JPH07274561A - 形状記憶合金アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】温度センサを形状記憶合金アクチュエータに取
り付けることなく、確実に動作させることができる形状
記憶合金アクチュエータ制御装置。 【構成】スイッチ１０６はオン、スイッチ１０７はオフ
のとき、スイッチ切り替え器１１０はＰＷＭ駆動信号発
生器１０３へ最大電圧を出力するようスイッチ１０９を
切り替える。これより形状記憶合金アクチュエータ１０
１は通電加熱され縮み始め、スイッチ１０６、スイッチ
１０７は共にオフになり、スイッチ切り替え器１１０は
ＰＩＤコントローラ１０８からの入力をＰＷＭ駆動信号
発生器１０３へ出力するようにスイッチ１０９を切り替
える。このとき形状記憶合金アクチュエータ１０１の温
度は変態温度域に入っているため、ＰＩＤコントローラ
１０８によって指令抵抗値に制御される。これより形状
記憶合金アクチュエータ１０１の変位を決定し、マニピ
ュレータ関節部１１１の駆動を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、形状記憶合金の温度変
化による形状回復動作を利用して負荷を駆動する形状記
憶合金アクチュエータを制御する形状記憶合金アクチュ
エータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、よく用いられる形状記憶合金は相
変態により形状変化を行うときに電気抵抗が減少する。
しかし、形状記憶合金は相変態をしていない温度域では
通常の金属で見られるように温度上昇とともに抵抗が増
加する傾向がある。すなわち、形状記憶合金のインピー
ダンス直流抵抗成分は図８に示すように温度の上昇に伴
ってある温度Ｔ１までは増加し、Ｔ１からＴ２までは減
少し、Ｔ２以上では増加する。ここで、Ｔ１からＴ２ま
での温度域を変態温度域とすると、この範囲内がほぼ形
状記憶合金の正常な動作範囲内である。

【０００３】さらに、インピーダンス直流抵抗成分と変
位との関係は図３（ａ）に示すようになる。この図３
（ａ）は形状記憶合金にかける電圧を階段状に上げてい
き、その各電圧において、形状記憶合金の温度が定常状
態になったときの変位とインピーダンス直流抵抗成分を
測定し、その結果をグラフ化したものである。変位０が
低温時の限界形状であり、変位４．５mm付近が高温時の
限界形状である。変位の両限界付近ではインピーダンス
直流抵抗成分は変位の増加に伴って増加し、それら以外
の領域では減少する。この変位の増加に伴ってインピー
ダンス直流抵抗成分が減少する領域は上記変態温度域と
一致する。また、変位の増加に伴ってインピーダンス直
流抵抗成分が増加する領域をインピーダンス直流抵抗成
分増加領域と呼ぶこととする。

【０００４】このような形状記憶合金の利用法の１つと
して、形状記憶合金の変位に基づいて動作するアクチュ
エータがある。このアクチュエータの制御に関しては、
例えば、本出願人による特開平２−２８０６７９号公報
に開示されている。

【０００５】すなわち、この公報に開示された制御装置
は、インピーダンス直流抵抗成分をフィードバックし
て、それに応じてアクチュエータを駆動制御するもので
あるが、特に、上記インピーダンス直流抵抗成分の上下
限にリミットを設けて、そのインピーダンス直流抵抗成
分の範囲内、すなわちインピーダンス直流抵抗成分が減
少する領域内で駆動制御を行い、形状記憶合金アクチュ
エータの過加熱や過冷却を防止するというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、形状記
憶合金は変態温度域では変位の増加に伴ってインピーダ
ンス直流抵抗成分が減少し、それ以外の温度域ではイン
ピーダンス直流抵抗成分が増加するため、単にこのイン
ピーダンス直流抵抗成分からだけでは形状記憶合金の温
度が変態温度域かどうかの判断ができない。

【０００７】また、形状記憶合金に温度センサを取り付
けるとしても、温度センサを形状記憶合金に密着させる
ことは難しく、正確に形状記憶合金の温度が検出できる
とは限らない。

【０００８】従って、上記公報に開示されているよう
に、抵抗の上下限値を予め決めておいても、その形状記
憶合金の変態温度域以下や以上の領域、すなわちインピ
ーダンス直流抵抗成分増加領域を制御領域としてしまう
おそれがあった。

【０００９】この問題を解決するためには、形状記憶合
金にかける電圧、つまり駆動電圧の範囲を予め変態温度
域に対応して設定することが最初に考えられるが、形状
記憶合金にかける電圧と形状記憶合金の温度との関係は
周囲の環境で左右される。さらに、変態温度も形状記憶
合金にかかる応力によって変化する。従って、この場合
でも、予め限定した電圧範囲が必ずしも変態温度域に対
応するとは限らないという問題点があった。

【００１０】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、温度センサを形状記憶合金アクチュ
エータに取り付けることなく、確実に動作させることが
できる形状記憶合金アクチュエータ制御装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の形状記憶合金アクチュエータ制御
装置は、形状記憶合金の変位に基づいて動作する形状記
憶合金アクチュエータの制御装置において、上記形状記
憶合金アクチュエータが形状記憶合金の変態温度域下限
に相当する第１の状態になったことを検出する下限検出
手段と、上記形状記憶合金アクチュエータが形状記憶合
金の変態温度域上限に相当する第２の状態になったこと
を検出する上限検出手段と、上記形状記憶合金アクチュ
エータのインピーダンスを検出し、上記インピーダンス
が目標値となるように上記形状記憶合金アクチュエータ
を駆動する駆動手段と、上記下限検出手段及び上記上限
検出手段の出力に応じて上記駆動手段の動作を制御する
制御手段とを具備したことを特徴とする。

【００１２】請求項２に記載の形状記憶合金アクチュエ
ータ制御装置は、形状記憶合金の変位に基づいて動作す
る形状記憶合金アクチュエータの制御装置において、上
記形状記憶合金アクチュエータが形状記憶合金の変態温
度域下限及び上限のうちの所定の一方に相当する状態に
なったことを検出する検出手段と、上記形状記憶合金ア
クチュエータのインピーダンス直流抵抗成分を上記形状
記憶合金アクチュエータの駆動信号で微分する微分手段
と、上記形状記憶合金アクチュエータのインピーダンス
直流抵抗成分を検出し、上記インピーダンス直流抵抗成
分が目標値となるように上記形状記憶合金アクチュエー
タを駆動する駆動手段と、上記検出手段及び上記微分手
段の出力に応じて上記駆動手段の動作を制御する制御手
段とを具備したことを特徴とする。

【００１３】請求項３に記載の形状記憶合金アクチュエ
ータ制御装置は、形状記憶合金の変位に基づいて動作す
る形状記憶合金アクチュエータの制御装置において、上
記形状記憶合金アクチュエータのインダクタンスを検出
するインダクタンス検出手段と、上記インダクタンス検
出手段の出力に応じて上記インダクタンスが目標値とな
るように上記形状記憶合金アクチュエータを駆動する駆
動手段とを具備したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の形状記憶合金アクチュエータ制御装置
によれば、形状記憶合金の変位に基づいて動作する形状
記憶合金アクチュエータの制御装置において、上記形状
記憶合金アクチュエータが形状記憶合金の変態温度域下
限に相当する第１の状態になったことが下限検出手段に
より検出され、上記形状記憶合金アクチュエータが形状
記憶合金の変態温度域上限に相当する第２の状態になっ
たことが上限検出手段により検出される。また、駆動手
段により上記形状記憶合金アクチュエータのインピーダ
ンスが検出され、上記インピーダンスが目標値となるよ
うに上記形状記憶合金アクチュエータが駆動される。そ
して、制御手段により上記下限検出手段及び上記上限検
出手段の出力に応じて、上記駆動手段の動作が制御され
る。

【００１５】また、上記形状記憶合金の変位に基づいて
動作する形状記憶合金アクチュエータの制御装置におい
て、形状記憶合金の変態温度域下限及び上限のうちの所
定の一方に相当する状態になったことが検出手段により
検出され、上記形状記憶合金アクチュエータのインピー
ダンス直流抵抗成分が微分手段により上記形状記憶合金
アクチュエータの駆動信号で微分される。また、駆動手
段により上記形状記憶合金アクチュエータのインピーダ
ンス直流抵抗成分が検出され、上記インピーダンス直流
抵抗成分が目標値となるように上記形状記憶合金アクチ
ュエータが駆動される。そして、制御手段により上記検
出手段及び上記微分手段の出力に応じて、上記駆動手段
の動作が制御される。

【００１６】また、形状記憶合金の変位に基づいて動作
する形状記憶合金アクチュエータの制御装置において、
上記形状記憶合金アクチュエータのインダクタンスがイ
ンダクタンス検出手段により検出され、駆動手段により
上記インダクタンス検出手段の出力に応じて上記インダ
クタンスが目標値となるように上記形状記憶合金アクチ
ュエータが駆動される。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１（ａ）は本発明の第１実施例の形状記憶合金
アクチュエータ制御装置の構成を示す図である。

【００１８】まず、形状記憶合金アクチュエータ１０１
は、形状記憶合金の温度変化による形状回復動作を利用
して負荷を駆動するものである。本第１実施例では、形
状記憶合金アクチュエータ１０１は、高温で縮むように
形状記憶され、図２（ａ）に示すようにその縮みによっ
てマニピュレータ関節部１１１を駆動するように取り付
けられている。この形状記憶合金アクチュエータ１０１
の材料としては、例えばチタンニッケルが用いられる。
また、このマニピュレータ関節部１１１の反対方向の付
勢にはバイアスばね１０２が用いられている。

【００１９】そして、上記形状記憶合金アクチュエータ
１０１は、パルス幅変調（Pulse Width Modulation；Ｐ
ＷＭ）駆動信号発生器１０３からのＰＷＭ駆動信号によ
り通電加熱され、変位が制御される。

【００２０】上記ＰＷＭ駆動信号発生器１０３は、コン
トローラ１０５から上記形状記憶合金アクチュエータ１
０１へ通電するための信号を受け取る。このコントロー
ラ１０５は、抵抗指令値、及び形状記憶合金アクチュエ
ータ１０１のインピーダンス直流抵抗成分を取り込み、
形状記憶合金アクチュエータ１０１へ通電するための信
号を出力するＰＩＤ（Proportional Integration Diffe
rential ）コントローラ１０８と、さらにＰＷＭ駆動信
号発生器１０３への出力を切り替えるスイッチ１０９
と、スイッチ１０６、１０７のオン，オフ信号から上記
スイッチ１０９を切り替えるスイッチ切り替え器１１０
から成っている。

【００２１】なお、本第１実施例では、このコントロー
ラ１０５は実際には入出力装置及びコンピュータで構成
され、上記ＰＩＤコントローラ１０８、スイッチ切り替
え器１１０、スイッチ１０９はソフトウエアで実現され
ている。

【００２２】また、抵抗検出器１０４は上記マニピュレ
ータ関節部１１１内の形状記憶合金アクチュエータ１０
１のインピーダンス直流抵抗成分を検出し、コントロー
ラ１０５内のＰＩＤコントローラ１０８へ出力する。な
お、上記抵抗検出器１０４は、形状記憶合金アクチュエ
ータ１０１を含めてブリッジ回路を構成し、ＰＷＭ駆動
信号の出力がオフ時、すなわち形状記憶合金アクチュエ
ータ１０１へのＰＷＭ駆動信号の出力パルスが停止して
いるときに働くように構成されている。

【００２３】そして、上記ＰＩＤコントローラ１０８
は、外部より与えられる抵抗指令値と上記抵抗検出器１
０４によって検出されるインピーダンス直流抵抗成分を
取り込み、スイッチ１０９を介してＰＷＭ駆動信号発生
器１０３へ信号を出力する。

【００２４】なお、上記抵抗指令値はマニピュレータ関
節部１１１の目標とする曲げ角度に相当する目標抵抗値
を示すものであり、これをコントローラ１０５に入力す
ることにより、コントローラ１０５は、形状記憶合金ア
クチュエータ１０１の変位を決定し、マニピュレータ関
節部１１１の駆動を制御するものである。

【００２５】ここで、上記スイッチ切り替え器１１０
は、マニピュレータ関節部１１１内のスイッチ１０６、
１０７のオン、またはオフ信号に基づいて、図１（ｂ）
に示すような論理にて上記スイッチ１０９の０、ＰＩＤ
コントローラ１０８からの入力信号、または最大の以上
３つの入力のうち、１つを出力するように切り替えを行
う。

【００２６】スイッチ１０６、１０７は、上記マニピュ
レータ関節部１１１の動きによってオン、オフが切り替
わるスイッチである。そして、図２（ｂ）に示すように
スイッチ１０６は、形状記憶合金アクチュエータ１０１
が低温時の形状のときにオンし、上記形状記憶合金アク
チュエータ１０１が温度上昇に伴って縮小するにつれて
オフとなるように取り付けられている。また、図２
（ｃ）に示すようにスイッチ１０７は、形状記憶合金ア
クチュエータ１０１が高温時の形状のときにオンし、上
記形状記憶合金アクチュエータ１０１が温度下降に伴っ
て伸長するにつれてオフとなるように取り付けられてい
る。

【００２７】従って、形状記憶合金アクチュエータ１０
１が低温形状から高温形状へ変化しているときには、図
２（ａ）に示すようにスイッチ１０６、１０７は共にオ
フになる。

【００２８】ここで、スイッチ１０６は図３（ａ）に示
した変態温度域の低温側限界の変位でスイッチがオン，
オフするように接点が調整されている、すなわち、低温
側限界の変位になったとき接点が接触を開始して、それ
より低温になるにつれてその接触が深まるようにする。
また、スイッチ１０７は図３（ａ）に示した変態温度域
の高温側限界の変位でスイッチがオン，オフするように
接点が調整されている、すなわち、高温側限界の変位に
なったとき接点が接触を開始して、それより高温になる
につれてその接触が深まるようにする。

【００２９】上記スイッチ１０６、１０７の接点の調整
については、例えば、以下のような調整方法が考えられ
る。予め図３（ａ）に示すような形状記憶合金アクチュ
エータ１０１のインピーダンス直流抵抗成分と変位の特
性より、変態温度域の低温側限界の変位及び高温側限界
の変位になるときのインピーダンス直流抵抗成分値を求
めておく。また、マニピュレータ関節部１１１に設けら
れるスイッチ１０６、１０７は、ねじなどの構造を有
し、高さが調整できるものとする。そして、実際に上記
形状記憶合金アクチュエータ１０１を上記マニピュレー
タ関節部１１１に取り付け、低温側限界変位となるイン
ピーダンス直流抵抗成分を指令して、上記形状記憶合金
アクチュエータ１０１の変位が低温側限界となったと
き、スイッチ１０６の接点が接触を開始するように上記
スイッチ１０６のねじを調整する。次に、高温側限界変
位となるインピーダンス直流抵抗成分を指令して、上記
形状記憶合金アクチュエータ１０１の変位が高温側限界
となったとき、スイッチ１０７の接点が接触を開始する
ように上記スイッチ１０７のねじを調整する。

【００３０】次に、本第１実施例の形状記憶合金アクチ
ュエータ制御装置の動作について説明する。形状記憶合
金アクチュエータ１０１のインピーダンス直流抵抗成分
を目標値に制御する場合について説明する。

【００３１】まず、初期状態が低温の時、図２（ｂ）に
示すようにスイッチ１０６はオン、スイッチ１０７はオ
フとなっている。このとき、図１（ｂ）に示すような論
理でスイッチ切り替え器１１０はスイッチ１０９を切り
替えるため、スイッチ１０６はオン、スイッチ１０７は
オフより、スイッチ切り替え器１１０はＰＷＭ駆動信号
発生器１０３へ最大電圧を出力するようスイッチ１０９
を切り替える。

【００３２】従って、形状記憶合金アクチュエータ１０
１は通電加熱され縮み始め、図２（ａ）に示すようにス
イッチ１０６はオフ、スイッチ１０７もオフになる。す
ると、スイッチ１０６、およびスイッチ１０７が共にオ
フより、スイッチ切り替え器１１０はＰＩＤコントロー
ラ１０８からの入力をＰＷＭ駆動信号発生器１０３へ出
力するようにスイッチ１０９を切り替える。

【００３３】このとき、形状記憶合金アクチュエータ１
０１の温度は変態温度域に入っているため、ＰＩＤコン
トローラ１０８によって、形状記憶合金アクチュエータ
１０１の抵抗値が指令抵抗値になるように制御される。

【００３４】これにより、形状記憶合金アクチュエータ
１０１の温度が調節され、その変位が制御され、その結
果、マニピュレータ関節部１１１の駆動が制御される。
また、ＰＩＤコントローラ１０８による制御中に外乱な
どの影響で変態温度域を越えて形状記憶合金アクチュエ
ータ１０１が変形した場合、図２（ｃ）に示すようにス
イッチ１０６はオフ，スイッチ１０７はオンとなり、ス
イッチ切り替え器１１０ はＰＷＭ駆動信号発生器１０
３へ０電圧を出力するように、すなわち電圧を出力しな
いようにスイッチ１０９を切り替える。

【００３５】これにより、形状記憶合金アクチュエータ
１０１は冷えて変態温度域に入る。以上説明したよう
に、本第１実施例によれば、スイッチ１０６、１０７の
オン，オフ状態の簡単な論理により、形状記憶合金アク
チュエータ１０１の温度が変態温度域にあるかどうかを
判断できる。

【００３６】また、コントローラ１０５はスイッチ出力
の切り替え操作をするだけでよく、コントローラ１０５
内部の構成が簡素化できる。なお、本第１実施例におい
ては、マニピュレータ関節部１１１の一方に形状記憶合
金アクチュエータ１０１を取り付け、他方にバイアスば
ね１０２を取り付けたが、上記バイアスばね１０２に替
えて別の形状記憶合金アクチュエータを取り付けても良
い。これは、上記マニピュレータ関節部１１１の駆動に
合わせて２つの形状記憶合金アクチュエータが釣り合う
ように変位する、いわゆる拮抗型と呼ばれる構成であ
り、上記２つの形状記憶合金アクチュエータの変位が上
記マニピュレータ関節部１１１の駆動に釣り合うよう
に、上記２つの形状記憶合金アクチュエータへの通電加
熱を各々制御すれば良い。

【００３７】なお、本第１実施例の各構成は、図１に示
した上記構成に限るわけではなく、図４に示すようなＰ
ＷＭ駆動信号発生器１０３と形状記憶合金アクチュエー
タ１０１との間にスイッチ１０９を配置するような構成
にし、例えば、スイッチ１０９及びスイッチ切り替え器
１１０の機能を形状記憶合金アクチュエータ１０１及び
スイッチ１０６、１０７の近傍へ移し、マニピュレータ
関節部１１１上に設けることも可能である。図５は、こ
のときのスイッチ構成の詳細図を示す図である。この図
５に示すようなスイッチ１０６、１０７、電気的スイッ
チ１１２、１１３、及び抵抗器１１４の構成によって、
スイッチ１０９及びスイッチ切り替え器１１０の機能と
同等の機能を持たせることができる。

【００３８】図４に示すような構成にすれば、上記マニ
ピュレータ関節部１１１上に設けた上記スイッチ１０
６、１０７で変態温度域限界を検出して、形状記憶合金
アクチュエータ１０１を駆動する電圧のオン，オフを制
御することができる。これにより、コントローラ１０５
からマニピュレータ関節部１１１までの配線のうち、ス
イッチ切り替え器１１０からスイッチ１０６、及びスイ
ッチ１０７までの２本の配線を減らすことができ、マニ
ピュレータが多関節になったときに有利となる効果があ
る。

【００３９】図６（ａ）は本発明の第２実施例の形状記
憶合金アクチュエータ制御装置の構成を示す図である。
まず、形状記憶合金アクチュエータ２０１は、形状記憶
合金の温度変化による形状回復動作を利用して負荷を駆
動するものである。本第２実施例では、形状記憶合金ア
クチュエータ２０１は、高温で縮むように形状記憶さ
れ、図７（ａ）に示すようにその縮みによってマニピュ
レータ関節部２１１を駆動するように取り付けられてい
る。この形状記憶合金アクチュエータ１０１の材料とし
ては、例えばチタンニッケルが用いられる。また、反対
方向の付勢にはバイアスばね２０２が用いられている。

【００４０】さらに、このマニピュレータ関節部２１１
には、上記マニピュレータ関節部２１１の動きによって
オン、オフが切り替わるスイッチ２０６が取り付けられ
ている。

【００４１】そして、図２（ｂ）に示すようにスイッチ
２０６は、形状記憶合金アクチュエータ２０１が低温時
の形状のときにオンし、上記形状記憶合金アクチュエー
タ１０１が温度上昇に伴って縮小するにつれてオフとな
るように取り付けられている。すなわち、スイッチ２０
６は図３（ａ）に示した変態温度域の低温側限界の変位
でスイッチがオン，オフするように接点が調整されてい
る。なお、上記スイッチ２０６の接点の調整は、上記第
１実施例と同様の調整方法により行う。

【００４２】そして、上記形状記憶合金アクチュエータ
２０１は、ＰＷＭ駆動信号発生器２０３からのＰＷＭ駆
動信号により通電加熱され、変位が制御される。上記Ｐ
ＷＭ駆動信号発生器２０３は、コントローラ２０５から
上記形状記憶合金アクチュエータ２０１へ通電するため
の信号を受け取る。

【００４３】また、抵抗検出器２０４は上記マニピュレ
ータ関節部２１１内の形状記憶合金アクチュエータ２０
１のインピーダンス直流抵抗成分を検出し、コントロー
ラ２０５内のＰＩＤコントローラ２０７、及び微分器２
０８へ出力する。

【００４４】なお、上記抵抗検出器２０４は、形状記憶
合金アクチュエータ２０１を含めてブリッジ回路を構成
し、ＰＷＭ駆動信号の出力がオフ時、すなわち形状記憶
合金アクチュエータ２０１へのＰＷＭ駆動信号の出力パ
ルスが停止しているときに働くように構成されている。

【００４５】また、上記微分器２０８は、コントローラ
２０５からＰＷＭ駆動信号発生器２０３への出力信号で
形状記憶合金アクチュエータ２０１のインピーダンス直
流抵抗成分を微分するものである。ここで、本来は図８
に示すように温度でインピーダンス直流抵抗成分を微分
した時の符号で変態温度域かどうかを判断するべきであ
るが、ＰＷＭ駆動信号発生器２０３への入力と形状記憶
合金アクチュエータ２０１の温度との関係は符号関係が
変わらないため、上記微分器２０８は、既知のＰＷＭ駆
動信号発生器２０３への入力で微分するようにしてい
る。

【００４６】また、上記微分器２０８の出力は、ＰＷＭ
駆動信号発生器２０３への入力が一定のときは０にな
る。しかし、例外として上記微分器２０８の出力は、Ｐ
ＷＭ駆動信号発生器２０３への入力が０のとき、ＰＷＭ
駆動信号発生器２０３への入力の変化分がマイナス１と
して計算され、ＰＷＭ駆動信号発生器２０３への入力が
最大値のとき、ＰＷＭ駆動信号発生器２０３への入力の
変化分がプラス１として計算される。

【００４７】そして、上記ＰＩＤコントローラ２０７
は、外部より与えられる抵抗指令値と上記抵抗検出器２
０４によって検出されるインピーダンス直流抵抗成分を
取り込み、スイッチ２０９を介してＰＷＭ駆動信号発生
器２０３へ信号を出力する。

【００４８】なお、上記抵抗指令値はマニピュレータ関
節部２１１の目標とする曲げ角度に相当する目標抵抗値
を示すものであり、これをコントローラ２０５に入力す
ることにより、コントローラ２０５は、形状記憶合金ア
クチュエータ２０１の変位を決定し、マニピュレータ関
節部２１１の駆動を制御するものである。

【００４９】ここで、上記スイッチ切り替え器２１０
は、マニピュレータ関節部２１１内のスイッチ２０６の
オン、またはオフ信号、及び上記微分器２０８の出力に
基づいて、図６（ｂ）に示すような論理にて上記スイッ
チ２０９の０、ＰＩＤコントローラ１０８からの入力信
号、または最大の以上３つの入力のうち、１つを出力す
るように切り替えを行う。

【００５０】なお、本第２実施例では、上記コントロー
ラ２０５は入出力装置及びコンピュータで構成され、上
記ＰＩＤコントローラ２０７、スイッチ切り替え器２１
０、スイッチ２０９はソフトウエアで実現されている。

【００５１】次に、本第２実施例の形状記憶合金アクチ
ュエータ制御装置の動作について説明する。形状記憶合
金アクチュエータ２０１のインピーダンス直流抵抗成分
を目標値に制御する場合について説明する。

【００５２】まず、初期状態が低温の時、図７（ｂ）に
示すようにスイッチ２０６はオンとなっている。このと
き、図６（ｂ）に示すスイッチ２０９の出力切り替え論
理に従って、上記スイッチ２０６がオンより、スイッチ
切り替え器２１０はＰＷＭ駆動信号発生器２０３へ最大
電圧を出力するようスイッチ２０９を切り替える。

【００５３】これにより、上記ＰＷＭ駆動信号発生器２
０３から最大の電流が流され、上記形状記憶合金アクチ
ュエータ２０１の温度は上昇し始める。そして、形状記
憶合金アクチュエータ２０１の温度が図８に示したよう
にＴ１に達するまでは、インピーダンス直流抵抗成分は
増加する。

【００５４】その後温度がＴ１を超えると変態を開始
し、形状記憶合金アクチュエータ２０１は縮み、スイッ
チ２０６はオフになる。このときインピーダンス直流抵
抗成分は減少し始める。そのため、微分器２０８出力の
符号はマイナスとなる。

【００５５】すると、スイッチ２０６はオフ、微分器２
０８出力の符号はマイナスより、スイッチ切り替え器２
１０はＰＩＤコントローラ２０７からの入力をＰＷＭ駆
動信号発生器２０３へ出力するようスイッチ２０９を切
り替える。

【００５６】このとき、形状記憶合金アクチュエータ２
０１の温度は変態温度域に入っているため、ＰＩＤコン
トローラ２０７によって、形状記憶合金アクチュエータ
２０１の抵抗値が指令抵抗値になるように制御される。
これにより、形状記憶合金アクチュエータ２０１の温度
が決定されその変位が制御され、その結果、マニピュレ
ータ関節部２１１の駆動が制御される。

【００５７】また、ＰＩＤコントローラ２０７による制
御中に外乱などの影響で変態温度域を越えて形状記憶合
金アクチュエータ２０１が変形した場合、スイッチ２０
６はオフ、微分器出力の符号はプラスとなり、スイッチ
切り替え器２１０はＰＷＭ駆動信号発生器２０３へ０電
圧を出力するように、すなわち電圧を出力しないように
スイッチ２０９を切り替える。

【００５８】これにより、形状記憶合金アクチュエータ
２０１は冷えて変態温度域に入る。以上説明したよう
に、本第２実施例によれば、スイッチ２０６のオン，オ
フ状態および微分器２０８の符号の簡単な論理により形
状記憶合金アクチュエータ２０１の温度が変態温度域に
あるかどうかを判断できる。

【００５９】また、マニピュレータに取り付けるスイッ
チが１つですみ、マニピュレータを小型化できる。な
お、本第２実施例の各構成は、図６（ａ）に示した上記
構成に限るわけではなく、スイッチ２０６が上記第１実
施例で示したスイッチ１０７の位置、すなわち高温側時
の形状でオンとなる位置にあっても、スイッチ切り替え
器２１０の切り替え論理を図６（ｃ）に示すように変え
ることにより、容易に本第２実施例と同等の作用が行わ
れるようにすることができる。

【００６０】このような変態温度域上限を検出するスイ
ッチを設ける構成にすれば、形状記憶合金が高温になる
と確実に電圧がかからなくなり、ノイズなどの影響で微
分器出力にエラーがあった場合に過加熱を防止する効果
がある。

【００６１】また、本第２実施例の各構成は、図６
（ａ）に示した上記構成に限るわけではなく、スイッチ
２０９及びスイッチ切り替え器２１０の機能の一部を、
図９に示すようなＰＷＭ駆動信号発生器２０３と形状記
憶合金アクチュエータ２０１との間に配置するような構
成にし、例えば、形状記憶合金アクチュエータ２０１及
びスイッチ１０６の近傍へ移し、マニピュレータ関節部
１１１上に設けることも可能である。

【００６２】また、図１０は、このときのスイッチ構成
の詳細を示す図である。この図１０に示すような構成に
よって、スイッチ２０６はオン状態で形状記憶合金アク
チュエータ２０１に電源電圧（最大電圧）をかけるた
め、スイッチ２０９およびスイッチ切り替え器２１０の
機能の一部を有することになる。

【００６３】図９に示すような構成にすれば、上記マニ
ピュレータ関節部２１１上に設けた上記スイッチ２０６
で変態温度域下限を検出して、形状記憶合金アクチュエ
ータ２０１を駆動する電圧の制御を行うことができる。
これにより、コントローラ２０５からマニピュレータ関
節部２１１までの配線のうち、スイッチ切り替え器２１
０からスイッチ２０６までの１本の配線を減らすことが
でき、マニピュレータが多関節になったときに有利とな
る効果がある。

【００６４】図１１（ａ）は本発明の第３実施例の形状
記憶合金アクチュエータ制御装置の構成を示す図であ
る。まず、形状記憶合金アクチュエータ３０１は、形状
記憶合金の温度変化による形状回復動作を利用して負荷
を駆動するものである。本第３実施例では、形状記憶合
金アクチュエータ３０１は、高温で縮むように形状記憶
され、その縮みによってマニピュレータ関節部３１１を
駆動するように取り付けられている。この形状記憶合金
アクチュエータ３０１の材料としては、例えばチタンニ
ッケルが用いられる。また、反対方向の付勢にはバイア
スばねが用いられている。

【００６５】そして、上記形状記憶合金アクチュエータ
３０１は、ＰＷＭ駆動信号発生器３０２からのＰＷＭ駆
動信号により通電加熱され、変位が制御される。上記Ｐ
ＷＭ駆動信号発生器３０２は、コントローラ３０４から
上記形状記憶合金アクチュエータ３０１へ通電するため
の信号を受け取る。

【００６６】また、抵抗検出器３０３は上記マニピュレ
ータ関節部３１１内の形状記憶合金アクチュエータ３０
１のインピーダンス直流抵抗成分を検出し、コントロー
ラ３０４内のＰＩＤコントローラ３０７、及び位相比較
器３０６へ出力する。

【００６７】なお、上記抵抗検出器３０３は、形状記憶
合金アクチュエータ３０１を含めてブリッジ回路を構成
し、ＰＷＭ駆動信号の出力がオフ時、すなわち形状記憶
合金アクチュエータ３０１へのＰＷＭ駆動信号の出力パ
ルスが停止しているときに働くように構成されている。

【００６８】また、高周波発生器３０５は、例えば、１
０ＭＨｚの高周波をブリッジ電源に重畳させ、位相比較
器３０６は上記高周波発生器３０５の出力と上記抵抗検
出器３０３の出力との位相を比較し、その位相差をイン
ダクタンス演算器３０８へ出力する。

【００６９】ここで、スイッチ切り替え器３１０は、上
記インダクタンス演算器３０８の出力に基づいて、図１
１（ｂ）に示すような論理にてスイッチ３０９の０、上
記ＰＩＤコントローラ３０７からの入力信号、または最
大の以上３つの入力のうち、１つを出力するように切り
替えを行う。

【００７０】そして、上記ＰＩＤコントローラ３０７
は、外部より与えられる抵抗指令値と上記抵抗検出器３
０３によって検出されるインピーダンス直流抵抗成分を
取り込み、スイッチ３０９を介してＰＷＭ駆動信号発生
器３０２へ信号を出力する。

【００７１】なお、上記抵抗指令値はマニピュレータ関
節部３１１の目標とする曲げ角度に相当する目標抵抗値
を示すものであり、これをコントローラ３０４に入力す
ることにより、コントローラ３０４は、形状記憶合金ア
クチュエータ３０１の変位を決定し、マニピュレータ関
節部３１１の駆動を制御するものである。

【００７２】なお、上記コントローラ３０４は入出力装
置及びコンピュータで構成され、上記インダクタンス演
算器３０８、ＰＩＤコントローラ３０７、スイッチ切り
替え器３１０、及びスイッチ３０９はソフトウエアで実
現されている。

【００７３】次に、本第３実施例の形状記憶合金アクチ
ュエータ制御装置の動作について説明する。この形状記
憶合金アクチュエータ３０１のインダクタンスと変位と
の関係は、図３（ｂ）に示すように単調減少カーブであ
る。ここで、図３（ｂ）は図３（ａ）に示したのと同じ
ように、形状記憶合金アクチュエータ３０１にかける電
圧を階段状に上げていき、その各電圧において、この形
状記憶合金アクチュエータ３０１の温度が定常状態にな
ったときの変位とインダクタンスを測定し、その結果を
グラフ化したものである。

【００７４】ここで、インダクタンスの上下限しきい値
を図３（ｂ）に示すように設ける。このとき、上限しき
い値は図３（ａ）に示したインピーダンス直流抵抗成分
の極大値に対応する変位値におけるインダクタンス値、
つまり図３（ｂ）に示したＡ点よりも小さな値とする。
下限しきい値は図３（ａ）に示したインピーダンス直流
抵抗成分の極小値に対応する変位値におけるインダクタ
ンス値、つまり図３（ｂ）に示したＢ点より大きな値と
する。

【００７５】次に、形状記憶合金アクチュエータ３０１
のインピーダンス直流抵抗成分を目標値に制御する場合
について説明する。まず、初期状態が低温の時、インダ
クタンスは上限しきい値を越えている。

【００７６】このとき、図１１（ｂ）に示すスイッチ３
０９の出力切り替え論理に従って、形状記憶合金アクチ
ュエータ３０１のインダクタンスが上限しきい値を越え
ていることにより、スイッチ切り替え器３１０はＰＷＭ
駆動信号発生器３０２へ最大電圧を出力するようにスイ
ッチ３０９を切り替える。

【００７７】これにより、形状記憶合金アクチュエータ
３０１は通電加熱され縮み始め、インダクタンスが上限
しきい値と下限しきい値の間になる。形状記憶合金アク
チュエータ３０１のインダクタンスが上下限しきい値の
間になっていることにより、スイッチ切り替え器３１０
はＰＩＤコントローラ３０７からの入力をＰＷＭ駆動信
号発生器３０２へ出力するようにスイッチ３０９を切り
替える。

【００７８】このとき、形状記憶合金アクチュエータ３
０１の温度は変態温度域に入っているためＰＩＤコント
ローラ３０７によって、形状記憶合金アクチュエータ３
０１の抵抗値が指令抵抗値になるように制御される。こ
れにより、形状記憶合金アクチュエータ３０１の温度が
調節されその変位が制御され、その結果、マニピュレー
タ関節部３１１の駆動が制御される。

【００７９】また、ＰＩＤコントローラ３０７による制
御中に外乱などの影響で変態温度域を越えて形状記憶合
金アクチュエータ３０１が変形した場合、インダクタン
スの下限しきい値を越えるため、スイッチ切り替え器３
１０は０電圧を出力するようスイッチ３０９を切り替え
る。

【００８０】これにより、形状記憶合金アクチュエータ
３０１は冷えて変態温度域に入る。以上説明したよう
に、本第３実施例によれば、スイッチやセンサを必要と
せず形状記憶合金アクチュエータ３０１が変態温度域に
あるかどうかを判断できる。そのため、マニピュレータ
関節部３１１を小型化できる。

【００８１】また、インダクタンスは位相比較器３０６
の出力から換算しているため、直接インダクタンスを求
めるよりも回路が簡素化できる。さらに、形状記憶合金
アクチュエータ３０１の形状をインダクタンスの変化の
大きい形状、例えばコイル状などに変形すれば、インダ
クタンスの変化を大きくでき、形状記憶合金アクチュエ
ータ３０１の変位に対して、上下限しきい値の高精度の
検出が可能となる。

【００８２】図１２は本発明の第４実施例の形状記憶合
金アクチュエータ制御装置の構成を示す図である。ま
ず、形状記憶合金アクチュエータ４０１は、形状記憶合
金の温度変化による形状回復動作を利用して負荷を駆動
するものである。本第４実施例では、形状記憶合金アク
チュエータ４０１は、高温で縮むように形状記憶され、
その縮みによってマニピュレータ関節部４１１を駆動す
るように取り付けられている。この形状記憶合金アクチ
ュエータ１０１の材料としては、例えばチタンニッケル
が用いられる。また、反対方向の付勢にはバイアスばね
が用いられている。

【００８３】そして、上記形状記憶合金アクチュエータ
４０１は、ＰＷＭ駆動信号発生器４０２からのＰＷＭ駆
動信号により通電加熱され、変位が制御される。上記Ｐ
ＷＭ駆動信号発生器４０２は、コントローラ４０４から
上記形状記憶合金アクチュエータ４０１へ通電するため
の信号を受け取る。

【００８４】また、インダクタンス検出器４０３は、上
記マニピュレータ関節部４１１内の形状記憶合金アクチ
ュエータ４０１のインダクタンスを検出し、コントロー
ラ４０４内のＰＩＤコントローラ４０６へ出力する。

【００８５】なお、上記インダクタンス検出器４０３は
形状記憶合金アクチュエータ４０１を含めてブリッジ回
路を構成し、ＰＷＭ駆動信号の出力がオフ時、すなわち
形状記憶合金アクチュエータ３０１へのＰＷＭ駆動信号
の出力パルスが停止しているときに働くように構成され
ている。

【００８６】また、このときインダクタンス検出器４０
３は、高周波発生器４０５によって発生される１０ＭＨ
ｚの高周波を形状記憶合金アクチュエータ４０１に与え
た状態でインダクタンスを検出する。

【００８７】そして、上記コントローラ４０４内のＰＩ
Ｄコントローラ４０６は、外部より与えられるインダク
タンス指令値、及び上記インダクタンス検出器４０３か
らの出力を取り込み、ＰＷＭ駆動信号発生器４０２へ信
号を出力する。

【００８８】なお、上記インダクタンス指令値はマニピ
ュレータ関節部４１１の目標とする曲げ角度に相当する
目標インダクタンス値を示すものであり、これをコント
ローラ４０４に入力することにより、コントローラ４０
４は、形状記憶合金アクチュエータ４０１の変位を決定
し、マニピュレータ関節部４１１の駆動を制御するもの
である。

【００８９】なお、本第４実施例では、このコントロー
ラ４０４は実際は入出力装置及びコンピュータで構成さ
れ、ＰＩＤコントローラ４０６はソフトウエアで実現さ
れている。

【００９０】次に、本第４実施例の形状記憶合金アクチ
ュエータ制御装置の動作について説明する。コントロー
ラ４０４は、ＰＩＤコントローラ４０６によって、形状
記憶合金アクチュエータ４０１のインダクタンスがイン
ダクタンス指令値になるように制御する。

【００９１】このとき、形状記憶合金アクチュエータ４
０１のインダクタンスと変位との関係は図３（ｂ）に示
すように単調減少カーブであるためＰＩＤコントローラ
４０６によって、形状記憶合金アクチュエータ４０１の
インダクタンスがインダクタンス指令値になるように、
形状記憶合金アクチュエータ４０１の変位を制御するこ
とにより、マニピュレータ関節部４１１の駆動を制御す
ることができる。

【００９２】以上説明したように、本第４実施例によれ
ば、スイッチやセンサを必要とせずマニピュレータ関節
部４１１を小型化できる。また、形状記憶合金アクチュ
エータ４０１のインピーダンス直流抵抗成分検出器が必
要無く、装置が簡略化できる。

【００９３】さらに、インピーダンス直流抵抗成分によ
って制御できない上述したインピーダンス直流抵抗成分
増加領域も同一の制御則で制御が可能となる。また、形
状記憶合金形状アクチュエータ４０１をインダクタンス
の変化の大きい形状、例えばコイル状などに変形すれ
ば、インダクタンスの変化を大きくでき、形状記憶合金
アクチュエータ４０１の変位に対して高精度の制御が可
能となる。

【００９４】なお、上記各実施例においては、形状記憶
合金アクチュエータの材料としてチタンニッケルを用い
たが、これはチタンニッケルに限るわけではなく、２種
類の相状態であるマルテンサイト相とオーステナイト相
の間を遷移している領域、すなわち変態が生じている領
域（図３に示す変態温度域）で形状を記憶し、図３に示
すようなインピーダンス直流抵抗成分と変位の関係を有
する材料であれば用いることができる。

【００９５】以上実施例に基づいて、本発明を説明した
が、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能で
ある。ここで、本発明の要旨をまとめると以下のように
なる。 （１）第１実施例（図１、図２、図４、図５）に対応。

【００９６】形状記憶合金の変位に基づいて動作する形
状記憶合金アクチュエータの制御装置において、上記形
状記憶合金アクチュエータが形状記憶合金の変態温度域
下限に相当する第１の状態になったことを検出する下限
検出手段と、上記形状記憶合金アクチュエータが形状記
憶合金の変態温度域上限に相当する第２の状態になった
ことを検出する上限検出手段と、上記形状記憶合金アク
チュエータのインピーダンスを検出し、上記インピーダ
ンスが目標値となるように上記形状記憶合金アクチュエ
ータを駆動する駆動手段と、上記下限検出手段及び上記
上限検出手段の出力に応じて上記駆動手段の動作を制御
する制御手段と、を具備したことを特徴とする形状記憶
合金アクチュエータ制御装置。

【００９７】このような形状記憶合金アクチュエータ制
御装置によれば、変態温度域を検出する検出器により形
状記憶合金アクチュエータの温度制御範囲が限定され、
その範囲内でインピーダンス直流抵抗成分フィードバッ
ク制御が行われる。これにより、上記形状記憶合金アク
チュエータ制御装置は、変態温度域を検出する検出器に
よりその温度制御範囲が限定されるため、温度センサを
形状記憶合金アクチュエータに取り付けて温度制御範囲
を限定することなく、変態温度域で確実に動作させるこ
とができる。 （２）第１実施例（図１、図２、図４、図５）に対応。

【００９８】上記（１）において、上記下限検出手段及
び上記上限検出手段が上記第１及び第２の状態のいずれ
かを検出していないときに上記駆動手段に上記検出抵抗
成分が目標値となるように形状記憶合金アクチュエータ
を駆動させることを特徴とする形状記憶合金アクチュエ
ータ制御装置。

【００９９】このような形状記憶合金アクチュエータ制
御装置によれば、変態温度域を検出する検出器により形
状記憶合金アクチュエータの温度制御範囲が限定され、
その範囲内でインピーダンス直流抵抗成分フィードバッ
ク制御が行われる。これにより、上記形状記憶合金アク
チュエータ制御装置は、変態温度域を検出する検出器に
よりその温度制御範囲が限定されるため、温度センサを
形状記憶合金アクチュエータに取り付けて温度制御範囲
を限定することなく、変態温度域で確実に動作させるこ
とができる。 （３）第１実施例（図１、図２、図４、図５）に対応。

【０１００】上記（１）において、上記駆動手段が上記
形状記憶合金アクチュエータのインピーダンスの直流抵
抗成分を検出し、上記直流抵抗成分が目標値となるよう
に上記形状記憶合金アクチュエータを駆動させることを
特徴とする形状記憶合金アクチュエータ制御装置。

【０１０１】このような形状記憶合金アクチュエータ制
御装置によれば、変態温度域を検出する検出器により形
状記憶合金アクチュエータの温度制御範囲が限定され、
その範囲内でインピーダンス直流抵抗成分フィードバッ
ク制御が行われる。これにより、上記形状記憶合金アク
チュエータ制御装置は、変態温度域を検出する検出器に
よりその温度制御範囲が限定されるため、温度センサを
形状記憶合金アクチュエータに取り付けて温度制御範囲
を限定することなく、変態温度域で確実に動作させるこ
とができる。 （４）第１実施例の変形例。

【０１０２】上記（１）において、上記駆動手段が上記
形状記憶合金アクチュエータのインピーダンスのインダ
クタンスを検出し、上記インダクタンスが目標値となる
ように上記形状記憶合金アクチュエータを駆動させるこ
とを特徴とする形状記憶合金アクチュエータ制御装置。

【０１０３】このような形状記憶合金アクチュエータ制
御装置によれば、変態温度域を検出する検出器により形
状記憶合金アクチュエータの温度制御範囲が限定され、
その範囲内で上記形状記憶合金アクチュエータのインピ
ーダンス中のインダクタンスがブリッジ回路などを用い
て検出される。そして、これに基づいてインダクタンス
のフィードバック制御が行われる。これにより、上記形
状記憶合金アクチュエータ制御装置は、変態温度域を検
出する検出器によりその温度制御範囲が限定されるた
め、温度センサを形状記憶合金アクチュエータに取り付
けて温度制御範囲を限定することなく、変態温度域で確
実に動作させることができる。 （５）第２実施例（図６、図７、図９、図１０）に対
応。

【０１０４】形状記憶合金の変位に基づいて動作する形
状記憶合金アクチュエータの制御装置において、上記形
状記憶合金アクチュエータが形状記憶合金の変態温度域
下限及び上限のうちの所定の一方に相当する状態になっ
たことを検出する検出手段と、上記形状記憶合金アクチ
ュエータのインピーダンス直流抵抗成分を上記形状記憶
合金アクチュエータの駆動信号で微分する微分手段と、
上記形状記憶合金アクチュエータのインピーダンス直流
抵抗成分を検出し、上記インピーダンス直流抵抗成分が
目標値となるように上記形状記憶合金アクチュエータを
駆動する駆動手段と、上記検出手段及び上記微分手段の
出力に応じて上記駆動手段の動作を制御する制御手段
と、を具備したことを特徴とする形状記憶合金アクチュ
エータ制御装置。

【０１０５】このような形状記憶合金アクチュエータ制
御装置によれば、形状記憶合金アクチュエータの変態温
度域限界を検出する検出器の出力及び微分器出力の符号
により温度制御範囲が限定され、その範囲内でインピー
ダンス直流抵抗成分フィードバック制御が行われる。こ
れにより、上記形状記憶合金アクチュエータ制御装置
は、片方の変態温度域限界を検出する検出器と微分器出
力の符号とにより温度制御範囲が限定されるため、温度
センサを形状記憶合金アクチュエータに取り付けて温度
制御範囲を限定することなく、変態温度域を求めること
ができる。 （６）第２実施例（図６、図７、図９、図１０）に対
応。

【０１０６】上記（５）において、上記検出手段が変態
温度域下限及び上限のうちの所定の一方に相当する状態
になったことを検出せず且つ上記微分手段の出力の符号
がマイナスのときに上記駆動手段を駆動することを特徴
とする形状記憶合金アクチュエータ制御装置。

【０１０７】このような形状記憶合金アクチュエータ制
御装置によれば、形状記憶合金アクチュエータの変態温
度域限界を検出する検出器の出力及び微分器出力の符号
により温度制御範囲が限定され、その範囲内でインピー
ダンス直流抵抗成分フィードバック制御が行われる。こ
れにより、上記形状記憶合金アクチュエータ制御装置
は、片方の変態温度域限界を検出する検出器と微分器出
力の符号とにより温度制御範囲が限定されるため、温度
センサを形状記憶合金アクチュエータに取り付けて温度
制御範囲を限定することなく、変態温度域を求めること
ができる。 （７）第３実施例（図１１）に対応。

【０１０８】形状記憶合金の変位に基づいて動作する形
状記憶合金アクチュエータの制御装置において、上記形
状記憶合金アクチュエータのインダクタンスを検出する
インダクタンス検出手段と、上記形状記憶合金アクチュ
エータのインピーダンス直流抵抗成分を検出し、上記イ
ンピーダンス直流抵抗成分が目標値となるように上記形
状記憶合金アクチュエータを駆動する駆動手段と、上記
インダクタンス検出手段の出力に応じて上記駆動手段の
動作を制御する制御手段と、を具備したことを特徴とす
る形状記憶合金アクチュエータ制御装置。

【０１０９】このような形状記憶合金アクチュエータ制
御装置によれば、形状記憶合金アクチュエータのインダ
クタンスを検出する検出器の出力値と、予め設定したし
きい値との比較により上記形状記憶合金アクチュエータ
の温度制御範囲が限定され、その範囲内でインピーダン
ス直流抵抗成分フィードバック制御が行われる。これに
より、上記形状記憶合金アクチュエータ制御装置は、イ
ンダクタンスを検出する検出器により温度制御範囲が限
定されるため、温度センサを形状記憶合金アクチュエー
タに取り付けて温度制御範囲を限定することなく、変態
温度域を求めることができる。また、マニピュレータに
取り付ける変態温度域限界を検出する検出器を無くすこ
とができ、マニピュレータを小型化できる。 （８）第３実施例（図１１）に対応。

【０１１０】上記（７）において、上記インダクタンス
検出手段により検出したインダクタンスが所定範囲にな
っているときに上記駆動手段を駆動することを特徴とす
る記載の形状記憶合金アクチュエータ制御装置。

【０１１１】このような形状記憶合金アクチュエータ制
御装置によれば、形状記憶合金アクチュエータのインダ
クタンスを検出する検出器の出力値と、予め設定したし
きい値との比較により上記形状記憶合金アクチュエータ
の温度制御範囲が限定され、その範囲内でインピーダン
ス直流抵抗成分フィードバック制御が行われる。これに
より、上記形状記憶合金アクチュエータ制御装置は、イ
ンダクタンスを検出する検出器により温度制御範囲が限
定されるため、温度センサを形状記憶合金アクチュエー
タに取り付けて温度制御範囲を限定することなく、変態
温度域を求めることができる。また、マニピュレータに
取り付ける変態温度域限界を検出する検出器を無くすこ
とができ、マニピュレータを小型化できる。 （９）第４実施例（図１２）に対応。

【０１１２】形状記憶合金の変位に基づいて動作する形
状記憶合金アクチュエータの制御装置において、上記形
状記憶合金アクチュエータのインダクタンスを検出する
インダクタンス検出手段と、上記形状記憶合金アクチュ
エータのインダクタンスを検出し、上記インダクタンス
が目標値となるように上記形状記憶合金アクチュエータ
を駆動する駆動手段と、を具備したことを特徴とする形
状記憶合金アクチュエータ制御装置。

【０１１３】このような形状記憶合金アクチュエータ制
御装置によれば、形状記憶合金アクチュエータのインダ
クタンスがインダクタンス検出器により検出され、イン
ダクタンスのフィードバック制御が行われる。これによ
り、マニピュレータに取り付ける変態温度域限界を検出
する検出器を無くすことができ、マニピュレータを小型
化できる。また、インピーダンス直流抵抗成分によって
制御できない上記インピーダンス直流抵抗成分増加領域
も同一の制御則で制御が可能となる。

【０１１４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、温度
センサを形状記憶合金アクチュエータに取り付けること
なく、確実に動作させることができる形状記憶合金アク
チュエータ制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施例の形状記憶合金ア
クチュエータ制御装置の構成を示す図であり、（ｂ）は
上記第１実施例におけるスイッチ１０９の出力切り替え
論理を示す表である。

【図２】第１実施例のマニピュレータ関節部１１１の構
造を示す図であり、（ａ）は形状記憶合金アクチュエー
タ１０１が低温形状と高温形状の中間の形状にあると
き、（ｂ）は低温形状にあるとき、（ｃ）は高温形状に
あるときを示す図である。

【図３】（ａ）は形状記憶合金アクチュエータの変位と
インピーダンス直流抵抗成分の関係図であり、（ｂ）は
形状記憶合金アクチュエータの変位とインダクタンスの
関係図である。

【図４】第１実施例の変形例の構成を示す図である。

【図５】第１実施例の変形例におけるスイッチ構成の詳
細を示す図である。

【図６】（ａ）は本発明の第２実施例の形状記憶合金ア
クチュエータ制御装置の構成を示す図であり、（ｂ）は
上記第２実施例におけるイッチ２０９の出力切り替え論
理を示す表であり、また（ｃ）は上記第２実施例の変形
例におけるスイッチ２０９の出力切り替え論理を示す表
である。

【図７】第２実施例のマニピュレータ関節部の構造を示
す図である。

【図８】形状記憶合金アクチュエータの温度とインピー
ダンス直流抵抗成分の関係図である。

【図９】第２実施例の変形例の構成を示す図である。

【図１０】第２実施例の変形例におけるスイッチ構成の
詳細を示す図である。

【図１１】（ａ）は本発明の第３実施例の形状記憶合金
アクチュエータ制御装置の構成を示す図であり、（ｂ）
は上記第３実施例におけるスイッチ３０９の出力切り替
え論理を示す表である。

【図１２】本発明の第４実施例の形状記憶合金アクチュ
エータ制御装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０１…形状記憶合金アクチュエータ、１０２…バイア
スばね、１０３…パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動信号発生
器、１０４…抵抗検出器、１０５…コントローラ、１０
６…スイッチ、１０７…スイッチ、１０８…ＰＩＤコン
トローラ、１０９…スイッチ、１１０…スイッチ切り替
え器、１１１…マニピュレータ関節部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 形状記憶合金の変位に基づいて動作する
   形状記憶合金アクチュエータの制御装置において、 上記形状記憶合金アクチュエータが形状記憶合金の変態
   温度域下限に相当する第１の状態になったことを検出す
   る下限検出手段と、 上記形状記憶合金アクチュエータが形状記憶合金の変態
   温度域上限に相当する第２の状態になったことを検出す
   る上限検出手段と、 上記形状記憶合金アクチュエータのインピーダンスを検
   出し、上記インピーダンスが目標値となるように上記形
   状記憶合金アクチュエータを駆動する駆動手段と、 上記下限検出手段及び上記上限検出手段の出力に応じて
   上記駆動手段の動作を制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とする形状記憶合金アクチュエー
   タ制御装置。
2. 【請求項２】 形状記憶合金の変位に基づいて動作する
   形状記憶合金アクチュエータの制御装置において、 上記形状記憶合金アクチュエータが形状記憶合金の変態
   温度域下限及び上限のうちの所定の一方に相当する状態
   になったことを検出する検出手段と、 上記形状記憶合金アクチュエータのインピーダンス直流
   抵抗成分を上記形状記憶合金アクチュエータの駆動信号
   で微分する微分手段と、 上記形状記憶合金アクチュエータのインピーダンス直流
   抵抗成分を検出し、上記インピーダンス直流抵抗成分が
   目標値となるように上記形状記憶合金アクチュエータを
   駆動する駆動手段と、 上記検出手段及び上記微分手段の出力に応じて上記駆動
   手段の動作を制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とする形状記憶合金アクチュエー
   タ制御装置。
3. 【請求項３】 形状記憶合金の変位に基づいて動作する
   形状記憶合金アクチュエータの制御装置において、 上記形状記憶合金アクチュエータのインダクタンスを検
   出するインダクタンス検出手段と、 上記インダクタンス検出手段の出力に応じて上記インダ
   クタンスが目標値となるように上記形状記憶合金アクチ
   ュエータを駆動する駆動手段と、 を具備したことを特徴とする形状記憶合金アクチュエー
   タ制御装置。