(57)【要約】【課題】形状記憶合金アクチュエータ及び形状記憶合金アクチュエータと接触する部材等の物理特性を専用のセンサを使用することなく検出する。【解決手段】形状記憶合金アクチュエータ制御装置１は、電流を印加することによって形状記憶合金部材の長さを制御する形状記憶合金アクチュエータ制御装置１であって、形状記憶合金を所定の長さにするための目標抵抗値を設定する目標抵抗設定部と、目標抵抗値に応じた電流を形状記憶合金に供給する電流供給部と、形状記憶合金の抵抗値を測定して測定抵抗値を出力する抵抗値測定部と、測定抵抗値と目標抵抗値との間を示す抵抗値差、又は、電流供給部が電流を供給した後の単位時間当たりの抵抗値差の変化量を演算する演算部と、抵抗値差又は変化量に基づいて、電流供給部が電流を供給した後に形状記憶合金に関連する物理量を推定する物理量推定部と、推定された物理量を出力する物理量出力部とを有する。【選択図】図１４
2019138284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を印加することによって形状記憶合金部材の長さを制御する形状記憶合金アクチュエータ制御装置であって、
形状記憶合金を所定の長さにするための目標抵抗値を設定する目標抵抗設定部と、
前記目標抵抗値に応じた電流を形状記憶合金に供給する電流供給部と、
形状記憶合金の抵抗値を測定して測定抵抗値を出力する抵抗値測定部と、
前記測定抵抗値と前記目標抵抗値との間を示す抵抗値差、又は、前記電流供給部が電流を供給した後の単位時間当たりの前記抵抗値差の変化量を演算する演算部と、
前記抵抗値差又は前記変化量に基づいて、前記電流供給部が電流を供給した後に形状記憶合金に関連する物理量を推定する物理量推定部と、
推定された前記物理量を出力する物理量出力部と、
を有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。
【請求項２】
前記演算部は、前記測定抵抗値と前記目標抵抗値との間を示す抵抗値差を演算し、
前記物理量推定部は、前記抵抗値差と、前記電流供給部が電流を供給することによって形状記憶合金内に発生する応力との関係に基づいて、前記応力を前記物理量として推定する、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。
【請求項３】
前記抵抗値差が所定の閾値より大きい場合に、形状記憶合金が所定の接触部材に接触して歪んでいると判定する判定部を更に有し、
前記演算部は、前記電流供給部が電流を供給した後の単位時間当たりの前記抵抗値差の変化量を演算し、
前記物理量推定部は、前記判定部が形状記憶合金が所定の部材に接触して歪んでいると判定した場合に、前記変化量と接触部材の硬度との関係に基づいて、前記硬度を前記物理量として推定する、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。
【請求項４】
電流を印加することによって形状記憶合金部材の長さを制御する形状記憶合金アクチュエータ制御装置において、
形状記憶合金を所定の長さにするための目標抵抗値を設定する目標抵抗設定部と、
前記目標抵抗値に応じた電流を形状記憶合金に供給し、
形状記憶合金の抵抗値を測定して測定抵抗値を出力し、
前記測定抵抗値と前記目標抵抗値との間を示す抵抗値差、又は、前記電流供給部が電流を供給した後の単位時間当たりの前記抵抗値差の変化量を演算し、
前記抵抗値差又は前記変化量に基づいて、前記電流供給部が電流を供給した後に形状記憶合金に関連する物理量を推定し、
推定された前記物理量を出力する
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする物理量推定プログラム。
【請求項５】
電流を印加することによって形状記憶合金部材の長さを制御する形状記憶合金アクチュエータ制御装置において、
形状記憶合金を所定の長さにするための目標抵抗値を設定する目標抵抗設定部と、
前記目標抵抗値に応じた電流を形状記憶合金に供給し、
形状記憶合金の抵抗値を測定して測定抵抗値を出力し、
前記測定抵抗値と前記目標抵抗値との間を示す抵抗値差、又は、前記電流供給部が電流を供給した後の単位時間当たりの前記抵抗値差の変化量を演算し、
前記抵抗値差又は前記変化量に基づいて、前記電流供給部が電流を供給した後に形状記憶合金に関連する物理量を推定し、
推定された前記物理量を出力する
処理を含む、ことを特徴とする物理量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状記憶合金アクチュエータ制御装置、物理量推定プログラム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｔｉ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｚｎ合金及びＴｉ−Ｎｉ−Ａｌ合金等により形成された形状記憶合金（Shape Memory Alloy、ＳＭＡ）部材を介して可動部を可動する形状記憶合金アクチュエータが知られる。形状記憶合金アクチュエータは、１０ｍＷ程度と消費電力が非常に小さいこと、機械的ノイズ及び電気的ノイズが小さいこと、小型化及び軽量化が可能なこと、及び簡便な操作が可能であること等の多くの利点を有する。形状記憶合金アクチュエータは、機械，電気，自動車，宇宙航空，医療など多くの分野での実用化が期待される。例えば、形状記憶合金アクチュエータは、任意の位置に撮像部を配置可能な能動内視鏡に応用可能である。
【０００３】
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が知られている。特許文献１には、抵抗値測定部が測定した測定抵抗値と目標抵抗値との間の差を示す抵抗値差に基づいて、形状記憶合金アクチュエータが障害物等により拘束されたか否かを判定する形状記憶合金アクチュエータ制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−９６１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、形状記憶合金アクチュエータを種々の分野に応用するときに、形状記憶合金アクチュエータ及び形状記憶合金アクチュエータと接触する部材等の物理特性を専用のセンサを使用することなく検出したいとの要望がある。
【０００６】
そこで、本発明は、形状記憶合金アクチュエータ及び形状記憶合金アクチュエータと接触する部材等の物理特性を専用のセンサを使用することなく検出可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置は、電流を印加することによって形状記憶合金部材の長さを制御する形状記憶合金アクチュエータ制御装置であって、形状記憶合金を所定の長さにするための目標抵抗値を設定する目標抵抗設定部と、目標抵抗値に応じた電流を形状記憶合金に供給する電流供給部と、形状記憶合金の抵抗値を測定して測定抵抗値を出力する抵抗値測定部と、測定抵抗値と目標抵抗値との間を示す抵抗値差、又は、電流供給部が電流を供給した後の単位時間当たりの抵抗値差の変化量を演算する演算部と、抵抗値差又は変化量に基づいて、電流供給部が電流を供給した後に形状記憶合金に関連する物理量を推定する物理量推定部と、推定された物理量を出力する物理量出力部とを有する。
【０００８】
さらに、本発明に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置では、物演算部は、測定抵抗値と目標抵抗値との間を示す抵抗値差を演算し、物理量推定部は、抵抗値差と、電流供給部が電流を供給することによって形状記憶合金内に発生する応力との関係に基づいて、応力を物理量として推定することが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置は、抵抗値差が所定の閾値より大きい場合に、形状記憶合金が所定の接触部材に接触して歪んでいると判定する判定部を更に有し、演算部は、電流供給部が電流を供給した後の単位時間当たりの抵抗値差の変化量を演算し、物理量推定部は、判定部が形状記憶合金が所定の部材に接触して歪んでいると判定した場合に、変化量と接触部材の硬度との関係に基づいて、硬度を物理量として推定することが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る物理量推定プログラムは、電流を印加することによって形状記憶合金部材の長さを制御する形状記憶合金アクチュエータ制御装置において、形状記憶合金を所定の長さにするための目標抵抗値を設定する目標抵抗設定部と、目標抵抗値に応じた電流を形状記憶合金に供給し、形状記憶合金の抵抗値を測定して測定抵抗値を出力し、測定抵抗値と目標抵抗値との間を示す抵抗値差、又は、電流供給部が電流を供給した後の単位時間当たりの抵抗値差の変化量を演算し、抵抗値差又は変化量に基づいて、電流供給部が電流を供給した後に形状記憶合金に関連する物理量を推定し、推定された物理量を出力する処理をコンピュータに実行させることが好ましい。
【００１１】
また、実施形態に係る物理量推定方法は、電流を印加することによって形状記憶合金部材の長さを制御する形状記憶合金アクチュエータ制御装置において、形状記憶合金を所定の長さにするための目標抵抗値を設定する目標抵抗設定部と、目標抵抗値に応じた電流を形状記憶合金に供給し、形状記憶合金の抵抗値を測定して測定抵抗値を出力し、測定抵抗値と目標抵抗値との間を示す抵抗値差、又は、電流供給部が電流を供給した後の単位時間当たりの抵抗値差の変化量を演算し、抵抗値差又は変化量に基づいて、電流供給部が電流を供給した後に形状記憶合金に関連する物理量を推定し、推定された物理量を出力する処理を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、形状記憶合金アクチュエータ及び形状記憶合金アクチュエータと接触する部材等の物理特性を専用のセンサを使用することなく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】形状記憶合金アクチュエータの物理量を測定する物理量測定装置を示す図である。
【図２】図１に示す形状記憶合金に印加される電流、並びに目標抵抗値及び測定抵抗値の経時変化を示す図である。
【図３】３回に亘って測定された図１に示す形状記憶合金の歪みと目標抵抗値との関係を示す図である。
【図４】図１に示す形状記憶合金ワイヤが歪んだときに形状記憶合金ワイヤを拘束する位置に接触棒材を配置したときの形状記憶合金ワイヤに発生する応力、並びに目標抵抗値及び測定抵抗値の経時変化を示す図である。
【図５】目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差を２５ｍΩ以下となるようにしたときの図１に示す形状記憶合金ワイヤに発生する応力、並びに目標抵抗値及び測定抵抗値の経時変化を示す図である。
【図６】目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差、及び図１に示す形状記憶合金ワイヤに発生する応力の経時変化を示す図である。
【図７】目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差とび図１に示す形状記憶合金ワイヤに発生する応力との相関関係を示す図である。
【図８】図１に示す接触板材のヤング率を変更したときの目標抵抗値、測定抵抗値、及び目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の経時変化を示す図である。
【図９】図１に示す接触板材のヤング率Ｅを変更したときの目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差、及び形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力の経時変化を示す図である。
【図１０】図１に示す接触板材の材料として採用された材料と、材料のヤング率を示す図である。
【図１１】（ａ）は目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と図１に示す接触板材のヤング率との関係を示す図（その１）であり、（ｂ）は目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と図１に示す接触板材のヤング率との関係を示す図（その２）である。
【図１２】目標抵抗値を変更したときの目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と、図１に示す接触板材のヤング率との関係を示す図である。
【図１３】第１実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータを示す図である。
【図１４】第１実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置の回路図である。
【図１５】図１４に示す処理部により実行される形状記憶合金アクチュエータ制御処理のフローチャートである。
【図１６】第２実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置の回路図である。
【図１７】図１６に示す処理部により実行される形状記憶合金アクチュエータ制御処理のフローチャートである。
【図１８】第２実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置の回路図である。
【図１９】図１８に示す処理部により実行される形状記憶合金アクチュエータ制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、形状記憶合金アクチュエータ制御装置、物理量推定プログラム及びその方法について説明する。ただし、実施形態は図面又は以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。
【００１５】
（実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置の概要）
本発明の発明者等は、研鑽及び実験を重ねることで、抵抗値差及び抵抗値差の単位時間当たりの変化量の少なくとも１つと形状記憶合金部材に関連する物理量との相関関係に基づいて、形状記憶合金部材に関連する物理量が推定可能であることを見出した。
【００１６】
図１は、形状記憶合金アクチュエータの物理量を測定する物理量測定装置を示す図である。
【００１７】
物理量測定システム９００は、形状記憶合金ワイヤ９０１と、ワイヤ支持部９０２と、ロードセル９０３と、ウェイト９０４と、スライドガイド９０５と、接触板材９０６と、接触棒材９０７とを有する。物理量測定システム９００は、アクチュエータ９０８と、位置検出センサ９０９と、筐体９１０と、抵抗フィードバック装置９１１と、制御装置９１２とを更に有する。
【００１８】
形状記憶合金ワイヤ９０１は、Ｔｉ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｚｎ合金及びＴｉ−Ｎｉ−Ａｌ合金等により形成された線状の部材である。
【００１９】
ワイヤ支持部９０２は形状記憶合金ワイヤ９０１の上端を支持する導電性の部材であり、ロードセル９０３は形状記憶合金ワイヤ９０１に印加される応力を検出するセンサである。ウェイト９０４は形状記憶合金ワイヤ９０１の下端に接合される導電性の部材であり、スライドガイド９０５はウェイト９０４を上下方向に移動可能に支持する部材である。
【００２０】
接触板材９０６は、例えば「JIS G 4051」においてＳ４５Ｃで規定される機械構造用炭素鋼鋼材で形成される板状の部材である。接触棒材９０７は、「JIS G 4051」においてＳ４５Ｃで規定される機械構造用炭素鋼鋼材で形成され、接触板材９０６と接触することで形状記憶合金ワイヤ９０１の伸縮を規制する棒状の部材である。アクチュエータ９０８は接触棒材９０７を移動可能に支持する装置であり、位置検出センサ９０９はウェイト９０４との間の距離を検出し、検出した距離を示す検出位置信号を制御装置９１２に出力する。筐体９１０は形状記憶合金ワイヤ９０１〜位置検出センサ９０９を収納する。
【００２１】
抵抗フィードバック装置９１１は、ワイヤ支持部９０２及びウェイト９０４を介して取得される形状記憶合金ワイヤ９０１の抵抗値と、制御装置９１２から入力される目標抵抗値とが一致するように形状記憶合金ワイヤ９０１に電流を供給する。抵抗フィードバック装置９１１は、例えば、特許文献１に記載される指示抵抗値設定部１０、抵抗値フィードバック部２０、電流供給部３０及び抵抗値測定部４０を有してもよい。
【００２２】
制御装置９１２は、例えばパーソナルコンピュータ等の電子計算機であり、目標抵抗値を抵抗フィードバック装置９１１に出力する。また、制御装置９１２は、形状記憶合金ワイヤ９０１の抵抗値、ロードセル９０３から入力される形状記憶合金ワイヤ９０１に印加される応力、及び位置検出センサ９０９が検出した距離等の物理量が抵抗フィードバック装置９１１から入力される。制御装置９１２は、抵抗フィードバック装置９１１から入力された物理量を記憶する。
【００２３】
（形状記憶合金ワイヤ９０１の抵抗値の制御による位置制御）
図２は、形状記憶合金ワイヤ９０１に印加される電流、並びに目標抵抗値及び測定抵抗値の経時変化を示す図である。図２において、横軸は経過時間を秒単位で示し、左縦軸は抵抗値をΩ単位で示し、右縦軸は電流値をＡ単位で示す。図２において、白丸印は目標抵抗値を示し、黒丸印は測定抵抗値を示し、ひし形印は形状記憶合金ワイヤ９０１に印加される電流を示す。
【００２４】
形状記憶合金ワイヤ９０１に印加される電流は、２０秒が経過するまで徐々に増加され、２０秒に達した後は一定値に維持される。形状記憶合金ワイヤ９０１の測定抵抗値は、目標抵抗値に応じて形状記憶合金ワイヤ９０１に印加される電流の増加に応じて、目標抵抗値に一致するように制御される。
【００２５】
図３は、３回に亘って測定された形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みと目標抵抗値との関係を示す図である。図３において、横軸は目標抵抗値をΩ単位で示し、縦軸は形状記憶合金ワイヤ９０１の歪み、すなわち長さの変化量を％単位で示す。図３において、白丸印は第１回目の測定結果を示し、三角印は第２回目の測定結果を示し、四角印は第３回目の測定結果を示す。
【００２６】
形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みは、３回のそれぞれの測定時の値が一致することから、目標抵抗値に基づく形状記憶合金ワイヤ９０１の長さ制御は、再現性が高いことが推察される。また、形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みは、目標抵抗値に応じて略直線的に変化するため、形状記憶合金ワイヤ９０１の長さは、目標抵抗値に応じて線形制御が可能であることが推察される。
【００２７】
（抵抗値差による形状記憶合金ワイヤ９０１の破損防止制御）
図４は、形状記憶合金ワイヤ９０１が歪んだときに形状記憶合金ワイヤ９０１を拘束する位置に接触棒材９０７を配置したときの形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力、並びに目標抵抗値及び測定抵抗値の経時変化を示す図である。図４において、横軸は経過時間を秒単位で示し、左縦軸は抵抗値をΩ単位で示し、右縦軸は応力をＭＰａ単位で示す。図４において、白丸印は目標抵抗値を示し、黒丸印は測定抵抗値を示し、四角印は形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力を示す。
【００２８】
一点鎖線で示される６秒経過後において、接触板材９０６と接触棒材９０７とが接触することで、形状記憶合金ワイヤ９０１が拘束されると、目標抵抗値と測定抵抗値とが乖離する共に、形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力が急増する。形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力は、破線で示される許容可能な応力を超えるため、形状記憶合金ワイヤ９０１は破損する。
【００２９】
図５は、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差を２５ｍΩ以下となるようにしたときの形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力、並びに目標抵抗値及び測定抵抗値の経時変化を示す図である。図５において、横軸は経過時間を秒単位で示し、左縦軸は抵抗値をΩ単位で示し、右縦軸は応力をＭＰａ単位で示す。図５において、白丸印は目標抵抗値を示し、黒丸印は測定抵抗値を示し、四角印は形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力を示す。例えば、特許文献１に記載される技術を使用することで、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差は所定のしきい値抵抗値以下とすることができる。
【００３０】
一点鎖線で示される６秒経過後において、接触板材９０６と接触棒材９０７とが接触することで、形状記憶合金ワイヤ９０１が拘束されると、測定抵抗値が一定値に固定されることに応じて、目標抵抗値は、定抵抗値よりも２５ｍΩ大きい値に固定される。目標抵抗値が定抵抗値よりも２５ｍΩ大きい値に固定されることで、形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力は、破線で示される許容可能な応力を超えず、形状記憶合金ワイヤ９０１は破損することはない。
【００３１】
（抵抗値差による形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力の推定）
図６は、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差、及び形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力の経時変化を示す図である。図６において、横軸は経過時間を秒単位で示し、左縦軸は抵抗値差をΩ単位で示し、右縦軸は応力をＭＰａ単位で示す。図６において、二重丸印は目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差を示し、四角印は形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力を示す。
【００３２】
１０秒経過後において、接触板材９０６と接触棒材９０７とが接触することで、形状記憶合金ワイヤ９０１が拘束されると、形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力が急増する。また、形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力が急増すると同時に、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差が急増する。本願発明の発明者等は、図６から目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差と形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力との間に相関関係があることを見出した。すなわち、本願発明の発明者等は、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差と形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力との間に比例関係があることを見出した。
【００３３】
図７は、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差と形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力との相関関係を示す図である。図７において、横軸は抵抗値差をΩ単位で示し、縦軸は応力をＭＰａ単位で示す。図７において、丸印は形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みが１％であるときを示し、三角印は形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みが２％であるときを示し、四角印は形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みが３％であるときを示す。
【００３４】
形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みが１％、２％及び３％の何れの場合でも、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差は、形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力に比例して変化する。また、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差と形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力との間の比例係数は、形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みが１％、２％及び３％の何れの場合でも同一となる。目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差と形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力との間の比例係数は、形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みにかかわらず一定値になるので、発生する応力は、単一の比例係数により抵抗値差から推定することができる。
【００３５】
（形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みにより接触する接触部材の硬度の推定）
図８は、接触板材９０６のヤング率Ｅ、すなわち硬度を変更したときの目標抵抗値、測定抵抗値、及び目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の経時変化を示す図である。図８（ａ）は接触板材９０６の材料がＳ４５Ｃであるときの経時変化を示し、図８（ｂ）は接触板材９０６の材料がポリウレタンであるときの経時変化を示す。Ｓ４５Ｃのヤング率Ｅは２００ＧＰａであり、ポリウレタンのヤング率Ｅは０．２ＭＰａである。また、接触板材９０６は、一辺が１０ｍｍの正方形の表面及び裏面を有し且つ高さが５ｍｍの直方体である。図８（ａ）及び８（ｂ）において、横軸は経過時間を秒単位で示し、左縦軸は抵抗値をΩ単位で示し、右縦軸は抵抗値差をΩ単位で示す。図８（ａ）及び８（ｂ）において、白丸印は目標抵抗値を示し、黒丸印は測定抵抗値を示し、二重丸印は目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差を示す。
【００３６】
接触板材９０６の材料が比較的硬いＳ４５Ｃであるとき、１０秒経過後において、接触板材９０６と接触棒材９０７とが接触すると、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差が急増する。一方、接触板材９０６の材料が比較的軟らかいポリウレタンであるとき、接触板材９０６と接触棒材９０７とが接触した後に、接触板材９０６が接触棒材９０７に押下されるため、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差が徐々に増加する。
【００３７】
図９は、接触板材９０６のヤング率Ｅを変更したときの目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差、及び形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力の経時変化を示す図である。図９（ａ）は接触板材９０６の材料がＳ４５Ｃであるときの経時変化を示し、図９（ｂ）は接触板材９０６の材料がポリウレタンであるときの経時変化を示す。また、接触板材９０６は、一辺が１０ｍｍの正方形の表面及び裏面を有し且つ高さが５ｍｍの直方体である。図９（ａ）及び９（ｂ）において、横軸は経過時間を秒単位で示し、左縦軸は抵抗値差をΩ単位で示し、右縦軸は応力をＭＰａ単位で示す。図９（ａ）及び９（ｂ）において、二重丸印は目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差を示し、四角印は形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力を示す。
【００３８】
接触板材９０６の材料が比較的硬いＳ４５Ｃであるとき、１０秒経過後において、接触板材９０６と接触棒材９０７とが接触すると、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差、及び形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力が急増する。一方、接触板材９０６の材料が比較的軟らかいポリウレタンであるとき、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差が徐々に増加する。形状記憶合金ワイヤ９０１に発生する応力は、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差が増加するタイミングから遅れたタイミングで徐々に増加する。
【００３９】
本願発明の発明者等は、図８から目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と、形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みにより接触する接触板材９０６の硬度との間に相関関係があることを見出した。すなわち、本願発明の発明者等は、形状記憶合金ワイヤ９０１が歪んで接触した接触板材９０６の材料が比較的硬いとき、接触板材９０６が接触したときに目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量が大きくなることを見出した。また、本願発明の発明者等は、形状記憶合金ワイヤ９０１が歪んで接触した接触板材９０６の材料が比較的軟らかいとき、接触板材９０６が接触したときに目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量が小さくなることを見出した。本願発明の発明者等は、接触板材９０６の材料としてヤング率Ｅが異なる複数の材料を採用したときの目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と、接触板材９０６の硬度との間に相関関係を測定した。
【００４０】
図１０は、接触板材９０６の材料として採用された材料と、材料のヤング率を示す図であり、図１１は目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と接触板材９０６のヤング率Ｅとの関係を示す図である。図１１（ａ）は、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と接触板材９０６のヤング率Ｅとの関係を示す図（その１）である。図１１（ｂ）は、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と接触板材９０６のヤング率Ｅとの関係を示す図（その２）である。図１１（ａ）及び１１（ｂ）において、横軸は目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の増加率、すなわち単位時間当たりの変化量を示し、縦軸は接触板材のヤング率Ｅを示す。また、図１１（ａ）及び１１（ｂ）において、形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みεは２％であり、目標抵抗値Ｒd,tは２５ｍΩである。また、図１１（ａ）及び１１（ｂ）において、標抵抗値と測定抵抗値との抵抗値差の単位時間当たりの変化量は、抵抗値差が１０ｍΩに達した時間から０．０４秒後の抵抗差と１０ｍΩとの差として規定された。
【００４１】
接触板材９０６の材料として、Ｓ４５Ｃ、ポリウレタン、天然ゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、ふっ素樹脂及び杉が採用された。Ｓ４５Ｃのヤング率Ｅは２００ＧＰａであり、ポリウレタンのヤング率Ｅは０．２ＭＰａであり、天然ゴムのヤング率Ｅは２．５ＭＰａであり、クロロプレンゴムのヤング率Ｅは５．７ＭＰａである。ウレタンゴムのヤング率Ｅは２１Ｐａであり、ふっ素樹脂のヤング率Ｅは５５０Ｐａであり、杉のヤング率Ｅは８ＧＰａである。
【００４２】
ヤング率Ｅが０．２ＭＰａから２１ＭＰａまでの間では、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の変化率と、形状記憶合金ワイヤ９０１の歪みにより接触する接触板材９０６の硬度との間に比例関係があることが推定される。また、ヤング率Ｅが２１ＭＰａから２００ＧＰａまでの間では、傾きが急峻であるため明確ではないものの、抵抗値差の単位時間当たりの変化量と、接触板材９０６の硬度との間に比例関係があることが推定される。
【００４３】
図１２は、目標抵抗値を変更したときの目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と接触板材９０６のヤング率Ｅとの関係を示す図である。図１２において、横軸は目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量を示し、縦軸は接触板材のヤング率Ｅを示す。また、図１２において、丸印は目標抵抗値が１５ｍΩである場合を示し、三角印は目標抵抗値が２５ｍΩである場合を示し、四角印は目標抵抗値が３５ｍΩである場合を示す。また、図１２において、標抵抗値と測定抵抗値との抵抗値差の単位時間当たりの変化量は、抵抗値差が１０ｍΩに達した時間から０．０４秒後の抵抗差と１０ｍΩとの差として規定された。
【００４４】
目標抵抗値が１５ｍΩ、２５ｍΩ及び３５ｍΩの何れの場合でも、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と、接触板材９０６のヤング率Ｅとは、比例して変化する。また、抵抗値差の単位時間当たりの変化量と接触板材９０６のヤング率Ｅとの間の比例係数は、目標抵抗値が１５ｍΩ、２５ｍΩ及び３５ｍΩの何れの場合でも同一となる。抵抗値差の単位時間当たりの変化量と接触板材９０６のヤング率Ｅとの間の比例係数は、目標抵抗値にかかわらず一定値になるので、接触板材９０６のヤング率Ｅは、抵抗値差の単位時間当たりの変化量から推定することができる。
【００４５】
（第１実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータの構造及び機能）
図１３は、第１実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータを示す図である。
【００４６】
形状記憶合金アクチュエータ１００は、形状記憶合金アクチュエータ制御装置１と、一端が固定された形状記憶合金部材１０１と、一端が形状記憶合金部材１０１に接続され且つ他端が固定された弾性部材１１０とを有する。形状記憶合金アクチュエータ制御装置１と、固定された形状記憶合金部材１０１の両端とは電気的に接続される。形状記憶合金アクチュエータ制御装置１は、形状記憶合金部材１０１に電流を供給して通電加熱することにより、形状記憶合金部材１０１の長さを収縮する。また、形状記憶合金アクチュエータ制御装置１は、形状記憶合金部材１０１への電流の供給を停止して冷却すると共に、弾性部材１１０の弾性力を形状記憶合金部材１０１に印加することにより、形状記憶合金部材１０１の長さを伸張する。
【００４７】
（第１実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置の構成及び機能）
図１４は、第１実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置１の回路図である。
【００４８】
形状記憶合金アクチュエータ制御装置１は、指示抵抗値設定部１０と、抵抗値フィードバック部２０と、電流供給部３０と、抵抗値測定部４０と、制御部５０とを有し、電流を印加することによって形状記憶合金部材の長さを制御する。形状記憶合金アクチュエータ制御装置１は、電流供給部３０及び抵抗値測定部４０が形状記憶合金部材１０１の両端に接続される。電流供給部３０は形状記憶合金部材１０１に電流を供給し、抵抗値測定部４０は形状記憶合金部材１０１の抵抗値を測定する。抵抗値フィードバック部２０は、制御部５０から入力される目標抵抗値、及び抵抗値測定部４０が測定した測定抵抗値に基づいて、形状記憶合金部材１０１の長さをフィードバック制御する。
【００４９】
指示抵抗値設定部１０は、第１ポテンショメータ１１と、第２ポテンショメータ１２と、第３ポテンショメータ１３とを有し、形状記憶合金部材１０１の所望の長さに対応する指示抵抗値を設定する。
【００５０】
第１ポテンショメータ１１は指示抵抗値Ｒａｉｍの上限値を規定し、第２ポテンショメータ１２は指示抵抗値Ｒａｉｍの下限値を規定する。第３ポテンショメータ１３は、第１ポテンショメータ１１が規定する指示抵抗値Ｒａｉｍの上限値と第２ポテンショメータ１２が規定する指示抵抗値Ｒａｉｍの下限値との間で、指示抵抗値Ｒａｉｍを規定する。
【００５１】
抵抗値フィードバック部２０は、測定抵抗値反転回路２１と、目標抵抗値比較回路２２とを有する。測定抵抗値反転回路２１は、抵抗値測定部４０から入力される測定抵抗値を示す測定抵抗値信号Ｖ７を反転して目標抵抗値比較回路２２に出力する。目標抵抗値比較回路２２は、制御部５０から入力される目標抵抗値を示す目標抵抗値信号Ｖ１と測定抵抗値信号Ｖ７の反転信号−Ｖ７を加算し、すなわち目標抵抗値信号Ｖ１から測定抵抗値信号Ｖ７を減算する。目標抵抗値比較回路２２は、目標抵抗値信号Ｖ１から測定抵抗値信号Ｖ７を減算した信号の反転信号である抵抗差信号Ｖ２を出力する。抵抗差信号Ｖ２は、目標抵抗値と測定抵抗値との間の抵抗値差を示す信号の反転信号である。抵抗差信号Ｖ２は、目標抵抗値比較回路２２が有するキャパシタの容量値及び可変抵抗の抵抗値に応じて遅延して出力される。
【００５２】
電流供給部３０は、電流供給スイッチ３１と、フォトダイオード３２と、フォトトランジスタ３３と、電流供給トランジスタ３４とを有する。電流供給スイッチ３１は、制御部５０から入力される電流供給指示及び供給停止指示に応じてオンオフする。電流供給スイッチ３１は、制御部５０から電流供給指示が入力されるときにオンし、制御部５０から供給停止指示が入力されるときにオフする。フォトダイオード３２は、アノードが電源電圧ＶＤＤに接続され、カソードが電流供給スイッチ３１に接続される。フォトダイオード３２は、制御部５０から電流供給指示が入力されて電流供給スイッチ３１がオンするときに導通して発光する。フォトトランジスタ３３は、コレクタが目標抵抗値比較回路２２に接続され、エミッタが電流供給トランジスタ３４のベースに接続される。フォトトランジスタ３３は、フォトダイオード３２から光を受光したときに、目標抵抗値信号Ｖ１と測定抵抗値信号Ｖ７との間の抵抗差に応じて、電流供給トランジスタ３４のベースにベース電流を供給する。電流供給トランジスタ３４は、コレクタが電源電圧ＶＤＤに接続され、エミッタが形状記憶合金部材１０１の一端に接続される。電流供給トランジスタ３４は、制御部５０から電流供給指示が入力されて電流供給スイッチ３１がオンするときに、形状記憶合金部材１０１にエミッタ電流を供給する。なお、電流供給トランジスタ３４は、電流供給スイッチ３１がオフする間、微小電流を形状記憶合金部材１０１に供給する。電流供給トランジスタ３４が電流供給スイッチ３１がオフする間、微小電流を形状記憶合金部材１０１に供給することで、形状記憶合金部材１０１の両端に電圧が印加される。
【００５３】
抵抗値測定部４０は、基準抵抗４１と、基準抵抗出力回路４２と、形状記憶合金抵抗出力回路４３と、測定抵抗値信号生成回路４４とを有する。基準抵抗４１は、基準抵抗値Ｒｃｒｔを有し、一端が形状記憶合金部材１０１に接続され、他端が接地される。基準抵抗出力回路４２は、基準抵抗４１に印加される基準電圧Ｖ４が入力され、基準抵抗４１の抵抗値を示す基準抵抗信号Ｖ５を出力する。形状記憶合金抵抗出力回路４３は、形状記憶合金部材１０１の一端の電圧Ｖ３から形状記憶合金部材１０１の他端の電圧に相当する基準電圧Ｖ４を減算して、形状記憶合金部材１０１の抵抗値Ｒｓｍａを示す形状記憶合金抵抗信号Ｖ６を出力する。測定抵抗値信号生成回路４４は、入力される基準抵抗信号Ｖ５及び形状記憶合金抵抗信号Ｖ６、並びに不図示の記憶部に記憶される基準抵抗４１の抵抗値である基準抵抗値Ｒｃｒｔから、測定抵抗値を示す測定抵抗値信号Ｖ７を生成し、出力する。測定抵抗値信号生成回路４４は、Ｖ６×Ｒｃｒｔ／Ｖ５の演算を実行することにより、測定抵抗値信号Ｖ７を生成する。
【００５４】
制御部５０は、マイクロプロセッサ等の制御回路であり、入出力部５１と、記憶部５２と、処理部５３とを有する。入出力部５１は、指示抵抗値設定部１０及び抵抗値測定部４０から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して記憶部５２及び処理部５３に出力する。また、入出力部５１は、記憶部５２及び処理部５３から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して抵抗値フィードバック部２０及び電流供給部３０に出力する。
【００５５】
記憶部５２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含み、処理部５３での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。記憶部５２は、アプリケーションプログラムとして、形状記憶合金アクチュエータの長さを制御する形状記憶合金アクチュエータ制御処理を、処理部５３に実行させるための形状記憶合金アクチュエータ制御プログラムを記憶する。形状記憶合金アクチュエータ制御処理は、測定抵抗値及び目標抵抗値の間の抵抗値差と形状記憶合金部材１０１の拘束に応じて発生する物理量との相関関係に基づいて、形状記憶合金部材１０１の拘束に応じて発生する物理量を推定する物理量推定処理を含む。形状記憶合金部材１０１が拘束されたときに発生する物理量は、拘束されたときに発生する形状記憶合金部材１０１の応力を含む。また、形状記憶合金アクチュエータ制御プログラムは、形状記憶合金部材１０１が拘束されたときに発生する物理量を推定する物理量推定プログラムを含む。
【００５６】
また、記憶部５２は、形状記憶合金部材１０１に電流が供給されてからの経過時間と形状記憶合金部材１０１の抵抗値との関係を示す抵抗値テーブル５２１を記憶する。抵抗値テーブル５２１は、経過時間が長くなるに従って徐々に目標抵抗値が小さくなるように、目標抵抗値と経過時間とを記憶する。
【００５７】
また、記憶部５２は、形状記憶合金部材１０１の長さが所望の長さになるように設定される目標抵抗値と測定抵抗値信号Ｖ７に対応する測定抵抗値との抵抗値差と、形状記憶合金部材１０１に印加される応力との相関関係を示す応力テーブル５２２を記憶する。応力テーブル５２２は、例えば、物理量測定システム９００により測定された抵抗値差と形状記憶合金ワイヤ９０１に印加される応力との相関関係に基づいて生成されるテーブルである。
【００５８】
また、記憶部５２は、目標抵抗値及び測定抵抗値との間の抵抗値差の単位時間当たりの変化量と、形状記憶合金部材１０１が歪んだことにより接触した接触部材の硬度との相関関係を示す硬度テーブル５２３を記憶する。硬度テーブル５２３は、例えば、物理量測定システム９００により測定された抵抗値差の単位時間当たりの変化労と形状記憶合金ワイヤ９０１が歪んだことにより接触した接触部材の硬度との相関関係に基づいて生成されるテーブルである。
【００５９】
処理部５３は記憶部５２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部５３は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。
【００６０】
処理部５３は、目標抵抗値設定部５３１と、抵抗値差演算部５３２と、物理量推定部５３３と、物理量信号出力部５３４とを有する。これらの各部は、処理部５３で実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。
【００６１】
図１５は、処理部５３により実行される形状記憶合金アクチュエータ制御処理のフローチャートである。図１５に示す形状記憶合金アクチュエータ制御処理は、予め記憶部５２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部５３により形状記憶合金アクチュエータ制御装置１の各要素と協働して実行される。
【００６２】
まず、目標抵抗値設定部５３１は、不図示の上位制御装置から制御開始指示を取得する（Ｓ１０１）。次いで、目標抵抗値設定部５３１は、電流供給部３０に電流供給指示を示す電流供給指示信号を出力する（Ｓ１０２）。電流供給部３０に電流供給指示を示す電流供給指示信号が入力されると、電流供給スイッチ３１がオンする。電流供給スイッチ３１がオンすると、フォトダイオード３２は、導通して発光する。フォトダイオード３２が導通して発光すると、フォトトランジスタ３３は、目標抵抗値信号Ｖ１と測定抵抗値信号Ｖ７との差に応じて、電流供給トランジスタ３４のベースにベース電流を供給する。フォトトランジスタ３３が電流供給トランジスタ３４のベースにベース電流を供給すると、電流供給トランジスタ３４は、形状記憶合金部材１０１へのエミッタ電流の供給を開始する。
【００６３】
次いで、目標抵抗値設定部５３１は、指示抵抗値設定部１０に設定された指示抵抗値を取得する（Ｓ１０３）。次いで、目標抵抗値設定部５３１は、抵抗値測定部４０から出力される測定抵抗値信号Ｖ７に対応する測定抵抗値を入出力部５１を介して取得する（Ｓ１０４）。次いで、目標抵抗値設定部５３１は、形状記憶合金部材１０１に電流を供給した電流供給時間及び抵抗値テーブル５２１から現在の抵抗値の設定値である目標抵抗値を設定する（Ｓ１０５）。抵抗値テーブル５２１では、目標抵抗値は、形状記憶合金部材に電流を供給する電流供給時間の経過に応じて徐々に減少するように規定される。目標抵抗値設定部５３１は、電流供給時間及び抵抗値テーブル５２１から目標抵抗値を設定することにより、形状記憶合金部材１０１に電流を供給する電流供給時間の経過に応じて徐々に減少するように目標抵抗値を設定する。目標抵抗値設定部５３１は、設定した目標抵抗値を示す目標抵抗値信号Ｖ７を抵抗値フィードバック部２０に出力する。次いで、抵抗値差演算部５３２は、目標抵抗値設定部５３１が取得した測定抵抗値と、目標抵抗値設定部５３１が設定した目標抵抗値との差を示す抵抗値差を演算する（Ｓ１０６）。
【００６４】
次いで、物理量推定部５３３は、Ｓ１０６の処理で演算された抵抗値差と形状記憶合金部材１０１に印加される応力との相関関係に基づいて、形状記憶合金部材１０１に印加される応力を推定する（Ｓ１０７）。具体的には、物理量推定部５３３は、応力テーブル５２２を参照して、Ｓ１０６の処理で演算された抵抗値差に対応する応力を抽出し、抽出した応力を形状記憶合金部材１０１に印加される応力として推定する。
【００６５】
次いで、物理量信号出力部５３４は、Ｓ１０７の処理で推定された応力を示す応力信号を不図示の上位制御装置に出力する（Ｓ１０８）。
【００６６】
次いで、目標抵抗値設定部５３１は、目標抵抗値は指示抵抗値と一致するか否かを判定する（Ｓ１０９）。目標抵抗値設定部５３１によって目標抵抗値は指示抵抗値と一致しないと判定される（Ｓ１０９−ＮＯ）と、処理はＳ１０３に戻る。以降、目標抵抗値設定部５３１によって目標抵抗値は指示抵抗値と一致すると判定される（Ｓ１０９−ＹＥＳ）まで、Ｓ１０３〜Ｓ１０９の処理は繰り返される。
【００６７】
そして、目標抵抗値設定部５３１によって目標抵抗値は指示抵抗値と一致すると判定される（Ｓ１０８）と、目標抵抗値設定部５３１、目標抵抗値を現在の値に固定する（Ｓ１１０）。
【００６８】
（第１実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置の作用効果）
形状記憶合金アクチュエータ制御装置１は、抵抗値差と形状記憶合金部材に印加される応力との相関関係に基づいて形状記憶合金部材に印加される応力を推定できるので、専用のセンサを使用することなく形状記憶合金部材に印加される応力を検出できる。
【００６９】
（第２実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置の構成及び機能）
図１６は、第２実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置２の回路図である。
【００７０】
形状記憶合金アクチュエータ制御装置２は、処理部５３の代わりに処理部６３を有する制御部６０が制御部５０の代わりに配置されることが、形状記憶合金アクチュエータ制御装置１と相違する。処理部６３は、抵抗値差判定部６３３と、変化量演算部６３４とを有することが処理部５３と相違する。処理部６３は、物理量推定部６３５及び物理量信号出力部６３６を物理量推定部５３３及び物理量信号出力部５３４の代わりに有することが処理部５３と相違する。抵抗値差判定部６３３〜物理量信号出力部６３６以外の形状記憶合金アクチュエータ制御装置２の構成要素は、同一符号が付された形状記憶合金アクチュエータ制御装置１の構成要素と同一の機能及び構成を有するので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７１】
図１７は、処理部６３により実行される形状記憶合金アクチュエータ制御処理のフローチャートである。図１７に示す形状記憶合金アクチュエータ制御処理は、予め記憶部５２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部６３により形状記憶合金アクチュエータ制御装置２の各要素と協働して実行される。
【００７２】
Ｓ２０１〜Ｓ２０６の処理は、Ｓ１０１〜Ｓ１０６の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７３】
抵抗値差判定部６３３は、Ｓ２０６の処理で演算された抵抗値差が所定の第１しきい値より大きいか否かする（Ｓ２０７）。第１しきい値は、形状記憶合金部材１０１が歪んだことにより不図示の接触部材に接触したことを検出するしきい値であり、形状記憶合金部材１０１が拘束されることで破損するおそれがある抵抗値差よりも小さい値である。抵抗値差判定部６３３によってＳ２０６の処理で演算された抵抗値差が第１しきい値以下であると判定される（Ｓ２０７−ＹＥＳ）と、処理はＳ２１１に進む。
【００７４】
抵抗値差判定部６３３によってＳ２０６の処理で演算された抵抗値差が第１しきい値より大きいと判定される（Ｓ２０７−ＮＯ）と、変化量演算部６３４は、Ｓ２０６の処理で演算された抵抗値差の単位時間当たりの変化量を演算する（Ｓ２０８）。変化量演算部６３４は、例えば、Ｓ２０６の処理で演算された抵抗値差と、Ｓ２０６の処理が実行されてから所定の経過時間が経過したときの抵抗値差の差分を、経過時間で演算することで、抵抗値差の単位時間当たりの変化量を演算する。
【００７５】
次いで、物理量推定部６３５は、Ｓ２０８の処理で演算された抵抗値差の単位時間当たりの変化量と形状記憶合金部材１０１が歪んだことにより接触した接触部材の硬度との相関関係に基づいて、接触部材の硬度を推定する（Ｓ２０９）。具体的には、物理量推定部６３５は、硬度テーブル５２３を参照して、Ｓ２０８の処理で演算された抵抗値差の単位時間当たりの変化量に対応する硬度を抽出し、抽出した硬度を形状記憶合金部材１０１に接触した接触部材の硬度として推定する。
【００７６】
次いで、物理量信号出力部６３６は、Ｓ２０９の処理で推定された硬度を示す応力信号を不図示の上位制御装置に出力する（Ｓ２１０）。Ｓ２１１〜Ｓ２１２の処理は、Ｓ１０９〜Ｓ１１０の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７７】
（第２実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置の作用効果）
形状記憶合金アクチュエータ制御装置２は、抵抗値差の単位時間当たりの変化量と接触部材の硬度との相関関係に基づいて接触部材の硬度を推定できるので、専用のセンサを使用することなく形状記憶合金部材に接触する接触部材の硬度を検出できる。
【００７８】
（第３実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置の構成及び機能）
図１８は、第３実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置３の回路図である。
【００７９】
形状記憶合金アクチュエータ制御装置３は、処理部６３の代わりに処理部７３を有する制御部７０が制御部６０の代わりに配置されることが、形状記憶合金アクチュエータ制御装置２と相違する。処理部７３は、目標抵抗値設定部７３１、物理量推定部７３５及び物理量信号出力部７３６を目標抵抗値設定部５３１、物理量推定部６３５及び物理量信号出力部６３６の代わりに有することが処理部６３と相違する。目標抵抗値設定部７３１、物理量推定部７３５及び物理量信号出力部７３６以外の形状記憶合金アクチュエータ制御装置３の構成要素は、同一符号が付された形状記憶合金アクチュエータ制御装置２の構成要素と同一の機能及び構成を有する。したがって、目標抵抗値設定部７３１、物理量推定部７３５及び物理量信号出力部７３６以外の形状記憶合金アクチュエータ制御装置３の構成要素は、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８０】
図１９は、処理部７３により実行される形状記憶合金アクチュエータ制御処理のフローチャートである。図１９に示す形状記憶合金アクチュエータ制御処理は、予め記憶部５２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部７３により形状記憶合金アクチュエータ制御装置３の各要素と協働して実行される。
【００８１】
Ｓ３０１〜Ｓ３０８の処理は、Ｓ１０１〜Ｓ１０８の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。また、Ｓ３０９〜Ｓ３１２の処理は、Ｓ２０７〜Ｓ２１０の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００８２】
目標抵抗値設定部７３１は、Ｓ３０６の処理で演算された抵抗値差が所定の第２しきい値より大きいか否かする（Ｓ３１３）。第２しきい値は、形状記憶合金部材１０１が拘束されることで破損するおそれがあることを示すしきい値であり、第１しきい値よりも大きく且つ形状記憶合金部材１０１が拘束されることで破損するおそれがある抵抗値差よりも小さい値である。目標抵抗値設定部７３１によってＳ３０６の処理で演算された抵抗値差が第２しきい値以下であると判定される（Ｓ３１３−ＹＥＳ）と、処理はＳ３１６に進む。
【００８３】
目標抵抗値設定部７３１は、Ｓ３０６の処理で演算された抵抗値差が第２しきい値より大きいと判定する（Ｓ３１３−ＮＯ）と、目標抵抗値を現在の目標抵抗値よりも大きい拘束抵抗値に変更する（Ｓ３１４）。次いで、目標抵抗値設定部７３１は、目標抵抗値を拘束抵抗値に固定する（Ｓ３１５）。拘束抵抗値は、測定抵抗値との間の抵抗値差が第２しきい値よりも小さい所望の値である。
【００８４】
目標抵抗値設定部７３１によってＳ３０６の処理で演算された抵抗値差が第２しきい値以下であると判定される（Ｓ３１３−ＹＥＳ）と、処理はＳ３１７に進む。Ｓ３１６〜Ｓ３１７の処理は、Ｓ１０９〜Ｓ１１０の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００８５】
（第３実施形態に係る形状記憶合金アクチュエータ制御装置の作用効果）
形状記憶合金アクチュエータ制御装置３は、抵抗値差と形状記憶合金部材に印加される応力との相関関係に基づいて形状記憶合金部材に印加される応力を推定できるので、専用のセンサを使用することなく形状記憶合金部材に印加される応力を検出できる。
【００８６】
また、形状記憶合金アクチュエータ制御装置３は、抵抗値差の単位時間当たりの変化量と接触部材の硬度との相関関係に基づいて接触部材の硬度を推定できるので、専用のセンサを使用することなく形状記憶合金部材に接触する接触部材の硬度を検出できる。
【００８７】
また、形状記憶合金アクチュエータ制御装置３は、形状記憶合金部材が拘束されたときに、測定抵抗値と目標抵抗値との間の差である抵抗値差がしきい値よりも大きいと判定して、目標抵抗値を増加して、抵抗値差を小さくする。形状記憶合金アクチュエータ制御装置３は、測定抵抗値と目標抵抗値との間の差である抵抗値差がしきい値よりも大きいと判定したときに抵抗値差を小さくすることで、形状記憶合金部材に流れる電流、及び形状記憶合金部材に発生する応力を抑制する。形状記憶合金部材が拘束されたときに、形状記憶合金部材に流れる電流、及び形状記憶合金部材に発生する応力を抑制することで、形状記憶合金部材が破損するおそれを低減する。
【符号の説明】
【００８８】
１〜３    形状記憶合金アクチュエータ制御装置
１０    指示抵抗値設定部
２０    抵抗値フィードバック部
３０    電流供給部
４０    抵抗値測定部
５０    制御部
１００    形状記憶合金アクチュエータ
１０１    形状記憶合金部材
５３１、７３１    目標抵抗値設定部
５３２    抵抗値差演算部（演算部）
５３３、６３５、７３５    物理量推定部
５３４、６３６、７３６    物理量信号出力部
６３３    抵抗値差判定部
６３４    変化量演算部
【図１】
2019138284.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2019138284.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2019138284.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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