(57)【要約】【課題】アクチュエータ動作前にアクチュエータの応答性を取得することで、アクチュエータの消耗をあらかじめ把握し、消耗に起因した不具合を未然に防ぐ安全機能を備えたアクチュエータ装置を提供する。【解決手段】形状記憶材料８の形状変化によって動作するアクチュエータ部１と、形状記憶材料８を通電加熱させる印加部２と、形状記憶材料８の形状変化に伴う物性値の変化を検出する検出部３と、検出部３において取得した物性値に基づき演算処理を行う演算部４と、少なくとも演算部４より得た演算値を記憶する記憶部５と、印加部２、検出部３、演算部４、記憶部５を制御する制御部６と、アクチュエータ部１の消耗度を検出する消耗度判定部７とを有する。【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う物性値の変化を検出する検出部と、
前記検出部において取得した物性値に基づき演算処理を行う演算部と、
少なくとも前記演算部より得た演算値を記憶する記憶部と、
前記印加部、前記検出部、前記演算部、前記記憶部を制御する制御部と、
前記アクチュエータ部の消耗度を検出する消耗度判定部とを有することを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記消耗度判定部は、前記通電加熱により変化する前記形状記憶材料の前記演算部により得られる物性値の変化速度と、前記記憶部にあらかじめ記憶された設定基準値との比較によって消耗度を判定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】
前記物性値は抵抗値であることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記消耗度の検出及び判定は、アクチュエータ装置の電源投入時に行われることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ装置は、前記消耗度を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ装置。
【請求項６】
前記アクチュエータ装置は、前記消耗度を音声で通知する音声発生部を備えることを特徴とする請求項４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、形状記憶材料の物性値をフィードバック制御する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、特公昭６３−４３７６５号に記載のアクチュエータ装置は、形状記憶材料の物性値をフィードバック制御することによって、アクチュエータの動作を制御することが図られている。
【０００３】
【特許文献１】特公昭６３−４３７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、形状記憶材料を用いたアクチュエータでは、形状記憶材料の劣化やアクチュエータ動作に関わる金属部の劣化が起きる。形状記憶材料の劣化は、アクチュエータに所望の変位を与えられないという問題を起こす。また、金属部の劣化は、摺動部の動きにくさになる。従来のアクチュエータ装置では、アクチュエータの消耗により、アクチュエータ動作の応答性が悪くなるという性質を有している。
しかし、そのような背景があるにも関わらず、この特許文献１に記載されているアクチュエータ装置は、アクチュエータの消耗についての考慮がなされていない。そのために、消耗に起因した不具合を未然に防ぐことができないでいる。
【０００５】
本発明はこれらの点に鑑みて成されたものであって、アクチュエータ動作前にアクチュエータの応答性を取得することで、アクチュエータの消耗度をあらかじめ把握し、消耗に起因した不具合を未然に防ぐ安全機能を備えたアクチュエータ装置を提供するものである。すなわち、本発明は、アクチュエータの消耗具合をモニタリングするとともに、不具合を未然に回避する安全機能を備えた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】
【０００６】
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う物性値の変化を検出する検出部と、検出部において取得した物性値に基づき演算処理を行う演算部と、少なくとも演算部より得た演算値を記憶する記憶部と、印加部、検出部、演算部、記憶部を制御する制御部と、アクチュエータ部の消耗度を検出する消耗度判定部とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい態様によれば、消耗度判定部は、通電加熱により変化する形状記憶材料の演算部により得られる物性値の変化速度と、記憶部にあらかじめ記憶された設定基準値との比較によって消耗度を判定することを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい態様によれば、物性値は抵抗値であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい態様によれば、消耗度の検出及び判定は、アクチュエータ装置の電源投入時に行われることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様によれば、アクチュエータ装置は、消耗度を表示する表示部を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれば、アクチュエータ装置は、消耗度を音声で通知する音声発生部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかるアクチュエータ装置は、形状変化に伴う物性値の変化を検出することで、アクチュエータ動作前にアクチュエータの応答性を取得し、アクチュエータの消耗具合をモニタリングするので、アクチュエータの消耗度をあらかじめ把握することができる。
したがって、消耗に起因した不具合を未然に防ぐ安全機能を組み込むことが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】
【００１３】
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１】
【００１４】
図１は、本発明にかかるアクチュエータ装置の第１の実施例の構成を示す図である。
図において、アクチュエータ装置は、形状記憶材料８を備えたアクチュエータ部１と、印加部２と、検出部３と、消耗度判定部７を備えた演算部４と、記憶部５と、制御部６とを備えている。
【００１５】
図２は、実施例の処理の流れを説明する図である。図２のフローに基づき、本実施形態の動作を説明する。
まず、ステップＳ１０１において、制御部６は、処理の開始に当たり、印加部２を制御し、形状記憶材料８の物性値をあらかじめ設定した設定値となるようにリセットする。
ステップＳ１０２において、印加部２は、形状記憶材料８に通電を行い、検出部３は、形状記憶材料８の物性値を取得する。取得された物性値は、記憶部５に記憶される。
【００１６】
また、通電量及び通電時間の制御は、制御部６からの制御信号によって印加部２が制御されることにより行われる。形状記憶材料８の物性値の取得における検出部３の制御は、制御部６からの制御信号によって検出部３が制御されることにより行われる。
【００１７】
例えば、通電量を形状記憶材料８に印加する電圧、すなわち印加電圧とした場合には、図３(a) のようにあらかじめ設定されたパターンを用いて、印加部２により形状記憶材料８に通電する。検出部３における形状記憶材料８の物性値の取得は、この通電期間中にサンプリングを行うことによりなされる。もちろん、サンプリングの際には通電を一時的に停止するため、印加部２による形状記憶材料８への通電と、検出部３における形状記憶材料８の物性値の取得は交互に行われることになる。形状記憶材料８の物性値を精度良く取得するために、サンプリングのレートを上げることが望ましいことは言うまでもない。取得する形状記憶材料８の物性値を、形状記憶材料８の抵抗値とした場合には、例えば図３(b)のようになる。図３(b) において、実線は、アクチュエータ部１が初期状態（消耗していない状態）における抵抗値の時間変化であり、一点鎖線は、アクチュエータ部１が消耗した状態における抵抗値の時間変化を示す。あらかじめ設定された同じパターンを用いて形状記憶材料８に通電した場合であっても、初期状態の抵抗値の変化量１０と、消耗した状態における抵抗値の変化量１１は異なる。抵抗値の変化量は、初期状態の抵抗値の変化量１０よりも消耗した状態における抵抗値の変化量１１の方が小さくなる。
【００１８】
ステップＳ１０３において、演算部４は取得した形状記憶材料８の物性値と時間とをもとに形状記憶材料８の物性値の変化速度を算出する。物性値の変化速度は、時間量に対する形状記憶材料８の物性値の変化量で定義される。
【００１９】
このように、同じパターンを用いて形状記憶素子８を通電した場合であっても、アクチュエータ部１の使用具合により形状記憶素子８の物性値の変化量には違いが現れる。そして、この物性値の変化量の変化が物性値の変化速度に反映される。また、物性値の変化速度と記憶部５に記憶されている設定基準値との比較により消耗度が演算される。消耗度をあらわす演算値は、記憶部５に記憶される。また、物性値の変化速度の代わりに物性値の変化量を使うこともできる。このように「消耗度」は、時間に対する形状記憶材料８の変化量などをいう。もちろん時間に対する形状記憶材料８の電流量の変化量であってもよい。
【００２０】
ステップＳ１０４において、消耗度判定部７は、ステップＳ１０３において得られた消耗度と、あらかじめ設定された消耗度閾値とを比較判定する。
消耗度が消耗度閾値と等しい、もしくは超えた場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０５へ処理が移る。消耗度が消耗度閾値より下回る場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１０６へ処理が移る。また、消耗度と消耗度閾値との比較結果は、記憶部５に記憶される。
【００２１】
ステップＳ１０５において、制御部６からの制御信号により、印加部２から形状記憶材料８への通電停止状態が保持される。そのため、形状記憶材料８へ通電されることがなく、アクチュエータ動作も停止状態に保持される。すなわち、消耗していると判定され、アクチュエータ動作を停止状態にする。
ステップＳ１０６において、アクチュエータ動作はスタンバイ状態へ移行する。すなわち、アクチュエータは、使用できる状態であると判定され、スタンバイ状態になる。
これらのフローは、アクチュエータ装置の電源投入時に行われる。実際の動作前に状態が判定され、消耗により所望の応答性が得られないと判定された場合には、動作しないなどの安全機能を組み込むことができる。
【００２２】
なお、本実施例によればステップＳ１０１におけるリセットは、例えば、形状記憶材料８の物性値を所定の値にすることである。形状記憶材料８への通電により、物性値を所定の値にすることができる。もちろん、この際の通電量は、少ないほうが良い。すなわち、図３(b)における物性値の始点を所定の値に揃えることができるため、消耗度の判定が精度良く行われることになる。
また、物性値の変化速度の代わりに、時間に対する物性値の変化量や、物性値の所定の変化量を得る為に要した時間の変化量であってもよい。
本実施例によると、アクチュエータ部１の消耗度をあらかじめ把握し、消耗時にはアクチュエータ動作を停止する安全機能を設けることができるため、消耗に起因した不具合を未然に防ぐことができる。
【実施例２】
【００２３】
図４は、本発明にかかるアクチュエータ装置の第２の実施例の構成を示す図である。
第２の実施例は、第１の実施例のアクチュエータ装置に消耗度情報を表示する表示部１２を備える構成である。
本実施例によれば、表示部１２が消耗度情報を表示するので、アクチュエータの消耗度を画像情報をモニタリングしながら使用することができる。また、動作が停止した際でも、安全機能による停止であることが分かる。
【実施例３】
【００２４】
図５は、本発明にかかるアクチュエータ装置の第３の実施例の構成を示す図である。
第３の実施例は、第１の実施例のアクチュエータ装置に消耗度情報を音声で通知する音声発生部１３を備える構成である。
本実施例によれば、音声発生部１３が消耗度情報を音声で通知するので、アクチュエータの消耗度を音声情報をモニタリングしながら使用することができる。また、動作が停止した際でも、安全機能による停止であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明にかかるアクチュエータ装置は、フィードバック制御を行っているアクチュエータ装置に有用であり、特に、アクチュエータの消耗により、所望の応答性を得られなくなる場合の不具合が問題となるアクチュエータ装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施例の構成を説明する図である。
【図２】第１の実施例の処理の流れを説明する図である。
【図３】第１の実施例の物性値の変化を説明する図である。
【図４】第２の実施例の構成を説明する図である。
【図５】第３の実施例の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  アクチュエータ部
２  印加部
３  検出部
４  演算部
５  記憶部
６  制御部
７  消耗度判定部
８  形状記憶部
９  通電時間
１０  第１の使用経過後の物性値の変化量
１１  第２の使用経過後の物性値の変化量
１２  表示部
１３  音声発生部
【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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