JPH03128685A - 形状記憶材の複合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は形状記憶材の線材を螺線状に成形して構成した
筒体の内部に形状記憶材を収納した形状記憶材の複合体
に関するものである。

〈従来の技術〉 現在、一定の温度条件のもとに所定の形状を記憶させ、
これを所望の形状に変形させた後、所定温度以上に再加
熱すると記憶形状を回復することが出来る形状記憶合金
又は形状記憶樹脂等の形状記憶材が開発されている。

前記形状記憶合金は、該合金を記憶させるべき形状に拘
束して３００℃〜６００℃の範囲に加熱すると、金属組
織がオーステナイト相（Ａ相）となり、このとき形状記
憶合金の原子が拘束形状に応した配列状態となる。そし
て前記温度範囲から冷却することによって形状記憶合金
の組織をマルテンサイト相（Ｍ相〉に変態させ、Ａ相に
於ける原子配列を固定することで、拘束形状を記憶させ
ることが出来る。

形状記憶合金のＭ相に於ける横弾性係数はＡ相に於ける
横弾性係数よりも小さいため、Ｍ相状態の形状記憶合金
を変形させることは容易であり、且つＭ相からＡ相への
変態に伴う記憶形状を回復する際に力を発生し、この力
により外部に仕事をなすことが出来る。

また前記形状記憶樹脂は、該樹脂を約１２０℃以上の温
度で成形し、４０℃以下の温度に冷却することによって
成形状態の分子配列を固定することで形状を記憶させる
ことが出来る。そして冷却状態にある形状記憶樹脂を約
６０℃〜７０℃の範囲に加熱して所望の形状に変形させ
、その後約６０℃〜８０℃に加熱することで記憶形状を
回復させることが出来る。

上記の如く、形状記憶合金或いは形状記憶樹脂を形状回
復温度以下の低温域で所望の或いは任意の形状に変形さ
せても、形状回復温度以上に加熱することで、該合金或
いは樹脂の記憶形状を回復させることが出来る。

上記形状記憶合金或いは形状記憶樹脂としては、通常線
状或いは板状に成形されると共に、比較的単純な形状、
例えばバネ等の形状を記憶させて用いられている。

上記形状記憶合金或いは形状記憶樹脂の形状回復は非可
逆的であるため形状回復後、初期形状に復帰させるため
には、何等かの外力を付与することが必要である。この
ため、上記技術にあってはバイアスバネ等を設け、該ハ
ネ等の付勢力によって形状回復後の合金をるいは樹脂を
初期形状に復帰させるように構成している。

〈発明が解決しようとした課題〉 上記従来の技術にあっては、形状記憶合金或いは形状記
憶樹脂等の形状記憶材が記憶形状を回復した後初期形状
に復帰させるために、該形状記憶材に外力を作用させる
ことが不可欠の条件となっている。

このため、形状記憶材を用いて多関節の駆動装置を構成
しようとした場合、各関節毎に形成するバネ等の外力付
与手段の構成が複雑となり、且つ駆動装置の構造が複雑
となる等の問題がある。

本発明の目的は可逆的形状変化をなし得る形状記憶材の
複合体、或いは多関節機能を有する形状記憶材の複合体
を提供せんとしたものである。

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するために本発明に係る形状記憶材の複
合体は、形状記憶材の線材を螺線状に成形して構成され
且つ所定の形状を記憶した筒体と、前記筒体内に収納さ
れると共に該筒体と一体化され且つ該筒体に記憶された
形状とは異なる形状を記憶した形状記憶材とにより構成
されるものである。

また他の形状記憶材の複合体は、異なる形状を記憶させ
た複数の形状記憶材を互いに断熱して並列させると共に
、形状記憶材の線材を螺線状に成形して構成され且つ所
定の形状を記憶した筒体内に収納し、前記複数の形状記
憶材と前記筒体とを一体化したものである。

また他の形状記憶材の複合体は、前記各複合体に於いて
、前記筒体を構成する形状記憶材及び該筒体に収納され
る形状記憶材が形状記憶合金であり、前記筒体の一端と
該筒体内に収納された形状記憶材の一端とを電気的に接
続して構成されるものである。

前記各形状記憶材の複合体に於いて、形状記憶材の線材
を螺線状に成形して構成した筒体を可撓性を有する材料
によって被覆することが好ましい。

く作用〉 上記第１の手段によれば、形状記憶材（形状記憶合金、
形状記憶樹脂等）の複合体（以下、単に１複合体」とい
う）を、形状記憶材の線材を螺線状に成形して構成され
且つ予め所定の形状を記憶した筒体（以下ｒ筒体ｊとい
う）と、前記筒体が記憶した形状とは異なる形状を記憶
した形状記憶材（以下ｒ記憶材」という）を前記筒体内
に収納し、これ等を一体化して構成したので、複合体の
温度に応して３Ｓ　７２合体を構成する筒体及び記憶材
が記憶形状を回復することで、複合体を温度に応した形
状に変形させることが出来る。

例えば、筒体の形状回復温度を低く設定すると共に複合
体の待機状態の形状を記憶させ、且つ記憶材の形状回復
温度を高く設定すると共に目的の機能を発揮し得る形状
を記憶させた場合、複合体の温度を上昇させると、先ず
形状回復温度の低い筒体が記憶形状を回復し、このとき
複合体の形状は待機状態となる。更に複合体の温度を上
昇させると、筒体に収納された記憶材が記憶形状を回復
し、この形状回復に伴って筒体が変形する。従って、複
合体が記憶材の形状回復に伴って変形することで、該記
憶材の形状回復が終了したときに目的の機能を発揮する
ことが出来る。

また複合体の温度が降下した場合には、記憶材の剛性が
低くなり、且つ筒体が形状回復状態にあることから、複
合体の形状は筒体が記憶した形状に変形する。従って、
複合体の形状は待機状態となる。

上記第２の手段によれば、異なる形状を記憶させた複数
の記憶材を互いに断熱して並列させると共に筒体内に収
納し、該筒体と記憶材とを一体化して構成したので、複
合体を構成する筒体或いは該筒体に収納された個々の記
憶材を選択的に加熱することで、加熱された記憶材の記
憶形状を回復させることが出来る。従って、複合体を構
成する筒体或いは複数の記憶材を選択的に且つ連続的に
加熱及び非加熱状態としたことによって複合体に経時的
な形状変化を行わせることが出来る。

また上記第３の手段によれば、記憶材を形状記憶合金と
し、複合体を構成する筒体の一端と該筒体に収納された
記憶材の一端とを接続したので、筒体を導線として用い
ることが出来、このため、筒体に収納された記憶材にｉ
ｌ電することで筒体及び記憶材を発熱させることが出来
る。

上記各手段に於いて、筒体を可撓性を有する材料によっ
て被覆した場合には、複合体の表面に柔軟性を持たせる
ことが出来る。

〈実施例〉 以下上記手段を適用した複合体の実施例について図を用
いて説明する。

〔第１実施例〕 第１図は第１実施例に係る複合体の説明図、第２図は筒
体の説明図、第３図は記憶形状の説明図、第４図は複合
体が変形したときの説明図である。

図に於いて、複合体Ａは予め所定の形状を記憶させた筒
体ｌに該筒体１とは異なる形状を記憶した記憶材２を収
納すると共に筒体ｌと一体化して構成されている。

前記複合体Ａを構成する筒体ｌ及び記憶材２としては、
形状記憶機能を有する所謂形状記憶合金又は形状記憶樹
脂の全てを用いることが可能である。

前記形状記憶合金として、例えばニアケル−チタン（Ｎ
ｉ−Ｔｉ）糸形状記憶合金、ニッケルーチタン−コバル
ト（Ｎｉ　−Ｔｉ−Ｃｏ）糸形状記憶合金、銅−亜鉛一
アルミニウム（Ｃｕ−Ｚｎ−ＡＩ＞系形状記憶合金等が
知られている。また形状記憶樹脂としては、例えばポリ
ノルボルネン、スチレン・ブタジェン共重合体、ポリウ
レタン等が知られている。

前記Ｎｉ　−Ｔｉ系形状記憶合金は形状回復温度範囲が
比較的高く、約３０℃〜１２０℃の範囲に設定されてい
る。また横弾性係数も比較的高い値が得られる。

前記Ｎｉ　−Ｔｉ　−Ｃｏ系形状記憶合金は形状回復温
度範囲が約−３０℃〜３０℃の範囲に設定されており、
横弾性係数はＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金よりも高い値が
得られる。

前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系形状記憶合金は形状回復温度範
囲が約−１００℃〜１００℃と最も広い範囲に設定され
ているが、横弾性係数は最も低い値となっている。

このように、各形状記憶合金毎に夫々異なった性質を有
しているため、これ等の形状記憶合金を本発明に係る筒
体１．記憶材２として用いる場合には、形状回復温度、
横弾性係数等を考慮して目的に応じて選択することが必
要である。

また上記各形状記憶合金に於ける形状回復温度は、化学
成分、加工率、記憶処理温度等の相乗効果により夫々の
形状回復温度範囲内に於ける所望の値に設定することが
可能である。

本実施例では、筒体ｌにＮｉ　−Ｔｉ　−Ｃｏ系形状記
憶合金を用い、また記憶材２にＮｉ　−Ｔｉ系形状記憶
合金を用いることで、これ等の筒体ｌ及び記憶材２の形
状回復温度を異なった値に設定している。

本実施例では、記憶材２に対する記憶処理温度を約５５
０℃として処理することによって、記憶材２の形状回復
温度約１１０℃として設定している。

また筒体１の形状回復温度約−５℃として設定している
。

前記筒体ｌは第２図に示すように、形状記憶合金の線材
を螺線状に底形して筒状に構成されている。そして前記
筒体ｌを構成した後、所定の形状を記憶させている０本
実施例では筒体１を直線状に拘束して記憶処理を施すこ
とで複合体Ａの初期状態である直線状の形状を記憶させ
ている。また筒体ｌは特に形状記憶合金の超弾性現象を
利用している。

形状記憶合金の線材を螺線状に底形して筒体１を構成す
るに際し、線材を互いに密着させて巻回しても良いが、
隣接する線材の間に僅かな間隙を持って巻回することが
好ましい。

筒体ｌの隣接する線材間に間隙を形成することによって
、該筒体ｌの内部に収納した記憶材２の熱交換を効率良
〈実施することが可能である。また記憶材２が記憶形状
を回復した場合、該記憶材２の回復形状に於ける曲率の
小さい側では筒体１の間隙が小さくなり、且つ曲率の大
きい側では間隙が更に大きくなることで、記憶材２の形
状回復に伴い筒体ｌが円滑に変形することが可能である
。

前記記憶材２には、筒体１が記憶した形状以外の形状で
あって、該記憶材２が記憶形状を回復することによって
、複合体Ａが目的の仕事をなし得る形状が記憶されてい
る０本実施例では記憶材２には第３図に示すようなフン
ク状の形状が記憶されている。

また本実施例では、筒体１がＡ相状態にあり、且つ記憶
材２がＭ相状態にあるときに、筒体１の剛性が記憶材２
の剛性よりも高くなるよう構成し、且つ筒体１及び記憶
材２がＡ相状態にあるときには、記憶材２の剛性が筒体
１の剛性よりも高くなるように構成している。従って、
複合体Ａは常温状態に於いて筒体ｌの形状、即ち初期状
態となる。

また筒体１．記憶材２が共にＡ相であるときには、複合
体Ａは記憶材２の形状、即ち作動状態となる。

筒体ｌと記憶材２とを一体化して複合体人を構成する場
合について説明すると、上記の如くして夫々所定の形状
を記憶した筒体ｌ、記憶材２を形状回復温度以下の温度
状態に於いて互いに同一の形状、例えば直線状に変形さ
せ、記憶材２を筒体１の内部に挿入して互いに密着させ
ることで複合体Ａを構成することが可能である。

また形状回復温度以下の温度状態に於いて、筒体１の内
部にエアチューブ等を挿入して膨張させ、これにより筒
体ｌの径を膨張させた状態で記憶材２を挿入し、その後
筒体１を形状回復温度以上に加熱して形状を回復させ、
筒体１を記憶材２に密着させることで記憶材２と筒体１
とをゴ体化させることも可能である。

上記の如く、筒体ｌと記憶材２とを密着させることによ
って、筒体１と記憶材２とを一体化することが可能であ
るが、これ等筒体１と記憶材２との間に約０．２ｍ〜０
．５ｆｉ程度の間隙を形成しても良い。

上記の如くして構成された複合体Ａの形状は、筒体１．
記憶材２を一体化するのに適した形状を有している。即
ち、前記状態に於ける複合体Ａの形状は筒体１の記憶形
状或いは記憶材２の記憶形状等特定の形状を有するもの
ではない。

このような状態に於ける複合体Ａを加熱し該複合体Ａの
温度が約−５℃以上になると、筒体ｌの記憶形状が回復
する。このとき、筒体ｌの＆［ｌ織はＡ相であり、且つ
記憶材２の＆ｌｌ織はＭ相である。

従って、筒体１によって発生する力が記憶材２の剛性に
打ち勝って、複合体Ａを第１図に示す形状、即ち初期状
態にまで変形させる。

複合体Ａの温度が上昇し約１１０℃以上になると、筒体
ｌ、記憶材２の組織が共にＡ相となることから、記憶材
２は筒体ｌの剛性に抗して記憶形状を回復する。従って
、複合体Ａは第４図に示す形状に変形する。このときの
複合体への形状変化によって目的の仕事をなすことが可
能となる。

同図に示す如く、複合体Ａが記憶材２の記憶形状に変形
したとき、筒体１は記憶材２の回復形状に伴って無理無
く変形することが可能である。即ち、筒体１が形状記憶
合金を螺線状に成形して形成されることから、該筒体１
は無指向性を有することとなる。従って、筒体ｌに加え
られる外力の方向に応して変形することが可能となる。

複合体Ａの温度が降下し約１１０℃以下になると、記憶
材２のｍ織がＭ相となり、且つ筒体ｌの＆ｌｌ織はＡ相
を維持するため、筒体ｌが記憶材２に抗して記憶形状で
ある直線状に復帰する。この形状復帰に伴い複合体Ａは
第１図に示す形状に変形することで初期状態に復帰する
。

上記の如く作動する複合体Ａは、例えば円筒状の被駆動
物体を把持するための把持手段として用いることが可能
である。即ち、記憶材２が記憶形状を回復したときの形
状を被駆動物体の径と等しく設定した場合には、複合体
Ａの温度が上昇し、記憶材２が記憶形状を回復したとき
に筒体１が被駆動物体と接触して該被駆動物体を把持す
ることが可能となる。

本実施例に於いて、筒体１．記憶材２として異なる材質
の形状記憶合金を用いたが、同一種類の形状記憶合金を
用いても良いことは当然である。

即ち、本実施例では異なる材質の形状記憶合金の材質を
用いることで、異なる形状回復温度を得ているが、同一
材質の形状記憶合金に異なる記憶処理温度で記憶処理す
ることによって、形状回復温度を異なった値に設定する
ことは容易である。

〔第２実施例〕 第５図は第２実施例に係る複合体の説明図、第６図は第
５図のｖｉ−ｖｙ断面説明図、第７図は第５図の■−■
断面説明図、第８図は記憶材の説明図、第９図は被覆材
の説明図、第１θ図（＾）〜（Ｅ）は複数の記憶材に記
憶させた形状の説明図、第１１図は複合体の動作説明図
である。

複合体Ｂは第５図に示すように、アーム部Ｂ、の先端を
二股に分割した指部８１８３を有するマニピュレータと
して形成されている。

複合体Ｂは複数の記憶材１１ａ−１１ｃを夫々被覆材１
２によって断熱し、且つ該被覆材１２を介して互いに接
触させて並列させると共に、前記記憶材１１ａ〜ｌｌｃ
を、形状記憶合金の線材を螺線状に成形して形成した筒
体１３ａ−１３ｃに収納して一体化して構成されている
。複合体Ｂのアーム部Ｂ１には、前記筒体１３ａの内部
に記憶材１１　ａ　−１１Ｃが第６図に示すように配設
されており、指部Ｂ２には筒体１３ｂの内部に記憶材ｔ
ｉａが単独で配設され、且つ指部Ｂ、には筒体１３ｃの
内部に記憶材１１ｂが単独で配設されている。

アーム部Ｂ１と指部Ｂｔ、　ＢｓとはＹ字状に形成され
た連結部材１４によって連結されている。前記連結部材
１４は銅、アルミニウム等の導電性を有する金属によっ
て形成されている。連結部材１４の穴１４ａにはアーム
部Ｂ１を構成する筒体１３ａが嵌合され、また穴１４ｂ
、１４Ｃには夫々指部ＢＩ　Ｂｓを構成する筒体１３ｂ
、１３Ｃが嵌合されることで、複合体Ｂを構成している
。

前記穴１４ａ〜１４Ｃに対し筒体１３ａ〜１３ｃを嵌合
した後、該穴１４ａ〜１４ｃをかしめることによって、
筒体１３８％１３ｃを強固に一体化することが可能であ
る。

前記アーム部Ｂ１及び指部Ｂｔ、　Ｂｓを構成するには
、前述の実施例で説明したと同様にして記憶材１１８〜
ＩＩＣを夫々筒体１３ａ〜１３Ｃに挿入して一体化する
ことが可能である。

前記の如く構成した複合体Ｂに於いて、記憶材１１　ａ
−１１Ｃの何れかが記憶形状を回復する際に発生する力
は、被覆材１２を介して筒体１３ａ或いは１３ｂ、１３
ｃに伝達され、更に筒体１３ａ−１３ｃから他の記憶材
１１ａ〜ｌｌｃに伝達されることで、複合体Ｂ全体が変
形し得るように構成されている。

前記記憶材１１３〜ｌｌｃとして、本実施例では前述の
実施例と同様にＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金を用いている
。

記憶材１１　ａ　、　１１　ｂは形状記憶合金の単一線
材で形成されている。記憶材１１ｃは第８図に示すよう
に、夫々所定の長さを持って切断された形状記憶合金の
線材によって記憶材１１ｃ＋〜１１ｃ３を形成し、これ
等の記憶材１１ｃ、〜１１ｃ３を導電性を有する接合部
材１５ａ、１５ｂによって接合して形成されている。

前記記憶材ｔｔａ、ｌｌｂの形状回復温度は約８０℃記
憶材１１Ｃ＋、　１１Ｃｚの形状回復温度は約９０℃、
記憶材１１ｃｉの形状回復温度は約１００℃として設定
されている。また筒体１３ａ−１３ｃを構成する形状記
憶合金線材としてＮｉ　−Ｔｉ　　Ｃｏ系形状記憶合金
を用いており、筒体１３ａ〜１３ｃの形状回復温度を約
−５℃に設定している。

前記記憶材１１ａ、ｌｌｂには第１０図（Ａ）　、　（
Ｂ）に示すように、アーム部Ｂ１に対応する部分には略
直線状の形状が記憶され、また指部ｔｈ、　８３に対応
する部分にはフック状に屈曲した形状が記憶されている
。記憶材ＨＣＩ、　１ｌｃｚには同図（Ｃ）　、　（Ｄ
）に示すような屈折形状が記憶されている。また記憶材
１１ｃｉには同図（Ｅ）に示すような屈折形状が記憶さ
れている。また筒体１３ａ−１３ｃには第５図に示す複
合体Ｂの初期状態の形状が記憶されている。

前記各記憶材１１ａ−１１Ｃは互いに断熱状態で筒体１
３ａ−１３ｃ内に収納されることから、各記憶材１１２
〜ｌｌｃを選択的に加熱し得るように構成した場合には
、記憶材１１２〜ＩＩＣ及び筒体１３ａ〜１３Ｃの形状
回復温度を同一温度にしても良く、また異なる温度を持
って構成しても良い。

被覆材１２は、各記憶材１１　ａ　％１１　Ｃ及び筒体
１３ａ〜１３ｃを互いに断熱状態に維持するものであり
、記憶材１１ａ−１１ｃ及び筒体１３ａ−１３ｃの形状
回復を阻害するものであってはならない。このため、本
実施例に於ける被覆材１２は第９図に示すように、中心
に孔１２ａを形成すると共に、球状の外形を持った所謂
ビーズ状に形成されている。

前記被覆材１２は本実施例ではセラミックスによって形
成されているが、他の材料例えば合成樹脂或いはガラス
等によって形成することも可能である。また被覆材１２
は断熱性の他に電気絶縁性をも有することが好ましい。

このように断熱性及び電気絶縁性を有する被覆材１２に
よって記憶材１１ａ〜１１Ｃを被覆することで、記憶材
１１３〜ＩＩＣを相互に、及びこれ等の記憶材１１ａ〜
ｌｌｃと筒体１３ａ〜１３ｃとを互いに断熱及び絶縁状
態に維持することが可能となり、記憶材１１ａ〜ＩＩＣ
及び筒体１３ａ〜１３ｃを通電によって発熱させること
が可能となる。

前記の如くビーズ状に形成した多数の被覆材１２を記憶
材１１ａ〜ｌｌｃに装着することによって、記憶材１１
ａ〜ｌｌｃ及び筒体１３ａ−１３ｃ間の断熱性を維持す
ることが可能である。また被覆材１２が多数に分割され
ていることから、記憶材ｕ　ａ−１１ｃ及び筒体１３ａ
−１３ｃが記憶形状を回復する際に、該形状回復に伴っ
て被覆材１２が夫々隣接する被覆材１２との位置を相対
的に変更することが可能であり、このため、記憶材１１
ａ　〜ｌｌｃ及び筒体１３ａ−１３ｃの形状回復動作を
阻害することがない。

また記憶材１１ａ＃ｌＩＣに被覆された被覆材１２は夫
々が分割して形成されていることから、隣接する被覆材
１２の間に微小な間隙が生じており、該間隙を通して熱
の流通が許容されている。

筒体１３ａ４１３Ｃは、記憶材１１　ａ　−１１Ｃの何
れかが記憶形状を回復する際の力の伝達手段となると共
に、複合体Ｂの外皮となるものである。即ち、本実施例
の如く複合体Ｂによってマニピュレータを構成した場合
には、筒体１３８〜１３Ｃが被駆動物体と当接し、該被
駆動物体に記憶材１１ａ−１１ｃが形状回復の際に発生
する力を伝達する機能を有するものである。

このため、筒体１３ａ−１３ｃとしては可撓性を有する
と共に、記憶材１１ａ〜ＩＩＣを一体化し得ることが必
要である。本実施例では筒体１３ａ〜１３ｃを形状記憶
合金の線材を螺線状に底形して形成することから、該筒
体１３ａ〜１３Ｃは充分な可撓性と伸縮性を有している
。

本実施例の如く、複合体Ｂによってマニピュレータを構
成した場合、被駆動物体と直接接触する部分には、柔軟
性及び可撓性を有するゴム、合成樹脂、布等によって被
覆することが好ましい。このため、複合体Ｂの指部Ｂｔ
、　Ｂｓと対応した筒体１３ｂ、１３ｃの表面には極く
薄いゴムの被覆層１６が形成されている。前記被覆層１
６を形成することによって複合体Ｂの指部Ｂｔ、　Ｂｓ
が被駆動物体と当接したときに、該被駆動物体を弾力的
に把持することが可能となる。

上記の如く構成した複合体Ｂには第６図に示すように、
筒体１３ａの内面と各記憶材１１ａ〜ＩＩＣとの間に空
隙１７を形成することが可能である６、従って、前記空
隙１７に冷却空気を流通し得るように構成した場合には
、被覆材１２を直接冷却すると共に該被覆材１２の相互
間に形成された微小間隙を通して流通する熱を遮断する
ことによって、各記憶材１１２〜ＩＩＣの断熱効果を向
上させることが可能であり、且つ各記憶材１１８〜ｌｌ
ｃ何れかへの加熱を連断した際に該記憶材の温度を速や
かに降下させることが可能となる。

また筒体１３ａ〜１３ｃが形状記憶合金の線材を隣接す
る線材間に微小な間隙を持たせて螺線状に底形されてい
ることから、記憶材１１３〜ＩＩＣと外気との熱交換を
円滑に実施することが可能である二また前記空隙１７に
所定温度に加熱した空気を流通させて各記憶材１１ａ〜
ＩＩＣ及び筒体１３ａを加熱することが可能である。こ
の場合には、各記憶材１１ａ−１１Ｃ及び筒体１３ａの
形状回復温度を異なる温度に設定しておくことが必要で
ある。

また各記憶材１１ａ〜ｌｌｃ及び筒体１３ａ〜１３Ｃに
夫々図示しないヒーター等の発熱体を添わせて配設し、
これ等の発熱体を選択的に発熱させることで記憶材１１
ａ〜ｌｌｃ及び筒体１３ａ−１３ｃを加熱することも可
能である。

本実施例では、各記憶材１１８〜ＩＩＣの一端と筒体１
３ａ−１３Ｃの一端とを接続すると共に、各記憶材１１
　ａ　−１１ｃの他端を図示しないスイッチと接続し、
筒体１３ａ〜１３Ｃを共通線として用いることで、直接
通電して各記憶材１１ａ〜ｌｌｃ及び筒体１３ａ〜１３
ｃを発熱させるように構成している。従って、本実施例
の複合体Ｂにあっては、前記各記憶材１１ａ−１１ｃの
何れかが通電されて発熱している場合、筒体１３ａ或い
は１３ｂ、１３Ｃも通電されて発熱し得るように構成さ
れている。

前記各記憶材１１　ａ　−１１Ｃ及び筒体１３ａ−１３
ｃに対する通電を制御するために、図示しないマイクロ
コンピュータ或いはシーケンサ等の制御装置を用いるこ
とが好ましい、前記の如き制御装置を用いることによっ
て、各記憶材１１ａ＝１１ｃを予め設定された順序及び
時間間隔を持って連続的に通電して複合体Ｂを経時的に
変形させることが可能となる。

上記の如く構成した複合体Ｂに於いて、各記憶材１１ａ
−１ｉｅ、筒体１３ａ−１３ＣのＡ相状態に於ける剛性
について説明すると、記憶材１１ａ、ｌｌｂの剛性は複
合体Ｂの指部Ｂ１．　Ｂ、を構成する筒体１３ｂ。

１３ｃの剛性よりも大きく設定されている。また記憶材
１１ｃの剛性はアーム８１を構成する筒１３ａ、記憶材
１１ａ、ｌｌｂの全剛性よりも大きく設定されている。

上記の如く構成した複合体Ｂの動作について第１１図（
Ａ）〜（Ｄ）により説明する。

先ず、筒体１３ａの内部に形成された空隙１７に冷却空
気を流通させ、該筒体１３ａ及び各記憶材１１ａ〜ｌｉ
ｅを略室温程度に冷却すると、筒体１３ａ　−１３０の
形状回復温度が約−５℃に設定され、且つ各記憶材１１
ａ−１１ｃ（７）形状回復温度が８０℃〜１０ｏ℃の温
度域で設定されていることから、筒体１３ａ〜１３Ｃの
みがＡ相状態となり記憶形状を回復する。

このとき複合体Ｂは同図（Ａ）に示す初期状態となる。

次に、記憶材１１ａ、ｌｌｂに予め設定された電圧を通
電すると、この通電によって記憶材１１ａ、１１ｂの組
織がＡ相となり、該記憶材１１ａ、ｌｌｂが指部Ｂｔ、
　Ｂ３に対応する筒体１３ｂ、１３Ｃの剛性に抗して第
１０図（Ａ）　、　（Ｂ）に示すフック状の記憶形状を
回復する。前記記憶材１１ａ、ｌｌｂの形状回復により
筒体１３ｂ、１３Ｃは第１１図（Ｂ）に示すように変形
する。この形状は指部Ｂ、、　Ｂ、の位置に二点鎖線で
示す円筒状の被駆動物体１８が供給されていた場合、筒
体１３ａ、１３ｂによって該被駆動物体１８を把持し得
る形状である。

次に、記憶材１１ａ、Ｉｌｂに対する通電を維持して予
め設定された電圧で記憶材１１ｃに通電すると、記憶材
１１ｃ＋、　１１Ｃｚの組織がＡ相となり第１０図（Ｃ
）。

（Ｄ）に示す形状を回復し、複合体Ｂのアーム部Ｂ１に
対応する筒体１３ａは第１１図（Ｃ）に示すように変形
し、被駆動物体１８を把持した筒体１３ｂ、　１３ｃを
平行状態を保持して上方に移動させる。

次いで、記憶材１１ｃに対する通電電圧を上昇させると
、記憶材１１ｃ、のｍ織がＡ相となり第１０図（Ｅ）に
示す形状を回復し、筒体１３ａは第１１図（Ｄ）に示す
ように変形し、被駆動物体１８を当初位置から移動させ
る。

前記移動位置に於いて、記憶材ｌｉＧに対する通電を維
持して記憶材１１ａ、ｌｌｂに対する通電を遮断すると
、該記憶材１１ａ、ｌｌｂが冷却空気によって冷却され
、速やかにＭ相に変態する。このとき、筒体１３ｂ、　
１３ｃの＆Ｉｌ織がＡ相状態にあるため、指部Ｂｇ、　
Ｂｚが直線状に変形し把持した被′駆動物体１８を解放
する。

次いで記憶材１１Ｃに対する通電を遮断すると、記憶材
１１ｃ＋〜１１Ｃ１がＭ相に変態する。このとき、複合
体Ｂのアーム部Ｂ１を構成する筒体１３ａがＡ相状態を
維持していることから、該アームＢ、が初期状態である
直線状に変形する。このとき、複合体Ｂ全体が初期状態
である同図（Ａ）の形状に復帰す上記したように複合体
Ｂによってマニピュレータを構成した場合、被駆動物体
１８を複合体Ｂの指部Ｂｔ、　Ｂ３によって把持すると
共に、把持した被駆動物体１８を移動させることが可能
である。

本実施例に於いて、被覆材１２として外形が球状に成形
されたものを用いたが、この形状に限定されるものでは
無く、例えば細長比（径に対する長さの比）の小さい円
筒状に形威した被覆材であっても良い。

上記各実施例に於いて、複合体Ａ、Ｂを構成する記憶材
２．ｌｌａ〜ＩＩＣの数は本実施例の数に限定されるも
のでは無く、目的の機能を発揮するために必要な数を用
いることが可能である。

複合体Ａを雰囲気温度によって作動、非作動状態とした
場合には、該複合体Ａを構成する個々の記憶材の形状回
復温度、Ａ相及びＭ相に於ける横弾性係数等を考慮して
個々の記憶材の材質、断面積等を設定する必要がある。

また上記各実施例に於いて、複合体Ａ、　　Ｂを構成す
る個々の記憶材に形状回復温度の異なる領域を形威し、
特定の記憶材に特定の形状を経時的に形状回復させるこ
とも可能である。即ち、記憶材に対し記憶させるべき形
状を曲げ或いは曲げと捩じりの合成形状に分解すると共
に、これ等の形状を記憶させる際の記憶処理温度を変化
させることで、一つの記憶材であっても形状回復温度を
異なる値に設定することが可能である。従って、夫々特
定の目的を達成し得る形状を記憶した複数の記憶材を一
体化することで、複合体Ａ、　Ｂに複数の目的に応じた
動作をさせることが可能となる。

また上記各実施例に於いて、主として形状記憶合金の線
材を用いて複合体Ａ、Ｂを構成した場合について説明し
たが、形状記憶樹脂の線材を用いて複合体Ａ、Ｂを構成
しても同様の作用を有するものである。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように本発明に係る複合体は、形状
記憶材の線材を螺線状に成形して構成され且つ予め所定
の形状を記憶した筒体内に、前記筒体が記憶した形状と
は異なる形状を記憶した記憶材を収納して一体化して構
成したので、複合体の温度に応して該複合体を構成する
筒体及び／又は記憶材が記憶形状を回復することで、複
合体を温度に応じて筒体或いは記憶材が記憶した形状に
変形させることが出来る。従って、筒体及び記憶材に複
合体の初期状態の形状及び複合体の動作形状等を記憶さ
せた場合には、複合体を温度に応して動作させ、或いは
初期状態で待機させることが出来る。即ち、複合体を可
逆的に形状変化させることが出来る。

また他の複合体は、異なる形状を記憶させた複数の記憶
材を互いに断熱して並列すると共に筒体内に収納し、複
数の記憶材と筒体とを一体化したので、複合体を構成す
る筒体或いは該筒体に収納された個々の記憶材を選択的
に加熱することで、加熱された記憶材の記憶形状を回復
させることが出来る。従って、筒体或いは複数の記憶材
に複合体の初期状態の形状或いは目的の動作形状等を記
憶させ、これ等の筒体及び各記憶材を選択的に且つ連続
的に加熱及び非加熱状態としたことによって、複合体を
経時的に且つ連続的に目的の動作形状に変形させ、或い
は初期形状で待機させることが出来る。即ち、複合体を
被駆動物体を駆動するためのアクチュエータとして構成
することが出来る。

また他の複合体は、筒体及び記憶材を形状記憶合金によ
って形威し、筒体の一端と該筒体に収納された記憶材の
一端とを電気的に接続したので、筒体を導線として用い
ることが出来、このため、筒体に収納された記憶材に通
電することで筒体及び記憶材を発熱させることが出来る
。

前記各複合体に於いて、筒体を可撓性を有する材料によ
り被覆した場合には、複合体の表面に柔軟性を持たせる
ことが出来る。このため複合体をアクチュエータとして
用いた場合、被駆動物体を柔軟性を持って駆動すること
が出来る等の特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例に係る複合体の説明図、第２図は筒
体の説明図、第３図は記憶形状の説明図、第４図は複合
体が変形したときの説明図、第５図は第２実施例に係る
複合体の説明図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ断面説明
図、第７図は第５図の■−■断面説明図、第８図は記憶
材の説明図、第９図は被覆材の説明図、第１Ｏ図（Ａ）
〜（Ｅ）は複数の記憶材に記憶させた形状の説明図、第
１１図は複合体の動作説明図である。 Ａ、Ｂは複合体、ｌ、１３ａ　〜１３ｃは筒体、２１１
ａ〜ｌｌｃは記憶材、１２は被覆材、１４は連結部材、
１５ａ、１５ｂは接合部材、１６は被覆層、１７は空隙
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）形状記憶材の線材を螺線状に成形して構成され且
   つ所定の形状を記憶した筒体と、前記筒体内に収納され
   ると共に該筒体と一体化され且つ該筒体に記憶された形
   状とは異なる形状を記憶した形状記憶材とにより構成し
   たことを特徴とした形状記憶材の複合体。 （２）異なる形状を記憶させた複数の形状記憶材を互い
   に断熱して並列させると共に、形状記憶材の線材を螺線
   状に成形して構成され且つ所定の形状を記憶した筒体内
   に収納し、前記複数の形状記憶材と前記筒体とを一体化
   したことを特徴とした形状記憶材の複合体。（３）前記
   筒体を構成する形状記憶材及び該筒体に収納される形状
   記憶材が形状記憶合金であり、前記筒体の一端と該筒体
   内に収納された形状記憶材の一端とを電気的に接続した
   ことを特徴とした請求項（１）又は（２）記載の形状記
   憶材の複合体。 （４）形状記憶材の線材を螺線状に成形して構成した筒
   体を可撓性を有する材料によって被覆したことを特徴と
   した請求項（１）乃至（３）何れかに記載の形状記憶材
   の複合体。