JP4284856B2 - 形状記憶合金アクチュエータの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状記憶合金アクチュエータの製造方法に関し、詳しくは、メッシュ形状にして形状記憶合金の可撓性・伸縮性・発生力の向上を図りながら、通電加熱をおこなう際に、低電流で高速加熱を図ろうとする技術に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、形状記憶合金の線材に直接通電することによって加熱して、形状記憶効果にもとづく変形を利用して高出力を取り出す形状記憶合金アクチュエータにおいては、形状記憶合金をメッシュ状にすることで、可撓性、伸縮性を高めるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、形状記憶合金をメッシュ状にする例えば、特開平6−102933号においては、形状記憶合金の交差部を結合させているものであり、つまり、メッシュ間が絶縁されていないものであり、通電加熱時の電流値が大きくなるものである。このことは、他の加熱手段を用いる場合に、装置が大型化するものである。又、応答性が低下するのである。更に、交差部が絶縁されていないメッシュ構造のものは熱容量が大きくなることから、アクチュエータとしての応答性を確保するためには充分な強制冷却手段を必要とするものである。
【0004】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、メッシュ形状にして形状記憶合金の可撓性・伸縮性・発生力の向上を図りながら、通電加熱をおこなう際に、低電流で高速加熱を図ることができ、強制冷却も迅速におこなうことができる形状記憶合金アクチュエータの製造方法を提供することを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1においては、形状記憶熱処理前の合金細線2aの表面にアルミコーティング層14を形成し、該アルミコーティング層14上に絶縁層1を形成し、絶縁層1を可撓性セラミック層で形成し、その後、合金細線2a、2a間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうことを特徴とするものである。このような構成によれば、合金細線2aにアルミコーティング層14を介して絶縁層1を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金2、2間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金2を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができる。さらに絶縁層1が可撓性セラミック層18で形成されているので、可撓性セラミック層18によって絶縁層1に可撓性を維持させることができ、形状記憶合金アクチュエータとして有利である。
【0006】
請求項2においては、形状記憶熱処理前の合金細線2aの表面にアルミコーティング層14を形成し、該アルミコーティング層14上に絶縁層1を形成し、絶縁層1をアルミコーティング層14をアルマイト処理することで形成し、その後、合金細線2a、2a間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうことを特徴とするものである。このような構成によれば、合金細線2aにアルミコーティング層14を介して絶縁層1を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金2、2間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金2を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができる。また、絶縁層1がアルミコーティング層14をアルマイト処理することで形成されるので、アルミコーティング層14自体に絶縁性を持たせることができ、絶縁材料を不要にできる。
【0007】
請求項3においては、形状記憶熱処理前の合金細線2aの表面にアルミコーティング層14を形成し、該アルミコーティング層14上に絶縁層1を形成し、アルミコーティング層14の材料をアルミナとし、その後、合金細線2a、2a間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうことを特徴とするものである。このような構成によれば、合金細線2aにアルミコーティング層14を介して絶縁層1を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金2、2間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金2を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができる。また、アルミコーティング層14の材料をアルミナとすることにより、アルミコーティング層1自体に絶縁性を持たせることができ、絶縁材料を不要にできる。
【0008】
請求項4においては、形状記憶熱処理前の合金細線2aの表面に亜鉛メッキ層15を形成し、該亜鉛メッキ層15に電着塗装層のような絶縁層1を形成し、その後、合金細線2a、2a間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうことを特徴とするものである。このような構成によれば、合金細線2aに亜鉛メッキ層15を介して絶縁層1を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金2、2間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金2を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができる。
【0009】
請求項5においては、絶縁層1上に潤滑コーティング層19を形成することを特徴とするものである。このような構成によれば、表面に潤滑性を備えて形状記憶合金アクチュエータの動作をスムーズにできる。
【0010】
請求項6においては、絶縁層1の形成後、該絶縁層1の表面に蒸着重合もしくはスプレーコーティングにより絶縁コーティング層13を形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、より完全な絶縁性を確保することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基本構成及び実施の形態を説明する。図1(a)は説明図、同図(b)は拡大断面図である。図2(a)(b)は作用を示す説明図である。
【0012】
形状記憶合金アクチュエータAは、Ni−Tiの配合比50%前後の合金やCu−Al−Ni合金等の線材に熱処理を施して得た形状記憶合金2の表面に電気的な絶縁層1を被覆し、このように表面に絶縁層1を形成した形状記憶合金2をメッシュ状に編み、形状記憶合金2、2の交差部に絶縁層1、1を介在させ、形状記憶合金2に温度制御部3より直流を通電してジュール熱により加熱を図り、記憶した形状に急激に戻る際の超弾性作用を利用してアクチュエータとするものである(図2(b)参照)。温度制御部3のスイッチをオフにする場合には、メッシュ状の形状記憶合金2は放熱により冷却されて剛性が低下して、例えば、おもり9のようなバイアス力により伸ばされた状態(図2(a)参照)になるものである。
【0013】
絶縁層1としては、絶縁機能を高めるものとして例えば、ポリイミド、ポリパラキシレンを蒸着重合してコーティングするものであるが、このように蒸着重合して絶縁層1を得る他に、高温酸化、電解酸化、化成処理による酸化等による酸化処理によって絶縁層1を得るようにしてもよく、又、活性化処理→亜鉛メッキ→化成処理による例えばリン酸塩処理(リン酸Zn,Mn,Fe)やクロメート処理(黒色クロメート、オリーブクロメート)等をおこなう表面処理+化成処理によって絶縁層1を形成してもよく、更に、セラミックコートやガラスコートをおこなう無機系コーティングによって絶縁層1を得るようにしてもよいものである。ところで、絶縁層1の熱伝導率を高めるものとして、例えば高熱伝導シリコン溶液にディップコートをおこなって絶縁層1上にヒートシンク層を形成したり、Cu、Ag、Auのような、作動時の形状記憶合金2の伸縮に耐えるような弾性率の高い金属薄膜を絶縁層1上に形成するものである。このような金属薄膜の形成には、スパッタリング等の物理的処理や、化学的蒸着等の蒸着処理が好適に用いられる。
【0014】
このように、形状記憶合金2をメッシュ形状にして形状記憶合金アクチュエータAとして可撓性・伸縮性・発生力の向上を図ることができながら、通電加熱をおこなう際に、形状記憶合金2の表面には絶縁層1が形成されていることから、交差箇所は電気的絶縁がなされて通電加熱時の電流値を低くできるのであり、低電流で高速加熱を図ることができるのである。しかして、アクチュエータとしての応答性を高めることができ、更に、温度制御部3の出力を小にして小型化を図ることができるのである。
【0015】
図3は他の基本構成を示し、(a)は説明図、(b)は断面図、(c)は断面図であり、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0016】
本基本構成においては、図1及び図2の基本構成に加えて絶縁層1の外部に配されて加熱時の形状記憶合金2を冷却させるためのヒートシンク4を備えているものである。具体的には、ヒートシンク4、4間にメッシュ状の形状記憶合金2を挟持したものである。ヒートシンク4は、熱伝導が空気に比べて高いものであれば特に限定されないが、一般的には、銅、アルムニウムのような金属若しくは熱伝導性シリコンのような非金属可撓性材料が好ましい。さらに、ヒートシンク4と形状記憶合金2との間に導電性ペーストを封入すれば、加熱時の形状記憶合金2の熱がヒートシン4に効率よく伝わり、形状記憶合金2の冷却温度をさらに高めることができる。また、ヒートシンク4に非金属材料を用いる場合には、銅やアルムニウムのような熱伝導率の高い金属粉末や金属繊維、金属部材が適当量配合されていてもよい。
【0017】
本基本構成においては、図1及び図2の基本構成にともなう上述の作用に加えて、絶縁層1の外部に配されて形状記憶合金2を冷却させるためのヒートシンク4を備えていることから、ヒートシンク4によって高速冷却を図ることができ、アクチュエータとしての応答性を、一層、高めることができるものである。更に、ヒートシンク4によって通電加熱時の絶縁層1の機能を高めるのである。
【0018】
図4は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0019】
本基本構成においては、ヒートシンク4が伸縮・屈曲可能な柔軟材料によって構成されたものである。本発明でいう柔軟材料とは、アクチュエータとして作動する形状記憶合金に追従可能な程度の一様な伸び・弾性率を有する材料をいい、柔軟材料としては、熱伝導性シリコン、熱伝導性ゴム等が好適に用いられる。
【0020】
本基本構成においては、ヒートシンク4を設けながらヒートシンク4が柔軟材料製であることから、アクチュエータ全体に可撓性を持たせることができるものである。
【0021】
図5は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0022】
本基本構成においては、ヒートシンク4の内部にヒートシンク層の熱伝導率を向上させるための金属層5または金属粉を設けているものである。金属層5としては、例えば、銅箔及びアルミ箔等、金属蒸着層及びスパッタ層等の金属薄膜層である。金属細線であってもよい。
【0023】
本基本構成においては、ヒートシンク4における熱伝導率を高めることができ、一層、高速冷却を図ることができて応答性を高めることができるものである。
【0024】
図6は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0025】
本基本構成においては、ヒートシンク4の内部にメッシュ状の形状記憶合金2の外周部を封入しているものである。ヒートシンク4は上述の柔軟材料にて形成したものである。
【0026】
本基本構成においては、形状記憶合金2の外周部をヒートシンク4に封入していることから、ヒートシンク4における熱伝導率を高めることができ、一層、高速冷却を図ることができ、しかも、ヒートシンク4に形状記憶合金2を封入することから、形状記憶合金2にバイアス歪みを付与することができるものである。
【0027】
図7は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0028】
本基本構成においては、ヒートシンク4の内部または表層部にヒートシンク4に蓄熱された熱を外部へ移送するための熱移送部6を設けてある。熱移送部6はヒートパイプを使用するが、他の熱伝導体であってもよい。
【0029】
本基本構成においては、ヒートシンク4に蓄熱された熱を熱移送部6によって外部へ移送することで、ヒートシンク4による冷却機能を高めることができ、アクチュエータの応答性を、一層、向上させることができるものである。
【0030】
図8は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0031】
本基本構成においては、1本の形状記憶合金2の線材を編み込んでメッシュ状に形成して直列通電するようにしたものである。このようにする場合に、同図(b)に示すように、電気的接続部10を使って形状記憶合金2を直列状に形成するようにしてもよいものである。
【0032】
本基本構成によれば、直流通電によりアクチュエータを作動させることができるので、通電加熱時の電流値を減少させ、又、回路コストを削減することができるものである。
【0033】
図9は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0034】
本基本構成においては、形状記憶合金2のメッシュ形状はメリヤス編み状となっているものである。
【0035】
本基本構成においては、直流通電が可能となり、又、撓み初期から歪みやすくなり、アクチュエータ特性が一次関数のような線形(リニア)になってよいものである。
【0036】
図10は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0037】
本基本構成においては、メッシュ形状は波状ばね線7が編まれたものとなっているものである。具体的には、波状ばね線7の波目の頂点で隣接した波状ばね線7の波目の頂点で交差するようにしたものである。
【0038】
本基本構成によれば、直流通電が可能となり、又、撓み初期から歪みやすくなり、アクチュエータ特性が線形(リニア)になってよいものである。
【0039】
図11は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0040】
本基本構成においては、メッシュ形状が円筒網形に形成されていて、加熱時に直径が大きくなるとともに長さが短くなる記憶形状に戻るようにしたものである。
【0041】
本基本構成においては、円筒網状のアクチュエータの円筒軸方向の伸縮に加えて円筒軸方向とは直交する径方向に伸縮させることができ、このような径方向の伸縮をアクチュエータの動きに利用することができるものである。
【0042】
図12は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0043】
本基本構成においては、変態点が異なる複数の形状記憶合金2によってメッシュ状に形成されているものである。具体的には、変態点がT1℃である形状記憶合金21、変態点がT2℃である形状記憶合金22及び変態点がTn℃である形状記憶合金2nをメッシュ状に編み込んだものである。但し、T1℃≠T2℃≠Tn℃である。
【0044】
本基本構成においては、形状記憶合金21、22、…2nの変態点T1℃、T2℃、…T3℃を段階的に変化させているため、温度上昇に伴って段階的にアクチュエータの動きを引き出すことができ、このような段階的な動きをするアクチュエータを制御回路を必要としないで構成することができるものである。
【0045】
図13は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0046】
本基本構成においては、形状記憶合金2をメッシュ体8とした複数を複合させてメッシュ状の形状記憶合金アクチュエータAとしているものである。
【0047】
本基本構成においては、メッシュ体8の組み合わせによって倍力構成、変位拡大構成の構築が容易になり、多様な動きのアクチュエータの構成が容易となるものである。
【0048】
図14は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0049】
本基本構成においては、メッシュ状にした形状記憶合金2を人体の例えば脚に巻き付け、形状記憶合金2の伸縮力を、圧迫マッサージの圧迫力(又はその一部)に用いるものであり、マッサージ機器を提供するものである。
【0050】
図15は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0051】
本基本構成においては、メッシュ状にした形状記憶合金2を人体の例えば手首に巻き付け、形状記憶合金2の伸縮力を、血圧測定時の止血手段となる圧迫力(又はその一部)に用いるものであり、血圧測定手段を提供するものである。
【0052】
図16は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0053】
本基本構成においては、メッシュ状にした形状記憶合金2を手袋形に構成して手に装着し、形状記憶合金2の伸縮力を、リハビリにおける人体矯正力(又はその一部)に用いるものであり、リハビリ装置を提供するものである。
【0054】
図17は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0055】
本基本構成においては、メッシュ状にした形状記憶合金2を人体の膝に巻き付け、形状記憶合金2の伸縮力を、人体の動作の発生力又はその一部の補助力に用いるものである。この場合、図12及び図13の基本構成のように構成して、形状記憶合金2を部分的にかつ順序をつけて動作させることで、装着型のパワーアシスト(人体用動作補助装置)装置を提供するものである。
【0056】
図18は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0057】
本基本構成においては、形状記憶合金2の表面に絶縁層1が形成され、形状記憶合金2がメッシュ状に形成され、形状記憶合金2を加熱・冷却するための温度制御部3を備えた形状記憶合金アクチュエータの製造方法であって、形状記憶熱処理前の合金細線2aの表面に絶縁層1をコーティングし、その後、メッシュ状に編み、形状記憶熱処理をおこなうものである。
【0058】
ところで、メッシュ状に形成するとともに形状記憶合金2の表面に絶縁層1を形成して、形状記憶合金2、2間の絶縁を図る形状記憶合金アクチュエータを得るのに際して、線材合金を形状記憶処理の後にメッシュ状に形成したアクチュエータ中間品は形状記憶処理がなされた特定な形状になっているのであり、このような特定な形状のアクチュエータ中間品の形状記憶合金2(線材)の表面に絶縁層1をコーティングするのが困難になるものである。
【0059】
しかして、本基本構成においては、形状記憶熱処理前の合金線材2aの表面に絶縁層1を形成することで、表面への絶縁層1の被覆を均一にかつ容易におこなうことができ、生産性を大幅に高めるものである。この場合、形状記憶熱処理温度が例えば、400℃以上の高温になることから、熱に強い絶縁層1の形成が必要となるのであり、耐熱性の高い絶縁層材料を採用するものである。
【0060】
図19は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0061】
本基本構成においては、メッシュ状となった形状記憶合金2の例えば図の左右端部を保持して同図(a)(b)に示すように、機械的に伸縮させながら絶縁層1を被覆するものである。このように、メッシュ状にした形状記憶合金2の変態点以下の温度での伸縮性を有効に利用して絶縁層1を被覆することができるものである。又、メッシュ状の交点がより大きくずれ、交点部分のコーティングをより確実におこなうことができる。
【0062】
図20は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0063】
本基本構成においては、メッシュ状となった形状記憶合金2を機械的に振動又は揺動させながら絶縁層1を被覆するものである。具体的には、ポリイミド、ポリパラキシレンの蒸着重合槽11を例えば図20(b)の矢印のように揺動させながらコーティングするものであり、メッシュ状の交点部分のコーティングをより確実におこなうことができる。
【0064】
本基本構成においては、メッシュ形状のまま均一に絶縁層1を被覆することができるものである。
【0065】
図21は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0066】
本基本構成においては、形状記憶合金2に上述の柔軟なヒートシンク用の材料を絶縁層1を兼ねて被覆するものであり、形状記憶合金2を冷却させるヒートシンクと電気的絶縁を図る絶縁層1を兼ねることができ、構成を簡素化するものである。
【0067】
図22は更に他の基本構成を示し、但し、本基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0068】
本基本構成においては、形状記憶合金アクチュエータAの製造方法であって、形状記憶合金2の線材間に狭間隙を形成してメッシュ形状に形成し、メッシュ形状とした形状記憶合金2の表面にメタクリル酸3−トリメトリ、キシルプロピル等を前処理層12として被覆し(図22(c)参照)、その後、前処理層12上に、ポリイミド、ポリパラキシリレンを絶縁コーティング層13として蒸着重合もしくはスプレーコーティングにより被膜して絶縁層1を形成するものである(図22(d)参照)。ところで、狭間隙とは、液体が、その表面張力により線材間より内部に浸透しない程度の間隙である。
【0069】
本基本構成においては、形状記憶合金2、2間には狭間隙が存在し、形状記憶合金2の表面への前処理層12の形成及び前処理層12の上に蒸着重合もしくはスプレーコーティングにより絶縁層1としての絶縁コーティング層13を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金2、2間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金2を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができるものである。この場合、蒸着重合によれば、ポリマーが蒸気→固体反応なので、液体では通れない狭間隙へのコーティングが可能となるものである。又、スプレーコーティングによれば、エッジ形状にも均一にコートできるものである。
【0070】
図23は本発明の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0071】
本実施の形態においては、形状記憶合金アクチュエータAの製造方法であって、形状記憶熱処理前の合金細線2aの表面にアルミクラッド、アルミスパッタ、アルミ蒸着等の手段によってアルミコーティング層14を形成し、該アルミコーティング層14上にセラミック、ガラス等の無機系材料を絶縁コーティング層17としてコーティングして絶縁層1を形成し、その後、合金細線2a、2a間に狭間隙を有するメッシュ形状に形状記憶熱処理をおこなうものである。
【0072】
本実施の形態においては、合金細線2aにアルミコーティング層14を介して絶縁層1を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金2、2間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金2を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができるものである。
【0073】
図24は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0074】
本実施の形態においては、形状記憶合金アクチュエータAの製造方法であって、形状記憶熱処理前の合金細線2aの表面に亜鉛メッキ層15を形成し、亜鉛メッキ層15にリン酸塩処理(リン酸Zn,Mn,Fe)やクロメート処理(黒色クロメート、オリーブクロメート)をおこなって絶縁層1を形成し、その後、合金細線2a、2a間に狭間隙を有するメッシュ形状に形状記憶熱処理をおこなうものである。ここで、「狭間隙」とは、液体が、その表面張力により線材間より内部に浸透しない程度の間隙である。
【0075】
本実施の形態においては、合金細線2aに亜鉛メッキ層15を介して絶縁層1を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金2、2間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金2を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができるものである。
【0076】
図25は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0077】
本実施の形態においては、形状記憶合金アクチュエータAの製造方法であって、メッシュ形状に形状記憶熱処理をした形状記憶合金2を同図(a)に示すように加熱しておもり20を引き上げて元の形状に戻し(収縮)、又、同図(b)に示すように冷却(放熱)をおこなっておもり20によって伸ばし、このような加熱・冷却により伸縮させながら、形状記憶合金2の表面に絶縁層1をコーティングするものである。
【0078】
本実施の形態においては、形状記憶熱処理がおこなわれた所定の温度に加熱することによって形状記憶された状態に戻り、放熱等による冷却時にはおもり20によって伸ばされて形状記憶合金2、2の重なり部分を露出させることができ、メッシュ形状のままで形状記憶合金2の表面にむらなく絶縁層1をコーティングすることができるものである。
【0079】
図26は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0080】
本実施の形態においては、形状記憶合金アクチュエータAの製造方法であって、メッシュ形状に形状記憶熱処理した形状記憶合金2の複数を直列に移動体21を介して接続し、移動体21を例えばレール(図示せず)に移動自在に載設し、隣接のものの加熱・冷却をサイクルを異ならせて伸縮させて、各形状記憶合金2の表面に絶縁層1を形成するものである。
【0081】
本実施の形態においては、同図(a)に示すように、一方のものを所定の温度に加熱することによって形状記憶された状態に戻され、この戻される力を利用することで移動体21を介して隣接のもは冷却(放熱)されていることから伸ばすのであり、又、同図(b)に示すように、他方のものを所定の温度に加熱することによって形状記憶された状態に戻され、この戻される力を利用することで移動体21を介して隣接のもは冷却(放熱)されていることから伸ばすのであり、このように複数のものを交互に伸縮させることができるのであり、形状記憶時に重なっていた部分を露出させるのであり、伸縮装置を必要としないでメッシュ形状もしくは密着コイル形状のままで形状記憶合金2の表面にむらなく絶縁層1をコーティングすることができるものである。
【0082】
図27は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0083】
本実施の形態においては、形状記憶合金アクチュエータAの製造方法であって、メッシュ形状に形状記憶熱処理した形状記憶合金2をオーステナイト変態開始点以下で形状記憶合金2の線材間の狭間隙を広げて絶縁層1を形成するものである。
【0084】
本実施の形態においては、オーステナイト変態開始点(As点)以下では、形状記憶合金2が柔らかくて自由に変形ができ、形状記憶合金2、2の接触部を離しておくことでメッシュ形状もしくは密着コイル形状のままで形状記憶合金2の表面にむらなく絶縁層1をコーティングすることができるものである。
【0085】
図28は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0086】
本実施の形態においては、図23における実施の形態におけるセラミックの絶縁コーティング層17をディップソール「セラメッキ」等によって可撓性セラミック層18としたものである。
【0087】
本実施の形態においては、絶縁層1が可撓性セラミック層18で形成されていることから、可撓性セラミック層18によって絶縁層1に可撓性を維持させることができ、形状記憶合金アクチュエータの伸縮性にとって有利となるものである。
【0088】
図29は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0089】
本実施の形態においては、図23の実施の形態におけるアルミコーティング層14をアルマイト処理することで絶縁層1を形成されるものである。
【0090】
本実施の形態においては、アルミコーティング層14自体に絶縁性を持たせることができ、絶縁材料を不要にできるものである。
【0091】
図30は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0092】
本実施の形態においては、図23の実施の形態におけるアルミコーティング層14の材料をアルミナとするものであり、アルミコーティング層1自体に絶縁性を持たせることができ、絶縁材料を不要にできるものである。
【0093】
図31は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0094】
本実施の形態においては、図22乃至図24のいずれかの実施の形態において、絶縁層1上に例えばシリコンオイル、グリース等のディップコーティングによる潤滑コーティング層19を形成するものであり、表面の潤滑コーティング層19によって形状記憶合金アクチュエータAの動作をスムーズにできるものである。
【0095】
図32は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記基本構成と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0096】
本実施の形態においては、図23又は図24の実施の形態において、絶縁層1の形成後、該絶縁層1の表面に蒸着重合もしくはスプレーコーティングにより絶縁コーティング層13を形成したものであり、より完全な絶縁性を確保することができるものである。
【0097】
【発明の効果】
請求項1においては、形状記憶熱処理前の合金細線の表面にアルミコーティング層を形成し、該アルミコーティング層上に絶縁層を形成し、絶縁層を可撓性セラミック層で形成し、その後、合金細線間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうから、合金細線にアルミコーティング層を介して絶縁層を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができるという利点がある。さらに絶縁層が可撓性セラミック層で形成されているから、請求項22の効果に加えて、可撓性セラミック層によって絶縁層に可撓性を維持させることができ、形状記憶合金アクチュエータとして有利である。
【0098】
請求項2においては、形状記憶熱処理前の合金細線の表面にアルミコーティング層を形成し、該アルミコーティング層上に絶縁層を形成し、絶縁層をアルミコーティング層をアルマイト処理することで形成し、その後、合金細線間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうから、合金細線にアルミコーティング層を介して絶縁層を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができるという利点がある。さらに絶縁層がアルミコーティング層をアルマイト処理することで形成されるから、アルミコーティング層自体に絶縁性を持たせることができ、絶縁材料を不要にできるという利点がある。
【0099】
請求項3においては、形状記憶熱処理前の合金細線の表面にアルミコーティング層を形成し、アルミコーティング層の材料をアルミナとし、該アルミコーティング層上に絶縁層を形成し、その後、合金細線間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうから、合金細線にアルミコーティング層を介して絶縁層を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができるという利点がある。さらにアルミコーティング層の材料をアルミナとするから、請求項22の効果に加えて、アルミコーティング層自体に絶縁性を持たせることができ、絶縁材料を不要にできるという利点がある。
【0100】
請求項4においては、形状記憶熱処理前の合金細線の表面に亜鉛メッキ層を形成し、該亜鉛メッキ層に電着塗装層のような絶縁層を形成し、その後、合金細線間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうから、合金細線に亜鉛メッキ層を介して絶縁層を確実にかつ強固に形成でき、形状記憶合金間の絶縁を確実におこなうことができ、線材の形状記憶合金を直列的に通電加熱を図ることができ、通電電流値を大幅に下げることができるという利点がある。
【0101】
請求項5においては、絶縁層上に潤滑コーティング層を形成するから、請求項1乃至4の効果に加えて、表面に潤滑性を備えて形状記憶合金アクチュエータの動作をスムーズにできるという利点がある。
【0102】
請求項6においては、請求項1乃至4の構成に加えて、絶縁層の形成後、該絶縁層の表面に蒸着重合もしくはスプレーコーティングにより絶縁コーティング層を形成しているから、請求項1乃至4の効果に加えて、より完全な絶縁性を確保することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基本構成を示し、(a)は説明図、(b)は断面図である。
【図2】 (a)(b)は作用を示す説明図である。
【図3】 同上の他の基本構成を示し、(a)は説明図、(b)は断面図、(c)は断面図である。
【図4】 同上の更に他の基本構成を示す断面図である。
【図5】 同上の更に他の基本構成を示す断面図である。
【図6】 同上の更に他の基本構成を示し、(a)は概略斜視図、(b)は断面図、(c)は作用示す説明図である。
【図7】 同上の更に他の基本構成を示す説明図である。
【図8】 同上の更に他の基本構成を示し、(a)(b)は説明図である。
【図9】 同上の更に他の基本構成を示す説明図である。
【図10】 同上の更に他の基本構成を示す説明図である。
【図11】 同上の更に他の基本構成を示し、(a)(b)は作用を示す説明図である。
【図12】 同上の更に他の基本構成を示す説明図である。
【図13】 同上の更に他の基本構成を示す説明図である。
【図14】 同上の更に他の基本構成を示し、(a)(b)は説明図である。
【図15】 同上の更に他の基本構成を示す説明図である。
【図16】 同上の更に他の基本構成を示す説明図である。
【図17】 同上の更に他の基本構成を示し、(a)(b)は説明図である。
【図18】 同上の更に他の基本構成を示し、(a)(b)(c)は説明図である。
【図19】 同上の更に他の基本構成を示し、(a)(b)は説明図である。
【図20】 同上の更に他の基本構成を示し、(a)(b)は説明図である。
【図21】 同上の更に他の基本構成を示し、(a)は説明図、(b)は断面図である。
【図22】 同上の更に他の基本構成を示し、(a)(b)は説明図、(c)(d)は断面図である。
【図23】 本発明の実施の形態を示し、(a)は説明図、(b)(c)は断面図、(d)は説明図である。
【図24】 同上の更に他の実施の形態を示し、(a)は説明図、(b)(c)は断面図、(d)は説明図である。
【図25】 同上の更に他の実施の形態を示し、(a)乃至(d)は説明図である。
【図26】 同上の更に他の実施の形態を示し、(a)乃至(d)は説明図である。
【図27】 同上の更に他の実施の形態を示す説明図である。
【図28】 同上の更に他の実施の形態を示す断面図である。
【図29】 同上の更に他の実施の形態を示す断面図である。
【図30】 同上の更に他の実施の形態を示す断面図である。
【図31】 同上の更に他の実施の形態を示す断面図である。
【図32】 同上の他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁層
2 形状記憶合金
2a 合金細線
12 前処理層
13 絶縁コーティング層
14 アルミコーティング層
15 亜鉛メッキ層
18 可撓性セラミック層
19 潤滑コーティング層
Claims (6)
- 形状記憶熱処理前の合金細線の表面にアルミコーティング層を形成し、該アルミコーティング層上に絶縁層を形成し、絶縁層を可撓性セラミック層で形成し、その後、合金細線間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうことを特徴とする形状記憶合金アクチュエータの製造方法。
- 形状記憶熱処理前の合金細線の表面にアルミコーティング層を形成し、該アルミコーティング層上に絶縁層を形成し、絶縁層をアルミコーティング層をアルマイト処理することで形成し、その後、合金細線間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうことを特徴とする形状記憶合金アクチュエータの製造方法。
- 形状記憶熱処理前の合金細線の表面にアルミコーティング層を形成し、アルミコーティング層の材料をアルミナとし、該アルミコーティング層上に絶縁層を形成し、その後、合金細線間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうことを特徴とする形状記憶合金アクチュエータの製造方法。
- 形状記憶熱処理前の合金細線の表面に亜鉛メッキ層を形成し、該亜鉛メッキ層に電着塗装層のような絶縁層を形成し、その後、合金細線間に狭間隙を有するメッシュ形状もしくはコイル形状等に形状記憶熱処理をおこなうことを特徴とする形状記憶合金アクチュエータの製造方法。
- 絶縁層上に潤滑コーティング層を形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の形状記憶合金アクチュエータの製造方法。
- 絶縁層の形成後、該絶縁層の表面に蒸着重合もしくはスプレーコーティングにより絶縁コーティング層を形成して成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の形状記憶合金アクチュエータの製造方法。
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