JPH0645663Y2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は形状記憶合金からなる駆動用部材に通電加熱し
て作動させるようにしたアクチュエータに係り、たとえ
ば内視鏡の挿入部を湾曲駆動するアクチュエータに関す
る。

［従来の技術］ 従来、アクチュエータの駆動源に形状記憶合金を用いた
ものが知られている。たとえば特開昭58−25140号公報
のものでは内視鏡における挿入部の湾曲部に形状記憶合
金からなる部材を設け、この部材を通電加熱することで
変形して湾曲部を湾曲操作するようになっている。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、形状記憶合金からなる部材をアクチュエ
ータの駆動源として利用する、これら従来の技術では各
種の通電実験によって以下のような問題点があった。

つまり、形状記憶合金からなる部材に通電してジュール
熱でその部材を加熱する過程で、そのジュール熱で部材
を過度に加熱して形状記憶合金からなる部材が本来の操
作目的以上に強く駆動してしまい、異常な動作をするこ
とがある。

具体的な例を上述した内視鏡の湾曲操作に利用した場合
で考えれば、その形状記憶合金からなる部材になんらか
の原因で過電圧または過電流が与えられると、本来の目
標値以上の形状回復を起し、たとえば湾曲量が過大にな
ったり、湾曲したきりになったりするという現象を起
す。

さらには過加熱により他の内蔵部品であるイメージガイ
ドファイバ、ライトガイドファイバなどを損傷するとと
もに、視野不良を起したりする。また、体腔内観察時に
体腔壁を傷付けたり、挿入部を除去できにくくなったり
もする。

本考案は上記課題に着目してなされたもので、その目的
とするところは形状記憶合金からなる駆動用部材を過大
に加熱する事態が起きても、その安全性を確保できるア
クチュエータを提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用］ 上記課題を解決するために本考案は、連続する略均一な
断面積を有する形状記憶合金部材の変形動作により駆動
する駆動部と、前記形状記憶合金部材を保持するため、
前記駆動部に離間して設けられた第１および第２の形状
記憶合金部材支持手段と、前記形状記憶合金部材に通電
して加熱する通電加熱手段とを有するアクチュエータに
おいて、前記第１および第２の形状記憶合金支持手段に
保持された前記形状記憶合金部材の一部に、例えば切欠
き等により断面積が略均一に連続する他の部分より断面
積が小さい小断面積部を形成したものである。

この形状記憶合金部材の小断面積部は、他の部分より小
断面積であるから、電気抵抗値が高く、また、力的にも
他の部分より弱い。よって、形状記憶合金部材に通電さ
れると、その小断面積部は、他の部分より高い温度にな
り、過電圧または過電流によりかなり高い温度に上昇
し、その温度で溶断され、形状記憶合金部材に過電圧ま
たは過電流が与えられた際、その小断面積部が溶断さ
れ、駆動部への力を解放することができる。

［実施例］ 第１図ないし第４図は本考案の第１の実施例を示すもの
である。第１図で示す内視鏡１は挿入部２、操作部３お
よびユニバーサルコード４からなり、ユニバーサルコー
ド４の延出先端には光源装置５に対して着脱自在なコネ
クタ６が設けられている。

内視鏡１の挿入部２には湾曲部７が形成されている。こ
の湾曲部７は後述するように湾曲駆動され、挿入部２の
先端部８の向きを変更できるように構成されている。す
なわち、この湾曲部７の内部にはその中心軸に位置して
コイルスプリング９が設置され、この上下位置には形状
記憶合金からなる駆動用コイル部材11,12が設置されて
いる。このコイルスプリング９および上下の駆動用コイ
ル部材11,12の前後端は支持板13,14に固定して設けられ
ている。駆動用コイル部材11,12を構成する形状記憶合
金としてはたとえばNiTi系合金、CuZnA1系合金等からな
り、コイル状に形成するとともに密巻き状態の形状に記
憶させておき、これを第１図で示すように伸展して支持
板13,14に固定してある。なお、この各駆動用コイル部
材11,12に使用する形状記憶合金の変態温度Afはたとえ
ば30〜60°Ｃに設定してある。

また、各駆動用コイル部材11,12の先端側は共通リード
線16で接続されており、この共通リード線16には別のリ
ード線17が接続されている。また、駆動用コイル部材1
1,12の他端側にはリード線18,19が個別に接続されてい
る。また、リード線18,19は挿入部２内を通じて操作部
３に設けられた双方向性接点からなる湾曲操作スイッチ
21の固定端子に別個に接続されている。また、湾曲操作
スイッチ21の切換え用可動端子には別のリード線22が接
続されている。リード線22と上記リード線17とはユニバ
ーサルコード４内を通じて光源装置５内に設けた通電用
電源23に接続されている。

第２図は上記駆動用コイル部材11,12の構造を示すもの
で、駆動用コイル部材11,12の各端部24,25は直線的に形
成され、上記支持板13,14に穿設した取付け孔26,27に挿
通している。そして、各端部24,25の貫通部分にはそれ
ぞれ鍔28,29の付いた固定具31,32が機械的かしめにより
固定されている。そして、固定具31,32の鍔28,29が支持
板13,14に当り駆動用コイル部材11,12の張力を受け支え
ている。上記リード線16とリード線18,19はその固定具3
1,32に対してはんだにより固定されている。

さらに、駆動用コイル部材11,12の直線的な基端側端部2
5の途中部分には第３図および第４図で示すように切欠
き35が形成されている。そして、この途中部分における
断面積を小さくしている。したがって、駆動用コイル部
材11,12において、この切欠き35を設けた途中部分が最
も切断しやすい。しかして、この部分は駆動用コイル部
材11,12に過大な通電加熱が行なわれたときに作動（切
断）してその駆動用部分11,12の駆動力を解放させる手
段を構成している。

次に、上記構成の内視鏡１の作用を説明する。挿入部２
の湾曲部７を湾曲する場合は湾曲操作スイッチ21を中立
位置から湾曲しようとする向きに傾ける。たとえば後方
に傾ければ上側の駆動用コイル部材11に通じるリード線
18とリード線22を導通させることで、その上側の駆動用
コイル部材11に通電がなされる。そして、この上側の駆
動用コイル部材11はそれ自身の抵抗により発熱し、変態
温度Af以上に加熱される。このため、駆動用コイル部材
11は初期記憶形状である密巻き状態に戻ろうとして、こ
の復元力によって湾曲部７を上方に向けて湾曲駆動す
る。

このような動作が通常に行なわれている場合は問題がな
いが、何らかの理由で駆動用コイル部材11,12に過電圧
または過電流が加わると、その駆動用コイル部材11,12
には過加熱を起す。そして、断面積の最も小さい、つま
り、抵抗値が部分的に大きくなっている切欠き35を設け
た端部25の途中部がより高温となって破断する。また、
この小断面積部は、細く形成されているので、力的にも
弱く、高温による溶断が起り易い。

このため、駆動用コイル部材11,12の駆動力が解除さ
れ、それ以上の湾曲を起さないとともに湾曲状態を解放
する。

第５図は本考案の第２の実施例を示す。この実施例は駆
動用コイル部材11,12の基端側端部25の途中部分に切欠
き35を形成するものではなく、その基端側端部25の全長
にわたりこれを細径部41としたものである。この細径部
41は支持板13,14に穿設した取付け孔26,27を貫通し、こ
の貫通先端部分にはそれぞれ鍔28,29の付いた固定具31,
32が機械的かしめにより固定されている。そして、固定
具31,32の鍔28,29が支持板13,14に当り駆動用コイル部
材11,12の張力を受け支えるようになっている。上記リ
ード線16とリード線18,19はその固定具31,32に対しては
んだにより固定されている。その他の構成は上記第１の
実施例と同様である。

しかして、この実施例においても、駆動用コイル部材1
1,12の細径部41の部分が機械的に最も切断しやすい。し
かも、駆動用コイル部材11,12に通電がなされたとき、
それ自身の抵抗により最も発熱量が大きい。したがっ
て、通常の動作では何等問題がないにしても、何らかの
理由でその駆動用コイル部材11,12に過電圧または過電
流が加わると、その断面積の最も小さい、つまり、抵抗
値が部分的に大きくなっている細径部41がより高温とな
って破断する。

このため、駆動用コイル部材11,12の駆動力が解除さ
れ、それ以上の湾曲を起さないとともに湾曲状態を解放
することができる。

第６図は本考案の第３の実施例を示す。この実施例は上
記第２の実施例と同様に駆動用コイル部材11,12の基端
側端部25の全長にわたりこれを細径部41とし、さらに、
この細径部41には鍔28,29の付いた固定具31,32が機械的
かしめにより固定されているが、この固定具31,32は熱
溶解性の材料からなる固定リング45を介在して支持板1
3,14に支持させた点が異なる。固定リング45を形成する
熱溶解性の材料としてはたとえばポリウレタン樹脂、塩
化ビニル樹脂等の中から適宜選択して用いる。

しかして、この実施例においても、駆動用コイル部材1
1,12の細径部41の部分が機械的に最も切断しやすいが、
さらに、過剰な発熱が生じたときには熱溶解性の材料か
らなる固定リング45が溶解し、支持板13,14から外れ
る。

このため、駆動用コイル部材11,12の駆動力が解除さ
れ、それ以上の湾曲を起さないとともに湾曲状態を解放
することができる。

第７図および第８図は本考案の第５の実施例を示すもの
である。この実施例は軸方向の収縮動作を行なうアクチ
ュエータを構成したもので、これは形状記憶合金からな
るワイヤ55の両端をそれぞれ取付け部材56,57に固定
し、この取付け部材56,57の間にはバイアスコイルばね5
8を介挿する。また、一方の取付け部材56にはロッド58
が固定されている。さらに、形状記憶合金からなるワイ
ヤ55の両端にはそれぞれリード線59,59が接続され、こ
のリード線59,59は通電用電源61に接続されている。

形状記憶合金からなるワイヤ55の端部側部分には第８図
で示すように細径部62,63が形成されていて、この細径
部62,63には上記リード線59,59がはんだ付けにより接続
されている。

しかして、このアクチュエータにおいて、バイアスコイ
ルばね58は伸展方向の力を取付け部材56,57に加えてお
り、これにより形状記憶合金からなるワイヤ55には伸ば
されたひずみが加えられている。

そこで、通電用電源61によりリード線59,59を通じて形
状記憶合金からなるワイヤ55に通電すると、そのワイヤ
55は元の長さに戻ろうとする。また、通電をやめると、
初期状態に復元する。この繰り返しによりロッド60を軸
方向に往復駆動することができる。

そして、このような動作が通常に行なわれている場合は
問題がないが、何らかの理由でそのワイヤ55に過電圧ま
たは過電流が加わると、そのワイヤ55は過熱する。そし
て、断面積の最も小さい、つまり、抵抗値が部分的に大
きくなっている細径部62,63がより高温となって破断す
る。

このため、ワイヤ55の駆動力が解除され、安定性を確保
する。

なお、本考案は上記各実施例のものに限定されるもので
はない。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案は、第１および第２の形状記
憶合金支持手段に保持された前記形状記憶合金部材の一
部に、例えば切欠き等により断面積が略均一に連続する
他の部分より断面積が小さい小断面積部を形成したもの
であり、この形状記憶合金部材の小断面積部は、他の部
分より小断面積であるから、電気抵抗値が高く、また、
力的にも他の部分より弱い。よって、これに形状記憶合
金部材に通電されると、その小断面積部は、他の部分よ
り高い温度になり、過電圧または過電流によりかなり高
い温度に上昇し、その温度で溶断される。このため、形
状記憶合金部材に過電圧または過電流が与えられた際、
その小断面積部が溶断され、駆動部への力を解放するこ
とができ、過大な駆動力が働かず、安全性を確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例を適用した内視鏡の概略的な構成
説明図、第２図は同じくその駆動用コイル部材の取付け
状態の断面図、第３図は同じくその駆動用コイル部材の
取付け要部の側断面図、第４図は同じくその駆動用コイ
ル部材の取付け要部の縦断面図、第５図は第２の実施例
における駆動用コイル部材の取付け要部の側断面図、第
６図は第３の実施例における駆動用コイル部材の取付け
要部の側断面図、第７図は第４の実施例におけるアクチ
ュエータの側断面図、第８図は同じくその実施例におけ
る要部の側断面図である。 １…内視鏡、２…挿入部、７…湾曲部、11,12…駆動用
コイル部材、16,17,18,19,22…リード線、23…通電用電
源、35…切欠き、41…細径部、45…固定リング、51…熱
収縮チューブ、55…ワイヤ、62,63…細径部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】連続する略均一な断面積を有する形状記憶
   合金部材の変形動作により駆動する駆動部と、 前記形状記憶合金部材を保持するため、前記駆動部に離
   間して設けられた第１および第２の形状記憶合金部材支
   持手段と、 前記形状記憶合金部材に通電して加熱する通電加熱手段
   と を有するアクチュエータにおいて、 前記第１および第２の形状記憶合金支持手段に保持され
   た前記形状記憶合金部材の一部に、断面積が略均一に連
   続する他の部分より断面積が小さい小断面積部を形成し
   たことを特徴とするアクチュエータ。