JPH04117182U - アクチユエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で、小型軽量のアクチュエータを
得る。 【構成】 形状記憶合金線３により形成された伸縮ばね
部材５に電圧を短時間だけ印加すると、ジュール熱によ
り伸縮ばね部材５が延びて縮み、歯車駆動部材８が一往
復し、この間歯車９が所定角度回転する。この所定角度
の回転により歯車９に形成された突出部９ａが出力部材
１１の自己保持片１１ｂの通過領域に位置する状態とこ
の通過領域から外れる状態とが交互に繰返される。突出
部９ａが通過領域にあるときには、自己保持片１１ｂの
掛止部１０が突出部９ａに掛止され、シャフト１１ｃが
突出した状態に保持され、突出部９ａが前記通過領域か
ら外れるときに、掛止部１０が突出部９ａに掛止され
ず、出力部材１１が図示左方向へ復帰する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば機械式接点の開閉動作に駆動力を与えまたは機構を動作させ るために使用されるアクチュエータに関し、特に形状記憶合金の熱作用による伸 縮動作を利用して駆動力を付与するアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、機械式接点等に駆動力を与えあるいはテーププレーヤの切換部に駆動力 を与えるためなどに使用されるアクチュエータとして、電磁ソレノイドが使用さ れている。従来の電磁ソレノイドはコイルが巻かれた電磁石の吸引力によりプラ ンジャを吸引するなどして出力を得ているものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような電磁ソレノイドでは、コイルを密接して大量に巻回 しなくては所望の吸引力が得ることができない。このため、製造コストの低減、 装置の軽量化の障害になっていた。また、接点の開状態（あるいは閉状態）など を保持するためには、電磁ソレノイドに連続通電をしなくてはならず、多量に電 力を消費するため、稼動コストが増加するという問題がある。 また接点の開状態などを保持することのできる電磁ソレノイドとして自己保持 型のものもあるが、これはコイルが巻かれた電磁石と永久磁石とを組み合わせる など非常に構造が複雑でまた重量の大きなものになる。 本考案は上記課題を解決するものであり、軽量且つ小型に構成でき、さらに自 己保持動作も可能なアクチュエータを提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案によるアクチュエータは、形状記憶合金がコイル状に巻かれて熱作用に より伸縮する伸縮ばね部材と、この伸縮ばね部材の伸びにより前進し且つ伸縮ば ね部材の収縮時に他のばね部材の付勢力により後退する駆動部材と、この駆動部 材により駆動され駆動部材の一往復の間に所定角度回転させられる回転体と、こ の回転体の回転位相に応じてその位置が可変する出力部材とが設けられているこ とを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】

上記構成の本考案では、例えば伸縮ばね部材に電圧を短時間印加することによ り駆動部材を突出させ、且つ他のばね部材の付勢力により後退させ、このときの 駆動部材の一往復動作により回転体を所定角度ずつ回転させる。そしてこの回転 体の回転位相に応じて出力部材を突出させまたは対向させて、電磁ソレノイドと 同様の駆動出力を得るようにする。

【０００６】

【実施例】

以下本考案の一実施例を図面を参照して説明する。図１は本考案に係るアクチ ュエータを示す縦断面図、図２及び図３は本考案に係るアクチュエータの構成を 説明するための分解斜視図である。 図１乃至図３に示すアクチュエータ１は、各構成部材が内包される有底円筒状 の外装体２と、熱作用により伸縮する形状記憶合金線３と、燐青銅線４とを隣合 せてボビン６にコイル状に巻回してその一端部を接続して形成した伸縮ばね部材 ５と、前記伸縮ばね部材５の伸縮動作を伝達する伝達部材７と、この伝達部材７ とはめ合いにより固定される歯車駆動部材８と、突出部９ａが所定間隔毎（図６ に示すように角度２θ毎）の角度位相により上下面に設けられ且つ、前記外装体 ２に固定された固定軸Ｄに回転自在に支持された歯車９と、前記歯車駆動部材８ の往復駆動に連動し、前記歯車９の回転回数に応じて、歯車９の突出部９ａに係 止される係止部１０を有し、この係止部１０が前記突出部９ａに係止された状態 で保持され披駆動部材（図示しない）に駆動力を付与する出力部材１１と、この 出力部材１１を常に前記歯車８側に付勢するばね１２を有している。

【０００７】 前記収縮ばね部材５において、形状記憶合金線３は加熱されると伸長し、加熱 を止めると元の形状に戻るようになり、また、前記燐青銅線４は、形状記憶合金 線３が伸長した時に、伝達部材７を図中Ｘ２方向に押し出しやすいように、伝達 部材７に補助的な付勢力を与える補助ばねとしての機能を有している。そして、 前記形状記憶合金線３と燐青銅線４との開放端に電圧を印加すれば、前記形状記 憶合金線３と燐青銅線４とは両方ともジュール熱により発熱し、形状記憶合金線 ３が伸長し、その結果ばね部材５全体が伸長するようになっている。 前記ボビン６は、その一端には前記ばね部材５の径より大きく形成された縁部 ６ｂを具備し、内部に孔部６ａを有し筒状に形成されている。 前記伝達部材７は、前記ボビン６の孔部６ａに挿入される突部７ａを有し、そ の一端には前記ばね部材５の径より大きく形成され且つ、後述する歯車駆動部材 ８の突部８ａが挿入される挿入孔７ｃを形成した縁部７ｂを具備している。

【０００８】 前記歯車駆動部材８は、例えば合成樹脂部材からなっている。そして、前記挿 入孔７ｃに挿入される突部８ａが形成された縁部８ｂを有し、その反対側に歯車 ９を駆動する駆動片８ｃ，８ｄを有している。前記駆動片８ｃは、歯車駆動部材 ８が図中矢印Ｘ２方向に駆動する場合には、歯車９の歯を平面部８ｅよって押し 出すように所定角度だけ回転させ、その逆に歯車駆動部材８が図中矢印Ｘ１方向 に駆動する場合には、歯車９の歯の上を傾斜面８ｆが滑るようにして乗り越える ようになっている。 また、駆動片８ｄは歯車駆動部材８が図中矢印Ｘ１方向に駆動する場合には、 歯車９の歯を平面部８ｇよって引き戻すように所定角度だけ回転させ、その逆に 歯車駆動部材８が図中矢印Ｘ２方向に駆動する場合には、歯車９の歯の上を傾斜 面８ｈが滑るようにして乗り越えるようになっている。

【０００９】 前記歯車９には、突出部９ａが所定間隔毎に上下面に設けられている。すなわ ち図６などに示すように、歯車９の上下面には角度２θのピッチにて複数の突出 部９ａが円周に沿って設けられており、また上下面の突出部９ａは同じ位置に形 成されている。歯車９は、後述する出力部材１１の長孔１１ａを貫通して前記外 装体２に固定された固定軸Ｄに軸支され、出力部材１１の自己保持片１１ｂの間 に配置される。そして、前述したように前記駆動片８ｃ及び駆動片８ｄにより一 方向に回転するようになっている。 前記出力部材１１は、前方（図中左方向）には、前記歯車９をその間隙に配置 し、歯車９の回転回数位相に応じて、突出部９ａに係止される係止部１０を有し 、前記固定軸Ｄが貫通する長孔１１ａを形成した自己保持片１１ｂが設けられて いる。そして、その後方（図中右方向）に、係止部１０が前記突出部９ａに係止 された状態で披駆動部材（図示しない）に駆動力を付与するシャフト１１ｃが形 成されている。このシャフト１１ｃには、出力部材１１を常に矢印Ｘ１方向に付 勢するばね１２が設けられている。

【００１０】 次に、上記構成のアクチュエータ１の動作について、図４乃至図７をも参照し て説明する。図４は伸縮ばね部材に電圧を印加した状態を示す縦断面図、図５は 出力部材が保持された状態を示す縦断面図、図６及び図７は歯車と駆動片と自己 保持片との関係を説明するための説明図であり、この図６と図７は歯車９を下面 側から見た状態を示している。 まず、前記形状記憶合金線３と燐青銅線４との開放端に電圧を印加しない状態 （通常状態）では、図１に示すように、伸縮ばね部材５が初期状態（伸長してい ない状態）にあり、前記出力部材１１はばね１２により矢印Ｘ１方向へ移動して おり、シャフト１１ｃは後退している。

【００１１】 次に、図４に示すように前記形状記憶合金線３と燐青銅線４との開放端に短時 間だけパルス状の電圧を印加すれば、前記形状記憶合金線３と燐青銅線４をとも ジュール熱により発熱し、形状記憶合金線３が記憶状態に伸長し、ばね部材５全 体が伸長する。この結果、前記伝達部材７の縁部７ｂが前記伸縮ばね部材５に押 しだされる。そして、伝達部材７は、前記歯車駆動部材８の縁部８ｂを押し出し （図中矢印Ｘ２方向）、図６に示すように駆動片８ｃが歯車９の歯Ａを所定角度 （θ／２）回転させる（図６中二点鎖線部分）。

【００１２】 さらに、電圧印加を止めれば、伸縮ばね部材５が収縮し、ばね１２の弾性力が 歯車駆動部材８ならびに伝達部材７を矢印Ｘ１方向へ押し、歯車駆動部材８が元 の状態に復帰する。この時、前記歯車駆動部材８の縁部８ｂがばね１２による自 己保持片１１ｂの復帰力により押し戻され（図中矢印Ｘ１方向）、図７に示すよ うに駆動片８ｄが歯車９の歯Ｂを所定角度（θ／２）回転させる（図７中点鎖線 部分）。つまり、前記歯車駆動部材８が一往復運動することにより、歯車９は角 度θだけ回転することになる。ここで、前記歯車９の突出部９ａが角度２θの角 度で上下面に配置されているので、歯車駆動部材８が一往復するごとに、すなわ ち伸縮ばね部材５にパルス状の電圧を１回与えるごとに、歯車９に形成された前 記突出部９ａが自己保持片１１ｂが通過する経路に位置する状態（図６参照）と 、突出部９ａが自己保持片１１ｂが通過する経路に位置せず、この経路の両側に 位置する状態（図７参照）とに交互に切換えられる。

【００１３】 したがって、一連の動作としては、ある時点で伸縮ばね部材５に電圧を短時間 印加して伝達部材７ならびに歯車駆動部材８を矢印Ｘ２方向へ前進させると、図 ７に示す状態にて自己保持片１１ｂが突出部９ａと９ａの中間を通過して出力部 材１１が矢印Ｘ２方向へ移動し、次に伝達部材７と歯車駆動部材８とが矢印Ｘ１ 方向へ復帰するときに、図６に示すように突出部９ａが自己保持片１１ｂの通過 領域に至り、係止部１０が歯車９の突出部９ａに引っ掛かって出力部材１１が矢 印Ｘ１方向へ復帰せず、シャフト１１ｃが突出した状態に自己保持される（図５ 参照）。 この状態から次に伸縮ばね部材５に短時間だけ電圧を印加すると、図５に示す 自己保持状態から伝達部材７と歯車駆動部材８とが矢印Ｘ２方向へ前進し、歯車 駆動部材８の縁部８ｂが自己保持片１１ｂの先端に当たって出力部材１１を矢印 Ｘ２方向へ押し出す。次に伸縮ばね部材５への通電を止め、伝達部材７と歯車駆 動部材８とが矢印Ｘ１方向へ復帰するときに、ちょうど図７に示すように、自己 保持片１１ｂの通過領域から突出部９ａが外れ、ばね１２の弾性力により出力部 材１１は歯車駆動部材８と共に矢印Ｘ１方向へ移動し、シャフト１１ｃが退行し た状態となる。

【００１４】 歯車９の突出部９ａは歯車９の上下面にて円周に沿って２θのピッチにて複数 形成されているため、伸縮ばね部材５への電圧をパルス状に与えれば、シャフト １１ｃの突出と退行とが自己保持的に繰り返される。 以上詳述したように、本考案の一実施例のアクチュエータによれば、コイルを 密接して大量に巻回する必要がないため、製造コストの低減、装置の軽量化に対 処できる。また、連続通電をしなくとも、自己保持動作できるので、多量に電力 を消費することがなく、また永久磁石なども不要になる。 なお、本考案は上記実施例に限られるものではなく、例えば歯車駆動部材８に より所定角度ずつ回転させられる歯車の上面と下面の少なくとも一方にカム溝を 設け、また出力部材１１の自己保持片１１ｂにこのカム溝内に挿入されるフォロ ワを形成し、歯車の回転位相に応じて出力部材が前進しまた後退する状態に駆動 されるようにしてもよい。

【００１５】

【考案の効果】

上述したように本考案によれば、簡単な構造で、小型軽量のアクチュエータを 提供できる。またパルス状の電圧の印加により自己保持動作するアクチュエータ の構成も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るアクチュエータを示す縦断面図で
ある。

【図２】本考案に係るアクチュエータの構成を説明する
ための分解斜視図である。

【図３】本考案に係るアクチュエータの構成を説明する
ための分解斜視図である。

【図４】伸縮ばね部材に電圧を印加した状態を示す縦断
面図である。

【図５】出力部材が保持された状態を示す縦断面図であ
る。

【図６】歯車と駆動片と自己保持片との関係を説明する
ための下面図である。

【図７】歯車と駆動片と自己保持片との関係を説明する
ための下面図である。

【符号の説明】

１ アクチュエータ ３ 形状記憶合金線 ４ 燐青銅線 ５ 伸縮ばね部材 ８ 歯車駆動部材 ９ 歯車 ９ａ 突出部 １１ 出力部材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 形状記憶合金がコイル状に巻かれて熱作
   用により伸縮する伸縮ばね部材と、この伸縮ばね部材の
   伸びにより前進し且つ伸縮ばね部材の収縮時に他のばね
   部材の付勢力により後退する駆動部材と、この駆動部材
   により駆動され駆動部材の一往復の間に所定角度回転さ
   せられる回転体と、この回転体の回転位相に応じてその
   位置が可変する出力部材とが設けられていることを特徴
   とするアクチュエータ。