JPS60217710A - アクチユエ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は形状記憶合金を用いたアクチュエータに関す
る。

［発明の技術的背景と孟の問題点コ 形状記憶合金はＴｉ−Ｎｉ合金を初めとして種々のもの
が知られており、その応用技術も多数考えられている。

形状記憶合金は良く知られているように変態点を境にし
て形状を変えるもので、例えば４００℃程度の温度下に
合金を置いて形状を記憶させると、その後形状をどのよ
うに変えても、温度を変態点Ｍｓの一り０℃〜１００℃
程度にすると４００℃で記憶させた形状に戻るものであ
る。

このような形状記憶合金を加熱して、記憶している形状
に変化させる、すなわち変態を起こさせる方法の一つと
して形状記憶合金を線状に形成し、電流を流すことによ
りジュール熱を生じさせる方法がある。しかしながら、
形状記憶合金が線状であるため、この場合の形状変化は
あくまで１次元的であり、２次元的に任意の形状に変化
させることは困難であった。

［発明の目的］ この発明の目的は、形状記憶合金を用いて２次元的な形
状変化が得られるアクチュエータを提供することにある
。

［発明の概要］ この発明の係るアクチュエータは、弾性を有する絶縁性
シートと、この絶縁性シート上に被着され、それぞれ個
別に通電可能な所定形状に形成された複数の形状記憶合
金パターンと、これらの形状記憶合金パターンに通電を
行なう駆動回路とを備えたことを特徴とするものである
。

［発明の効果］ この発明によれば、形状記憶合金が２次元パターンによ
って形成されているため、多種多様な２次元的形状変化
が得られる。

また、形状記憶合金パターンが弾性を有する絶縁性シー
ト上に被着されていることから、通電を切って常温に戻
した場合にこの絶縁性シートの弾性により形状記憶した
以前の形状に戻ることができ、いわゆる２方向性形状記
憶素子としての機能を果たすことが可能である。従来の
形状記憶合金を用いた２方向性形状記憶素子は、形状記
憶合金をコイ゛ル状に成形し、形状記憶合金自身にバネ
性を持たせていたため、形状変化が単純で用途も限定さ
れていたが、この発明によると絶縁性シートが変形可能
な範囲で種々の形状変化を得ることが可能である。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例のアクチュエータを示すも
ので、（ａ）は定常状態、（ｂ）は通電により変形した
ときの状態をそれぞれ示している。

図において、１１は弾性を有する有様絶縁材料からなる
絶縁性シートであり、このシート１１上にＴ１Ｎｉ合金
等からなる厚さ１ａｍ以下程度の複数の形状記憶合金パ
ターン１２が被着（ラミネート）されている。形状記憶
合金パターン１２はこの例では直線的な帯状の形状をな
し、一方向に平行に形成されている。形状記憶合金パタ
ーン１２をこのような形状に加工するには、例えば絶縁
性シート１上に厚さ５〜４０μｍ程度の形状記憶合金シ
ートをラミネートにより接着した後、フォトレジストを
被覆し、露光・現像後、エツチングによりパターン形成
すればよい。Ｔ１Ｎｉ合金のエツチング液としては、過
酸化水素、アンモニア。

ペンシトトリアゾール、ｍ−Ｎ−Ｂ−８−Ｎａおよび硫
酸銅、塩酸、エチルアルコール等を含有した混合物が有
効である。

形状記憶合金パターン１２の各一端は駆動回路１３の各
出力端子に個別に接続され、各他端は駆動回路１３の共
通端子に接続されている。第２図は駆動回路１３の具体
例を示す図で、形状記憶合金パターン１２のそれぞれに
対応して設けられ、各形状記憶合金１２と電源２４との
間に接続されたスイッチング素子２１と、これらのスイ
ッチング素子２１に信号を供給するシフトレジスタ２２
とからなる。スイッチング素子２１の各一端が出力端子
であり、電源２４の一端が共通端子である。

このように駆動回路１３を構成すると、端子２３からシ
フトレジスタ２２へ入力する信号のパターンによって形
状記憶合金パターン１２を全て同時に駆動することもで
きるし、選択的に順次駆動することもできる。また、駆
動回路１３をこのように絶縁性シート１１上に実装すれ
ば、外部装置との配線が少なくて済むという利点がある
。

形状記憶合金パターン１２は電気的には各々が抵抗体で
あるから、駆動回路１３からこれらの形状記憶合金パタ
ーン１２に通電を行なうことにより発熱を生じさせ、温
度を変態点以上にすることができる。この結果、第１図
（ａ）に示したアクチュエータは例えば同図（ｂ）に示
すように平坦な形状から半円筒状へと形状が変化する。

この第１図（ｂ）に示す形状は形状記憶合金パターン１
２に予め記憶させた形状であり、変態点以上に発熱する
ことによりこの形状が呼び戻されるのである。そして、
駆動回路１３による形状記憶合金パターン１２への通電
を断つと、形状記憶合金パターン１２は再び変態点の温
度以下に下がるため、絶縁性シート１１による弾性復元
力によって第１図に（ａ）に示した平坦な形状に戻る。

このようにして、従来では困難であった２次元的に形状
変化を得ることができ、また絶縁性シート１１の弾性に
より、形状記憶した以前の状態に自動的に戻すことがで
きる。

この発明においては、形状記憶合金パターンを任意の２
次元的な形状に形成できるため、以下に説明するように
従来の線状形状記憶合金を用いた場合には実現できない
多種多様な形状変化を実現することが可能である。第３
図はこの発明の他の実施例を示すもので、形状記憶合金
パターン１２の各々を異なる形状に形成した例である。

この場合、形状記憶合金パターン１２に駆動回路１３に
より通電をしたときのアクチュエータの形状変化はさら
に複雑なものとなる。特に第３図では各々の形状記憶合
金パターン１２の抵抗値も種々異なるため、同一電圧を
印加した場合にそれぞれの温度上昇が異なり、例えばあ
るパターンは濃度が変態点に達し、あるパターンは変態
点に達せず形状変化を生じないというような状態を作り
出すことも可能であるから、変形したときの形状を波状
等の複雑な形状にすることが可能である。

第４図は形状記憶合金パターンの別の形状例であり、１
つの形状記憶合金パターン内に線幅の太い部・分１１２
ａと細い部分（くびれ）１２ｂとを選択的に設けたもの
である。通電前が１４図（ａ）であるとすると、通電を
行なった場合は第４図（ｂ）に示すように細い部分１２
ｂは電流が集中して流れるため濃度上昇が大きく、変形
時に大きく曲がるが、太い部分１２ａは電流密度が小さ
いため温度上昇が少なく変態点に達しないので、変形を
生じないようにすることができる。このように、各形状
記憶合金パターンは通電に際し全ての鋼酸の濃度が変態
点に達しなくともよく、通電に対し変態を起こす部分と
起こさ□ない部分とが選択的に生じるような形状であっ
てもよい。

以上の各実施例では絶縁性シート１１の定常時（３１電
前）の形状が平坦な形状の場合について説明したが、第
５図に示すように筒状に形成し、この筒状の絶縁性シー
ト１１の上に形状記憶合金パターン１２を周方向に沿っ
て形成してもよい。このようにすると、形状記憶合金パ
ターン１２に通電を行なう前は第５図（ａ）に示すよう
に単純な筒状をなしているが、通電を行ない各形状記憶
合金パターン１２を変ＩＩ度以上にすると、絶縁性シー
ト１１のうち形状記憶合金パターン１２の被着された部
分のみ変形を生じて第５図（ｂ）のような形状変化が可
能となる。形状記憶合金パターン１２の通電を断てば、
再び第５図（ａ）の形状に戻る。このような形状変化を
繰返せば、ぜん動運動が得られる。この場合、筒状の絶
縁性シート１１の内部に水などの流体を通過させれば、
流層制御を行なうことができる。また、この流体の圧力
によりスプリングバックアクションが生じ、これが絶縁
性シート１１の弾性復元力を補助するように働くので、
形状記憶合金パターン１２を通電が断たれたとき速やか
に元の形状に復帰させることが可能となる。さらに、こ
のように流体を通過させると流体による冷却効果により
、形状記憶合金パターン１２の通電が断たれたときの１
度低下を助長することができるという効果も期待できる
。

第６図はこの発明のさらに別の実施例を示すもので、絶
縁性シート１１の裏面、つまり形状記憶合金パターン１
２が形成された面と反対側の面に、バネ材１４を被着し
てスプリングバックアクションを付与することにより、
絶縁性シート１１の弾性復元力を補なうようにしたもの
である。このバネ材１４は絶縁性シート１１の裏面に例
えばＢｅＱｕ膜を形成し、エツチングにより所定パター
ンに加工することにより得られる。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）はこの発明の第１の実施例に係るア
クチュエータの定常状態および変形時の状態をそれぞれ
示す図、第２図は同実施例における駆動回路の回路図、
第３図はこの発明の第２の実施例に係るアクチュエータ
の平面図、第４図（ａ）（ｂ）はこの発明の第３の実施
例における形状記憶合金の定常状態および変形時の状態
をそれぞれ示す図、第５図（ａ＞（ｂ）はこの発明の第
４の実施例に係るアクチュエータの定常状態および変形
時の状態をそれぞれ示す図、第６図（ａ＞（ｂ）はこの
発明の第５の実施例に係るアクチュエータの裏面側から
見た斜視図および側面図である。 １１・・・弾性を有する絶縁性シート、１２・・・形状
記憶合金パターン、１３・・・駆動回路、１４・・・バ
ネ材、２１・・・スイッチング素子、２２・・・シフト
レジスタ、２４・・・駆動電源。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第４図 （ａ）　＜ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）弾性を有する絶縁性シートと、この絶縁性シート
   上に被着され、それぞれ個別に通電可能な所定形状に形
   成された複数の形状記憶合金パターンと、これらの形状
   記憶合金パターンに通電を行なう駆動回路とを備えたこ
   とを特徴とするアクチュエータ。 （２）絶縁性シートは筒状に形成され、形状記憶合金パ
   ターンはこの筒状絶縁性シートの周方向に沿って形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   アクチュエータ。 （３筒状絶縁性シートは内部を流体が通過するものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のアクチ
   ュエータ。 （４）絶縁性シートの形状記憶合金パターンが形成され
   た面と反対側の面にバネ材が被着されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載
   のアクチュエータ。 （５）形状記憶合金パターンの各々は駆動回路による通
   電に対し変態を起こす部分と起こさない部分とが選択的
   に生じるような形状に形成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のアクチュエータ。 （６）形状記憶合金パターンは各一端が駆動回路の各出
   力端子に個別に接続され、各他端が駆動回路の共通端子
   に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項、第２項または第５項記載のアクチュエータ。 （７）　駆動回路は絶縁性シート上に実装されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第６項記載
   のアクチュエータ。