JP2020043702A - Actuator device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示はアクチュエータ装置に関する。 The present disclosure relates to an actuator device.
物体に力を加えて駆動するためのアクチュエータとしては、例えば電磁力を用いた回転電機等、種々の方式のものが知られている。下記特許文献１には、外部から与えられたエネルギー（例えば熱）に応じて収縮する紐状のアクチュエータ部材についての記載がある。当該アクチュエータ部材は、例えば人工筋肉等の用途に用いられるものであって、駆動対象である被駆動部を直線に沿って移動させたり、特定の軸の周りに回転させたりすることが可能となっている。当該アクチュエータ部材は、電磁モータのような従来のアクチュエータに比べると、その体格を小さく抑えることができる等の多くの利点を有している。 As an actuator for applying a force to an object to drive it, various types of actuators such as a rotating electric machine using an electromagnetic force are known. Patent Literature 1 below describes a string-shaped actuator member that contracts in response to externally applied energy (for example, heat). The actuator member is used for, for example, an artificial muscle or the like, and can move a driven portion to be driven along a straight line or rotate around a specific axis. ing. The actuator member has many advantages, such as a reduced physical size, as compared with a conventional actuator such as an electromagnetic motor.
本発明者らは、上記のようなアクチュエータ部材を用いたアクチュエータ装置において、被駆動部を複数の方向に駆動可能とすることについて検討を進めている。このようなアクチュエータ装置を実現するには、例えば、それぞれの方向に対応したアクチュエータ部材を個別に設けた上で、それぞれのアクチュエータ部材にエネルギーを与えるためのエネルギー付与部材（例えばヒーター）も、それぞれの方向に対応して個別に設けることが考えられる。 The present inventors are studying about enabling a driven part to be driven in a plurality of directions in an actuator device using the above-described actuator member. In order to realize such an actuator device, for example, after individually providing actuator members corresponding to each direction, an energy applying member (for example, a heater) for applying energy to each actuator member is also provided with each of the actuator members. It is conceivable to provide them individually corresponding to the directions.
しかしながら、そのような構成においては、被駆動部を駆動する方向の数だけ、アクチュエータ部材及びエネルギー付与部材を個別に用意して組み立てる必要がある。このため、アクチュエータ装置の部品点数が増加し、それに伴って組み立て工数も増加してしまう。 However, in such a configuration, it is necessary to separately prepare and assemble the actuator members and the energy applying members in the number of directions in which the driven parts are driven. For this reason, the number of parts of the actuator device increases, and accordingly, the number of assembly steps also increases.
本開示は、被駆動部を複数の方向に駆動し得る構成としながらも、部品点数を抑制することのできるアクチュエータ装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an actuator device capable of suppressing the number of components while having a configuration in which a driven portion can be driven in a plurality of directions.
本開示に係るアクチュエータ装置（１０）は、エネルギーを与えられることによって変形し、被駆動部（１００）を第１方向に駆動する第１アクチュエータ部（５１０）と、エネルギーを与えられることによって変形し、被駆動部を、第１方向とは異なる第２方向に駆動する第２アクチュエータ部（５２０）と、第１アクチュエータ部にエネルギーを与える第１付与部（４１０）と、第２アクチュエータ部にエネルギーを与える第２付与部（４２０）と、を備える。第１付与部及び第２付与部は、単一のエネルギー付与部材（４００）における互いに異なる部分として構成されている。 The actuator device (10) according to the present disclosure is deformed by being supplied with energy, is deformed by being supplied with energy, and is driven by a first actuator (510) that drives the driven portion (100) in a first direction. A second actuator section (520) for driving the driven section in a second direction different from the first direction, a first application section (410) for applying energy to the first actuator section, and an energy for the second actuator section. And a second giving unit (420) for giving The first applying unit and the second applying unit are configured as different portions from each other in the single energy applying member (400).
このような構成のアクチュエータ装置では、第１アクチュエータ部にエネルギーを与えるための第１付与部と、第２アクチュエータ部にエネルギーを与えるための第２付与部とが、単一のエネルギー付与部材における互いに異なる部分として構成されている。このため、第１付与部及び第２付与部のそれぞれを互いに別体の部材として構成する場合に比べて、アクチュエータ装置の部品点数を抑制することができる。 In the actuator device having such a configuration, the first imparting unit for imparting energy to the first actuator unit and the second imparting unit for imparting energy to the second actuator unit are arranged in a single energy imparting member. It is configured as a different part. For this reason, the number of parts of the actuator device can be reduced as compared with a case where each of the first applying section and the second applying section is configured as a separate member.
本開示によれば、被駆動部を複数の方向に駆動し得る構成としながらも、部品点数を抑制することのできるアクチュエータ装置、が提供される。 According to the present disclosure, there is provided an actuator device capable of suppressing the number of components while having a configuration capable of driving a driven portion in a plurality of directions.
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. To facilitate understanding of the description, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible in each drawing, and redundant description will be omitted.
第１実施形態について説明する。本実施形態に係るアクチュエータ装置１０は、赤外線センサ２０の向きを変化させるための装置として構成されている。赤外線センサ２０は、アクチュエータ装置１０と共に、不図示の車両の車室内に設置される。赤外線センサ２０は、車室内の温度分布（例えば乗員の体温等）を検知することにより、快適な空調を行うために必要な情報を取得するためのものである。アクチュエータ装置１０によって赤外線センサ２０の向きを変化させることで、車室内の温度分布を広範囲に亘って取得することができる。
A first embodiment will be described. The
図１に示されるように、アクチュエータ装置１０は、取付板１１と、被駆動部１００と、ベース２００と、第１アクチュエータ部５１０と、第２アクチュエータ部５２０と、チャック６１０、６２０と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
取付板１１は、後述のベース２００、チャック６１０、及びチャック６２０の各部材が取り付けられる板状の部材である。アクチュエータ装置１０は、この取付板１１によって全体が一体化されたユニットとなっており、取付板１１を介して車室内の一部（例えばインストルメントパネル）に対し締結固定される。このような態様に替えて、上記のベース２００等の各部材が、取付板１１を介することなく車室内の一部に直接固定されるような態様であってもよい。
The
被駆動部１００は、後述の第１アクチュエータ部５１０及び第２アクチュエータ部５２０によって駆動される部分である。被駆動部１００のうち取付板１１とは反対側の面には、板状のカバー１５０を介して、先に述べた赤外線センサ２０が取り付けられている。
The driven
図１において符号「ＡＸ１」が付されている一点鎖線は、被駆動部１００が駆動され回転する際における回転中心軸を示している。この回転中心軸のことを、以下では「回転中心軸ＡＸ１」とも称する。被駆動部１００は、第１アクチュエータ部５１０等で駆動されることにより、回転中心軸ＡＸ１の周りを、矢印ＡＲ１及び矢印ＡＲ２のそれぞれで示される方向に回転する。
In FIG. 1, a dashed line denoted by reference numeral “AX1” indicates a rotation center axis when the driven
ベース２００は、被駆動部１００を、回転中心軸ＡＸ１の周りに回転自在に支持するための部材である。支持のための具体的な構造については後に説明する。
The
第１アクチュエータ部５１０は、被駆動部１００を駆動するためのアクチュエータの一つである。第１アクチュエータ部５１０は、例えばポリアミドのような高分子材料からなる繊維、すなわちポリマー繊維であって、その全体が細長い紐状に形成されている。紐状の第１アクチュエータ部５１０は、高温になるほど収縮して短くなる。つまり、第１アクチュエータ部５１０は熱エネルギーを与えられることによって変形し収縮する。このような第１アクチュエータ部５１０としては、例えば特開２０１６−４２７８３号公報に記載されているものを用いることができる。
The
第１アクチュエータ部５１０に熱エネルギーが与えられ、第１アクチュエータ部５１０が収縮すると、被駆動部１００は第１アクチュエータ部５１０から力を受けて、矢印ＡＲ１で示される方向に駆動される。これを実現するための具体的な構成については後述する。矢印ＡＲ１で示される方向は、本実施形態における「第１方向」に該当する。
When thermal energy is applied to the
第２アクチュエータ部５２０は、上記の第１アクチュエータ部５１０と共に、被駆動部１００を駆動するためのアクチュエータの一つである。第２アクチュエータ部５２０は、第１アクチュエータ部５１０と同一のポリマー繊維となっている。このため、第２アクチュエータ部５２０も、熱エネルギーを与えられることによって変形し収縮する。
The
第２アクチュエータ部５２０は、被駆動部１００を挟んで、第１アクチュエータ部５１０とは反対側となる位置に配置されている。第２アクチュエータ部５２０に熱エネルギーが与えられ、第２アクチュエータ部５２０が収縮すると、被駆動部１００は第２アクチュエータ部５２０から力を受けて、矢印ＡＲ２で示される方向に駆動される。当該方向は、矢印ＡＲ１で示される方向とは反対の方向である。これを実現するための具体的な構成については後述する。矢印ＡＲ２で示される方向は、本実施形態における「第２方向」に該当する。
The
チャック６１０は、後述のエネルギー付与部材４００（図３を参照）の一端を支持するための部材である。チャック６１０は、第１アクチュエータ部５１０を間に挟んで、被駆動部１００とは反対側となる位置に配置されている。先に述べた第１アクチュエータ部５１０は、エネルギー付与部材４００に対して螺旋状に巻きつけられており、その端部がチャック６１０に対して固定されている。
The
上記のエネルギー付与部材４００は、回転中心軸ＡＸ１に沿って、被駆動部１００やベース２００を貫くように配置されている。チャック６２０は、エネルギー付与部材４００のうち、チャック６１０側とは反対側の端部を支持するための部材である。チャック６２０は、第２アクチュエータ部５２０を間に挟んで、被駆動部１００とは反対側となる位置に配置されている。このため、図１に示されるように、チャック６１０とチャック６２０との間となる位置に被駆動部１００が配置されている。先に述べた第２アクチュエータ部５２０は、エネルギー付与部材４００に対して螺旋状に巻きつけられており、その端部がチャック６２０に対して固定されている。
The
尚、図１においては、回転中心軸ＡＸ１に沿ってチャック６１０からチャック６２０に向かう方向をｘ方向としており、当方向に沿ってｘ軸を設定している。また、ｘ方向に対して垂直な方向であって、取付板１１から赤外線センサ２０に向かう方向をｚ方向としており、同方向に沿ってｚ軸を設定している。更に、ｘ方向及びｚ方向のいずれに対しても垂直な方向であって、図１における奥側に向かう方向をｙ方向としており、同方向に沿ってｙ軸を設定している。以降においては、このように定義されたそれぞれの方向や軸を適宜用いながら、アクチュエータ装置１０の更に具体的な構成について説明する。
In FIG. 1, the direction from the
図２では、カバー１５０及び赤外線センサ２０が取り外された状態における、被駆動部１００及びその近傍の構成が拡大して示されている。本実施形態では、第１アクチュエータ部５１０及び第２アクチュエータ部５２０のそれぞれが、単一のポリマー繊維であるアクチュエータ部材５００の一部となっている。つまり、第１アクチュエータ部５１０及び第２アクチュエータ部５２０は、単一のアクチュエータ部材５００における互いに異なる部分として構成されている。
FIG. 2 shows an enlarged view of the configuration of the driven
アクチュエータ部材５００のうち、第１アクチュエータ部５１０と第２アクチュエータ部５２０との間を繋いでいる部分は、図２に示されるように被駆動部１００のうちｚ方向側の面（カバー１５０により覆われている面）に沿って配置されている。当該部分は、エネルギー付与部材４００に対して巻き付けられてはおらず、後に説明するようにエネルギー付与部材４００から熱エネルギーが与えられない部分となっている。このため、当該部分のことを以下では「非付与部５３０」とも称する。
As shown in FIG. 2, a portion of the
被駆動部１００のうちｚ方向側の面には、直線状の溝１１１が形成されている。非付与部５３０は溝１１１の内側に収容されている。ｚ軸に沿って見た場合において、溝１１１はｘ軸に沿って伸びるようには形成されておらず、ｘ軸に対して僅かに傾斜した方向に沿って伸びるように形成されている。具体的には、溝１１１は、ｘ方向側に行くほど−ｙ方向側に向かうように傾斜している。
A
図２においては、被駆動部１００のうち溝１１１の−ｘ方向側の端部が、端部１１１Ａとして示されている。また、被駆動部１００のうち溝１１１のｘ方向側の端部が、端部１１１Ｂとして示されている。
In FIG. 2, an end of the driven
ｚ軸に沿って見た場合においては、−ｘ方向側の端部１１１Ａの位置は、回転中心軸ＡＸ１よりもｙ方向側の位置となっている。このため、第１アクチュエータ部５１０に熱エネルギーが加えられ、第１アクチュエータ部５１０が収縮すると、被駆動部１００の端部１１１Ａに対しては概ね−ｚ方向に向かう力が加えられ、その結果として被駆動部１００は矢印ＡＲ１の方向（第１方向）に駆動される。
When viewed along the z-axis, the position of the
ｚ軸に沿って見た場合においては、ｘ方向側の端部１１１Ｂの位置は、回転中心軸ＡＸ１よりも−ｙ方向側の位置となっている。このため、第２アクチュエータ部５２０に熱エネルギーが加えられ、第２アクチュエータ部５２０が収縮すると、被駆動部１００の端部１１１Ｂに対しては概ね−ｚ方向に向かう力が加えられ、その結果として被駆動部１００は矢印ＡＲ２の方向（第２方向）に駆動される。
When viewed along the z axis, the position of the
尚、ポリマー繊維によってアクチュエータ部材５００を形成するにあたっては、紐状のポリマー繊維を、その長手方向に沿った軸の周りにおいて予め撚られた状態としておくことも考えられる。つまり、予め撚られた状態のポリマー繊維をエネルギー付与部材４００に巻き付けて、これをアクチュエータ部材５００として用いることも考えられる。しかしながら、本発明者らが行った実験等によれば、撚られたポリマー繊維によってアクチュエータ部材５００を形成した場合には、時間の経過とともに繊維の内部において空隙が成長することにより、アクチュエータ部材５００が早期に劣化してしまうという知見が得られている。これを考慮し、本実施形態では、撚られていないポリマー繊維によってアクチュエータ部材５００を形成し、これをエネルギー付与部材４００に巻き付けることとしている。これにより、時間の経過に伴うアクチュエータ部材５００の劣化を抑制している。
When forming the
図３には、アクチュエータ装置１０を、ｚ軸に対して垂直であり且つ回転中心軸ＡＸ１を含む面で切断した場合の断面が、模式的に示されている。ただし、エネルギー付与部材４００及びアクチュエータ部材５００については、断面ではなくその外観が示されている。更に、図３においては、後述の電源１２やスイッチ１３等が模式的に示されている。図４においては、上記のように切断されたアクチュエータ装置１０の実際の構成が斜視図として示されている。ただし、図４ではアクチュエータ部材５００の図示が省略されている。
FIG. 3 schematically illustrates a cross section when the
図３に示されるように、被駆動部１００は、天壁部１１０と、一対の側壁部１２０、１３０とを有している。天壁部１１０は、先に述べた溝１１１が形成されている部分であって、取付板１１に対して平行な概ね平板状の部分である。
As shown in FIG. 3, the driven
側壁部１２０は、天壁部１１０のうち−ｘ方向側の端部から、−ｚ方向側に向かって伸びるように形成された概ね平板状の部分である。側壁部１２０には、これをｘ軸に沿って貫くように円形の貫通穴１２１が形成されている。貫通穴１２１の中心軸は、回転中心軸ＡＸ１と一致している。
The
側壁部１３０は、天壁部１１０のうちｘ方向側の端部から、−ｚ方向側に向かって伸びるように形成された概ね平板状の部分である。側壁部１３０には、これをｘ軸に沿って貫くように円形の貫通穴１３１が形成されている。貫通穴１３１の中心軸は、回転中心軸ＡＸ１と一致している。また、貫通穴１３１の内径は、先に述べた貫通穴１２１の内径と等しい。
The
ベース２００は、平板部２１０と、突出部２２０とを有している。平板部２１０は、取付板１１に対して平行な概ね平板状の部分である。平板部２１０は、取付板１１に対して締結固定される部分である。
The
突出部２２０は、ｘ方向に沿って平板部２１０の略中央となる位置から、ｚ方向に沿って伸びるように形成された部分である。突出部２２０は、その大部分が、互いに対向する側壁部１２０と側壁部１３０との間の空間内に収容されている。突出部２２０のうちｚ方向側の部分は、第１突出部２３０と第２突出部２４０の二つに分かれている。第１突出部２３０及び第２突出部２４０は、ｘ方向に沿って並ぶように配置されており、両者の間には隙間が形成されている。第１突出部２３０は−ｘ方向側に形成された部分であり、第２突出部２４０はｘ方向側に形成された部分である。
The protruding
第１突出部２３０には、これをｘ軸に沿って貫くように円形の貫通穴２３１が形成されている。貫通穴２３１の中心軸は、回転中心軸ＡＸ１と一致している。また、貫通穴２３１の内径は貫通穴１２１の内径と等しい。
A circular through
第２突出部２４０には、これをｘ軸に沿って貫くように円形の貫通穴２４１が形成されている。貫通穴２４１の中心軸は、回転中心軸ＡＸ１と一致している。また、貫通穴２４１の内径は貫通穴１３１の内径と等しい。
A circular through
被駆動部１００には、シャフト３１０、３２０が固定されている。これはいずれも円筒形状の部材であって、その形状は互いに同一である。
シャフト３１０の外径は、貫通穴１２１や貫通穴２３１の内径と概ね等しい。シャフト３１０は、その中心軸を回転中心軸ＡＸ１に一致させた状態で、貫通穴１２１及び貫通穴２３１の両方に対して挿通されている。シャフト３１０の外周面と、貫通穴１２１の内周面との間は、例えば圧入によって互いに固定されている。一方、シャフト３１０の外周面と、貫通穴２３１の内周面との間は、互いに固定されておらず、シャフト３１０が第１突出部２３０に対して摺動し得る状態となっている。
The outer diameter of the
シャフト３２０の外径は、貫通穴１３１や貫通穴２４１の内径と概ね等しい。シャフト３２０は、その中心軸を回転中心軸ＡＸ１に一致させた状態で、貫通穴１３１及び貫通穴２４１の両方に対して挿通されている。シャフト３２０の外周面と、貫通穴１３１の内周面との間は、例えば圧入によって互いに固定されている。一方、シャフト３２０の外周面と、貫通穴２４１の内周面との間は、互いに固定されておらず、シャフト３２０が第２突出部２４０に対して摺動し得る状態となっている。
The outer diameter of the
以上のような構成により、被駆動部１００は、シャフト３１０及びシャフト３２０と一体となった状態で、これらと共に、回転中心軸ＡＸ１の周りにおいて回転自在な状態で支持されている。
With the above configuration, the driven
円筒状のシャフト３１０の内側には、これを回転中心軸ＡＸ１に沿って貫く貫通穴３１１が形成されている。同様に、円筒状のシャフト３２０の内側には、これを回転中心軸ＡＸ１に沿って貫く貫通穴３２１が形成されている。先に述べたエネルギー付与部材４００は、これら貫通穴３１１、３２１の両方に対して挿通されている。
A through
エネルギー付与部材４００は、電流が流れることによって発熱する電熱線である。本実施形態におけるエネルギー付与部材４００は、断面が円形であり且つ直線状に伸びる電熱線となっている。エネルギー付与部材４００の中心軸は、回転中心軸ＡＸ１に一致している。尚、図３においてはチャック６１０、６２０の図示が省略されているのであるが、先に述べたように、エネルギー付与部材４００のうち−ｘ方向側の端部はチャック６１０によって支持されている。また、エネルギー付与部材４００のうちｘ方向側の端部はチャック６２０によって支持されている。
The
シャフト３１０とシャフト３２０との間には隙間が形成されている。当該隙間のｘ方向に沿った大きさは、第１突出部２３０と第２突出部２４０との間に形成された隙間の、同方向に沿った大きさと同じである。エネルギー付与部材４００のうち、シャフト３１０とシャフト３２０との間の隙間に配置された部分には、図１，２，４，５のそれぞれに示される接地部材７００が接続されている。接地部材７００のうち、エネルギー付与部材４００に接続されている方とは反対側の端部は、図１等に示されるようにベース２００の外側に向けて突出しており、不図示のバスバーによって電気的に接地されている。これにより、エネルギー付与部材４００のうち接地部材７００が接続されている部分も電気的に接地されている。エネルギー付与部材４００のうち、接地部材７００が接続され電気的に接地されている部分のことを、以下では「接地部４０１」とも称する。
A gap is formed between the
エネルギー付与部材４００のうち−ｘ方向側の端部には、スイッチ１３を介して電源１２が接続されている。スイッチ１３が閉じられると、エネルギー付与部材４００の端部には電源１２からの電圧が印可される。エネルギー付与部材４００のうち、電源１２が接続されている端部のことを、以下では「電圧印可部４０２」とも称する。
The
電圧印可部４０２に電源１２からの電圧が印可されると、電圧印可部４０２と接地部４０１との間には電流が流れる。このため、エネルギー付与部材４００のうち電圧印可部４０２と接地部４０１との間の部分ではジュール熱が生じて、当該部分に巻かれている第１アクチュエータ部５１０が加熱される。その結果、第１アクチュエータ部５１０は収縮し、被駆動部１００が第１方向（図１の矢印ＡＲ１）に駆動される。
When the voltage from the
尚、接地部４０１は接地部材７００を介して電気的に接地されているので、上記のような発熱は、エネルギー付与部材４００のうち電圧印可部４０２と接地部４０１との間の部分においてのみ生じる。エネルギー付与部材４００のうち電圧印可部４０２と接地部４０１との間の部分は、第１アクチュエータ部５１０に熱エネルギーを与える部分、ということができる。当該部分のことを以下では「第１付与部４１０」とも称する。
Since the
エネルギー付与部材４００のうちｘ方向側の端部には、スイッチ１５を介して電源１４が接続されている。スイッチ１５が閉じられると、エネルギー付与部材４００の端部には電源１４からの電圧が印可される。エネルギー付与部材４００のうち、電源１４が接続されている端部のことを、以下では「電圧印可部４０３」とも称する。
The
電圧印可部４０３に電源１４からの電圧が印可されると、電圧印可部４０３と接地部４０１との間には電流が流れる。このため、エネルギー付与部材４００のうち電圧印可部４０３と接地部４０１との間の部分ではジュール熱が生じて、当該部分に巻かれている第２アクチュエータ部５２０が加熱される。その結果、第２アクチュエータ部５２０は収縮し、被駆動部１００が第２方向（図１の矢印ＡＲ２）に駆動される。
When the voltage from the
尚、接地部４０１は接地部材７００を介して電気的に接地されているので、上記のような発熱は、エネルギー付与部材４００のうち電圧印可部４０３と接地部４０１との間の部分においてのみ生じる。エネルギー付与部材４００のうち電圧印可部４０３と接地部４０１との間の部分は、第２アクチュエータ部５２０に熱エネルギーを与える部分、ということができる。当該部分のことを以下では「第２付与部４２０」とも称する。
Since the
アクチュエータ装置１０では、スイッチ１３が閉じられると、被駆動部１００は第１アクチュエータ部５１０によって第１方向に駆動され、スイッチ１５が閉じられると、被駆動部１００は第２アクチュエータ部５２０によって第２方向に駆動される。スイッチ１３及びスイッチ１５のそれぞれの動作は、不図示の制御装置によって制御される。制御装置は、第１アクチュエータ部５１０及び第２アクチュエータ部５２０の動作を個別に調整することで、被駆動部１００の位置決め等を正確に行うことができる。
In the
以上に説明したように、本実施形態に係るアクチュエータ装置１０では、第１アクチュエータ部５１０に熱エネルギーを与えるための第１付与部４１０と、第２アクチュエータ部５２０に熱エネルギーを与えるための第２付与部４２０とが、単一のエネルギー付与部材４００における互いに異なる部分として構成されている。このような構成としたことの利点を説明するために、図９に示される比較例について説明する。
As described above, in the
この比較例に係るアクチュエータ装置１０Ａでは、被駆動部１００に形成された貫通穴１２１、１３１のそれぞれに対し、シャフト８００が挿通された状態で固定されている。シャフト８００は円柱形状の部材であって、その中心軸は回転中心軸ＡＸ１に一致している。
In the
アクチュエータ装置１０Ａが備えるベース２００の突出部２２０には、これをｘ軸に沿って貫くように円形の貫通穴２２１が形成されている。貫通穴２２１の中心軸は、回転中心軸ＡＸ１と一致している。また、貫通穴２２１の内径は、シャフト８００の外径と概ね等しい。シャフト８００の外周面と、貫通穴２２１の内周面との間は、互いに固定されておらず、シャフト８００が突出部２２０に対して摺動し得る状態となっている。
A circular through
以上のような構成により、この比較例における被駆動部１００は、シャフト８００と一体となった状態で、回転中心軸ＡＸ１の周りにおいて回転自在な状態で支持されている。
With the configuration as described above, the driven
この比較例においては、第１付与部４１０と第２付与部４２０とが互いに分離されている。図９に示されるように、第１付与部４１０のうちｘ方向側の端部は、被駆動部１００の側壁部１２０よりも僅かに−ｘ方向側となる位置まで伸びている。当該端部は、不図示のバスバーによって電気的に接地されている。
In this comparative example, the
第１付与部４１０のうち−ｘ方向側の端部は、第１実施形態と同様にチャック６１０によって支持されている。当該端部は、第１実施形態と同様に電圧印可部４０２となっており、図示は省略するがスイッチ１３を介して電源１２が接続されている。
An end on the −x direction side of the first applying
第２付与部４２０のうち−ｘ方向側の端部は、被駆動部１００の側壁部１３０よりも僅かにｘ方向側となる位置まで伸びている。当該端部は、不図示のバスバーによって電気的に接地されている。
The end on the −x direction side of the second applying
第２付与部４２０のうちｘ方向側の端部は、第１実施形態と同様にチャック６２０によって支持されている。当該端部は、第１実施形態と同様に電圧印可部４０３となっており、図示は省略するがスイッチ１５を介して電源１４が接続されている。
An end on the x direction side of the second applying
第１アクチュエータ部５１０は、本実施形態でも第１付与部４１０に対して螺旋状に巻き付けられており、その一端がチャック６１０に対して固定されている。第１アクチュエータ部５１０の他端は、被駆動部１００のうち−ｘ方向側の側面１００Ａに対して、不図示のチャック機構により固定されている。
The
被駆動部１００のうち、第１アクチュエータ部５１０の端部が接続されている部分（図９において符号１０８が付されている部分）の位置は、ｚ軸に沿って見た場合において回転中心軸ＡＸ１よりもｙ方向側の位置となっている。このため、第１付与部４１０によって第１アクチュエータ部５１０が加熱されて収縮すると、被駆動部１００は回転中心軸ＡＸ１の周りを回転するように駆動される。その回転方向は、図１において矢印ＡＲ１で示される方向（つまり第１方向）と同じである。
In the driven
第２アクチュエータ部５２０は、本実施形態でも第２付与部４２０に対して螺旋状に巻き付けられており、その一端がチャック６２０に対して固定されている。第２アクチュエータ部５２０の他端は、被駆動部１００のうちｘ方向側の側面１００Ｂに対して、不図示のチャック機構により固定されている。
The
被駆動部１００のうち、第２アクチュエータ部５２０の端部が接続されている部分（図９において符号１０９が付されている部分）の位置は、ｚ軸に沿って見た場合において回転中心軸ＡＸ１よりも−ｙ方向側の位置となっている。このため、第２付与部４２０によって第２アクチュエータ部５２０が加熱されて収縮すると、被駆動部１００は回転中心軸ＡＸ１の周りを回転するように駆動される。その回転方向は、図１において矢印ＡＲ２で示される方向（つまり第２方向）と同じである。
In the driven
この比較例においても、不図示の制御装置は、被駆動部１００を第１方向及び第２方向のそれぞれに駆動することができる。ただし、アクチュエータ装置１０Ａでは、被駆動部１００を第１方向に駆動するための第１アクチュエータ部５１０と、被駆動部１００を第２方向に駆動するための第２アクチュエータ部５２０とが、互いに別体の部材として設けられている。更に、第１アクチュエータ部５１０に熱エネルギーを加えるための第１付与部４１０と、第２アクチュエータ部５２０に熱エネルギーを加えるための第２付与部４２０とが、やはり互いに別体の部材として設けられている。
Also in this comparative example, a control device (not shown) can drive the driven
このような構成の比較例では、被駆動部１００を駆動する方向の数（この例では２）だけ、アクチュエータ部材及びエネルギー付与部材を個別に用意して組み立てる必要がある。このため、アクチュエータ装置１０Ａの部品点数が増加してしまう。
In the comparative example having such a configuration, it is necessary to separately prepare and assemble the actuator members and the energy applying members by the number of directions in which the driven
これに対し、本実施形態では、第１アクチュエータ部５１０と第２アクチュエータ部５２０とが、単一のアクチュエータ部材５００における互いに異なる部分として構成されている。また、第１付与部４１０と第２付与部４２０とが、単一のエネルギー付与部材４００における互いに異なる部分として構成されている。これにより、第１アクチュエータ部５１０と第２アクチュエータ部５２０とが一部品によって構成され、第１付与部４１０と第２付与部４２０とも一部品によって構成されるので、アクチュエータ装置１０の部品点数を抑制することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
また、比較例に係るアクチュエータ装置１０Ａを組み立てる際には、先ず第１アクチュエータ部５１０が螺旋状とされ、これに第１付与部４１０が通される。その後、第１アクチュエータ部５１０の一端がチャック６１０に固定され、他端が被駆動部１００の側面１００Ａに固定される。更に、第２アクチュエータ部５２０が螺旋状とされ、これに第２付与部４２０が通される。その後、第２アクチュエータ部５２０の一端がチャック６２０に固定され、他端が被駆動部１００の側面１００Ｂに固定される。
When assembling the
これに対し、本実施形態に係るアクチュエータ装置１０を組み立てる際には、単一の部材であるアクチュエータ部材５００が螺旋状とされ、これに、単一の部材であるエネルギー付与部材４００が通されると共に、非付与部５３０が被駆動部１００の直線状の溝１１１に掛けられる。その後、アクチュエータ部材５００の一端がチャック６１０に固定され、他端がチャック６２０に固定される。
On the other hand, when assembling the
以上のようであるから、アクチュエータ装置１０を組み立てるために必要な工程の数は、アクチュエータ装置１０Ａを組み立てるために必要な工程の数に比べて、概ね半分にまで減らすことができる。
As described above, the number of steps required to assemble the
また、第１アクチュエータ部５１０と第２アクチュエータ部５２０とを、互いに別体のものとした場合に比べて、材料の違いに起因した両者間の動作特性の差異を抑制し得るという利点も得られる。同様に、第１付与部４１０と第２付与部４２０とを、互いに別体のものとした場合に比べて、材料の違いに起因した両者間の発熱特性の差異を抑制し得るという利点も得られる。
Further, as compared with the case where the
本実施形態に係るアクチュエータ装置１０では、アクチュエータ部材５００が、第１付与部４１０及び第２付与部４２０のいずれからも熱エネルギーが与えられない部分として、非付与部５３０を有している。非付与部５３０は、被駆動部１００の溝１１１に収容されており、これにより非付与部５３０が被駆動部１００に接続されている。その結果、アクチュエータ部材５００の一部である非付与部５３０が、被駆動部１００に力を加えるための部分として機能している。被駆動部１００に対するアクチュエータ部材５００の接続を容易に行うことができるので、アクチュエータ装置１０の製造をより容易に行うことが可能となっている。
In the
第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 A second embodiment will be described. Hereinafter, points different from the first embodiment will be mainly described, and description of points common to the first embodiment will be appropriately omitted.
図６に示されるように、本実施形態に係るアクチュエータ装置１０では、被駆動部１００を回転自在に支持するためのベース２００が設けられていない。本実施形態における被駆動部１００は、エネルギー付与部材４００によって、回転中心軸ＡＸ１の周りにおいて回転自在な状態で支持されている。
As shown in FIG. 6, the
本実施形態では、被駆動部１００を支持し得るように、エネルギー付与部材４００が第１実施形態に比べて太く形成されている。被駆動部１００には、これをｘ軸に沿って貫くように円形の貫通穴１５１が形成されている。貫通穴１５１の中心軸は、回転中心軸ＡＸ１と一致している。また、貫通穴１５１の内径は、エネルギー付与部材４００の外径と等しい。
In the present embodiment, the
エネルギー付与部材４００の外周面と、貫通穴１５１の内周面との間は、互いに固定されておらず、被駆動部１００がエネルギー付与部材４００に対して摺動し得る状態となっている。このような構成により、被駆動部１００は、エネルギー付与部材４００によって、回転中心軸ＡＸ１の周りにおいて回転自在な状態で支持されている。
The outer peripheral surface of the
本実施形態では、エネルギー付与部材４００のうち貫通穴１５１に挿通されている部分の一部が接地部４０１となっている。接地部４０１には、例えば柔軟な導電線の一端が接続されており、これにより接地部４０１が電気的に接地されている。
In the present embodiment, a part of the
被駆動部１００に形成された溝１１１の形状や、溝１１１に一部が収容されたアクチュエータ部材５００の構成等については、第１実施形態と同じである。このため、不図示のスイッチ１３が閉じられると、第１付与部４１０（エネルギー付与部材４００のうち、接地部４０１よりも−ｘ方向側の部分）に巻かれている第１アクチュエータ部５１０が加熱されて収縮し、被駆動部１００が図１の矢印ＡＲ１で示される方向（第１方向）に駆動される。同様に、不図示のスイッチ１５が閉じられると、第２付与部４２０（エネルギー付与部材４００のうち、接地部４０１よりも−ｘ方向側の部分）に巻かれている第２アクチュエータ部５２０が加熱されて収縮し、被駆動部１００が図１の矢印ＡＲ２で示される方向（第２方向）に駆動される。このような態様であっても、第１実施形態において説明したものと同様の効果を奏する。
The shape of the
また、本実施形態では、被駆動部１００を支持するためのベース２００をなくすことができるので、アクチュエータ装置１０の部品点数が更に抑制されるという利点も得られる。
Further, in the present embodiment, since the
第３実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 A third embodiment will be described. Hereinafter, points different from the first embodiment will be mainly described, and description of points common to the first embodiment will be appropriately omitted.
図７には、本実施形態に係るアクチュエータ装置１０の全体構成が模式的に示されている。本実施形態においても、被駆動部１００は、ベース２００によって、回転中心軸ＡＸ１の周りに回転自在な状態で支持されている。そのための具体的な構成としては、第１実施形態や図９の比較例と同様の構成を採用することができる。
FIG. 7 schematically shows the entire configuration of the
本実施形態では、エネルギー付与部材４００の全体が、被駆動部１００よりもｘ方向側となる位置に配置されている。このエネルギー付与部材４００は一直線状に形成されているのではなく、図７に示されるような形状に形成されている。エネルギー付与部材４００は、第１部分４００Ａと、第２部分４００Ｂと、第３部分４００Ｃと、を有している。尚、図７においては、エネルギー付与部材４００に沿って配置されたアクチュエータ部材５００の図示が省略されている。本実施形態におけるアクチュエータ部材５００の配置については、後に図８を参照しながら説明する。
In the present embodiment, the entire
第１部分４００Ａは、ｘ軸に沿って直線状に伸びるように形成された部分である。第１部分４００Ａは、回転中心軸ＡＸ１よりもｚ方向側であり、且つ−ｙ方向側となる位置に配置されている。第１部分４００Ａのうち−ｘ方向側の端部は、被駆動部１００のうちｘ方向側の側面１００Ｂの近傍となる位置まで伸びている。第１部分４００Ａのうち−ｘ方向側の端部は、不図示のチャック６１０に固定されている。当該端部は、スイッチ１３を介して電源１２が接続されており、本実施形態における電圧印可部４０２となっている。
The
第２部分４００Ｂは、第１部分４００Ａのうち−ｘ方向側の端部から、ｙ方向に直線状に伸びるように形成された部分である。第２部分４００Ｂは側面１００Ｂに沿って伸びているのであるが、第２部分４００Ｂと側面１００Ｂとの間には僅かな隙間が形成されている。第２部分４００Ｂのうち、ｙ方向に沿った中央となる部分は、不図示のバスバーによって電気的に接地されており、本実施形態における接地部４０１となっている。
The
第３部分４００Ｃは、第２部分４００Ｂのうちｙ方向側の端部から、ｘ方向に直線状に伸びるように形成された部分である。第３部分４００Ｃのうちｘ方向側の端部は、不図示のチャック６２０に固定されている。当該端部は、スイッチ１５を介して電源１４が接続されており、本実施形態における電圧印可部４０３となっている。
The
不図示の制御装置によってスイッチ１３が閉じられると、エネルギー付与部材４００のうち、電圧印可部４０２から接地部４０１までの部分が発熱する。当該部分は、本実施形態における第１付与部４１０に該当する。同様に、制御装置によってスイッチ１５が閉じられると、エネルギー付与部材４００のうち、電圧印可部４０３から接地部４０１までの部分が発熱する。当該部分は、本実施形態における第２付与部４２０に該当する。
When the
図８を参照しながら、本実施形態におけるアクチュエータ部材５００の配置について説明する。本実施形態でも、アクチュエータ部材５００はその全体が単一のポリマー繊維によって形成されている。図８に示されるように、アクチュエータ部材５００はエネルギー付与部材４００に沿って配置されている。第１部分４００Ａ及び第３部分４００Ｃのそれぞれにおいては、アクチュエータ部材５００がエネルギー付与部材４００に対して螺旋状に巻き付けられている。一方、第２部分４００Ｂにおいては、アクチュエータ部材５００がエネルギー付与部材４００に対して巻き付けられておらず、エネルギー付与部材４００に沿って直線状に伸びている。
The arrangement of the
アクチュエータ部材５００のうち、第２部分４００Ｂに沿って直線状に伸びている部分の一部は、被駆動部１００のうちｘ方向側の側面１００Ｂに対して固定されている。具体的には、側面１００Ｂのうち、ｙ方向に沿った中央となる位置であり、且つ回転中心軸ＡＸ１よりもｚ方向側となる位置に、アクチュエータ部材５００の一部である被固定部ＰＴが固定されている。
A part of the
スイッチ１３が閉じられると第１付与部４１０が発熱する。このため、アクチュエータ部材５００のうち被固定部ＰＴよりも−ｙ方向側の部分（特に第１部分４００Ａに巻き付けられている部分）が加熱されて収縮する。これに伴い、被固定部ＰＴは、図８の矢印ＡＲ１１に沿って−ｙ方向側に移動する。その結果、被駆動部１００は被固定部ＰＴから力を受けて駆動され、回転中心軸ＡＸ１の周りを矢印ＡＲ２１で示される方向に回転する。当該方向は、本実施形態における「第１方向」に該当する。
When the
上記のように、アクチュエータ部材５００のうち被固定部ＰＴよりも−ｙ方向側の部分は、第１付与部４１０から熱エネルギーを与えられることによって収縮し、被駆動部１００を第１方向に駆動する部分となっている。このため、当該部分は、本実施形態における「第１アクチュエータ部５１０」に該当する。
As described above, the portion of the
尚、第１アクチュエータ部５１０が収縮した際には、第１アクチュエータ部５１０の一部がエネルギー付与部材４００からずれてしまうことが懸念される。これを防止するためには、第１部分４００Ａと第２部分４００Ｂとの境界部分（図８において符号ＣＮ１が付された部分）に、例えばリング状のガイド部材を配置し、これに第１アクチュエータ部５１０を通すこととすればよい。
When the
スイッチ１５が閉じられると第２付与部４２０が発熱する。このため、アクチュエータ部材５００のうち被固定部ＰＴよりもｙ方向側の部分（特に第３部分４００Ｃに巻き付けられている部分）が加熱されて収縮する。これに伴い、被固定部ＰＴは、図８の矢印ＡＲ１２に沿ってｙ方向側に移動する。その結果、被駆動部１００は被固定部ＰＴから力を受けて駆動され、回転中心軸ＡＸ１の周りを矢印ＡＲ２２で示される方向に回転する。当該方向は、本実施形態における「第２方向」に該当する。
When the
上記のように、アクチュエータ部材５００のうち被固定部ＰＴよりもｙ方向側の部分は、第２付与部４２０から熱エネルギーを与えられることによって収縮し、被駆動部１００を第２方向に駆動する部分となっている。このため、当該部分は、本実施形態における「第２アクチュエータ部５２０」に該当する。
As described above, the portion of the
尚、第２アクチュエータ部５２０が収縮した際には、第２アクチュエータ部５２０の一部がエネルギー付与部材４００からずれてしまうことが懸念される。これを防止するためには、第３部分４００Ｃと第２部分４００Ｂとの境界部分（図８において符号ＣＮ２が付された部分）に、例えばリング状のガイド部材を配置し、これに第２アクチュエータ部５２０を通すこととすればよい。
When the
以上に示した各実施形態においては、アクチュエータ部材５００としてポリマー繊維が用いられている。このような態様に限定されず、アクチュエータ部材５００として例えば形状記憶合金が用いられることとしてもよい。また、アクチュエータ部材５００は、熱エネルギーを与えられて変形するものに限られず、他のエネルギーを与えられて変形するものであってもよい。例えば、電気エネルギーを受けて変形するピエゾ素子が、アクチュエータ部材５００として用いられてもよい。この場合のエネルギー付与部材４００は、アクチュエータ部材５００に電気エネルギーを与えるものとして構成されることとなる。
In each of the embodiments described above, a polymer fiber is used as the
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described with reference to the specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Those in which those skilled in the art appropriately change the design of these specific examples are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. The components included in the specific examples described above and the arrangement, conditions, shapes, and the like of the components are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. The elements included in each of the specific examples described above can be appropriately changed in combination as long as no technical inconsistency occurs.
１０：アクチュエータ装置
１００：被駆動部
４００：エネルギー付与部材
４１０：第１付与部
４２０：第２付与部
５１０：第１アクチュエータ部
５２０：第２アクチュエータ部
10: Actuator device 100: Driven part 400: Energy applying member 410: First applying part 420: Second applying part 510: First actuator part 520: Second actuator part
Claims (7)
エネルギーを与えられることによって変形し、被駆動部（１００）を第１方向に駆動する第１アクチュエータ部（５１０）と、
エネルギーを与えられることによって変形し、前記被駆動部を、前記第１方向とは異なる第２方向に駆動する第２アクチュエータ部（５２０）と、
前記第１アクチュエータ部にエネルギーを与える第１付与部（４１０）と、
前記第２アクチュエータ部にエネルギーを与える第２付与部（４２０）と、を備え、
前記第１付与部及び前記第２付与部は、単一のエネルギー付与部材（４００）における互いに異なる部分として構成されているアクチュエータ装置。 An actuator device (10),
A first actuator section (510) that is deformed by being given energy and drives the driven section (100) in a first direction;
A second actuator section (520) that is deformed by being given energy and drives the driven section in a second direction different from the first direction;
A first applying unit (410) for applying energy to the first actuator unit;
A second applying section (420) for applying energy to the second actuator section,
The actuator device, wherein the first applying unit and the second applying unit are configured as different portions from each other in a single energy applying member (400).
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