来自配线部217a的不需要的外力作用于移动体(压接端子218b),需要在配线部217a的周围等处留出空间。此外,还有可能使配线部217a和压接端子218b的例如用焊锡进行导电性接合的可靠性降低。
此外,在如图41(b)所示的驱动装置211b中,把形状记忆合金构件212弯折成V字形状,把安装在其两端上的压接端子218分别固定在立设于基座216上的两个固定销219a上,在V字弯折部上安装了移动体213。移动体213,被固定在弹性体214的一端,弹性构件214的另一端被固定在立设于基座216上的固定销219b上。通电电路217被接续在两个固定219a上,介于固定219a及压接端子218向形状记忆合金构件212供应电流。
可是,在这种驱动装置211b中,由于压接端子218通上电流,所以形状记忆合金构件212被固定在压接端子218上的部分将会反复伸缩,结合部分的可靠性降低,从而容易发生形状记忆合金构件212从压接端子218拔掉,或者形状记忆合金构件212被切断等问题。
对此,在本实施形态相关的驱动装置211中,由于可以把通电电路217的配线部接续在弯曲构件215a和215d上,所以可以防止配线部的影响涉及到移动体(这里为压接端子218b)。因此,不需要在配线部的周围等确保一定的空间,从而可以使驱动装置211的构成简化和小型化。此外,由于压接端子218a和218b中没有通上电流,所以形状记忆合金构件212被固定在压接端子218a和218b上的部分不进行伸缩,因而将提高压接端子218a和218b与形状记忆合金构件212结合的可靠性。
实施形态15
图42是表示本发明实施形态15相关的驱动装置221a构成的立体图。在上述实施形态14(图40)中,虽然分别从最靠近形状记忆合金构件212可动端及固定端的弯曲构件215d和215a处供应电流,但是在本实施形态中,在最靠近形状记忆合金构件222固定端(压接端子228a)的弯曲构件225a上加上电位V1,使相邻的弯曲构件225d接地,进而在相邻的弯曲构件225c上加上电位V2,使最靠近可动端(压接端子228b)的弯曲构件225d接地。在对压接端子228a进行固定的销229a上加上电位V1,不在压接端子228a上通上电流。其他构成与实施形态14相同。
这里,弯曲构件弯曲构件225a~225d构成了使形状记忆合金构件222弯曲的弯曲机构。弯曲构件225a~225d的周面与形状记忆合金构件222接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件222接合的接合部。基座226构成了对弯曲构件225a~225d进行保持的保持机构。
在以上构成中,电流在形状记忆合金构件222从弯曲构件225c到225b的区间、从弯曲构件225c到225d的区间、以及从弯曲构件225a到225b的区间流动。结果,形状记忆合金构件222的各区间被加热而收缩,从而移动体(这里是压接端子228b)位移。
也就是说,电流并不是一律在整个形状记忆合金构件222上流过,而是各区间独立流过。流过形状记忆合金构件222各区间的电流的电阻值,由于与一律流过电流的情况相比比较小,所以即使得到与实施形态14相同的电流值,也可以把必需的电压控制较小。
此外,例如通过把加在弯曲构件225a上的电位设置为0,也可以只在形状记忆合金构件222的两个边(弯曲构件225b和225c间以及弯曲构件225c和225d间)通上电流等,选择通电的部分。这样的话,由于形状记忆合金构件222中只有通电的部分伸缩,所以可以选择移动体(这里是压接端子228b)的位移量。
在利用形状记忆合金构件的长边方向局部通电的方法使位移量可变的构成中,使形状记忆合金构件与销等供电构件(这里是弯曲构件225a~225d)接合进行供电的方法是有效的。其他方法,可以考虑在形状记忆合金构件上安装供电用导线的方法,但是为了增多位移量的选择种类就必须安装多条导线。为此,为了外力不影响形状记忆合金构件,需要有为导线配线的较大的空间,驱动装置小型化困难。此外,虽然在形状记忆合金构件的焊锡接合的可靠性不高时使用压接端子等,但是数量增多时,同样会产生需要较大空间的问题。对此,如本实施形态所示,如果采用使形状记忆合金构件222接合在销状的弯曲构件225a~225d进行供电的方法的话,那么就不需要安装多条导线,因此,在可选择位移量的同时可使驱动装置小型化。
在本实施形态中,虽然以约90度把形状记忆合金构件222缠绕在销状的弯曲构件225a~225d(供电构件)上,但是缠绕角不限于90度,弯曲构件225a~225d也不限于销状。此外,也可以使用弹簧接点那样的其他接点使形状记忆合金构件222和供电构件接合进行供电。即使这样做,也可以实现驱动装置的小型化。
另外,如图43所示,即使把形状记忆合金构件222多次缠绕在弯曲构件225a~225d上的情况,由于在相同区间(例如弯曲构件225a和225b间)的形状记忆合金构件222并联流过电流,所以可以与把形状记忆合金构件222只在弯曲构件225a~225d上缠绕一次的情况(图42)一样供应电流。此外,由于可以增加形状记忆合金构件222的全长,所以即使驱动装置221b小型化,也可以使移动体(压接端子228b)得到充分的位移量。
如上所述,利用本实施形态的话,通过把电流流过形状记忆合金构件222的每个区间,可以把电压控制较低,此外,也可以选择移动体的位移量。特别是手机装置等移动终端装置,由于可使用的电压经常限定较低,所以可用低电压驱动且适合小型化的本实施形态相关的驱动装置,是极其有用的。
实施形态16
图44是表示本发明实施形态16相关的驱动装置231a的立体图。在上述实施形态14中,在形状记忆合金构件212的全长一律流过电流,相比之下,在本实施形态中,形状记忆合金构件232各区间流过不同的电流。这是因为考虑到在形状记忆合金构件232上除了弹性构件234的赋能力外还加上了与弯曲构件的摩擦负荷,其摩擦负荷的大小因形状记忆合金构件232的长边方向的位置不同而异。
首先,就作为本实施形态前提的实验进行说明。在图45所示的实验中,在接触比率为33%的圆筒形状的弯曲构件235上缠绕细线状的形状记忆合金构件232,通过通电电路237使电流只流过形状记忆合金构件232的直线部分(未缠绕在弯曲构件235上的部分)。形状记忆合金构件232的通电部分的长度为50mm。形状记忆合金构件232的通电部分的一端(固定端)固定在固定销239a上,测量通电部分的另一端(可动端233)的位移量。此外,为了不因形状记忆合金构件232的位移引起负荷量的变化,替代弹簧构件,把重30g的砝码234a安装在形状记忆合金构件232的可动端。弯曲构件235由POM制成,如图36(b)所示,它是接触比率为33%,直径为10mm的近似圆筒状构件。为了对把形状记忆合金构件232缠绕在弯曲构件235上的摩擦负荷的影响进行评价,把形状记忆合金构件232在圆筒构件235缠绕1周(360度)、2周(720度)以及3周(1080度)分别进行实验。缠绕数越多,摩擦负荷越大。表5及图46所示的是使电流值在60mA至180mA范围变化,对上述可动端233的位移量R进行测量的结果。此外,在图46中,纵轴表示形状记忆合金构件232的上述可动端233的位移量R(mm),横轴表示形状记忆合金构件232所流过的电流I(mA)。此外,符号a、b、c分别与把形状记忆合金构件232缠绕1周(360度)、2周(720度)以及3周(1080度)时的数据对应。
表5
    缠绕角度(度)                                  电流值(mA)
    60   80   100   120   140   160   180
    360     0.097   1.420   1.473   1.637   1.581   1.662   1.662
    720     -   0.294   1.195   1.225   1.265   1.344   1.423
    1080     -   0.468   0.672   0.976   1.118   1.203   1.145
由表5及图46可知,形状记忆合金构件232缠绕一周时(a),位移量在电流I位于80mA附近达到峰值,即使电流超过80mA,位移量R也不会有较大变化。此外,形状记忆合金构件232缠绕二周时(b),位移量在电流I位于100mA附近达到峰值,即使电流超过100mA,位移量R也不会有较大变化。形状记忆合金构件232缠绕三周时(c),位移量在电流I位于160mA附近达到峰值,即使电流超过160mA,位移量R也不会有较大变化。由该结果可知,通过根据摩擦力选择合适的电流,则可以控制驱动装置231的消耗电能,同时得到几乎最大的位移量。
根据这个结果,就本实施形态相关的驱动装置231a进行说明,如图44所示,在本实施形态相关的驱动装置231a中,在基座236上,在构成四角形各顶点的位置上,分别设置了四个弯曲构件235a、235b、235c和235d。弯曲构件235a~235d的内侧,配置了四个弯曲构件235e、235f、235g、235h,进而在其内侧,配置了四个弯曲构件235i、235j、235k、235l。基板236的大致中央部,配置了第十三个弯曲构件235m以及固定销239b。
细线状的形状记忆合金构件232被缠绕在基座236上的共有十三个的弯曲构件235a~235m上。也就是说,形状记忆合金构件232把最外侧的弯曲构件235a~235d缠绕一周后,再对其内侧的弯曲构件235e~235h缠绕一周,进而再对内侧的弯曲构件235i~235l缠绕一周,在弯曲构件235m上弯曲。弯曲构件235m上弯曲的形状记忆合金构件232的一端(固定端)安装了压接端子239d,该压接端子239d被固定在固定销239b上。形状记忆合金构件232的另一端(可动端)安装了压接端子239c,该压接端子239c在基座236的外周附近,被固定于弹性构件234的一端。弹性构件234的另一端被固定在基座236上所立设的固定销239a上。
此外,弯曲构件235a~235m构成了使形状记忆合金构件232弯曲的弯曲机构。弯曲构件235a~235m的周面与形状记忆合金构件232接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件232接合的接合部。基座236构成了对弯曲构件235a~235m进行保持的保持机构。
在最靠近形状记忆合金构件232可动端的弯曲构件235a上加上电位Va,把形状记忆合金构件232从弯曲构件235a缠绕了一周的位置的弯曲构件235e接地。进而,在形状记忆合金构件232从弯曲构件235a缠绕了二周的位置的弯曲构件235i上加上电位Vb,把缠绕了二周半的位置的弯曲构件235k接地。在最靠近形状记忆合金构件232固定端的弯曲构件235m上加上电位Vc。由此,电流Ia流过形状记忆合金构件232从弯曲构件235a到弯曲构件235e的区间,电流Ib流过从弯曲构件235i到弯曲构件235e的区间。此外,电流Ic流过从弯曲构件235i到弯曲构件235k的区间,电流Id流过从弯曲构件235m到弯曲构件235k的区间。另外,使用导电性的螺旋弹簧作为弹性构件234,通过在固定销239a上加上与弯曲构件235a相同的电压(Va),可以使电流不流过压接端子239c。此外,通过在固定销239b上加上与弯曲构件235m相同的电压(Vc),可以使电流不流过压接端子239d。由于压接端子239c和239d没有电流流过,所以如上所述在压接端子239c和239d的铆接部239e上形状记忆合金构件232不会伸缩,提高了结合的可靠性。
在形状记忆合金构件232上,越靠近可动端(压接端子239c),则通电时的摩擦负荷越小。此外,如果电流流过的区间的长度较长的话,那么由于对于同一电流的位移量也较大,所以即使摩擦负荷大致相同,需要较小的电流值即可。从弯曲构件235e到弯曲构件235i的区间(电流Ib流过的区间),与从弯曲构件235a到弯曲构件235e的区间(电流Ia流过的区间)相比,由于摩擦负荷较大区间长度稍短,所以电流Ib设定比电流Ia大。参照图46的实验结果,电流Ia例如设定为80mA,电流Ib例如设定为100mA。此外,从弯曲构件235i到弯曲构件235k的区间(电流Ic流过的区间),与从弯曲构件235e到弯曲构件235i的区间(电流Ib流过的区间)相比,由于摩擦负荷较大区间长度也较短,所以电流Ic设定比电流Ib大。从弯曲构件235m到弯曲构件235k的区间(电流Id流过的区间),与从弯曲构件235i到弯曲构件235k的区间(电流Ic流过的区间)相比,由于摩擦负荷稍大区间长度相同,所以电流Id设定比电流Ic大,或者设定几乎相同。电流Ic和Id根据图46的实验结果例如设定为160mA。
如上所述,根据形状记忆合金构件232的缠绕位置,考虑摩擦负荷,通过改变流过形状记忆合金构件232中的电流值,可以在把消耗电能控制较小的同时,得到最大限度的位移量。
此外,在图44所示的构成中,虽然把形状记忆合金构件232的可动端239c(以及弹性构件234)配置在最外侧,但是也可以把固定端239d配置在最外侧,把可动端239c配置在最内侧。但是,把可动端239c配置在最外侧可以以低的消耗电能得到大的位移。这是因为,把可动端239c配置在最外侧,因为形状记忆合金构件232的外周部分的长度变长所以位移量变大,而且由于弹性构件234引起的负荷及弯曲构件的摩擦负荷的总和(相对于位移量)相对变小,所以为得到所希望位移量所需的电流值可以较小。
图47是表示本实施形态其他电压施加例的立体图。在图47所示的例子中,弯曲构件235a接地,在形状记忆合金构件232缠绕半周的位置的235c上加上电位Va。同样,把形状记忆合金构件232缠绕一周的位置的弯曲构件235e接地,在缠绕一周半的位置的弯曲构件235g上加上电位Vb。进而,把形状记忆合金构件232缠绕二周的位置的弯曲构件235i接地,在缠绕二周半的位置的弯曲构件235k上加上电位Vc,把缠绕三周的位置的弯曲构件235m接地。由此,电流Ia流过从弯曲构件235c到弯曲构件235a的区间,电流Ib流过从弯曲构件235c到弯曲构件235e的区间。此外,电流Ic流过从弯曲构件235g到弯曲构件235e的区间,电流Id流过从弯曲构件235g到弯曲构件235i的区间。进而,电流Ie流过从弯曲构件235k到弯曲构件235i的区间,电流If流过从弯曲构件235k到弯曲构件235m的区间。各电流值可以设定为Ia≤Ib≤Ic≤Id≤Ie≤If,例如,根据图46的实验结果,可以设定电流Ia及Ib约为80mA,电流Ic及Id约为100mA,电流Ie及If约为160mA。此外,在图47所示的构成例中,作为电源电路,可以选择定电压电路及定电流电路任一个。
另外,也可以选择性流过电流以替代流过所有电流Ia~If。通过在形状记忆合金构件232全长上选择流过电流的部分(伸缩的部分)和不流过电流的部分(不伸缩的部分),可以使形状记忆合金构件232的位移量可变。
图48是表示本实施形态相关的驱动装置231c的立体图。通电电路237c具有定电流电路238a、238b、238c。定电流电路238a,一方的端子被接续在弯曲构件235m上,另一方的端子被接续在弯曲构件235a上。定电流电路238b,一方的端子被接续在弯曲构件235m上,另一方的端子被接续在弯曲构件235e上。定电流电路238c,一方的端子被接续在弯曲构件235m上,另一方的端子被接续在弯曲构件235i上。在弯曲构件235m和弯曲构件235i之间,由定电流电路238a、238b、238c,通上电流Ia+Ib+Ic。此外,在弯曲构件235i和弯曲构件235e之间,由定电流电路238a、238b,通上电流Ia+Ib。再有,在弯曲构件235e和弯曲构件235a之间,由定电流电路238a,通上电流Ia。也就是说,在形状记忆合金构件232中,弯曲构件235m和弯曲构件235i间流过的电流最多,其次是弯曲构件235i和弯曲构件235e间流过的电流,弯曲构件235e和弯曲构件235a间流过的电流最少。具体地,考虑图46的实验结果,可以设最大的电流(Ia+Ib+Ic)为160mA,其次较大的电流(Ia+Ib)为100mA,最小的电流(Ia)为80mA。这时,可以把电流Ib设为20mA,电流Ic设为60mA。
图49是图48所示的通电电路237c的方框图。如图49所示,设形状记忆合金构件232的全长L(这里是指从弯曲构件235a到弯曲构件235m的长度)为15mm,设形状记忆合金构件232的弯曲构件235a和235e间的长度L3、弯曲构件235e和235i间的长度L2以及弯曲构件235i和235m间的长度L1各为5mm,把形状记忆合金构件232的电阻值设为0.5Ω/mm。当在形状记忆合金构件232的弯曲构件235m和弯曲构件235i间流过电流Ia+Ib+Ic(160mA),在弯曲构件235i和弯曲构件235e间流过电流Ia+Ib(100mA),在弯曲构件235e和弯曲构件235a间流过电流Ia(80mA)的话,则全部消耗电能为0.105W。对此,如图50中作为比较例所示的方框图那样,形状记忆合金构件232的全长L(15mm)流过一定电流160mA时的消耗电能为0.192W。从这个结果可知,如图49所示,通过把电流分离进行供应,则可以把消耗电能降低到55%。
图51是为说明图48所示的定电流电路238a~238c的电路图。在定电流电路238c中,电阻238d(R0)是电流值检测电阻。该电阻238d(R0)流过电流238e(Ic)的话,则在电阻238d(R0)的两端产生Ic×R0的电位差。该电位差将成为接入运算放大器238f负输入端子238g的输入电压。此外,可由电阻238h(R1)及可变电阻238i(VR)设定接入运算放大器238f正输入端子238j的输入电压(基准电压)。运算放大器238f通过工作使FET(电场效应晶体管)238k的G端子238l的电位改变,并对从D端子238m流到S端子238n的电流进行调整,以及使运算放大器238f的负输入端子238g的电位与正输入端子238j的电位一致而动作。结果,运算放大器238f的负输入端子238g的电位一定,电流(Ic=V/R0)238e与形状记忆合金构件232的电阻值无关为一定。定电流电路238a和238b也与定电流电路238c一样进行动作。
此外,这里是把定电流电路238a~238c作为吸入型定电流电路进行说明的,但并不限于此,也可以使用吐出的定电流电路。这时,在最靠近形状记忆合金构件2固定端的弯曲构件235m上加上接地电位,各电流Ia、Ib和Ic的朝向与图49相反。
如上所述,利用本实施形态的话,通过在形状记忆合金构件232的各部分适当地流过与摩擦负荷等相应的电流,则可以以较少的消耗电能得到较大的位移量。
实施形态17
图52是表示本发明实施形态17相关的驱动装置241a构成的立体图。在上述实施形态14~16中,把形状记忆合金构件缠绕在销状的多个弯曲构件上,并介于该弯曲构件使电流接通形状记忆合金构件中,然而在本实施形态中,进而把销状的弯曲构件机械且导电地接合在电子电路基板上。
如图52所示,驱动装置241a,在电子电路基板249上,销状的弯曲构件245a、245b、245c和245d以被机械接合的状态立设着。进而,弯曲构件245a~245d中,至少弯曲构件245a和245d导电地被接合在电子电路基板249上。此外,弯曲构件245a和245d间,从靠近弯曲构件245a的一方顺序立设了固定销249a和249b。
形状记忆合金构件242,其一端(固定端)介于压接端子248a被固定在固定销249a上,并分别各以约90度缠绕在弯曲构件245a、245b、245c和245d上。形状记忆合金构件242的另一端(可动端)介于压接端子248b被固定在弹性构件244的一端,弹性构件244的另一端被固定在固定销249b上。其他的构成与实施形态14相同。
此外,弯曲构件245a~245d构成了使形状记忆合金构件242弯曲的弯曲机构。弯曲构件235a~235d的周面与形状记忆合金构件242接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件242接合的接合部。电子电路基板249构成了对弯曲构件245a~245d进行保持的保持机构。
在以上构成中,通过利用电子电路基板249介于弯曲构件245a和245d在形状记忆合金构件242上通上电流,对形状记忆合金构件242加热使之收缩,从而可以使移动体(这里是指压接端子248b)位移。
利用本实施形态的话,由于是用电子电路基板249保持弯曲构件245a~245d,所以不需要独立的基座,结果可以削减零部件数量,容易使驱动装置小型化。特别是把该驱动装置241a适用于上述实施形态14~16(图40、42~44、47~48)的话,则由于可以在电子电路基板249上形成通电电路(例如图40的通电电路217及图48的通电电路237c),所以可以很容易地向弯曲构件215、225、235(图40、42~44、47~48)供电。此外,由于可以用电子电路基板249形成为保持这些弯曲构件的基座216、226、236(图40、42~44、47~48),所以可以削减零部件数量,并且容易使驱动装置小型化。
图53是表示本实施形态驱动装置其他构成例的立体图。图53所示驱动装置241b,在基座246上,弯曲构件245a、245b、245c和245d立设着。在弯曲构件245a和245d间,从靠近弯曲构件245a的一方顺序立设了固定销249a和249b。形状记忆合金构件242,其一端(固定端)介于压接端子248a被固定在固定销249a上,并分别各以约90度缠绕在弯曲构件245a、245b、245c和245d上。形状记忆合金构件242的另一端(可动端)介于压接端子248b被固定在弹性构件244的一端,弹性构件244的另一端被固定在固定销249b上。
在图53所示的驱动装置241b中,进而相对于形状记忆合金构件242在与基座246相反的一侧,配置了电子电路基板249。在电子电路基板249上,弯曲构件245a~245d被机械地接合着。这里,在电子电路基板249所穿通的四个贯通孔上,分别嵌合着销状的弯曲构件245a~245d。此外,弯曲构件245a~245d中,形状记忆合金构件242通电所必需的弯曲构件245a和245d被导电地接合在电子电路基板249上。此外,也可以把所有的弯曲构件245a~245d导电以及机械地接合在电子电路基板249上。
在上述图52的驱动装置241a中,由于把弯曲构件245a~245d接合在电子电路基板249上,所以虽然伴随形状记忆合金构件242的伸缩而发生的驱动力比较小时可以稳定地保持弯曲构件245a~245d,但是驱动力较大作用于弯曲构件245a~245d的负荷较大时,一般认为稳定固定弯曲构件245a~245d比较困难,并且使导电接合的可靠性降低。对此,利用图53所示的驱动装置241b的话,由于用基座246进行弯曲构件245a~245d的固定,所以通过根据把该基座246作用于弯曲构件245a~245d的负荷进行设计,可以进行稳定的保持。此外,利用电子电路基板249和弯曲构件245a~245d的机械接合,由于电子电路基板249将辅助保持弯曲构件245a~245d,所以即使作用于弯曲构件245a~245d的负荷较大时,也可以更稳定地保持弯曲构件245。此外,通过把电子电路基板249夹着形状记忆合金构件242设在与基座246相反侧,还可以防止形状记忆合金构件242从弯曲构件245上脱落。
对于驱动装置241b而言,由于不要求电路基板249的强度,所以还可以使用薄板状的柔软基板,即所谓FPC(Flexible Printed Circuit)基板。
实施形态18
图54是表示本发明实施形态18相关的驱动装置251构成的立体图。在上述实施形态14~17中,是把形状记忆合金构件缠绕在销状的弯曲构件(例如图40中的弯曲构件215a~215d)上,然而在本实施形态相关的驱动装置251中,把形状记忆合金构件252缠绕于在由非导电性构件(例如塑料)组成的结构物上形成导电性构件的弯曲构件252上。
如图54所示,驱动装置251,具有沿着由塑料等非导电性构件形成的例如四角柱状的结构物255e的四角突出形成了近似圆筒状的四个突出部255a~255d的弯曲构件255。在弯曲构件255的突出部255a和255d间的侧面,从靠近突出部255a的一方顺序形成了固定构件258b和258a。形状记忆合金构件252,其一端(固定端)被固定在弯曲构件255的固定构件258b上,并各以90度缠绕在突出部255a、255b、255c和255d上。形状记忆合金构件252的另一端(可动端)介于移动体253被安装在弹性构件254的一端,弹性构件254的另一端被固定在固定构件258a上。
弯曲构件255,在最靠近形状记忆合金构件252固定端的突出部255a上具有导电性构件259a,在最靠近可动端的突出部255d上具有导电性构件259b。在这些导电性构件259a和259b上,接续了通电电路257。通过利用通电电路257,介于导电性构件259a和259b在形状记忆合金构件252上通上电流,形状记忆合金构件252被加热,被安装在其可动端上的移动体253位移。在图54中,虽然使通电电路257与弯曲构件255分离表示,但是可以把通电电路257形成在弯曲构件255的表面上,构成立体电路基板。
这里,具有突出部255a~255d的弯曲构件255构成了使形状记忆合金构件252弯曲的弯曲机构。突出部255a~255d的周面与形状记忆合金构件252接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件252接合的接合部。弯曲构件255构成了对突出部255a~255d进行保持的保持机构。
在以上构成中,通过利用通电电路257介于弯曲构件259a和259b在形状记忆合金构件252上通上电流,对形状记忆合金构件252加热使之收缩,从而可以使移动体253位移。
利用本实施形态的话,由于在弯曲构件255一体形成的接合部258a~258d上缠绕了形状记忆合金构件252,所以可以提高接合部258a~258d的刚性。因此,即使在施加于接合部258a~258d上的负荷较大时,也可以抑制接合部258a~258d的变形,提高导电性构件259a和259b与通电电路257的导电性接续的可靠性。特别是即使与把形状记忆合金构件252缠绕在销状的弯曲构件上时的情况(例如图52)相比,通电电路257与导电性构件259a和259b的机械接合强度较高,导电性接合的可靠性较高。此外,通过在弯曲构件255上形成通电电路257以构成立体电路基板249,如图53所示,也不需要用基座246和电子电路基板249夹着销状的弯曲构件245a~245d的构成,结果,可以在维持上述导电性接合以及机械接合的可靠性等的同时,使驱动装置小型化。
实施形态19
图55是表示本发明实施形态19相关的驱动装置261a构成的立体图。在图55所示的驱动装置261a中,外周面具有微小凸部265e的近似圆筒状的弯曲构件265a,可旋转地被支持在基座266上。形状记忆合金构件262,其一端(固定端)被固定在设在基座266上的固定销269a上,一边与弯曲构件265a的凸部265e接合,一边以约180度缠绕在弯曲构件265a。形状记忆合金构件262的另一端(可动端)介于移动体263被安装在弹性构件264的一端,弹性构件264的另一端被固定于设在基座266上的固定销269a上。通电电路267被接续在固定销269a和269b上。其他构成与实施形态1相同。
此外,弯曲构件265a构成了使形状记忆合金构件262弯曲的弯曲机构。弯曲构件265a的凸部265e与形状记忆合金构件262接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件262接合的接合部。基座266构成了对弯曲构件265a进行保持的保持机构。
在以上构成中,通过利用通电电路267介于固定销269a和269b在形状记忆合金构件262上通上电流,对形状记忆合金构件262加热使之收缩,从而可以使移动体263位移。
图56(a)~(c)是表示有关驱动装置261a效果的实验装置261b、261c、261d的立体图。在图56(a)所示的实验装置261b中,在没有凸部的、不能旋转的直径为10mm的圆筒形状的弯曲构件265b上缠绕了细线状的形状记忆合金构件262。形状记忆合金构件262的一端(固定端)被固定在固定销269a上,另一端(可动端)安装了50g的砝码264a。在包括形状记忆合金构件262被缠绕在弯曲构件265b上的部分的范围内,利用通电电路267通上140mA的直流电流,从而可以测量形状记忆合金构件262的可动端的位移量。在图56(b)所示的实验装置261c中,没有凸部的直径为10mm的圆筒形状的弯曲构件265c在基座266上可旋转地被支持着,其他条件与图56(a)的实验装置261b相同。在图56(c)所示的实验装置261d中,外周面具有凸部265e的直径为10mm的弯曲构件265d在基座266上可旋转地被支持着,其他条件与图56(b)的实验装置261b相同。弯曲构件25的接触比率(凸部265e与形状记忆合金构件262接触的长度与弯曲构件265d的全周之比)为33%。图56(a)~(c)所示的弯曲构件261b、261c、261d都是由POM制成。
使用图56(a)~(c)所示的实验装置,把形状记忆合金构件262的缠绕角替换为360度(一周)、450度(一周半)、720度(二周),测量了形状记忆合金构件262可动端的位移量。此外,加上图56(c)所示的实验装置261d,还就使弯曲构件265d的旋转固定时的情况进行了同样实验。结果如表6及图57所示。此外,在图57中,纵轴是位移比率H(%),横轴是缠绕角θ(度)。此外,在图57中,符号a是使用没有旋转的圆筒状的弯曲构件265b(图56(a))时的数据;符号b是使用可旋转的圆筒状的弯曲构件265c(图56(b))时的数据;符号c是使用没有旋转且接触比率为33%的弯曲构件(图中未显示)时的数据;符号d是使用可旋转且接触比率为33%的弯曲构件265d(图56(c))时的数据。
表6
    弯曲构件的旋转(接触比率)                    位移比率(%)
    一周     一周半     二周     平均
    不能旋转(33%)     69.2     56.0     51.8     59.0
    可旋转(33%)     79.0     70.2     68.1     72.4
    不能旋转(100%)     24.8     26.6     25.3     25.6
    可旋转(100%)     30.9     41.1     38.8     36.9
由图57可知,通过使用可旋转的弯曲构件265c(符号b)以替代不旋转的圆筒状的弯曲构件265b(符号a),形状记忆合金构件262的位移量将增加至约1.2~1.5倍。进而,还可知,使用可旋转且接触比率为33%的弯曲构件265d(符号d)的话,形状记忆合金构件262的位移量约增至2.7~3.2倍。
从以上结果可知,利用本实施形态的话,通过使用可旋转且外周面具有凸部的弯曲构件261a,则可以更加增大移动体263的位移量。作为把细线状的形状记忆合金构件缠绕在滑轮上的驱动装置,有特开平8-776743号公报及特开平10-148174号公报所公示的装置,通过在这些滑轮上形成凸部以减小接触比率,则可以得到更大的位移量。
此外,可旋转的弯曲构件,并不限于圆筒状,既可以是实施形态12所说明那样的三角柱状等多角柱状,或者也可以是沿闭路配置的多个销。
实施形态20
图58是表示本发明实施形态20相关的驱动装置271a构成的立体图。本实施形态相关的驱动装置271a,相对于实施形态19相关的驱动装置261a(图55)而言,其不同之处在于,是在弯曲构件275a的外周面突出形成的销279c上缠绕了形状记忆合金构件272。
如图58所示,驱动装置271a,具有在外周面形成了多个微小凸部275e的近似圆筒形状的可旋转的弯曲构件275a。在该弯曲构件275a的外周面上,除了凸部275e外,还设有在弯曲构件275a的半径方向上突出的销(突起)279c。细线状的形状记忆合金构件272,其一端(固定端)介于压接端子278b被固定在基座276上的固定销279b上,并以例如360度缠绕在弯曲构件275a上。进而,形状记忆合金构件272,在被缠绕于弯曲构件275a上的途中,也以例如360度缠绕在销279c上。形状记忆合金构件272的另一端(可动端)介于压接端子278a被固定在弹性构件274的一端,弹性构件274的另一端被固定在基座276上所形成的固定销279a上。
此外,弯曲构件275a构成了使形状记忆合金构件272弯曲的弯曲机构。销279c从弯曲构件275a突出,构成了使形状记忆合金构件272进一步弯曲的突起。弯曲构件275a的凸部275e与形状记忆合金构件272接合的部分在弯曲机构中构成了与形状记忆合金构件272接合的接合部。基座276构成了对弯曲构件275a进行保持的保持机构。
在以上构成中,通过利用通电电路277在形状记忆合金构件272上通上电流,对形状记忆合金构件272加热使之收缩,从而可以使移动体(压接端子278a)位移。此外,伴随位移,弯曲构件275a也旋转。形状记忆合金构件272停止通电的话,形状记忆合金构件272被冷却而伸长至原来的长度,移动体(压接端子278a)回到原来的位置的同时,弯曲构件275a也回到原来的旋转位置上。
上述的实施形态19(图55),如滑轮在弯曲构件265的旋转位置任意时有效,本实施形态,则在弯曲构件275a的旋转位置受到限制时有效
图59是表示为对实施形态20的驱动装置271a中的移动体的位移量进行测量的实验装置271b的立体图。实验装置271b,把外周面具有凸部及销279c的弯曲构件275b可旋转地设在基座276上,弯曲构件275b的接触比率为33%。形状记忆合金构件272的一端(固定端)被压接端子278b固定于设在基座276上的固定销279b上。该形状记忆合金构件272以约360度缠绕在弯曲构件275b后,又以360度被缠绕在销279c上,进而以约360度被缠绕在弯曲构件275b上。形状记忆合金构件272的另一端(可动端),被压接端子278a固定在由螺旋弹簧组成的弹性构件274的一端,弹性构件274的另一端被固定于立设在基座276上的固定销279a上。通电电路277,被接续在固定销279a和279b上,介于这些固定销固定销279a和279b在形状记忆合金构件272上通上电流。此外,形状记忆合金构件272的直径约为60μm,长度约为83mm。在形状记忆合金构件272未被通电的状态下,弹性构件274的赋能力约为392×10-3N。由通电电路277流入形状记忆合金构件272中的电流值为140mA。从形状记忆合金构件272的弯曲构件275b到压接端子278a的长度C约为1.5mm。
使用图59所示的实验装置271b,测量利用通电电路277进行通电时的压接端子278a的位移量。再就没有把形状记忆合金构件272缠绕在销279c时以及对弯曲构件275b的旋转进行了固定时的情况,测量了位移量。结果如表7及图60所示。此外,在图60中,纵轴是位移比率H(%)。在横轴中,符号b是如图59所示把形状记忆合金构件272缠绕在销279c上时的数据;符号a是把形状记忆合金构件272缠绕在销279c上时的数据;符号c是对弯曲构件275b的旋转进行了固定时(销279c上没有缠绕形状记忆合金构件272)的数据。
表7
    缠绕在销上     弯曲构件能/不能旋转     位移比率(%)
    缠绕     可旋转     56.9
    没有     可旋转     53.5
    没有     不能旋转     46.8
由图60可知,无论把形状记忆合金构件272缠绕在销279c上时(符号b)还是没有缠绕时(符号a),都可以得到几乎相同程度的位移量。此外,还可知无论哪种情况(符号a、b)都可以得到比弯曲构件275b旋转固定时(符号c)大的位移量。也就是说,形状记忆合金构件272缠绕在销279c上(即把形状记忆合金构件272相对弯曲构件275固定)引起的位移量的降低几乎微乎其微,因此可知可得到与实施形态19几乎相同的效果。
如上所述,利用本实施形态的话,即使弯曲构件275a的旋转位置受到限制(非任意)时,也可以得到与实施形态19效果同等的效果。
此外,可旋转的弯曲构件275a并不限于圆筒状,也可以是如实施形态12所说明的那样的三角柱状等多角柱状,可以得到同样的效果。
实施形态21
图61(a)是表示把实施形态1至4相关的驱动装置1、11、21、31(图1~2、9~11)适用于照相机透镜驱动时的构成例(驱动装置281a)的立体图。使用该驱动装置281a的照相机具有圆筒状的镜筒286a、相对该镜筒286a在与被拍摄物相反侧(后方)所设置的电路基板289d。镜筒286a的前端安装了透镜283e(图64(a)),在镜筒286a的内侧,设有由透镜框283a保持的透镜283b(图64(a))。透镜框283a被导轴283c和283d(图64(a))沿着透镜光轴X可移动地支持着。透镜框283a的一部分,贯穿镜筒286a上所形成的轴向槽突出在外部。此外,电路基板289d在利用透镜283e和283b对图像进行成像的位置上具有固定摄像元件289c(图64(a))。
在镜筒286a的外周面上,立设着多个销状的弯曲构件285。这些弯曲构件285,在镜筒286a的圆周方向上隔着间隔排列着。弯曲构件285,具有在镜筒286a的半径方向突出的主部、从该主部与镜筒286a的轴向几乎平行地突出的正交部285i。
细线状的形状记忆合金构件282,其一端(固定端)被固定于设在镜筒286a后端附近的固定构件289b上,并且一边缠绕在上述多个弯曲构件285上一边把镜筒286a几乎绕了一周,然后延长在镜筒286a的轴向。形状记忆合金构件282的另一端(可动端)被安装在上述透镜框283a的后端。透镜框283a的前端,固定了弹性构件284的一端,该弹性构件284的另一端被固定于设在镜筒286a前端附近的固定构件289a上。形状记忆合金构件282的两端,接续了通电电路287。
通过利用通电电路287在形状记忆合金构件282上通上电流进行加热,形状记忆合金构件282抵抗弹性构件284的赋能力进行收缩,透镜框283a向后方(箭头A方向)移动。通过停止对形状记忆合金构件282通电,形状记忆合金构件282被冷却伸长至原来的长度,利用弹性构件284的赋势力透镜框283a向前方(图中B方向)移动。结果,透镜283b(图64(a))向光轴X方向移动,例如进行变焦动作及聚焦动作。
由于这样构成,所以在不增加照相机镜筒286a长度的情况下,可以把全长较长(即位移量较大)的形状记忆合金构件282配置在镜筒286a的周围。此外,由于在销状的弯曲构件285上缠绕了形状记忆合金构件282,所以可以减小形状记忆合金构件282与弯曲构件285接触的长度与镜筒286a全周之比(即接触比率)。结果,与把形状记忆合金构件282配置成直线状的情况相比,可以抑制位移量的降低。
图61(b)是表示把实施形态6所说明的驱动装置51(图14)适用于照相机的透镜驱动时的构成例(驱动装置281b)的立体图。该驱动装置281b,在镜筒286a的外周,在圆周方向上形成了多个例如与实施形态6中说明的凸部54a(图14)相同的凸部285b。弯曲构件285a在透镜框283a的后方例如只形成了一个。形状记忆合金构件282,其一端(固定端)被固定在固定构件289b上,并且一边接合凸部285b一边把镜筒286a几乎绕了一周,然后以约90度缠绕在弯曲构件285a上,其另一端(可动端)被固定在透镜框283a上。此外,各凸部285b,在这里具有镜筒286a轴向较长的形状。其他构成与图61(a)所示的驱动装置281a相同。
利用本驱动装置281b,在不增加照相机镜筒286a长度的情况下,可以把全长较长(即可动端位移量较大)的形状记忆合金构件282配置在镜筒286a的周围。此外,由于在弯曲构件285a及凸部285b上缠绕着形状记忆合金构件282,所以可以减小形状记忆合金构件282与弯曲构件285a及凸部285b接触的长度与镜筒286a全周之比(即接触比率)。结果,与把形状记忆合金构件282配置成直线状的情况相比,可以抑制位移量的降低。
图62(a)是表示把实施形态18的驱动装置261a(图55)适用于照相机透镜驱动时的构成例(驱动装置281a)的立体图。该驱动装置281a,在镜筒286a的外周面,在圆周方向上具有可旋转的圆筒状环285c。圆筒状环285c的外周面,在圆周方向隔着间隔形成了多个参照图61(b)说明的凸部285b。形状记忆合金构件282,其一端(固定端)被固定在固定构件289b上,并且一边接合凸部285b一边把圆筒环285c几乎绕了一周,然后以约90度缠绕在弯曲构件285a上,其另一端(可动端)被固定于透镜框283a上。此外,圆筒状环285c,为了在旋转时不与固定构件289b干涉,具有切口285f。其他构成与图61(b)所示的驱动装置281b相同。
利用本驱动装置281c的话,由于接触比率小,且圆筒状环285c可旋转,所以正如实施形态18所说明那样,可以增加形状记忆合金构件282的位移量。
图62(b)是表示把实施形态19的驱动装置271a(图58)适用于照相机的透镜驱动时的构成例(驱动装置281d)构成的立体图。该驱动装置281d,在圆筒状环285d的外周面,为了位于镜筒286a外周面所立设的弯曲构件285a的略微后方,立设了销状的弯曲构件285e。形状记忆合金构件282,被缠绕在凸部285b上并把圆筒状环285c几乎绕了约1/4周后,被缠绕在弯曲构件285e上,进而被缠绕在凸部285b并把圆筒状环285c几乎绕了一周后,在弯曲构件285a上被弯曲约90度。其他构成与图62(a)所示的驱动装置281c相同。
利用该驱动装置281d的话,由于形状记忆合金构件282和圆筒状环285d的相对位置关系受到设于圆筒状环285d上的销状弯曲构件285e的限制,所以即使形状记忆合金构件282反复伸缩,圆筒状环285d的旋转位置也不会错位。为此,可以使对形状记忆合金构件282的固定端进行固定的固定构件289b,和圆筒状环285d的切口部285f的位置关系保持一定。
图63(a)及(b)是表示把实施形态5、11的驱动装置41、151(图12、图26)适用于照相机的透镜驱动时的构成例(驱动装置281e)的立体图及主视图。图63(c)是从与图63(a)不同方向看驱动装置281e的立体图。
如图63(a)及(b)所示,驱动装置281e,具有在镜筒286a前端附近所形成的弯曲构件285g、在镜筒286a后端附近所形成的弯曲构件285f。透镜框283a,在镜筒286a轴向,被配置在弯曲构件285g和285f之间。此外,在镜筒286a的外周面,在弯曲构件285g的更前方,突出形成了弯曲构件285h。在弯曲构件285g、285f和285h的外周面,形成了与形状记忆合金构件282接合的多个微小凸部。在镜筒286a的外周面,相对于透镜框283a,在镜筒286a的圆周方向错开位置设有固定构件289b。在透镜框283a和弯曲构件285g之间,设有固定构件289a。在固定构件289a和透镜框283a之间,设有弹性构件284。
形状记忆合金构件282的一端(固定端),被固定在固定构件289b(图63(c))上。形状记忆合金构件282从固定构件289b几乎沿着镜筒286a的轴向被引导到前方,在镜筒286a的前端附近,被弯曲构件285g弯曲约180度,几乎沿着镜筒286a的轴向被引导到后方。进而,形状记忆合金构件282,在镜筒286a的后端附近被弯曲构件285f弯曲约180度,几乎沿着镜筒286a的轴向被引导到前方。形状记忆合金构件282的另一端(可动端),被固定在透镜框283a上。此外,如图63(b)所示,形状记忆合金构件282在被弯曲构件285g弯曲180度时,通过还与弯曲构件285h接合,从而不会接触镜筒286a的外周面。
利用本驱动装置281e的话,在不增加照相机镜筒286a长度的情况下,可以把全长较长(即可动端位移量较大)的形状记忆合金构件282配置在镜筒286a的周围。此外,由于在外周面具有微小凸部的弯曲构件285h、285g和285f上缠绕着形状记忆合金构件282,所以可以抑制位移量的降低。
上述实施形态12,在使用多角柱状的弯曲构件时,虽然说明了最好使用近似三角柱(断面为近似三角形),然而,弯曲构件不是多角柱状时,正如实施形态3所示,在两个弯曲构件上卷绕形状记忆合金构件的构成,在可以一边确保一个弯曲构件对于形状记忆合金构件的接触长度,一边减小接触比率(由此抑制位移量的降低)方面是有利的。上述驱动装置281e,是把这种构成应用于照相机透镜驱动的例子。
以下,为了容易理解本实施形态相关的驱动装置的效果,就把形状记忆合金构件配置成直线状的驱动装置(图3)用于照相机的透镜驱动时的构成例进行说明。
图64(a)及(b)是表示把形状记忆合金构件2配置成直线状的驱动装置用于照相机的透镜驱动时的构成例(驱动装置281f)的侧剖面图及立体图。对于这种驱动装置281f而言,形状记忆合金构件282的一端(固定端)被固定于设在镜筒286a后端附近的固定构件289b上,形状记忆合金构件282的另一端(可动端)被固定在透镜框283a上。在镜筒286a的前端附近,设有固定构件289a,该固定构件289a和透镜框283a之间设有弹性构件284。在形状记忆合金构件282的两端,接续了通电电路287。可是,这种构成,由于形状记忆合金构件282以直线状被配置在镜筒286a上,所以镜筒286a光轴方向长度较短的照相机,只能配置全长较短的形状记忆合金构件282。此外,配置了全长较短的形状记忆合金构件282的长度,形状记忆合金构件282的位移量相对形状记忆合金构件282的全长为3~5%左右,所以存在着不能充分获得透镜283b的驱动距离的问题。
对此,本实施形态相关的驱动装置281a(图61(a))及其构成例相关的驱动装置281b~281e(图61(b)~图63(c)),通过利用弯曲构件285(或者弯曲构件285a~285h),可以沿着镜筒286a的外周面缠绕全长较长的形状记忆合金构件282。因此,即使小型照相机,使用全长较长的形状记忆合金构件282,也可以在确保透镜283b充分移动距离方面奏效。
此外,上述实施形态1至21,虽然通过在形状记忆合金构件上通上电流,使形状记忆合金构件加热和变形,但是并不限于此,也可以流过交流电流以替代直流电流。另外,既可以如特开平6-324740号公报所述,通上脉冲电流以加热形状记忆合金构件,也可以如特开平6-32296号公报所述,使用加热器对形状记忆合金构件加热。再有,也可以如特开平5-224136号公报所述,应用其他构成零部件对形状记忆合金构件加热。此外,也可以例如特开2000-318698号公报、特开平5-118272号公报、特开2003-28337号公报、特开平7-14376号公报、特开平8-179181号公报所述,通过环境温度的变化加热形状记忆合金构件。
另外,在利用弯曲构件使形状记忆合金构件弯曲,通过对形状记忆合金构件加热得到位移量的构成中,形状记忆合金构件和弯曲构件的接触部分较多的话,位移量降低较大,接触部分少的话,位移量降低较小,这个现象上面已经说明。这可以认为是因为,形状记忆合金构件和弯曲构件的接触部分,介于弯曲构件使形状记忆合金构件的热失去,形状记忆合金构件的温度上升受到抑制的缘故。考虑到这一点,利用通电加热形状记忆合金构件的方法在得到较大位移量方面是极其有效的。此外,弯曲构件温度上升较迟缓(形状记忆合金构件的热难以失去)时,利用环境温度的变化及外部加热器等对形状记忆合金构件进行加热的方法也是有效的。对此,对卷绕了形状记忆合金构件的构件进行加热,利用热传导间接加热形状记忆合金构件的构成(例如特开平5-224136号公报所述的构成),不能得到充分的位移量。
此外,除了减少形状记忆合金构件和弯曲构件的接触部分以外,还可以通过使用热传导率较低的材料用于弯曲构件(或者与形状记忆合金构件接合的接合部),以抑制形状记忆合金构件位移量的降低。
另外,上述的实施形态1至21,作为为给形状记忆合金构件赋能的弹性构件,使用了拉伸螺旋弹簧,但是并不限于此,可以使用压缩螺旋弹簧、扭转螺旋弹簧、板弹簧和橡胶等。再有,弹性构件的材质,并不限于金属等导电性材料。此外,使用导电性以外的材料作为弹性构件,并且通过通电加热形状记忆合金构件时,则可以在形状记忆合金构件的两端间通电。进而,如果即使不使用弹性构件,也可以对形状记忆合金构件进行赋能的话,则可以采用例如利用重力对移动体进行赋能等各种方法。

Claims (6)

1.一种驱动装置,其特征在于,具备
可弯曲的形状记忆合金构件、
使上述形状记忆合金构件的长度方向产生张力的赋能机构、
为使上述形状记忆合金构件弯曲且具有与上述形状记忆合金构件接合的多个接合部的弯曲机构、
为使形状记忆合金构件通上电流的通电电路,
上述接合部与上述形状记忆合金构件接合,在上述形状记忆合金构件上产生长度方向的张力,
上述通电电路通过上述接合部在上述形状记忆合金构件上通上电流。
2.如权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,上述通电电路通过上述多个接合部中分别最靠近上述形状记忆合金构件两端的两个接合部,在上述形状记忆合金构件上通上电流。
3.如权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,上述通电电路通过上述多个接合部中相邻的个接合部,在上述形状记忆合金构件上通上电流。
4.如权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,上述通电电路通过上述接合部而在上述形状记忆合金构件上通上的电流,因上述形状记忆合金构件长度方向的位置而不同。
5.如权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,上述接合部为销状的构件。
6.如权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,上述多个接合部是在由绝缘材料组成的结构体表面上所形成的、具有导电性的部分。
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