JP2007173201A - 電極かしめ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 形状記憶合金ワイヤが変形する温度での寸法において電極を取り付けることで、加熱時の応力を安定的に管理することが可能な電極かしめ装置を提供する。
【解決手段】 形状記憶合金ワイヤ１に一対の電極２をかしめ固定させる電極かしめ装置であって、形状記憶合金ワイヤ１に張力をかける負荷手段２０と、形状記憶合金ワイヤ１をその軸方向に所定間隔Ｌを隔てた２箇所にて支持するとともにかしめ部を有する電極２を保持する一対の支持部４と、前記一対の支持部４を挟む２箇所にて形状記憶合金ワイヤ１と接触して該２箇所間に通電させる一対の通電接触部５と、各支持部４が保持する電極２のかしめ部を塑性変形させることで各電極２を形状記憶合金ワイヤ１にかしめ固定させる一対の押圧部６とを具備したものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、形状記憶合金ワイヤに一対の電極をかしめ固定させる電極かしめ装置に関するものである。
形状記憶合金ワイヤは、加熱により所定温度にまで達すると記憶された形状に戻る性質を有するもので、この性質を利用して機械製品のアクチュエータ等として好適に用いられている（特許文献１参照）。上記形状記憶合金ワイヤの加熱方法としては、形状記憶合金ワイヤに直接電流を流すことで生じるジュール熱を利用して加熱する方法が一般的であり、この通電加熱方法を用いることで形状記憶合金ワイヤの加熱制御が容易となる。
ここで、形状記憶合金ワイヤに通電加熱を行うためには、形状記憶合金ワイヤの両端部に通電用の電極を接合させておくことが好適である。ところが、形状記憶合金ワイヤは通常時の長さ寸法と通電加熱により変化した時の長さ寸法とが相違する。したがって常温において形状記憶合金ワイヤに電極を接合させる方法であれば、この形状記憶合金ワイヤを機械製品に組込んだ状態で通電加熱時に生じる応力を安定的に管理することが困難である。したがって、加熱状態において形状記憶合金ワイヤに過負荷がかかる恐れがあり、このために経時劣化を生じやすくなるといった問題がある。
特開平６−２２２７５２号公報
本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、形状記憶合金ワイヤが変形する温度での寸法において電極を取り付けることで、加熱時の応力を安定的に管理することが可能な電極かしめ装置を提供することを課題とするものである。
上記課題を解決するために本発明を、形状記憶合金ワイヤ１に一対の電極２をかしめ固定させる電極かしめ装置であって、形状記憶合金ワイヤ１に張力をかける負荷手段２０と、形状記憶合金ワイヤ１をその軸方向に所定間隔Ｌを隔てた２箇所にて支持するとともにかしめ部を有する電極２を保持する一対の支持部４と、前記一対の支持部４を挟む２箇所にて形状記憶合金ワイヤ１と接触して該２箇所間に通電させる一対の通電接触部５と、各支持部４が保持する電極２のかしめ部を塑性変形させることで各電極２を形状記憶合金ワイヤ１にかしめ固定させる一対の押圧部６とを具備することを特徴としたものとする。
上記構成を具備する電極かしめ装置にあっては、変形を生じる温度にある形状記憶合金ワイヤ１に対して直接、所定間隔Ｌを隔てて一対の電極２をかしめ固定することができる。したがって、この形状記憶合金ワイヤ１を機械製品に組込んだ状態で通電加熱時に生じる応力を安定的に管理することが容易となり、経時劣化を生じ難くすることが可能となる。
上記電極かしめ装置において、通電加熱時の形状記憶合金ワイヤ１の温度低下を防止するには、形状記憶合金ワイヤ１の少なくとも一対の電極２間となる領域を覆うカバー部２５を具備することが好適である。このようにすることで外部からの風の影響を受け難くなり、通電加熱時に形状記憶合金ワイヤ１の温度が低下するといった事態が防止される。
また、各支持部４と各押圧部６の両方又はいずれか一方を加熱する加熱部２６を具備することも好適である。このようにすることで、通電加熱時に各支持部４や各押圧部６を加熱しておけば、形状記憶合金ワイヤ１からの熱放散が抑止され、形状記憶合金ワイヤ１の温度が低下するといった事態が防止される。
また、形状記憶合金ワイヤ１の少なくとも一対の電極２間となる領域を保温液４０に浸す貯液構造を具備することも好適である。このようにすることで、通電加熱時における形状記憶合金ワイヤ１からの熱放散が抑止され、形状記憶合金ワイヤ１の温度が低下するといった事態が防止される。
更に上記電極かしめ装置において、電極２をかしめ固定する際の位置決めを確実に行うためには、支持部４が、電極２を保持するための凹部２１を有していることが好適である。このようにすることで、かしめ固定を行う際に電極２の位置がずれるといった事態が防止される。
また、支持部４が、電極２を両外側から挟み込む電極保持部３０を有していることも好適である。このようにすることで、かしめ固定を行う際に電極２の位置がずれるといった事態が防止される。
また、通電接触部５が、形状記憶合金ワイヤ１を保持する溝部３２を有していることも好適である。このようにすることで、かしめ固定を行う際に形状記憶合金ワイヤ１の位置がずれるといった事態が防止される。
本発明は、形状記憶合金ワイヤが変形する温度での寸法において電極を取り付けることで、加熱時の応力を安定的に管理することが可能になるといった効果を奏するものである。
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。図１には、本発明の実施形態における一例の電極かしめ装置を概略的に示している。図示の電極かしめ装置は、所定温度に達した時点で変形を生じるように形状記憶合金を用いて形成してある形状記憶合金ワイヤ１の両端に通電加熱用の一対の電極２をかしめ固定させるための装置である。
本例の電極かしめ装置にあっては、基台部３の上方を向く支持面３ａ上に後述の支持部４や通電接触部５を一直線上に配しており、この基台部３の支持面３ａと対向する位置には、同じく後述の押圧部６を一対配してある。
上記支持部４は、形状記憶合金ワイヤ１を一直線上に支持するとともに通電加熱用の電極２を各１個保持するものであり、支持面３ａ上の所定間隔Ｌを隔てた箇所に一対配することで、形状記憶合金ワイヤ１をその軸方向に所定間隔Ｌを隔てた２箇所にて支持するようになっている。
上記電極２は図２に示すように、その内部に形状記憶合金ワイヤ１が挿通される両端貫通の円筒形状となっており、その全体が押圧部６により扁平状に押し潰されることで、内部を挿通する形状記憶合金ワイヤ１にかしめ固定される構造である。つまり上記電極２にあってはその全体が、形状記憶合金ワイヤ１に対してかしめ固定されるかしめ部を成すものである。この円筒形状を成す電極２は、支持部４の上方を向く載置面において断面矩形状に形成された凹部２１内に保持される。上記凹部２１は、固定前の電極２に対してその径方向（図２（ｂ）中の左右方向）に所定の空隙を有しており、電極２の変形を断面矩形状にガイドするようになっている。
なお、電極２は軸方向（図２（ａ）中の左右方向）の一端側から電極固定用可動体２２が押し当てられて凹部２１内での位置決めがなされる。電極固定用可動体２２は図示の如くＬ字状を成すものであり、トーションバネである弾性体２３を介して一端側が支持部４に回動自在に連結支持されるとともに、他端側が電極２の軸方向端面に当てられることで、上記弾性体２３の付勢力で電極２を弾性的に位置決めするものである。
上記通電接触部５は、支持面３ａ上の一対の支持部４を挟む一直線上の位置に一対配してあり、各通電接触部５が形状記憶合金ワイヤ１と接触するようになっている。そして上記一対の通電接触部５を電源部７及びスイッチ部８を介して電気的に接続させることで、形状記憶合金ワイヤ１の両通電接触部５による挟まれる領域を通電加熱可能としている。上記の通電加熱可能な領域は、形状記憶合金ワイヤ１の両支持部４（即ちこれに保持される電極２）により挟まれる所定間隔Ｌ間を含むこととなる。
また、形状記憶合金ワイヤ１の一端に負荷をかけて該形状記憶合金ワイヤ１に張力をかける負荷手段２０として、形状記憶合金ワイヤ１の一端側を第１プーリ９に係止させるとともに他端側を第２プーリ１０に引掛け、更に他端側の先端に錘から成る荷重部１１を吊下げ支持させた構造としている。
そして押圧部６は、支持面３ａ上の支持部４と対向して位置するように押圧支持体１２によって所定間隔Ｌを隔てて一対支持されるものであり、上記押圧支持体１２と各押圧部６を一体に上下動させる昇降機構（図示せず）によって、上記一対の押圧部６が支持部４側（即ちこれを支持する基台部３側）と接近又は離れる方向に一体に移動させる構造である。
上記構成の電極かしめ装置を用いて形状記憶合金ワイヤ１に電極２をかしめ固定するには、まず形状記憶合金ワイヤ１を一対の支持部４上に支持させるとともに両支持部４を挟む２箇所にて一対の通電接触部５と接触するように、形状記憶合金ワイヤ１を基台部３の支持面３ａ上にセットする。このとき、形状記憶合金ワイヤ１にはこれを軸方向に伸張させる張力が働くように荷重部１１の荷重を負荷させておく。
ここで図１（ｂ）に示すようにスイッチ部８をオンにすると電源部７により一対の通電接触部５間に電圧が印加され、形状記憶合金ワイヤ１の通電接触部５と接触する２箇所間に通電がなされる。上記通電は、形状記憶合金ワイヤ１が変形を生じる一定温度にまで該形状記憶合金ワイヤ１を通電加熱させるだけの通電量である。なお、この通電加熱により形状記憶合金ワイヤ１が変形を生じる温度にあっても、荷重部１１により形状記憶合金ワイヤ１には張力が働いて一直線上に保持されている。
この通電加熱状態において図１（ｃ）に示すように、押圧支持体１２と一対の押圧部６を基台部３に接近するように一体に降下させると、各押圧部６が対応する支持部４の保持する電極２のかしめ部（本例では電極２全体）に押し当り、該かしめ部を塑性変形させることで各電極２を形状記憶合金ワイヤ１の所定個所にかしめ固定させる。電極２の固定を完了すれば押圧支持体１２と両押圧部６を基台部３から離れるように一体に上昇させるとともにスイッチ部８をオフとして通電を停止させ、形状記憶合金ワイヤ１を基台部３から取り外す。
上記の如く本例の電極かしめ装置を用いることで、形状記憶合金ワイヤ１が変形を生じる温度における所定間隔Ｌで、一対の電極２を該形状記憶合金ワイヤ１にかしめ固定することができる。したがって、この形状記憶合金ワイヤ１を機械製品に組込んだ状態で通電加熱時に生じる応力を安定的に管理することが容易となり、経時劣化を生じ難くすることが可能である。
なお、形状記憶合金ワイヤ１への通電は定電流の通電となるように制御することが好適である。これにより作業時の形状記憶合金ワイヤ１の温度を作業条件に依らず一定に保持することが可能となる。
次に、本発明の実施形態における第二例の電極かしめ装置について図４に基づいて説明する。なお、本例の基本的な構成は一例と同様であることから、同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略し、一例とは相違する本例の特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。
本例の電極かしめ装置にあっては、基台部３の支持面３ａよりも上方の空間を覆うカバー部２５を備え、このカバー部２５により基台部３上に配置される支持部４や通電接触部５、及び形状記憶合金ワイヤ１、電極２、押圧部６等を囲んでいる。これにより外部空間の風の影響がカバー部２５内に及ぶことが防止される。上記カバー部２５は、通電加熱状態にある形状記憶合金ワイヤ１が風の影響により温度低下を生じるといった事態を避けるためのものである。したがって上記カバー部２５は、形状記憶合金ワイヤ１の少なくとも一対の電極２間となる領域を覆って風除けを行う構造であればよい。
次に、本発明の実施形態における第三例の電極かしめ装置について図３に基づいて説明する。なお、本例の基本的な構成は一例と同様であることから、同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略し、一例とは相違する本例の特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。
本例の電極かしめ装置にあっては、一対の支持部４と一対の押圧部６のそれぞれに、ヒータから成る加熱部２６を備え付けてある。各加熱部２６は加熱部用電源２７からの電力供給で発熱し、それぞれが支持部４や押圧部６を個別に加熱する。これにより、通電加熱状態にある形状記憶合金ワイヤ１の熱が支持部４や押圧部６を介して放散されて温度低下を生じるといった事態が避けら。なお上記加熱部２６は、各支持部４にのみ、或いは各押圧部６にのみ配してあっても構わない。
次に、本発明の実施形態における第四例の電極かしめ装置について図５に基づいて説明する。なお、本例の基本的な構成は一例と同様であることから、同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略し、一例とは相違する本例の特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。
本例の電極かしめ装置にあっては、基台部３の支持面３ａの中央部分を凹ませて浴槽のような貯液構造を形成している。基台部３の凹み部分は、湯や油等から成る保温液４０が貯められる上方の開口した貯液空間となり、この凹み部分の底面上に一対の支持部４が配置してある。これら各支持部４に形状記憶合金ワイヤ１を支持させるとともに電極２を保持させることで、形状記憶合金ワイヤ１の少なくとも一対の電極２間となる領域が、保温液４０に浸される構造である。基台部３の支持面３ａ上の一対の支持部４を挟む両側部分には、それぞれ滑車２８を一対配置してあり、各対の滑車２８を介して、形状記憶合金ワイヤ１を基台部３の凹み部分周縁の段差に沿ってクランク状に支持するようになっている。なお図５中には図示していないが、本例においても支持面３ａ上の一対の支持部４を挟む位置にて通電接触部５を形状記憶合金ワイヤ１と接触するように一対配してあることは勿論である。
次に、本発明の実施形態における第五例の電極かしめ装置について図６に基づいて説明する。なお、本例の基本的な構成は一例と同様であることから、同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略し、一例とは相違する本例の特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。
本例の電極かしめ装置にあっては、支持部４の凹部２１内に保持される円筒形状の電極２を径方向（図６（ｂ）の左右方向）の両外側から弾性的に挟み込む一対の電極保持部３０を備えている。上記一対の電極保持部３０は、引張りバネから成る弾性部材３１を介して連結されており、この弾性部材３１によって互いに接近する方向に向けて付勢力を与えられている。これにより、支持部４の凹部２１内に保持される電極２は、一例にて既述したように電極固定用可動体２２が弾性的に押し当てられて軸方向の位置決めがされるとともに、両外側から一対の電極保持部３０が弾性的に押し当てられて径方向の位置決めがされる。
この状態で形状記憶合金ワイヤ１を通電加熱し、押圧部６を基台部３に接近するように降下させると、各押圧部６が支持部４の保持する電極２に押し当たり、扁平状に押し潰すように塑性変形させてゆく。対を成す両電極保持部３０の上部には、上端に近づくほど互いの距離が広がるように傾斜したテーパ面３０ａをそれぞれ設けてあり、押圧部６が電極２をかしめ固定してゆくと同時に該押圧部６が上記テーパ面３０ａに当たって両電極保持部３０を押し広げてゆく構造である。
つまり本例にあっては、電極２はかしめ固定の開始時点では両電極保持部３０に挟まれて径方向の位置決めを確実にされており、かしめ固定中には両電極保持部３０が互いに離れる方向に移動するので電極２は問題なく扁平状に塑性変形されることとなる。したがって、かしめ固定の際に電極２の位置がずれるといった事態が、電極２の塑性変形を妨げることなく確実に防止されるものである。
次に、本発明の実施形態における第六例の電極かしめ装置について図７に基づいて説明する。なお、本例の基本的な構成は第五例と同様であることから、同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略し、第五例とは相違する本例の特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。
本例の電極かしめ装置にあっては、形状記憶合金ワイヤ１と接触して通電加熱する通電接触部５の上部に、形状記憶合金ワイヤ１を上方から嵌め込んで位置決めするための溝部３２を凹設している。図中には一対の通電接触部５の一方しか示していないが、両方の通電接触部に上記溝部３２を形成してあることが好適であり、上記溝部３２を備えてあることで電極２をかしめ固定する際に形状記憶合金ワイヤ１の位置がずれることが確実に防止されるものである。
なお本発明の趣旨を逸脱しない限り、上記した各例の構成は適宜設計変更可能であるとともに、適宜組み合わせ自在である。
本発明の実施形態における一例の電極かしめ装置を示す説明図であり、(ａ)は通電前、（ｂ）は通電開始時点、（ｃ）はかしめ作業中を示している。 同上の電極かしめ装置の要部説明図であり、（ａ）はかしめ作業前、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面である。 本発明の実施形態における第二例の電極かしめ装置を示す説明図である。 本発明の実施形態における第三例の電極かしめ装置を示す説明図である。 本発明の実施形態における第四例の電極かしめ装置を示す説明図であり、（ａ）はかしめ作業前、（ｂ）はかしめ作業中を示している。 本発明の実施形態における第五例の電極かしめ装置の要部説明図であり、（ａ）はかしめ作業前、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面、（ｃ）はかしめ作業中におけるＢ−Ｂ線断面である。 本発明の実施形態における第六例の電極かしめ装置の要部説明図であり、（ａ）はかしめ作業前、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面である。
符号の説明
１ 形状記憶合金ワイヤ
２ 電極
４ 支持部
５ 通電接触部
６ 押圧部
２０ 負荷手段
２１ 凹部
２５ カバー部
２６ 加熱部
３０ 電極保持部
３２ 溝部
４０ 保温液
Ｌ 所定間隔

Claims (7)

  1. 形状記憶合金ワイヤに一対の電極をかしめ固定させる電極かしめ装置であって、形状記憶合金ワイヤに張力をかける負荷手段と、形状記憶合金ワイヤをその軸方向に所定間隔を隔てた２箇所にて支持するとともにかしめ部を有する電極を保持する一対の支持部と、前記一対の支持部を挟む２箇所にて形状記憶合金ワイヤと接触して該２箇所間に通電させる一対の通電接触部と、各支持部が保持する電極のかしめ部を塑性変形させることで各電極を形状記憶合金ワイヤにかしめ固定させる一対の押圧部とを具備することを特徴とする電極かしめ装置。
  2. 形状記憶合金ワイヤの少なくとも一対の電極間となる領域を覆うカバー部を具備することを特徴とする請求項１に記載の電極かしめ装置。
  3. 各支持部と各押圧部の両方又はいずれか一方を加熱する加熱部を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の電極かしめ装置。
  4. 形状記憶合金ワイヤの少なくとも一対の電極間となる領域を保温液に浸す貯液構造を具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極かしめ装置。
  5. 支持部が、電極を保持するための凹部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極かしめ装置。
  6. 支持部が、電極を両外側から挟み込む電極保持部を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極かしめ装置。
  7. 通電接触部が、形状記憶合金ワイヤを保持する溝部を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極かしめ装置。
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