(57)【要約】【課題】既存の空間を利用し、形状記憶材料への通電が簡易に行える構成とし、より小型なアクチュエータ装置を提供すること。【解決手段】形状記憶材料９と弾性体１０とで構成され、形状記憶材料９の形状変化によって動作するアクチュエータ部２と、形状記憶材料９を通電加熱させる印加部３と、形状記憶材料９の形状変化に伴い変化する形状記憶材料９の物性値を検出する検出部４と、少なくとも検出した物性値情報を格納する記憶部５と、検出した物性値に基づいた演算処理を行う演算部７と、印加部３と検出部４と記憶部５と演算部７とを制御する制御部８と、制御部８と通信できる操作部１とを有するアクチュエータ装置において、弾性体１０が導電性を有し、形状記憶材料９に対する抗力となるとともに、形状記憶材料９への通電経路となることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状記憶材料と弾性体とで構成され、前記形状記憶材料の形状変化によって動作するアクチュエータ部と、
前記形状記憶材料を通電加熱させる印加部と、
前記形状記憶材料の形状変化に伴い変化する前記形状記憶材料の物性値を検出する検出部と、
少なくとも検出した物性値情報を格納する記憶部と、
前記検出した物性値に基づいた演算処理を行う演算部と、
前記印加部と前記検出部と前記記憶部と前記演算部とを制御する制御部と、
前記制御部と通信できる操作部とを有するアクチュエータ装置において、
前記弾性体が導電性を有し、前記形状記憶材料に対する抗力となるとともに、前記形状記憶材料への通電経路となることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記弾性体の物性値の情報が格納されている格納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装置。
【請求項３】
前記弾性体が、電気的接続部を除く外層に非導電性膜を形成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記形状記憶材料が、前記弾性体の内部に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記形状記憶材料が、前記弾性体の外周に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項６】
前記弾性体が、コイルばねであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項７】
前記アクチュエータ部において、前記形状記憶材料の軸方向に対して外周となる位置に配置される部材が絶縁体であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項８】
前記アクチュエータ部において、前記形状記憶材料の軸方向に対して外周となる位置に配置される部材が絶縁処理されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項９】
前記絶縁処理が、絶縁コーティング処理であり、コーティングの材料がパリレンであることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１０】
前記弾性体と、前記形状記憶材料とが導電性物体を介して、接続されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１１】
前記印加部に電気接続されている配線部を備え、前記配線部と前記弾性体とが、導電性物体を介して、接続されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１２】
前記配線部は、前記形状記憶材料の軸方向に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１３】
前記弾性体は、前記形状記憶材料の軸方向に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１４】
前記導電性物体を、非導電性である非導電性物体が覆う構成となっていることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１５】
前記非導電性膜の材料が、パリレンであることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１６】
前記弾性体の抵抗値が、前記形状記憶材料の抵抗値よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１７】
前記弾性体が、抵抗温度係数の小さい材料で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
形状記憶材料を利用したアクチュエータ装置は、従来から良く知られている。例えば、特開２００８−２３２７５号に記載の内視鏡装置に用いたアクチュエータ装置は、形状記憶材料とバイアス用弾性体とで構成され、形状記憶材料の形状変化を利用することで、動作を実現することが図られている。
【０００３】
このような装置においては、形状記憶材料を加熱するために、形状記憶材料に通電する必要がある。そして、通電するには、形状記憶材料と印加部とを配線する必要がある。その際に、配線をバイアス用弾性体の外部に取り出す構造にすることや、配線の煩雑さをさけるために、形状記憶材料を折り返す構造にすることなどは、一般的に良く知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開特開２００８−２３２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８、図９は、一般的に良く知られている従来の構成である。図８（ａ）は、長手方向に垂直な外観構成、図８（ｂ）は、長手方向に沿った外観構成、図８（ｃ）は、長手方向に沿った断面構成をそれぞれ示している。
また、図９（ａ）は、長手方向に垂直な外観構成、図９（ｂ）は、長手方向に沿った外観構成、図９（ｃ）は、長手方向に沿った断面構成をそれぞれ示している。
【０００６】
図８（ｃ）において、形状記憶材料９を加熱するための配線部１１の一方が、アクチュエータ部２の外部へ配置される。したがって、この構成では外部に配置される配線部１１のための空間が必要となる。
図９（ｃ）は、形状記憶材料９を折り返す構成を示している。形状記憶材料９を折り返す場合には形状記憶材料９が並列に配置される。この場合には、抵抗値制御を行っているので、各々の形状記憶材料９との接触を避けるために各々との間隔が必要となる。すなわち径が大きくなる構成である。
ここで、上述したように、従来の形状記憶材料を用いたアクチュエータ装置では、通電の配線のために新たに空間が必要な構成となっている。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、既存の空間を利用し、形状記憶材料への通電が簡易に行える構成とし、より小型なアクチュエータ装置を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、形状記憶材料と弾性体とで構成され、形状記憶材料の形状変化によって動作するアクチュエータ部と、形状記憶材料を通電加熱させる印加部と、形状記憶材料の形状変化に伴い変化する形状記憶材料の物性値を検出する検出部と、少なくとも検出した物性値情報を格納する記憶部と、検出した物性値に基づいた演算処理を行う演算部と、印加部と検出部と記憶部と演算部とを制御する制御部と、制御部と通信できる操作部とを有するアクチュエータ装置において、弾性体が導電性を有し、形状記憶材料に対する抗力となるとともに、形状記憶材料への通電経路となることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、記憶部は、弾性体の物性値の情報が格納されている格納部を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、弾性体が、電気的接続部を除く外層に非導電性膜を形成していることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、形状記憶材料が、弾性体の内部に配置されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、形状記憶材料が、弾性体の外周に配置されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、弾性体が、コイルばねであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、アクチュエータ部において、形状記憶材料の軸方向に対して外周となる位置に配置される部材が絶縁体であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、アクチュエータ部において、形状記憶材料の軸方向に対して外周となる位置に配置される部材が絶縁処理されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、絶縁処理が、絶縁コーティング処理であり、コーティングの材料がパリレンであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、弾性体と、形状記憶材料とが導電性物体を介して、接続されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、印加部に電気接続されている配線部を備え、配線部と弾性体とが、導電性物体を介して、接続されていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様によれば、配線部は、形状記憶材料の軸方向に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様によれば、弾性体は、形状記憶材料の軸方向に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様によれば、導電性物体を、非導電性である非導電性物体が覆う構成となっていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様によれば、非導電性膜の材料が、パリレンであることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様によれば、弾性体の抵抗値が、形状記憶材料の抵抗値よりも小さいことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の好ましい態様によれば、弾性体が、抵抗温度係数の小さい材料で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にかかるアクチュエータ装置は、弾性体を通電経路として用いるので、外部に配線を取り出したり、形状記憶材料を折り返す必要がなくなる。このため、取り出した配線部のための空間や、形状記憶材料の折り返しの空間が不要となる。これにより、アクチュエータ部をより一層小型化できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明にかかるアクチュエータ装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００２７】
図１は、本発明にかかるアクチュエータ装置の実施例の構成を示すブロック図である。
図１に基づき、本実施例の構成を説明する。本装置は、操作部１、アクチュエータ部２、バイアスばね（弾性体）１０、印加部３、検出部４、記憶部５、格納部６、演算部７、制御部８とで構成されている。操作部１から、アクチュエータ部２を操作できる。
アクチュエータ部２は、形状記憶材料９と、バイアスばね１０とで構成され、形状記憶材料９の形状変化によって動作を行う。印加部３は、形状記憶材料９を形状変化させるために形状記憶材料９を加熱する。加熱の手段は、形状記憶材料９に電圧を印加することなどで容易に行うことができる。
【００２８】
検出部４は、形状記憶材料９の物性値を検出する。検出部４は、抵抗を用いて容易に構成することが可能である。記憶部５は、検出部４で取得した形状記憶材料９の情報や、演算部６で取得した演算結果などを格納する。また、記憶部５は、格納部６を有する。格納部６には、バイアスばね１０の物性値等の情報が蓄えられている。例えば、バイアスばね１０を代えた場合には、格納されている情報に基づいて、演算部６の処理も調整される。演算部６は、各種演算を行う。例えば、取得した物性値を基に計算を行い形状記憶材料９への通電の量を決定する。
【００２９】
図２は、実施例のアクチュエータ部２の構成を示す。図２（ａ）は長手方向に垂直な方向の外観構成、図２（ｂ）は長手方向に沿った方向の外観構成、図２（ｃ）は長手方向に沿った方向の断面構成をそれぞれ示している。
【００３０】
図３は、図２（ｃ）の通電経路を模式的に説明する図である。図３において、印加部３は、配線１１を介して形状記憶材料９に接続される。形状記憶材料９は、アクチュエータ部２の先端にある固定部の導電性物体１４を介してバイアスばね１０の一方の端部に接続される。バイアスばね１０の他方の端部は、アクチュエータ部２の配線側にある固定部の導電性物体１４を介して配線１１に接続され、印加部３に接続される。
【００３１】
図４は、バイアスばね１０の実施例を説明する図である。図４（ａ）は、バイアスばね１０の外観構成を表し、図４（ｂ）は、バイアスばね１０の線材断面図を表している。図４（ｂ）のとおり、バイアスばね１０は導電性材料１２から構成されている。その外層には、非導電性膜１３、例えばパリレンなどにより絶縁コーティング処理されている。また、図４（ａ）のとおり、バイアスばね１０には、両端部に絶縁コーティング処理が施されていない電気的接続部１６が設けられている。
【００３２】
このようにして、配線部１１を外部に取り出すことや、形状記憶材料９を折り返すことなく、バイアスばね１０に形状記憶材料９を通電する系を担わせている。すなわち、図３に示すように、バイアスばね１０が、印加部３から形状記憶材料９への通電系の一部を担っている。したがって、外部に取り出した配線部１１のための空間や、形状記憶材料９の折り返しのための空間が不要となり、アクチュエータ部２をより一層小型化できる。
【００３３】
なお、図２（ｃ）において、アクチュエータ部２を構成する筒は、部材が絶縁体で構成され、電気的に外部と遮断されるよう構成される。また、筒の部材を絶縁体で構成することに代えて、筒の内壁を絶縁処理しても良い。
【００３４】
また、バイアスばね１０を物性値の異なる他のバイアスばね１０に交換した場合には、演算部７で行う演算処理を調整する必要がある。ここで、各々のバイアスばね１０の物性値等の情報を格納部６へ複数個格納する構成とすることが望ましい。このようにすれば、バイアスばね１０を交換する際には、使用するバイアスばね１０に対応する物性値に切り替えるだけで、演算処理の調整が容易に行える。バイアスばね１０を交換した場合における、演算処理に使用する物性値等情報の切り替えは、操作部１から容易に行える。
【００３５】
図５は、アクチュエータ部２の先端にある固定部を説明する図である。図５（ａ）は、図５（ｂ）の構成を紙面左側から見た外観構成、図５（ｂ）は、長手方向の断面構成、図５（ｃ）は、図５（ｂ）を紙面右側から見た外観構成をそれぞれ示している。導電性物体１４が非導電性物体１５で覆われるように構成されていることを表している。また、導電性物体１４は、中心に形状記憶材料９を固定する形状記憶材料用穴１７を有し、その外周にバイアスばね１０を固定するバイアスばね用ざぐり１８を備える構成である。
【００３６】
図５（ｄ）は、接続を説明するための断面構成図である。また、図５（ｅ）は、図５（ｄ）を紙面左側から見た外観構成、図５（ｆ）は、図５（ｄ）の外観構成をそれぞれ示している。導電性物体１４と、非導電性物体１５と、形状記憶材料９と、バイアスばね１０の配置を表している。形状記憶材料９と、バイアスばね１０は、導電性物体１４を介して電気的接続がなされる。また、形状記憶材料９を形状記憶材料用穴１７にかしめ部材１９を用いてかしめることで、機械的固定がより容易になる。
なお、実施例では、導電性物体１４を非導電性物体１５で覆う構成であったが、導電性物体１４を非導電性膜、例えばパリレンなどでコーティングしたものであっても良い。
【００３７】
図６は、アクチュエータ部２の配線側に設けられている固定部を説明する図である。図６（ａ）は、図６（ｂ）の構成を紙面左側から見た外観構成、図６（ｂ）は、長手方向における固定部の他端の断面構成、図６（ｃ）は、図６（ｂ）を紙面右側から見た外観構成をそれぞれ示している。導電性物体１４と、非導電性物体１５とで構成されることを表している。図５と同様に形状記憶材料用穴１７とバイアスばね用ざぐり１８とを備え、さらに印加部３に接続される配線１１用の配線部用穴２０を備える。配線部用穴２０は、導電性物体１４まで延在する構成である。
【００３８】
図６（ｄ）は、導電性物体１４と、非導電性物体１５と、形状記憶材料９と、バイアスばね１０と、配線部１１の配置を表している。形状記憶材料９は、絶縁部材２２にて覆われ、電気的に導電性物体１４とは遮断されている。
【００３９】
また、図７は、配線部１１の構成を説明する図である。図７に示すとおり、配線部１１は、芯線２１と、絶縁部材２２とから構成されている。導電性物体１４と配線部１１の芯線２１とは接続される。
したがって、配線部１１と、バイアスばね１０は、導電性物体１４を介して電気的接続がなされる。芯線２１をかしめ部材１９などを用いてかしめることで、機械的固定がより容易になる。
本実施例では配線部用穴２０を形状記憶材料穴１７と同じ面に有し、配線を同じ方向から出し入れすることができるので、設計上の取り扱いが容易になる構成である。
【００４０】
また、実施例は、形状記憶材料９がバイアスばね１０の内側に配置される構成を元にした構成であったが、形状記憶材料９がバイアスばね１０の外周に配置される構成であっても同様の効果を得ることができる。
また、本発明ではバイアスばね１０を通電経路として利用している。この通電は、抵抗値制御にも関わるものである。このため、バイアスばね１０の材料として抵抗温度係数が小さい物を選択し、形状記憶材料９の抵抗値制御への影響を最小限にすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかるアクチュエータ装置は、形状記憶材料を用いたアクチュエータ装置に有用であり、特に、小型化に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例のアクチュエータ部の外観構成、断面構成を説明する図である。
【図３】実施例の通電経路を説明する図である。
【図４】実施例のバイアスばねを外観構成、線材断面構成を説明する図である。
【図５】実施例の先端固定部の断面構成、外観構成、接続を説明する図である。
【図６】実施例の配線側固定部の断面構成、外観構成を説明する図である。
【図７】実施例の配線部を説明する図である。
【図８】配線を引き出す従来例の外観構成、断面構成を説明する図である。
【図９】形状記憶材料を折り返す従来例の外観構成、断面構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  操作部
２  アクチュエータ部
３  印加部
４  検出部
５  記憶部
６  格納部
７  演算部
８  制御部
９  形状記憶材料
１０  バイアスばね（弾性体）
１１  配線部
１２  導電性材料
１３  非導電性膜
１４  導電性物体
１５  非導電性物体
１６  電気的接続部
１７  ＳＭＡ用穴
１８  バイアスばね用ザグリ
１９  かしめ部材
２０  配線用穴
２１  芯線
２２  絶縁材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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