JP6046980B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、形状記憶合金に電流を流したり、加熱したりすることにより収縮する性質を利用して駆動力を得るアクチュエータに関する。

従来、カメラ付き携帯電話、腕時計型カメラなど携帯用機器の移動機構、例えば、カメラの焦点合わせのためのレンズの移動機構に、形状記憶合金の熱による収縮作用を利用したアクチュエータが種々提案されている（例えば、特許文献１）。

近年、この種のアクチュエータは、上述の移動機構に利用するだけではなく、例えば押下操作の触感がないタッチパネルなどの電子機器において、ユーザが操作部を操作した際の触感を持たせた触覚機能にも利用できるものとして注目されている。

ここで、特許文献１においては、平板状の支持基材に支持箇所および窪み部を１又は複数設け、それらに交差するように形状記憶合金線を窪み部で弛みを持たせて懸け渡し、両端を固定部で固定し、上方から平板状の可動子をその突出部が窪み部の形状記憶合金線の弛み部分に入るように配置し、ばね等でバイアス力をかける構成が記載されている。

特開２００５-２２６４５６号公報(特許文献１の図１〜図３等)

ところで、携帯電話、カメラなどの携帯用機器を始め、スマートフォンやタッチパネルなどの電子機器は、本来、携帯を目的としているため、小型、軽量であることは必須の要件であり、そのような機器に付加されるアクチュエータの設置スペースは更に小さいものとなっている。

したがって、このアクチュエータは、設置スペースに合わせて小型かつ軽量なものである必要があるが、このような小型のアクチュエータは、構成部品が小さい上、１台１台手作業で組み立てを行っているため、熟練者と初心者とでは、その組立工数に差が生じ、生産技術面では生産性が悪化することが懸念される。

また、形状記憶合金の収縮力を利用して移動子を往復動させて、機器内部の一面に突き当てることにより触覚機能を付与する使用方法も考えられるため、その場合の耐久性も問題視されている。

本発明は上記実状に鑑み、組み立てが容易であり、信頼性が高いアクチュエータの提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１のアクチュエータは、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、前記第１突起部の高さは、前記窪み部の深さよりも高い。

請求項１のアクチュエータによれば、弾性部材の弾性力によって移動子と固定子が取り付けられ、移動子と前記固定子との何れか一方に固定される取り付け手段を備えるので、衝撃、振動などを受けても分解せず、機械的信頼性が高い。
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、第１突起部の高さは、窪み部の深さよりも高いので、移動子と固定子のストッパ機構が構成され、アクチュエータが衝撃、振動を受けた際にも強く、耐衝撃性、耐振動性に優れる。

請求項２のアクチュエータは、請求項１に記載のアクチュエータにおいて、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突起部を有有している。

請求項２のアクチュエータによれば、形状記憶合金が、複数の第１突起部、窪み部、および複数の第２突起部で挟着されるので、形状記憶合金の収縮動作を、動作信頼性高く、形状記憶合金の長手方向に垂直な方向の動作に変換できる。

請求項３のアクチュエータは、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備え、前記第１突起部の高さは、前記窪み部の深さよりも高い。

請求項３のアクチュエータによれば、段付きねじと弾性部材とで、移動子と固定子が取り付けられ、衝撃、振動などを受けても分解せず、機械的信頼性が高い。
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、第１突起部の高さは、窪み部の深さよりも高いので、移動子と固定子のストッパ機構が構成され、アクチュエータが衝撃、振動を受けた際にも強く、耐衝撃性、耐振動性に優れる。

請求項４のアクチュエータは、請求項３に記載のアクチュエータにおいて、前記移動子は、複数の第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突起部を有している。

請求項４のアクチュエータによれば、形状記憶合金が、移動子の複数の第１突起部と、固定子の窪み部および第２突起部とで挟着されるので、形状記憶合金の収縮動作を、動作信頼性高く、形状記憶合金の長手方向に垂直な方向の動作に変換できる。

請求項５のアクチュエータは、請求項２または請求項４に記載のアクチュエータにおいて、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ている。

請求項５のアクチュエータによれば、形状記憶合金が溝部に掛け渡されるので、形状記憶合金がアクチュエータ外部に外れず、破損、断線することが抑制される。

請求項６のアクチュエータは、請求項５に記載のアクチュエータにおいて、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。

請求項６のアクチュエータによれば、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るので、アクチュエータの破損、断線をより確実に抑制できる。

本発明によれば、組み立てが容易であり、信頼性が高いアクチュエータを達成することが可能となる。

(ａ)は本発明に係る実施形態のアクチュエータを示す斜視図、(ｂ)は(ａ)のＡ−Ａ線断面図、(ｃ)は(ｂ)のＢ部拡大図。 (ａ)は固定子を示す斜視図、(ｂ)は固定子の正面図、(ｃ)は固定子の平面図、(ｄ)は固定子の底面図。 (ａ)は移動子を示す斜視図、(ｂ)は移動子の正面図、(ｃ)は移動子の平面図、(ｄ)は移動子の底面図。 (ａ)は段付きネジを示す正面図、(ｂ)は段付きネジを示す平面図。 (ａ)は圧縮コイルバネを示す正面図、(ｂ)は圧縮コイルバネを示す平面図。 (ａ)〜(ｃ)はアクチュエータの組立工程を示す斜視図。 アクチュエータの組立工程を示す正面図。 アクチュエータの組立工程を示す正面図。 アクチュエータの組立工程を示す正面図。 (ａ)は形状記憶合金ワイヤに通電した場合のアクチュエータを示す斜視図、(ｂ)は形状記憶合金ワイヤへの通電を停止した場合のアクチュエータを示す斜視図。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
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。

アクチュエータ１は、固定子２と、移動子３と、固定子２、移動子３間に挟んで波状に配置される形状記憶合金ワイヤ４とを備えている。
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。

また、固定子２の隣接する固定側突起部２ｔ間に形成される固定側窪み部２ｋに、移動子３の移動側突起部３ｔが嵌合されるようになっており、移動子３の隣接する移動側突起部３ｔ間に形成される移動側窪み部３ｋに、固定子２の固定側突起部２ｔが嵌合されるようになっている。

本構成により、形状記憶合金ワイヤ４を固定子２と移動子３との間に配置して、固定子２の固定側窪み部２ｋに移動子３の移動側突起部３ｔの先端部を当接させるとともに、移動子３の移動側窪み部３ｋに固定子２の固定側突起部２ｔの先端部を嵌合させることで、両端で固定されている形状記憶合金ワイヤ４に一定の張力が付与される。

図１(ｃ)に示すように、移動子３の一方端部は、一方端部の段付きネジ５ａが固定子２に螺刻される雌ネジ２ａ１に螺着されることにより、段付きネジ５ａに挿通される圧縮コイルバネ６ａが圧縮され、圧縮コイルバネ６ａの圧縮変形ｘ１による弾性力Ｆ１により、固定子２に取着される。
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。

同様に、移動子３の他方端部は、他方端部の段付きネジ５ｂが固定子２に螺刻される雌ネジ２ｂ１に螺着されることにより、段付きネジ５ｂに挿通される圧縮コイルバネ６ｂが圧縮され、圧縮コイルバネ６ｂの圧縮変形ｘ２による弾性力Ｆ２により、固定子２に取着される。
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。

形状記憶合金ワイヤ４は、一方端部が固定子２に固定される電極７ａに螺着される雄ネジｎ１によって取着され、他方端部が固定子２に固定される電極７ｂに螺着される雄ネジｎ２によって取着されている。

取り付けられた形状記憶合金ワイヤ４には、取り付けに際しての取り付け張力ｔ１(図６(ｃ)参照)と圧縮コイルバネ６ａの弾性力Ｆ１と圧縮コイルバネ６ｂの弾性力Ｆ２とにより、所定の張力Ｔ(図１(ｂ)参照)が付与される。

上記構成により、形状記憶合金ワイヤ４は、段付きネジ５ａ、５ｂにそれぞれ挿通される圧縮コイルバネ６ａ、６ｂの弾性力Ｆ１、Ｆ２により、移動子３によって固定子２に近接する(密接する)ように押圧されている。

アクチュエータ１は、移動子３の複数の移動側突起部３ｔと固定子２の固定側突起部２ｔに掛け渡され波状に配置された形状記憶合金ワイヤ４に、電気接続線ｃ１、ｃ２を介して、通電することにより、形状記憶合金ワイヤ４が収縮して直線状に張る方向の形状になることで、形状記憶合金ワイヤ４が移動子３を固定子２から離隔するように押圧し、図１(ａ)のα１のように、移動子３が変位することとなる。

以下、アクチュエータ１の構成要素について詳述する。
＜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、形状記憶合金ワイヤ４を這わせるため絶縁する必要があり、表面にアルマイト処理を行っている。また、形状記憶合金ワイヤ４は通電して熱により収縮させるため、放熱の必要がある。この点で、アルミニウムは、熱伝導性が高く放熱性が良好であり、好ましい。その他、アルミニウムは、加工性が良いという利点がある。なお、固定子２の絶縁が行えれば、アルマイト処理以外の方法を採用してもよい。
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。

固定子２の一方端縁部には、一方側の径が小さいとともに他方側の径が大きい段付き穴２ａが貫設されている。段付き穴２ａの小径部は、雌ネジ２ａ１がタップなどで螺刻されている。そして、段付き穴２ａの大径部として、雌ネジ２ａ１より大きい径の拡径孔２ａ２が雌ネジ２ａ１に対して段付き部２ａ３もって形成されている。

固定子２の段付き穴２ａより中央側には、貫通孔２ｃ１が貫設され、貫通孔２ｃ１には、電極７ａが圧入や接着剤などで固定されている。電極７ａは、形状記憶合金ワイヤ４に電圧を印加する(電流を流す)ためのものである。
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。

同様に、固定子２の他方端縁部には、一方側の径が小さいとともに他方側の径が大きい段付き穴２ｂが貫設されている。段付き穴２ｂの小径部は、雌ネジ２ｂ１がタップなどで螺刻されている。そして、段付き穴２ｂの大径部として、雌ネジ２ｂ１より大きい径の拡径孔２ｂ２が、雌ネジ２ｂ１に対して段付き部２ｂ３もって形成されている。

固定子２の段付き穴２ｂより中央側には、貫通孔２ｃ２が貫設され、貫通孔２ｃ２には、電極７ｂが圧入や接着剤などで固定されている。電極７ｂは、電極７ａとともに形状記憶合金ワイヤ４に電圧を印加する(電流を流す)ためのものである。
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。

＜移動子３＞
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３は、固定子２と対向して、形状記憶合金ワイヤ４を這わせるため絶縁する必要があり、表面にアルマイト処理を行っている。また、移動子３は、固定子２と同様、形状記憶合金ワイヤ４に通電して熱により収縮させるため、放熱させる必要がある。この点で、アルミニウムは、熱伝導性が高く放熱性が良好であり、好ましい。その他、アルミニウムは、加工性が良いという利点がある。

移動子３は、中央部に、固定子２の固定側窪み部２ｋに嵌合される複数の突起状の移動側突起部３ｔと、固定子２の固定側突起部２ｔが嵌合される窪み状の移動側窪み部３ｋとが交互に波状に形成されている。ここで、移動子３の突起状の移動側突起部３ｔの高さは、固定子２の固定側窪み部２ｋの深さより高く形成され、移動子３の固定子２に対するストッパの役割を担っている。
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。

そして、移動子３の一方端縁部には、段付き穴３ａが貫設されている。段付き穴３ａは、固定子２と対向する一方側に小径の孔３ａ１が形成され、他方側に、小径の孔３ａ１より径が大きい大径の孔３ａ２が、小径の孔３ａ１に対して段付き部３ａ３をもって形成されている。
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。

同様に、移動子３の他方端縁部には、段付き穴３ｂが貫設されている。段付き穴３ｂは、固定子２と対向する一方側に小径の孔３ｂ１が形成され、他方側に、小径の孔３ｂ１より径が大きい大径の孔３ｂ２が、小径の孔３ｂ１に対して段付き部３ｂ３をもって形成されている。
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。

なお、固定子２、移動子３を、それぞれアルミニウムで製作する場合を例示しているが、絶縁性、放熱性、加工性(量産性)などの説明した条件を満たせれば、アルミニウム以外の他の材料を使用してもよい。また、固定子２、移動子３の絶縁が行えれば、アルマイト処理以外の方法を採用してもよいのは勿論である。

＜段付きネジ５ａ、５ｂ＞
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。

同様に、段付きネジ５ｂは、細径の雄ネジ部５ｂ１と、雄ネジ部５ｂ１より大きな径の拡径部５ｂ２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５ｂ３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。

＜圧縮コイルバネ６ａ、６ｂ＞
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。

圧縮コイルバネ６ａは、段付きネジ５ａのネジ頭５ａ３に当てて拡径部５ａ２に装着され、図１(ｃ)に示すように、段付きネジ５ａの雄ネジ部５ａ１が固定子２の段付き穴２ａの雌ネジ２ａ１に螺着される。これにより、圧縮コイルバネ６ａの圧縮による弾性力が移動子３と固定子２とが近接(密接)するように働く構成である。
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。

同様に、圧縮コイルバネ６ｂは、段付きネジ５ｂの拡径部５ｂ２の外径より大きな内径ｓ３を有するとともに、固定子２の段付き穴２ｂの半貫通孔２ｂ２の内径よりも大きな外径ｓ４を有している。また、図１(ｃ)に示すように、圧縮コイルバネ６ｂは、移動子３の段付き穴３ｂの小径の孔３ｂ１より大きな径を有し、移動子３の段付き穴３ｂの段付き部３ｂ３に当接するとともに、段付きネジ５ｂのネジ頭５ｂ３に当接する構成である。

圧縮コイルバネ６ｂは、段付きネジ５ｂのネジ頭５ｂ３に当てて拡径部５ｂ２に装着され、図１(ｃ)に示すように、段付きネジ５ｂの雄ネジ部５ｂ１が固定子２の段付き穴２ｂの雌ネジ２ｂ１に螺着される。これにより、圧縮コイルバネ６ｂの圧縮による弾性力が移動子３と固定子２とが近接(密接)するように働く構成である。
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＞
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＞
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。

また、アクチュエータ１では、移動子３の移動側突起部３ｔの高さを、固定子２の固定側窪み部２ｋの深さよりも高く形成することにより、確実に移動子３の移動側突起部３ｔが固定子２の固定側窪み部２ｋに当接する構造としている。
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。

一方、形状記憶合金ワイヤ４は、一定の初期応力を発生させて使用する必要がある。
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。

アクチュエータ１の動作上、移動子３は固定子２から離隔するように動くが、これを実現するため、これらを段付きネジ５ａ、５ｂを用いて、円筒形状の圧縮コイルバネ６ａ、６ｂの弾性力で、移動子３を固定子２に固定する。
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。

形状記憶合金ワイヤ４の初期張力Ｔは、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２つの圧縮コイルバネ６ａ、６ｂのばね定数ｋ１、ｋ２とその変位ｘ１、ｘ２による弾性力Ｆ１、Ｆ２に基づき一定の力を発生させる。
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。

このような構造にすることにより、移動子３と固定子２を有するアクチュエータ１の動作の妨げになることなく、かつ、移動子３と固定子２とは、段付きネジ５ａ、５ｂと圧縮コイルバネ６ａ、６ｂで固定されているため、振動および／または衝撃で分解することがなく、容易に分解しない構造を実現できた。

＜アクチュエータ１の組立方法＞
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。

（１）まず、図６(ａ)に示すように、固定子２の両端部に形成されている一対の貫通孔２ｃ１、２ｃ２に、電極７ａ、７ｂをそれぞれ、圧入や接着剤を用いて固定する。
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。

（２)続いて、図６(ｂ)に示すように、形状記憶合金ワイヤ４の一方端部を、固定用の雄ネジｎ１に係合させて、固定用の雄ネジｎ１を固定子２に固定された一方の電極７ａの雌ネジ７ａ１に螺着して、形状記憶合金ワイヤ４の一方端部を電極７ａに取着する。

（３）そして、図６(ｃ)に示すように、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に形状記憶合金ワイヤ４を所定の張力ｔ１をかけて掛け渡すようにして、固定子２の固定側窪み部２ｋに移動子３の移動側突起部３ｔの先端が当接されるように位置合わせを行い、形状記憶合金ワイヤ４を移動子３の移動側突起部３ｔの溝部３ｍと固定子２の固定側突起部２ｔおよび固定側窪み部２ｋとに沿わせて、固定子２と移動子３とで挟着する。

（４）続いて、図７に示すように、移動子３に形成されている取付穴の段付き穴３ａ、３ｂとこれに対向する固定子２の段付き穴２ａ、２ｂにそれぞれ、圧縮コイルバネ６ａ、６ｂが取着された段付きネジ５ａ、５ｂを収納する。

（５）そして、圧縮コイルバネ６ａ、６ｂが取着された段付きネジ５ａ、５ｂをそれぞれ、図１(ｃ)に示すように、段付きネジ５ａ、５ｂの拡径部５ａ２、５ｂ２が、固定子２の段付き穴２ａ、２ｂの段付き部２ａ３、２ｂ３に当接するまで、雌ネジ２ａ１、２ｂ１に螺着する。これにより、移動子３が、圧縮コイルバネ６ａ、６ｂの圧縮変形ｘ１、ｘ２による弾性力Ｆ１、Ｆ２により、固定子２に取着される。

（６）続いて、図８に示すように、固定子２と移動子３とで挟着された形状記憶合金ワイヤ４の他方端部を、固定用の雄ネジｎ２を移動子３の貫通孔３ｃ２を挿通させて固定子２に固定された他方の電極７ｂの雌ネジ７ｂ１に螺着して、形状記憶合金ワイヤ４の他方端部を他方の電極７ｂに取着する。
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。

（７）最後に、余分な形状記憶合金ワイヤ４の他方端部の線材を切断する。そして、図９に示すように、固定子２の下方に突出した電極７ａ、７ｂにそれぞれ電気接続線ｃ１、ｃ２を半田付けなどして接続してアクチュエータ１が完成する。

＜アクチュエータ１の作動方法＞
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。

（２）この通電により、アクチュエータ１の形状記憶合金ワイヤ４は発熱されて収縮し、波状の形状から直線状に張る方向の形状に変化する。この形状記憶合金ワイヤ４の形状変化により、図１０(ａ)の矢印α２に示すように、移動子３が圧縮コイルバネ６ａ、６ｂの弾性力に抗して固定子２から離隔して持ち上がる。

なお、図１０(ａ)は、形状記憶合金ワイヤ４に通電した場合のアクチュエータ１を示す斜視図であり、図１０(ｂ)は、形状記憶合金ワイヤ４への通電を停止した場合のアクチュエータ１を示す斜視図である。

（３）電源駆動回路からの通電を終了すると、形状記憶合金ワイヤ４への通電が絶たれ放熱され、形状記憶合金ワイヤ４は、元の形状に戻り、移動子３は、圧縮コイルバネ６ａ、６ｂの弾性力により、図１０(ｂ)の矢印α３に示すように、固定子２に押し付けられる元の状態に復元する。

以上、本実施形態のアクチュエータ１は、下記の効果を奏する。
（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。

また、形状記憶合金ワイヤ４を移動子３の溝部３ｍに掛け渡すことにより、アクチュエータ１に何らかの衝撃や振動が加わった場合にも、形状記憶合金ワイヤ４の位置がずれたり、脱落することを確実に防止できる。

（２）段付きネジ５ａ、５ｂは、それぞれ移動子３の段付き穴３ａ、３ｂを挿通して固定子２の段付き穴２ａ、２ｂの雌ネジ２ａ１、２ｂ１に螺着される。そして、円筒状の圧縮コイルバネ６ａ、６ｂのそれぞれは、移動子３の段付き穴３ａ、３ｂの段付き部３ａ３、３ｂ３(図１(ｃ)参照)で押圧されて圧縮変形し、圧縮コイルバネ６ａ、６ｂの弾性力により、形状記憶合金ワイヤ４に一定の張力が付加される。そのため、アクチュエータ１が落下したり、何らかの衝撃が加わっても、アクチュエータ１自体が分解することがない。

（３）移動子３の溝部３ｍに形状記憶合金ワイヤ４を掛け渡し、円筒状の圧縮コイルバネ６ａ、６ｂと段付きネジ５ａ、５ｂで固定するという簡易な構成のため、簡易な組立方法で済み、組立工数を大幅に短縮できる。そのため、アクチュエータ１の組立コストの低減が可能であり、生産性が高い。

（４）移動子３の移動側突起部３ｔが固定子２の固定側窪み部２ｋに当接されるため、ストッパ機構として作用し、過負荷がアクチュエータ１に加わった場合にも、移動側突起部３ｔの溝部３ｍ内の形状記憶合金ワイヤ４が損傷したり、断線することが抑制される。

（５）移動子３の溝部３ｍに形状記憶合金ワイヤ４がはみ出ることなく嵌るため、形状記憶合金ワイヤ４の移動子３への掛け渡しが容易であり、過負荷により形状記憶合金ワイヤ４が押し潰されて損傷することを回避できる。
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。

＜＜変形例＞＞
（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。

（２）前記実施形態では、移動子３に移動側突起部３ｔ、溝部３ｍ、移動側窪み部３を形成し、固定子２に固定側突起部２ｔと固定側窪み部２ｋを形成する場合を例示したが、固定子２に突起状の移動側突起部３ｔ、窪み状の溝部３ｍ、窪み状の移動側窪み部３ｋを形成し、移動子３に突起状の固定側突起部２ｔと窪み状の固定側窪み部２ｋを形成するように構成してもよい。
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。

（３）形状記憶合金ワイヤ４は、帯状の線材でもよく、形状記憶合金ワイヤ４の形状は、本発明の作用効果を奏する形状であれば、限定されない。

（４）前記実施形態では、弾性部材として圧縮コイルバネ６ａ、６ｂを例示したが、圧縮変形して弾性力を生ずる弾性部材であれば、その他のスプリング、ゴムなど圧縮コイルバネ以外の弾性部材を適用してもよい。

（５）前記実施形態では、段付きネジ５ａ、５ｂを固定子２に当接させてネジ止めする構成を例示したが、固定子２と移動子３とを、圧縮コイルバネ６ａ、６ｂなどの弾性部材の弾性力をもって取着すればよいので、固定子２と移動子３との構成を交代して、段付きネジ５ａ、５ｂを移動子３に当接させてネジ止めする構成としてもよい。

（６）前記実施形態では、固定子２、移動子３の形状は、細長い形状を例示して説明したが、その他の矩形状の直方体や、円柱形状でもよく、本発明の作用効果を奏すれば、固定子２、移動子３の形状は任意に選択できる。

（７）前記実施形態では、取り付け手段として、段付きネジ５ａ、５ｂを例示したが、取り付け手段は、段付きであれば、ネジ止めで固定しなくとも、圧入や接着剤で固定してもよく、段付きネジ５ａ、５ｂ以外の段付きのピンでもよい。また、固定子２と移動子３とを弾性力で取り付け、固定子２と移動子３との何れか一方に固定する構成であれば、段付きネジ５ａ、５ｂ、段付きのピン以外の取り付け手段を適用してもよい。例えば、圧縮コイルバネ６ａ、６ｂなどの弾性部材を、固定子２と移動子３とが密接するように押圧して、固定子２と移動子３との何れかに圧入、接着剤、ネジ止めなどで固定する固定部材を用いてもよい。

（８）前記実施形態では、段付きネジ５ａ、５ｂ、圧縮コイルバネ６ａ、６ｂなどの取り付け手段をアクチュエータ１の端部近傍に設ける場合を例示したが、取り付け手段をアクチュエータ１の端部近傍以外に設ける構成としてもよい。なお、取り付け手段はアクチュエータ１の端部近傍に設ける方が、固定子２と移動子３とを取り付ける上では、より好ましい。

以上、本発明の種々の実施形態を述べたが、その説明は典型的であることを意図している。従って、本発明の範囲内で様々な修正と変更が可能である。すなわち、本発明は発明の趣旨を変更しない範囲において変更可能である。

１ アクチュエータ
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 (6)

1. 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、
   前記第１突起部の高さは、前記窪み部の深さよりも高い
   ことを特徴とするアクチュエータ。
2. 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。
3. 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、
   前記第１突起部の高さは、前記窪み部の深さよりも高い
   ことを特徴とするアクチュエータ。
4. 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。
5. 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。
6. 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に記載のアクチュエータ。

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