JP2018159352A - 可動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギ伝達部品を備える可動装置を提供する。【解決手段】可動装置１は、固定の基台２を有する。可動装置１は、基台２に対して機械的に動くことができる可動部３を有する。可動部３は、高さ方向ＨＤに沿って延びる回動軸ＡＸＲの周りを回転移動することができる。可動部３は、回動軸ＡＸＲの周りの所定の角度範囲ＶＲＳを往復移動する。可動部３は、被駆動体３１を有する。被駆動体３１は、案内機構５によってその移動を案内されている。被駆動体３１は、２つのアクチュエータ素子４１、４２に連結されている。アクチュエータ素子４１、４２は、温度変化に応じてねじれ変形量が変化する。アクチュエータ素子４１、４２が交互に駆動されることで、被駆動体３１が往復的に回動する。アクチュエータ素子４１、４２は、素材線に巻き付けられた往復状の発熱線を有する。【選択図】図１

Description

この明細書における開示は、アクチュエータ素子の変形を利用する可動装置に関する。

特許文献１は、アクチュエータ素子の変形を利用する可動装置を開示する。この技術では、被駆動体を機械的に移動させるために、部材の変形を直接または間接に利用している。アクチュエータ素子のひとつの例は、細長い合成繊維である。

特開２０１６−４２７８３号公報

従来技術には、アクチュエータ素子のエネルギを増減させるための部品、または機器について十分に開示されていない。アクチュエータ素子のエネルギを増減させるためのエネルギ伝達部品は、アクチュエータ素子の広い範囲にわたってエネルギ伝達を提供することが望ましい。

別の観点では、アクチュエータ素子の変形を利用する可動装置では、アクチュエータ素子の変形に起因して、電気的な接続の安定性が損なわれる場合がある。例えば、アクチュエータ素子の変形は、電気的な接続を断線させる場合がある。

上述の観点において、または言及されていない他の観点において、可動装置にはさらなる改良が求められている。

開示されるひとつの目的は、アクチュエータ素子の広い範囲にわたってエネルギ伝達できる可動装置を提供することである。

開示される他のひとつの目的は、安定的な電気的接続を有する可動装置を提供することである。

ここに開示された可動装置は、エネルギの増減によって変形を生じるアクチュエータ素子（４１、４２）と、アクチュエータ素子と連結された被駆動体（３１）とを備え、アクチュエータ素子は、変形を生じる素材線（４１ａ）と、素材線のエネルギを増減させるエネルギ伝達部品であって、アクチュエータ素子のアクチュエータ軸に沿って往復状に配置されたエネルギ伝達部品（４１ｄ、３４１ｄ、４４１ｄ、５４１ｄ、７４１ｄ、８４１ｄ）とを備える。

開示される可動装置によると、エネルギ伝達部品は、アクチュエータ軸に沿って往復状に配置されている。往復状のエネルギ伝達部品は、アクチュエータ軸に沿った広い範囲にわたって、素材線との間でエネルギ伝達を実現できる。この結果、アクチュエータ軸に沿った広い範囲において、素材線のエネルギを増減させることができる。往復状のエネルギ伝達部品は、アクチュエータ軸に沿った方向に関して、エネルギ伝達部品のための接続部を集中させることを可能とする。このため、接続部に比べて広い範囲にわたってエネルギ伝達部品を配置することができる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

第１実施形態に係る可動装置の斜視図である。 可動装置の部分断面図である。 アクチュエータ素子の斜視図である。 可動装置を揺動させるためのフローチャートである。 第１実施形態のエネルギ伝達部品を示す側面図である。 第２実施形態のエネルギ伝達部品を示す側面図である。 第３実施形態のエネルギ伝達部品を示す側面図である。 第４実施形態のエネルギ伝達部品を示す側面図である。 第５実施形態のエネルギ伝達部品を示す側面図である。 第６実施形態に係る可動装置の斜視図である。 第７実施形態のエネルギ伝達部品を示す側面図である。 第８実施形態のエネルギ伝達部品を示す側面図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

第１実施形態
図１において、可動装置１は、固定の基台２と、基台２に対して機械的に動くことができる可動部３とを有する。可動部３は、高さ方向ＨＤに沿って延びる回動軸ＡＸＲの周りを回転移動することができる。可動部３は、回動軸ＡＸＲの周りの所定の角度範囲ＲＧを往復移動する。可動部３は、被駆動体３１を有する。可動部３の動きは、揺動とも呼ばれる。なお、可動部３の移動方向は、回動に限られない。可動部３の移動方向は、例えば、高さ方向ＨＤに沿う平行移動、幅方向ＷＤに沿う平行移動、奥行き方向ＤＤの周りにおける回転移動など多様な動きに適合可能である。

可動装置１は、被駆動体３１に搭載された素子３２を有する。素子３２は、電気的な能動的作用、または電気的な受動的作用を提供する。素子３２は、例えば、電気的な光源、電気的な送風機、電気的な熱源、電気的な電波源、電気的な磁力源である。素子３２は、例えば、電気的なセンサ素子である。可動装置１は、電気的な接続のために、基台２と素子３２とを電気的に接続する接続部材を備える場合がある。素子３２は、主要な機能のための軸ＶＲ３２を有する。軸ＶＲ３２は、例えば、素子３２が光源である場合には、光軸に相当する。軸ＶＲ３２は、例えば、素子３２がセンサである場合には、検出軸に相当する。軸ＶＲ３２は、被駆動体３１の回動によって振られる。軸ＶＲ３２は、回動角ＶＲＳの範囲で振られる。

可動装置１は、センサ装置でもある。素子３２は、センサ素子である。素子３２は、検出方向と検出範囲を示す軸ＶＲ３２を有する。素子３２は、軸ＶＲ３２の方向における物理量を検出する。素子３２は、例えば、画像センサ、赤外線センサ、超音波センサ、レーダアンテナ、電磁波センサ、放射線センサなど多様な素子によって提供される。この実施形態では、素子３２は、室内に設置される赤外線センサである。素子３２の検出信号は、有線または無線によって赤外線情報を利用する機器に供給される。赤外線情報は、例えば、空調装置に供給され、利用される。可動装置１は、住居、事務所、車両、船舶、航空機などの室内に設置され、室内の人に関連する情報を収集するために利用される。基台２は、これらの室内に定置されている。

可動装置１は、軸ＶＲ３２を振るように移動させる。可動装置１は、軸ＶＲ３２を移動させるセンサ装置を提供する。軸ＶＲ３２の移動は、指向方向可変型、追尾型、あるいは走査型といった多様なセンサ装置の提供を可能とする。この実施形態では、被駆動体３１は、周期的に揺動するから、走査型のセンサ装置が提供されている。軸ＶＲ３２は、回動軸ＡＸＲを中心に回動する。軸ＶＲ３２は、幅方向ＷＤと奥行き方向ＤＤとに広がる平面に沿って、所定の回動角ＶＲＳの範囲内を移動可能である。この実施形態では、回動角ＶＲＳが走査範囲である。

可動装置１は、アクチュエータ機構４を備える。アクチュエータ機構４は、可動部３を回動させるための回転力を提供する。アクチュエータ機構４は、動力源でもある。アクチュエータ機構４は、往復するように回転力を提供する。

アクチュエータ機構４は、２つのアクチュエータ素子４１、４２を有する。２つのアクチュエータ素子４１、４２は、回動軸ＡＸＲの延長線上に配置されている。２つのアクチュエータ素子４１、４２は、被駆動体３１の両側に配置されている。被駆動体３１と、２つのアクチュエータ素子４１、４２とは、直列的に配置されている。図中では、アクチュエータ素子４１、４２は、やや太く強調されて図示されている。

第１のアクチュエータ素子４１は、被駆動体３１と、固定部２１とに連結されている。第１のアクチュエータ素子４１は、アクチュエータ軸ＡＸ４１に沿って延びている。アクチュエータ軸ＡＸ４１は、第１のアクチュエータ素子４１の中心軸でもある。アクチュエータ軸ＡＸ４１は、回動軸ＡＸＲの延長上に位置している。アクチュエータ軸ＡＸ４１と回動軸ＡＸＲとは同軸である。

第２のアクチュエータ素子４２は、被駆動体３１と、固定部２２とに連結されている。第２のアクチュエータ素子４２は、アクチュエータ軸ＡＸ４２に沿って延びている。アクチュエータ軸ＡＸ４２は、第２のアクチュエータ素子４２の中心軸でもある。アクチュエータ軸ＡＸ４２は、回動軸ＡＸＲの延長上に位置している。アクチュエータ軸ＡＸ４２と回動軸ＡＸＲとは同軸である。

被駆動体３１は、基台２の中央部に配置されている。固定部２１は、基台２の一端部に設けられている。固定部２１は、基台２に固定されている。固定部２２は、基台２の他端部に設けられている。固定部２２は、基台２に固定されている。基台２は、アクチュエータ機構４が発生する力に対抗して、可動装置１の形状を維持できる材料で作られている。例えば、基台２は、金属製または樹脂製である。基台２の一部または全体は、プリント配線板によって提供されていてもよい。

第１のアクチュエータ素子４１と、第２のアクチュエータ素子４２とは、被駆動体３１に対して対称的に配置されている。第１のアクチュエータ素子４１と、第２のアクチュエータ素子４２とは、対称的な構造を有する。以下の説明では、第１のアクチュエータ素子４１について説明する。この説明は、第２のアクチュエータ素子４２の説明として参照することができる。

第１のアクチュエータ素子４１は、固定部２１に連結されうる固定端４１ｂを有する。固定端４１ｂは、少なくとも第１のアクチュエータ素子４１が回動力を出力するときに固定部２１に連結されている。第１のアクチュエータ素子４１は、被駆動体３１に連結されうる出力端４１ｃを有する。出力端４１ｃは、少なくとも第１のアクチュエータ素子４１が回動力を出力するときに被駆動体３１に連結されている。被駆動体３１は、アクチュエータ軸ＡＸ４１上においてアクチュエータ素子４１と連結されている。なお、固定端４１ｂおよび出力端４１ｃの名称は、便宜的なものである。以下の説明では、固定端４１ｂおよび出力端４１ｃは、単に端部と呼ばれることがある。

第１のアクチュエータ素子４１は、棒状である。第１のアクチュエータ素子４１は、細長い棒状または繊維状と呼べる形状である。第１のアクチュエータ素子４１は、円柱状または円筒状に形成することができる。

可動装置１は、可動部３の動きを案内するための案内機構５を有する。案内機構５は、基台２に設けられた支持部２３と、被駆動体３１との間に設けられている。支持部２３は、基台２に固定されている。案内機構５は、高さ方向ＨＤの周りにおける被駆動体３１の回転運動を許容する。案内機構５は、奥行き方向ＤＤの周りにおける回転運動、および幅方向ＷＤの周りにおける回転運動を抑制する。案内機構５は、被駆動体３１の移動のうち、奥行き方向ＤＤへの上下運動、および幅方向ＷＤへの左右運動を抑制する。案内機構５は、高さ方向ＨＤへの前後運動を抑制してもよい。案内機構５は、高さ方向ＨＤへの前後運動を許容する場合がある。

高さ方向ＨＤをロール軸、幅方向ＷＤをピッチング軸、および奥行き方向ＤＤをヨー軸と定義することができる。この場合、案内機構５は、被駆動体３１のロール運動を許容する。案内機構５は、利用可能な範囲を超えるような過剰なロール運動を抑制してもよい。例えば、被駆動体３１と支持部２３との直接的な衝突、または弾性部材を介した間接的な衝突は、ロール運動範囲を制限する。案内機構５は、被駆動体３１のヨーイング運動、およびピッチング運動を抑制する。また、案内機構５は、被駆動体３１の上下運動、および左右運動を抑制する。案内機構５は、被駆動体３１の前後運動を抑制してもよい。案内機構５は、被駆動体３１の前後運動を許容する場合がある。

可動装置１は、制御システム７を備える。制御システム７は、制御装置（ＣＮＴ）７０と、エネルギ増減装置（ＥＸ１、ＥＸ２）７１、７２を有する。エネルギ増減装置７１、７２は、２つのアクチュエータ素子４１、４２から機械的な運動を取り出すために、２つのアクチュエータ素子４１、４２のエネルギを増減させる装置である。２つのアクチュエータ素子４１、４２を回転させるように、エネルギ増減装置７１、７２は２つのアクチュエータ素子４１、４２のエネルギを増減させる。

制御装置は、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置とを有する。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置を機能させる。

制御システムは、制御装置に入力される情報を示す信号を供給する複数の信号源を入力装置として有する。制御システムは、制御装置が情報をメモリ装置に格納することにより、情報を取得する。制御システムは、制御装置によって挙動が制御される複数の制御対象物を出力装置として有する。制御システムは、メモリ装置に格納された情報を信号に変換して制御対象物に供給することにより制御対象物の挙動を制御する。例えば、制御装置は、外部から作動信号と、停止信号とを取得し、エネルギ増減装置７１、７２を間欠的に活性化することにより、可動装置１に揺動的に運動させる。

制御システムに含まれる制御装置と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するためのブロックと呼ぶことができる。別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成として解釈されるモジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、その機能を実現する手段ともよぶことができる。

制御システムが提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。

２つのアクチュエータ素子４１、４２は、ひとつの方向へ向けて能動的な変形を生じる。２つのアクチュエータ素子４１、４２の変形方向は、逆方向、すなわち対称的な方向である。２つのアクチュエータ素子４１、４２の利用により、両方向、すなわち往復的な方向に向けて能動的な変形が得られる。

アクチュエータ素子４１、４２は、熱エネルギの増減によってアクチュエータ軸ＡＸ４１、ＡＸ４２周りの変形を生じる。第１のアクチュエータ素子４１は、第１のアクチュエータ素子４１の温度が上昇すると、ねじれるように変形する。固定端４１ｂが固定部２１によって固定されているから、被駆動体３１は、第１の方向である矢印Ｍ４１の方向へ回動する。第２のアクチュエータ素子４２は、第２のアクチュエータ素子４２の温度が上昇すると、ねじれるように変形する。固定端４２ｂが固定部２２によって固定されているから、被駆動体３１は、第２の方向である矢印Ｍ４２の方向へ回動する。矢印Ｍ４１の方向と矢印Ｍ４２の方向とは、被駆動体３１に対して対称的である。この結果、被駆動体３１は、矢印Ｍ３１で図示される角度範囲にわたって回動する。矢印Ｍ３１は、軸ＶＲ３２の回動角ＶＲＳに対応している。

この実施形態に利用可能なアクチュエータ素子４１、４２と、エネルギ増減装置７１、７２とは、特開２０１６−４２７８３号公報に記載のものを含む。特開２０１６−４２７８３号公報の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。アクチュエータ素子４１、４２は、人工筋肉と呼ばれる多様な材料によって提供することができる。例えば、合成樹脂、金属、形状記憶合金、および有機物といった材料を利用可能である。

アクチュエータ素子４１、４２のひとつの例は、合成繊維である。合成繊維は、回動軸ＡＸＲの延長線上に沿って延びている。合成繊維は、細長い。合成繊維は、ポリマ繊維と呼ばれる。ポリマ繊維の典型的なひとつの例は、モノフィラメント樹脂である。モノフィラメント樹脂は、ポリアミド系樹脂、およびポリエチレン系樹脂を含む。例えば、ナイロン、またはポリチレンと呼ばれるポリマ繊維は、温度変化に対するねじり変形量を有する場合があり、アクチュエータ素子４１、４２として利用可能である。

ポリマ繊維を形成する高分子は、アクチュエータ軸ＡＸ４１、ＡＸ４２に沿って延びるように配向されている。高分子は、アクチュエータ軸ＡＸ４１、ＡＸ４２の周りに「撚り」を有する場合がある。「撚り」の語は、単繊維の中における撚りを指す場合と、複数繊維の間における撚りを指す場合とがある。ポリマ繊維の温度変化に対するねじり変形量は、単繊維の中における「撚り」の方向に沿って強く表れる場合がある。この実施形態では、アクチュエータ素子４１、４２は、単繊維である。別の形態では、ポリマ繊維の温度変化に対するねじり変形量は、複数繊維の間における「撚り」の方向に沿って表れる場合がある。アクチュエータ素子４１、４２は、互いに撚られた複数のポリマ繊維の束でもよい。

アクチュエータ素子４１、４２のひとつの例は、形状記憶合金である。アクチュエータ軸ＡＸ４１、ＡＸ４２に沿って延びる形状記憶合金を利用可能である。形状記憶合金は、単一の棒状、およびコイル状に巻かれた形状など多様な形状によって利用可能である。形状記憶合金の形状は、温度変化に対するねじり変形量を得られるように選択される。

エネルギ増減装置７１、７２は、アクチュエータ素子４１、４２のエネルギ状態を高エネルギ状態と低エネルギ状態との間で双方向に変化させる。エネルギ増減装置７１、７２は、電気的に、光学的に、磁気的に、電磁波的に、あるいは放射線的にエネルギを付与し、除去することができる。電気的なエネルギの付与と除去とは、電気的な熱の増減、電流の増減、電界の増減、あるいは電荷の増減などを含む。例えば、アクチュエータ素子４１、４２のエネルギ状態が温度で示される場合、光の付与によって温度を増加させ、光の遮断によって温度を低下させることができる。

エネルギの付与と、除去とは、直接的に、または間接的に行うことができる。例えば、アクチュエータ素子４１、４２に直接的に接触するエネルギ伝達部品によってエネルギを付与してもよいし、またはアクチュエータ素子４１、４２から離れて設置されたエネルギ伝達部品によって間接的にエネルギを付与してもよい。エネルギ伝達部品は、例えば、電気的な発熱部材によって提供できる。

例えば、アクチュエータ素子４１、４２を能動的に回転させるために、エネルギ増減装置７１、７２は、アクチュエータ素子４１、４２の熱エネルギを増加させる。熱エネルギの増加は、例えば、アクチュエータ素子４１、４２が備える発熱部材への電流供給を行うことによって実現される。例えば、アクチュエータ素子４１、４２を能動的な回転から復帰させるために、エネルギ増減装置７１、７２は、アクチュエータ素子４１、４２の熱エネルギを減少させる。熱エネルギの減少は、例えば、アクチュエータ素子４１、４２が備える発熱部材への電流供給を遮断し、放熱させることによって実現される。

図２において、固定部２１と、固定部２２とは、被駆動体３１に対して対称的に配置されている。固定部２１と、固定部２２とは、対称的な構造を有する。被駆動体３１は、案内機構５に対して対称的な構造を有する。以下の説明では、第１のアクチュエータ素子４１に関連する部分について説明する。この説明は、第２のアクチュエータ素子４２に関連する部分の説明として参照することができる。第１のアクチュエータ素子４１に関連する部分として、固定部２１と、被駆動体３１に設けられた第３連結機構３１ｃとがある。

固定部２１は、エンドスリーブ２１ａと、アンカブロック２１ｃとを有する。エンドスリーブ２１ａは、アクチュエータ素子４１の端部に連結されている。エンドスリーブ２１ａは、アンカブロック２１ｃに固定されている。アンカブロック２１ｃは、基台２に固定されている。

エンドスリーブ２１ａは、アクチュエータ素子４１と同軸の円筒状部材である。エンドスリーブ２１ａは、多角形の角筒状でもよい。エンドスリーブ２１ａは、アクチュエータ素子４１の固定端４１ｂを受け入れる内穴を有する。エンドスリーブ２１ａは、固定端４１ｂとエンドスリーブ２１ａとを連結する第１連結機構２１ｂを有する。第１連結機構２１ｂは、固定端４１ｂと、エンドスリーブ２１ａとを、少なくともアクチュエータ素子４１が回動力を出力するときにアクチュエータ軸ＡＸ４１の周方向に関して連結する。

第１連結機構２１ｂは、内穴とセットスクリュとによって提供されている。セットスクリュは、エンドスリーブ２１ａの内穴に向けて径方向に設けられている。セットスクリュは、固定端４１ｂを径方向に締め付けることにより、固定端４１ｂと、エンドスリーブ２１ａとを、軸方向および周方向に関して連結している。

第１連結機構２１ｂは、多様な機構によって提供することができる。例えば、第１連結機構２１ｂは、放射状に配置された複数のセットスクリュ、固定端４１ｂを径方向に締め付けるチャック機構、固定端４１ｂを径方向に締め付けるかしめスリーブなどによって提供することができる。第１連結機構２１ｂは、アクチュエータ軸ＡＸ４１に沿って、エンドスリーブ２１ａに対する固定端４１ｂの軸方向移動を許容してもよい。例えば、固定端４１ｂが制限された範囲内において、軸方向に移動できるように、固定端４１ｂと、エンドスリーブ２１ａとを連結してもよい。例えば、スプリングまたはゴムのような弾性部材を用いることができる。第１連結機構２１ｂは、開閉可能な機構によって提供されてもよい。例えば、第１連結機構２１ｂは、固定端４１ｂを周方向に固定している状態と、固定端４１ｂを周方向に回動可能としている状態とを切替可能な電磁的機構により提供することができる。

アンカブロック２１ｃは、エンドスリーブ２１ａを受け入れる内穴を有する。アンカブロック２１ｃは、エンドスリーブ２１ａとアンカブロック２１ｃとを連結する第２連結機構２１ｄを有する。第２連結機構２１ｄは、エンドスリーブ２１ａとアンカブロック２１ｃとを、少なくともアクチュエータ素子４１が回動力を出力するときにアクチュエータ軸ＡＸ４１の周方向に関して連結する。

第２連結機構２１ｄは、内穴とセットスクリュとによって提供されている。セットスクリュは、アンカブロック２１ｃの内穴に向けて径方向に設けられている。セットスクリュは、エンドスリーブ２１ａを径方向に締め付けることにより、エンドスリーブ２１ａとアンカブロック２１ｃとを、軸方向および周方向に関して連結している。

第２連結機構２１ｄは、多様な機構によって提供することができる。例えば、第２連結機構２１ｄは、放射状に配置された複数のセットスクリュ、エンドスリーブ２１ａを径方向に締め付けるチャック機構、エンドスリーブ２１ａを径方向に締め付けるかしめスリーブなどによって提供することができる。第２連結機構２１ｄは、アクチュエータ軸ＡＸ４１に沿って、エンドスリーブ２１ａの軸方向移動を許容してもよい。例えば、エンドスリーブ２１ａが制限された範囲内において、軸方向に移動できるように、アンカブロック２１ｃと、エンドスリーブ２１ａとを連結してもよい。例えば、スプリングまたはゴムのような弾性部材を用いることができる。第２連結機構２１ｄは、開閉可能な機構によって提供されてもよい。例えば、第２連結機構２１ｄは、アクチュエータ素子４１の端部を周方向に固定している状態と、アクチュエータ素子４１の端部を周方向に回動可能としている状態とを切替可能な電磁的機構により提供することができる。

被駆動体３１は、アクチュエータ素子４１の出力端４１ｃを受け入れる内穴を有する。被駆動体３１は、被駆動体３１と出力端４１ｃとを連結する第３連結機構３１ａを有する。第３連結機構３１ａは、出力端４１ｃと被駆動体３１とを、少なくともアクチュエータ素子４１が回動力を出力するときにアクチュエータ軸ＡＸ４１の周方向に関して連結する。

第３連結機構３１ａは、内穴とセットスクリュとによって提供されている。セットスクリュは、被駆動体３１の内穴に向けて径方向に設けられている。セットスクリュは、出力端４１ｃを径方向に締め付けることにより、被駆動体３１と出力端４１ｃとを、軸方向および周方向に関して連結している。

第３連結機構３１ａは、多様な機構によって提供することができる。例えば、第３連結機構３１ａは、放射状に配置された複数のセットスクリュ、出力端４１ｃを径方向に締め付けるチャック機構、出力端４１ｃを径方向に締め付けるかしめスリーブなどによって提供することができる。第３連結機構３１ａは、アクチュエータ軸ＡＸ４１に沿って、被駆動体３１に対する出力端４１ｃの軸方向移動を許容してもよい。例えば、出力端４１ｃが制限された範囲内において、軸方向に移動できるように、出力端４１ｃと、被駆動体３１とを連結してもよい。例えば、スプリングまたはゴムのような弾性部材を用いることができる。第３連結機構３１ａは、開閉可能な機構によって提供されてもよい。例えば、第３連結機構３１ａは、出力端４１ｃを周方向に固定している状態と、出力端４１ｃを周方向に回動可能としている状態とを切替可能な電磁的機構により提供することができる。

被駆動体３１は、案内機構５によって回動可能に支持されている。案内機構５は、シャフト５１とガイドボア５２とを有する。シャフト５１は、回動軸ＡＸＲの同軸の円筒状部材によって提供されている。シャフト５１は、被駆動体３１に固定されている。シャフト５１の両端が、被駆動体３１に固定されている。被駆動体３１は、シャフト５１を有する。ガイドボア５２は、支持部２３に設けられている。支持部２３は、ガイドボア５２を有する。支持部２３は、被駆動体３１を支持するための部材である。支持部２３は、基台２に固定されている。支持部２３は、ブロックである。ガイドボア５２は、支持部２３を貫通する貫通穴によって提供されている。ガイドボア５２は、シャフト５１を受け入れている。ガイドボア５２は、シャフト５１の回転を許容する。この結果、支持部２３は、被駆動体３１を回転可能に支持している。

シャフト５１の外面と、ガイドボア５２の内面とは、部分的に接触している。シャフト５１の外面と、ガイドボア５２の内面とは、被駆動体３１が回動すると、互いに摺動する。被駆動体３１は、シャフト５１の周りにおいて案内されている。シャフト５１およびガイドボア５２を提供する部材は、低摩擦材料製である。シャフト５１、またはガイドボア５２を提供する部材を、低摩擦材料製としてもよい。シャフト５１とガイドボア５２との間の摩擦が抑制される。

支持部２３は、その両端面において、被駆動体３１と対向している。支持部２３は、その両端面において、部分的に被駆動体３１と接触している。支持部２３と被駆動体３１とは、被駆動体３１が回動すると、互いに摺動する。

アクチュエータ素子４１の熱は、アクチュエータ素子４１の全体から、外部環境へ放熱される。アクチュエータ素子４１の熱は、固定端４１ｂから、固定部２１を経由して放熱される。このとき、第１連結機構２１ｂ、および第２連結機構２１ｄは、放熱経路の熱的な抵抗を下げるために貢献する。さらに、アクチュエータ素子４１の熱は、出力端４１ｃから、被駆動体３１を経由して放熱される。アクチュエータ素子４１の熱は、出力端４１ｃから、被駆動体３１、支持部２３、および基台２を経由して放熱される場合がある。このとき、第３連結機構３１ａは、放熱経路の熱的な抵抗を下げるために貢献する。

さらに、被駆動体３１と支持部２３との間の接触、および／またはシャフト５１とガイドボア５２との間の接触も、放熱経路の熱的な抵抗を下げるために貢献する。アクチュエータ素子４１の熱は、出力端４１ｃから、被駆動体３１、被駆動体３１と支持部２３との間の接触、および支持部２３を経由して放熱される。また、アクチュエータ素子４１の熱は、出力端４１ｃから、被駆動体３１を通り、シャフト５１、シャフト５１とガイドボア５２との間の接触、および支持部２３を経由して放熱される。このように、アクチュエータ素子４１は、被駆動体３１および案内機構５を経由して放熱する。

図３において、アクチュエータ素子４１は、素材線４１ａ、固定端４１ｂ、出力端４１ｃ、および発熱線４１ｄを有する。素材線４１ａは、上述のポリマ繊維である。発熱線４１ｄは、エネルギ増減装置７１の一部でもある。発熱線４１ｄは、素材線４１ａのエネルギを増減させるためのエネルギ伝達部品でもある。発熱線４１ｄは、素材線４１ａの表面上において、直接的に、または間接的に配置されている。発熱線４１ｄは、螺旋状、またはコイル状である。発熱線４１ｄは、通電によって発熱する金属線である。発熱線４１ｄは、白金線、銅線などによって提供できる。発熱線４１ｄは、ニクロム線によって提供されている。発熱線４１ｄは、丸線、角線、または金属箔によって提供することができる。発熱線４１ｄは、素材線４１ａの表面に貼り付けられている。

発熱線４１ｄは、正電極４１ｐと、負電極４１ｎとを有する。正電極４１ｐと、負電極４１ｎとは、ほぼ発熱しない電線である。正電極４１ｐと負電極４１ｎとは、接続部４１ｍに配置されている。接続部４１ｍは、アクチュエータ素子４１の２つの端部のうち、一方の端部に配置されている。接続部４１ｍは、固定端４１ｂの近傍に配置されている。発熱線４１ｄは、接続部４１ｍにおいて通常の電線、回路基板、フレキシブル回路基板などと接続される。正電極４１ｐと負電極４１ｎとの両方を接続部４１ｍに配置する構成は、電気的な接続のための構成を簡単にする。

発熱線４１ｄは、戻り部４１ｒを有する。戻り部４１ｒは、アクチュエータ素子４１の２つの端部のうち、他方の端部に配置されている。戻り部４１ｒは、出力端４１ｃの近傍に配置されている。発熱線４１ｄは、接続部４１ｍから始まり、接続部４１ｍに戻るような「ひとふで書き」形状に形成されている。この実施形態では、発熱線４１ｄは、２本の螺旋を有する往復状に形成されている。発熱線４１ｄは、正電極４１ｐから戻り部４１ｒに到達する往路部を有する。発熱線４１ｄは、戻り部４１ｒから負電極４１ｎに到達する復路部を有する。往路部と、復路部とは、平行に配置されている。発熱線４１ｄは、ヘアピン状に曲げられたニクロム線を、素材線４１ａに巻き付けることによって螺旋状に形成されている。

発熱線４１ｄは、通電されると、発熱する。発熱線４１ｄにより供給される熱は、素材線４１ａに伝わり、素材線４１ａの温度を上昇させる。一方で、発熱線４１ｄは、通電が遮断されると、発熱を停止する。素材線４１ａの熱は、外部環境へ放熱される。このとき、出力端４１ｃにおける第３連結機構３１ａと、案内機構５とが放熱に貢献する。このため、アクチュエータ素子４１において大きい温度差を実現することができる。

図４において、被駆動体３１を揺動運動させるための制御処理１８０が図示されている。制御処理１８０は、制御装置７０における制御処理の一部である。

ステップ１８１では、可動装置１の揺動が求められている（ＯＮ）か、否（ＯＦＦ）かを判定する。例えば、走査型の赤外線センサを作動させることが求められている場合、揺動ＯＮとなる。走査型の赤外線センサを作動させることが求められていない場合、揺動ＯＦＦとなる。揺動ＯＦＦの場合、制御を終了する。揺動ＯＮの場合、ステップ１８２とステップ１８３とによるループ処理へ進む。ステップ１８２は、第１のアクチュエータ素子４１を加熱するための処理である。ステップ１８３は、第２のアクチュエータ素子４２を加熱するための処理である。ステップ１８２とステップ１８３とを交互に繰り返すことにより、被駆動体３１は揺動的に動作する。ステップ１８４では、可動装置１の揺動が求められている（ＯＮ）か、否（ＯＦＦ）かを判定する。

ステップ１８２は、被駆動体３１を正転方向へ回転させる処理である。正転方向は、第１のアクチュエータ素子４１から見て、被駆動体３１を時計回り方向に回転させる方向である。ステップ１８２は、ステップ１８５と、ステップ１８６とを有する。

ステップ１８５では、まず、第１のアクチュエータ素子４１を活性化させる。ステップ１８５では、第１のアクチュエータ素子４１の発熱線４１ｄに通電する。具体的には、制御装置７０は、エネルギ増減装置７１から発熱線４１ｄに通電する。ステップ１８５の処理は、第１のアクチュエータ素子４１が正転方向へ所定角度のねじりを出力するように実行される。例えば、回転角センサによって被駆動体３１の回転角度を検出し、所定角度の回動が得られるまで、ステップ１８５が継続される。これに代えて、タイマ処理によって、ステップ１８５の処理を一定時間継続してもよい。

ステップ１８６では、第１のアクチュエータ素子４１を不活性化させる。ステップ１８６では、第１のアクチュエータ素子４１の発熱線４１ｄへの通電を遮断する。具体的には、制御装置７０は、エネルギ増減装置７１から発熱線４１ｄへの通電を遮断する。

ステップ１８３は、被駆動体３１を逆転方向へ回転させる処理である。ステップ１８３は、ステップ１８７と、ステップ１８８とを有する。

ステップ１８７では、まず、第２のアクチュエータ素子４２を活性化させる。ステップ１８７では、第２のアクチュエータ素子４２の発熱線に通電する。具体的には、制御装置７０は、エネルギ増減装置７２から発熱線に通電する。

ステップ１８８では、第２のアクチュエータ素子４２を不活性化させる。ステップ１８８では、第２のアクチュエータ素子４２の発熱線への通電を遮断する。具体的には、制御装置７０は、エネルギ増減装置７２から発熱線への通電を遮断する。

この実施形態では、活性化は、発熱線４１ｄへの通電に対応する。不活性化は、発熱線４１ｄへの通電の遮断に対応する。活性化と不活性化との語の対は、加熱と放熱との語の対に、付勢と消勢との語の対に、アクティブとスタンバイとの語の対に対応付けることができる。

制御装置７０は、アクチュエータ素子４１のエネルギが増加する期間と、アクチュエータ素子４１のエネルギが減少する期間とを交互に繰り返すようにエネルギ増減装置７１を制御する。この結果、２つのアクチュエータ素子４１、４２が交互に能動的に駆動される。第１のアクチュエータ素子４１が能動的に正転方向のねじり変形を出力しているときに、第２のアクチュエータ素子４２は受動的に正転方向へ駆動される。逆に、第２のアクチュエータ素子４２が能動的に逆転方向のねじり変形を出力しているときに、第１のアクチュエータ素子４１は受動的に逆転方向へ駆動される。２つのアクチュエータ素子４１、４２が使用され、それらが交互に駆動されるから、両方向に関して安定的な回動出力が得られる。

以上に述べたこの実施形態によると、静かな可動装置１を提供することができる。特に、可動装置１が室内に設置される装置に利用される場合に有利である。例えば、静かな、走査型の赤外線センサが得られる。可動装置１は、案内機構５を備えるから、被駆動体３１の振動が抑制される。特に、回動軸ＡＸＲに交差する方向、すなわち回動軸ＡＸＲに対する上下方向、および左右方向の振動が抑制される。案内機構５は、アクチュエータ軸ＡＸ４１と同軸の回動軸ＡＸＲを規定するから、アクチュエータ素子４１のねじり変形を直接的に取り出すことができる。さらに、案内機構５は、アクチュエータ素子４１の放熱に貢献する。

図５において、アクチュエータ素子４１がモデル化して図示されている。発熱線４１ｄは、アクチュエータ軸ＡＸ４１に沿って往復状に形成されている。発熱線４１ｄは、アクチュエータ軸ＡＸ４１の長手方向に関して往復状である。発熱線４１ｄは、アクチュエータ軸ＡＸ４１の周りに関して往復状である。

アクチュエータ素子４１は、アクチュエータ軸ＡＸ４１の一端であって、固定されている固定端４１ｂを有する。アクチュエータ素子４１は、アクチュエータ軸ＡＸ４１の他端であって、被駆動体３１に連結されており、ねじり変形を出力するための出力端４１ｃを有している。

接続部４１ｍは、固定端４１ｂの近傍に配置されている。接続部４１ｍは、アクチュエータ軸ＡＸ４１の長手方向の中央よりも固定端４１ｂの側に配置されている。接続部４１ｍは、アクチュエータ軸ＡＸ４１の長手方向の中央より固定端４１ｂの近くに配置されている。固定端４１ｂにおける変形量は小さい。このため、接続部４１ｍにおける機械的変位を抑制することができる。固定端４１ｂの近傍に配置された接続部は、電気的な接続の劣化を抑制するために貢献する。

戻り部４１ｒは、エネルギ伝達部品を往復状に配置するための部分である。戻り部４１ｒは、ターン部とも呼ぶことができる。戻り部４１ｒは、アクチュエータ軸ＡＸ４１の長手方向の中央より出力端４１ｃの側に配置されている。発熱線４１ｄは、複数の往復状に形成されてもよい。例えば、偶数の往路部、偶数の復路部が設けられる。この場合、出力端４１ｃの近傍には、偶数の戻り部４１ｒが配置される。さらに、固定端４１ｂの近傍にも奇数の戻り部４１ｒが配置される。

基台２の上には、エネルギ増減装置７１が配置されている。発熱線４１ｄは、接続部４１ｍにおいて、エネルギ増減装置７１と電気的に接続されている。言い換えると、発熱線４１ｄは、接続部４１ｍにおいて、基台２と電気的に接続されている。正電極４１ｐと負電極４１ｎとの両方は、細長いアクチュエータ素子４１の上の狭い一箇所、すなわち接続部４１ｍから取り出されている。エネルギ伝達部品の両方の端部４１ｐ、４１ｎが、アクチュエータ素子４１の端部に設けられた接続部４１ｍに集められている。これにより、電気的な接続に必要な部品を集中的に配置することができる。

この実施形態によると、エネルギ伝達部品が改良された可動装置が提供される。ひとつの観点において、往復状に配置された発熱線４１ｄは、アクチュエータ素子の広い範囲にわたって、発熱線４１ｄから素材線４１ａへエネルギを伝達することができる。別の観点では、接続部４１ｍに集中的に配置された正電極４１ｐと負電極４１ｎとは、アクチュエータ素子４１が変形しても、同じ挙動を示す。このため、正電極４１ｐの挙動と負電極４１ｎの挙動との差に起因する電気的な接続の劣化が抑制される。

さらに、接続部４１ｍは、細長いアクチュエータ素子４１のうち、アクチュエータ軸ＡＸ４１の方向の中央よりも固定端４１ｂの近くに設けられている。接続部４１ｍは、固定端４１ｂの近傍に設けられている。この構成は、アクチュエータ素子４１が変形しても、正電極４１ｐと負電極４１ｎとの変位を抑制する。よって、さらに別の観点では、安定的な電気的接続を有する可動装置が提供される。

第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、正電極４１ｐと負電極４１ｎとの両方が、接続部４１ｍにおいて、エネルギ増減装置７１に直接に接続されている。これに代えて、この実施形態では、正電極２４１ｐと負電極２４１ｎとの両方が、固定部２１によって支持されている。

図６に図示されるように、固定部２１は、正電極２４１ｐと負電極４１ｎとを支持している。正電極２４１ｐと負電極４１ｎとは、固定部２１の中を通るように配置されるか、固定部２１の表面に沿って配置されている。正電極２４１ｐと負電極４１ｎとは、接続部４１ｍの近傍において固定部２１から離れ、素材線４１ａに向けて延びている。正電極２４１ｐと負電極４１ｎとは、基台２の近傍において固定部２１から離れ、エネルギ増減装置７１に向けて延びている。この実施形態によると、正電極２４１ｐと負電極４１ｎとが安定的に支持される。この構成は、電気的な接続を安定化するために貢献する。

第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、発熱部材は、ニクロム線によって提供されている。これに代えて、発熱部材は、多様な電気的な発熱部材によって提供できる。この実施形態では、発熱部材は、導電性薄膜３４１ｄによって形成されている。

図７に図示されるように、導電性薄膜３４１ｄは、素材線４１ａの外表面に配置されている。導電性薄膜３４１ｄは、導電性高分子または導電性金属皮膜と呼ばれる膜によって提供されてもよい。この場合、膜は、素材線４１ａの表面に形成される。例えば、導電性高分子または導電性金属皮膜は、素材線４１ａの表面にメッキ、合成、スパッタなど多様な手法によって形成される。その形状は素材線４１ａの周囲に巻き付いている螺旋状である。また、素材線４１ａとは別に形成された、リボン状の導電性高分子または導電性金属皮膜を巻くことによって、螺旋状のエネルギ伝達部材を形成し、素材線４１ａの外表面に配置してもよい。

第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、螺旋状の発熱線４１ｄが採用されている。これに代えて、この実施形態では、直線状の発熱線４４１ｄが用いられている。

図８に図示されるように、エネルギ伝達部品は、発熱線４４１ｄによって提供されている。発熱線４４１ｄは、主としてアクチュエータ軸ＡＸ４１に沿って直線状に延びている。発熱線４４１ｄは、戻り部４１ｒを有する。発熱線４４１ｄは、戻り部４１ｒにおいてターンする往復状に形成されている。発熱線４４１ｄは、互いに平行な少なくとも２つの直線部と、それら直線部を出力端４１ｃにおいて接続する戻り部４１ｒとを有する。アクチュエータ素子４１は、複数の発熱線４４１ｄを有する。複数の発熱線４４１ｄは、正電極２４１ｐと負電極２４１ｎとの間において、並列に接続されている。この実施形態では、アクチュエータ素子４１は、２つの発熱線４４１ｄ、４４１ｄを有する。素材線４１ａの外表面には、４本の直線部が等角度間隔で配置されている。

さらに多くの直線部が配置されていてもよい。また、発熱線４４１ｄは、往復状に制限されるものではなく、複数の往復部を有していてもよい。この実施形態でも、電気的な接続の安定性が改善される。

第５実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。直線状の形状は、導電性薄膜５４１ｄでも採用することができる。

図９において、導電性薄膜５４１ｄは、先行する実施形態と同様に、導電性高分子または導電性金属皮膜と呼ばれる膜によって提供される。この実施形態でも、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。

第６実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、２つのアクチュエータ素子４１、４２が利用されている。これに代えて、ひとつのアクチュエータ素子４１だけを備えてもよい。この場合、第２のアクチュエータ素子４２に代えて、受動的な回動機構を用いることができる。受動的な回動機構は、ゴム、樹脂製バネ、金属製バネ、空気バネなど多様な機構により提供することができる。受動的な回動機構は、戻し機構と呼ばれる。

図１０において、可動装置１は、第２のアクチュエータ素子４２に代えて、戻し機構６２２を有する。戻し機構６２２は、受動的な弾性部材６６１と、固定部６６２と、固定部６６３とを有する。固定部６６２は、基台２に固定されたブロックである。固定部６６３は、被駆動体３１に固定されている。

弾性部材６６１は、金属製のコイルバネである。弾性部材６６１は、自由状態よりも引っ張られることにより、被駆動体３１に反時計周り方向の力を作用させる。弾性部材６６１は、被駆動体３１の回動範囲Ｍ６３１の一端を基準位置とする。弾性部材６６１は、アクチュエータ素子４１のねじり運動によって引っ張られるように配置されている。弾性部材６６１は、矢印Ｍ４１の方向への回動力に抗して、戻し力を作用させる。この結果、アクチュエータ素子４１が間欠的に駆動されることにより、言い換えると、周期的に活性化状態と不活性化状態とを繰り返すことにより、被駆動体３１は、回動範囲Ｍ６３１において、回動運動する。

この実施形態によると、ひとつのアクチュエータ素子４１によって往復的な被駆動体３１の動きを得ることができる。しかも、案内機構５を備えるから、被駆動体３１が安定する。この実施形態の構成は、先行する他の実施形態においても利用可能である。

第７実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、エネルギ伝達部品は、素材線４１ａに直接的に接触し、素材線４１ａに直接的にエネルギを伝達する。これに代えて、この実施形態では、エネルギ伝達部品は、素材線４１ａに間接的にエネルギを伝達する。

図１１において、素材線４１ａと、発熱線７４１ｄとの間には、筒状の部材であるボビン７４１ｓが配置されている。ボビン７４１ｓは、優れた熱伝導性を有している。ボビン７４１ｓは、電気絶縁性である。例えば、ボビン７４１ｓは、ガラス管によって提供される。例えば、ボビン７４１ｓは、網の目状の壁をもつ樹脂製の筒状部材によって提供されてもよい。

ボビン７４１ｓは、固定部２１によって支持されている。ボビン７４１ｓは、基台２に固定されていてもよい。この場合、素材線４１ａのねじり変形は、接続部４１ｍに影響を与えない。よって、ボビン７４１ｓは、機械的な変形を絶縁する部材でもある。

アクチュエータ素子４１の製造方法において、発熱線７４１ｄは、ボビン７４１ｓに巻き付けられる。発熱線７４１ｄは、ボビン７４１ｓの外表面に接触している。発熱線７４１ｓは、ボビン７４１ｓによって保持されている。発熱線７４１ｄが螺旋状に巻き付けられたボビン７４１ｓは、素材線４１ａの径方向外側に配置される。よって、発熱線７４１ｄは、素材線４１ａの径方向外側に螺旋状に配置される。

この実施形態によると、ボビン７４１ｓによって素材線４１ａのねじり変形と、接続部４１ｍとが完全に分離される。このため、接続部４１ｍにおける電気的な接続の安定性が改善される。

第８実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、直線状の発熱線８４１ｄが用いられている。

図１２に図示されるように、螺旋状の発熱線７４１ｄに代えて、直線状の発熱線８４１ｄを用いることができる。発熱線８４１ｄは、ボビン７４１ｓの外表面に配置されている。この実施形態でも、電気的な接続の安定性が改善される。なお、第７実施形態および第８実施形態においても、発熱線に代えて、導電性薄膜を用いることができる。

他の実施形態
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

先行する複数の実施形態では、シャフト５１と、ガイドボア５２とによって案内機構５を提供した。シャフト５１と、ガイドボア５２とは、いわゆる軸受機構を提供している。案内機構５を提供する軸受機構は、実施形態のような摺動軸受の他に、ボールベアリング、流体軸受、および磁力軸受など多くの機構によって提供可能である。この実施形態では、アクチュエータ素子４１、４２によって出力可能な回転トルクの上限に配慮して、比較的簡単で軽量な摺動軸受を採用している。

先行する複数の実施形態では、別体のシャフト５１を、被駆動体３１に固定した。これに代えて、被駆動体３１または支持部２３にシャフトを一体的に形成してもよい。例えば、シャフト５１に代わる円柱部分を、被駆動体３１または支持部２３に機械加工によって形成することができる。また、シャフト５１に代わる円柱部分を、被駆動体３１または支持部２３にインサート成形してもよい。

先行する複数の実施形態では、可動装置１は、案内機構５を備える。これに代えて、案内機構５を設けることなく、アクチュエータ素子４１、４２と接続部材とによって被駆動体３１を支持してもよい。巻き形状の接続部材は、被駆動体３１の安定的な回動を可能とする。先行する複数の実施形態では、案内機構５は、シャフト５１とガイドボア５２とを備える。これに代えて、振り子のように被駆動体を吊るす案内機構、または倒立振り子のように支点で被駆動体を支える案内機構を採用してもよい。

先行する実施形態に加えて、固定部は、機械的に回転方向を制限する機構を備えることができる。例えば、固定部には、ラチェット機構を設けることができる。ラチェット機構は、例えば、固定端４１ｂが矢印Ｍ４２の方向へ回転する場合には、固定端４１ｂを固定する。逆に、固定端４１ｂに矢印Ｍ４１の方向へ回転する場合には、固定端４１ｂを開放する。ラチェット機構は、能動的な変形を許容するように固定状態となり、受動的な変形を無効化するように開放状態となる。

先行する実施形態に加えて、固定端４１ｂまたは出力端４１ｃにおける固定力を可変としてもよい。この場合、電気的に固定力を可変に制御可能な固定部を設けてもよい。固定部２１、２２による固定力は、開放状態と固定状態とに、または強弱に変更されてもよい。例えば、連結機構２１ｄは、エンドスリーブ２１ａの外周面に強く締め付けられた状態と、エンドスリーブ２１ａの外周面に弱く押し当てられた状態とに切り換えられてもよい。この場合、エンドスリーブ２１ａは、セットスクリュと摩擦しながら回転する。

先行する実施形態では、素材線４１ａに発熱線４１ｄを直接的に巻き付けている。これに代えて、素材線４１ａと発熱線４１ｄとの間に部材を配置してもよい。例えば、電気絶縁性であって、優れた熱伝導性をもつ支持部材を配置することができる。支持部材は、素材線４１ａに巻き付けられる絶縁紙、または素材線４１ａを内部に収容するガラス筒によって提供することができる。このように、ひとつの態様では、発熱線４１ｄは素材線４１ａに直接的に接触しているが、他の態様では、発熱線４１ｄは素材線４１ａに直接的に接触することなく、巻き付けられた形状を有する。支持部材の内面に発熱部材を配置してもよい。

先行する実施形態では、アクチュエータ素子４１は、ボビン７４１ｓを備える。これに代えて、ボビン７４１ｓなしで、エネルギ伝達部品を往復状として支持することができる。例えば、発熱線７４１ｄ自身を固定部２１に固定してもよい。また、ボビン７４１ｓの内面に発熱線７４１ｄを配置してもよい。

先行する実施形態では、発熱線４１ｄによる加熱と、放熱とによって、素材線４１ａのエネルギの増減を実現している。これに代えて、冷却装置による冷却と、放冷とによって、素材線４１ａのエネルギの増減を実現することができる。例えば、ペルチェ効果素子を素材線４１ａに沿って配置することができる。ペルチェ効果素子は、エネルギ伝達部品を提供する。この場合、素材線４１ａは、冷却されると、熱膨張または熱収縮してねじり変形を生じる。

先行する実施形態では、発熱線４１ｄとしてニクロム線を用いている。これに代えて、エネルギ伝達部品は、多様な電気的な発熱部材によって提供できる。例えば、発熱部材は、導電性高分子または導電性金属皮膜と呼ばれる導電性薄膜によって提供されてもよい。この場合、膜は、素材線４１ａの表面に形成される。例えば、導電性高分子または導電性金属皮膜は、素材線４１ａの表面にメッキ、合成、スパッタなど多様な手法によって形成される。その形状は素材線４１ａの周囲に巻き付いている螺旋状である。また、素材線４１ａとは別に形成された、リボン状の導電性高分子または導電性金属皮膜を巻くことによって、螺旋状の発熱部材を形成し、素材線４１ａの外側に配置してもよい。

１ 可動装置、 ２ 基台、
２１ 固定部、 ２２ 固定部、 ２３ 支持部、
３ 可動部、 ３１ 被駆動体、
４ アクチュエータ機構、
４１ アクチュエータ素子、 ４２ アクチュエータ素子、
４１ａ 素材線、 ４１ｂ 固定端、 ４１ｃ 出力端、
４１ｄ 発熱線、 ４１ｍ 接続部、 ４１ｒ 戻り部、
４１ｐ 正電極、 ４１ｎ 負電極、
５ 案内機構、 ５１ シャフト、 ５２ ガイドボア、
７ 制御システム、 ７０ 制御装置、
７１、７２ エネルギ増減装置、
２４１ｐ 正電極、 ２４１ｎ 負電極、
３４１ｄ 導電性薄膜、 ４４１ｄ 発熱線、
５４１ｄ 導電性薄膜、 ６２２ 戻し機構、
７４１ｄ 発熱線、 ７４１ｓ ボビン、
８４１ｄ 発熱線、
ＡＸ４１ アクチュエータ軸、 ＡＸＲ 回動軸。

Claims (10)

1. エネルギの増減によって変形を生じるアクチュエータ素子（４１、４２）と、
   前記アクチュエータ素子と連結された被駆動体（３１）とを備え、
   前記アクチュエータ素子は、
   前記変形を生じる素材線（４１ａ）と、
   前記素材線のエネルギを増減させるエネルギ伝達部品であって、前記アクチュエータ素子のアクチュエータ軸に沿って往復状に配置されたエネルギ伝達部品（４１ｄ、３４１ｄ、４４１ｄ、５４１ｄ、７４１ｄ、８４１ｄ）とを備える可動装置。
2. 前記エネルギ伝達部品の両方の端部（４１ｐ、４１ｎ；２４１ｐ、２４１ｎ）が、前記アクチュエータ素子の端部に設けられた接続部（４１ｍ）に集められている請求項１に記載の可動装置。
3. 前記アクチュエータ素子は、前記アクチュエータ軸の一端であって、固定されている固定端（４１ｂ）と、前記被駆動体に連結されており、前記変形を出力するための出力端（４１ｃ）とを有しており、
   前記接続部は、中央よりも前記固定端の側に配置されている請求項２に記載の可動装置。
4. 前記接続部は、前記中央より前記固定端の近くに配置されている請求項３に記載の可動装置。
5. 前記エネルギ伝達部品は、前記中央よりも前記出力端の側に、前記エネルギ伝達部品を往復させるための戻り部（４１ｒ）を有する請求項３または請求項４に記載の可動装置。
6. 前記素材線と前記エネルギ伝達部品との間に配置されるボビン（７４１ｓ）を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の可動装置。
7. 前記アクチュエータ素子は、熱エネルギの増減によって前記変形を生じる請求項１から請求項６のいずれかに記載の可動装置。
8. 前記エネルギ伝達部品は、発熱部材である請求項７に記載の可動装置。
9. 前記アクチュエータ素子は、合成繊維である請求項１から請求項８のいずれかに記載の可動装置。
10. さらに、前記アクチュエータ素子のエネルギを増減させるエネルギ増減装置（７１、７２）と、
    前記アクチュエータ素子のエネルギが増加する期間と、前記アクチュエータ素子のエネルギが減少する期間とを交互に繰り返すように前記エネルギ増減装置を制御する制御装置（７０）とを備える請求項１から請求項９のいずれかに記載の可動装置。

Images