JP2000112526A - 形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路 - Google Patents
形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路Info
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- JP2000112526A JP2000112526A JP30173898A JP30173898A JP2000112526A JP 2000112526 A JP2000112526 A JP 2000112526A JP 30173898 A JP30173898 A JP 30173898A JP 30173898 A JP30173898 A JP 30173898A JP 2000112526 A JP2000112526 A JP 2000112526A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力信号に対して線形の変位特性を実現でき
る形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路を提
供する。 【解決手段】 形状記憶合金のワイヤからなる操作部材
１は加熱冷却により変位し、変位Ｘが電流Ｉの２乗に比
例する変位特性Ｘ＝ａＩ2 （但し、ａは定数）を備えて
いる。補償回路８は入力された位置指示信号Ｐ1 に対し
１／２乗の駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ1 1/2 ））を
出力する非線形の伝達特性が設定されている。信号Ｐ1
は補償回路８で補償されて信号Ｐ2 に変換され、信号Ｐ
2 に比例した駆動電流Ｉp が操作部材１に供給される。
位置指示信号Ｐ1 から見た制御対象物の変位Ｘの特性
は、補償回路の伝達特性と形状記憶合金の操作部材の電
流変位特性とが合成された線形の電流変位特性となるか
ら、入力された位置指示信号Ｐ1 に比例した制御対象物
２の変位Ｘを得ることができる。
る形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路を提
供する。 【解決手段】 形状記憶合金のワイヤからなる操作部材
１は加熱冷却により変位し、変位Ｘが電流Ｉの２乗に比
例する変位特性Ｘ＝ａＩ2 （但し、ａは定数）を備えて
いる。補償回路８は入力された位置指示信号Ｐ1 に対し
１／２乗の駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ1 1/2 ））を
出力する非線形の伝達特性が設定されている。信号Ｐ1
は補償回路８で補償されて信号Ｐ2 に変換され、信号Ｐ
2 に比例した駆動電流Ｉp が操作部材１に供給される。
位置指示信号Ｐ1 から見た制御対象物の変位Ｘの特性
は、補償回路の伝達特性と形状記憶合金の操作部材の電
流変位特性とが合成された線形の電流変位特性となるか
ら、入力された位置指示信号Ｐ1 に比例した制御対象物
２の変位Ｘを得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、形状記憶合金を
使用したアクチエ−タに関する。
使用したアクチエ−タに関する。
【０００２】
【従来の技術】形状記憶合金は、所定の温度領域、例え
ば８０℃において所定の形状を与えるとその形状が記憶
され、通常の温度領域において先に記憶された形状とは
異なる形状に変形させて歪みを与えても、所定温度に加
熱されると先に記憶した形状に復元し、通常の温度に冷
却されると、再び元の変形形状に戻る特性を有する。
ば８０℃において所定の形状を与えるとその形状が記憶
され、通常の温度領域において先に記憶された形状とは
異なる形状に変形させて歪みを与えても、所定温度に加
熱されると先に記憶した形状に復元し、通常の温度に冷
却されると、再び元の変形形状に戻る特性を有する。
【０００３】このような形状記憶合金の持つ特性を利用
し、所定の温度領域で第１の形状を記憶させ、常温にお
いて第２の形状に変形させた操作部材を作成し、この操
作部材に加熱及び冷却させる手段を結合すると、簡単な
構成で機構部材を操作できるアクチエ−タを構成するこ
とができる。このアクチエ−タは、部品点数が少なく、
小型で軽量であるから、例えばカメラの絞り機構や撮影
レンズの合焦機構などに採用されている（一例として、
特開平６−２３０４５７号公報参照）。
し、所定の温度領域で第１の形状を記憶させ、常温にお
いて第２の形状に変形させた操作部材を作成し、この操
作部材に加熱及び冷却させる手段を結合すると、簡単な
構成で機構部材を操作できるアクチエ−タを構成するこ
とができる。このアクチエ−タは、部品点数が少なく、
小型で軽量であるから、例えばカメラの絞り機構や撮影
レンズの合焦機構などに採用されている（一例として、
特開平６−２３０４５７号公報参照）。
【０００４】図７は、形状記憶合金を使用したアクチエ
−タ動作原理を説明する図で、１０１は形状記憶合金の
ワイヤから構成される操作部材、１０２は制御対象物、
１０３はコイルバネ、１０４及び１０５はフレ−ム、即
ち固定部材を示す。操作部材１０１の一端はフレ−ム１
０４に固定され、操作部材１０１の他の端は制御対象物
１０２に結合されている。また、制御対象物１０２はコ
イルバネ１０３の一端に結合され、コイルバネ１０３の
他の端はフレ−ム１０５に固定されている。
−タ動作原理を説明する図で、１０１は形状記憶合金の
ワイヤから構成される操作部材、１０２は制御対象物、
１０３はコイルバネ、１０４及び１０５はフレ−ム、即
ち固定部材を示す。操作部材１０１の一端はフレ−ム１
０４に固定され、操作部材１０１の他の端は制御対象物
１０２に結合されている。また、制御対象物１０２はコ
イルバネ１０３の一端に結合され、コイルバネ１０３の
他の端はフレ−ム１０５に固定されている。
【０００５】以上の構成において、形状記憶合金のワイ
ヤから構成される操作部材１０１には、加熱されるとそ
の長さが短くなるような所定の縮み形状が記憶されてい
るものとし、また、コイルバネ１０３は縮み方向の付勢
力が与えられているので、常温においては操作部材１０
１及び制御対象物１０２は、図７において右方向に牽引
され、制御対象物１０２は図示の位置に停止しているも
のとする。
ヤから構成される操作部材１０１には、加熱されるとそ
の長さが短くなるような所定の縮み形状が記憶されてい
るものとし、また、コイルバネ１０３は縮み方向の付勢
力が与えられているので、常温においては操作部材１０
１及び制御対象物１０２は、図７において右方向に牽引
され、制御対象物１０２は図示の位置に停止しているも
のとする。
【０００６】操作部材１０１の両端を電源１０６に接続
して電流Ｉを流すと、操作部材を構成する形状記憶合金
そのものが有する電気抵抗によりジユ−ル熱を発生して
操作部材１０１が加熱され、操作部材１０１はコイルバ
ネ１０３の牽引力に抗して記憶されていた所定の縮み形
状に変形し、制御対象物１０２を図７において変位Ｘだ
け左方向に牽引して移動する。電流を遮断すると操作部
材１０１は自然冷却されて元の形状に戻り、制御対象物
１０２はコイルバネ１０３の牽引力により元の位置に戻
る。
して電流Ｉを流すと、操作部材を構成する形状記憶合金
そのものが有する電気抵抗によりジユ−ル熱を発生して
操作部材１０１が加熱され、操作部材１０１はコイルバ
ネ１０３の牽引力に抗して記憶されていた所定の縮み形
状に変形し、制御対象物１０２を図７において変位Ｘだ
け左方向に牽引して移動する。電流を遮断すると操作部
材１０１は自然冷却されて元の形状に戻り、制御対象物
１０２はコイルバネ１０３の牽引力により元の位置に戻
る。
【０００７】図８は、形状記憶合金に供給される電流Ｉ
と変位Ｘとの関係を示す電流変位特性図で、変位Ｘは電
流Ｉの２乗に略比例して増加するが、電流Ｉの大きさが
限界値ｉｅを越えて大きくなると変位Ｘは電流Ｉの増加
によつても増加しなくなる。即ち、電流Ｉと変位Ｘとの
関係には、変位Ｘが電流Ｉの２乗に比例する変位特性Ｘ
＝ａＩ2 （但し、ａは定数）で表される遷移領域Ｍと、
変位Ｘが電流Ｉの増加によつても増加しない変位特性の
飽和領域Ｓがあることがわかる。
と変位Ｘとの関係を示す電流変位特性図で、変位Ｘは電
流Ｉの２乗に略比例して増加するが、電流Ｉの大きさが
限界値ｉｅを越えて大きくなると変位Ｘは電流Ｉの増加
によつても増加しなくなる。即ち、電流Ｉと変位Ｘとの
関係には、変位Ｘが電流Ｉの２乗に比例する変位特性Ｘ
＝ａＩ2 （但し、ａは定数）で表される遷移領域Ｍと、
変位Ｘが電流Ｉの増加によつても増加しない変位特性の
飽和領域Ｓがあることがわかる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、形状記憶
合金の電流変位特性は非線形の変位特性を有するから、
アクチエ−タの駆動源として形状記憶合金を使用したワ
イヤ等の操作部材は、機構部材を２点間で移動させ、そ
の中間での位置を問題としないようなアクチエ−タには
適した駆動源であるにしても、機構部材を２点の間の任
意の位置に設定することができる線形の変位特性が求め
られるアクチエ−タへの適用は難しいとされてきた。
合金の電流変位特性は非線形の変位特性を有するから、
アクチエ−タの駆動源として形状記憶合金を使用したワ
イヤ等の操作部材は、機構部材を２点間で移動させ、そ
の中間での位置を問題としないようなアクチエ−タには
適した駆動源であるにしても、機構部材を２点の間の任
意の位置に設定することができる線形の変位特性が求め
られるアクチエ−タへの適用は難しいとされてきた。
【０００９】この発明は、形状記憶合金の操作部材へ供
給する電力を調整することでアクチエ−タへ入力される
位置指示信号に比例する変位を発生させるようにして、
上記課題を解決するものであつて、線形の変位特性を実
現できる形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回
路を提供することを目的とするものである。
給する電力を調整することでアクチエ−タへ入力される
位置指示信号に比例する変位を発生させるようにして、
上記課題を解決するものであつて、線形の変位特性を実
現できる形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回
路を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項１の発明は、予め所定の形状が記
憶された形状記憶合金から構成される操作部材と、位置
指示信号に基づいて前記操作部材に電力を供給して加熱
し予め記憶された形状に復帰する際の変位により制御対
象物を所定位置に移動させる形状記憶合金を使用したア
クチエ−タの駆動回路であつて、前記駆動回路は、入力
された位置指示信号を補償する補償回路と、補償された
位置指示信号に対応した大きさの電力を前記操作部材に
供給する電源回路とから構成され、前記補償回路は、入
力された位置指示信号に対して操作部材の変位が比例す
るように前記形状記憶合金の操作部材がもつ非線形の電
流変位特性を補償する特性を備えた補償回路であること
を特徴とする形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆
動回路である。
決するもので、請求項１の発明は、予め所定の形状が記
憶された形状記憶合金から構成される操作部材と、位置
指示信号に基づいて前記操作部材に電力を供給して加熱
し予め記憶された形状に復帰する際の変位により制御対
象物を所定位置に移動させる形状記憶合金を使用したア
クチエ−タの駆動回路であつて、前記駆動回路は、入力
された位置指示信号を補償する補償回路と、補償された
位置指示信号に対応した大きさの電力を前記操作部材に
供給する電源回路とから構成され、前記補償回路は、入
力された位置指示信号に対して操作部材の変位が比例す
るように前記形状記憶合金の操作部材がもつ非線形の電
流変位特性を補償する特性を備えた補償回路であること
を特徴とする形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆
動回路である。
【００１１】そして、前記補償回路は、前記形状記憶合
金のもつ非線形の電流変位特性が電流値の２乗に比例す
る変位を示す電流変位特性であるとき、入力された位置
指示信号の１／２乗に比例する補償された位置指示信号
を出力する補償回路であることを特徴とする。
金のもつ非線形の電流変位特性が電流値の２乗に比例す
る変位を示す電流変位特性であるとき、入力された位置
指示信号の１／２乗に比例する補償された位置指示信号
を出力する補償回路であることを特徴とする。
【００１２】また、前記電源回路は、前記補償された位
置指示信号に比例した大きさの電流、或いは電圧を前記
操作部材に供給する電源回路である。
置指示信号に比例した大きさの電流、或いは電圧を前記
操作部材に供給する電源回路である。
【００１３】前記電源回路は、前記補償された位置指示
信号に比例したデュ−テイ比のパルス幅変調信号により
変調された電流パルス、或いは電圧パルスを前記操作部
材に供給する電源回路とすることができる。
信号に比例したデュ−テイ比のパルス幅変調信号により
変調された電流パルス、或いは電圧パルスを前記操作部
材に供給する電源回路とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。
明する。
【００１５】［第１の実施の形態］図１は、第１の実施
の形態の形状記憶合金を使用したアクチエ−タとその駆
動回路を説明する図である。図１において、１は形状記
憶合金のワイヤで構成された操作部材、２は制御対象
物、３はコイルバネである。４及び５はフレ−ム、即ち
固定部材を示す。操作部材１の一端はフレ−ム４に固定
されており、同操作部材１の他の端は制御対象物２に結
合されている。また、制御対象物２はコイルバネ３の一
端に結合され、コイルバネ３の他の端はフレ−ム５に固
定されている。また、６は駆動回路を、１０は形状記憶
合金を使用したアクチエ−タを示す。
の形態の形状記憶合金を使用したアクチエ−タとその駆
動回路を説明する図である。図１において、１は形状記
憶合金のワイヤで構成された操作部材、２は制御対象
物、３はコイルバネである。４及び５はフレ−ム、即ち
固定部材を示す。操作部材１の一端はフレ−ム４に固定
されており、同操作部材１の他の端は制御対象物２に結
合されている。また、制御対象物２はコイルバネ３の一
端に結合され、コイルバネ３の他の端はフレ−ム５に固
定されている。また、６は駆動回路を、１０は形状記憶
合金を使用したアクチエ−タを示す。
【００１６】以上の構成において、形状記憶合金の操作
部材１には、加熱されるとその長さが短くなるような所
定の縮み形状が記憶されているものとし、また、コイル
バネ３は縮み方向の付勢力が与えられているので、常温
においては操作部材１及び制御対象物２は、図１におい
て右方向に牽引され、制御対象物２は図示の位置に停止
しているものとする。
部材１には、加熱されるとその長さが短くなるような所
定の縮み形状が記憶されているものとし、また、コイル
バネ３は縮み方向の付勢力が与えられているので、常温
においては操作部材１及び制御対象物２は、図１におい
て右方向に牽引され、制御対象物２は図示の位置に停止
しているものとする。
【００１７】駆動回路６は、駆動信号Ｐ2 に比例した電
流Ｉを操作部材１に供給する電流回路７と、外部から入
力された位置指示信号Ｐ1 に所定の補償を行なつて駆動
信号Ｐ2 を出力する補償回路８から構成される。
流Ｉを操作部材１に供給する電流回路７と、外部から入
力された位置指示信号Ｐ1 に所定の補償を行なつて駆動
信号Ｐ2 を出力する補償回路８から構成される。
【００１８】形状記憶合金の操作部材１は、先に図８で
説明したものと同じ電流変位特性を備えており、変位Ｘ
が電流Ｉの２乗に比例する変位特性Ｘ＝ａＩ2 （但し、
ａは定数）で表される遷移領域Ｍと、変位Ｘが電流Ｉの
増加によつても増加しない飽和領域Ｓとがあるが、この
実施の形態では、変位Ｘが電流Ｉの２乗に比例する変位
特性Ｘ＝ａＩ2 （但し、ａは定数）で表される遷移領域
Ｍの電流変位特性を利用するものとする。
説明したものと同じ電流変位特性を備えており、変位Ｘ
が電流Ｉの２乗に比例する変位特性Ｘ＝ａＩ2 （但し、
ａは定数）で表される遷移領域Ｍと、変位Ｘが電流Ｉの
増加によつても増加しない飽和領域Ｓとがあるが、この
実施の形態では、変位Ｘが電流Ｉの２乗に比例する変位
特性Ｘ＝ａＩ2 （但し、ａは定数）で表される遷移領域
Ｍの電流変位特性を利用するものとする。
【００１９】補償回路８の入出力補償伝達特性は、図２
に示すように、入力された位置指示信号Ｐ1 に対してそ
の１／２乗の駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ1 1/2 ））
を出力する非線形の伝達特性を設定してある。
に示すように、入力された位置指示信号Ｐ1 に対してそ
の１／２乗の駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ1 1/2 ））
を出力する非線形の伝達特性を設定してある。
【００２０】今、位置指示信号Ｐ1 が補償回路８に入力
されると、補償された駆動信号Ｐ2（Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ1
1/2 ））が出力されて電流回路７に入力される。電流回
路７からは駆動信号Ｐ2 に比例した駆動電流Ｉp2が出力
され、形状記憶合金の操作部材１に供給される。
されると、補償された駆動信号Ｐ2（Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ1
1/2 ））が出力されて電流回路７に入力される。電流回
路７からは駆動信号Ｐ2 に比例した駆動電流Ｉp2が出力
され、形状記憶合金の操作部材１に供給される。
【００２１】今、補償回路８が無いとすれば、位置指示
信号Ｐ1 が電流回路７に入力されると駆動電流Ｉp1が出
力され、この時の変位は Ｘp1＝ａ×（Ｉp1）2とな
る。
信号Ｐ1 が電流回路７に入力されると駆動電流Ｉp1が出
力され、この時の変位は Ｘp1＝ａ×（Ｉp1）2とな
る。
【００２２】位置指示信号Ｐ1 が補償された場合は駆動
信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ1 1/2 ））が電流回路７に入
力されて駆動電流Ｉp2＝ｂ×（Ｉp1）1/2 が出力され、
この時の変位は Ｘp2＝ａ×｛ｂ×（Ｉp1）1/2 ｝2
＝ａ×ｂ2 ×（Ｉp1）となる。
信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ1 1/2 ））が電流回路７に入
力されて駆動電流Ｉp2＝ｂ×（Ｉp1）1/2 が出力され、
この時の変位は Ｘp2＝ａ×｛ｂ×（Ｉp1）1/2 ｝2
＝ａ×ｂ2 ×（Ｉp1）となる。
【００２３】即ち、位置指示信号Ｐ1 から見た制御対象
物の変位Ｘの特性は Ｘ＝ｃＰ1 （但し、ｃ＝ａ×ｂ2 ） で表わされ、これは補償回路８の入出力補償伝達特性と
形状記憶合金の操作部材の電流変位特性との合成特性で
あり、図３に示すように、見かけ上直線特性となり、補
償回路８に入力された位置指示信号Ｐ1 の大きさに比例
した制御対象物２の変位Ｘを得ることができる。
物の変位Ｘの特性は Ｘ＝ｃＰ1 （但し、ｃ＝ａ×ｂ2 ） で表わされ、これは補償回路８の入出力補償伝達特性と
形状記憶合金の操作部材の電流変位特性との合成特性で
あり、図３に示すように、見かけ上直線特性となり、補
償回路８に入力された位置指示信号Ｐ1 の大きさに比例
した制御対象物２の変位Ｘを得ることができる。
【００２４】［第２の実施の形態］図４は、第２の実施
の形態の形状記憶合金を使用したアクチエ−タと、その
駆動回路を説明する図である。形状記憶合金を使用した
アクチエ−タの構成は、図１に示した第１の実施の形態
のアクチエ−タと変わらないので、同一部材には同一符
号を付して説明を省略する。
の形態の形状記憶合金を使用したアクチエ−タと、その
駆動回路を説明する図である。形状記憶合金を使用した
アクチエ−タの構成は、図１に示した第１の実施の形態
のアクチエ−タと変わらないので、同一部材には同一符
号を付して説明を省略する。
【００２５】１１は駆動回路であつて、駆動回路１１
は、駆動信号Ｐ2 に比例した電圧Ｅを形状記憶合金の操
作部材１に供給する電圧回路１２と、外部から入力され
た位置指示信号Ｐ1 に所定の補償を行なつて駆動信号Ｐ
2 を出力する補償回路１３から構成される。
は、駆動信号Ｐ2 に比例した電圧Ｅを形状記憶合金の操
作部材１に供給する電圧回路１２と、外部から入力され
た位置指示信号Ｐ1 に所定の補償を行なつて駆動信号Ｐ
2 を出力する補償回路１３から構成される。
【００２６】形状記憶合金の操作部材１は、先に図８で
説明したものと同じ電流変位特性を備えており、また、
補償回路１３の入出力補償伝達特性は、図２に示した第
１の実施の形態のものと同じく、入力された位置指示信
号Ｐ1 に対してその１／２乗の駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ
×（Ｐ1 1/2 ））を出力する非線形の伝達特性を設定し
てある。
説明したものと同じ電流変位特性を備えており、また、
補償回路１３の入出力補償伝達特性は、図２に示した第
１の実施の形態のものと同じく、入力された位置指示信
号Ｐ1 に対してその１／２乗の駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ
×（Ｐ1 1/2 ））を出力する非線形の伝達特性を設定し
てある。
【００２７】今、位置指示信号Ｐ1 が補償回路１３に入
力されると、補償された駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ
1 1/2 ））が出力されて電圧回路１２に入力され、電圧
回路１２からは駆動信号Ｐ2 に比例した電圧Ｅp が出力
され、操作部材１に供給される。
力されると、補償された駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ
1 1/2 ））が出力されて電圧回路１２に入力され、電圧
回路１２からは駆動信号Ｐ2 に比例した電圧Ｅp が出力
され、操作部材１に供給される。
【００２８】即ち、位置指示信号Ｐ1 から見た制御対象
物の変位Ｘの特性は、補償回路１３の入出力補償伝達特
性と形状記憶合金の操作部材の電流変位特性との合成特
性となり、見かけ上直線特性となり、補償回路１３に入
力された位置指示信号Ｐ1 の大きさに比例した制御対象
物２の変位Ｘを得ることができる。
物の変位Ｘの特性は、補償回路１３の入出力補償伝達特
性と形状記憶合金の操作部材の電流変位特性との合成特
性となり、見かけ上直線特性となり、補償回路１３に入
力された位置指示信号Ｐ1 の大きさに比例した制御対象
物２の変位Ｘを得ることができる。
【００２９】形状記憶合金の操作部材の電気抵抗は、操
作部材の温度、形状変化及び組成変化によつて変化する
ので、電流は位置指示信号Ｐ1 に対して一義的に決定さ
れないが、実際に使用される温度変化や形状変化などの
変化範囲では、電気抵抗の変化は十数パ−セントの変化
範囲内にある。従つて、補償回路１３の入出力補償伝達
特性と形状記憶合金の操作部材の電流変位特性との合成
特性の直線性の劣化が許容できる場合には、電源として
電圧回路を使用することができる。
作部材の温度、形状変化及び組成変化によつて変化する
ので、電流は位置指示信号Ｐ1 に対して一義的に決定さ
れないが、実際に使用される温度変化や形状変化などの
変化範囲では、電気抵抗の変化は十数パ−セントの変化
範囲内にある。従つて、補償回路１３の入出力補償伝達
特性と形状記憶合金の操作部材の電流変位特性との合成
特性の直線性の劣化が許容できる場合には、電源として
電圧回路を使用することができる。
【００３０】合成特性の直線性の劣化分は、制御対象物
２の変位Ｘに対してフィ−ドバック制御を行うことによ
り改善することができる。
２の変位Ｘに対してフィ−ドバック制御を行うことによ
り改善することができる。
【００３１】［第３の実施の形態］図５は、第３の実施
の形態の形状記憶合金を使用したアクチエ−タと、その
駆動回路を説明する図である。形状記憶合金を使用した
アクチエ−タの構成は、図１に示した第１の実施の形態
のアクチエ−タと変わらないので、同一部材には同一符
号を付して説明を省略する。
の形態の形状記憶合金を使用したアクチエ−タと、その
駆動回路を説明する図である。形状記憶合金を使用した
アクチエ−タの構成は、図１に示した第１の実施の形態
のアクチエ−タと変わらないので、同一部材には同一符
号を付して説明を省略する。
【００３２】２１は駆動回路であつて、駆動回路２１
は、定電流回路２２、スイッチング駆動部２３、及び外
部から入力された位置指示信号Ｐ1 に所定の補償を行な
つて駆動信号Ｐ2 を出力する補償回路２４から構成され
る。
は、定電流回路２２、スイッチング駆動部２３、及び外
部から入力された位置指示信号Ｐ1 に所定の補償を行な
つて駆動信号Ｐ2 を出力する補償回路２４から構成され
る。
【００３３】補償回路２４の入出力補償伝達特性は、先
に説明した第１の実施の形態の場合と同じく、図２に示
すように、入力された位置指示信号Ｐ1 に対してその１
／２乗の駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ1 1/2 ））を出
力する非線形の伝達特性を設定してある。
に説明した第１の実施の形態の場合と同じく、図２に示
すように、入力された位置指示信号Ｐ1 に対してその１
／２乗の駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ1 1/2 ））を出
力する非線形の伝達特性を設定してある。
【００３４】スイッチング駆動部２３は、補償回路２４
から出力される駆動信号Ｐ2 の大きさに比例したデュ−
テイ比ａ／ｂをもつパルス幅変調信号ＰＷＭ（但し、ａ
はパルスのオン時間、ｂはパルスの周期）を出力し、定
電流回路２２の出力をパルス幅変調するスイッチング回
路である。図６は、定電流回路２２から出力されるデュ
−テイ比ａ／ｂのパルス電流の波形を示す。
から出力される駆動信号Ｐ2 の大きさに比例したデュ−
テイ比ａ／ｂをもつパルス幅変調信号ＰＷＭ（但し、ａ
はパルスのオン時間、ｂはパルスの周期）を出力し、定
電流回路２２の出力をパルス幅変調するスイッチング回
路である。図６は、定電流回路２２から出力されるデュ
−テイ比ａ／ｂのパルス電流の波形を示す。
【００３５】定電流回路２２からは、スイッチング駆動
部２３によつてデュ−テイ比ａ／ｂのパルス幅変調され
たパルス電流が出力され、そのパルス電流の平均値Ｉp
は駆動信号Ｐ2 に比例した値となるので、パルス電流が
供給される形状記憶合金の操作部材１に発生するジュ−
ル熱も駆動信号Ｐ2 の２乗に比例した値となる。
部２３によつてデュ−テイ比ａ／ｂのパルス幅変調され
たパルス電流が出力され、そのパルス電流の平均値Ｉp
は駆動信号Ｐ2 に比例した値となるので、パルス電流が
供給される形状記憶合金の操作部材１に発生するジュ−
ル熱も駆動信号Ｐ2 の２乗に比例した値となる。
【００３６】今、位置指示信号Ｐ1 が補償回路２４に入
力されると、補償された駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ
1 1/2 ））がスイッチング駆動部２３に入力され、定電
流回路２２からは駆動信号Ｐ2 に比例した駆動電流Ｉp
が出力され、形状記憶合金の操作部材１に供給される。
力されると、補償された駆動信号Ｐ2 （Ｐ2 ＝ｂ×（Ｐ
1 1/2 ））がスイッチング駆動部２３に入力され、定電
流回路２２からは駆動信号Ｐ2 に比例した駆動電流Ｉp
が出力され、形状記憶合金の操作部材１に供給される。
【００３７】即ち、位置指示信号Ｐ1 から見た制御対象
物の変位Ｘの特性は、補償回路２４の入出力補償伝達特
性と形状記憶合金の操作部材の電流変位特性との合成特
性であり、図３に示すように、見かけ上直線特性とな
り、補償回路２４に入力された位置指示信号Ｐ1 の大き
さに比例した制御対象物２の変位Ｘが得られる。
物の変位Ｘの特性は、補償回路２４の入出力補償伝達特
性と形状記憶合金の操作部材の電流変位特性との合成特
性であり、図３に示すように、見かけ上直線特性とな
り、補償回路２４に入力された位置指示信号Ｐ1 の大き
さに比例した制御対象物２の変位Ｘが得られる。
【００３８】なお、先に第２の実施の形態の説明におい
て述べたように、形状記憶合金の操作部材の電気抵抗
は、操作部材の温度、形状変化及び組成変化によつて変
化するので、電流は位置指示信号Ｐ1 に対して一義的に
決定されないが、実際に使用される温度変化や形状変化
などの変化範囲では、電気抵抗の変化は十数パ−セント
の変化範囲内にある。従つて、第３の実施の形態におい
ても、第２の実施の形態の場合と同様に、補償回路２３
の入出力補償伝達特性と形状記憶合金の操作部材の電流
変位特性との合成特性の直線性の劣化が許容できる場合
には、電源として定電圧回路を使用することができる。
て述べたように、形状記憶合金の操作部材の電気抵抗
は、操作部材の温度、形状変化及び組成変化によつて変
化するので、電流は位置指示信号Ｐ1 に対して一義的に
決定されないが、実際に使用される温度変化や形状変化
などの変化範囲では、電気抵抗の変化は十数パ−セント
の変化範囲内にある。従つて、第３の実施の形態におい
ても、第２の実施の形態の場合と同様に、補償回路２３
の入出力補償伝達特性と形状記憶合金の操作部材の電流
変位特性との合成特性の直線性の劣化が許容できる場合
には、電源として定電圧回路を使用することができる。
【００３９】以上、この発明の実施の形態を説明した
が、この発明に係る駆動回路は、例えば、入力された位
置指示信号に応じてカメラレンズ、双眼鏡レンズ、その
他各種の精密機械の機構部材などを所定の位置に移動さ
せる、入力信号に対して線形の変位特性を必要とする形
状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路に適用す
ることができる。
が、この発明に係る駆動回路は、例えば、入力された位
置指示信号に応じてカメラレンズ、双眼鏡レンズ、その
他各種の精密機械の機構部材などを所定の位置に移動さ
せる、入力信号に対して線形の変位特性を必要とする形
状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路に適用す
ることができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明は、予め
所定の形状が記憶された形状記憶合金から構成される操
作部材と、位置指示信号に基づいて前記操作部材に電力
を供給して加熱し、予め記憶された形状に復帰する際の
変位により制御対象物を所定位置に移動させる形状記憶
合金を使用したアクチエ−タに適した駆動回路であつ
て、駆動回路は、入力された位置指示信号を補償する補
償回路と、補償された位置指示信号に対応した大きさの
電力を前記操作部材に供給する電源回路とから構成され
るものであり、補償回路は、入力された位置指示信号に
対して操作部材の変位が比例するように前記形状記憶合
金の操作部材がもつ非線形の電流変位特性を補償する特
性を備えている。
所定の形状が記憶された形状記憶合金から構成される操
作部材と、位置指示信号に基づいて前記操作部材に電力
を供給して加熱し、予め記憶された形状に復帰する際の
変位により制御対象物を所定位置に移動させる形状記憶
合金を使用したアクチエ−タに適した駆動回路であつ
て、駆動回路は、入力された位置指示信号を補償する補
償回路と、補償された位置指示信号に対応した大きさの
電力を前記操作部材に供給する電源回路とから構成され
るものであり、補償回路は、入力された位置指示信号に
対して操作部材の変位が比例するように前記形状記憶合
金の操作部材がもつ非線形の電流変位特性を補償する特
性を備えている。
【００４１】これにより、入力された位置指示信号から
見た制御対象物の変位特性は、補償回路の伝達特性と形
状記憶合金の操作部材がもつ非線形の電流変位特性とが
合成された線形の電流変位特性となり、入力された位置
指示信号に比例した制御対象物の変位を得ることができ
る。即ち、この発明に係る駆動回路は、入力信号に対し
て線形の変位特性を実現できる、優れた作用効果を奏す
る形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路を提
供するものである。
見た制御対象物の変位特性は、補償回路の伝達特性と形
状記憶合金の操作部材がもつ非線形の電流変位特性とが
合成された線形の電流変位特性となり、入力された位置
指示信号に比例した制御対象物の変位を得ることができ
る。即ち、この発明に係る駆動回路は、入力信号に対し
て線形の変位特性を実現できる、優れた作用効果を奏す
る形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路を提
供するものである。
【図１】第１の実施の形態の形状記憶合金を使用したア
クチエ−タとその駆動回路を説明する図。
クチエ−タとその駆動回路を説明する図。
【図２】補償回路に設定される入出力補償伝達特性を説
明する図。
明する図。
【図３】補償された位置指示信号と制御対象物の変位と
の関係Ｘを説明する図。
の関係Ｘを説明する図。
【図４】第２の実施の形態の形状記憶合金を使用したア
クチエ−タとその駆動回路を説明する図。
クチエ−タとその駆動回路を説明する図。
【図５】第３の実施の形態の形状記憶合金を使用したア
クチエ−タとその駆動回路を説明する図。
クチエ−タとその駆動回路を説明する図。
【図６】定電流回路から出力されるデュ−テイ比ａ／ｂ
のパルス電流の波形図。
のパルス電流の波形図。
【図７】形状記憶合金を使用したアクチエ−タの動作原
理を説明する図。
理を説明する図。
【図８】形状記憶合金に供給される電流Ｉと変位Ｘとの
関係を示す電流変位特性図。
関係を示す電流変位特性図。
１ 形状記憶合金のワイヤで構成された操作部材 ２ 制御対象物 ３ コイルバネ ４、５ 固定部材 ６ 駆動回路 ７ 電流回路 ８ 補償回路 １０ 形状記憶合金を使用したアクチエ−タ １１ 駆動回路 １２ 電圧回路 １３ 補償回路 ２１ 駆動回路 ２２ 定電流回路 ２３ スイッチング駆動部 ２４ 補償回路
Claims (6)
- 【請求項１】 予め所定の形状が記憶された形状記憶合
金から構成される操作部材と、位置指示信号に基づいて
前記操作部材に電力を供給して加熱し予め記憶された形
状に復帰する際の変位により制御対象物を所定位置に移
動させる形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回
路であつて、 前記駆動回路は、入力された位置指示信号を補償する補
償回路と、補償された位置指示信号に対応した大きさの
電力を前記操作部材に供給する電源回路とから構成さ
れ、 前記補償回路は、入力された位置指示信号に対して操作
部材の変位が比例するように前記形状記憶合金の操作部
材がもつ非線形の電流変位特性を補償する特性を備えた
補償回路であることを特徴とする形状記憶合金を使用し
たアクチエ−タの駆動回路。 - 【請求項２】 前記補償回路は、前記形状記憶合金のも
つ非線形の電流変位特性が電流値の２乗に比例する変位
を示す電流変位特性であるとき、入力された位置指示信
号の１／２乗に比例する補償された位置指示信号を出力
する補償回路であることを特徴とする請求項１記載の形
状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路。 - 【請求項３】 前記電源回路は、前記補償された位置指
示信号に比例した大きさの電流を前記操作部材に供給す
る電源回路であることを特徴とする請求項１記載の形状
記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路。 - 【請求項４】 前記電源回路は、前記補償された位置指
示信号に比例した大きさの電圧を前記操作部材に供給す
る電源回路であることを特徴とする請求項１記載の形状
記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路。 - 【請求項５】 前記電源回路は、前記補償された位置指
示信号に比例したデュ−テイ比のパルス幅変調信号によ
り変調された電流パルスを前記操作部材に供給する電源
回路であることを特徴とする請求項１記載の形状記憶合
金を使用したアクチエ−タの駆動回路。 - 【請求項６】 前記電源回路は、前記補償された位置指
示信号に比例したデュ−テイ比のパルス幅変調信号によ
り変調された電圧パルスを前記操作部材に供給する電源
回路であることを特徴とする請求項１記載の形状記憶合
金を使用したアクチエ−タの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30173898A JP2000112526A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30173898A JP2000112526A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000112526A true JP2000112526A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17900579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30173898A Pending JP2000112526A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 形状記憶合金を使用したアクチエ−タの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000112526A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009090960A1 (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-23 | Konica Minolta Opto, Inc. | 形状記憶合金駆動装置 |
| KR100930313B1 (ko) | 2008-06-09 | 2009-12-14 | (주)그린테크놀러지 | 형상 기억 합금을 이용한 구동 장치 |
| US7823383B2 (en) | 2006-03-17 | 2010-11-02 | Konica Minolta Opto, Inc. | Actuator driving device |
| US8448434B2 (en) | 2007-11-12 | 2013-05-28 | Konica Minolta Opto, Inc. | Shape memory alloy drive device |
-
1998
- 1998-10-09 JP JP30173898A patent/JP2000112526A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7823383B2 (en) | 2006-03-17 | 2010-11-02 | Konica Minolta Opto, Inc. | Actuator driving device |
| US8448434B2 (en) | 2007-11-12 | 2013-05-28 | Konica Minolta Opto, Inc. | Shape memory alloy drive device |
| WO2009090960A1 (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-23 | Konica Minolta Opto, Inc. | 形状記憶合金駆動装置 |
| JP4539784B2 (ja) * | 2008-01-15 | 2010-09-08 | コニカミノルタオプト株式会社 | 形状記憶合金駆動装置 |
| JPWO2009090960A1 (ja) * | 2008-01-15 | 2011-05-26 | コニカミノルタオプト株式会社 | 形状記憶合金駆動装置 |
| US8434303B2 (en) | 2008-01-15 | 2013-05-07 | Konica Minolta Opto, Inc. | Driving device made of shape-memory alloy |
| KR100930313B1 (ko) | 2008-06-09 | 2009-12-14 | (주)그린테크놀러지 | 형상 기억 합금을 이용한 구동 장치 |
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