JP2011127557A - Actuator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technique which allows the generation of large driving force while inhibiting a load on an actuator. <P>SOLUTION: In the actuator 100, a load mechanism 104 is connected with a connection 107 of an operation part 103 and gives a load for displacing the operation part 103 to generate a driving force F2 at an action point 106. A bias mechanism 105 gives a biasing force in a direction for holding the operation part 103 at a predetermined position against the load by the load mechanism 104. The operation part 103 includes a variable elastic mechanism 108 which elastically deforms as the load given by the load mechanism 104 becomes larger and autonomously varies a moment arm l1, which is the length of a perpendicular line dropped from a fulcrum 102 to the vector of force F1 acting on the connection 107, in a direction for increasing the driving force F2. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明はアクチュエータに関し、特に形状記憶合金の伸縮力を利用したアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator, and more particularly to an actuator that utilizes the expansion and contraction force of a shape memory alloy.

従来より、形状記憶合金の伸縮力を利用して対象物を駆動するアクチュエータが知られている。例えば、解錠機構の留め具の脱着のために、形状記憶合金からなる線材(以下、「形状記憶合金線」ともいう)を利用したアクチュエータが用いられることがある(例えば、特許文献1参照)。このような形状記憶合金線は、常温時において長手方向に引っ張られると伸び変形し、加熱されると形状回復力によって元の長さに収縮する。このような性質を利用し、非通電時にスプリングの付勢力によって形状記憶合金線を伸長させつつ留め具をロック位置に付勢して施錠状態とし、解錠時には形状記憶合金線に通電して加熱することによりスプリングの付勢力に抗して留め具を退避させて解錠状態とする。このような形状記憶合金の形状回復力を利用したアクチュエータは、装置の小型化、軽量性、静音性などの優れた特徴を有している。   2. Description of the Related Art Conventionally, an actuator that drives an object using the stretching force of a shape memory alloy is known. For example, an actuator using a wire made of a shape memory alloy (hereinafter also referred to as “shape memory alloy wire”) may be used for detaching the fastener of the unlocking mechanism (see, for example, Patent Document 1). . Such a shape memory alloy wire stretches and deforms when pulled in the longitudinal direction at room temperature, and contracts to its original length by a shape recovery force when heated. Utilizing this property, the shape memory alloy wire is stretched by the biasing force of the spring when not energized, and the fastener is urged to the locked position to bring it into the locked state, and when unlocked, the shape memory alloy wire is energized and heated. By doing so, the fastener is retracted against the urging force of the spring, and the unlocked state is obtained. An actuator using the shape recovery force of such a shape memory alloy has excellent characteristics such as downsizing, light weight, and quietness of the device.

特開2000−352239号公報JP 2000-352239 A

ところで、このようなアクチュエータに作用する力は、その動作中において常に大きな値をとるわけではない。例えば、上述の解錠機構において最大力を必要とするのは留め具にかかる摩擦力が静摩擦から動摩擦へ移行するとき、つまり留め具が動き出す瞬間であり、滑り出し以降はさほど大きな力を要しない。言い換えれば、必要なときに最大力を発揮できれば、全動作過程においてアクチュエータとしての機能を果たすことができる。したがって、その最大力を確保しつつアクチュエータをコンパクトに構成できれば機器構成上都合がよい。   By the way, the force acting on such an actuator does not always take a large value during the operation. For example, in the above-described unlocking mechanism, the maximum force is required when the frictional force applied to the fastener shifts from static friction to dynamic friction, that is, the moment when the fastener starts to move. In other words, if the maximum force can be exerted when necessary, it can function as an actuator in the entire operation process. Therefore, if the actuator can be configured compactly while ensuring the maximum force, it is convenient in terms of the device configuration.

一方、このような形状記憶合金線の中には比較的伸縮量の大きいものも存在するが、現状では引っ張り歪み換算で5%以下となっており、同様の往復動作をするシリンダ機構など他のアクチュエータに比べてその変位量は小さい。このため、このような形状記憶合金線を利用したアクチュエータを用いて駆動対象の実用的な動作量を確保するためには、テコやプーリーなど何らかの歪み増幅機構が必要となることが多い。しかしながら、その機構が複雑になるほど、形状記憶合金線に想定されない負荷が作用することも想定される。例えば、形状記憶合金線の形状回復中に何らかの要因で外力が作用し、増幅機構の動作が拘束されることも想定される。そのような場合にそのまま形状記憶合金線の形状回復が継続されると、増幅機構からの反力が過大な引っ張り応力となり形状記憶合金線を損傷または劣化させてしまう可能性がある。これに対処すべく形状記憶合金線の引っ張り応力を検出して設定値を超えると通電を遮断するといった制御も考えられるが、アクチュエータの作動そのものを停止させてしまうことになるため根本的な解決にはならない。また、想定外の負荷がアクチュエータに作用するのを回避するだけでは、想定した負荷に対してしか機能しないという汎用性の狭いアクチュエータになってしまう。   On the other hand, some of these shape memory alloy wires have a relatively large amount of expansion / contraction, but currently they are 5% or less in terms of tensile strain, and other cylinder mechanisms such as a reciprocating motion are used. The amount of displacement is small compared to the actuator. For this reason, in order to ensure a practical amount of movement of a driving target using an actuator using such a shape memory alloy wire, some kind of strain amplification mechanism such as a lever or a pulley is often required. However, as the mechanism becomes more complicated, it is assumed that an unexpected load acts on the shape memory alloy wire. For example, it is assumed that an external force is applied for some reason during the shape recovery of the shape memory alloy wire and the operation of the amplification mechanism is restricted. In such a case, if the shape recovery of the shape memory alloy wire is continued as it is, the reaction force from the amplification mechanism becomes an excessive tensile stress, which may damage or deteriorate the shape memory alloy wire. In order to cope with this, it is possible to detect the tensile stress of the shape memory alloy wire and cut off the power supply when the set value is exceeded, but this will stop the operation of the actuator itself. Must not. Also, simply avoiding an unexpected load from acting on the actuator results in a versatile actuator that functions only for the assumed load.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、アクチュエータにより所定の動作量を実現する際に想定外の負荷がかかった場合に、そのアクチュエータへの負荷を抑制しつつ、一時的にその負荷に対応した大きな駆動力を発生し、その負荷を乗り越えて所定の動作量を実現するような技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and one of its purposes is to reduce the load on an actuator when an unexpected load is applied when a predetermined operation amount is realized by the actuator. An object of the present invention is to provide a technique for temporarily generating a large driving force corresponding to the load while overcoming the load and overcoming the load to realize a predetermined operation amount.

上記課題を解決するために、本発明のある態様のアクチュエータは、基部と、基部に固定された支点と、支点に支持され、支点から離間した位置に作用点を有する作動部と、作動部の力点となる連結点に連結され、作動部を変位させるための荷重を付与することで作用点に駆動力を発生させる負荷機構と、負荷機構による荷重に抗して作動部を所定位置に保持する方向の付勢力を付与するバイアス機構と、を備える。作動部は、負荷機構により付与される荷重が大きくなるにしたがって弾性変形することにより、支点から連結点に作用する力のベクトルにおろした垂線の長さであるモーメントアームを、駆動力が大きくなる方向へ自律的に変化させる可変弾性機構を備える。   In order to solve the above problems, an actuator according to an aspect of the present invention includes a base, a fulcrum fixed to the base, an operating part supported by the fulcrum and having an action point at a position spaced from the fulcrum, A load mechanism that is connected to a connection point that is a force point and generates a driving force at the operating point by applying a load for displacing the operating part, and holds the operating part at a predetermined position against the load by the load mechanism And a bias mechanism for applying a biasing force in the direction. The actuating part is elastically deformed as the load applied by the load mechanism increases, so that the driving force of the moment arm, which is the length of the perpendicular line drawn from the force vector acting on the connecting point from the fulcrum, is increased. Equipped with a variable elastic mechanism that changes autonomously in the direction.

この態様によると、作動部は、負荷機構から受けるモーメントとバイアス機構から受けるモーメントとがバランスした位置に保持されるが、負荷機構から受ける荷重の大きさに応じてモーメントアームを自律的に変化させる。すなわち、負荷機構による荷重が大きくなろうとすると、モーメントアームを大きくするよう作動部が弾性変形する。このため、作動部が駆動対象に対して大きな力を作用させるために大きなモーメントが必要となる場合であっても、負荷機構から供給すべき荷重は小さくて済むことになる。つまり、モーメントアームが変化しない場合と比較して、負荷機構による荷重を抑えつつ、作動部により大きな力を作用させることが可能となる。言い換えれば、同じモーメントを発生させるにしても、モーメントアームが変化しない場合よりも作動部から負荷機構に与える反力を小さく抑えることができる。このため、例えばアクチュエータの作動中に作動部に想定外の大きな負荷がかかったとしても、モーメントアームが大きくなることでこれを吸収し、負荷機構に与える反力を小さく抑えてこれを保護することができる。つまり、アクチュエータにより所定の動作量を実現する際に想定外の大負荷がかかった場合に、そのアクチュエータへの負荷を抑制しつつ、一時的にその負荷に対応した大きな駆動力を発生し、その負荷を乗り越えて所定の動作量を実現することができる。   According to this aspect, the operating portion is held at a position where the moment received from the load mechanism and the moment received from the bias mechanism are balanced, but the moment arm is autonomously changed according to the magnitude of the load received from the load mechanism. . That is, when the load by the load mechanism is increased, the operating portion is elastically deformed so as to increase the moment arm. For this reason, even when a large moment is required for the operating unit to apply a large force to the drive target, the load to be supplied from the load mechanism can be small. That is, as compared with the case where the moment arm does not change, it is possible to apply a larger force to the operating portion while suppressing the load by the load mechanism. In other words, even if the same moment is generated, the reaction force applied from the operating portion to the load mechanism can be suppressed smaller than when the moment arm does not change. For this reason, for example, even if an unexpectedly large load is applied to the operating part during the operation of the actuator, the moment arm is absorbed to absorb this, and the reaction force applied to the load mechanism is suppressed to protect it. Can do. In other words, when an unexpectedly large load is applied when a predetermined operation amount is realized by the actuator, a large driving force corresponding to the load is temporarily generated while suppressing the load on the actuator. A predetermined amount of operation can be realized by overcoming the load.

本発明によれば、アクチュエータにより所定の動作量を実現する際に想定外の負荷がかかった場合に、そのアクチュエータへの負荷を抑制しつつ、一時的にその負荷に対応した大きな駆動力を発生し、その負荷を乗り越えて所定の動作量を実現することができる。   According to the present invention, when an unexpected load is applied when a predetermined operation amount is realized by the actuator, a large driving force corresponding to the load is temporarily generated while suppressing the load on the actuator. In addition, the predetermined amount of operation can be realized by overcoming the load.

実施形態に係るアクチュエータの構成および動作原理を表す概略図である。It is the schematic showing the structure and operating principle of the actuator which concern on embodiment. 第1実施例に係るアクチュエータの構成を表す概略図である。It is the schematic showing the structure of the actuator which concerns on 1st Example. アクチュエータの動作を表す説明図である。It is explanatory drawing showing operation | movement of an actuator. 第1実施例の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of 1st Example. 第1実施例の他の変形例を示す図である。It is a figure which shows the other modification of 1st Example. 第2実施例に係るアクチュエータの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the actuator which concerns on 2nd Example. アクチュエータの動作を表す説明図である。It is explanatory drawing showing operation | movement of an actuator. 第2実施例の比較例に係るアクチュエータの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the actuator which concerns on the comparative example of 2nd Example. 第3実施例に係るアクチュエータが適用された錠装置の概略構成を表す図である。It is a figure showing schematic structure of the lock device to which the actuator concerning a 3rd example was applied. 第4実施例に係るアクチュエータの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the actuator which concerns on 4th Example. アクチュエータの駆動制御装置の電気的構成を表す概略図である。It is the schematic showing the electric constitution of the drive control apparatus of an actuator. アクチュエータの動作を表す説明図である。It is explanatory drawing showing operation | movement of an actuator.

図1は、実施形態に係るアクチュエータの構成および動作原理を表す概略図である。同図(A)および(B)は、アクチュエータの動作過程を示している。
図1(A)に示すように、ある実施形態のアクチュエータ100は、基部101と、基部101に固定された支点102と、支点102に支持された作動部103と、作動部103に荷重を負荷する負荷機構104と、作動部103を所定位置に保持するよう付勢するバイアス機構105とを備える。作動部103は、支点102から離間した位置に作用点106を有する。負荷機構104は、作動部103の力点となる連結点107に連結され、作動部103を変位させるための力F1を付与することで作用点106に駆動力F2を発生させる。バイアス機構105は、負荷機構104による荷重に抗して作動部103を所定位置に保持する方向の付勢力を付与する。作動部103は、負荷機構104により付与される荷重が大きくなるにしたがって弾性変形することにより、支点102から連結点107に作用する力F1のベクトルにおろした垂線の長さであるモーメントアームl1を、駆動力F2が大きくなる方向へ自律的に変化させる可変弾性機構を備える。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration and an operation principle of an actuator according to the embodiment. FIGS. 4A and 4B show the operation process of the actuator.
As shown in FIG. 1A, an actuator 100 according to an embodiment includes a base 101, a fulcrum 102 fixed to the base 101, an operating part 103 supported by the fulcrum 102, and a load applied to the operating part 103. And a bias mechanism 105 that biases the operating unit 103 to hold it in a predetermined position. The operating part 103 has an action point 106 at a position separated from the fulcrum 102. The load mechanism 104 is connected to a connection point 107 that is a power point of the operating unit 103, and generates a driving force F2 at the operating point 106 by applying a force F1 for displacing the operating unit 103. The bias mechanism 105 applies a biasing force in a direction to hold the operating unit 103 at a predetermined position against the load by the load mechanism 104. The operating portion 103 is elastically deformed as the load applied by the load mechanism 104 increases, so that the moment arm 11 that is the length of the perpendicular line drawn from the vector of the force F1 acting on the connecting point 107 from the fulcrum 102 is applied. And a variable elastic mechanism that autonomously changes the driving force F2 in the increasing direction.

具体的には、支点102が基部101に固定された回転軸として設けられ、作動部103がその回転軸に回転可能に支持される。負荷機構104は、作動部103を回転軸周りに回転させる荷重を付与する。可変弾性機構は、負荷機構104により付与される荷重の大きさに応じて弾性変形することにより、回転軸から連結点に作用する力のベクトルにおろした垂線の長さであるモーメントアームを負荷機構104の連結点107と回転軸との距離を自律的に変化させる。   Specifically, the fulcrum 102 is provided as a rotating shaft fixed to the base 101, and the operating portion 103 is rotatably supported by the rotating shaft. The load mechanism 104 applies a load that rotates the operation unit 103 around the rotation axis. The variable elastic mechanism elastically deforms in accordance with the magnitude of the load applied by the load mechanism 104, thereby converting the moment arm, which is the length of a perpendicular line from the force vector acting on the connection point from the rotation axis, to the load mechanism. The distance between the connecting point 107 of 104 and the rotation axis is autonomously changed.

図示の例では、作動部103は、支点102から一方向に延びるアーム150と、支点102からアーム150と反対方向に延びるガイドロッド152を備える。ガイドロッド152には、筒状の連結部154が摺動可能に外挿されている。ガイドロッド152の支点102と反対側の端部にはストッパ156が設けられ、連結部154とストッパ156との間に介装されるように弾性部材158が設けられている。負荷機構104は、連結部154に設けられた連結点107に接続されている。本実施形態において、負荷機構104は通電状態に応じて伸縮する形状記憶合金からなり、バイアス機構105および弾性部材158はコイルスプリングからなる。連結部154と弾性部材158が、負荷機構104から付与される荷重の大きさに応じてモーメントアームl1を変化させる可変弾性機構として機能する。   In the illustrated example, the operating unit 103 includes an arm 150 extending in one direction from the fulcrum 102 and a guide rod 152 extending from the fulcrum 102 in the opposite direction to the arm 150. A cylindrical connecting portion 154 is slidably inserted in the guide rod 152. A stopper 156 is provided at the end of the guide rod 152 opposite to the fulcrum 102, and an elastic member 158 is provided so as to be interposed between the connecting portion 154 and the stopper 156. The load mechanism 104 is connected to a connection point 107 provided in the connection part 154. In this embodiment, the load mechanism 104 is made of a shape memory alloy that expands and contracts according to the energized state, and the bias mechanism 105 and the elastic member 158 are made of a coil spring. The connecting portion 154 and the elastic member 158 function as a variable elastic mechanism that changes the moment arm 11 according to the magnitude of the load applied from the load mechanism 104.

アクチュエータ100は、負荷機構104から付与される荷重が所定値に達するまでは、負荷機構104の収縮によって連結部154が引っ張られることにより、支点102を中心とした図の時計回りに動作する。このとき、同図(A)に示すように、その力F1に対して支点102と連結点107との間のモーメントアームl1が概ね保持される。一方、支点102と作用点106との間のモーメントアームl2はモーメントアームl1よりも大きく、このとき作用点106には駆動力F2が発生する。   Until the load applied from the load mechanism 104 reaches a predetermined value, the actuator 100 operates in the clockwise direction of the drawing with the fulcrum 102 as the center by pulling the connecting portion 154 by contraction of the load mechanism 104. At this time, as shown in FIG. 5A, the moment arm 11 between the fulcrum 102 and the connecting point 107 is generally held against the force F1. On the other hand, the moment arm l2 between the fulcrum 102 and the action point 106 is larger than the moment arm l1, and at this time, a driving force F2 is generated at the action point 106.

このような状態で、例えばアクチュエータ100の作動中に作動部103に想定外の大きな負荷がかかった場合、支点102と連結点107との間のモーメントアームが大きくなることでこれを吸収する。例えば、同図(B)に示すように作用点106が拘束され、アーム150の回動が阻止されるような場合、負荷機構104の荷重を増大させようとする動作によって作用点106に発生する駆動力が想定外にに増大したとしても、その増大に合わせるように支点102と連結点107との間のモーメントアームが大きくなる。同図には、駆動力がF2からF2’に増大したために、支点102と連結点107との間のモーメントアームがl1’に大きくなった例が示されている。このとき、駆動力F2’とモーメントアームl2によるモーメントに対し、力F1とモーメントアームl1’によるモーメントがバランスするように支点102と連結点107との間のモーメントアームが変化する。すなわち、想定外の負荷が加わっても負荷機構104から付与される力F1の増大を抑制できるようになる。言い換えれば、アクチュエータ100によれば、負荷機構104により作動部103に付与する荷重の増大を抑制しつつ、大きな駆動力を取り出せるようになる。   In this state, for example, when an unexpectedly large load is applied to the operating unit 103 during the operation of the actuator 100, the moment arm between the fulcrum 102 and the connection point 107 is increased to absorb this. For example, when the action point 106 is restrained and the rotation of the arm 150 is prevented as shown in FIG. 5B, the action point 106 is generated by an action to increase the load of the load mechanism 104. Even if the driving force increases unexpectedly, the moment arm between the fulcrum 102 and the connecting point 107 increases to match the increase. This figure shows an example in which the moment arm between the fulcrum 102 and the connecting point 107 is increased to l1 'because the driving force has increased from F2 to F2'. At this time, the moment arm between the fulcrum 102 and the connecting point 107 changes so that the moment caused by the force F1 and the moment arm l1 'balances the moment caused by the driving force F2' and the moment arm l2. That is, even if an unexpected load is applied, an increase in the force F1 applied from the load mechanism 104 can be suppressed. In other words, according to the actuator 100, a large driving force can be taken out while suppressing an increase in the load applied to the operating portion 103 by the load mechanism 104.

すなわち、以上のような構成により、アクチュエータにより所定の動作量を実現する際に想定外の大負荷がかかった場合に、そのアクチュエータへの負荷を抑制しつつ、一時的にその負荷を乗り越えるようなその負荷に対応した大きな駆動力を発生することができる。すなわち、負荷機構の発生力が小さければアクチュエータのサイズも小さく、小型化、軽量化、省エネルギー化に貢献できるというメリットがある。これに対するデメリットとして、想定外の負荷が加わったときに、小さな負荷機構に過大な負荷がかかって壊れたり、正常に機能しなくなるおそれがあり、これを回避する必要がある。しかし、大きな負荷がかかるのを回避するだけでは、想定した負荷に対してしか機能しないという汎用性の狭いアクチュエータになってしまう。しかし、本実施形態によれば、アクチュエータにより発生しうる力の範囲内において、想定していなかった負荷が加わった場合に一時的により大きな発生力を取り出せるようにし、想定外の負荷を取り除き、アクチュエータによる所定の動作量を実現することができる。   That is, with the above configuration, when an unexpectedly large load is applied when a predetermined operation amount is realized by the actuator, the load on the actuator is suppressed and the load is temporarily overcome. A large driving force corresponding to the load can be generated. That is, if the generated force of the load mechanism is small, there is an advantage that the size of the actuator is small, which can contribute to miniaturization, weight reduction, and energy saving. As a demerit against this, when an unexpected load is applied, there is a possibility that an excessive load is applied to the small load mechanism and it may be broken or not function normally, and it is necessary to avoid this. However, simply avoiding the application of a large load results in a less versatile actuator that functions only with an assumed load. However, according to the present embodiment, in the range of force that can be generated by the actuator, when a load that was not assumed is applied, a larger generated force can be temporarily extracted, and the unexpected load is removed, and the actuator is removed. A predetermined operation amount can be realized.

より具体的には、作動部が、回転軸に回転可能に支持された本体と、本体の回転軸から離間した位置に設けられた回動支点と、回動支点から回転軸の近傍に延出したアーム部と、本体とアーム部との位置関係を保持する方向の付勢力を発生させる弾性部と、を含んでもよい。そして、負荷機構との連結点がアーム部に設けられ、可変弾性機構が、負荷機構により付与される荷重の大きさに応じてモーメントアームを変化させるよう、弾性部の弾性力に抗してアーム部を回動支点周りに変位させてもよい。   More specifically, the actuating part is a main body that is rotatably supported by the rotation shaft, a rotation fulcrum provided at a position separated from the rotation axis of the main body, and the rotation fulcrum extends in the vicinity of the rotation shaft. And an elastic part that generates an urging force in a direction that maintains the positional relationship between the main body and the arm part. A connecting point with the load mechanism is provided in the arm portion, and the variable elastic mechanism is armed against the elastic force of the elastic portion so that the moment arm is changed according to the magnitude of the load applied by the load mechanism. The part may be displaced around the rotation fulcrum.

ここでいう「回動」は、アーム部が回動支点周りに回転するものであってもよいし、アーム部が本体に対して回動支点周りに変形するものであってもよい。つまり、ここでいう「回動」は、変形による回動を含みうる。このような構成により、負荷機構による荷重が大きくなろうとすると、モーメントアームを大きくするようアーム部が変位するようになる。アーム部の変位によりモーメントアームを比較的大きく変化させることができ、負荷機構への負荷緩和に寄与することができる。   The “rotation” referred to here may be one in which the arm portion rotates around the rotation fulcrum, or the arm portion may be deformed around the rotation fulcrum with respect to the main body. That is, the “rotation” referred to here may include a rotation due to deformation. With such a configuration, when the load by the load mechanism is increased, the arm portion is displaced so as to increase the moment arm. The moment arm can be changed relatively greatly by the displacement of the arm portion, which can contribute to the load relaxation to the load mechanism.

その場合、作動部は、本体、回動支点、アーム部および弾性部が一体成形されたものであってもよい。作動部は、これらの要素の機能が確保される限り、樹脂等によって一体成形されたものでもよいし、金属材料によって一体成形されたものでもよい。これにより、作動部の部品点数を少なくすることができ、製造コストを低減させることも可能になる。   In that case, the operation part may be one in which the main body, the rotation fulcrum, the arm part, and the elastic part are integrally formed. As long as the function of these elements is ensured, the operation part may be integrally formed of resin or the like, or may be integrally formed of a metal material. Thereby, the number of parts of an operation part can be decreased, and it also becomes possible to reduce manufacturing cost.

負荷機構は、作動部に連結された線材と、通電により線材を変位させて作動部への引っ張り荷重を付与する駆動部と、を含んでもよい。ここでいう「駆動部」は、スイッチ等の操作により線材への駆動力をオン・オフする単純な装置であってもよい。あるいは、所定の状態を判定する制御部を内部に有し、予め設定された条件に基づいて線材の駆動量を制御するものであってもよい。線材を採用することでアクチュエータ全体をコンパクトに構成することが可能になる。   The load mechanism may include a wire connected to the operating unit and a drive unit that applies a tensile load to the operating unit by displacing the wire by energization. The “driving unit” referred to here may be a simple device that turns on / off the driving force to the wire by operating a switch or the like. Or you may have a control part which determines a predetermined state inside, and may control the drive amount of a wire based on the conditions set up beforehand. By adopting a wire, the entire actuator can be made compact.

さらに、線材は、加熱状態に応じて長手方向に伸縮する形状記憶合金からなり、駆動部は、線材と電気的に接続された通電加熱装置からなってもよい。「形状記憶合金」は、常温から加熱されるとマルテンサイト相からオースティナイト相に相転移し、所定の形状にて硬化するものでもよい。そして、温度が低下するとオースティナイト相から再びマルテンサイト相に相転移して軟化し、外力により変形容易となるものでもよい。加熱するとその形状回復力により常温時よりも縮むものでもよく、その場合、加熱すると収縮硬化し、冷却されると弛緩伸長するものでもよい。また、「形状記憶合金」は、二方向性形状記憶効果を有する形状記憶合金からなるものでもよい。すなわち、加熱時のオーステナイト相の形状だけを記憶するのではなく、常温時のマルテンサイト相の形状をも記憶するものでもよい。この態様によれば、通電・非通電による加熱状態により線材が可逆的に伸縮するため、その変形動作の繰り返しにおける応答性がより高められる。また、変形動作の繰り返しに対して線材の寸法変化が安定するため、その高寿命化を実現することができる。   Furthermore, the wire may be made of a shape memory alloy that expands and contracts in the longitudinal direction according to the heating state, and the drive unit may be made of an energization heating device that is electrically connected to the wire. The “shape memory alloy” may be one that undergoes a phase transition from a martensite phase to an austenite phase when heated from room temperature, and is cured in a predetermined shape. Then, when the temperature is lowered, the austenite phase may transition again to the martensite phase and soften, and may be easily deformed by an external force. When heated, it may shrink from its normal temperature due to its shape recovery force, and in that case, it may shrink and harden when heated and relax and elongate when cooled. The “shape memory alloy” may be made of a shape memory alloy having a bidirectional shape memory effect. That is, not only the shape of the austenite phase at the time of heating but also the shape of the martensite phase at room temperature may be stored. According to this aspect, the wire material reversibly expands and contracts depending on the heating state by energization / non-energization, so that the responsiveness in repeating the deformation operation is further improved. Further, since the dimensional change of the wire is stabilized with the repetition of the deformation operation, it is possible to realize a long life.

このように形状記憶合金線を採用することで、例えば線材の巻き取り装置などの複雑な機構を設けることなく線材を変位させることができ、また、モータ等の駆動装置を設ける場合のような音の発生をなくすことができる。線材は、例えばその中間部が作動部の連結点に支持され、両端が基部にそれぞれ固定されていてもよい。このように線材を二重にして使用することにより、作動部からの反力を分散することができ、負荷機構としての耐久性が向上する。   By adopting the shape memory alloy wire in this way, for example, the wire can be displaced without providing a complicated mechanism such as a wire winding device, and a sound like when a driving device such as a motor is provided. Can be eliminated. For example, the intermediate portion of the wire may be supported by the connection point of the operating portion, and both ends may be fixed to the base. Thus, by using a double wire, it is possible to disperse the reaction force from the operating portion, and the durability as a load mechanism is improved.

また、作動部の回転作動過程で線材に与える反力が、線材の引っ張り強度よりも小さな予め定める設定範囲に収まるように、モーメントアームの可変範囲が設定されるよう、可変弾性機構が構成されていてもよい。このように、形状記憶合金の強度を考慮して線材への反力がその引っ張り強度を超えないようにモーメントアームを設定することで、作動部の構造を最適化することが可能となる。例えば、線材の強度を考慮しつつモーメントアームを小さく設定することで、作動部に負荷すべき最大力を確保しつつアクチュエータをコンパクトに構成することも可能になる。   In addition, the variable elastic mechanism is configured so that the variable range of the moment arm is set so that the reaction force applied to the wire during the rotational operation process of the operating part falls within a predetermined setting range that is smaller than the tensile strength of the wire. May be. Thus, the structure of the operating part can be optimized by setting the moment arm so that the reaction force to the wire does not exceed its tensile strength in consideration of the strength of the shape memory alloy. For example, by setting the moment arm small while considering the strength of the wire, it is possible to make the actuator compact while ensuring the maximum force to be applied to the operating portion.

また、さらなる実施形態にかかるアクチュエータは、回転軸としての第1の回転軸と、作動部としての第1の作動部と、基部の第1の回転軸と離間した位置に固定された第2の回転軸と、第2の回転軸に回転可能に支持され、第1の作動部の回動力を受けて第2の回転軸の周りに回動する第2の作動部と、を備え、第1の作動部と第2の作動部との変位により、線材の変位量を重畳的に増幅させる。   An actuator according to a further embodiment includes a first rotating shaft as a rotating shaft, a first operating portion as an operating portion, and a second fixed at a position spaced apart from the first rotating shaft of the base portion. A rotating shaft, and a second operating portion that is rotatably supported by the second rotating shaft and rotates around the second rotating shaft by receiving the rotational force of the first operating portion, Due to the displacement between the actuating part and the second actuating part, the amount of displacement of the wire is amplified in a superimposed manner.

すなわち、形状記憶合金線の変形量には限界があるところ、第1の作動部と第2の作動部との協働によってその変位量を増幅させることができる。それにより、第2の作動部に駆動対象を接続することで、その駆動対象を大きく変位させることができるようになる。   That is, when the deformation amount of the shape memory alloy wire is limited, the displacement amount can be amplified by the cooperation of the first operating portion and the second operating portion. Accordingly, by connecting the drive target to the second operating unit, the drive target can be greatly displaced.

具体的には、基部における第1の回転軸と第2の回転軸との間の位置に設けられて一方向に延びるガイド部を備えてもよい。第1の作動部は、回動支点に対して第1の回転軸とは反対側に延びるとともにその先端部に係合部を有する中間アーム部を含んでもよい。第2の作動部は、第2の回転軸からガイド部の方向へ延びる本体と、その本体の中間部に係合部を相対変位可能に係合させる被係合部と、その本体の先端部にガイド部に係合してガイドされつつ所定の駆動対象を支持する支持部とを含んでもよい。第1の作動部と第2の作動部の回動により、駆動対象がガイド部の延在方向に変位するように構成される。   Specifically, a guide portion provided in a position between the first rotation shaft and the second rotation shaft in the base portion and extending in one direction may be provided. The first actuating portion may include an intermediate arm portion that extends to the opposite side of the first rotation shaft with respect to the rotation fulcrum and has an engaging portion at a tip portion thereof. The second operating portion includes a main body extending from the second rotation shaft in the direction of the guide portion, an engaged portion that engages the engaging portion with an intermediate portion of the main body so as to be relatively displaceable, and a tip portion of the main body And a support portion that supports a predetermined drive object while being engaged and guided by the guide portion. The drive target is configured to be displaced in the extending direction of the guide portion by the rotation of the first operating portion and the second operating portion.

この構成によれば、第1の作動部がその中間アーム部の先端部にて第2の作動部の中間部に接続され、第2の作動部の先端部を第1の回転軸からより離れた位置に変位させることができる。つまり、支持部に支持される駆動対象を大きく変位させることができる。その際、第2の作動部はガイド部に沿って駆動対象を目的の方向に移動させることができる。このように第1の作動部と第2の作動部とが協働して動作するが、その動作に際して第2の作動部の被係合部が第1の作動部の係合部を相対変位可能に係合させるため、両者の動きを円滑に保つことができる。   According to this configuration, the first operating portion is connected to the intermediate portion of the second operating portion at the distal end portion of the intermediate arm portion, and the distal end portion of the second operating portion is further away from the first rotating shaft. Can be displaced to a different position. That is, the drive target supported by the support portion can be greatly displaced. At that time, the second operating part can move the drive object in the target direction along the guide part. As described above, the first operating portion and the second operating portion operate in cooperation, but the engaged portion of the second operating portion relatively displaces the engaging portion of the first operating portion during the operation. Since the engagement is possible, the movement of both can be kept smooth.

また、さらなる実施形態にかかるアクチュエータは、作動部が可撓性を有する長尺状の可撓性部材として設けられる。負荷機構は、可撓性部材の長手方向に挿通された第1の線材と、通電により第1の線材を変位させて作動部への引っ張り荷重を付与する駆動部とを含む。バイアス機構は、第1の線材に並設されるよう可撓性部材の長手方向に挿通された弾性材からなる第2の線材として設けられるとともに、支点を構成する。そして、可撓性部材の第1の線材と第2の線材との間に両線材に沿って延びる孔部が設けられ、第1の線材が変位したときに孔部の幅が変化することによりモーメントアームが自律的に変化するように構成されている。   Moreover, the actuator concerning further embodiment is provided as an elongate flexible member in which an action | operation part has flexibility. The load mechanism includes a first wire inserted in the longitudinal direction of the flexible member, and a drive unit that applies a tensile load to the operating unit by displacing the first wire by energization. The bias mechanism is provided as a second wire made of an elastic material inserted in the longitudinal direction of the flexible member so as to be juxtaposed with the first wire, and constitutes a fulcrum. A hole extending along both wires is provided between the first wire and the second wire of the flexible member, and the width of the hole changes when the first wire is displaced. The moment arm is configured to change autonomously.

ここでいう「可撓性部材」は、少なくとも可撓性を有するものであればよいが、さらに変形されたときにもとの形状に回復させるための弾性を有するものであってもよい。また、特に弾性を有しないものであってもよい。第2の線材が弾性を有するため、後者の場合であっても可撓性部材には形状に回復させるための付勢力は作用する。「第2の線材」は、超弾性を有する超弾性合金からなるものでもよい。ここでいう「超弾性」とは、負荷をかけて変形させても、その負荷を除けば元の形状に戻る特性を意味し、応力をかけることにより大きな歪みで変形しても、その応力を除くことにより速やかに元の形状に戻るものであってよい。「超弾性金属」は、外力を加えるとオーステナイト相が応力誘起マルテンサイトに変わり、その外力を取り除くと元のオーステナイト相に戻る金属であってもよい。このように第1の線材を超弾性合金にて構成することにより、第2の線材への通電を停止したときに可撓性部材を速やかに元の形状に戻すことができ、アクチュエータとしての動作の応答性を高めることができる。「孔部」は空間を構成するものでよい。あるいは、孔部に可撓性部材よりも柔らかい材料が充填されていてもよい。   The “flexible member” here may be any member that has at least flexibility, but may have elasticity to restore the original shape when further deformed. Moreover, it may not have elasticity in particular. Since the second wire has elasticity, even in the latter case, the urging force for restoring the shape acts on the flexible member. The “second wire” may be made of a superelastic alloy having superelasticity. The term “superelasticity” as used herein refers to the property of returning to its original shape when a load is applied and when the load is removed. By removing, it may return to the original shape promptly. The “superelastic metal” may be a metal that changes an austenite phase to stress-induced martensite when an external force is applied and returns to the original austenite phase when the external force is removed. By configuring the first wire with a superelastic alloy in this way, the flexible member can be quickly returned to its original shape when the power supply to the second wire is stopped, and the operation as an actuator. Can increase the responsiveness. The “hole” may constitute a space. Alternatively, the hole may be filled with a material softer than the flexible member.

このような構成によれば、第1の線材への通電がなされていないときには、可撓性部材は第2の線材のもとの形状にそった形に保持される。一方、通電によって第1の線材が縮むと、可撓性部材が第2の線材とともに第1の線材の側に引っ張られるように変形するため、可撓性部材を湾曲または屈曲させるアクチュエータを構成することができる。このような動作が行われる際、第1の線材による荷重が大きくなろうとすると、孔部の幅が大きくなり、第1の線材と第2の線材との間隔が大きくなるように変化する。すなわち、モーメントアームを大きくするよう作動部が弾性変形する。その結果、作動部の動作量を確保するために所定の曲げモーメントが必要となる場合であっても、作動部がモーメントアームを自律的に変化させることにより第1の線材から受ける荷重を小さく抑えることができる。言い換えれば、第1の線材への負荷を小さくしつつ作動部の大きな動作量を確保できるようになる。   According to such a configuration, when the first wire is not energized, the flexible member is held in a shape along the original shape of the second wire. On the other hand, when the first wire is contracted by energization, the flexible member is deformed so as to be pulled to the first wire together with the second wire, so that an actuator for bending or bending the flexible member is configured. be able to. When such an operation is performed, if the load due to the first wire increases, the width of the hole portion increases, and the distance between the first wire and the second wire changes. That is, the operating portion is elastically deformed so as to increase the moment arm. As a result, even when a predetermined bending moment is required to ensure the amount of operation of the operating unit, the load received from the first wire rod is suppressed by making the operating unit autonomously change the moment arm. be able to. In other words, it is possible to secure a large amount of operation of the operating unit while reducing the load on the first wire.

さらに、可撓性部材における第1の線材の第2の線材とは反対側に、第1の線材に沿って延びる第2の孔部が設けられ、第1の線材が変位したときに第2の孔部の幅が変化することによりモーメントアームがさらに変化可能に構成されていてもよい。   Furthermore, a second hole extending along the first wire is provided on the side of the flexible member opposite to the second wire of the first wire, and the second wire is displaced when the first wire is displaced. The moment arm may be configured to be further changeable by changing the width of the hole.

このような構成によれば、第1の線材による荷重が大きくなろうとすると、第2の孔部を押しつぶすようにして第1の線材と第2の線材との間隔がより大きくなるように変化する。すなわち、モーメントアームをより大きくできるようになり、第1の線材への負荷をより小さくすることができるようになる。   According to such a configuration, when the load due to the first wire increases, the distance between the first wire and the second wire changes so as to crush the second hole. . That is, the moment arm can be made larger, and the load on the first wire can be made smaller.

以下、図面を参照しつつ本発明を具体化した実施例について詳細に説明する。まず、実施例にかかるアクチュエータの構成および作動原理について説明し、その後、具体的な用途への適用例について説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, the configuration and operating principle of the actuator according to the embodiment will be described, and then an application example for a specific application will be described.

[第1実施例]
図2は、第1実施例に係るアクチュエータの構成を表す概略図である。
本実施例のアクチュエータ1は、アクチュエータ本体2と、これを駆動する通電装置3(「通電加熱装置」に該当する)を備える。アクチュエータ本体2は、基部10と、基部10に組み付けられた作動部12と、作動部12に回転力を負荷する形状記憶合金線14を含む。形状記憶合金線14と通電装置3とにより負荷機構が構成される。
[First embodiment]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the actuator according to the first embodiment.
The actuator 1 of the present embodiment includes an actuator body 2 and an energizing device 3 (corresponding to an “energizing heating device”) that drives the actuator body 2. The actuator body 2 includes a base portion 10, an operating portion 12 assembled to the base portion 10, and a shape memory alloy wire 14 that applies a rotational force to the operating portion 12. The shape memory alloy wire 14 and the energization device 3 constitute a load mechanism.

作動部12は、その本体を構成する回動部材16と、回動部材16と形状記憶合金線14とを連結するアーム18を備える。回動部材16は、基部10に設けられた回転軸15に回転可能に支持されている。アーム18は、回動部材16の一端に回動可能に支持されている。すなわち、回動部材16は、一方向に延在する作用部20と、その作用部20と90度をなす方向に延在する伝達部22とを有するL字状をなし、その中央部にて回転軸15に取り付けられている。作用部20の先端部は、図示しない駆動対象に連結されて駆動力を作用させる作用点24となっている。伝達部22の先端部には、アーム18の一端部を回動可能に支持する回動軸26(「回動支点」として機能する)が設けられている。本実施例では、伝達部22とアーム18の長さがほぼ等しく構成されている。   The operating unit 12 includes a rotating member 16 constituting the main body, and an arm 18 that connects the rotating member 16 and the shape memory alloy wire 14. The rotating member 16 is rotatably supported on a rotating shaft 15 provided on the base 10. The arm 18 is rotatably supported at one end of the rotating member 16. That is, the rotating member 16 has an L shape having an action part 20 extending in one direction and a transmission part 22 extending in a direction of 90 degrees with the action part 20, and at the center part thereof. Attached to the rotary shaft 15. The distal end portion of the action portion 20 serves as an action point 24 that is connected to a driving target (not shown) and applies a driving force. A rotation shaft 26 (functioning as a “rotation fulcrum”) that rotatably supports one end of the arm 18 is provided at the distal end of the transmission unit 22. In the present embodiment, the lengths of the transmission portion 22 and the arm 18 are substantially equal.

アーム18の他端部に突設された連結部28には、形状記憶合金線14が巻き付けられるようにして取り付けられている。すなわち、本実施例では、1本の形状記憶合金線14の中間部が連結部28に支持され、両端が基部10にそれぞれ固定されている。作用部20の長手方向中間部と基部10との間にはスプリング30が介装されている。このスプリング30は、形状記憶合金線14による引っ張り荷重に抗して回動部材16を図示の基準位置に保持するバイアス機構として機能する。   A shape memory alloy wire 14 is attached to a connecting portion 28 projecting from the other end of the arm 18 so as to be wound. In other words, in this embodiment, the intermediate portion of one shape memory alloy wire 14 is supported by the connecting portion 28, and both ends are fixed to the base portion 10. A spring 30 is interposed between the intermediate portion in the longitudinal direction of the action portion 20 and the base portion 10. The spring 30 functions as a bias mechanism that holds the rotating member 16 at the illustrated reference position against a tensile load caused by the shape memory alloy wire 14.

さらに、作用部20の長手方向中間部とアーム18の長手方向中間部との間にはスプリング32が介装されている。一方、伝達部22の長手方向中間部には、アーム18を係止してその伝達部22側への回動を規制するストッパ33が突設されている。スプリング32は、形状記憶合金線14による引っ張り荷重に抗して回動部材16とアーム18との位置関係を図示の基準位置に保持する弾性部として機能する。すなわち、形状記憶合金線14の非通電時には、図示のように、スプリング32の付勢力によって回転軸15と連結部28とが隣接配置される。本実施例において、アーム18とスプリング32が、形状記憶合金線14により作動部12に付与される荷重の大きさに応じて回転軸15と連結部28との距離を変化させる可変弾性機構として機能する。   Further, a spring 32 is interposed between the longitudinal intermediate portion of the action portion 20 and the longitudinal intermediate portion of the arm 18. On the other hand, a stopper 33 is provided at the intermediate portion in the longitudinal direction of the transmission portion 22 so as to lock the arm 18 and restrict the rotation toward the transmission portion 22 side. The spring 32 functions as an elastic portion that holds the positional relationship between the rotating member 16 and the arm 18 at the reference position shown in the figure against the tensile load caused by the shape memory alloy wire 14. That is, when the shape memory alloy wire 14 is not energized, the rotating shaft 15 and the connecting portion 28 are disposed adjacent to each other by the urging force of the spring 32 as illustrated. In this embodiment, the arm 18 and the spring 32 function as a variable elastic mechanism that changes the distance between the rotating shaft 15 and the connecting portion 28 according to the magnitude of the load applied to the operating portion 12 by the shape memory alloy wire 14. To do.

形状記憶合金線14は、いわゆる二方向性形状記憶効果を有するNi−Ti−Cu系の形状記憶合金からなり、加熱されると収縮硬化し、徐熱されると弛緩伸長するワイヤ状の線材として形成されている。通電装置3は、その形状記憶合金線14を加熱するための通電回路を備え、形状記憶合金線14の両端から引き出されたリード線が接続されている。この通電回路のスイッチ34オンされると、電源36から電流が供給され、それに直列に接続された形状記憶合金線14に通電がなされる。その通電電流は、その形状記憶合金線14を通って帰還する。   The shape memory alloy wire 14 is made of a Ni—Ti—Cu-based shape memory alloy having a so-called bidirectional shape memory effect, and is formed as a wire-like wire that contracts and hardens when heated and relaxes and expands when gradually heated. Has been. The energization device 3 includes an energization circuit for heating the shape memory alloy wire 14, and lead wires drawn from both ends of the shape memory alloy wire 14 are connected. When the switch 34 of the energization circuit is turned on, a current is supplied from the power source 36, and the shape memory alloy wire 14 connected in series thereto is energized. The energization current returns through the shape memory alloy wire 14.

次に、アクチュエータの動作について説明する。図3は、アクチュエータの動作を表す説明図である。(A)は非通電時の動作を示し、(B)は通電時の通常動作を示し、(C)および(D)は通電時に作動部に拘束力が作用した場合の動作を示している。
すなわち、非通電時には形状記憶合金線14が弛緩伸長した状態となるため、同図(A)に示すように、作動部12が、形状記憶合金線14による張力とスプリング30による付勢力とがバランスした基準位置に保持される。このとき、回転軸15と連結部28との間のモーメントアームはl1、回転軸15と作用点24との間のモーメントアームはl2となっている。
Next, the operation of the actuator will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of the actuator. (A) shows the operation at the time of non-energization, (B) shows the normal operation at the time of energization, and (C) and (D) show the operation when the restraining force is applied to the operating part at the time of energization.
That is, when the current is not energized, the shape memory alloy wire 14 is in a relaxed and elongated state, so that the operating portion 12 balances the tension by the shape memory alloy wire 14 and the biasing force by the spring 30 as shown in FIG. Held at the reference position. At this time, the moment arm between the rotating shaft 15 and the connecting portion 28 is l1, and the moment arm between the rotating shaft 15 and the action point 24 is l2.

この状態から通電がなされると、加熱された形状記憶合金線14が緊張収縮するため、形状記憶合金線14の張力が大きくなる。その結果、連結部28に負荷される荷重による一方向の回転モーメントが大きくなり、同図(B)に示すように、作動部12が全体として回転軸15を中心に一方向(時計回り)に回転する。それによって作用部20がスプリング30の付勢力に抗して図示のように傾動し、作用点24に接続された駆動対象が一方向に駆動されるようになる。一方、この状態から通電が遮断されると、形状記憶合金線14が再び弛緩伸長するため、作動部12がスプリング30の付勢力によって反対方向(反時計回り)に回転し、同図(A)に示す基準位置に戻される。このとき、回転軸15と連結部28との間のモーメントアームはl1、および回転軸15と作用点24との間のモーメントアームがl2であり変化していない。また、作動部12は、図示しない駆動対象に対して駆動力F2を発生させることができる。   When energization is performed from this state, the heated shape memory alloy wire 14 is tensioned and contracted, so that the tension of the shape memory alloy wire 14 is increased. As a result, the rotational moment in one direction due to the load applied to the connecting portion 28 is increased, and as shown in FIG. 5B, the operating portion 12 as a whole is centered on the rotating shaft 15 in one direction (clockwise). Rotate. As a result, the action portion 20 tilts against the urging force of the spring 30 as shown in the figure, and the drive target connected to the action point 24 is driven in one direction. On the other hand, when the energization is cut off from this state, the shape memory alloy wire 14 again relaxes and extends, so that the operating portion 12 is rotated in the opposite direction (counterclockwise) by the urging force of the spring 30, and FIG. To the reference position shown in FIG. At this time, the moment arm between the rotary shaft 15 and the connecting portion 28 is l1, and the moment arm between the rotary shaft 15 and the action point 24 is l2, which is not changed. Moreover, the action | operation part 12 can generate the drive force F2 with respect to the drive object which is not shown in figure.

ここで、仮に通電中に形状記憶合金線14に過剰な反力を与えるような外力が発生した場合を想定する。例えば、同図(C)に示すように作動部12の作用点24が拘束され、回動部材16の回動が阻止されるような場合、そのまま通電が継続されると、形状記憶合金線14の収縮力は引き続き増加しようとし、それにバランスするように駆動力がF2からF2’に増大するように変化する。しかし、その形状記憶合金線14の収縮力がスプリング32による付勢力を上回ると、同図(D)に示すようにアーム18が回動軸26を中心に回動する。その結果、回転軸15(支点)から連結部28(連結点)に作用する力のベクトルにおろした垂線の長さ(モーメントアーム)が大きくなるよう変化する。つまり、回転モーメントが増加してもモーメントアームがl1からl1’に大きくなるため、形状記憶合金線14に作用する作動部12からの反力の増加を抑えることができる。すなわち、このような想定外の外力によって形状記憶合金線14への負荷が増加しても、作動部12がアーム18の部分で弾性変形することによりモーメントアームを長くし、結果的にその負荷の増大を抑制することができる。これにより、形状記憶合金線14の破断や材質の劣化を防止できるようになる。   Here, it is assumed that an external force is generated that gives an excessive reaction force to the shape memory alloy wire 14 during energization. For example, as shown in FIG. 5C, when the action point 24 of the operating portion 12 is constrained and the rotation of the rotating member 16 is prevented, if the energization is continued as it is, the shape memory alloy wire 14 The contractive force of the motor continues to increase, and the driving force changes from F2 to F2 ′ so as to balance it. However, when the contraction force of the shape memory alloy wire 14 exceeds the urging force of the spring 32, the arm 18 rotates about the rotation shaft 26 as shown in FIG. As a result, the length of the perpendicular (moment arm) that changes from the rotational axis 15 (fulcrum) to the force vector acting on the connecting portion 28 (connecting point) changes. That is, even if the rotational moment increases, the moment arm increases from l1 to l1 ', so that an increase in the reaction force from the operating portion 12 acting on the shape memory alloy wire 14 can be suppressed. That is, even if the load on the shape memory alloy wire 14 increases due to such an unexpected external force, the operating portion 12 is elastically deformed at the portion of the arm 18 to lengthen the moment arm, and as a result, the load The increase can be suppressed. Thereby, the breakage of the shape memory alloy wire 14 and the deterioration of the material can be prevented.

また、このような拘束力が負荷されない通常の通電時においても同様の作用効果が得られるようになる。すなわち、同図(B)に示す通電時において駆動対象の変位量をより大きく取り出すために、作動部12により大きな回転モーメントが必要となる場合が想定される。このような場合であっても、その回転モーメントの増加に応じて形状記憶合金線14の収縮力がスプリング32による付勢力を上回ると、作用部20が回転しつつ、アーム18も回動するようになる。つまり、回転モーメントが増加してもモーメントアームが大きくなることにより形状記憶合金線14への反力が増大することが抑制される。その結果、形状記憶合金線14に実質的なダメージを与えることなく、より大きな作動部12の変位量、ひいては駆動対象の動作量を確保することができるようになる。   In addition, similar effects can be obtained even during normal energization where no such restraining force is applied. That is, it is assumed that a large rotational moment is required for the operating unit 12 in order to extract a larger displacement amount of the drive target during energization shown in FIG. Even in such a case, when the contraction force of the shape memory alloy wire 14 exceeds the urging force of the spring 32 in accordance with the increase of the rotational moment, the action portion 20 is rotated and the arm 18 is also rotated. become. That is, even if the rotational moment increases, the moment arm becomes large, and thus the reaction force on the shape memory alloy wire 14 is suppressed from increasing. As a result, it is possible to secure a larger displacement amount of the operating portion 12 and, consequently, an operation amount of the drive target, without substantially damaging the shape memory alloy wire 14.

[変形例]
図4は、第1実施例の変形例を示す図である。図4(A)は第1変形例を示し、図4(B)は第2変形例を示している。
上記第1実施例においては、形状記憶合金線14の中間部を連結部28に巻き付け、両端を基部10に固定することにより、線材を二重にして使用する例を示したが、これと異なる形状記憶合金線の構成および配置を採用してもよい。
[Modification]
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the first embodiment. FIG. 4A shows a first modification, and FIG. 4B shows a second modification.
In the said 1st Example, although the intermediate part of the shape memory alloy wire 14 was wound around the connection part 28, and the both ends were fixed to the base 10, the example which uses a double wire was shown, but it is different from this. You may employ | adopt the structure and arrangement | positioning of a shape memory alloy wire.

すなわち、モーメントアームの変化範囲の設定により形状記憶合金線の強度がそれほど要求されない場合には、第1変形例のように、基部10と連結部28とを1本の形状記憶合金線114にて接続する簡易な構成としてもよい。逆に、形状記憶合金線としてより強度の大きなものを要する場合には、第2変形例のように、ワイヤ状の形状記憶合金線ではなく、コイル状の形状記憶合金線124を用いるようにしてもよい。   That is, when the strength of the shape memory alloy wire is not so required by setting the change range of the moment arm, the base portion 10 and the connecting portion 28 are connected by one shape memory alloy wire 114 as in the first modification. It is good also as a simple structure to connect. Conversely, when a shape memory alloy wire having a higher strength is required, a coiled shape memory alloy wire 124 is used instead of a wire shape memory alloy wire as in the second modification. Also good.

図5は、第1実施例の他の変形例を示す図である。図5(A)は第3変形例を示し、図5(B)は第4変形例を示している。
上記第1実施例においては、回動部材16に回転可能なアーム18とこれを基準位置に付勢するスプリング32を設け、形状記憶合金線14からの負荷に応じて作動部12が弾性変形する例を示したが、これと異なる構成および配置を採用してもよい。
FIG. 5 is a diagram showing another modification of the first embodiment. FIG. 5A shows a third modification, and FIG. 5B shows a fourth modification.
In the first embodiment, the rotating member 16 is provided with the rotatable arm 18 and the spring 32 that biases the arm 18 to the reference position, and the operating portion 12 is elastically deformed in response to the load from the shape memory alloy wire 14. Although an example is shown, a different configuration and arrangement may be adopted.

例えば、第3変形例のように、作動部112の回動部116とアーム部118とを樹脂の射出成形などにより一体成形し、弾性を持たせてもよい。図示の例では、回動部116が作用部120と伝達部122にて構成され、さらに伝達部122の先端を折り返すようにアーム部118が延設されている。そして、その折り返し位置に仮想的な回動支点126が形成されている。形状記憶合金線14の負荷が大きくなると、回動部116は、伝達部122とアーム部118との間隔が大きくなるように弾性変形する。すなわち、伝達部122とアーム部118との連設部が第1実施例のスプリング32のように機能する。このとき、回転軸15から連結部28(連結点)に作用する力のベクトルにおろした垂線の長さであるモーメントアームlが大きくなり、第1実施例と同様の効果が得られる。   For example, as in the third modified example, the rotating portion 116 and the arm portion 118 of the operating portion 112 may be integrally formed by resin injection molding or the like to have elasticity. In the example shown in the drawing, the rotating part 116 is constituted by an action part 120 and a transmission part 122, and an arm part 118 is extended so that the tip of the transmission part 122 is folded back. A virtual pivot fulcrum 126 is formed at the folding position. When the load on the shape memory alloy wire 14 is increased, the rotating portion 116 is elastically deformed so that the distance between the transmitting portion 122 and the arm portion 118 is increased. That is, the connecting portion of the transmission portion 122 and the arm portion 118 functions like the spring 32 of the first embodiment. At this time, the moment arm l which is the length of the perpendicular line drawn from the force vector acting on the connecting portion 28 (connecting point) from the rotating shaft 15 becomes large, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

あるいは、第4変形例のように、作動部115の回動部136において、作用部130を回動支点126に対して回転軸15とは反対側に延びるように構成し、その先端部に作用点24を設けてもよい。なお、バイアス機構としてのスプリング30は、伝達部122と90度をなす方向に延在する支持部132の先端部に接続される。このように構成することで作用点24と回転軸15との距離が大きくなり、作用点24の変位ひいては駆動対象の動作量を大きくすることができる。   Alternatively, as in the fourth modified example, in the rotating portion 136 of the operating portion 115, the operating portion 130 is configured to extend on the opposite side of the rotating shaft 15 with respect to the rotating fulcrum 126, and acts on the tip portion thereof. A point 24 may be provided. Note that the spring 30 as a bias mechanism is connected to the distal end portion of the support portion 132 extending in a direction of 90 degrees with the transmission portion 122. With such a configuration, the distance between the action point 24 and the rotary shaft 15 is increased, and the displacement of the action point 24 and thus the operation amount of the drive target can be increased.

[第2実施例]
図6は、第2実施例に係るアクチュエータの構成を表す図である。なお、便宜上、同図には、アクチュエータの機構を底面側からみた様子が示されている。
本実施例のアクチュエータ201は、図5(B)に示したアクチュエータを一部に用いて所定の駆動対象を一方向に駆動するスライド機構を実現するものである。このアクチュエータ201は、作動部の変位量を大きく増幅するための二重テコ構造を有する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the actuator according to the second embodiment. For the sake of convenience, this figure shows the actuator mechanism viewed from the bottom side.
The actuator 201 according to the present embodiment realizes a slide mechanism that drives a predetermined drive target in one direction using a part of the actuator shown in FIG. The actuator 201 has a double lever structure for greatly amplifying the displacement amount of the operating portion.

すなわち、アクチュエータ201は、第1作動部202、第2作動部204および載置台206を備え、第1作動部202と第2作動部204との協働により載置台206(「支持部」に該当する)を一方向に往復駆動するものである。基部としてのハウジング210には、一方向に延びるガイドスリット208が設けられている。そのガイドスリット208の一方の側には第1作動部202の回転軸15が設けられ、他方の側には第2作動部204の回転軸215が設けられている。載置台206は、所定の駆動対象を載置するものであり、ガイドスリット208に沿って一方向にガイドされる。すなわち、載置台206の下面には長方形状のガイド部211が突設されており、そのガイド部211がガイドスリット208に沿って摺動可能に組み付けられている。ガイド部211の下面中央部には係合部212が突設されている。   That is, the actuator 201 includes a first operating unit 202, a second operating unit 204, and a mounting table 206. Is reciprocated in one direction. A housing 210 serving as a base is provided with a guide slit 208 extending in one direction. The rotating shaft 15 of the first operating unit 202 is provided on one side of the guide slit 208, and the rotating shaft 215 of the second operating unit 204 is provided on the other side. The mounting table 206 is for mounting a predetermined drive target and is guided in one direction along the guide slit 208. In other words, a rectangular guide portion 211 is projected from the lower surface of the mounting table 206, and the guide portion 211 is slidably assembled along the guide slit 208. An engaging portion 212 projects from the center of the lower surface of the guide portion 211.

第1作動部202としては、図5(B)に示した作動部115が適用される。第1作動部202は、回動支点126に対して回転軸15とは反対側に延びる作用部130(「中間アーム部」として機能する)を有する。作用部130の先端部に位置する作用点には係合部224が突設されている。第2作動部204は、ガイドスリット208の側へ延びる本体216を有する。本体216の長手方向中間部には、第1作動部202が連結される連結部217が設けられている。連結部217には本体216の長手方向に沿った所定長さのガイドスリット218が設けられ、第1作動部202の係合部224が相対変位可能に係合されている。また、本体216の先端部には、載置台206に連結される連結部220が設けられている。連結部220には本体216の長手方向に沿った所定長さのガイドスリット222が設けられ、載置台206の係合部212が相対変位可能に係合されている。   As the first operation unit 202, the operation unit 115 illustrated in FIG. 5B is applied. The first actuating part 202 has an action part 130 (functioning as an “intermediate arm part”) extending on the opposite side of the rotation shaft 15 with respect to the rotation fulcrum 126. An engaging part 224 is projected from an action point located at the tip of the action part 130. The second operating part 204 has a main body 216 that extends toward the guide slit 208. A connecting portion 217 to which the first actuating portion 202 is connected is provided at an intermediate portion in the longitudinal direction of the main body 216. The connecting portion 217 is provided with a guide slit 218 having a predetermined length along the longitudinal direction of the main body 216, and the engaging portion 224 of the first operating portion 202 is engaged so as to be relatively displaceable. In addition, a connecting portion 220 connected to the mounting table 206 is provided at the distal end portion of the main body 216. The connecting portion 220 is provided with a guide slit 222 having a predetermined length along the longitudinal direction of the main body 216, and the engaging portion 212 of the mounting table 206 is engaged so as to be relatively displaceable.

次に、アクチュエータの動作について説明する。図7は、アクチュエータの動作を表す説明図である。(A)は非通電時の動作を示し、(B)は通電時の通常動作を示している。
非通電時には形状記憶合金線14が弛緩伸長した状態となるため、同図(A)に示すように、第1作動部202および第2作動部204が、形状記憶合金線14による張力とスプリング30による付勢力とがバランスした基準位置に保持される。このとき、図示のように、第1作動部202と第2作動部204とが、回転軸15と回転軸215とを結ぶ直線上に配置されるような態様となる。
Next, the operation of the actuator will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the operation of the actuator. (A) shows the operation when not energized, and (B) shows the normal operation when energized.
Since the shape memory alloy wire 14 is in a relaxed and elongated state when not energized, the first actuating portion 202 and the second actuating portion 204 are subjected to tension and spring 30 by the shape memory alloy wire 14 as shown in FIG. It is held at a reference position in which the urging force by is balanced. At this time, as illustrated, the first operating unit 202 and the second operating unit 204 are arranged on a straight line connecting the rotating shaft 15 and the rotating shaft 215.

この状態から通電がなされると、加熱された形状記憶合金線14が緊張収縮し、連結部28に負荷される荷重による一方向の回転モーメントが大きくなる。その結果、同図(B)に示すように、第1作動部202が全体として回転軸15を中心に図の時計回りに回転する。それによって作用部130が図示のように回動し、係合部224をガイドスリット218に沿ってスライドさせつつ、第2作動部204にモーメント力を付与する。その結果、第2作動部204が回転軸215を中心に図の反時計回りに回転する。それによって第2作動部204が係合部212をガイドスリット222に沿ってスライドさせつつ、載置台206を一方向に駆動する。それにより、載置台206に載置された駆動対象が一方向に駆動されるようになる。一方、この状態から通電が遮断されると、形状記憶合金線14が再び弛緩伸長するため、第1作動部202および第2作動部204が上記とは反対方向に回転し、載置台206が同図(A)に示す基準位置に戻される。   When energization is performed from this state, the heated shape memory alloy wire 14 is tensioned and contracted, and a unidirectional rotational moment due to a load applied to the connecting portion 28 is increased. As a result, as shown in FIG. 4B, the first operating portion 202 as a whole rotates about the rotary shaft 15 in the clockwise direction in the figure. As a result, the action portion 130 rotates as shown in the figure, and moment force is applied to the second operating portion 204 while sliding the engaging portion 224 along the guide slit 218. As a result, the second actuating portion 204 rotates about the rotation shaft 215 counterclockwise in the figure. As a result, the second operating unit 204 drives the mounting table 206 in one direction while sliding the engaging unit 212 along the guide slit 222. As a result, the drive target placed on the placement table 206 is driven in one direction. On the other hand, when the energization is interrupted from this state, the shape memory alloy wire 14 again relaxes and extends, so that the first operating unit 202 and the second operating unit 204 rotate in the opposite direction, and the mounting table 206 is the same. The reference position shown in FIG.

ここで、仮に通電中に形状記憶合金線14に過剰な反力を与えるような力が発生した場合には、アーム部118が回動支点126を中心に回動するように撓み、回転軸15から連結部28(連結点)に作用する力のベクトルにおろした垂線の長さ(つまりモーメントアームl)が長くなるように弾性変形する。このため、形状記憶合金線14に作用する反力の増加を抑えることができる。これにより、形状記憶合金線14の破断や材質の劣化を防止できるようになる。本実施例においては二重テコ構造が採用されるため、形状記憶合金線14の僅かな変位xに対し、載置台206の大きな変位Xを発生させることができ、駆動対象の動作量を十分に確保できるようになる。   Here, if a force that gives an excessive reaction force to the shape memory alloy wire 14 is generated during energization, the arm portion 118 is bent so as to rotate about the rotation fulcrum 126, and the rotating shaft 15. To the connecting portion 28 (connecting point) is elastically deformed so that the length of the perpendicular line (that is, the moment arm l) is reduced. For this reason, an increase in the reaction force acting on the shape memory alloy wire 14 can be suppressed. Thereby, the breakage of the shape memory alloy wire 14 and the deterioration of the material can be prevented. In the present embodiment, since a double lever structure is adopted, a large displacement X of the mounting table 206 can be generated with respect to a slight displacement x of the shape memory alloy wire 14, and a sufficient amount of movement of the drive target can be achieved. It can be secured.

図8は、第2実施例の比較例に係るアクチュエータの構成を表す図である。
この比較例のアクチュエータ251においては、第2実施例のように回転軸15と連結部28との距離を変化させる構造が設けられていない。すなわち、第1作動部252の回動部236にモーメントアームl0を変化させるような弾性機構が設けられていないため、第1作動部252の回転モーメントが大きくなるにつれて形状記憶合金線14の負荷が過大になり、破断を生じさせる可能性がある。この点、第2実施例ではモーメントアームを変化させることができるため、上述のようなメリットがあるといえる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an actuator according to a comparative example of the second embodiment.
The actuator 251 of this comparative example is not provided with a structure for changing the distance between the rotating shaft 15 and the connecting portion 28 as in the second embodiment. That is, since the rotating mechanism 236 of the first operating unit 252 is not provided with an elastic mechanism that changes the moment arm 10, the load of the shape memory alloy wire 14 increases as the rotational moment of the first operating unit 252 increases. It may become excessive and cause breakage. In this respect, since the moment arm can be changed in the second embodiment, it can be said that the above-described merit is obtained.

[第3実施例]
図9は、第3実施例に係るアクチュエータが適用された錠装置の概略構成を表す図である。(A)は錠装置の施錠状態から解錠動作開始時の様子を示し、(B)はその解錠状態を示している。
本実施例のアクチュエータ301は、主に錠装置300の解錠機構として用いられる。錠装置300は、ドアに取り付けられる錠本体304の内部に施錠/解錠機構を備えるものである。錠装置300は、錠本体304のハウジング310の内部に施錠・解錠動作を行うためのロック機構306を備えている。ロック機構306は、ロック部材312および固定片314を備える。
[Third embodiment]
FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic configuration of a lock device to which the actuator according to the third embodiment is applied. (A) shows the state when the unlocking operation is started from the locked state of the locking device, and (B) shows the unlocked state.
The actuator 301 of this embodiment is mainly used as an unlocking mechanism of the lock device 300. The lock device 300 includes a lock / unlock mechanism inside a lock body 304 attached to a door. The lock device 300 includes a lock mechanism 306 for performing a locking / unlocking operation inside the housing 310 of the lock body 304. The lock mechanism 306 includes a lock member 312 and a fixing piece 314.

ロック部材312は柱状の本体を有し、その中央部の側壁に凹状の嵌合部313が設けられている。ロック部材312は、その一端側が錠本体304に設けられた嵌合孔308に挿通されている。ロック部材312の他端部とハウジング310との間には、ロック部材312を解錠方向に付勢するスプリング318が介装されている。ロック部材312の中間部にはレバー316が取り付けられており、このレバー316をハウジング310に設けられた回転軸320の周りに一方向(図の時計回り)に回転させることにより、ロック部材312を施錠方向に動作させることができる。ドアが閉められたときには図示のように、壁に固定された受け部材302の嵌合部309に嵌合孔308が対向配置される。この状態で、同図(A)に示すようにロック部材312が嵌合部309に嵌合すると施錠状態となる。一方、同図(B)に示すようにロック部材312が嵌合部309から退避されると解錠状態となる。   The lock member 312 has a columnar main body, and a concave fitting portion 313 is provided on the central side wall thereof. One end of the lock member 312 is inserted into a fitting hole 308 provided in the lock body 304. A spring 318 that biases the lock member 312 in the unlocking direction is interposed between the other end of the lock member 312 and the housing 310. A lever 316 is attached to an intermediate portion of the lock member 312. By rotating the lever 316 around a rotation shaft 320 provided in the housing 310 in one direction (clockwise in the figure), the lock member 312 is moved. It can be operated in the locking direction. When the door is closed, the fitting hole 308 is disposed opposite to the fitting portion 309 of the receiving member 302 fixed to the wall as shown in the figure. In this state, when the lock member 312 is fitted to the fitting portion 309 as shown in FIG. On the other hand, when the lock member 312 is retracted from the fitting portion 309 as shown in FIG.

固定片314は長尺状をなし、その一端部がハウジング310に支持されつつ、嵌合部313に対向配置されている。固定片314の他端側には、アクチュエータ301が接続されている。固定片314がロック部材312側に進出して嵌合部313に嵌合すると、ロック部材312の動作は固定される。すなわち、同図(A)に示すように、施錠状態にて固定片314を嵌合部313に嵌合させると、その施錠状態をロックすることができる。一方、同図(B)に示すように、固定片314を嵌合部313から退避させると、そのロック状態を解除でき、ロック部材312を退避させて解錠させることができる。すなわち、固定片314およびアクチュエータ301は、錠装置300の解錠機構を構成する。   The fixed piece 314 has a long shape, and one end portion of the fixed piece 314 is supported by the housing 310 and is disposed to face the fitting portion 313. An actuator 301 is connected to the other end side of the fixed piece 314. When the fixed piece 314 advances toward the lock member 312 and is fitted into the fitting portion 313, the operation of the lock member 312 is fixed. That is, as shown in FIG. 4A, when the fixed piece 314 is fitted to the fitting portion 313 in the locked state, the locked state can be locked. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the fixed piece 314 is retracted from the fitting portion 313, the locked state can be released, and the lock member 312 can be retracted and unlocked. That is, the fixed piece 314 and the actuator 301 constitute an unlocking mechanism of the lock device 300.

アクチュエータ301は、図5(B)のアクチュエータに近似した構造を有する。作動部330の作用部130は、回転軸15に対して伝達部122と反対側に延出し、その先端部にて固定片314に回動可能に接続されている。伝達部122とアーム部118との連結部には、仮想的な回動支点126が形成される。このような構成において、錠装置300の施錠状態を解錠するときに形状記憶合金線14への通電がなされる。それにより、加熱された形状記憶合金線14が緊張収縮し、作動部330に回転軸15周りの回転モーメントを発生させる。同図に示すように、作動部330が一方向(時計回り)に回動し、その結果、固定片314が嵌合部313から退避される。それにより、ロック部材312がスプリング318の付勢力によって解錠方向に移動し、解錠状態が実現される。   The actuator 301 has a structure similar to the actuator shown in FIG. The action part 130 of the actuating part 330 extends to the opposite side of the transmission part 122 with respect to the rotating shaft 15 and is rotatably connected to the fixed piece 314 at the tip part. A virtual pivot fulcrum 126 is formed at the connecting portion between the transmission portion 122 and the arm portion 118. In such a configuration, the shape memory alloy wire 14 is energized when the locking state of the locking device 300 is unlocked. As a result, the heated shape memory alloy wire 14 is tensioned and contracted, and a rotating moment around the rotating shaft 15 is generated in the operating portion 330. As shown in the figure, the operating part 330 rotates in one direction (clockwise), and as a result, the fixed piece 314 is retracted from the fitting part 313. Thereby, the lock member 312 moves in the unlocking direction by the urging force of the spring 318, and the unlocked state is realized.

このような解錠動作においては、その動作開始時に固定片314とロック部材312との摩擦状態が静摩擦となるため、固定片314が変位を開始するまでに大きな力を要する。つまり、動作開始時に回転モーメントが最大となるため、形状記憶合金線14には最大の負荷(反力)が作用する。この点、本実施例においても同図(A)に示すように、作動部330が回転軸15から連結部28(連結点)に作用する力のベクトルにおろした垂線の長さ(モーメントアーム)が一時的に大きくなるよう変形し、その負荷を抑制する。このため、形状記憶合金線14の寿命を長く保つことができるようになる。   In such an unlocking operation, since the friction state between the fixed piece 314 and the lock member 312 becomes static friction at the start of the operation, a large force is required until the fixed piece 314 starts to be displaced. That is, since the rotational moment becomes maximum at the start of operation, the maximum load (reaction force) acts on the shape memory alloy wire 14. In this respect as well, in this embodiment, as shown in FIG. 5A, the length of the perpendicular line (moment arm) that is applied to the force vector acting on the connecting portion 28 (connecting point) by the operating portion 330 from the rotating shaft 15. Is temporarily increased to suppress the load. For this reason, the lifetime of the shape memory alloy wire 14 can be kept long.

[第4実施例]
図10は、第4実施例に係るアクチュエータの構成を表す図である。(A)はその全体構成を示し、(B)はその拡大図を示し、(C)はその拡大断面図を示している。
同図(A)に示すように、本実施例のアクチュエータ401は、アクチュエータ本体402と、これを駆動制御する通電制御装置403を備える。アクチュエータ本体402は、可撓性を有する長尺状の軟質チューブ410に芯材となる1本の超弾性合金線412と1本の形状記憶合金線414を挿通して構成されている。なお、本実施例においては、軟質チューブ410が作動部を構成する。
[Fourth embodiment]
FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the actuator according to the fourth embodiment. (A) shows the overall configuration, (B) shows an enlarged view thereof, and (C) shows an enlarged sectional view thereof.
As shown in FIG. 2A, the actuator 401 of this embodiment includes an actuator body 402 and an energization control device 403 that controls the drive of the actuator body 402. The actuator body 402 is configured by inserting one superelastic alloy wire 412 and one shape memory alloy wire 414 serving as a core into a long flexible tube 410 having flexibility. In this embodiment, the soft tube 410 constitutes the operating part.

同図(B)および(C)にも示すように、軟質チューブ410は、シリコーン樹脂等の可撓性樹脂材からなり、その長手方向に沿って各線材を挿通する複数の挿通孔を有する。また、モーメントアームを変化させるための空間を形成する複数の孔が、その挿通孔と平行に延びるよう形成されている。すなわち、軟質チューブ410の軸を中心とする一方の側に超弾性合金線412が挿通され、他方の側に形状記憶合金線414が挿通されている。形状記憶合金線414は、軟質チューブ410の先端部にて折り返されるように挿通されており、その両端にはリード線が接続される。軟質チューブ410の両端は、軟質チューブ410よりも硬い樹脂材からなる端部部材420,422により封止されている。これら端部部材420,422は、各線材の端部を外方から覆うようにして保護する。なお、本実施例においては、端部部材420が基部を構成する。   As shown in FIGS. 2B and 2C, the soft tube 410 is made of a flexible resin material such as a silicone resin, and has a plurality of insertion holes through which the wires are inserted along the longitudinal direction thereof. In addition, a plurality of holes forming a space for changing the moment arm are formed to extend in parallel with the insertion hole. That is, the superelastic alloy wire 412 is inserted on one side centered on the axis of the soft tube 410, and the shape memory alloy wire 414 is inserted on the other side. The shape memory alloy wire 414 is inserted so as to be folded at the tip of the soft tube 410, and lead wires are connected to both ends thereof. Both ends of the soft tube 410 are sealed with end members 420 and 422 made of a resin material harder than the soft tube 410. These end members 420 and 422 protect the end portions of the respective wire rods from the outside. In this embodiment, the end member 420 constitutes the base.

軟質チューブ410の超弾性合金線412と形状記憶合金線414との間には、両線材に沿って延びる孔部416が設けられ、この孔部416により第1の空間が形成される。さらに、形状記憶合金線414の孔部416とは反対側にも形状記憶合金線414に沿って延びる孔部418が設けられ、この孔部418により第2の空間が形成される。なお、本実施例ではこれらの孔部を空間としたが、変形例においては、それらの孔部の少なくとも一方に軟質チューブ410よりも柔らかい樹脂等の材料を満たしてもよい。   Between the superelastic alloy wire 412 and the shape memory alloy wire 414 of the soft tube 410, a hole 416 extending along both wires is provided, and a first space is formed by the hole 416. Further, a hole 418 extending along the shape memory alloy wire 414 is provided on the opposite side of the shape memory alloy wire 414 from the hole 416, and a second space is formed by the hole 418. In the present embodiment, these hole portions are spaces, but in a modified example, at least one of these hole portions may be filled with a material such as a resin softer than the soft tube 410.

超弾性合金線412が超弾性金属からなるため、軟質チューブ410が外力によって撓められても、その外力が解除されると、超弾性合金線412の弾性復帰力によって元の直線形状に速やかに戻ろうとする。   Since the superelastic alloy wire 412 is made of a superelastic metal, even if the soft tube 410 is bent by an external force, when the external force is released, the elastic return force of the superelastic alloy wire 412 quickly returns to the original linear shape. Try to return.

図11は、アクチュエータの駆動制御装置の電気的構成を表す概略図である。
図示のように、形状記憶合金線414は、アクチュエータ401の制御回路の一部を構成している。形状記憶合金線414には、線材スイッチとしてのトランジスタTrおよび抵抗Rが直列に接続され、トランジスタTrには電源50が直列に接続されている。トランジスタTrは、形状記憶合金線414への通電を制御するためのスイッチの役割を果たす。この通電は制御部52により制御される。なお、本実施例では線材スイッチとしてトランジスタを用いる例を示すが、手動操作可能なオン・オフスイッチにて構成してもよい。
FIG. 11 is a schematic diagram showing an electrical configuration of the actuator drive control device.
As shown in the figure, the shape memory alloy wire 414 constitutes a part of the control circuit of the actuator 401. A transistor Tr and a resistor R as a wire switch are connected in series to the shape memory alloy wire 414, and a power source 50 is connected in series to the transistor Tr. The transistor Tr serves as a switch for controlling energization to the shape memory alloy wire 414. This energization is controlled by the control unit 52. In this embodiment, an example in which a transistor is used as the wire switch is shown, but an on / off switch that can be manually operated may be used.

制御部52は、マイクロコンピュータからなり、各種演算処理を実行するCPU、制御演算プログラムやデータを格納したROM、演算過程の数値やフラグが所定領域に格納されるRAM、各種信号が入出力される入出力インタフェース等を備えている。制御部52は、いわゆるPWM制御により各トランジスタをオン・オフするための電流パルス信号のデューティ比を調整し、電源50から形状記憶合金線414へ流れる通電量を制御する。トランジスタTrがオンされると、それに直列に接続された形状記憶合金線414に通電がなされる。その通電電流は、形状記憶合金線414を通って帰還する。通電により加熱された形状記憶合金線414が緊張収縮するため、それによりアクチュエータ本体402が所定の方向に湾曲する。制御部52は、外部入力に基づいて形状記憶合金線414の通電制御を実行する。   The control unit 52 includes a microcomputer, a CPU that executes various arithmetic processes, a ROM that stores control arithmetic programs and data, a RAM that stores numerical values and flags of arithmetic processes in a predetermined area, and various signals are input and output. An input / output interface is provided. The controller 52 adjusts the duty ratio of the current pulse signal for turning on / off each transistor by so-called PWM control, and controls the amount of current flowing from the power supply 50 to the shape memory alloy wire 414. When the transistor Tr is turned on, the shape memory alloy wire 414 connected in series thereto is energized. The energization current returns through the shape memory alloy wire 414. Since the shape memory alloy wire 414 heated by energization contracts and contracts, the actuator body 402 is bent in a predetermined direction. The control unit 52 performs energization control of the shape memory alloy wire 414 based on an external input.

次に、アクチュエータの動作について説明する。図12は、アクチュエータの動作を表す説明図である。(A)は通常の通電時の動作を示し、(B)は通電時に拘束力が作用したときの動作を示している。
非通電時については同図に図示しないが、形状記憶合金線14が弛緩伸長した状態となるため、図10(A)に示すように、超弾性合金線412の弾性力によってアクチュエータ本体402が真っ直ぐに伸びた状態に保持される。
Next, the operation of the actuator will be described. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the operation of the actuator. (A) shows the operation during normal energization, and (B) shows the operation when a restraining force is applied during energization.
Although not shown in the drawing at the time of non-energization, the shape memory alloy wire 14 is in a relaxed and elongated state, so that the actuator body 402 is straightened by the elastic force of the superelastic alloy wire 412 as shown in FIG. It is held in a stretched state.

この状態から通電がなされると、加熱された形状記憶合金線414が緊張収縮するため、形状記憶合金線414の張力が大きくなる。その結果、図12(A)に示すように、軟質チューブ410が超弾性合金線412とともに形状記憶合金線414側に引っ張られるように変形する。すなわち、超弾性合金線412の基端部を中心とする曲げモーメントが発生し、アクチュエータ本体402が湾曲した状態となる。この湾曲角度等については、形状記憶合金線414への通電量を調整することで変化させることができる。一方、この状態から通電が遮断されると、形状記憶合金線414が再び弛緩伸長する。このため、超弾性合金線412の弾性力によりアクチュエータ本体402が再び真っ直ぐに伸びた状態に戻される。   When energization is performed from this state, the heated shape memory alloy wire 414 contracts in tension, so that the tension of the shape memory alloy wire 414 increases. As a result, as shown in FIG. 12A, the soft tube 410 is deformed so as to be pulled together with the superelastic alloy wire 412 to the shape memory alloy wire 414 side. That is, a bending moment centering on the base end portion of the superelastic alloy wire 412 is generated, and the actuator body 402 is bent. The bending angle and the like can be changed by adjusting the energization amount to the shape memory alloy wire 414. On the other hand, when energization is interrupted from this state, the shape memory alloy wire 414 is relaxed and extended again. For this reason, the actuator main body 402 is again returned to the state of being straightened by the elastic force of the superelastic alloy wire 412.

ここで、例えば同図(B)に示すように、アクチュエータ本体402の先端部が拘束され、その曲げ変形が阻止されるような場合、そのまま通電が継続されると、形状記憶合金線414の収縮力は引き続き増加する。しかし、その収縮力が所定値を上回ると、図示のように孔部416の幅が大きくなり、孔部418が押しつぶされるようにして、形状記憶合金線414が軟質チューブ410に対して変位する。すなわち、超弾性合金線412と形状記憶合金線414の間隔が大きくなるように変化する。これは、超弾性合金線412を支点とみた場合、その支点から形状記憶合金線414と軟質チューブ410との連結点に作用する力のベクトルにおろした垂線の長さ(モーメントアームl)が大きくなることを意味する。   Here, for example, as shown in FIG. 5B, when the tip of the actuator body 402 is restrained and its bending deformation is prevented, if the current is continued as it is, the shape memory alloy wire 414 contracts. Power continues to increase. However, when the contraction force exceeds a predetermined value, the width of the hole 416 increases as shown in the figure, and the shape memory alloy wire 414 is displaced with respect to the soft tube 410 so that the hole 418 is crushed. That is, the distance between the superelastic alloy wire 412 and the shape memory alloy wire 414 changes so as to increase. This is because, when the superelastic alloy wire 412 is regarded as a fulcrum, the length of the perpendicular (moment arm l) taken from the fulcrum to the force vector acting on the connection point between the shape memory alloy wire 414 and the soft tube 410 is large. It means to become.

すなわち、形状記憶合金線414と軟質チューブ410との連結点は、形状記憶合金線414の長手方向に沿って連続的に設けられており、各連結点にはその長手方向、つまり形状記憶合金線414の接線方向に荷重が作用する。連結点には、その長手方向の両側から力が作用するため、その合力は、図示のように形状記憶合金線414が形成する扇形状の中心と連結点とを結ぶ作用線上に作用するようになる。一方、超弾性合金線412の長手方向に沿って支点が連続的に設けられており、各支点と各連結点との距離がモーメントアームlとなる。同図には、そのモーメントアームlの一つを示している。つまり、形状記憶合金線414への負荷が増大するときにモーメントアームlが大きくなるため、その負荷が抑制される。このため、このような想定されない負荷により形状記憶合金線414が破断したり劣化したりすることを防止することができる。   That is, the connection point between the shape memory alloy wire 414 and the soft tube 410 is continuously provided along the longitudinal direction of the shape memory alloy wire 414, and each connection point has its longitudinal direction, that is, the shape memory alloy wire. A load acts in the tangential direction of 414. Since a force acts on the connecting point from both sides in the longitudinal direction, the resultant force acts on an action line connecting the connecting point and the fan-shaped center formed by the shape memory alloy wire 414 as shown in the figure. Become. On the other hand, the fulcrum is continuously provided along the longitudinal direction of the superelastic alloy wire 412, and the distance between each fulcrum and each connection point is the moment arm l. In the figure, one of the moment arms 1 is shown. That is, since the moment arm l increases when the load on the shape memory alloy wire 414 increases, the load is suppressed. For this reason, it is possible to prevent the shape memory alloy wire 414 from being broken or deteriorated by such an unexpected load.

また、このような拘束力が負荷されない通常の通電時においても同様の作用効果が得られるようになる。すなわち、同図(A)に示す通電時において駆動対象の変位量をより大きく取り出すために、アクチュエータ本体402に大きな曲げモーメントが作用する場合が想定される。このような場合であっても、その曲げモーメントの増加に応じてモーメントアームlが変化し、形状記憶合金線414への反力が増大することが抑制される。その結果、形状記憶合金線414に実質的なダメージを与えることなく、より大きな変位量を確保することができるようになる。   In addition, similar effects can be obtained even during normal energization where no such restraining force is applied. That is, it is assumed that a large bending moment acts on the actuator main body 402 in order to extract a larger amount of displacement of the drive target during energization shown in FIG. Even in such a case, the moment arm l changes according to the increase in the bending moment, and the reaction force against the shape memory alloy wire 414 is suppressed from increasing. As a result, a larger amount of displacement can be ensured without causing substantial damage to the shape memory alloy wire 414.

本発明は上述の各実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施例に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施例も本発明の範囲に含まれうる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added to the embodiments based on the knowledge of those skilled in the art. Embodiments described may also be included within the scope of the present invention.

なお、上記実施例は、自動車や飛行機、船舶、鉄道などにおけるドアやハッチ、バイクや自転車に取り付ける荷物ケースの蓋、住宅、施設などのキーボックスの蓋などの開錠機構のアクチュエータとして構成することができる。また、動く照明、ロボットの関節、パーソナルコンピュータ(PC)の機構部のアクチュエータとしても構成することができる。このようなアクチュエータとして構成しても、ソレノイドと異なり動き出しに力を出せる点、外から無理に動かそうとしても壊れないので安全性、耐久性に優れている点などがメリットとして得られる。なお、アクチュエータには上述した形状記憶合金線を含むものを採用してよいが、モータとなど他の駆動素子を用いることもできる。   The above embodiments are configured as actuators for unlocking mechanisms such as doors and hatches in automobiles, airplanes, ships, railroads, lids for luggage cases attached to motorcycles and bicycles, lids for key boxes in houses, facilities, etc. Can do. Further, it can be configured as a moving illumination, a robot joint, or an actuator of a mechanism part of a personal computer (PC). Even if it is configured as such an actuator, it is possible to obtain a merit such that unlike a solenoid, a force can be exerted to start moving, and even if it is forced to move from the outside, it does not break, so it has excellent safety and durability. In addition, although what contains the shape memory alloy wire mentioned above may be employ | adopted for an actuator, other drive elements, such as a motor, can also be used.

1 アクチュエータ、 2 アクチュエータ本体、 3 通電装置、 10 基部、 12 作動部、 14 形状記憶合金線、 15 回転軸、 16 回動部材、 18 アーム、 20 作用部、 22 伝達部、 24 作用点、 26 回動軸、 28 連結部、 30,32 スプリング、 33 ストッパ、 34 スイッチ、 36,50 電源、 52 制御部、 100 アクチュエータ、 101 基部、 102 支点、 103 作動部、 104 負荷機構、 105 バイアス機構、 106 作用点、107 連結点、 112 作動部、 114 形状記憶合金線、 115 作動部、 116 回動部、 118 アーム部、 120 作用部、 122 伝達部、 124 形状記憶合金線、 126 回動支点、 130 作用部、 132 支持部、 136 回動部、 150 アーム、 152 ガイドロッド、 154 連結部、 156 ストッパ、 158 弾性部材、201 アクチュエータ、 202 第1作動部、 204 第2作動部、 206 載置台、 208 ガイドスリット、 210 ハウジング、 211 ガイド部、 212 係合部、 215 回転軸、 216 本体、 217 連結部、 218 ガイドスリット、 220 連結部、 222 ガイドスリット、 224 係合部、 236 回動部、 251 アクチュエータ、 252 第1作動部、 300 錠装置、 301 アクチュエータ、 302 部材、 304 錠本体、 306 ロック機構、 308 嵌合孔、 309 嵌合部、 310 ハウジング、 312 ロック部材、 313 嵌合部、 314 固定片、 316 レバー、 318 スプリング、 320 回転軸、 330 作動部、 401 アクチュエータ、 402 アクチュエータ本体、 403 通電制御装置、 410 軟質チューブ、 412 超弾性合金線、 414 形状記憶合金線、 416,418 孔部、 420 端部部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Actuator, 2 Actuator main body, 3 Current supply apparatus, 10 Base, 12 Actuator, 14 Shape memory alloy wire, 15 Rotating shaft, 16 Rotating member, 18 Arm, 20 Acting part, 22 Transmitting part, 24 Acting point, 26 times Moving shaft, 28 connecting portion, 30, 32 spring, 33 stopper, 34 switch, 36, 50 power supply, 52 control portion, 100 actuator, 101 base portion, 102 fulcrum, 103 operating portion, 104 load mechanism, 105 bias mechanism, 106 action Point, 107 connecting point, 112 working part, 114 shape memory alloy wire, 115 working part, 116 rotating part, 118 arm part, 120 working part, 122 transmitting part, 124 shape memory alloy wire, 126 turning fulcrum, 130 working Part, 132 support part, 136 Rotating part, 150 arm, 152 guide rod, 154 connecting part, 156 stopper, 158 elastic member, 201 actuator, 202 first operating part, 204 second operating part, 206 mounting table, 208 guide slit, 210 housing, 211 Guide part, 212 engaging part, 215 rotating shaft, 216 body, 217 connecting part, 218 guide slit, 220 connecting part, 222 guide slit, 224 engaging part, 236 rotating part, 251 actuator, 252 first operating part, 300 lock device, 301 actuator, 302 member, 304 lock body, 306 lock mechanism, 308 fitting hole, 309 fitting portion, 310 housing, 312 lock member, 313 fitting portion, 314 fixing piece, 316 Lever, 318 Spring, 320 Rotating shaft, 330 Actuator, 401 Actuator, 402 Actuator body, 403 Current controller, 410 Soft tube, 412 Super elastic alloy wire, 414 Shape memory alloy wire, 416, 418 Hole, 420 End Part member.

Claims (12)

基部と、
前記基部に固定された支点と、
前記支点に支持され、前記支点から離間した位置に作用点を有する作動部と、
前記作動部の力点となる連結点に連結され、前記作動部を変位させるための荷重を付与することで前記作用点に駆動力を発生させる負荷機構と、
前記負荷機構による荷重に抗して前記作動部を所定位置に保持する方向の付勢力を付与するバイアス機構と、を備え、
前記作動部は、前記負荷機構により付与される荷重が大きくなるにしたがって弾性変形することにより、前記支点から前記連結点に作用する力のベクトルにおろした垂線の長さであるモーメントアームを、前記駆動力が大きくなる方向へ自律的に変化させる可変弾性機構を備えることを特徴とするアクチュエータ。
The base,
A fulcrum fixed to the base;
An operating portion supported by the fulcrum and having an action point at a position spaced from the fulcrum;
A load mechanism that is connected to a connection point that is a power point of the operating unit and generates a driving force at the operating point by applying a load for displacing the operating unit;
A bias mechanism that applies an urging force in a direction to hold the operating portion in a predetermined position against a load by the load mechanism;
The actuating portion is elastically deformed as the load applied by the load mechanism increases, and thereby a moment arm that is a length of a perpendicular line drawn from a force vector acting on the connection point from the fulcrum, An actuator comprising a variable elastic mechanism that autonomously changes in a direction in which a driving force increases.
前記支点が、前記基部に固定された回転軸として設けられ、
前記作動部が、前記回転軸に回転可能に支持され、
前記負荷機構が、前記作動部を前記回転軸周りに回転させる荷重を付与可能であり、
前記可変弾性機構は、前記負荷機構により付与される荷重の大きさに応じて弾性変形することにより、前記回転軸から前記連結点に作用する力のベクトルにおろした垂線の長さである前記モーメントアームを自律的に変化させることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
The fulcrum is provided as a rotating shaft fixed to the base,
The operating portion is rotatably supported by the rotating shaft;
The load mechanism can apply a load for rotating the operating unit around the rotation axis,
The variable elastic mechanism is a moment that is a length of a perpendicular line drawn from a vector of force acting on the connection point from the rotating shaft by elastically deforming according to the magnitude of the load applied by the load mechanism. The actuator according to claim 1, wherein the arm is autonomously changed.
前記作動部は、
前記回転軸に回転可能に支持された本体と、
前記本体の前記回転軸から離間した位置に設けられた回動支点と、
前記回動支点から前記回転軸の近傍に延出したアーム部と、
前記本体と前記アーム部との位置関係を保持する方向の付勢力を発生させる弾性部と、
を含み、
前記負荷機構との連結点が前記アーム部に設けられ、
前記可変弾性機構が、前記負荷機構により付与される荷重の大きさに応じて前記モーメントアームを変化させるよう、前記弾性部の弾性力に抗して前記アーム部を前記回動支点周りに変位させることを特徴とする請求項2に記載のアクチュエータ。
The operating part is
A main body rotatably supported by the rotating shaft;
A rotation fulcrum provided at a position away from the rotation shaft of the main body;
An arm portion extending from the rotation fulcrum to the vicinity of the rotation shaft;
An elastic part for generating an urging force in a direction to maintain the positional relationship between the main body and the arm part;
Including
A connecting point with the load mechanism is provided on the arm part,
The variable elastic mechanism displaces the arm portion around the rotation fulcrum against the elastic force of the elastic portion so as to change the moment arm according to the magnitude of the load applied by the load mechanism. The actuator according to claim 2.
前記作動部は、前記本体、前記回動支点、前記アーム部および前記弾性部が一体成形されたものであることを特徴とする請求項3に記載のアクチュエータ。   4. The actuator according to claim 3, wherein the operating portion is formed by integrally forming the main body, the rotation fulcrum, the arm portion, and the elastic portion. 前記負荷機構は、
前記作動部に連結された線材と、
通電により前記線材を変位させて前記作動部への引っ張り荷重を付与する駆動部と、
を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のアクチュエータ。
The load mechanism is
A wire connected to the operating portion;
A drive unit that applies a tensile load to the operating unit by displacing the wire rod by energization; and
The actuator according to claim 1, comprising:
前記線材は、加熱状態に応じて長手方向に伸縮する形状記憶合金からなり、
前記駆動部は、前記線材と電気的に接続された通電加熱装置からなることを特徴とする請求項5に記載のアクチュエータ。
The wire comprises a shape memory alloy that expands and contracts in the longitudinal direction according to the heating state,
The actuator according to claim 5, wherein the driving unit includes an energization heating device electrically connected to the wire.
前記線材は、その中間部が前記作動部の前記連結点に支持され、両端が前記基部にそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項6に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 6, wherein an intermediate portion of the wire is supported by the connection point of the operating portion, and both ends thereof are fixed to the base portion, respectively. 前記作動部の回転作動過程で前記線材に与える反力が、前記線材の引っ張り強度よりも小さな予め定める設定範囲に収まるように、前記モーメントアームの可変範囲が設定されるよう、前記可変弾性機構が構成されていることを特徴とする請求項6または7に記載のアクチュエータ。   The variable elastic mechanism is configured so that a variable range of the moment arm is set so that a reaction force applied to the wire in a rotational operation process of the operating unit is within a predetermined setting range smaller than a tensile strength of the wire. The actuator according to claim 6 or 7, wherein the actuator is configured. 前記支点として前記基部に固定された第1の回転軸と、
前記作動部として前記第1の回転軸に回転可能に支持された第1の作動部と、
前記基部の前記第1の回転軸と離間した位置に固定された第2の回転軸と、
前記第2の回転軸に回転可能に支持され、前記第1の作動部の回動力を受けて前記第2の回転軸の周りに回動する第2の作動部と、
を備え、前記第1の作動部と前記第2の作動部との変位により、前記線材の変位量を重畳的に増幅させることを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載のアクチュエータ。
A first rotating shaft fixed to the base as the fulcrum;
A first operating part rotatably supported by the first rotating shaft as the operating part;
A second rotating shaft fixed at a position spaced apart from the first rotating shaft of the base;
A second operating portion rotatably supported by the second rotating shaft and rotating around the second rotating shaft by receiving the rotational force of the first operating portion;
The actuator according to any one of claims 6 to 8, wherein the displacement amount of the wire is amplified in a superimposed manner by the displacement of the first operating portion and the second operating portion.
前記基部における前記第1の回転軸と前記第2の回転軸との間の位置に設けられて一方向に延びるガイド部を備え、
前記第1の作動部は、前記第1の回転軸に回転可能に支持された本体と、その本体の前記第1の回転軸から離間した位置に設けられた回動支点と、その回動支点から前記第1の回転軸の側に延出するとともに前記負荷機構との連結点が設けられたアーム部と、前記回動支点に対して前記第1の回転軸とは反対側に延びるとともにその先端部に係合部を有する中間アーム部を含み、
前記第2の作動部は、前記第2の回転軸から前記ガイド部の方向へ延びる本体と、その本体の中間部に前記係合部を相対変位可能に係合させる被係合部と、その本体の先端部に前記ガイド部に係合してガイドされつつ所定の駆動対象を支持する支持部とを含み、
前記第1の作動部と前記第2の作動部の回動により、前記駆動対象が前記ガイド部の延在方向に変位するように構成されることを特徴とする請求項9に記載のアクチュエータ。
A guide portion provided at a position between the first rotation shaft and the second rotation shaft in the base portion and extending in one direction;
The first operating portion includes a main body rotatably supported by the first rotation shaft, a rotation fulcrum provided at a position away from the first rotation shaft of the main body, and the rotation fulcrum. Extending from the first rotary shaft to the side of the first rotary shaft and provided with a connecting point with the load mechanism, and extending to the opposite side of the first rotary shaft with respect to the pivot fulcrum Including an intermediate arm portion having an engagement portion at the tip portion;
The second operating portion includes a main body extending from the second rotation shaft in the direction of the guide portion, an engaged portion that engages the engaging portion with an intermediate portion of the main body so as to be relatively displaceable, A support portion that supports a predetermined driving target while being engaged with and guided by the guide portion at the distal end portion of the main body,
10. The actuator according to claim 9, wherein the drive target is configured to be displaced in the extending direction of the guide portion by the rotation of the first operation portion and the second operation portion.
前記作動部は、可撓性を有する長尺状の可撓性部材として設けられ、
前記負荷機構は、前記可撓性部材の長手方向に挿通された第1の線材と、通電により前記第1の線材を変位させて前記作動部への引っ張り荷重を付与する駆動部とを含み、
前記バイアス機構は、前記第1の線材に並設されるよう前記可撓性部材の長手方向に挿通された弾性材からなる第2の線材として設けられるとともに前記支点を構成し、
前記可撓性部材の前記第1の線材と第2の線材との間に、両線材に沿って延びる孔部が設けられ、前記第1の線材が変位したときに前記孔部の幅が変化することにより前記モーメントアームが自律的に変化するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
The operating part is provided as a long flexible member having flexibility,
The load mechanism includes a first wire inserted in the longitudinal direction of the flexible member, and a drive unit that applies a tensile load to the operating unit by displacing the first wire by energization,
The bias mechanism is provided as a second wire made of an elastic material inserted in the longitudinal direction of the flexible member so as to be arranged in parallel with the first wire, and constitutes the fulcrum,
A hole extending along both wires is provided between the first wire and the second wire of the flexible member, and the width of the hole changes when the first wire is displaced. 2. The actuator according to claim 1, wherein the moment arm is configured to change autonomously by performing the operation.
前記可撓性部材における前記第1の線材の第2の線材とは反対側に、前記第1の線材に沿って延びる第2の孔部が設けられ、前記第1の線材が変位したときに前記第2の孔部の幅が変化することにより前記モーメントアームがさらに変化可能に構成されていることを特徴とする請求項11に記載のアクチュエータ。   When the second hole extending along the first wire is provided on the side of the flexible member opposite to the second wire of the first wire, and the first wire is displaced The actuator according to claim 11, wherein the moment arm is configured to be further changeable by changing a width of the second hole portion.
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