(57)【要約】【課題】ソレノイドや制御モータに代替して小型で安価なアクチュエータを提供しようとする。【解決手段】ケース２６内において一対のローラ２７，２８を対角状に配置しこれらローラの外周に形状記憶合金製線材２９を巻き掛けると共に、該形状記憶合金製線材２９の一端をケース２６内に固定し、他端を該ケース２６に往復移動可能に保持される作動部材３１に連結し、該線材２９に電流を印加するための電気回路３０をケース２６内の一隅部に配置し、この電気回路３０とは対角位置に作動部材３１の摺動保持部２６ｃを配設する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内にローラを設けこのローラの周面に形状記憶合金製線材を巻き掛けると共に、該形状記憶合金製線材の一端をケース内に固定し、他端を該ケースに往復移動可能に保持される作動部材に連結し、該線材に電流を印加するための電気回路を付設してなる農業機械等におけるアクチュエータ。
【請求項２】
ケース内において一対のローラを対角状に配置しこれらローラの外周に形状記憶合金製線材を巻き掛けると共に、該形状記憶合金製線材の一端をケース内に固定し、他端を該ケースに往復移動可能に保持される作動部材に連結し、該線材に電流を印加するための電気回路を付設してなる農業機械等におけるアクチュエータ。
【請求項３】
ケース内において一対のローラを対角状に配置しこれらローラの外周に形状記憶合金製線材を巻き掛けると共に、このケース内の一隅部に電気回路を配置し、この電気回路とは対角位置に作動部材の摺動保持部を配設した請求項２に記載の農業機械等におけるアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、形状記憶合金製線材（ワイヤ）を用いたアクチュエータに関し、農業機械や各種の穀粒処理機械に用いるものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、農業機械、穀粒処理機械のアクチュエータとしてソレノイドや制御用モータがある。例えば、穀物の定量袋詰め装置において、穀粒タンクにシャッタを設け、選別された穀物をセットした穀物袋に供給する位置と、非供給の位置とに切り替えるアクチュエータとしてソレノイドが用いられている（特許文献１、２）。すなわち、穀粒タンクの取出口を開閉するシャッタを設け、このシャッタを開口作動させる開口ソレノイドと大供給と微量供給の２段に切替作動させる微量供給ソレノイドを計量器の検出重量に連動すべく設ける。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２９１０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ソレノイドはシャッタの開閉や案内シュートの切替えなどに用いるが農業機械や穀粒処理機械に用いるときは構造が複雑で嵩張り小スペース空間部への設置が困難であったり、高価となっている。また、塵埃等にさらされ易くソレノイドへの付着によって寿命を短くし、あるいは錆びによる作動不良を免れない。上記のソレノイドのほか電動モータにおける場合も同様の欠点を備えている。農業機械や穀粒処理機械のように塵埃や濡粒を伴う環境下でのアクチュエータとしては改善が要望されている。
【０００５】
そこで、この発明は、上記ソレノイドや制御モータに代替して小型で安価なアクチュエータを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ケース２６内にローラ２７，２８を設けこのローラの周面に形状記憶合金製線材２９を巻き掛けると共に、該形状記憶合金製線材２９の一端をケース２６内に固定し、他端を該ケース２６に往復移動可能に保持される作動部材３１に連結し、該線材２９に電流を印加するための電気回路３０を付設してなる。
【０００７】
これによって、形状記憶合金製線材２９に電流を印加するとジュール熱が発生してローラに巻き掛けられた線材は変態し所定長さに短縮し又は伸び出し作動部材を摺動させる。電流をオフすると作動部材に接続されたロッド等の被動部の荷重を伴なって元の長さに復帰動する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、ケース２６内において一対のローラ２７，２８を対角状に配置しこれらローラの外周に形状記憶合金製線材２９を巻き掛けると共に、該形状記憶合金製線材２９の一端をケース２６内に固定し、他端を該ケース２６に往復移動可能に保持される作動部材３１に連結し、該線材２９に電流を印加するための電気回路３０を付設してなる。
【０００９】
従って、一対のローラ２７，２８に巻き掛けた形状記憶合金製線材２９は電流の印加に伴い変態しそのオフによって元に戻るが、一対のローラ２７，２８を配設して線材２９を巻き掛けることより全長を所定に確保して作動部材３１の摺動量も所定に確保する。
【００１０】
さらに請求項３に記載の発明は、上記において、ケース２６内において一対のローラ２７，２８を対角状に配置しこれらローラ２７，２８の外周に形状記憶合金製線材２９を巻き掛けると共に、このケース２６内の一隅部に電気回路３０を配置し、この電気回路３０とは対角位置に作動部材３１の摺動保持部２６ｃを配設する。
【００１１】
このため、四角いケース内における配設構造が一対のローラによる対角配置に対して残る一隅に電気回路を配置しその対角位置に作動部材が配置される。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、形状記憶合金製線材２９に電流を印加するとジュール熱が発生してローラに巻き掛けられた線材は変態し所定長さに短縮し又は伸び出し作動部材を摺動させるから、構成が簡単で小型コンパクトに構成でき、廉価に提供できる。また、ケース内への塵埃や湿気の浸入があっても線材はローラに巻き掛ける構成であり、又この線材自体が例えばチタン合金を選択できるなど錆びない性質に構成するため動作が安定する。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、一対のローラ２７，２８を配設して線材２９を巻き掛けることより全長を所定に確保して作動部材３１の摺動量も所定に確保するもので、線材を一対のローラに巻き掛けるために小型コンパクト化に寄与できる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、一対のローラの配置に加えケース内部への電気回路と作動部材とを残る隅部に合理的に配置でき、小型コンパクト化が図れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示すこの発明の実施の形態について説明する。先ず、図１により穀物の自動計量袋詰め装置の全体構成について説明する。
縦長の機枠１内には、選別筒２を設け、該選別筒２の内側同軸に回転螺旋体３を設けてなり、ホッパ４から供給される穀粒（例えば玄米）は回転螺旋体３によって揚上されながら籾摺後の玄米中にある小米、糠、未熟米等と分離選別する構成である。すなわち、選別筒２に形成したスリット孔２ａ，２ａ…を抜ける小粒や砕粒と螺旋体３にて上部に揚上され穀粒タンク５に貯留される整粒とに区分けされる構成としている。なお、スリット孔２ａ，２ａ…を通過する小米等は下部に集合させて小米排出口６から機外に排出される構成としている。
【００１６】
上記穀粒タンク５の取出口５ａには主供給シャッタ７と小開口を有した微量供給シャッタ８とを同一支軸９まわりに回動自在に設け、このうち主供給シャッタ７は、取出口５ａを全開・全閉状態に切り換わる構成とし、微量供給シャッタ８は、全開状態からストッパ体１０への接当による微量供給状態に切り換わる構成である。
【００１７】
また、上記微量供給シャッタ８にはこれを支軸９周りに回動するレバー１１を設け、該レバー１１の下方回動（イ）により主供給シャッタ７を係合しつつ取出口５ａを全閉状態にできる構成とし、更にこの微量供給シャッタ８に設けるフック１２が後記アクチュエータ１３によりロッド１４を介して前後に揺動する係合アーム１５に係合し得て、両シャッタ７，８を取出口５ａ全閉姿勢に維持する構成である。これらアクチュエータ１３，ロッド１４，係合アーム１５，及びアクチュエータ制御回路１６等によりシャッタ作動手段１７を構成している。
【００１８】
即ち、アクチュエータ制御回路１６が計量器１８の袋１９詰め満了前計量信号を出力してアクチュエータ１３が退動（ロ）して微量供給シャッタ８の自重回動を許容し、主供給シャッタ７のみを該主供給シャッタ７に形成するフック２０を係合して保持する構成であり、アクチュエータ制御回路１６から予め設定した袋詰め満了信号が出力されたときにはアクチュエータ１３は復帰動（反矢印（ロ）方向）して、フック２０部に形成した切欠部２１と係合アーム１５先端とが一致し、主供給シャッタ７の自重回動を許容して取出口５ａを全閉する構成である。なお、上記取出口５ａからの整粒を受ける穀粒袋１９は、計量器１８に袋立て器２２を介して待機させて所定に穀粒を収容できる構成である。
【００１９】
前記アクチュエータ１３は以下の形状記憶アクチュエータにて構成されている。本体部２６ａ及び蓋状部２６ｂから構成されるケース２６内に、対角状に一対のローラ２７，２８を配設し、これらローラ２７，２８の外周に形状記憶合金製線材（ワイヤ）２９を巻き掛け、該形状記憶合金製線材２９の一端は上記ケース２６内一隅部に配設した電気回路３０に、他端を該電気回路３０とは対角位置に設けるシフタ３１に接続している。なお、電気回路３０内には電源、定電流回路を内蔵し、ケース２６外部の前記アクチュエータ制御回路１６、電源供給部に電気的接続される。また、作動部材としてのシフタ３１は断面が例えば矩形に形成されケース２６内部に一体成型する摺動保持部２６ｃに嵌合して前後に摺動されるよう構成されている。
【００２０】
上記形状記憶合金製線材２９は、例えばチタン合金をもって構成され、上記ローラ２７，２８の外周部に形成した係合溝２７ａ，２８ａに係合状態に周回させてあり、その両端は適宜電圧を印加することによってシフタ３１を短縮摺動させ、該印加を遮断すると復帰する性質を備えている。２７ｂ及び２８ｂは形状記憶合金製線材２９が上記係合溝２７ａ，２８ａからの脱落を防止すべく設ける外れ止めである。
【００２１】
上記電気回路３０から形状記憶合金製線材２９の一端に向けて延出して電流を流すべく配線３２を備えている。電気回路３０の直流電源に直列接続された配線３２を通じて電流が流されるとジュール熱が発生して線材は変態し所定長さに短縮する。
【００２２】
又、３３は電流印加を遮断するときに上記線材２９長さが復帰するがこのとき不測にシャッタ作動ロッド１４の動きを規制するばねである。３４は適宜ケース内に成形された固定部材で、上記形状記憶合金製線材２９を貫通させてなり、上記バネ３３一端を支持できる構成である。
【００２３】
上記の形状記憶アクチュエータ２５のシフタ３１は、前記ロッド１４に接続されるが、シフタ３１の短縮によって前記ロッド１４を引き、逆に復帰することでこのロッド１４も復帰連動する構成としている。
上例の作用について説明する。
【００２４】
主供給シャッタ７及び微量供給シャッタ８とを図４（ａ）のようにレバー１１操作するとともに、計量器１８上に空袋１９を開袋準備してセットし、該袋１９に収納すべき整玄米量を例えば３０ｋｇに設定する。
ホッパ４に原料玄米を投入すると、回転螺旋体３で揚上されつつ該原料研米中に混入する小米・糠・未熟米等は選別筒２のスリット孔２ａ，２ａ…を抜けて分離選別される。
【００２５】
整玄米は選別筒２の上端開口から穀粒タンク５内に投入され、取出口５ａを経て下方にのぞむ袋１９内に投入される。満了前所定値、例えば２８ｋｇ）に達すると、アクチュエータ制御回路１６に微量供給切替信号が出力される。電気回路３０から配線３２を介して形状記憶合金製線材２９に電流が作用し線材は変態し所定長さに短縮するため、シフタ３１は退避動（ハ）してロッド１４を引張り動作し、微量供給シャッタ８のみ回動して微量供給状態となる（図４（ｂ））。
【００２６】
上記の微量供給状態が続いて計量器１８が予め設定した値（３０ｋｇ）に達したことを検出すると、アクチュエータ制御回路１６に電流遮断信号が出力され配線３２の電流がオフしてシフタ３１は元の状態に復帰動する。もって主供給シャッタ７は閉動し（図４（ｃ））、所定の整玄米袋詰めが完了する。
【００２７】
上記のように、主供給シャッタ７又は微量供給シャッタ８を連動するロッド１４は形状記憶アクチュエータ２５のシフタ３１の往復動によって閉動するものとなる。即ち、シフタ３１は形状記憶合金製線材２９に接続され、該線材２９はケース２６内において、２個のローラ２７，２８に巻き掛け状に設けられてその長さを所定長さに確保し、アクチュエータ制御回路１６の信号出力や電気回路３０の電流印加に伴って短縮又は復元に変態する形状記憶合金の性質を利用する構成であるから、構造が簡単であるため、低コスト化や小型化がはかれる。またチタン−ニッケル合金のため、錆びない構成となって動作の安定化が図れる。
【００２８】
形状記憶合金製線材２９の動きは安定し、ケース２６内に塵埃が侵入し難く、また例えケース２６内に侵入したとしても、線材２９の伸縮に塵埃付着の影響は少ない。
図７におけるように、シフタ３１の基端部には摺動保持部２６ｃの内端面に接して形状記憶合金製線材２９の電流非印加時における自由長のばね３３による伸び出しを制限するストッパ３１ａを形成している。このように構成することにより、輸送時や移動時における振動などに伴い、過度な荷重が線材２９に作用することによって耐久性を低下させることを防止している。
【００２９】
また、電気回路による通電時間については、予め設定した時間以上の場合には、この通電時間を強制的にオフとする。形状記憶合金製線材２９の破断回数と通電時間との関係は、通電時間の長さに略比例して破断し易くなり、このため、上記のように予め設定した時間以上の場合には、強制的にオフする構成とすると、作業終了時や元電源をオン継続の状態下での通電を断ち、破断の機会が少なくなる。
【００３０】
さらに、通電電流を変化させることにより、伸縮速度を変化でき各種の速度制御に有利である。図８（イ）のように矩形パルス信号を出力すると、形状記憶合金製線材２９は、応答遅れを生じないで復元する。同図（ロ）のように、伸縮速度を伸び出しと短縮とで同じとなるように調整設定している。同図（ハ）は、延びる速度を遅くするものである。
【００３１】
なお上記の例では１本の形状記憶合金製線材について説明したが、複数本を束ねておくもよい。線材の係大化によって作動力を拡大しうるが、線材を沿わせるローラの径大化を伴うため小型化のためには得策でなく、上記のように、複数本の小径線材を束ねて使用する構成が小型化強度確保の点で有利である。
【００３２】
図９における実施例は上記の形状記憶アクチュエータ２５とは異なる例を示すものである。この実施例に係る作動アクチュエータ４０は、シフタ部材４１、支軸部４９中心に揺動する可動部４２、該可動部４２を揺動作動させる第１の形状記憶合金製線材４３、作動部材としてのシフタ部材４１を摺動すべく可動部４２の外周カム溝４２ａに係合しうる作動ロッド４４、可動部４２を第１の形状記憶合金製線材４３の作動状態にロックし又は第２の形状記憶合金製線材４５にて非ロック状態とするロック機構４６等からなる。
【００３３】
可動部４２は常時はバネ４７による付勢力とストッパ４８によって所定の姿勢に保持されている（図９（イ））。形状記憶合金製線材４３が電流印加に伴う自己発熱作用で短縮する（図例ではコイル状に変化している）と、該可動部４２は反時計方向に回動する。所定角度回動すると、シフタ部材４１と一体の作動ロッド４４が付設のバネ４８作用を受けつつカム溝４２ａに係合する。もって摺動自在に構成されるシフタ部材４１は作動ロッド４４先端と支軸部４９との距離が漸次短縮してカム溝４２ａに嵌合し、これに伴いシフタ部材４１の先端部は矢印ホ方向に引き込み状に摺動し、被作動部としての例えば前記ロッド１４を引き作動することができる（図９（ロ））。
【００３４】
この可動部４１位置は、可動部周面に形成した切欠部４２ｂに板バネ材からなるロック機構４６の係合部４６ａを係合させて位置決めさせている。
上記ロック機構４６の第２形状記憶合金製線材４５に電流を印加すると、線材４５は短縮化して係合部４６ａの切欠部４２ｂとの係合を外し、バネ４７の作用に伴い時計方向に回動してストッパ４８に接当する位置迄復帰させる。すると、作動ロッド４４の先端がカム溝４２ａ部から脱してシフタ部材４１を伸び出し状に摺動させる（反矢印（ホ）方向）。なおこのときは既に第１形状記憶合金製線材４３は電流オフの状態にあって、可動部４２の時計方向回動を規制しない。
【００３５】
上記構成のように、可動部４２を設け、（第１の）形状記憶合金製線材４３で回動させてロックできる構成とし、この可動部４２の回転に伴なってシフタ部材４１を連動すべくカム機構を構成することでシフタ部材４１を作動状態に保持できるから、前記第１の実施例（図５他）のように形状記憶合金製線材４３にシフタ部材４１の変位摺動中常時通電させる必要がなく、常時通電を要する機構に比較して耐久性を向上できる。
【００３６】
上記の実施例では、回動中心としての支軸部４９と形状記憶合金製線材４３の作動部間距離Ｌ１を当該支軸部４９から作動ロッド４４を受けるカム溝４２ａまでの距離Ｌｘを短く設定でき、形状記憶合金製線材４３の作用力を可及的に小さくできる利点がある。
【００３７】
上記の例では、ロック解除機構も形状記憶合金製線材４５に構成したが、解除についてはレバー等別構成でもよく、係合形態ではなく支軸部にブレーキ機構を設けてもよい。
上記の実施例では、図５及び図９のいずれも穀物の自動計量袋詰め装置のソレノイドに代替する構成としたが、コンバインや田植え機械等の農業機械、自動洗米炊飯機や精米機等の穀粒処理機械のソレノイドや制御モータに代替させて用いることができる。例えば、濡粒を扱う選別部のシーブ角度の調節モータや洗米炊飯機の蒸気発生箇所に設ける弁開閉ソレノイド等、湿度の高い環境下や粉塵・塵埃の多い環境下に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】穀粒計量袋詰機全体の側断面図。
【図２】要部の側面図。
【図３】シャッタ部の斜視図。
【図４】シャッタの作動説明図。
【図５】形状記憶アクチュエータの平断面図。
【図６】同上の側断面図。
【図７】同上の一部拡大平面図。
【図８】形状記憶合金製線材の電流−変位等関係グラフ。
【図９】作動アクチュエータの作動説明図。
【符号の説明】
１…機枠、２…選別筒、３…回転螺旋体、５…穀粒タンク、７…主供給シャッタ、８…微量供給シャッタ、１４…ロッド、１５…係合アーム、１６…アクチュエータ制御回路、１８…計量器、２６…ケース、２７，２８…ローラ、２９…形状記憶合金製線材（ワイヤ）、３０…電気回路、３１…シフタ部材（作動部材）、３２…配線、３３…バネ
【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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