JP2014088811A - アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に関わるアクチュエータは、形状記憶合金4の発熱に伴う収縮作用により動作を行うアクチュエータ1であって、突起状の第1突起部3tまたは窪み部2kを有する移動子3と、移動子3が第1突起部3tを有する場合には第1突起部3tに対向して配置される窪み部2kを有し、または、移動子3が窪み部2kを有する場合には窪み部2kに対向して配置される第1突起部3tを有する固定子2と、移動子3と固定子2との間に記形状記憶合金4を掛け渡した状態で、移動子3と固定子2との何れか一方を他方に向けて押圧し他方に固定され、移動子3と固定子2とを弾性部材6a、6bの弾性力をもって取り付ける取り付け手段とを備えている。
【選択図】図1
Description
また、構成が簡素で組立し易く、生産性が高く製造コストが低廉である。
また、構成が簡素で組立し易く、生産性が高く製造コストが低廉である。
図1(a)は、本発明に係る実施形態のアクチュエータ1を示す斜視図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A線断面図であり、図1(c)は、図1(b)のB部拡大図である。
実施形態のアクチュエータ1は、移動子3が図1(a)の矢印α1のように、変位することで、例えば、ユーザがタッチパネルをタッチした際に触感をユーザに付与するものなどに使用される。
移動子3には複数の移動側突起部3tが設けられる。そして、移動子3に対向して配置される固定子2には、複数の固定側突起部2tが、移動側突起部3tと交互の位置に設けられている。
なお、圧縮コイルバネ6aの圧縮変形x1は、 F1=k1×x1 で表される。k1は、圧縮コイルバネ6aのばね定数であり、F1は、圧縮コイルバネ6aの圧縮変形による弾性力である。
圧縮コイルバネ6bの圧縮変形x2は、 F2=k2×x2 で表される。k2は、圧縮コイルバネ6bのばね定数であり、F2は、圧縮コイルバネ6bの圧縮変形による弾性力である。
<固定子2>
図2(a)は、固定子2を示す斜視図であり、図2(b)は、固定子2の正面図であり、図2(c)は、固定子2の平面図であり、図2(d)は、固定子2の底面図である。
固定子2は、細長い直方体形状に、アルミニウムを用いてアルミダイキャストなどで形成される。
固定子2は、中央部に、複数の凸状の固定側突起部2tと窪み(凹)状の固定側窪み部2kとが交互に波状に形成されている。
電極7aは、真鍮などを用いて、円柱状に形成されている。電極7aの中央部には、形状記憶合金ワイヤ4を固定する雄ネジn1が螺着される雌ネジ7a1が螺刻されている。
電極7bは、真鍮などを用いて円柱状に形成されている。電極7bの中央部には、形状記憶合金ワイヤ4を固定する雄ネジn2が螺着される雌ネジ7b1が螺刻されている。
図3(a)は、移動子3を示す斜視図であり、図3(b)は、移動子3の正面図であり、図3(c)は、移動子3の平面図であり、図3(d)は、移動子3の底面図である。
移動子3は、固定子2と対向して配置する関係から、固定子2と同様、細長い直方体形状に、アルミニウムを用いてアルミダイキャストなどで形成される。
移動子の各移動側突起部3tの幅方向中央には、移動側突起部3tの高さより低く形成される溝部3mが設けられている。
移動子3の段付き穴3aより中央側には、形状記憶合金ワイヤ4を固定子2の電極7aに固定する際に、固定用の雄ネジn1が挿通される雄ネジn1より大きな径の貫通孔3c1が貫設されている。
移動子3の段付き穴3bより中央側には、形状記憶合金ワイヤ4を固定子2の電極7bに固定する際に、固定用の雄ネジn2が挿通される雄ネジn2より大きな径の貫通孔3c2が貫設されている。
図4(a)は、段付きネジ5a、5bを示す正面図であり、図4(b)は、段付きネジ5a、5bを示す平面図である。
段付きネジ5aは、細径の雄ネジ部5a1と、雄ネジ部5a1より大きな径の拡径部5a2と、マイナスドライバが嵌入されるマイナス(−)穴が形成されたネジ頭5a3とを有している。
段付きネジ5a、5bは、切削、型、転造などで製作される。
図5(a)は、圧縮コイルバネ6a、6bを示す正面図であり、図5(b)は、圧縮コイルバネ6a、6bを示す平面図である。
圧縮コイルバネ6aは、段付きネジ5aの拡径部5a2の外径より大きな内径s1を有するとともに、固定子2の段付き穴2aの半貫通孔2a2の内径よりも大きな外径s2を有している。また、図1(c)に示すように、圧縮コイルバネ6aは、移動子3の段付き穴3aの小径の孔3a1より大きな径を有し、移動子3の段付き穴3aの段付き部3a3に当接するとともに、段付きネジ5aのネジ頭5a3に当接する構成である。
その際、圧縮コイルバネ6aの圧縮変形x1により、所定の弾性力F1が得られるように、圧縮コイルバネ6aのバネ定数k1が選択されている。
その際、圧縮コイルバネ6bの圧縮変形x2により、所定の弾性力F2が得られるように、圧縮コイルバネ6bのバネ定数k2が選択されている。
形状記憶合金ワイヤ4は、例えば線径が細い線材を用いている。
アクチュエータ1の特徴部分は、移動子3と固定子2の固定方法にある。
アクチュエータ1では、段付きねじ5a、5bと円筒状の圧縮コイルバネ6a、6bにより、移動子3と固定子2とを、形状記憶合金ワイヤ4を間に挟んで圧縮コイルバネ6a、6bの弾性力で固定し、形状記憶合金ワイヤ4が一定の張力で引っ張られる構造としている。
さらに、移動子3の移動側突起部3tの窪み状の溝部3mを、形状記憶合金ワイヤ4の線径または幅寸法または厚さ寸法よりも深く形成することにより、形状記憶合金ワイヤ4が、アクチュエータ1の外部により脱落しにくい構造になっている。
そこで、形状記憶合金ワイヤ4の初期応力は、形状記憶合金ワイヤ4を電極7a、7bへの取り付ける際の張力でコントロールする。
つまり、アクチュエータ1は、移動子3と固定子2とで、形状記憶合金ワイヤ4を挟着し、段付きネジ5a、5bと円筒形状の圧縮コイルバネ6a、6bを用いて、組付けを行う。
すなわち、形状記憶合金ワイヤ4を取り付ける際に加える張力t1と、圧縮コイルバネ6a、6bのばね定数k1、k2とその変位x1、x2による弾性力F1、F2により、形状記憶合金ワイヤ4の張力Tをコントロールする構造にした。
次に、アクチュエータ1の組立方法について説明する。
図6(a)〜(c)は、アクチュエータ1の組立工程を示す斜視図であり、図7、図8、図9は、アクチュエータ1の組立工程を示す正面図である。
なお、電極7a、7bの固定子2への固定方法は、貫通孔2c1、2c2に雌ネジを螺刻するとともに、電極7a、7bの外周部に雄ネジを螺刻し、電極7a、7bを固定子2にネジ止めしてもよいし、電極7a、7bの固定子2への固定方法は任意に選択できる。
これにより、形状記憶合金ワイヤ4には、掛け渡す際の張力t1と、圧縮コイルバネ6a、6bの弾性力F1、F2による力とが、所定の張力Tとして加わることとなる。
次に、アクチュエータ1の作動方法について説明する。
(1)図9に示すアクチュエータ1の形状記憶合金ワイヤ4の両端には、電極7a、7bに接続された電気接続線c1、c2を介して、不図示の電源駆動回路が接続されている。この電源駆動回路がオンされると、電気接続線c1、c2から電流が形状記憶合金ワイヤ4に流れ、形状記憶合金ワイヤ4は通電される。
(1)形状記憶合金ワイヤ4を、移動子3の内側の移動側突起部3tの溝部3mに押し付けて固定することにより、形状記憶合金ワイヤ4が溝部3mの両外側に形成されている波状の移動側突起部3tから外に脱落しない。そのため、形状記憶合金ワイヤ4のアクチュエータ1からの脱落を防止できる。
以上のことから、組み立てが容易であり、信頼性が高いアクチュエータ1を実現可能である。
(1)前記実施形態では、移動子3の移動側突起部3tに形成される窪み状の溝部3mに線状の形状記憶合金ワイヤ4が掛け渡した場合を例示したが、これに限定されず、固定子2の固定側突起部2tに窪み状の溝部を形成してもよい。なお、この場合、形状記憶合金ワイヤ4の収縮力を移動子3に伝達し易くするため、固定側突起部2tの方が移動側突起部3tよりも高い方が好ましい。或いは、窪み状の溝部3mを移動側・固定側突起部3t、2tの両方に形成してもよい。
なお、この場合も、固定側突起部2tに窪み状の溝部を形成してもよい。また、上記と同様、或いは、窪み状の溝部3mを移動側・固定側突起部3t、2tの両方に形成してもよい。
2 固定子
2k 固定側窪み部(窪み部)
2t 固定側突起部(第2突起部)
3 移動子
3k 移動側窪み部(窪み部)
3m 溝部
3t 第1突起部
4 形状記憶合金ワイヤ(形状記憶合金)
5a、5b 段付きねじ(取り付け手段)
6a、6b 圧縮コイルバネ(弾性部材、取り付け手段)
Claims (7)
- 形状記憶合金の発熱に伴う収縮作用により動作を行うアクチュエータであって、
突起状の第1突起部または窪み部を有する移動子と、
前記移動子が前記第1突起部を有する場合には前記移動子の前記第1突起部に対向して配置される窪み部を有し、または、前記移動子が前記窪み部を有する場合には前記移動子の前記窪み部に対向して配置される第1突起部を有する固定子と、
前記移動子と前記固定子との間に前記形状記憶合金を掛け渡した状態で、前記移動子と前記固定子との何れか一方を他方に向けて押圧し他方に固定され、前記移動子と前記固定子とを前記弾性部材の弾性力をもって取り付ける取り付け手段とを
備えることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記第1突起部は、複数繰り返し形成され、
前記窪み部を前記移動子が有する場合には、前記移動子は、前記固定子の前記第1突起部に対して交互に形成される第2突起部を有し、
前記窪み部を前記固定子が有する場合には、前記固定子は、前記移動子の前記第1突起部に対して交互に形成される第2突起部を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 - 形状記憶合金の発熱に伴う収縮作用により動作を行うアクチュエータであって、
突起状の第1突起部を有する移動子と、
前記第1突起部に対向して配置される窪み部を有する固定子と、
端部近傍に設けられ、前記移動子と前記固定子との何れか一方を挿通して他方にねじ止めされる段付きねじと、前記段付きねじに挿通されて前記移動子と前記固定子とが密接するように押圧する弾性部材とを有し、前記移動子と前記固定子との間に前記形状記憶合金を掛け渡した状態で、前記移動子と前記固定子とを前記弾性部材の弾性力をもって取り付ける取り付け手段とを
を備えることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記移動子は、複数の前記第1突起部が繰り返し形成され、
前記固定子は、前記第1突起部に対して交互に形成された第2突起部を有する
ことを特徴とする請求項3に記載のアクチュエータ。 - 前記第1突起部および前記第2突起部の少なくとも一方に窪み状の溝部が形成され、該溝部に前記形状記憶合金が掛け渡される
ことを特徴とする請求項2または請求項4に記載のアクチュエータ。 - 前記第1突起部の高さは、前記窪み部の深さよりも高い
ことを特徴とする請求項1から請求項5のうちの何れか一項に記載のアクチュエータ。 - 前記窪み状の溝部は、前記形状記憶合金の径またはその厚さおよびその幅よりも深く形成されている
ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載のアクチュエータ。
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