JPH05508117A - 任意方向において物体に作用を与えかつ検出を行うための方法と装置 - 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】 任意方向において物体に作用を与えかつ検出を行うための方法と装置技術分野 本発明は、基材へのアクチュエータ／センサの方向性を有する取付に関するもの である。さらに詳しくは、本発明は、基材、アクチュエータ要素、またはセンサ 要素の受動的な剛性特性に関わらず、基材内における任意の方向に歪みを発生さ せたり、歪みを検出したりすることを可能にする基材へのアクチュエータ／セン サの方向性を持った取付に関するものである。

背景技術 現状では、物体は、圧電要素、磁歪要素、熱作動薄板（バイメタル状のものを含 む）要素、または形状記憶合金（ＳＭＡ）要素によって等方的に作用を受けるこ とができるだけであり、これらの要素が完全に物体に取付けられ、かつ、伸び一 捩じりまたは曲げ一捩じり結合されている場合のみ、その物体の中において捩じ れたわみを発生することができる。これは検出の場合も同じである。現状では、 伸びまたは曲げの量によって捩じりを検出するためには、整列された圧電要素、 磁歪要素、熱作動薄板（バイメタル状のものを含む）要素、または形状記憶合金 （ＳＭＡ）要素に対して、物体が完全に取付けられ、かつ、伸び一捩じり、また は曲げ一捩じり結合されていなければならない。図７は、基材３０に対して曲げ 一捩じり結合の配置をもって完全に取付けられた２つのアクチュエータ／センサ 要素１０を示す。図８は、基材３０に対して伸び一捩じり結合の配置をもって完 全に取付けられた２つのアクチュエータ／センサ要素１０を示す。これらの配置 においては、基材の受動的な剛性特性との関係なくして基材内で曲げまたは捩じ りたわみを発生させ、または検出することができない。

物体にアクチュエータ／センサ要素を結合すれば、各種の航空および宇宙用構造 体における振動を制御し、減少するのに特に有益であることが知られている。

宇宙トラスにおける振動抑制、突風緩和のための上反りと捩じりの動的制御、お よび、固定翼表面のばたつきの抑制等がその例である。回転翼航空機における振 動の抑制もまた、知能アクチュエータを用いることによって強化できる。なぜな ら、回転翼航空機やヘリコプタにおける現在の振動低減方法では、個々の翼のト ラッキングの相違、および、動的ストールの規模と位置における相違を含め、現 実のヘリコプタで起っている振動をひき起こす現象の幾つかに関して、考慮して いないためである。回転翼の曲げモーメントの変動は、現在の知能アクチュエー タで与えられるモーメントよりも数桁大きいため、回転翼の直接的な操作および 曲げを行うことは現状では不可能である。しかしながら、翼の捩じり操作を通し て種々の振動低減方法を採用することができる。これには、高調波制御（ＨＨＣ ）および個々の翼の制御（ＩＢＣ）だけでなく、翼振動モードの抑制、航行中ト ラッキング、および小ピツチオシレーションによる動的ストールのｍ少が含まれ る。

動的な翼の捩じりの実施には、結合されていない複合材料冥またはアルミニウム 翼のような直交異方性のまたは準直交異方性の翼構造への捩じり力の導入が必要 となる。今日使用されている複合材料回転翼の殆ど全ては、そのような特徴を持 っているため、捩じり力による方法を開発する必要がある。現在生産されている 圧電アクチュエータ等の多くの種類の知能アクチュエータは、それらの準等方性 が原因で捩じり力を加えることが出来ない。したがって、これらの方法では、ア クチュエータ／センサの挙動が異方性になるように、アクチュエータ／センサを 回転翼に取付けできない。

古典的な薄板理論により、方向性を持った取付の原理を説明することができる。

最も好ましいアクチュエータ／センサ材料がそうであるように、アクチュエータ ／センサが等方性または準等方住であると仮定すると、捩じり変形からくる歪み を直接発生させたり、検出したりすることは不可能である。

等方性材料においては、長手方向の係数ＥＬ、損方同方向数Ｅア、およびポアソ ン比ν、ア、シ、Ｌは等しい。１９７５年に、ニューヨーク州ニューヨークのＨ ｅｍ１ｓｐｈｅｒｅ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ社によって発行されたＪｏｎｅｓ、 　Ｒ，Ｍ、の”Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａ ｌｓ’の数学的解析を利用すれば、Ｊｏｎｅｓ、　１９７５年の式２．６１によ って与えられているように、その減少剛性（テンソル表記法）は、以下の通りで ある。

Ｅ”１ｌ１１＝長手方向の減少剛性（ＧＰＡ、ＭＳ　Ｉ）Ｅ”２２２２”横方向 の減少剛性（ＧＰＡ、ＭＳ　Ｉ）Ｅ”ｌ＋２２＝減少した結合剛性（ＧＰＡ、Ｍ Ｓ　Ｉ）Ｅ”＋２＋ｉ＝剪断係数（ＧＰＡ、　ＭＳ　Ｉ）等方性アクチュエータ ／センサ要素においては、式１より、Ｅ”１ｌｌｌ二Ｅ”２２２ｆｆとなる。も し、そのアクチュエータ／センサ要素が薄板、または基材に対して所定の角度回 転された場合、その回転減少剛性は、Ｊｏｎｅｓ。

１９７５年の式２．８０によって与えられるように、以下の通りである。

ＥＩＩＮ”　ＥＴ＋　＋　＋　ＣＯ３ｅ　”　２（Ｅ？　＋　２２”２Ｅ？　２ １　ｉ　）５Ｌｎ’、＠１ｃｏｓ２ｅ”　Ｅ箭、５ｉｎ　ｓＥｘ　２２　ｙ　” 　ＥＴ：ｌ＋　＋　ＳＩｎ　ｆｌ　”　２（ＥＴｌ　２　ｙ９２Ｅ？　２１２　 ）ＳＬｎ２ｅｃｏｓ”８　”　Ｅ：２２QＣｏｎ　Ｇ εｔｕ２”　（ＥτＩＩ＋”ε：、、２−ＬＩＥ７２．、）Ｓ１ｎ２ｅＣｏｓ２ ｆ１　＊ε７＋２２”’θ十Ｇｏ！Ｉ　ｅ）”ｕ＋ｙ”　”Ｌ＋＋ヤＥｚｚ２２ −２Ｅ７＋ｚｚ−２Ｅ？２１ｚ）Ｓｉｎ２ＧＣｏｓ２ｏ＊　Ｅ’、２．（５ｉｎ ”ｅ＋Ｃｏｓ”ｅ＋Ｅ１＋　１２　”　（Ｅ〒＋　＋　＋　−Ｅ？　＋　２２− ２Ｅ？　２１２）５ｚｎｅｃｏｓ３ｏ”　（Ｅ？　＋　２２−Ｅ：２２２”２Ｅ V２１２１５１ｎ３θｃＯ！’３ Ｅ２７１２：（Ｅ〒Ｉｌ＋−ε？＋　２２−２Ｅ？　２１２　）５１ｎ３ＧＣｏ ５Ｂ　＋　（ε７＋２２−”）２２２ヤ２εマ、、２）Ｓｉ獅fＣｏｓ３ｅ 式２より、等方性アクチュエータ／センサ要素においては、回転減少剛性は非回 転剛性と同じであり、Ｅ”＋＋＋２＝Ｅ”ｚｚ＋□＝０であることが分かる。し たがって、その回転角度は、基材に対して完全に一体化されるかまたは完全に取 付けられたアクチュエータ／センサ材料に対して影響を与えない。粱内の歪みエ ネルギーは、受動的物体、すなわち基材（薄板、ｊａｍ、）とアクチュエータ／ センサ（ａ／Ｓ）との間の関係を、次のように示す。

ε　Ｉ＋＝長手方向伸び歪み（Ｍ／Ｍ、ＩＮ／ＩＮ）ε°２２＝横方向伸び歪み （Ｍ／Ｍ、ＩＮ／ＩＮ）ε°１２＝剪断歪み（Ｍ／Ｍ、ＩＮ／ＩＮ）に°口＝長 手方向曲げ（ＲＡ　Ｄ／Ｍ）に゛２□＝横方向曲げ（ＲＡＤ／Ｍ） に°１２＝捩じれ（ＲＡＤ／Ｍ） Ｊｏｎｅｓ、　１９７５年に与えられているように、Ｎは層の数、ｋは個々の層 、２は厚さ方向の距離である。

圧電結晶においては、歪み発生マトリクスは、作動電圧Ｅ、と電荷係数ｄ　ｗｗ ＋成分とし、１９８８年６月Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｏｎｆｅｒ ｅｎｃｅにおいて発表された’Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｉｅｚｏｅｌ ｅｃｔｒｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉ ｎ　Ｃｏ獅狽窒盾戟@ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌ　ｉｇｅｎｔ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”　（Ｃｒａｗｌｅｙ、　Ｂ 、　Ｆｌ等）の式２９によれば、それらは、歪み発生マトリクスと次式によって 関係付けられている。

Ｅ、＝結晶の長手方向における電荷（Ｖ）Ｅ２＝結晶の横方向における電荷（ｖ ）Ｅ３＝結晶の厚さ方向における電荷（Ｖ）ｄ５．＝横方向電荷係数（μ歪み／ 　（Ｖ／＋ｎ＋ｎ）　）ｄ３３＝直接電荷係数（μ歪み／　（Ｖ／ｍｍ＞　）ｄ ｌ、＝剪断結合電荷（μ歪み／　（Ｖ／ａ＋ｍ）　）同様に、圧電センサについ ては、歪み検出マ）　ＩＪクスは、検出電圧Ｅ８と電圧係数ｇｘｘを成分として 表される。

Ｖ１＝結晶の長手方向における電位 ■、−結晶の横方向における電位 Ｖｓ＝結晶の厚さ方向における電位 ｇ、１＝横方向電圧係数 ｇ３３＝直接電圧係数 ｇ　＋ｓ”剪断結合電圧 実際には、導線取付領域のため、発生させまたは検出できる電圧は、アクチュエ ータ／センサ要素の厚さ方向を通してのものだけであり（Ｅｓｄｓ＋。

Ｖ３　ｇｓ＋）　、式６．７が導かれる。

”？ｌ’：２’？２　Ｉ：１１　”２２　、：＋２’５：”３ｄ３１　Ｅ）ｄｌ ＋　Ｑ０００］　（６１”？ｌ’：２ｃ？２　Ｔ：ｌ、’２２　Ｋ＋２］３”　 ［ｖ１ｇ３１　Ｖ＞ｇＨ００００１（７）式１から７より、完全に取付けられた 現状のく等方性の）アクチュエータ／センサ要素が発生または検出できる発生／ 検出の種類は、長手方向の伸びε“１１％横方向の伸びε°２２、長手方向の曲 げに１．および横方向の曲げに２２のみである。

完全に取付けられた等方性のアクチュエータ／センサ要素においては、ε。

１１をε°２．と区別できず、に１１をに２２と区別できない。剪断歪みε°１ ．と捩じれに４．は、全く発生または検出することができない。

発明の開示 したがって、本発明の１つの目的は、物体に対してアクチュエータ／センサを方 向性を持って取付け、これにより、物体、アクチュエータ要素またはセンサ要素 の受動的剛性特性に関わらず、任意の方向において、物体内の歪みを検出し、ま たは、物体に作用を与えることのできる新規なシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、捩じれおよび曲げたわみを発生／検出できるように、物体 にアクチュエータ／センサを取付ることである。

本発明の更なる目的は、アクチュエータ／センサが異方性な挙動を示すように、 物体にアクチュエータ／センサを取付けることである。

これらの目的および他の目的は、基材内の歪みを発生または検出するための新規 で改良された装置、システムおよび方法を提供することにより、本発明によって 達成されるものであり、少なくとも横軸と長手軸を持つ１つのアクチュエータ／ センサ要素を含み、これにおいて、そのアクチュエータ／センサ要素の剛性が、 そのアクチュエータ／センサ要素の横軸と長手軸とによって異なるように、アク チュエータ／センサ要素が基材に取付けられる。

図面の簡単な説明 本発明のより完全な理解、および付随する多くの利点は、添付の図面との関連に おいて以下の詳細な説明を参照することによって、本発明がより良く理解される につれて明らかになるであろう。

図１８および１ｂは、方向性を持って取付けられたアクチュエータ／センサと基 材の第１および第２実施例。

図２　（ａ−ｈ）は、方向性を持って取付られたアクチュエータ／センサの代替 技術； 図３は、方向性を持って取付けられたアクチュエータ／センサの第３実施例；図 ４は、図３の実施例の側面図： 図５は、図３の実施例の端面図； 図６は、圧１！結晶アクチュエータ／センサを方向性を持つように取付けた航空 機要素： 図７は、曲げ一部じれ結合のアクチュエータ／センサ要素と基材；図８は、伸び 一部じれ結合のアクチュエータ／センサ要素と基材；図９は、方向性を持つよう に取付けられたアクチュエータ／センサシステムと共に用いるフィードバック制 御システムを示す。

本発明を実施するための最良の実施例 以下、図面、特に、本発明の方向性を持って取付けられた圧電アクチュエータ／ センサの第１実施例を示す図１（ａ）を参照して本発明を説明するが、同一もし くは対応する部分は同じ参照番号によって示されている。

本発明は、圧電要素、磁歪要素、形状記憶合金（ＳＭＡ）要素および熱作動薄板 （バイメタル状のものを含む）要素によるアクチュエータ／センサ要素を利用し て実施できるものであり、好ましい実施例においては、圧電アクチュエータ／セ ンサ要素が用いられている。

好ましい実施例においては、公知の打ち抜きまたは押し出しによる圧電要素を用 いて本発明を実施することができる。打ち抜きの圧電要素は、押し出しの圧電要 素より約１．５倍効果的であることが知られている。さらに、本発明は、アクチ ュエータ／センサが通常取付けられる、アルミニウム、グラファイト／エポキシ 複合材料など、いかなる基材の上においても実施可能である。さらに、アクチュ エータ要素に作動信号を発生・供給したり、基材中で生じる歪みの検出において 、その要素によって発生される信号を検出するために、公知の回路を使用するこ とができる。

本発明は、基材、アクチュエータ材料またはセンサ材料の受動的剛性特性や幾何 学的特性に関わらず、任意の方向で、物体内の歪みを検出し、または発生させる ために、基材に対してアクチュエータまたはセンサ要素を方向性をもって取付け たシステムを利用している。これにより、等方性のアクチュエータ／センサ要素 は、それが異方性を持って作動するように、基材に取付けられる。これらの結果 を得るために、本発明は、図１　（ａ）に示される部分取付を採用しており、ア クチュエータ／センサの一部は、一方の歪み（すなわち、横方向歪み）について は不活性状態となり、他方の歪み（すなわち、長手方向歪み）については活性状 態となる。図１に示されるように、アクチュエータ／センサ１ｏは、取付領域２ ０として定義された領域内においてのみ、基材３０に取付けられている。この取 付領域は、アクチュエータ／センサ要素の中央的１１５〜３／４の範囲内の面積 を持つことができる。好ましい実施例においては、その取付領域はアクチュエー タ／センサと基材の幅の約１／３を占め、アクチュエータ／センサの全長にわた っている。

図１　（ｂ）は、逆楕円の部分取付パターンを示し、このアクチュエータ／セン サと基材との間の取付領域は、図１　（ａ）と同じ結果を達成できる。

アクチュエータ／センサ要素は、Ｌｏｃｔｉｔｅ社によって製造されている（Ｍ −Ｌｉｎｅ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ中の）　Ｍ−Ｂａｎｄ　２００　（商標）や従来 のエポキシ等の接着剤を利用した公知の表面接着技術を用いて基材に取付けるこ とができる。アクチュエータ／センサ要素を取付ける他の方法は、アクチュエー タ／センサを基材に埋め込むことである。

図２（ａ−ｈ）は、他の可能な部分取付システムを詳述している。図２（ａ）は 、上記の図１　（ｂ）にて述べた逆楕円パターンを示し、図２　（ｂ）は、上記 の図１　（ａ）にて述べた中央三分の一取付パターンを示す。図２　（ｃ）に示 されるように、横軸の両縁部分においてのみ、圧電要素に接着剤をつけてもよい 。図２（ｄ）に示されるように、アクチュエータ／センサ要素は、その横軸の縁 においてのみ剛性的に強固に取付けられることが必要とされる。図２（ｅ−ｈ） に示されるように、横軸の縁が剛性的に強固に固定され、長手軸の縁がフレキシ ブルにゆるく取付けられていれば、上記のパターンの何れかを用いて、アクチュ エータ／センサ要素を基材内に埋め込むことができる。

非剛性（ゆるい）取付領域と剛性取付領域は、アクチュエータ／センサ要素が、 基材の表面上に置かれるか、基材内に埋め込まれるかの方法によって得ることが できる。すなわち、図２（ｅ−ｈ）を参照すると、アクチュエータ／センサ要素 は、基材内の長溝の中に埋め込まれる。基材内の長溝の寸法は、非剛性および剛 性取付領域を提供するよう調整することができる。すなわち、アクチュエータ／ センサ要素が長手方向においては長溝にぴったり嵌まり、横方向においてはゆる く嵌まるように、基材内の長溝の寸法が選ばれた場合、図２（ｅ−ｈ）に示され た剛性的（ぴったり）および非剛性的（ゆるい）取付が達成される。よって、ア クチュエータ／センサー要素が埋め込まれる長溝は、横方向についてはアクチュ エータ／センサ要素よりも僅かに大きく、アクチュエータ／センサ要素が伸びる ための充分な余分の隙間があり、長手方向についてはアクチュエータ／センサ要 素を長溝にちょうどぴったり嵌め込むことができるだけの大きさである必要があ る。このようにして、アクチュエータ／センサ要素が長手方向については基材に ぴったりと嵌まり、横方向については基材にゆるく嵌まることにより、長手方向 の剛性的固定取付と横方向のゆるい取付が達成される。アクチュエータ／センサ 要素が基材の表面上に置かれた図２　（ｄ）の方法も、その横軸の縁における剛 性的固定取付を達成できる。これは、例えば、基材の表面上で延在する２つの堅 い部材の間にアクチュエータ／センサ要素を置くか、または通常の方法によって 達成できる。

図１および２に示された実施例においては、アクチュエータ／センサ要素が活性 状態になった時、歪みは、長手方向の歪みとして自由端に速やかに分配される。

このようにして、図１および２に示された実施例は、アクチュエータ／センサ要 素の取付けられていない側面がその素子の長手方向剛性に寄与し、これにより、 アクチュエータ／センサ要素は、横方向の剛性よりも大きな長手方向の剛性を基 材に与えることができるように作動する。このようにして、基材からみたアクチ ュエータ／センサの剛性は、横方向よりも長手方向の方が大きいという最終的な 効果を得ることができる。

図３−５は、図１．２を参照して述べられたものとの同じ結果が達成されるよう に基材にアクチュエータ／センサを取付けた第２のシステムを示す。図３−５の システムは、接着層内に生じる有限量の剪断遅れがアクチュエータ／センサ要素 の横方向剛性を著しく減少させるところまで、アクチュエータ／センサ要素のア スペクト比（縦横比）と接着層厚さを増加させることによってこれらの結果を達 成している。アスペクト比は、Ｌａ／ｓ／Ｗａ／ｓと定義され、接着層厚さは図 ３−５において８７として示されている。アスペクト比は１ｏ：１より大きな値 でなければならず、接着層厚さはアクチュエータ／センサ要素の厚さとほぼ同じ でなければならない。アスペクト比が大きい程、性能が改善され、理想的には、 アスペクト比は無限であるべきである。また、接着層厚さは個々の用途において 最適にすることが必要となるが、一般的には、アクチュエータ／センサ要素の厚 さとほぼ同じにされる。図３−５においては、長手方向および横方法における有 限の剪断遅れを示すたｔに、接着材料のたわみが誇張して書かれている。アクチ ュエータ／センサの有効長さＬｅは、基材の中で実際に歪みを発生させるアクチ ュエータの有効長さ、または、基材により発生された歪みを実際に持っセンサの 長さを表している。図３−５のシステムにおいては、アクチュエータ／センサの 有効長さし、をアクチュエータ／センサの実際の長さＬｌｌ／Ｓで割った比はほ ぼ１に等しくなければならない。さらに、この好ましい実施例においては、Ｌ、 ／Ｌ。

は、幅有効比Ｗ、／Ｗ、よりも２倍以上大きな値でなければならない。さらに、 接着層厚さと取付面積を調整することによって、横方向剪断遅れは、大きな有効 長さを維持しながらアクチュエータ／センサの有効幅をさらに減少できるという 利点を生み出すことができる。

本発明の方向性を持った取付の結果を得るもう１つのアプローチは、図１と２の 部分取付の技術を図３−５の横剪断遅れ技術と組み合わせたシステムを利用する ことである。

方向性を持った取付はアクチュエータ／センサの剛性を有効的に減少するため、 Ｅ　ｆａ／ｓ≠ＥＬａ／ｓとなる。式１より、その減少した剛性はＥ”１ｌｌｌ ａ／ｓ≠Ｅ″。、１７．となり、式２より、回転減少剛性は非回転の値と等しく なく、Ｅ　”＋１１２１１／Ｓ≠０、Ｅ”２２＋ｚａｚｓ≠０となる。得られる アクチュエータ／センサの剛性マトリクスは密行列である。方向性を持った取付 の実施により、式３は式８の形をとる。

式８は、もしアクチュエータ／センサがたった１つまたは２つの伸び歪み：ε° 、１および／またはε°７．に対して感応するものであれば、方向性を持つた取 付によって、いかなるモードの歪みも起こし、検出することができることを示し ている。殆どの形式のアクチュエータ／センサ材料は等方性で、かつ、このよう な感応をする。また、式４から７によって示されているように、アクチュエータ ／センサ要素は方向性を持った取付に特に適している。

図６は、航空機の翼や回転翼等の航空機部材への方向性を持ったアクチュエータ ／センサ要素の取付の１実施例を示す。

好ましい実施例においては、これらのアクチュエータ／センサ要素は圧電要素で あるが、磁歪要素、形状記憶合金要素、もしくは、熱作動薄板（バイメタル状の ものを含む）による要素でもよい。図６に示されるように、複数の圧電要素１０ は、黒い線で表されているように、航空機部材５０に、ある角度、例えば４５° で取付けられている。圧電要素１０は、上記した技術の１つによって、すなわち 、図４または２に詳しく記された部分取付システム、図３−５に詳しく記された システム、もしくは、上記の２つのシステムの組み合わせのいずれかを利用して 取付けられている。上記した方向性をもつ取付技術を利用することにより、圧電 要素１０は、異方性のような挙動をし、したがって、航空要素に捩じれたわみを 付与したり、検出したりすることができる。この捩じれたわみ、または検出は、 振動の低減、航行中におけるトラッキング翼、および動的ストールの低減などの 理由で実施される。航空機部材５０への４５°の角度を持った圧電要素の取付は 、航空機部材に対して与えられる、または、航空機部材から検出される捩じれた わみを最大にすることができる。しかしながら、圧電要素の角度は、発生または 検出されるべき捩じれたわみの量に応じて任意の値をとることができる。この構 成における圧電要素の隙間は重要であることに注意されるべきである。隙間が大 き過ぎると、有効密度が減少する。もし隙間が小さ過ぎる、毛管現象が、アクチ ュエータ／センサ間に接着材を引き寄せるであろう。もし、接着材が結晶間に蓄 積すると、圧電要素の挙動は準等方性になり、方向性が破壊されるため、捩じれ たわみを発生または検出することができない。この好ましい実施例においては、 適切な隙間は約１０ｍ１１．　（１ｍｉｌ、＝０．　００１６　）であり、毛管 現象によって接着材が圧電要素の間に引き寄せされるのを避けるため、少なくと も５ｍ１ｌ、を越えなければならない。

以上のように、本発明の方向性を持った取付技術は、回転翼や航空機翼の捩じれ および曲げ分布の検出と作用、宇宙トラスなどの宇宙基地用構造体の作動および 検出、目標決め／検出装置、武器搭載台、トルクや曲げ負荷における高周波振動 の同時発生・検出等のトルク発生と検出、およびマルチモードの加速度計等、多 くのアプリケーションを有するであろう。

前記したように、方向性を持って取付けられたアクチュエータ／センサ要素の利 用は歿つかの方法で達成されるが、異なった形式のアクチュエータ／センサ材料 は異なった挙動を示すので、それぞれ少しずつ異なっている。

圧電要素の方向性をもった取付については、要素の面を横切って電圧が加えられ る。特に、圧電結晶においては、結晶形により、１００から２０，０ＯＯＶ／ｍ ｍ　（結晶の厚さ）の範囲の電圧が作動のために用いられる。電圧信号は、一定 状態のもの、時間的に変化するもの、もしくは衝撃的なものであることができる 。

もし、方向性を持って取付けられた圧電結晶が検出のために用いられる場合、製 造業者のデータによれば、衝撃的な、一定状態の、もしくは時間的に変化する物 体の歪みによってそれぞれ異なる電圧が、結晶面を横切って発生させられる。こ の検出された電圧または発生された歪みはそれだけで（物体内の作用のみ、また は、物体内の検出のみ）使用することも、フィードバックループ構成の中で組み 合わせて用いることもできる。圧電要素においては、結晶の電圧のインピーダン スの測定を通じて、作動と検出を同時に行うことができる。図６に示された航空 機部材または回転翼は、図９に示されたフィードバックループ構成を利用するこ とができる。

図９に示されるように、航空機部材に作用する外力を表す第１の信号Ｆｅｘｔｅ ｒｎａｌと圧電要素によって航空機部材に加えられる力を表す第２の信号Ｆｐｉ ｅｚｏは、加算器１００で表されるように、航空機部材に作用する。そして、こ れらの両方の力が航空機部材に同時に作用し、組み合わされる。これらの２つの 信号ＦｅｘｔｅｒｎａｌとＦｐｉｅｚｏの差は、図９においてＦｎｅｔとして表 される信号であり、フィードバックループに入力される。この信号Ｆｎｅｔは、 フィードバックループによって相殺されるべき信号を表している。すなわち、こ の信号Ｆｎｅｔは、航空機部材５０内の変形を除去するために相殺されるべきも のである。航空機部材の伝達関数は、航空機部材毎に変化し、図９においては、 翼体、箱１１０として表されている。箱１１０で表された航空機部材の特定の翼 体の関数である信号Ｆｎｅｔは、図９に示されるように、変位Ｘ１速度Ｘ°、お よび加速度Ｘ”によって表すことができる。この場合、航空機部材の変位Ｘが相 殺されるべきものである。したがって、圧電センサ１２０は、航空機部材内の変 位を検出し、図９においてＶｘで表される電圧信号としてそれを出力する。この 信号Ｖｘは、信号調整器１３０に導かれる。信号調整器１３０の仕様は、アプリ ケーション毎に変化するが、ＰＢＣの４８２ＡＯ４（商品モデル）等、このよう な圧電回路において作動する通常の信号調整器の何れをも採用することができる 。この信号調整器１３０からの出力は、信号をに倍にする増幅器１４０に導かれ る。そして、この増幅器１４０からの出力は圧電アクチュエータ１５０に加えら れる。次に、図９にＦｐｉｅｚｏとして表されているように、特定の力が圧電ア クチュエータ上に付与される。このようにして、ＦｐｉｅｚｏがＦｅｘｔｅｒｎ ａｌに近づき、最終的にはＦｎｅｔを最小にする。

方向性を持って取付けられた磁歪アクチュエータ／センサ要素については、その 発生および検出特性は圧電要素と類似しているが、磁界の使用によってなされる ものである。その磁界は、磁歪要素に近接するかこれを囲んだ巻線を流れる電流 を利用して（もっともしばしば）発生される。その磁界は、アクチュエータ／セ ンサ要素を延伸させるがこれにより物体の歪みが引きおこされる。検出について は、物体の歪みが、磁界を作り出すように磁歪要素を誘導し、この磁界がその要 素に隣接する電気巻線によって検出される。磁歪要素を用いて図９に示されたも のと同様の制御ループを採用することができる。また、磁歪要素は、検出のみ、 発生のみ、もしくは、発生と検出を同時に行うために使用することができる。

方向性を持って取付けられた形状記憶合金については、熱的、電気的、または電 気−熱的なきっかけによって、歪みが誘導される。現状では形状記憶合金を用い た検出は不可能である。

方向性を持って取付けられたバイメタル状の薄板、もっと一般的には、熱作動薄 板については、歪みを生じさせるために、薄板に温度変化もしくは温度勾配を加 えなければならない。直交異方性の作用負荷を与えるために、異なった温度膨張 係数を持つ２つもしくはそれ以上の材料を方向性をもって取付けることができる 。現状では、熱で作動する薄板を用いた検出はできない。金属構造は、方向性を 持った取付のこの形式を、特に改善することができる。

明らかに、本発明の数々の変形と変更は、上記の教示から可能である。それゆえ 、本発明は、添付の請求の範囲において、ここに詳細に記述された以外の方法で 実施できるものと理解されなければならない。

Ｃ） 図４ 任意方向において物体に作用を与えかつ検出を行うための方法と装置横軸および 長手軸を持つ少なくとも１つのアクチュエータ／センサ要素を有し、基材内にお いて歪みを発生させ、または検出するための装置、システムおよび方法。そのア クチュエータ／センサ要素は、アクチュエータ／センサ要素の剛性が、横および 長さ方向の軸によって相違するように基材を取付けられている。これにより、基 材、アクチュエータ要素もしくはセンサ要素の受動的な剛性特性に関わらず、基 材内において任意の方向で歪みを検出もしくは発生させることができる。

このようにして基材に取付けられた等方性のアクチュエータ／センサ要素は、異 方性のように作動する。好ましい実施例においては、そのアクチュエータ／セン サ要素は、その長さ方向においてアクチュエータ／センサ要素の中央三分の−の みを占める取付領域において、基材に接着される。そのアクチュエータ／センサ 要素は、圧電要素、磁歪要素、熱作動薄板（バイメタル状のものを含む）、もし くは形状記憶合金要素である。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）１、国際出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　９１１０１０６０ ２、発明の名称 任意方向において物体に作用を与えかつ検出を行うための方法と装置３、特許出 願人 住　所（居所）　アメリカ合衆国　２０７４２　メリーランド州。

カレッシハーク、サウス　アトミニストレージョンビルディング、ルーム　２１ １４ 名　称　ユニバーシティ　オブ　メリーランド　Ｔットカレッジ　バーク ４、代理人 住　所　東京都中央区日本橋人形町１丁目３番６号（〒１０３）６、添付書類の 目録 （１）補正書の翻訳文　１通 請求の範囲 １、基材中において歪みを発生させるための装置であって、横軸と長手軸を持つ 少なくとも１つのアクチュエータ要素と、前記アクチュエータ要素の剛性が、前 記アクチュエータ要素の横軸と長手軸において異なるように、前記アクチュエー タ要素を前記基材に取付ける手段と、前記アクチュエータを作動させ、これによ って前記基材内において作動歪みを与える手段とを含む装置。

２、アクチュエータ要素を基材に取付ける手段が、前記アクチュエータ要素の中 央１１５から３／４の範囲において、前記軸のうち選択された１つの軸に沿って 延びる領域である取付領域に塗布された接着材を含む請求の範囲１項に記載の装 置。

３、取付領域が、前記選択された粕に沿って延びている前記アクチュエータ要素 の中央１／３のみの領域である請求の範囲２項に記載の装置。

４、アクチュエータ要素を前記基材に取付ける手段が、対向して前記長手軸に沿 って延びる縁を持ち、かつ前記アクチュエータ要素上に逆楕円パターンを描（取 付領域に塗布される接着材を含む請求の範囲１項に記載の装置。

５、アクチュエータ要素を前記基材に取付ける手段が、前記横軸に沿う前記アク チュエータ要素の取付領域の長さの少なくとも２倍の所定の長さで前記長手軸に 沿って延在する前記アクチュエータ要素上の取付領域に塗布された接着材 を含む請求の範囲１項に記載の装置。

６゜取付手段が、 前記基材内に形成され、前記アクチュエータ要素を埋め込む溝を有し、前記アク チュエータ要素は、前記横軸においては溝にぴったり嵌まり、前記長手軸におい ては溝にゆるく嵌まっている請求の範囲１項に記載の装置。

７、アクチュエータ要素を前記基材に取付ける手段が、前記アクチュエータ要素 を前記基材に接着する接着材を含んでおり、これにおいて前記アクチュエータ要 素は１０対１よりも大きなアスペクト比を持っており、その接着材の厚さは、前 記アクチュエータの厚さとほぼ同じであるところの請求の範囲１項記載の装置。

８、アクチュエータ要素が、圧電要素、磁歪要素、形状記憶合金要素、もしくは 熱作動薄板要素から成る群から選択されるものである請求の範囲１項に記載の装 置。

９、複数のアクチユエータを有し、個々のアクチュエータが横軸と長手軸を持つ 請求の範囲１項に記載の装置。

１０、複数のアクチュエータが、前記基材の選択された直交軸に対して０°から ９０°の角度を持って、互いに平行に少なくとも５ｍ１１．離されて配置されて いる請求の範囲９項に記載の装置。

１１、アクチュエータ要素を制御するためのフィールドパックループを有する請 求の範囲１０項に記載の装置。

１２、基材内において歪みを発生する装置であって、横軸と長手軸を持つアクチ ュエータ要素を含み、前記アクチュエータ要素は、前記軸の１つに沿って実質的 に全長に渡って前記基材に接着され、他の軸に沿っては、狭い範囲において基材 に接着され、前記アクチュエータを作動させ、これによって前記基材内において 作動歪みを与える手段を含む装置。

１３、軸の１つに沿う前記アクチュエータ要素の中央１１５から３／４に広がる 領域が前記基材に接着されている請求の範囲１２項に記載の装置。

１４、軸の１つに沿う前記アクチュエータ要素の中央１／３が前記基材に接着さ れている請求の範囲１３項に記載の装置。

１５、アクチュエータ要素の前記中央１／３が前記アクチュエータ要素の長手軸 の全長にわたって延びている請求の範囲１４項に記載の装置。

１６、アクチュエータ要素が前記軸の一方に沿って前記基材に接着されている長 さの少なくとも２倍の所定の長さで、前記アクチュエータ要素が前記軸の他方に 沿って前記基材に接着されている請求の範囲１２項に記載の装置。

１７、基材内に形成された溝を有し、 前記アクチュエータ要素は前記溝の中に埋め込まれ、前記アクチュエータ要素は 、横方向においては前記基材にぴったり嵌まり、前記長手方向においては前記基 材にゆるく嵌まっている請求の範囲１２項に記載の装置。

１８、アクチュエータ要素が、前記長手軸に沿って延びる対向する縁を持つ領域 で、かつ前記アクチュエータ要素上に逆楕円パターンを描く領域において、前記 基材に接着されている請求の範囲１２項に記載の装置。

１９、アクチュエータ要素が、１０対１よりも大きなアスペクト比を持ち、その 接着材の厚さは、前記アクチュエータ要素の厚さとほぼ同じである請求の範囲１ ２項に記載の装置。

２０、アクチュエータ要素が、圧電要素、磁歪要素、形状記憶合金要素、もしく は熱作動薄板要素から成る群から選択される要素を有する請求の範囲１９項に記 載の装置。

２１、アクチュエータ作動システムであって、基材と、 横軸と長手軸を持つ少なくとも１つのアクチュエータ要素と、前記アクチュエー タ要素の剛性が、前記アクチュエータ要素の横軸と長手軸において異なるように 、前記アクチュエータ要素を前記基材に取付る手段と、前記アクチュエータを作 動させ、これによって前記基材内において作動歪みを与える手段とを有するシス テム。

２２、アクチュエータ要素を前記基材に取付ける手段が、前記アクチュエータ要 素の中央１１５から３／４に広がり、選択された１つの軸に沿って延びる領域を 占める取付領域に塗布される接着材を有する請求の範囲２１項に記載のシステム 。

２３、取付領域が、前記アクチュエータ要素の中央１／３のみの領域である請求 の範囲２２項に記載のシステム。

２ｔ　アクチュエータ要素を前記基材に取付ける手段が、前記長手軸に沿って延 びる対向する縁を持ち、かつ前記アクチュエータ要素上に逆楕円パターンを描く 取付領域に塗布される接着材を有する請求の範囲２１項に記載のシステム。

２５、アクチュエータ要素を前記基材に取付ける手段が、前記アクチュエータ要 素上の取付領域に塗布され、前記アクチュエータ要素の前記横軸に沿う取付領域 の長さの少なくとも２倍の所定の長さで前記長手軸に沿って延在する接着材 を有する請求の範囲２１項に記載のシステム。

２６、アクチュエータ要素を前記基材に取付ける手段が、前記アクチュエータ要 素を前記基材に接着する接着材を有し、これにおいて前記アクチュエータ要素は １０対１よりも大きなアスペクトを持っており、その接着材の厚さは、前記アク チュエータ要素の厚さとほぼ同じであるところの請求の範囲２１項に記載のシス テム。

２７、アクチュエータ要素が、圧電要素、磁歪要素、形状記憶合金要素、もしく は熱作動薄板要素から成る群から選択される要素を有する請求の範囲２１項に記 載のシステム。

２８、複数のアクチュエータを有し、個々のアクチュエータが横軸と長手軸を持 つ請求の範囲２１項に記載のシステム。

２９、複数のアクチュエータが、前記基材の選択された直交軸に対して０°〜９ ０°の角度を持って、互いに平行に少なくとも５ｍ１ｌ、離されて配置されてい る請求の範囲２８項に記載のシステム。

３０、アクチュエータ要素を制御するためのフィードバックループを有する請求 の範囲２９項に記載のシステム。

３１、基材内にふいて歪みを発生させ、または検出する方法において、横軸と長 手軸を持つ少なくとも１つのアクチュエータ要素を提供するステップと、 前記アクチュエータ要素の剛性が、前記アクチュエータ要素の横軸と長手軸にお いて異なるように、前記アクチュエータ要素を前記基材に取付るステップと、前 記少なくとも１つのアクチュエータ要素に電圧を加えて前記基材内に右いて歪み を発生させ、これによって前記基材内において作動歪みを与えるステップとを含 む改良。

３２、アクチュエータ要素を前記基材に取付けるステップが、選択された軸に沿 って延びる前記アクチュエータ要素の中央１１５から３／４に沿って前記アクチ ュエータ要素を前記基材に取付けるステップを含むものである請求の範囲３１項 に記載の方法。

３３、アクチュエータ要素を前記基材に取付けるステップが、前記アクチュエー タ要素の中央１／３のみにおいて前記アクチュエータ要素を前記基材に取付ける ステップを含むものである請求の範囲３２項に記載の方法。

３４、アクチュエータ要素を前記基材に取付けるステップが、前記長手軸に沿っ て延びる対向する縁を持ち、かつ前記アクチュエータ要素上に逆楕円パターンを 描く取付領域において前記アクチュエータ要素を前記基材に取付けるステップを 含むものである請求の範囲３１項に記載の方法。

３５、アクチュエータ要素を前記基材に取付けるステップが、前記横方向に沿っ て前記アクチュエータ要素が前記基材に取付けられている長さの少なくとも２倍 の所定の長さで、前記アクチュエータ要素を前記長手軸に沿って前記基材に取付 るステップを含むものである請求の範囲３１項に記載の方法。

３６、アクチュエータ要素を前記基材に取付けるステップが、アクチュエータ要 素は、横方向においては溝にぴったり嵌まり、長手方向においては溝にゆるく嵌 まるように、前記基材に形成された溝に前記アクチュエータ要素を埋め込むステ ップを含むものである請求の範囲３１項に記載の方法。

３７、アクチュエータ要素を前記基材に取付けるステップが、前記アクチュエー タ要素を前記基材に接着材により接着するステップを含むものであって、これに おいて前記アクチュエータ要素は１０対１よりも大きなアスペクト比を持ってお り、その接着材の厚さは、そのアクチュエータ要素の厚さとほぼ同じであるとこ ろの請求の範囲３１項に記載の方法。

３８、圧電要素、磁歪要素、形状記憶合金要素、もしくは熱作動薄板要素から成 る群から前記アクチュエータ要素を選択することを含む請求の範囲３１項に記載 の方法。

３９、アクチュエータ要素を前記基材に取付けるステップが、複数のアクチュエ ータを前記基材に取付けることを含む請求の範囲３１項に記載の方法。

４０、複数のアクチュエータを前記基材に取付けるステップが、前記基材の選択 された直交軸に対して０°から９０°の角度を持って、互いに平行に、少なくと も５ａ＋ｉ＋、離して前記複数のアクチコエータ要素を取付ることを含む請求の 範囲３９項に記載の方法。

４１、さらに、前記Ｔクチコエータ要素をフィードバックループによって制御す るステップを含む請求の範囲４０項に記載の方法。

国際調査報告

Claims (41)

【特許請求の範囲】
1. １．基材中において歪みを発生させまたは検出するための装置であって、横軸と 長手軸を持つ少なくとも１つのアクチュエータ／センサ要素と、前記アクチュエ ータ／センサ要素の剛性か、前記アクチュエータ／センサ要素の横軸と長手軸に おいて異なるように、前記アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付る手段 とを含む装置。
2. ２．アクチュエータ／センサ要素を基材に取付ける手段が、前記アクチュエータ ／センサ要素の中央１／５から３／４の範囲において、前記軸のうち選択された １つの軸に沿って延びる領域である取付領域に塗布された接着材 を含む請求の範囲１項に記載の装置。
3. ３．取付領域は、前記選択された軸に沿って延びている前記アクチュエータ／セ ンサ要素の中央１／３のみの領域である請求の範囲２項に記載の装置。
4. ４．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付ける手段が、対向して前記長 手軸に沿って延びる縁を持ち、かつ前記アクチュエータ／センサ要素上に逆楕円 パターンを描く取付領域に塗布される接着材を含む請求の範囲１項に記載の装置 。
5. ５．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付ける手段が、前記横軸に沿う 前記アクチュエータ／センサ要素の取付領域の長さの少なくとも２倍の所定の長 さで前記長手軸に沿って延在する前記アクチュエータ／センサ要素上の取付領域 に塗布された接着材 を含む請求の範囲１項に記載の装置。
6. ６．取付手段が、 前記基材内に形成され、前記アクチュエータ／センサ要素を埋め込む溝を有し、 前記アクチュエータ／センサ要素は、前記横軸に沿うその縁において前記基材に 剛性的に取付られ、前記長手軸に沿う両縁において前記基材にゆるく取付けられ ている請求の範囲１項に記載の装置。
7. ７．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付ける手段が、前記アクチュエ ータ／センサ要素を前記基材に接着する接着材を含んでおり、これにおいて前記 アクチュエータ／センサ要素は１０対１よりも大きなアスペクト比を持っており 、その接着材の厚さは、前記アクチュエータ／センサ要素の厚さとほぼ同じであ るところの請求の範囲１項に記載の装置。
8. ８．アクチュエータ／センサ要素が、圧電要素、磁歪要素、形状記憶合金要素、 もしくは熱作動薄板要素から成る群から選択されるものである請求の範囲１項に 記載の装置。
9. ９．複数のアクチュエータ／センサを有し、個々のアクチュエータ／センサが横 軸と長手軸を持つ請求の範囲１項に記載の装置。
10. １０．複数のアクチュエータ／センサが、前記基材の選択された直交軸に対して ０から９０°の角度を持って互いに平行に少なくとも５ｍｉｌ．離されて配置さ れている請求の範囲９項に記載の装置。
11. １１．アクチュエータ／センサ要素を制御するためのフィードバックループを有 する請求の範囲１０項に記載の装置。
12. １２．基材内において歪みを発生または検出する装置であって、横軸と長手軸を 持つアクチュエータ／センサ要素を含み、前記アクチュエータ／センサ要素は、 前記軸の１つに沿って実質的に全長に渡って前記基材に接着され、他の軸に沿っ ては、狭い範囲において基材に接着されている装置。
13. １３．軸の１つに沿う前記アクチュエータ／センサ要素の中央１／５から３／４ に広がる領域が前記基材に接着されている請求の範囲１２項に記載の装置。
14. １４．軸の１つに沿う前記アクチュエータ／センサ要素の中央１／３が前記基材 に接着されている請求の範囲１３項に記載の装置。
15. １５．アクチュエータ／センサ要素の前記中央１／３が前記アクチュエータ／セ ンサ要素の長手軸の全長にわたって延びている請求の範囲１４項に記載の装置。
16. １６．アクチュエータ／センサ要素が前記軸の一方に沿って前記基材に接着され ている長さの少なくとも２倍の所定の長さで、前記アクチュエータ／センサ要素 が前記軸の他方に沿って前記基材に接着されている請求の範囲１２項に記載の装 置。
17. １７．基材内に形成された溝を有し、 前記アクチュエータ／センサ要素は前記溝の中に埋め込まれ、前記アクチュエー タ／センサ要素は、前記横軸に沿うその縁において前記基材に剛性的に取付けら れ、前記長手軸に沿う両縁において前記基材にゆるく取付けられている請求の範 囲１２項に記載の装置。
18. １８．アクチュエータ／センサ要素が、前記長手軸に沿って延びる対向する縁を 持つ領域で、かつ前記アクチュエータ／センサ要素上に逆楕円パターンを描く領 域において、前記基材に接着されている請求の範囲１２項に記載の装置。
19. １９．アクチュエータ／センサ要素は１０対１よりも大きなアスペクト比を持ち 、その接着材の厚さは、前記アクチュエータ／センサ要素の厚さとほぼ同じであ る請求の範囲１２項に記載の装置。
20. ２０．アクチュエータ／センサ要素が、圧電要素、磁歪要素、形状記憶合金要素 、もしくは熱作動薄板要素から成る群から選択される要素を有する請求の範囲１ ９項に記載の装置。
21. ２１．アクチュエータ／センサ作動もしくは検出システムであって、基材と、 横軸と長手軸を持つ少なくとも１つのアクチュエータ／センサ要素と、前記アク チュエータ／センサ要素の剛性が、前記アクチュエータ／センサ要素の横軸と長 手軸において異なるように、前記アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付 ける手段とを有するシステム。
22. ２２．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付ける手段が、前記アクチュ エータ／センサ要素の中央１／５から３／４に広がり、選択された１つの軸に沿 って延びる領域を占める取付領域に塗布される接着材を有する請求の範囲２１項 に記載システム。
23. ２３．取付領域が、前記アクチュエータ／センサ要素の中央１／３のみの領域で ある請求の範囲２２項に記載のシステム。
24. ２４．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付ける手段が、前記長手軸に 沿って延びる対向する縁を持ち、かつ前記アクチュエータ／センサ要素上に逆楕 円パターンを描く取付領域に塗布される接着材を有する請求の範囲２１項に記載 のシステム。
25. ２５．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付ける手段が、前記アクチュ エータ／センサ要素上の取付領域に塗布され、前記アクチュエータ／センサ要素 の前記横軸に沿う取付領域の長さの少なくとも２倍の所定の長さで前記長手軸に 沿って延在する接着材 を有する請求の範囲２１項に記載のシステム。
26. ２６．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付ける手段が、前記アクチュ エーク／センサ要素を前記基材に接着する接着材を有し、これにおいて前記アク チュエータ／センサ要素は１０対１よりも大きなアスペクト比を持っており、そ の接着材の厚さは、前記アクチュエータ／センサ要素の厚さとほぼ同じであると ころの請求の範囲２１項に記載のシステム。
27. ２７．アクチュエータ／センサ要素が、圧電要素、磁歪要素、形状記憶合金要素 、もしくは熱作動薄板要素から成る群から選択される要素を有する請求の範囲２ １項に記載のシステム。
28. ２８．複数のアクチュエータ／センサを有し、個々のアクチュエータ／センサが 横軸と長手軸を持つ請求の範囲２１項に記載のシステム。
29. ２９．複数のアクチュエータ／センサが、前記基材の選択された直交軸に対して ０°から９０°の角度を持って、互いに平行に少なくとも５ｍｉｌ．離れて配置 されている請求の範囲２８項に記載のシステム。
30. ３０．アクチュエータ／センサ要素を制御するためのフィードバックループを有 する請求の範囲２９項に記載のシステム。
31. ３１．基材内において歪みを発生させ、または検出する方法において、横軸と長 手軸を持つ少なくとも１つのアクチュエータ／センサ要素を提供するステップと 、 前記アクチュエータ／センサ要素の剛性が、前記アクチュエータ／センサ要素の 横軸と長手軸において異なるように、前記アクチュエータ／センサ要素を前記基 材に取付るステップを含む改良。
32. ３２．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付けるステップが、選択され た軸に沿って延びる前記アクチュエータ／センサ要素の中央１／５から３／４に 沿って前記アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付けるステップを含むも のである請求の範囲３１項に記載の方法。
33. ３３．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付けるステップが、前記アク チュエータ／センサ要素の中央１／３のみにおいて前記アクチュエータ／センサ 要素を前記基材に取付けるステップを含むものである請求の範囲３２項に記載の 方法。
34. ３４．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付けるステップが、前記長手 軸に沿って延びる対向する縁を持ち、かつ前記アクチュエータ／センサ要素上に 逆楕円パターンを描く取付領域において前記アクチュエータ／センサ要素を前記 基材に取付けるステップを含むものである請求の範囲３０項に記載の方法。
35. ３５．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付けるステップが、前記横方 向に沿って前記アクチュエータ／センサ要素か前記基材に取付けられている長さ の少なくとも２倍の所定の長さで、前記アクチュエータ／センサ要素を前記長手 軸に沿って前記基材に取付けるステップを含むものである請求の範囲３０項に記 載の方法。
36. ３６．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付けるステップが、前記基材 に形成された溝内に前記アクチュエータ／センサ要素を埋め込み、前記横軸に沿 うその縁において前記アクチュエータ／センサ要素を前記基材に剛性的に強固に 取付、前記長手軸に沿う両縁において前記アクチュエータ／センサ要素を前記基 材にゆるく取付けるステップを含むものである請求の範囲３０項に記載の方法。
37. ３７．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付けるステップが、前記アク チュエータ／センサ要素を前記基材に接着材により接着するステップを含むもの であって、これにおいて前記アクチュエータ／センサ要素は１０対１よりも大き なアスペクト比を持っており、その接着材の厚さは、そのアクチュエータ／セン サ要素の厚さとほぼ同じであるところの請求の範囲３０項に記載の方法。
38. ３８．圧電要素、磁歪要素、形状記憶合金要素、もしくは熱作動薄板要素から成 る群から前記アクチュエータ／センサ要素を選択することを含む請求の範囲３０ 項に記載の方法。
39. ３９．アクチュエータ／センサ要素を前記基材に取付けるステップが、複数のア クチュエータ／センサを前記基材に取付けることを含む請求の範囲３０項に記載 の方法。
40. ４０．複数のアクチュエータ／センサを前記基材に取付けるステップが、前記基 材の選択された直交軸に対して０°から９０°の角度を持って、互いに平行に、 少なくとも５ｍｉｌ．離して前記複数のアクチュエータ／センサ要素を取付ける ことを含む請求の範囲３９項に記載の方法。
41. ４１．さらに、前記アクチュエータ／センサ要素をフィードバックループによっ て制御するステップを含む請求の範囲４０項に記載の方法。