(57)【要約】【課題】    形状記憶合金の変形量とＶ字型アクチュエータ先端部の移動量の関係を簡単な関数式で表現できて、精密かつ容易にアクチュエータ先端部の位置制御を行なうことができる形状記憶合金アクチュエータおよびマッサージ器を提供することにある。【解決手段】  コイル状もしくは棒状もしくは板状の形状記憶合金からなる作動部材１と、作動部材１に所定の熱量を付与して形状記憶効果を発揮させることで作動部材１の形状を制御する制御部７と、作動部材１が形状記憶効果を発揮する際の変形方向とは逆の向きに与圧する与圧機構２とを備えた形状記憶合金アクチュエータであって、与圧機構２は、２本の棒状部材３の一端が互いに回動可能に連結されるとともに他端が作動部材１の長手方向に係合されるＶ字状リンク機構５と、２本の棒状部材３間に配される弾性体６とを備えてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状もしくは棒状もしくは板状の形状記憶合金からなる作動部材と、当該作動部材に所定の熱量を付与して形状記憶効果を発揮させることで作動部材の形状を制御する制御部と、前記作動部材が形状記憶効果を発揮する際の変形方向とは逆の向きに与圧する与圧機構とを備えた形状記憶合金アクチュエータであって、
前記与圧機構は、２本の棒状部材の一端が互いに回動可能に連結されるとともに他端が作動部材の長手方向に係合されるＶ字状リンク機構と、前記２本の棒状部材間に配される弾性体とを備えてなることを特徴とする形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項２】
前記２本の棒状部材の作動部材と係合されるの端部間距離を与圧付与方向に規制するストッパー部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項３】
帯状もしくは環状の身体装着部に、施療子の動作を制御する形状記憶合金アクチュエータ部を備えたマッサージ器であって、
前記形状記憶合金アクチュエータ部は、
コイル状もしくは棒状もしくは板状の形状記憶合金からなる作動部材と、２本の棒状部材の一端が互いに回動可能に連結されるとともに他端が作動部材の長手方向に係合されるＶ字状リンク機構、前記Ｖ字状リンク機構のＶ字の先端部に配される施療子、及び前記２本の棒状部材間に配される弾性体とを備えて、前記作動部材が形状記憶効果を発揮する際の変形方向とは逆向きに与圧する与圧機構と、
当該作動部材に所定の熱量を付与して形状記憶効果を発揮させることで作動部材の形状を制御し、施療子の動きを制御する施療子制御部と、
を備えてなることを特徴とするマッサージ器。
【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および形状記憶合金を駆動することにより身体にマッサージを施すマッサージ器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の形状記憶合金アクチュエータとしては、図５に示すように、弾性部材３１とこの弾性部材３１の２つの異なる部分間に張り渡されたワイヤ状の形状記憶合金３２とを有し、この形状記憶合金３２は弾性部材３１を弧状に湾曲するように弾性変形させることとなる長さを記憶しており、これにより形状記憶合金３２自体は弾性部材３１の弾性により引っ張り力を作用させるものが知られている。このような形状記憶合金アクチュエータにあっては、図５に示すように構造が極めて簡単であるため製造コストを安価にすることができるとともに、形状記憶合金の伸び変形からの形状回復力を利用するので、形状記憶合金３２から大きな力を取り出すことができ、かつ、動作速度を高速にすることができる。（特許文献１）
しかし、かかる形状記憶合金アクチュエータにおいては、例えば記憶形状が収縮方向である形状記憶合金３２が形状記憶効果を示す温度以上に加熱されると、形状記憶合金３２は収縮方向に変形し、変形の前後で形状記憶合金が同一平面状にある場合は、この形状記憶合金３２の変形に伴なってＵ字状の弾性部材３１の先端部３１ａは形状記憶合金３２から離れる方向へ移動する。このような場合、形状記憶合金３２の収縮量と先端部３１ａの移動量の関係が簡単な関数式では表現できないため、アクチュエータとして先端部３１ａの位置を制御する場合に、精密な位置制御が困難であるという問題点があった。
【特許文献１】特開昭６３−２１３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、形状記憶合金の変形量（収縮量や伸張量）とＶ字型アクチュエータ先端部の移動量の関係を簡単な関数式で表現できて、精密かつ容易にアクチュエータ先端部の位置制御を行なうことができる形状記憶合金アクチュエータおよびマッサージ器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る形状記憶合金アクチュエータは、コイル状もしくは棒状もしくは板状の形状記憶合金からなる作動部材と、当該作動部材に所定の熱量を付与して形状記憶効果を発揮させることで作動部材の形状を制御する制御部と、前記作動部材が形状記憶効果を発揮する際の変形方向とは逆の向きに与圧する与圧機構とを備えた形状記憶合金アクチュエータであって、前記与圧機構は、２本の棒状部材の一端が互いに回動可能に連結されるとともに他端が作動部材の長手方向に係合されるＶ字状リンク機構と、前記２本の棒状部材間に配される弾性体とを備えてなることを特徴とする。
【０００５】
本発明の請求項２に係る形状記憶合金アクチュエータは、前記２本の棒状部材の作動部材と係合されるの端部間距離を与圧付与方向に規制するストッパー部材を設けたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項３に係るマッサージ器は、帯状もしくは環状の身体装着部に、施療子の動作を制御する形状記憶合金アクチュエータ部を備えたマッサージ器であって、前記形状記憶合金アクチュエータ部は、コイル状もしくは棒状もしくは板状の形状記憶合金からなる作動部材と、２本の棒状部材の一端が互いに回動可能に連結されるとともに他端が作動部材の長手方向に係合されるＶ字状リンク機構、前記Ｖ字状リンク機構のＶ字の先端部に配される施療子、及び前記２本の棒状部材間に配される弾性体とを備えて、前記作動部材が形状記憶効果を発揮する際の変形方向とは逆向きに与圧する与圧機構と、当該作動部材に所定の熱量を付与して形状記憶効果を発揮させることで作動部材の形状を制御し、施療子の動きを制御する施療子制御部と、を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１に係る形状記憶合金アクチュエータによると、作動部材が形状記憶効果を発揮する際の変形方向とは逆向きに与圧する与圧機構は、２本の棒状部材の一端が互いに回動可能に連結されるとともに他端が作動部材の長手方向に係合されるＶ字状リンク機構と、前記２本の棒状部材間に配される弾性体とを備えているので、作動部材の変形量（収縮量や伸張量）とＶ字状リンク機構先端部の移動量の関係を簡単な関数式で表現することができ、アクチュエータ先端部の位置制御をより精密かつ容易に行なうことができる。また、前記２本の棒状部材間に弾性体を備えてなるので、作動部材が記憶した形状に変形したときに、作動部材に変形前の形状に復元される程度の与圧が生じるように与圧機構を設置しておけば、作動部材が加熱されて形状記憶効果により変形しても、作動部材への加熱を停止すれば変形前の形状に回復することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る形状記憶合金アクチュエータによると、上述した請求項１の効果に加えて、作動部材と係合される２本の棒状部材の端部間の距離を与圧付与方向に規制するストッパー部材を設けたので、通電加熱を終了して、作動部材が元の形状に回復する際、与圧機構の取り付けや弾性体のばね特性等により、作動部材に過剰な与圧が付与されて、作動部材１に永久歪みが発生することを防止できる。
【０００９】
本発明の請求項３に係るマッサージ器によると、作動部材が形状記憶効果を発揮する際の変形方向とは逆向きに与圧する与圧機構は、２本の棒状部材の一端が互いに回動可能に連結されるとともに他端が作動部材の長手方向に係合されるＶ字状リンク機構と、前記２本の棒状部材間に配される弾性体とを備えているので、作動部材の変形量（収縮量や伸張量）とＶ字状リンク機構の先端部に設けた施療子の移動量の関係を簡単な関数式で表現することができ、施療子制御部における施療子の位置制御をより精密かつ容易に行なうことができるので、所望のモミ味を得るようなマッサージ動作の制御を容易に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態における形状記憶合金アクチュエータの概略を示す説明図である。図１において、１は作動部材、２は与圧機構、３は棒状部材、４は枢支部、５はＶ字状リンク機構、６は弾性体、７は制御部、８はスイッチ部、９は電源、１０は形状記憶合金アクチュエータ、Ａ1、Ａ2は棒状部材３が作動部材に係合する部分である係合部、Ｂは枢支部４の中心部である。
【００１１】
同図に示すように、形状記憶合金アクチュエータ１０は、Ｎｉ−Ｔｉ系の形状記憶合金からなる波型棒状の作動部材１とこの作動部材１が形状記憶効果を発揮する際の変形方向と逆向きに与圧する与圧機構２及び作動部材１に所定の熱量を付与して形状記憶効果を発揮させて作動部材１の形状を制御する制御部７とからなる。
【００１２】
作動部材１は、定常状態（通電加熱を開始する前の状態）では記憶した形状とは異なる形状に成形されており、オーステナイト変態開始温度（Ａｓ点）以上の所定の温度に加熱することにより、形状記憶効果を発揮して記憶した形状への変形する。本実施形態においては、定常状態における作動部材１は、記憶した形状よりも長手方向に小さい寸法になるように形成されており、作動部材１をＭｓ点以上の所定の温度に加熱することにより、収縮方向に変形するようになっている。なお、作動部材１の記憶記憶効果が発揮される際の変形方向は、定常状態の形状に対して伸張方向である場合でも本実施形態にかかる発明を好適に用いることができる。
【００１３】
制御部７は、スイッチ部８及び電源９とを備え、スイッチ部８の開閉及び電源が供給する電圧量を制御する。このスイッチ部８と電源９は作動部材１と電気的に直列に接続され、スイッチ８が閉状態となることで、作動部材１は通電加熱され、Ｍｓ点以上なると記憶された形状に変形する。すなわち、図１（ｂ）に示すように、作動部材１が収縮して２本の棒状部材３が作動部材１に係合する部分間の距離が短くなり、枢支部４は作動部材１から遠ざかる方向に移動する。
【００１４】
与圧機構２は、Ｖ字状リンク機構５と、Ｖ字状リンク機構５に配された弾性体６から構成される。Ｖ字状リンク機構５は、２本の棒状部材３のそれぞれの一端が互いにはめあい関係にある凸形状及び凹形状に形成される。この凸形状及び凹形状が嵌合されることにより、すなわち、２本の棒状部材３は枢支部４で枢支されることにより、２本の棒状部材３は回動可能に形成される。また、２本の棒状部材３の他端を作動部材１の長手方向に取りつけることにより、Ｖ字状リンク機構５が作動部材１に係合されると、作動部材１からの枢支部４の高さｈは、以下に示すような簡単な関数式で表現することができる。
【００１５】
すなわち、２本の棒状部材３が作動部材１に係合する部分間（Ａ１Ａ２間）の距離をｍ、枢支部４の中心Ｂから係合部Ａ１、Ａ２まで（ＡＢ間、Ａ２Ｂ間）の距離をｎとすると、作動部材１からの枢支部４の高さｈは、下記の式（１）のようになる。
【００１６】
ｈ＝（４ｎ2−ｍ2）1/2／４    ………（１）
従って、作動部材１の長手方向の長さとＶ字状リンク機構５の先端部の移動量の関係を上記の式（１）に示すような簡単な関数式で表現することができ、アクチュエータ先端部の位置制御をより精密かつ容易に行なうことができる。
【００１７】
バネ材からなる弾性体６は、２本の棒状部材３の枢支部４から略等距離の地点に架設されている。このような構成にすることにより、Ｖ字状リンク機構５における２本の棒状部材３が一定間隔以上開いた場合は、弾性体６に引張力が働いて伸びが発生し、その結果、弾性体６の復元力により、Ｖ字状リンク機構５には２本の棒状部材３が閉じる方向に力が働く。したがって、弾性体６に引張による伸びが発生する程度にＶ字状リンク機構５を開いた状態で、２本の棒状部材３の他端の各々を作動部材１に取り付けると、作動部材１には弾性体の復元力に起因する収縮力が働く。この収縮力は弾性体６の伸びに比例するため、弾性体６のバネ定数が予め分かっていれば、作動部材１に取り付ける２本の棒状部材３間の距離が定まると、作動部材１に付勢される収縮力が特定される。したがって、作動部材１が記憶した形状に変形したときに、作動部材１に変形前の形状に復元される程度の与圧が生じるように与圧機構２を設置しておけば、作動部材１が加熱されて形状記憶効果により変形しても、作動部材１への加熱を停止すれば変形前の形状に回復することができる。
【００１８】
本実施形態における作動部材１の材料は、微妙な温度差を感知して繰り返し作動する用途に適したＮｉ−Ｔｉ系合金を用いたが、これに限定されるものではなく、Ｎｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金等も用途や目的に応じて好適に用いることができる。また、形状記憶合金の形態は、本実子形態に示す波型棒状に限定されるものではなく、その他の棒状や板状、コイル状のほか、ワイヤを編んだ形状のものも好適に用いることができ、本実施形態以降の実施形態においても同様とする。
【００１９】
また、本実施形態における制御部７は、作動部材１を通電加熱するものであってが、これに限定されるものではなく、ヒーター等で直接作動部材を加熱するものであってもよい。
【００２０】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態を図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態における形状記憶合金アクチュエータの概略を示す説明図である。図２において、１は作動部材、２は与圧機構、３は棒状部材、４は枢支部、５はＶ字状リンク機構、６は弾性体、１１はストッパー部材、Ａ1、Ａ2は棒状部材３が作動部材に係合する部分である係合部である。なお、本実施形態に係る発明は、棒状部材３の係合部Ａ1Ａ2間の距離を与圧付与方向に規制する非弾性体からなるワイヤー状のストッパー部材を設けたことに特徴を有し、その他の構成は実施形態１と同様であるため、共通する部分の説明を省略する。
【００２１】
本実施形態においては、図２（ａ）に示すように、形状記憶効果を示して収縮方向に変形する作動部材１に与圧機構２が取りつけられており、この与圧機構２には、２本の棒状部材３の枢支部４から略等距離の地点に木綿糸からなるストッパー部材１１が架設されている。このストッパー部１１は、Ｖ字状リンク機構５が一定間隔以上開くことにより作動部材１に永久歪みが生じることがないような範囲内の長さになるよう形成されている。
【００２２】
そのため、図２（ｂ）に示すように、上記実施形態１における与圧機構２が作動部材１に取りつけられ、通電加熱がなされている状態では、ストッパー部材１１は撓んだ状態になっているが、一旦通電加熱が終了すれば、作動部材１には、予圧機構２による復元力が引張方向に生じる。このとき、与圧機構２の取り付ける位置を誤っていたり、弾性体６のばね特性が設計値よりも大きな場合は、作動部材１に引張方向の過剰な与圧が付与されて、作動部材１に永久歪みが発生することがあるが、ストッパー１１を有することによりＶ字状リンク機構５が一定間隔以上開かないため、これを防止できる。また、ストッパー部材１１が軽量なワイヤー状部材であるため、Ｖ字状リンク機構５に取り付けても、与圧機構２の与圧特性に与える影響が少なく、木綿糸である場合はその効果が一層顕著となる。
【００２３】
なお、本実施形態においては非弾性体からなるワイヤー状のストッパー部材１１として木綿糸を用いたがこれに限定されるものではなく、公知のワイヤー状の非弾性体が好適に用いられる。
【００２４】
（実施形態３）
本発明の第３の実施形態を図３に基づいて説明する。図３は、本実施形態における形状記憶合金アクチュエータの概略を示す説明図である。図２において、１は作動部材、２は与圧機構、３は棒状部材、４は枢支部、５はＶ字状リンク機構、６は弾性体、１１はストッパー部材、Ａ１、Ａ２は棒状部材３が作動部材に係合する部分である係合部である。なお、本実施形態に係る発明は、棒状部材３の係合部Ａ１Ａ２間の距離を与圧付与方向に規制する非弾性体からなる枠体状のストッパー部材を設けたことに特徴を有し、その他の構成は実施形態１と同様であるため、共通する部分の説明を省略する。
【００２５】
本実施形態においては、図３に示すように、形状記憶効果を示して収縮方向に変形する作動部材１に与圧機構２が取りつけられており、この与圧機構２を構成する２本の棒状部材３の外側に、非弾性体からなる枠体状のストッパー部材１１が設置されている。このストッパー部材１１は、板状部材の両端が突設する断面略コ字型の硬質樹脂製の枠体状部材であって、突設する両端部１１ａの間隔は、棒状部材３の係合部Ａ１Ａ２間の距離が一定間隔以上開くことにより作動部材１に永久歪みが生じることがないような範囲内の長さになるよう形成されている。そのため、上記実施形態１における与圧機構２が作動部材１に取りつけられ、通電加熱がなされていない定常状態では、ストッパー部材１１の両端部１１ａと２本の棒状部材３は接触状態になっている。
【００２６】
そのため、与圧機構２の取り付ける位置を誤ったり、弾性体６のばね特性が大きいことにより、作動部材に過剰な与圧が付与されて、その結果、作動部材１に永久歪みが発生することを防止できる。
【００２７】
（実施形態４）
本発明の第４の実施形態を図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態における形状記憶合金アクチュエータを用いたマッサージ器の概略を示す説明図である。図４において、１は作動部材、２は与圧機構、３は棒状部材、５はＶ字状リンク機構、５ａはＶ字状リンク機構５の先端部、２０はマッサージ器、２１は身体装着部、２２は施療子、Ｈは身体である。なお、本実施形態に係る発明は、実施形態１乃至３における形状記憶合金アクチュエータ１０をマッサージ器に用いることに特徴を有し、その他の構成は実施形態１と同様であるため、共通する部分には同一の図番を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】
図４に示すように、本実施形態におけるマッサージ器２０は、身体装着部２１及び身体装着部２１に備えられた形状記憶合金アクチュエータ１０より構成される。
【００２９】
形状記憶合金アクチュエータ２５は、実施形態１における形状記憶合金アクチュエータ１０と同様に、Ｎｉ−Ｔｉ系の形状記憶合金からなるコイル状の作動部材１とこの作動部材１が形状記憶効果を発揮する際の変形方向と逆向きに与圧する与圧機構２を有し、この与圧機構２は、Ｖ字状リンク機構５と、Ｖ字状リンク機構５に配された弾性体６から構成される。Ｖ字状リンク機構５は、２本の棒状部材３のそれぞれの一端が互いにはめあい関係にある凸形状及び凹形状に形成される。また、Ｖ字状リンク機構５の先端には、樹脂製で突起部を有する施療子２２が配されており、この施療子２２の動作を図示しない施療子制御部が制御することにより、マッサージ器２０は身体Ｈに対してマッサージ動作を行なう。
【００３０】
施療子制御部は、実施形態１における制御部７と同一の構成であり、図１に示すようなスイッチ部８及び電源９とを備え、スイッチ部８の開閉及び電源が供給する電圧量を制御する。このスイッチ部８と電源９は作動部材１と電気的に直列に接続され、スイッチ８が閉状態となることで、作動部材１は通電加熱され、Ｍｓ点以上なると記憶された形状に変形する。
【００３１】
身体装着部２１は、伸縮性のある帯状体であり、その両端部近傍には面ファスナーが取りつけられており、身体Ｈに巻きつけて固定可能に構成されている。この身体装着部２１を身体Ｈに巻きつけて装着した状態で、施療子制御部２３により作動部材１を通電加熱すると、形状記憶効果により作動部材１は収縮方向に変形する。その結果、図４（ｂ）に示すように、リンク機構５における先端部５ａは、作動部材１からの距離が大きくなる方向に移動するため、先端部５ａに設けられた施療子２２も同一の方向に向かって移動する。この状態では、身体Ｈは施療子２２により圧迫されている。
【００３２】
次に、この状態で通電加熱を停止すると、圧迫された身体Ｈからの反発力及び与圧機構２に設けた弾性体６の復元力により、図４（ａ）に示すような通電加熱前の状態に復帰する。このように、施療子制御部により通電加熱と通電の停止をおこなうことにより、施療子２２による身体Ｈの圧迫及び開放を繰り返しおこなってマッサージを行なう。
【００３３】
マッサージ器のアクチュエータとして、このような形状記憶合金アクチュエータを用いることにより、作動部材１の長手方向の長さ（収縮量や伸張量）とＶ字状リンク機構５の先端部に設けた施療子２２の移動量の関係を簡単な関数で表現するすることができ、施療子２２の位置制御をより精密かつ容易に行なうことができるので、所望のモミ味をえるようなマッサージ動作の制御を容易に行なうことができる。
【００３４】
なお、本実施形態における身体装着部２１は伸縮性のある帯状体であったが、これに限定されるものではなく、伸縮性のない帯状体であってもよいし、伸縮性のある環状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態１における形状記憶合金アクチュエータの概略を示す説明図である。
【図２】実施形態２における形状記憶合金アクチュエータの概略を示す説明図である。
【図３】実施形態３における形状記憶合金アクチュエータの概略を示す説明図である。
【図４】実施形態４における形状記憶合金アクチュエータを用いたマッサージ器の概略を示す説明図である。
【図５】従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    作動部材
２    与圧機構
３    棒状部材
５    Ｖ字状リンク機構
６    弾性体
７    制御部
２１  身体装着部
２２  施療子
２３  施療子制御部
【図１】
2005155388.tif 000003
【図２】
2005155388.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005155388.tif 000006
【図５】
2005155388.tif 000007