JP2736694B2 - 直線運動型アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、形状記憶合金を駆動源として直線運動を行
う直線運動型アクチュエータに関する。

〔従来の技術〕

従来、直線運動型のアクチュエータの中で、電気によ
って簡単に駆動でき、比較的に小型軽量化が可能で、安
価なものとしては、ソレノイドがよく用いられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記ソレノイドには、 （イ）コイルおよび鉄心を用いる構造上、現状以上の軽
量化は困難である。

（ロ）比較的に構造が複雑であるので、現状以上の製造
コスト低減は困難である。

（ハ）低電圧で駆動することが困難である（低電圧で駆
動しようとすると、コイルが大型化し、ひいては装置全
体が大型化し、かつ重量が重くなってしまう）。

（ニ）ストロークを大きく取れない。

（ホ）プランジャ型ソレノイドでは、可動鉄芯が動いて
固定鉄芯につぶかるときに衝突音が発生する。また、固
定鉄芯のない無音響型ソレノイドも開発されているが、
この無音響型ソレノイドでは、プランジャ型ソレノイド
に比べると、鉄の量が少なくなっているので力が小さく
なってしまう。

（ヘ）一般に、アクチュエータには動作開始時に大きな
負荷が掛ることが多いのに、その動作開始時の力が弱
い。

等の欠点があった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するためになされ
たもので、形状記憶合金を用いて、構造が簡単で、著し
い軽量化が可能であり、製造コストを非常に安くするこ
とができ、低電圧で駆動でき、ストロークも大きくと
れ、実質的に無音で動作し、動作開始時の力が大きい直
線運動型アクチュエータを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による直線運動型アクチュエータは、所定の支
軸を中心に回動可能な回動部材と、所定の直線経路上を
移動可能に支持されているとともに、前記回動部材が回
動すると、その回動がいずれの方向の回動であっても、
該回動部材に連動して前記直線経路上を前記回動部材の
回動方向に対応した方向に移動することとなるような関
係で前記回動部材に結合されている直線移動部材と、前
記回動部材を所定の待機位置に向って付勢する付勢手段
と、前記回動部材のうちの、前記直線移動部材と前記回
動部材との結合部と前記支軸とを結ぶ直線上からずれた
部分に設けられた巻き掛け部と、線状をなしており、両
端部を前記支軸付近に固定的に支持されるとともに中間
部を前記巻き掛け部に巻き掛けられることにより、一端
部と前記巻き掛け部との間の部分および他端部と前記巻
き掛け部との間の部分がそれぞれ前記結合部と前記支軸
とを結ぶ直線とほぼ平行方向に延びるようにして折り返
されている形状記憶合金とを有してなり、前記直線移動
部材、前記回動部材および前記形状記憶合金の結合関係
は、前記回動部材が前記待機位置にあるときは、前記形
状記憶合金は記憶している長さから伸び変形を受けた状
態となっている一方、該合金が加熱されて形状記憶効果
により前記記憶している長さに戻ろうとすると、前記回
動部材が前記待機位置から前記付勢手段に抗して回動さ
れるようになっており、かつ前記形状記憶合金の回復ひ
ずみに対し前記直線移動部材の変位が拡大される関係と
されているものである。

〔作用〕

本発明においては、形状記憶合金が加熱されていない
状態では、付勢手段の付勢力により回動部材が待機位置
に回動されていて、形状記憶合金は記憶している長さか
ら伸び変形を受けた状態となっており、直線移動部材は
それに対応する位置に位置されている。

しかしながら、通電等によって形状記憶合金を加熱す
ると、形状記憶効果により、該合金が記憶している長さ
に戻ろうとして収縮するので、回動部材が付勢手段に抗
して回動され、直線移動部材も対応する方向に直線移動
する。

次に、形状記憶合金の加熱が停止され、形状記憶合金
が冷却して来ると、再び付勢手段の付勢力により回動部
材が待機位置側に回動され、形状記憶合金は伸び変形を
受け、直線移動部材も前記回動部材の待機位置に対応す
る位置に戻される。

ところで、一般に形状記憶合金の形状回復力は、曲げ
変形やねじり変形からの形状回復の場合より、伸び変形
からの形状回復の場合の方が著しく大きい。そして、こ
れに伴ない、形状記憶合金が変形状態から記憶形状に回
復する速度も、曲げ変形やねじり変形からの形状回復の
場合より、伸び変形からの形状回復の場合の方が著しく
速くなる。

これは、次の理由による。形状記憶合金の形状回復力
は、一定の範囲内において形状記憶合金の変形量が大き
い場合ほど大きくなる。しかるに、形状記憶合金の横断
面をとってみてみると、曲げ変形やねじり変形の場合
は、横断面全体が一様に変形するのではなく、中心に近
付くほど変形量は小さくなり、中心では変形量は零とな
るという変形量の分布で変形するので、横断面全体とし
ての変形量が小さく、ひいては全体として形状回復力が
小さくなってしまう。しかるに、引張り変形の場合は、
理想的には横断面全体に渡って一様に変形するので、全
体として形状回復力が大きくなる（言い換えれば、曲げ
変形やねじり変形の場合は、形状記憶合金の中心付近は
形状回復力の発生に寄与しないので、形状回復力発生の
効率が悪いが、伸び変形の場合は、形状記憶合金の中心
付近も形状回復力の発生に寄与するので、形状回復力発
生の効率がよい）。

したがって、同一断面積とした場合、前述のように形
状記憶合金の形状回復力は、曲げ変形やねじり変形から
の形状回復の場合より、伸び変形からの形状回復の場合
の方が著しく大きくなり、形状回復の速度も速くなるの
である。

ここにおいて、本発明においては、線状の形状記憶合
金の伸び変形からの形状回復力により直線移動部材を駆
動するので、直線移動部材を大きな力で高速に駆動する
ことができる。

また、本発明においては、形状記憶合金の中間部を巻
き掛け部に巻き掛けることにより、形状記憶合金と回動
部材とを互いに連係しているので、形状記憶合金の一端
部を回動部材に取り付ける必要がなく、形状記憶合金の
両端部とも固定側に支持させることができるので、形状
記憶合金を通電加熱する場合において、可動部である回
動部材側において形状記憶合金の一端側に対する電気的
接続を行うという不都合を避け、固定側においてのみ形
状記憶合金に対する電気的接続を行うことができる。

さらに、一般に、形状記憶合金を一定以上大きく伸び
変形させてしまうと、塑性変形が生じてしまい、該形状
記憶合金を加熱して形状記憶効果を生じさせても、完全
に元の記憶している長さに復帰しないという不都合が生
じる。したがって、形状記憶合金にあまり大きな伸び変
形を与えることはできないので、形状記憶合金のストロ
ーク（伸張時と収縮時の長さの差）を必要程度大きくす
るには、形状記憶合金の長さをある程度大きくする必要
がある。しかるに、本発明においては、形状記憶合金の
中間部を巻き掛け部に巻き掛けることにより、形状記憶
合金を一直線状ではなく、折り返した状態に配置してい
るので、形状記憶合金の占有スペースを大きくすること
なく、形状記憶合金の全長を長くして形状記憶合金のス
トローク、ひいては直線移動部材のストロークを大きく
することができる。

また、本発明では、直線移動部材と回動部材との結合
部と回動部材の回動支軸とを結ぶ直線上からずれた部分
に巻き掛け部が設けられており、形状記憶合金がその両
端部を前記支軸付近に固定的に支持されるとともにその
中間部を前記巻き掛け部に巻き掛けられることにより、
前記直線とほぼ平行方向に延びているので、次のような
様々な利点を得ることができる。

前記直線と巻き掛け部との間の距離と前記支軸と前記
結合部との間の距離との比を十分大きくとることによ
り、形状記憶合金の回復ひずみに対する直線移動部材の
変位を大きく拡大することができるため、直線移動部材
のストロークをより一層大きくすることができる。

また、前記結合部と前記支軸とを結ぶ直線と垂直方向
にはスペースを大きくとらないようにすることができ
る。

また、形状記憶合金が加熱されて収縮し回動部材が回
動して行ったときも、形状記憶合金の形状回復力が回動
部材に作用するモーメントの腕（前記形状回復力の作用
線と前記支軸との距離）の長さが大きく減少しないよう
にすることができ、ひいては回動部材の回動の全範囲に
渡って前記モーメントひいては直線移動部材に作用させ
る駆動力が大きく変動しないようにすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明す
る。

第１図から５図までは本発明の一実施例を示してお
り、そのうち第１図から３図まではその機械的構成を示
している。

この実施例において、基板１にはプラスチックからな
るガイド部材２が固定されており、このガイド部材２と
基板１との間には直線移動部材３が直線方向に移動可能
に支持されている。この直線移動部材３には、該直線移
動部材３と一体的に、ピン４が基板１に対し垂直方向に
立設されている。

５はプラスチックからなる回動部材であり、その基端
部を支軸６を介して基板１に回動可能に支持されてい
る。この回動部材５の先端部には該回動部材５の長さ方
向に沿って長孔７が設けられており、この長孔７はピン
４に嵌合されている。ここにおいて、直線移動部材３に
対する支軸６の位置等の直線移動部材３と回動部材５と
の配置関係は、回動部材５が回動すると直線移動部材３
が直線移動を行うこととなるように設定されている。ま
た、第１図および２図において回動部材５が反時計方向
（以下、反時計方向、時計方向、左方、および右方と言
うとき、それは第１図、２図および４図上において言う
ものとする）に回動されて行くと、回動部材５が第１図
の位置でガイド部材２の一部に当接されて、それ以上反
時計方向に回動できなくなる一方、逆に回動部材５が時
計方向に回動されて行くと、回動部材５が第２図の位置
でガイド部材２の一部に当接されて、それ以上時計方向
に回動できなくなるようになっている。そして、第１図
の回動部材５の位置が本実施例における回動部材５の待
機位置である。

前記回動部材５の一部は他の部分から分岐して付勢部
5aを形成しており、この付勢部5aはその先端部の内側面
をガイド部材２に一体的に設けられた付勢部当接部2aに
当接され、該付勢部5a自体の弾性により回動部材５を反
時計方向に付勢している。

前記回動部材５の先端部付近には、該回動部材５の長
さ方向に対し大略垂直方向に突出するアーム部5bが該回
動部材５と一体的に設けられており、このアーム部5bの
先端部にはプーリー８（本実施例における巻き掛け部）
が取り付けられている。このプーリー８はアーム部5bに
対し固定されていてもよいし、回転可能となっていても
よい。

前記基板１には、支軸６の近傍部分においてマイクロ
スイッチ９が取り付けられている。このマイクロスイッ
チ９は、第４図によく示されるように、従来公知の次の
ような構成を有している。

電気絶縁性のプラスチックからなるケース10には、常
閉端子11および常開端子12が直線移動部材３の移動方向
と平行方向に固定されている。また、前記ケース10には
バネ性を有する共通端子13の基端部が取り付けられてお
り、この共通端子13は常閉端子11と常開端子12との間を
延びている。前記常閉端子11には常閉固定接点14、また
常開端子12には常開固定接点15がそれぞれ固定されてお
り、共通端子13の両面には常閉固定接点14および常開固
定接点15にそれぞれ接離する共通接点16がそれぞれ固定
されている。前記ケース10には大略Ｌ字状をなすレバー
10aが該ケース10と一体的に設けられており、このレバ
ー10aの先端部には大略円弧状をなす板バネ17の一端部
が取り付けられている。前記板バネ17の他端部は共通端
子13の先端部に、相対的に回動可能に結合されている。

ここにおいて、板バネ17は、レバー10aを左方、すな
わち直線移動部材３から遠ざかる方向に付勢している。
また、板バネ17は、レバー10aに外力が作用していない
ときは、第４図のように共通端子13を右方（常閉端子11
側）に付勢して共通接点16を常閉固定接点14に接触させ
ているが、レバー10aに右方に向う外力が作用されて、
該レバー10aが右方に回動されると、第２図のように共
通端子13を左方（常開端子側12）に付勢して共通接点16
を常閉固定接点14から離間させ、常開固定接点15に接触
させるようになっている。

前記基板１には、導電性かつバネ性を有する大略Ｌ字
型の端子18の一辺18aが、直線移動部材３の移動方向と
垂直方向に向けて固定されている。この端子18の他辺18
bは基板１によって拘束されておらず、かつその先端部
をレバー10aに当接されている。

前記端子18の辺18bの中間部には、Ti−Ni合金からな
るワイヤ状の形状記憶合金19の一端部が取り付けられて
いる。この形状記憶合金19は、その中央部をプーリー８
に巻き掛けられるとともに、他端部を、端子18の近傍に
おいて基板１に取り付けられている端子20に取り付けら
れている。ここで、前記形状記憶合金19は、ピン４と支
軸６とを結ぶ直線Ａの側方を、該直線Ａと大略平行方向
に延びている。また、前記形状記憶合金19は、付勢部5a
の弾性により回動部材５が第１図の位置まで反時計方向
に回動されているときは、記憶している長さから伸び変
形を受けた状態となっている。

第５図はこの実施例における電気的接続関係を示して
いる。前記形状記憶合金19の一端部は端子18を介して電
源21の一方の極に接続される。なお、図では電源21は直
流電源として示されているが、この電源21は交流電源で
あっても、パルス電源であってもよい。形状記憶合金19
の他端部は端子20を介してマイクロスイッチ９の常閉端
子11に接続されている。マイクロスイッチ９の共通端子
13はスイッチ手段22を介して電源21の他方の極に接続さ
れている。

次に、本実施例の動作を説明する。

形状記憶合金19が周囲温度（常温）の状態では、付勢
部5aの弾性により回動部材５が第１図の位置まで回動さ
れており、形状記憶合金19は記憶している長さより伸び
変形を受けた状態となっており、直線移動部材３も第１
図の位置に移動されている。

しかしながら、スイッチ手段22をオンすると、電源21
−スイッチ手段22−共通端子13−共通接点16−常閉固定
接点14−常閉端子11−端子20−形状記憶合金19−端子18
−電源21の経路で電流が流れ、ジュール熱により形状記
憶合金19が加熱され、形状記憶効果により、該合金19が
記憶している長さに戻ろうとして収縮するので、回動部
材５が付勢部5aの弾性に抗して第２図の位置に向って時
計方向に回動され、これに伴い直線移動部材３も第２図
の位置に向って直線移動する。

また、このようにして回動部材５が第２図の位置まで
移動してガイド部材２に当接し、それ以上時計方向に回
動できなくなると、形状記憶合金19に係る負荷が大きく
なるため、端子18の辺18bが右方に変形し、マイクロス
イッチ９のレバー10aを右方に押すので、板バネ17が共
通端子13を左方に付勢して共通接点16を常閉固定接点14
から離間させ、常開固定接点15に接触させる。したがっ
て、一旦形状記憶合金19に対する通電が停止され、形状
記憶合金19の温度が低下して該合金19の形状回復力が低
下し、該合金19に係る負荷が減少する。またこれに伴
い、形状記憶合金19が伸び変形し、端子18の変形がなく
なって行く。また、このようにして、レバー10aが元の
位置に戻ると、再び板バネ17は、共通端子13を右方に付
勢して共通接点16を常閉固定接点11に接触させるので、
再び形状記憶合金19に電流が流れ、該合金19は再び収縮
して回動部材５をガイド部材２に時計方向に押圧する。

以下、同様の動作が繰り返されることにより、形状記
憶合金19に過負荷が掛るのが防止されるとともに、形状
記憶合金19の過熱も防止され、該合金19が永久変形した
り、切断したりするのが防止される。そして、この間、
回動部材５はほぼ第２図の位置に維持される。

また、回動部材５が第２図の位置に至る途中で大きな
力を作用されてその回動を阻止された場合にも、同様の
動作が行われ、形状記憶合金19に過負荷が掛ったり、形
状記憶合金19が過熱されるのが防止される。

次に、スイッチ手段22がオフされ、形状記憶合金19へ
の通電、ひいては加熱が継続的に停止され、形状記憶合
金19が冷却すると、付勢部5aの弾性により回動部材５が
第１図の位置まで反時計方向に回動されて行き、形状記
憶合金19は伸び変形を受け、直線移動部材３も第１図の
位置に戻される。

このアクチュエータにおいては、線材の形状記憶合金
19の伸び変形からの形状回復力により直線移動部材３を
駆動するので、直線移動部材３を大きな力で高速に駆動
することができる。

また、形状記憶合金19の中間部をプーリー８に巻き掛
けることにより、形状記憶合金19と回動部材５とが互い
に連係されているので、形状記憶合金19の一端部を回動
部材５に接続する必要がなく、形状記憶合金19の両端部
とも固定側に支持させることができるので、可動部であ
る回動部材５側において形状記憶合金19の一端側に対す
る電気的接続を行うという不都合を避け、固定側におい
てのみ形状記憶合金19に対する電気的接続を行うことが
できる。

さらに、形状記憶合金19の中間部をプーリー８に巻き
掛けることにより、形状記憶合金19を一直線状ではな
く、折り返した状態に配置しているので、形状記憶合金
19の占有スペースを大きくすることなく、形状記憶合金
19の全長を長くして形状記憶合金19のストローク、ひい
ては直線移動部材３のストロークを大きくすることがで
きる。

また、このアクチュエータでは、直線Ａ上からずれた
部分にプーリー８が設けられており、形状記憶合金19が
その両端部を支軸６付近に固定的に支持されるとともに
中間部をプーリー８に巻き掛けられることにより、直線
Ａとほぼ平行方向に延びているので、次のような様々な
利点を得ることができる。

まず、このアクチュエータにおいては、形状記憶合金
19の回復ひずみに対する直線移動部材３の変位を大きく
拡大することができる。次に、これをさらに詳しく説明
する。第６図および７図は、このアクチュエータにおけ
る回動部材５および形状記憶合金19を簡略化して示した
もので、ここでは簡単のために、回動部材５は単純なＬ
字型をなしており、かつ回動部材５と形状記憶合金19と
は平行に延びているものとし、回動部材５の長さをＬ、
回動部材５のアーム部5bの長さをｒとする。

第６図は形状記憶合金19が周囲温度（常温）にある状
態を示す一方、第７図は形状記憶合金19が加熱されて収
縮した状態を示しており、第７図のように形状記憶合金
19の回復ひずみがεのときの回動部材５の回動角度をθ
とすると、そのときの回動部材５の屈曲部の横方向の変
位、すなわち直線移動部材３の変位ｄは、 Δｄ＝ε（L/r）cosθ となり、ｒとＬとの比を十分大きくとることにより、形
状記憶合金19の回復ひずみεに対し変位ｄを大きく拡大
することができ、ひいては回復ひずみεに対し直線移動
部材３の変位ｄを大きく拡大することができる。このた
め、このアクチュエータでは、直線移動部材３のストロ
ークを一層大きくすることができる。

また、形状記憶合金19が直線Ａとほぼ平行方向に延び
ているので、直線Ａと垂直な方向にはスペースを大きく
とらないようにすることができる。

また、形状記憶合金19が加熱されて収縮し回動部材５
が回動して行ったときも、形状記憶合金19の形状回復力
が回動部材５に作用するモーメントの腕（前記形状回復
力の作用線と支軸６との距離）の長さが大きく減少しな
いようにすることができ、ひいては回動部材５の回動の
全範囲に渡って前記モーメントひいては直線移動部材３
に作用させる駆動力が大きく変動しないようにすること
ができる。

また、このアクチュエータにおいては、コイルおよび
鉄心等の重量が大きくなる部品は用いないので、著しく
軽量化することができる。

また、このアクチュエータは構造が簡単であり、高価
な部品を用いることもないので、製造コストを安くする
ことができる。

また、形状記憶合金19は低電圧で駆動できるので、こ
のアクチュエータは低電圧で駆動することができる。

また、前述のように従来のソレノイドにおいては動作
開始時の力が弱いという問題があった。しかるに、この
アクチュエータにおいては、前述のように回動部材５の
回動の全範囲に渡って直線移動部材３に作用させる駆動
力が大きく変動しないようにすることができ、動作開始
時の力も強くすることができる。なお、より詳しく言う
と、直線移動部材３に作用させる駆動力（形状記憶合金
19加熱時に外部に取り出せる力）は、形状記憶合金19の
形状回復力、該形状回復力が回動部材５に作用するモー
メントの腕（前記形状回復力の作用線と支軸６との距
離）の長さ、および付勢部5aの付勢力によるモーメント
（前記形状回復力によるモーメントとは逆向きとなる）
によって定まるものであるが、形状記憶合金19が発生す
る形状回復力自体は、回動部材５の回動角度θが小さい
ときほどが大きくなる（これは、θが小さいときほど、
形状記憶合金19の伸び変形が大きくなり、伸び変形が大
きくなるほど形状回復力が大きくなるからである）。

また、このアクチュエータでは、ソレノイドのように
可動鉄芯が固定鉄芯にぶつかることがなく、実質的に無
音で動作させることができる。

第８図および９図は、形状記憶合金19に対する過負荷
および過熱防止手段の他の実施例を簡略化して示してい
る。

この実施例において、形状記憶合金19は回動部材５と
導電性を有する板バネ23との間に介装されており、この
板バネ23には接点24が固定されている。前記回動部材５
と反対側において、板バネ23に対向して、導電性を有す
る板バネ25が設けられており、この板バネ25には接点24
に接離する接点26が固定されている。前記板バネ25と形
状記憶合金19の回動部材５側端部との間にはスイッチ手
段22および電源21が直列に設けられている。

この実施例では、形状記憶合金19が周囲温度（常温）
にあるときは、第８図のように接点24,26は互いに接触
している。したがって、スイッチ手段22をオンすると、
形状記憶合金19に電流が流れ、合金19が加熱され、該合
金19が収縮して回動部材５が回動される。

また、このようにして回動部材５が回動されて回動部
材５が第９図のようにガイド部材２に当接すると、形状
記憶合金19に掛る負荷が大きくなるので、板バネ23が変
形して接点23,26が離れ、形状記憶合金19に対する通電
が一時中止される。

第10図は、形状記憶合金19に対する過負荷および過熱
防止のための手段のさらに他の実施例を簡略化して示し
ている。

この実施例においては、トランジスタ27のコレクタが
板バネ23に接続され、ベースが板バネ25に接続され、エ
ミッタと形状記憶合金19の回動部材５側端部との間に電
源21およびスイッチ手段22が直列に設けられている。他
の構成は第８図および９図の実施例と同様である。

本実施例においても、形状記憶合金19が周囲温度（常
温）にあるときは、第10図のように接点24,26は互いに
接触している。したがって、スイッチ手段22をオンする
と、トランジスタ27がオン状態となり、形状記憶合金19
に電流が流れ、該合金19が加熱され、該合金19が収縮し
て回動部材５が回動される。

しかし、形状記憶合金19に一定以上大きな負荷が掛
り、接点が離間すると、トランジスタ27はオフ状態とな
り、形状記憶合金19に対する通電が停止される。

前記第８図および９図の実施例では、接点14,16間に
比較的に大きな電流が流れるので、接点14,16が離れる
ときに接点14,16間に火花が飛び易く、接点14,16が損傷
する虞があるが、本実施例では、接点24,26間を流れる
電流が小さくなるので、接点24,26が離れるとき火花が
発生しないようにすることができる。

第11図は、形状記憶合金19に対する過負荷および過熱
防止手段の別の実施例を簡略化して示している。

この実施例においては、形状記憶合金19は回動部材５
と導電性を有する板バネ28との間に介装されており、板
バネ28には接点29が固定されている。前記回動部材５側
において、板バネ28に対向して、導電性を有する板バネ
30が設けられており、この板バネ30には接点31が固定さ
れている。前記板バネ30と形状記憶合金19の回動部材５
側端部との間には抵抗器32が介装されており、前記板バ
ネ28と形状記憶合金19の回動部材５側端部との間には抵
抗器33、スイッチ手段22および電源21が直列に挿入され
ている。

本実施例においては、形状記憶合金19が周囲温度（常
温）にあるときは、第11図のように接点29,31は互いに
離間している。したがって、スイッチ手段22をオンする
と、抵抗器32には電流が流れず、抵抗器33のみを介して
形状記憶合金19に電流が流れ、該合金19が加熱され、該
合金19が収縮して回動部材５が回動される。

しかし、形状記憶合金19に一定以上大きな負荷が掛る
と、接点29,31が接触し、抵抗器32にも電流が分流する
ようになるので、形状記憶合金19に流れる電流が減少
し、形状記憶合金19に対する過負荷および過熱が防止さ
れる。

そして、本実施例においても、接点29,31間を流れる
電流は小さいので、接点29,31が接触するときに火花が
発生しないようにすることができる。

第12図は、形状記憶合金19に対する過負荷および過熱
防止のための手段のさらに別の実施例を簡略化して示し
ている。

この実施例においては、板バネ30はPNP型トランジス
タ34のベースに接続されており、このベースは抵抗器35
を介して接地されている。前記トランジスタ34のエミッ
タは形状記憶合金19の回動部材５側端部に接続されてい
る。前記トランジスタ34のコレクタはNPN型トランジス
タ36のベースに接続されている。このトランジスタ36の
コレクタは板バネ28に接続されている。トランジスタ36
のエミッタは接地されており、このエミッタと形状記憶
合金19の回動部材５側端部との間にはスイッチ手段22お
よび電源21が直列に設けられている。他の構成は第11図
の実施例と同様である。

本実施例においても、形状記憶合金19が周囲温度（常
温）にあるときは、第12図のように接点29,31は互いに
離間している。したがって、スイッチ手段22をオンする
と、トランジスタ34および36もオン状態となって、形状
記憶合金19に電流が流れ、該合金19が加熱され、該合金
19が収縮して回動部材５が回動される。

しかし、形状記憶合金19に一定以上大きな負荷が掛る
と、接点が接触し、トランジスタ34および36がオフする
ので、形状記憶合金19に対する通電が停止される。

そして、本実施例においても、接点29,31間を流れる
電流は小さいので、接点29,31が接触するときに火花が
発生しないようにすることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による直線運動型アクチュエータ
は、 （イ）構造が簡単で、著しい軽量化が可能である、 （ロ）製造コストを非常に安くすることができる、 （ハ）低電圧で駆動できる、 （ニ）実質的に無音で動作する、 （ホ）動作開始時から力を大きくできる、 （ヘ）線状の形状記憶合金の伸び変形からの形状回復力
により駆動されるので、大きな力を得られるとともに動
作を高速にすることができる、 （ト）形状記憶合金の巻き掛け部に巻き掛けることによ
り、形状記憶合金と回動部材とを互いに連係しているの
で、可動部である回動部材側において形状記憶合金の一
端側に対する電気的接続を行うという不都合を避けるこ
とができる、 （チ）形状記憶合金を一直線状ではなく、巻き掛け部に
巻き掛けて折り返した状態に配置しているので、形状記
憶合金の占有スペースを大きくすることなく、形状記憶
合金の全長を長くして形状記憶合金のストローク、ひい
ては直線移動部材のストロークを大きくすることでき
る、 （リ）直線移動部材と回動部材との結合部と回動部材の
回動支軸とを結ぶ直線に対し形状記憶合金がほぼ平行方
向に延びている等の関係により、形状記憶合金の回復ひ
ずみに対する直線移動部材の変位を大きく拡大すること
ができるため、直線移動部材のストロークをより一層大
きくすることができるとともに、前記直線と垂直方向に
はスペースを大きくとならないようにすることができ
る、 （ヌ）直線移動部材と回動部材との結合部と回動部材の
回動支軸とを結ぶ直線に対し形状記憶合金がほぼ平行方
向に延びている等の関係により、形状記憶合金が加熱さ
れて収縮し回動部材が回動して行ったときも、形状記憶
合金の形状回復力が回動部材に作用するモーメントの腕
の長さが大きく減少しないようにすることができ、ひい
ては回動部材の回動の全範囲に渡って直線移動部材に作
用させる駆動力が大きく変動しないようにすることがで
きる、 等の優れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による直線運動型アクチュエータの一実
施例を示す正面図、第２図は形状記憶合金が収縮してい
る状態における前記実施例を示す正面図、第３図は第１
図の底面図、第４図は前記実施例におけるマイクロスイ
ッチを示す拡大正面図、第５図は前記実施例における電
気的接続関係を示す回路構成図、第６図および７図は本
発明における形状記憶合金の回復ひずみと直線移動部材
の変位との関係を示す説明図、第８図は本発明における
形状記憶合金に対する過負荷および過熱防止手段の他の
実施例を簡略化して示す概略構成図、第９図は該実施例
の動作状態を示す概略構成図、第10図は本発明における
形状記憶合金に対する過負荷および過熱防止手段のさら
に他の実施例を簡略化して示す概略構成図、第11図は本
発明における形状記憶合金に対する過負荷および過熱防
止手段の別の実施例を簡略化して示す概略構成図、第12
図は本発明における形状記憶合金に対する過負荷および
過熱防止手段のさらに別の実施例を簡略化して示す概略
構成図である。 ３……直線移動部材、４……ピン、５……回動部材、5a
……付勢部、６……支軸、８……プーリー（巻き掛け
部）、９……マイクロスイッチ、18……接点、19……形
状記憶合金、21……電源、22……スイッチ手段。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の支軸を中心に回動可能な回動部材
   と、所定の直線経路上を移動可能に支持されているとと
   もに、前記回動部材が回動すると、その回動がいずれの
   方向の回動であっても、該回動部材に連動して前記直線
   経路上を前記回動部材の回動方向に対応した方向に移動
   することとなるような関係で前記回動部材に結合されて
   いる直線移動部材と、前記回動部材を所定の待機位置に
   向って付勢する付勢手段と、前記回動部材のうちの、前
   記直線移動部材と前記回動部材との結合部と前記支軸と
   を結ぶ直線上からずれた部分に設けられた巻き掛け部
   と、線状をなしており、両端部を前記支軸付近に固定的
   に支持されるとともに中間部を前記巻き掛け部に巻き掛
   けられることにより、一端部と前記巻き掛け部との間の
   部分および他端部と前記巻き掛け部との間の部分がそれ
   ぞれ前記結合部と前記支軸とを結ぶ直線とほぼ平行方向
   に延びるようにして折り返されている形状記憶合金とを
   有してなり、 前記直線移動部材、前記回動部材および前記形状記憶合
   金の結合関係は、前記回動部材が前記待機位置にあると
   きは、前記形状記憶合金は記憶している長さから伸び変
   形を受けた状態となっている一方、該合金が加熱されて
   形状記憶効果により前記記憶している長さに戻ろうとす
   ると、前記回動部材が前記待機位置から前記付勢手段に
   抗して回動されるようになっており、かつ前記形状記憶
   合金の回復ひずみに対し前記直線移動部材の変位が拡大
   される関係とされていることを特徴とする直線運動型ア
   クチュエータ。
2. 【請求項２】前記巻き掛け部は、前記回動部材に回転可
   能に支持されたプーリーである請求項１記載の直線運動
   型アクチュエータ。
3. 【請求項３】前記形状記憶合金へ通電する手段と、前記
   形状記憶合金の端部を固定的に支持しており、前記形状
   記憶合金に一定以上の力が作用すると所定の方向に一定
   以上大きく変形される部材と、この部材に連係されてお
   り、該部材が前記所定の方向に一定以上大きく変形した
   ときに開放または閉成される接点と、前記形状記憶合金
   に一定以上の力が作用して、前記接点が開放または閉成
   されたときに、前記形状記憶合金へ通電する手段からの
   前記形状記憶合金への通電を停止するかまたは前記形状
   記憶合金へ通電される電流を減少する手段とを有する請
   求項１または２記載の直線運動型アクチュエータ。