CN109563818B

CN109563818B - 驱动致动器的方法、致动器及制造致动器的方法

Info

Publication number: CN109563818B
Application number: CN201880002269.XA
Authority: CN
Inventors: 林直毅; 田头健司; 金子由利子; 平冈牧
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2038-05-23
Also published as: CN109563818A; JPWO2019021604A1; JP6534134B1; WO2019021604A1

Abstract

本发明是一种驱动致动器的方法，具备以下的步骤(a)及步骤(b)：(a)向致动器施加张力的步骤，在此，致动器具备纤维及线缆，纤维沿着其长轴的周围而被扭转，纤维被折叠成具有圆筒状的线圈的形状，纤维通过加热而沿着线圈的中心轴向收缩，且通过散热而复原，纤维由结晶性高分子形成，纤维的一端固定于线缆的一端，纤维的另一端固定于线缆的另一端，线缆比纤维的自然长度长，张力以使纤维的长度变得与线缆的长度相等的方式沿着线圈的中心轴向施加；及(b)加热纤维而使纤维收缩的步骤。由此，每次在加热时致动器以预先确定的收缩率收缩。

Description

驱动致动器的方法、致动器及制造致动器的方法

技术领域

本发明涉及驱动致动器的方法、致动器及制造致动器的方法。

背景技术

专利文献1公开了一种线圈状及非线圈状纳米纤维捻线及聚合物纤维的扭转及拉伸致动器。

非专利文献1公开了一种由直链状低密度聚乙烯形成的线圈状聚合物纤维。根据非专利文献1，该线圈状聚合物纤维通过加热而收缩，且通过散热而复原。非专利文献1公开了：在加热前沿着线圈状聚合物纤维的轴向而向其施加张力，根据该施加的张力的大小，加热时的线圈状聚合物纤维的收缩率(即，因加热而收缩后的线圈状聚合物纤维的长度/因散热而复原后的致动器本体的长度)不同。

专利文献2公开了一种能够在轴向上收缩的致动器。

专利文献3公开了一种形状记忆合金致动器及按摩器。在专利文献3的第0020段中公开了：在致动器设置有由在加压施加方向上限制棒状构件的卡合部的距离的非弹性体构成的线缆状的止动构件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/022667号

专利文献2：美国专利第4733603号说明书

专利文献3：日本特开2005-155388号公报

专利文献4：日本专利第6111438号公报

非专利文献

非专利文献1：Maki Hiraoka et.al.”Powerefficient low-temperature wovencoiled fibre actuator for wearable applications”Scientific Reports volume 6,Article number:36358(2016)

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种每次以预先确定的收缩率驱动在加热时收缩的致动器的方法。

用于解决课题的方案

本发明的驱动致动器的方法具备以下步骤：

一种驱动致动器的方法，具备以下步骤：

(a)向所述致动器施加张力的步骤，

在此，

所述致动器具备纤维及线缆，

所述纤维沿着其长轴的周围被扭转，

所述纤维被折叠成具有圆筒状的线圈的形状，

所述纤维通过加热而沿着所述线圈的中心轴向收缩，且通过散热而复原，

所述纤维由结晶性高分子形成，

所述纤维的一端固定于所述线缆的一端，

所述纤维的另一端固定于所述线缆的另一端，

所述线缆比所述纤维的自然长度长，

在此，所述自然长度是通过散热而复原且未被施加所述张力的所述纤维的长度，

所述张力以使所述纤维的长度变得与所述线缆的长度相等的方式沿着所述线圈的所述中心轴向施加；及

(b)加热所述纤维而使所述纤维收缩的步骤。

发明效果

在使用本发明的致动器时，向线圈状聚合物纤维施加张力。加热前的线圈状聚合物纤维的伸长依赖于该张力。线圈状聚合物纤维的收缩率也依赖于该张力。

在张力向线圈状聚合物纤维沿着其线圈的中心轴向施加时，线缆作为止动件发挥功能，线圈状聚合物纤维的长度变得与线缆的长度相等。因而，在加热前每次将一定的张力向线圈状聚合物纤维施加。因此，线圈状聚合物纤维每次在加热时以同一收缩率收缩。其结果，致动器每次在加热时始终以同一收缩量进行位移。

另一方面，在不存在线缆的情况下，在加热前向线圈状聚合物纤维施加的张力每次有可能不同。因此，线圈状聚合物纤维在每次加热时未必会以同一收缩率收缩。其结果，致动器在每次加热时未必会始终以同一收缩量位移。

本发明提供一种每次以预先确定的收缩率驱动在加热时收缩的致动器的方法。

附图说明

图1示出第1实施方式的致动器1的示意图。

图2A示出一端固定于顶棚170的纤维110的示意图。

图2B示出另一端安装有重物180的纤维110的示意图。

图2C示出加热时的纤维110的示意图。

图3是示出张力与收缩率之间的关系的一例的图表。

图4A示出一端固定于顶棚170的致动器1的示意图。

图4B示出被施加了张力400的致动器1的示意图。

图4C示出加热时的致动器1的示意图。

图5示出第2实施方式的致动器1的示意图。

图6示出第3实施方式的按摩设备6的示意图。

图7A示出加热前的按摩设备6安装于大腿800的状态的示意图。

图7B示出加热时的按摩设备6安装于大腿800的状态的示意图。

图8示出第4实施方式的按摩设备6的示意图。

图9A示出未被扭转且未被折叠的纤维9111a的示意图。

图9B是示出图9A的9B-9B线处的纤维9111a的截面的示意图。

图10A是示出TMA装置中的加热前的纤维110的状态的示意图。

图10B是示出TMA装置中的加热时的纤维110的状态的示意图。

图11示出在循环特性的评价中使用的试验装置的示意图。

图12示出专利文献4中的被扭转且被折叠的纤维9111c的示意图。

图13A示出未被施加张力的结晶性高分子的示意图。

图13B示出被施加了张力的结晶性高分子的示意图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1示出第1实施方式的致动器1的示意图。第1实施方式的致动器1具备纤维110、线缆120、第1固定端子130a及第2固定端子130b。

(致动器1的制造方法)

以下，说明本发明的致动器1的制造方法。

纤维110的制造方法的详情请参照先于本专利申请的专利文献4。专利文献4(即，日本专利第6111438号)、与专利文献4对应的美国专利申请15/245,145、中国专利申请201680000857.0及欧洲专利申请16767126.2作为参照而被援引于本申请。纤维110公开于非专利文献1。在本说明书中使用的术语“纤维110”对应于在该专利文献4中使用的术语“纤维”。

线缆120如以下这样准备。

首先，如图2A所示，将纤维110的一端固定于顶棚170。此外，纤维110由结晶性高分子构成。

接着，如图2B所示，将重物180安装于纤维110的另一端。由此，向纤维110施加张力T1。测定此时的纤维110的长度L11。

接着，如图2C所示，当使用加热器301将纤维110加热后，纤维110收缩。测定此时的纤维110的长度L21。作为加热器301，例如可以使用利用了近红外线放射的加热器或将热风吹到线圈上的热风机。

基于纤维110的长度L21算出收缩率D1(即，L21/L11)。

这样，调查张力T1与收缩率D1之间的关系。

同样，关于与张力T1不同的多个张力(T2、T3、T4…)分别调查张力与收缩率之间的关系。

通过以上方式来掌握张力与收缩率之间的关系。表1示出该关系的一例。

[表1]

图3是示出张力与收缩率之间的关系的一例的图表。

如图3所示，可认为纤维110的收缩率在某张力(在图3中是T3)下具有极小值。这是因为，在张力过小的情况或张力过大的情况下，可认为纤维110的收缩率大。在此，“纤维110的收缩率大”意味着相对于加热前的被施加了张力的纤维110的长度的加热时的纤维110的收缩量小。

在张力过小的情况下，具有线圈的形状的纤维110的线圈间的间隙窄。因而，可认为缺乏在纤维110的加热时纤维110收缩的余地，纤维110的收缩率大。

图13A示出未被施加张力的纤维110内的结晶性高分子的示意图。纤维110由结晶性高分子构成。结晶性高分子由结晶性高分子的晶体1301及作为将晶体1301彼此相连的非晶成分的高分子链1302构成。纤维110以高分子链1302的热运动为驱动源而收缩。如图13A所示，在未被施加张力的状态下，高分子链1302松弛。

图13B示出被施加了过大的张力(在图3中是T6)的纤维110内的结晶性高分子的示意图。在张力过大的情况下，将晶体1301彼此相连的高分子链1302的松弛消失，高分子链1302成为张紧的状态。由此，可认为高分子链1302的运动受到限制，纤维110的收缩率大。

接着，参照表1，根据预先确定的收缩率(即，期望的收缩率)来决定线缆120的长度。例如，在收缩率D1被选择为期望的收缩率的情况下，将足够长度的线缆120切断而准备长度为L11的线缆120。如以上这样，得到基于被预先施加了张力的所述纤维110被加热时的纤维110的收缩率而被调整了长度的线缆120。

接着，使用第1固定端子130a及第2固定端子130b(例如，圆形的压接端子)将线缆120的两端固定于纤维110的两端。

通过以上方式来得到图1所示的致动器1。

(纤维110)

纤维110的详情请参照先于本专利申请的专利文献4。

如该专利文献4所公开那样，纤维110可由线圈状聚合物纤维构成，该线圈状聚合物纤维由直链状低密度聚乙烯形成。

具有线圈的形状的纤维110通过加热而沿着线圈的中心轴收缩，且通过散热而复原。换言之，纤维110能够可逆地伸缩。作为一例，当一端被施加了10MPa的应力的纤维110被加热到摄氏90度时，纤维110收缩23％左右。当纤维110被冷却至室温时，纤维110复原成原来的长度。如专利文献4中也公开那样，纤维110例如能被加热到摄氏30度以上且摄氏100度以下的温度。与专利文献4的公开内容不同，在本发明中，只要能够通过扭转来制作具有线圈的形状的纤维110，则作为线圈状聚合物纤维的材质，也可以使用直链状低密度聚乙烯以外的结晶性高分子。例如，线圈状聚合物纤维的材质也可以是聚乙烯(例如，低密度聚乙烯或高密度聚乙烯)、尼龙(例如，尼龙6、尼龙6,6或尼龙12)或聚酯。

(线缆120)

线缆120与纤维110相邻地设置。

线缆120比纤维110的自然长度长。在此，纤维110的自然长度意味着通过散热而复原且未被施加张力的纤维的长度。如上所述，线缆120的长度基于预先被施加了张力的纤维110被加热时的纤维110的收缩率而调整。

线缆120由几乎不会因张力的施加或加热而伸缩的材料构成。在此，“几乎不会伸缩”意味着线缆120的伸缩量与纤维110的伸缩量相比小到可以忽视的程度。作为线缆120，例如可举出电线、金属线或丝线。

(第1固定端子130a及第2固定端子130b)

第1固定端子130a用于将纤维110的一端固定于线缆120的一端。同样，第2固定端子130b用于将纤维110的另一端固定于线缆120的另一端。

作为第1固定端子130a及第2固定端子130b，例如可以使用叉型压接端子或圆形的压接端子。

(致动器1的驱动方法)

首先，如图4A所示，将第1固定端子130a固定于顶棚170。

接着，如图4B所示，以使纤维110的长度变得与线缆120的长度相等的方式，对于致动器1，沿着纤维110的线圈的中心轴向而向纤维110施加张力400。此时，线缆120张紧。此外，图4B示出了使用长度为L11的线缆120的情况。即，根据表1，图4B示出了选择D1作为期望的收缩率的情况。

接着，如图4C所示，由加热器301将纤维110加热，纤维110沿着线圈的中心轴向而收缩。此时，线缆120松弛。根据表1，此时的纤维110的长度是L21，得到期望的收缩率D1。

并且，当停止加热后，纤维110通过散热而沿着线圈的中心轴向伸长，恢复为图4B所示的原来的形状。换言之，纤维110通过散热而复原。

这些收缩及复原能够反复进行。

如以上这样，通过以使纤维110的长度变得与线缆120的长度相等的方式在纤维110的加热前使纤维110伸长，而在加热前向纤维110每次施加一定的张力。因此，每次在加热时纤维110以同一收缩率收缩。其结果，致动器1每次在加热时始终以同一位移量位移。

此外，若加热前的纤维110的长度与线缆120的长度大致相等，即，即使线缆120稍微松弛，在加热纤维110时纤维110也会大体以期望的收缩率收缩。在此，“线缆120稍微松弛”意味着线缆120在线圈的中心轴向上的长度为线缆120张紧时的长度的98％以上且比线缆120张紧时的该长度小。

虽然不必多言，但在致动器1不具备线缆120的情况下，有可能拉伸应力过小或拉伸应力过大，或者在加热前向纤维110施加的张力每次不同。因此，每次在加热时纤维110未必会以同一收缩率收缩。其结果，致动器1每次在加热时未必会始终以同一收缩量位移。

(第2实施方式)

图5示出第2实施方式的致动器1的示意图。第2实施方式的致动器1还具有加热装置。

加热装置具备电热线501及电源502。

电热线501以与纤维110的外周部相接的方式呈螺旋状地缠绕于纤维110。

电热线501例如由金属或导电性聚合物构成。电热线的形状的例子是丝线或薄板。为了提高电热线501的强度，可以使用由能够延伸的树脂(例如，热塑性树脂)构成的膜来包覆电热线501的侧面。

电源502用于向电热线501供给电力。通过供给电力，电热线501发热。由此，纤维110被加热。

(第3实施方式)

在第3实施方式中，说明具备第2实施方式的致动器1的按摩设备6。

图6示出第3实施方式的按摩设备6的示意图。

按摩设备6具备第2实施方式的致动器1及连结器601。

连结器601具备一对连结部。作为连结器601，例如可以使用粘扣带。在该情况下，一方的连结部601a具有刺毛表面，该刺毛表面在表面上具有许多刺毛状的突起，且另一方的连结部601b具有圆毛表面，该圆毛表面在表面上具有许多圆毛状的突起。通过将刺毛表面压靠于圆毛表面，一方的连结部601a连结于另一方的连结部601b。另一方的连结部601b相对于一方的连结部601a的连结部位能够调整。

第1固定端子130a例如使用未图示的螺栓及螺母而连接于一方的连结部601a。第2固定端子130b同样地连接于另一方的连结部601b。

按摩设备6通过使一方的连结部601a连结于另一方的连结部601b而装戴于人体。在装戴时，通过以使纤维110的长度变得与线缆120的长度相等的方式使纤维110伸长，而在加热前向纤维110每次施加一定的张力。因此，纤维110每次在加热时以同一收缩率收缩。其结果，致动器1每次在加热时始终以同一收缩量位移。

图7A及图7B示出按摩设备6的使用形态。此外，在图7A及图7B中，按摩设备6具有6条致动器1。另外，在图7A及图7B中，省略了线缆120、第1固定端子130a、第2固定端子130b、电热线501及电源502。

图7A示出加热前的按摩设备6安装于大腿800的状态。通过加热，各致动器1的纤维110收缩。其结果，如图7B所示，产生朝向大腿800的内侧而将大腿800系紧的力。

此外，若加热前的纤维110的长度与线缆120的长度大致相等，即，即使线缆120稍微松弛，在加热线圈时纤维110也会大体以期望的收缩率收缩。另外，按摩设备6也能安装于大腿800以外的部位，例如腓部。

在每次将按摩设备6向人体装戴时，需要向致动器1施加期望的张力，但在致动器1不具备线缆120的情况下，在加热前向纤维110施加的张力有可能每次不同。这是因为，被施加了张力时的加热前的致动器1的长度不固定。因此，每次在加热时纤维110未必会以同一收缩率收缩。其结果，致动器1每次在加热时未必会始终以同一收缩量位移。

(第4实施方式)

图8示出第4实施方式的按摩设备6的示意图。第4实施方式的按摩设备6除了具备3条致动器1以外，具有与第3实施方式的按摩设备6同样的结构。此外，在图8中，省略了电热线501及电源502。在该情况下，例如，即使在1根线缆120张紧而其他2根线缆120稍微松弛的状态下，也大体能够得到期望的收缩率。

此外，无需各致动器1具备线缆120，按摩设备6具备至少1根线缆120即可。

(实施例)

以下，参照实施例对本发明更详细地进行说明。

(实施例)

(实验例1A)

<纤维110的制作>

本申请的发明人按照专利文献4(即，日本专利第6111438号)的公开内容而得到了具有线圈的形状的纤维9111c(参照图12)。此外，以下，纤维9111c也被称作纤维110。纤维110的自然长度即长度L3是100mm。线圈化前的纤维110的截面积即与纤维9111a的中心轴9111LA方向垂直的截面(参照图9A及图9B)的面积S是0.0113mm²。

<拉伸应力与收缩率之间的关系的掌握>

使用热机械分析(Thermomechanical Analysis；TMA)装置测定了纤维110的收缩量。

具体而言，首先，如图10A所示，在TMA装置的夹头部401及402分别固定纤维110的一端及另一端，由张力产生部404经由夹头部401及探针403而向纤维110施加拉伸应力，直到成为向纤维110施加了3.5g的载荷即3MPa的拉伸应力的状态为止。此时的纤维110的长度L11是105.3mm。

此外，在本说明书中，拉伸应力由以下的数学式(I)定义。

拉伸应力(Pa)＝F/S (I)

在此，F表示向纤维110施加的张力，S表示线圈化前的纤维110的截面积(参照图10B)。

接着，纤维110由加热器405加热。通过1200秒钟的加热，纤维110的温度从30℃变为了70℃。

如图10B所示，纤维110通过加热而发生了收缩。由位移检测部406测定了加热时的纤维110的最大的收缩量ΔL。收缩量ΔL是5.26mm。在此，收缩量ΔL由以下的数学式(II)定义。

收缩量ΔL＝L11-L21 (II)

在此，L11表示被施加了拉伸应力的加热前的纤维110的长度，L21表示加热时的纤维110的长度。致动器1的收缩率是0.95。

(实验例1B)

除了向实验例1A的纤维110施加了7MPa的拉伸应力(即，8.1g的载荷)以外，进行了与实验例1A同样的实验。

向加热前的纤维110施加了7MPa的拉伸应力时的纤维110的长度是112.5mm。纤维110被加热时的收缩量ΔL是7.87mm，纤维110的收缩率是0.93。

(实验例1C)

除了向实验例1A的纤维110施加了10MPa的拉伸应力(即，11.5g的载荷)以外，进行了与实验例1A同样的实验。

向加热前的纤维110施加了10MPa的拉伸应力时的纤维110的长度是117.9mm。纤维110被加热时的收缩量ΔL是10.61mm，纤维110的收缩率是0.91。

(实验例1D)

除了向实验例1A的纤维110施加了12MPa的拉伸应力(即，13.8g的载荷)以外，进行了与实验例1A同样的实验。

向加热前的纤维110施加了12MPa的拉伸应力时的纤维110的长度是121.4mm。纤维110被加热时的收缩量ΔL是12.14mm，纤维110的收缩率是0.90。

(实验例1E)

除了向实验例1A的纤维110施加了14MPa的拉伸应力(即，16.2g的载荷)以外，进行了与实验例1A同样的实验。

向加热前的纤维110施加了14MPa的拉伸应力时的纤维110的长度是25mm。纤维110被加热时的收缩量ΔL是10.62mm，纤维110的收缩率是0.915。

(实验例1F)

除了向实验例1A的纤维110施加了30MPa的拉伸应力(即，34.6g的载荷)以外，进行了与实验例1A同样的实验。

向加热前的纤维110施加了30MPa的拉伸应力时的纤维110的长度是153.5mm。纤维110被加热时的收缩量ΔL是10.43mm，纤维110的收缩率是0.932。

(实验例1G)

除了向实验例1A的纤维110施加了40MPa的拉伸应力(即，46.1g的载荷)以外，进行了与实验例1A同样的实验。

向加热前的纤维110施加了40MPa的拉伸应力时的纤维110的长度是171.4mm。纤维110被加热时的收缩量ΔL是8.57mm，纤维110的收缩率是0.95。

(实验例1H)

除了向实验例1A的纤维110施加了50MPa的拉伸应力(即，57.6g的载荷)以外，进行了与实验例1A同样的实验。

向加热前的纤维110施加了50MPa的拉伸应力时的纤维110的长度是189.3mm。纤维110被加热时的收缩量ΔL是7.57mm，纤维110的收缩率是0.96。

实验例1A～1H的实验结果示于表2。

[表2]

	拉伸应力(MPa)	加热前的纤维的长度(mm)	收缩率
				实验例1A	3	105.3	0.95
实验例1B	7	112.5	0.93
				实验例1C	10	117.9	0.91
实验例1D	12	121.4	0.90
				实验例1E	14	125	0.915
实验例1F	30	153.5	0.932
				实验例1G	40	171.4	0.95
实验例1H	50	189.3	0.96

如表2所示，加热时的致动器1的收缩率根据在加热前向致动器1施加的拉伸应力的大小而不同。

具体而言，如表2所示，在拉伸应力过小的情况(即，实验例1A的情况)或拉伸应力过大的情况(即，实验例1G及1H的情况)下，收缩率止步于0.95左右这一较高的值。即，加热时的纤维110的收缩量相对于加热前的纤维110的长度的比例小。另一方面，在拉伸应力为7MPa～30MPa的情况(即，实验例1B～1F的情况)下，收缩率比0.95低。即，加热时的纤维100的收缩量相对于加热前的纤维110的长度的比例大。

如以上这样，掌握了拉伸应力与收缩率之间的关系。

<线缆120的制作>

作为线缆120，使用了电线(从润工社购入)。

线缆120的长度参照上述的拉伸应力与收缩率之间的关系而如以下这样决定。作为一例，选择了0.90的收缩率作为期望的收缩率。参照表2，与该收缩率对应的加热前的纤维的长度L11(即，121.4mm)被决定为线缆120的长度。

通过将具有足够长度的电线切断，制作了以具有与长度L11相等的长度(即，121.4mm)的方式调整后的线缆120。

如以上这样，得到了基于被预先施加了张力的纤维110被加热时的纤维110的收缩率而调整了长度的线缆120。

<纤维110及线缆120的固定>

使用了圆形的第1压接端子作为第1固定端子130a。使用了圆形的第2压接端子作为第2固定端子130b。以纤维110的一端与线缆120的一端对齐的方式使用压接钳将第1压接端子的线桶部131a压紧，固定了纤维110的一端及线缆120的一端。同样，使用第2压接端子固定了纤维110的另一端及线缆120的另一端。

如以上这样，得到了致动器1。

<致动器1的收缩率的确认>

除了在加热前以使纤维110的长度变得与线缆120的长度(即，121.4mm)相等的方式，对于致动器1，向纤维110施加了拉伸应力以外，与实验例1A同样地测定了致动器1的收缩量，算出了其收缩率。收缩量ΔL是12.14mm，致动器1的收缩率是0.90。该结果与表2所示的实验例1D的结果一致。

这样，通过在本实施例的致动器1的加热前以使纤维110的长度变得与线缆120的长度相等的方式施加预定的张力，成功地在加热时以期望的收缩率使致动器1进行了位移。

在致动器1被应用于按摩设备6的情况下，要想得到更高的按摩的效果，致动器1的收缩率优选比0.95低。

由以上可知，要想得到比0.95低的收缩率，需要向致动器1施加期望的拉伸应力(即，在上述的实验中是7MPa以上且30MPa以下)。

在实验例1A～1H中，如上所述，使用了自然长度为100mm的纤维110。因此，根据表2，要想施加7MPa以上且30MPa以下的拉伸应力，使用具有纤维110的自然长度的112.5％以上且153.5％以下的长度的线缆120即可。

<循环特性的确认>

通过以下的动作试验确认了实验例1C、1D及1E的致动器1各自的循环特性。

(实验例1C的致动器1)

图11示出在循环特性的评价中使用的试验装置的示意图。

第1固定端子130a固定于顶棚170。在第2固定端子130b安装有11.5g的重物180。通过重物180，如图11所示，线缆120张紧，向纤维110施加了10MPa。在致动器1侧配置了用于纤维110的加热的石英加热器1201(从坂口传热株式会社购入，商品名“NSP01”)及用于纤维110的冷却的风扇1202。在试验装置的周围，为了减少外部的影响(例如，空气的流动的影响)而设置了围挡(未图示)。另外，为了测定纤维110附近的温度，将不因加热而伸缩的纤维(未图示)设置于纤维110附近，对该纤维安装了热电偶(从安立计器株式会社购入，商品名“SF-K-100-ANP”，未图示)。

接着，将纤维110的加热及冷却的循环反复进行了1万次。

具体而言，首先，利用石英加热器1201将纤维110加热了4.8秒钟。石英加热器1201的热源域是130mm，因此能够将纤维110的整体大致均匀地加热。通过加热，纤维110附近的温度从30℃变为了70℃。

接着，在加热后，石英加热器1201通过空气缸(未图示)而向离开纤维110的方向移动，利用风扇1202的风对纤维110进行了冷却。冷却时间是15秒。通过冷却，纤维附近的温度从70℃变为了30℃。

将这些加热及冷却交替地反复进行了1万次。在动作试验中，使用激光位移系统190(从株式会社基恩士购入，商品名“IL-100”)，通过向重物180的下表面照射激光而对纤维110的收缩量进行了监视。

在上述的动作试验后，纤维110的长度是100.3mm。动作试验后的纤维110的长度相对于动作试验前的纤维110的自然长度L3(即，100mm)的变化率是0.3％。

(实验例1D的致动器)

除了使用13.8g的重物180即向纤维110施加了12MPa以外，与上述的动作试验同样地进行了实验。其结果，纤维110的长度是101mm。动作试验后的纤维110的长度的变化率是1％。

(实验例1E的致动器)

除了使用16.2g的重物180即向纤维110施加了14MPa以外，与上述的动作试验同样地进行了实验。其结果，纤维110的长度是104mm。动作试验后的纤维110的长度的变化率是4％。

动作试验的结果示于表3。

[表3]

	拉伸应力(MPa)	全长的变化率(％)
			实验例1A	3	-
实验例1B	7	-
			实验例1C	10	0.3
实验例1D	12	1
			实验例1E	14	4
实验例1F	30	-
			实验例1G	40	-
实验例1H	50	-

实验例1C及实验例1D的致动器1的全长的变化率为1％以下，它们的循环特性即耐久性优异。一方，实验例1E的致动器1的全长的变化率高达4％，其耐久性差。

此外，实验例1A、1B及1F～1H的致动器1未被用于动作试验。可认为，拉伸应力越大，则全长的变化率越大。因而，从实验例1C的结果可推测，实施例1A及1B的致动器1的全长的变化率为0.3％以下。另外，从实验例1E的结果可推测，实施例1F～1H的致动器1的全长的变化率为4％以上。

由以上可知，从致动器1的耐久性的观点来看，拉伸应力优选为12MPa以下。而且，要想兼顾低的收缩率和优异的耐久性，拉伸应力优选为7MPa以上且12MPa以下。

在实验例1A～1H中，如上所述，使用了自然长度为100mm的纤维110。因此，根据表3，要想施加7MPa以上且12MPa以下的拉伸应力，使用具有纤维110的自然长度的112.5％以上且125％以下的长度的线缆即可。

产业上的可利用性

本发明的致动器可用作人工肌肉。作为具备本发明的致动器的产品的例子，可举出能够装戴于人体的按摩设备。

该按摩设备具备：

致动器；

连结器，具备一对连结部；及

加热装置，

在此，所述致动器具备纤维及线缆，

所述纤维沿着其长轴的周围被扭转，

所述纤维被折叠成具有圆筒状的线圈的形状，

所述纤维由结晶性高分子形成，

所述纤维的一端固定于所述线缆的一端，

所述纤维的另一端固定于所述线缆的另一端，

所述线缆比所述纤维的自然长度长，

所述致动器的一端连接于所述一对连结部的一方，

所述致动器的另一端连接于所述一对连结部的另一方，

所述一对连结部的另一方相对于所述一对连结部的一方的连结部位能够调整，

通过向所述纤维施加所述张力而以使所述纤维的长度变得与所述线缆的长度相等的方式使所述纤维伸长，并将所述一对连结部的一方连结于所述一对连结部的另一方，来将所述按摩设备装戴于所述人体，并且，

被施加了所述张力的所述纤维通过被所述加热装置加热而收缩。

标号说明

1 致动器

6 按摩设备

110 纤维

111a 1根线圈状聚合物纤维

111b 其他的线圈状聚合物纤维

120 线缆

130a 第1固定端子

130b 第2固定端子

131a、131b 线桶部

170 顶棚

180 重物

301 加热器

400 张力

401、402 夹头部

403 探针

404 张力产生部

405 加热器

406 位移检测部

501 电热线

502 电源

601 连结器

601a、601b 连结部

800 大腿

1201 石英加热器

1202 风扇

1301 晶体

1302 高分子链

Claims

1.一种方法，是驱动致动器的方法，具备以下的步骤：

(a)向所述致动器施加张力的步骤，

在此，

所述致动器具备纤维及线缆，

所述纤维沿着其长轴的周围而被扭转，

所述纤维被折叠成具有圆筒状的线圈的形状，

所述纤维由结晶性高分子形成，

所述纤维的一端固定于所述线缆的一端，

所述纤维的另一端固定于所述线缆的另一端，

所述线缆比所述纤维的自然长度长，

(b)加热所述纤维而使所述纤维收缩的步骤，

在此，所述张力与所述纤维的收缩率成为极小时的预定的张力的值大致相等，

所述纤维的收缩率是通过加热而收缩后的所述纤维的长度相对于通过散热而复原后的所述纤维的长度的比例。

2.根据权利要求1所述的方法，

所述线缆的长度基于根据由以下的数学式(I)表示的所述纤维的收缩率D得到的所述纤维的长度L0来调整，

L0＝L1/D (I)

在此，L0表示在所述纤维的加热前沿着所述线圈的所述中心轴向被施加了预定值的张力T时的所述纤维的长度，且

L1表示一边维持所述预定值的张力T一边加热所述纤维而所述纤维发生了收缩时的所述纤维的长度。

3.根据权利要求1所述的方法，

关于所述纤维的加热前的(1)沿着所述线圈的所述中心轴向而向所述纤维施加的预定值的张力T及(2)沿着所述线圈的所述中心轴向被施加了所述预定值的张力T时的所述纤维的长度L0、

所述纤维的加热时的(3)在维持所述预定值的张力T的同时所述纤维发生了收缩时的所述纤维的长度L1、以及

(4)收缩率D＝L1/L0，

所述线缆的长度基于关联了(1)～(4)的表而被调整为与能够得到所述收缩率D的所述线圈的长度L0相等的长度。

4.根据权利要求1所述的方法，

所述纤维由直链状低密度聚乙烯构成，且

满足以下的数学式(I)：

D/d<1 (I)

在此，

D表示所述圆筒状的线圈的平均直径，且

d表示所述纤维的直径。

5.根据权利要求1所述的方法，

在所述步骤(b)中，所述纤维被加热到超过摄氏30度且为摄氏70度以下的温度。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括以下的步骤：

(c)在所述步骤(b)之后冷却所述纤维而使其复原的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，

在所述步骤(c)中，所述纤维被冷却至摄氏30度以下的温度。

8.根据权利要求6所述的方法，

反复进行所述步骤(b)及所述步骤(c)。

9.根据权利要求1所述的方法，

满足以下的数学式(II)

7MPa≤(所述张力/所述纤维的截面积)≤30MPa(II)。

10.根据权利要求1所述的方法，

满足以下的数学式(III)

7MPa≤(所述张力/所述纤维的截面积)≤12MPa(III)。

11.根据权利要求1所述的方法，

所述线缆具有所述纤维的自然长度的112.5％以上且153.5％以下的长度。

12.根据权利要求1所述的方法，

所述线缆具有所述纤维的自然长度的112.5％以上且121.4％以下的长度。

13.一种致动器，其中，具备：

纤维；及

线缆，

在此，

所述纤维沿着其长轴的周围而被扭转，

所述纤维被折叠成具有圆筒状的线圈的形状，

所述纤维由结晶性高分子形成，

所述纤维的一端固定于所述线缆的一端，

所述纤维的另一端固定于所述线缆的另一端，且

所述线缆比所述纤维的自然长度长，

在此，所述自然长度是通过散热而复原且未被施加张力的所述纤维的长度，

所述张力与所述纤维的收缩率成为极小时的预定的张力的值大致相等，

14.根据权利要求13所述的致动器，

L0＝L1/D (I)

15.根据权利要求13所述的致动器，

(4)收缩率D＝L1/L0，

16.根据权利要求13所述的致动器，

所述纤维由直链状低密度聚乙烯构成，且

满足以下的数学式(II)

D/d<1 (II)

在此，

D表示所述圆筒状的线圈的平均直径，且

d表示所述纤维的直径。

17.根据权利要求13所述的致动器，

18.根据权利要求13所述的致动器，

19.根据权利要求13所述的致动器，

还具备能够加热所述纤维的加热装置。

20.一种方法，是制造具备纤维及线缆的致动器的方法，其中，具备以下的步骤：

(a)得到所述线缆的步骤，

在此，

所述纤维沿着其长轴的周围而被扭转，

所述纤维被折叠成具有圆筒状的线圈的形状，

所述线缆的长度与在加热前预先施加了张力的所述纤维的长度相等，

所述纤维的收缩率等于通过加热而收缩后的所述纤维的长度相对于通过散热而复原后的所述纤维的长度的比例，且，

所述线缆比通过散热而复原后的所述纤维长；及

(b)通过将所述线缆的两端固定于所述纤维的两端来得到所述致动器的步骤。