JPH06133566A - 解放型リニアアクチュエータ - Google Patents

解放型リニアアクチュエータ

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JPH06133566A
JPH06133566A JP4150281A JP15028192A JPH06133566A JP H06133566 A JPH06133566 A JP H06133566A JP 4150281 A JP4150281 A JP 4150281A JP 15028192 A JP15028192 A JP 15028192A JP H06133566 A JPH06133566 A JP H06133566A
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JP
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actuator
bolt
pair
actuators
actuator assembly
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JP4150281A
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English (en)
Inventor
Gordon Walter Culp
ウォルター カルプ ゴードン
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Boeing North American Inc
Original Assignee
Rockwell International Corp
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Publication date
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    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】アクチュエータによって移動された物体を迅速
に解放することが可能な解放型アクチュエータ組立体に
関するものである。 【構成】通常、ピエゾ電気型のアクチュエータが物体を
ゆっくりと移動させる。ブレーキを解放する場合や原子
炉内に制御棒を再挿入する場合のように、物体が迅速に
移動されねばならない適用場面においては、アクチュエ
ータは迅速な解放特徴を有すべきである。本発明は、ボ
ルト２８と接触し該ボルトを滑らかな歩行動作運動で移
動させる一組のアクチュエータ２４，２６を使用してい
る。該ボルトはアクチュエータにより駆動されて、滑ら
かな歩行運動で物体と係合し該物体を移動させ又は位置
決めさせる。該物体が解放されるべき場合には、該アク
チュエータが該ボルトとの接触状態から取除かれその際
に該物体を解放状態とさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リニアアクチュエータ
に関するものであって、更に詳細には、アクチュエータ
によって移動された物体を迅速に解放することが可能な
解放型アクチュエータ組立体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本願出願人の米国特許第４，９２８，０
３０号は、例えばロッド又はモータシャフトなどの物体
をウォーキング即ち歩行トラクション（牽引動作）によ
り位置決めする２軸及び３軸ピエゾ電気アクチュエータ
を開示している。リフタピエゾ電気アクチュエータ部分
は、アクチュエータのトラクション部材を物体の表面に
対して垂直に位置決めを行なう。タンゼンタピエゾ電気
アクチュエータ部分は、該アクチュエータのトラクショ
ン部材を物体の表面に対して接線方向に位置決めを行な
う。一つのアクチュエータのリフタ部分及びタンゼンタ
部分は一体的に構成され且つ独立的に電気的に制御可能
である。歩行サイクルは、リフタを活性化させてトラク
ション部材と物体との間に所定の垂直力を付与し、一方
タンゼンタが物体の表面速度に等しい速度でトラクショ
ン部材を並進運動させる。垂直力を付与し且つ除去する
期間中、トラクション部材により物体に対して何ら機械
的な仕事がなされることはない。
【０００３】該垂直力が付与されるので、接線方向の歪
がタンゼンタ部分に付加される。接線方向に力とパワー
ストローク部分期間中に移動される接線方向距離との積
が物体になされる仕事である。完全なサイクルに亘り平
均化された単位時間当りになされる仕事は、物体へ伝達
されるパワーである。
【０００４】サイクルのパワー部分の終了時に、物体と
トラクション部材との間にいまだにゼロ相対速度を維持
しているリフタにより垂直力が除去されるので、接線方
向の歪が除去される。トラクション部材が物体の表面か
らさると、該トラクション部材はリトレース、即ちそれ
は接線ストローク方向を逆にし且つ反対側の極限接線位
置に到達するまで速度を変化させ、その際に新たなスト
ロークの準備を行なう。これは、スライディング即ち摺
動が回避されるので滑らかな歩行サイクルである。一対
のアクチュエータが交互に歩行サイクルを実行し、即ち
一方のアクチュエータがパワーストロークを実施する間
に他方のアクチュエータはリトレースする。両方のアク
チュエータのトラクション部材の所定の共同的位置決め
動作は滑らかな歩行動作となる。滑らかな歩行動作は、
スライディング即ち摺動なしの中断されることがなく且
つ滑らかな牽引的動力伝達として定義される。
【０００５】ピエゾ電気物質は、通常、電気的に分極さ
れる強誘電体セラミックスである。この種類の物質は比
較的脆性であり、ほとんど引張り強度を有するものでは
ない。更に、通常キューリ温度と呼ばれる電気的分極が
不可逆的に失われる通常の室温より高い温度は比較的低
い。これらの物理的特性は歩行用アクチュエータの幾つ
かの適用場面において欠点となる。米国特許第４，９２
８，０３０号は、更に、所望により大きな機械的ストロ
ークを達成するために比較的高い印加電圧を使用するこ
とを開示している。高電圧はソリッドステート電子的駆
動装置においては好ましいものではなく、これらの装置
は比較的大きな電流で且つ低い電圧でより効率的な動作
を行なうものである。
【０００６】本願出願人の別の出願である米国特許出願
第０７／４８８，５４８号は、滑らかな歩行動作のため
に必要な非正弦的機械的波形のフーリエ発生を使用する
ことを開示している。該技術は、主に、ピエゾ電気アク
チュエータに関するものであるが、ピエゾ電気アクチュ
エータと類似した態様で機能する電磁アクチュエータに
も関連している。その利点はアクチュエータ部分の共振
励起から派生する比較的高い電気的効率及びリアクティ
ブな電気的負荷を主に駆動するパワーアンプと通常関連
するものでない比較的高い電気的安定性である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的とする
ところは、単一のアクチュエータストロークと比較して
大きな距離に亘って物体を強制的に且つ精密に位置決め
を行ない且つ前記アクチュエータストロークと相対的に
大きなクリアランスで該物体を解放する歩行用解放型ア
クチュエータ組立体を提供することである。本発明のそ
の他の目的とするところは、例えば海水中において、放
射性物質近くで、又宇宙空間においてなどの危険な環境
において動作させることの可能な解放型アクチュエータ
組立体を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、解放型
アクチュエータ組立体が提供され、位置決めされるべき
物体に対して中程度の速度で比較的大きな力を与えるこ
とが可能である。位置決めの力及び速度は独立的に且つ
電気的に制御される。軸受又はスプリングなしで且つ例
えば摺擦などの様な寿命を短くさせるメカニズムが比較
的少ない状態で物体を強制的に位置決めさせることが可
能である。複数個の所定の角度で配設したアクチュエー
タ作用方向の同時的な且つ独立的な電気的制御により直
線的方向において物体を強制的に位置決めさせ且つ解放
する。複数個の角度方向に配設したアクチュエータ作用
方向の同時的な独立的電気的制御により三つの直交する
並進方向において物体を強制的に位置決めし且つ解放す
る。潤滑剤なしで且つ潤滑シールなしで物体を強制的に
位置決めする。中程度の電圧を使用して物体を強制的に
位置決めすることが可能である。低温適用例において超
伝導体を使用することにより得られる比較的高い内部エ
ネルギ密度を使用して物体を強制的に位置決めさせるこ
とが可能である。中実装置と同等の構造的剛性でもって
物体を位置決めさせることが可能である。トラクション
表面粗さ及び起伏を吸収可能なトラクション（牽引）に
より物体を位置決めすることが可能である。
【０００９】トラクション表面をクリーニングする牽引
作用により物体を位置決めし、機械的エネルギを電気的
パワーへ変換する発電機として作用する。外部的な垂直
強制手段なしでアクチュエータにより供給される垂直牽
引力を使用して、微細環境及び無重力環境において物体
を位置決めさせることが可能である。共通の位置決めさ
れた物体上で歩行動作を行なう複数個の位置決め器を使
用することにより信頼性を増加させることを可能とする
フェールフリーモードで動作することが可能である。ほ
とんど強制的に保持された静的位置及び最小の冷却を必
要とする適用例においてフェールロックトモードで動作
することが可能である。アクチュエータコンポーネント
のマイクロ小型化を介して比較的高い位置決めエネルギ
密度となるアクチュエータ製造方法を提供することが可
能である。
【００１０】露出された電気的導体又はオーミックコン
タクトを有することのないアクチュエータを提供するこ
とが可能である。摺動型の電気的コミュテータを有する
ことのない位置決め装置を提供することが可能である。
多種類のトランスデューサ適用例の条件に従って非常に
小型のものから非常に大型のものへアクチュエータ寸法
をスケーリングすることが可能である。導体間の間隙内
での強制流体対流冷却を使用して比較的高いエネルギ密
度において動作させることが可能である。アクチュエー
タコンポーネント内部のチャンネルを介しての強制流体
対流冷却を使用して比較的高いエネルギ密度で動作さ
せ、且つ露出又は冷却剤の損失なしで真空及び宇宙空間
での動作を行なうことを可能としている。
【００１１】比較的長い寿命で且つほとんど原子核転換
なしで強烈なイオン化照射内において動作することが可
能である。比較的軽量の物質で構成することが可能であ
る。透磁性物質により集中された磁束により比較的高い
電気的効率で動作させることが可能である。磁化部分と
相互作用を行なう磁束により比較的高い電気的効率で動
作させることが可能である。ピエゾ電気及び強誘電体物
質により比較的高い電気的効率で動作させることが可能
である。ハイブリッドピエゾ電気及び磁気アクチュエー
タ物質により比較的高い電気的効率で動作させることが
可能である。フーリエ励起と結合して高い電気的効率で
動作させることが可能である。滑らかな歩行動作により
比較的高い機械的効率で動作させることが可能である。
フーリエ励起と結合された滑らかな歩行動作により比較
的高いシステム効率で動作させることが可能である。
【００１２】
【実施例】図１を参照すると、二軸アクチュエータ２が
概略的に斜視図で示されており、それは、装着用ベース
表面部分４と、トラクション部材８のトラクション表面
部分６と、リード２２により電源へ接続されている電気
機械的トランスデューサ物質からなる積層型アクチュエ
ータ本体部分１０，１２を有している。本発明において
使用されるアクチュエータは、熱的、磁気的又はその他
の何らかの手段によりパワーが与えられるものとするこ
とも可能である。アクチュエータ本体物質は、印加され
た電気信号の所定の大きさ及び極性の印加に応答して、
所定の方向にトラクション表面６を強制的に位置決めさ
せる。本体部分１０は、方向１６においてトラクション
部材８の位置決めを行ない且つ以後リフタとして呼称す
る。本体部分１２は、方向２０においてトラクション部
材８の位置決めを行ない、以後タンゼンタと呼称する。
部分１２に類似した第三本体部分（不図示）は、部分１
２の作用に対して所定の角度で第三方向１８において作
用し、従って三軸アクチュエータを構成している。トラ
クション部材位置決め方向１６，１８，２０は直交する
ものとすることが可能であり、一方、所定の相対的な角
度方向に沿って作用するものとさせることも可能であ
る。
【００１３】図２を参照すると、一部想像線でアクチュ
エータ組立体２３を概略示してあり、それは、ハウジン
グ３６と、アクチュエータ対（図１）２４及び２６と、
ボルト２８と、位置決めされるべき物体３４とを有して
いる。アクチュエータ２４及び２６は、装着表面（図１
の４）によりハウジング３６の内側表面部分に取付けら
れている。ボルト２８は二つの対向するトラクション表
面を有する棒状部材であり、該表面のうちの一方の表面
（３０）が図示されている。表面３０は別のトラクショ
ン部材８とトラクション（牽引）接触状態にある。トラ
クション垂直力はアクチュエータリフタ（図１の１０）
により完全に供給される。トラクション垂直力が付与さ
れると、ボルト２８がアクチュエータタンゼンタ（図１
の１２）により方向２０において位置決めされる。アク
チュエータ歩行動作期間中、アクチュエータ２４は、方
向２０において、ボルト２８を強制的に位置決めを行な
い、一方アクチュエータ２６はリトレースを行なう。リ
トレースにより、トラクション部材８をリフトしてトラ
クション表面３０から離脱させ且つ新たな歩行動作ステ
ップの準備としてそれらを接線運動の反対側極限位置へ
接線方向に移動させる。アクチュエータ組２４及び２６
は循環的に且つ交互に作用する。
【００１４】ボルトトラクション表面３２が位置決めさ
れた物体３４に対して所定の垂直トラクション力を付与
するまでボルト２８は方向２０の方向に移動される。位
置決めされた物体３４に対して所定の垂直力を付与する
と、ボルト２８上のアクチュエータ２４及び２６の歩行
動作が終了し且つ共同するアクチュエータリフタ及びタ
ンゼンタの動作が、他方の反対側のアクチュエータ組立
体（図３及び８参照）と連係して、ボルトトラクション
表面３２をして歩行動作させ且つその際に強制的に物体
３４を方向１６の方向において位置決めさせる。
【００１５】物体３４のトラクション表面が粗いか又は
起伏がある場合には、付加的なアクチュエータ歩行動作
ステップを行なってボルト２８を再度位置決めし且つ所
定のトラクション垂直力を再度付与する。本発明の位置
決め器は、少なくとも二対のアクチュエータ組立体を有
している。物体を位置決めするために任意の数のアクチ
ュエータ組立体を使用することが可能である。ボルト
は、所定の動作時間スケジュールに従って単独に及び任
意の組合わせでリトレースすることが可能である。多数
のアクチュエータ組立体２３を使用する場合には、一つ
乃至数個のアクチュエータ組立体が故障した場合にも位
置決め器が比較的その影響を受けることがないものとな
る。
【００１６】図３を参照すると、対向するボルト２８の
交互のトラクションストロークにより物体３４を位置決
めする二対の歩行動作型アクチュエータ組立体２３を概
略平面図で示してある。一方のボルト対の垂直力３８は
強制的な位置決めストローク１６（図２）を伴い、一方
ボルトのリトラクション（後退）４０はボルトのリトレ
ース動作を伴う。図８は、図３のものと同一の番号及び
機能的説明を使用した三対位置決め器を示した概略平面
図である。物体３４は、この例においては、３個のアク
チュエータ２３の二つの交互に動作するグループにより
位置決めが行なわれる。
【００１７】図４は図３の一つのアクチュエータ組立体
の概略側面図であり、ボルト垂直力３８を位置決めされ
るべき物体３４へ付与し、一方アクチュエータリフタが
方向４２において強制的に位置決めを行なう。物体３４
を移動させるためには、ボルト２８の片側におけるリフ
タが厚さが減少すると共に、ボルトの反対側のリフタは
厚さが増加している。
【００１８】図５は、アクチュエータリフタがちょうど
ボルト上のグリップ即ち把持状態を解放した直後の図４
のアクチュエータ組立体の状態を示した概略側面図であ
り、方向４０におけるボルト解放を示しており、その後
に、物体３４は自由状態とされ、この例においては重力
により物体３４が方向４４において自由落下するが、そ
れはその他の何らかの外部的な力とすることが可能であ
る。ボルトリトラクション（後退）ストローク４６は、
特定の適用例に従って自由落下クリアランスを与えるべ
く予め定められている。多様な種類の適用例が、数百乃
至数千のアクチュエータ歩行ステップと等価なクリアラ
ンス４６を必要としている。
【００１９】図６は図４のアクチュエータ組立体の変形
例を示した概略側面図であり、スキーノーズ（即ち、ス
キーの先端部）ボルト部分４８及びスプリング４９
（尚、簡単化のためにアクチュエータ２３は省略してあ
る）を図示している。スキーノーズ４８は隆起部４７又
は解放される物体３４から延在する何らかの突起と接触
することにより解放されるボルトを後退させる。尚、ス
プリング４９はオプションである。スキーノーズが設け
られているか否かに拘らず、該スプリングは、スライデ
ィング即ち摺動に起因するトラクション表面の損傷を回
避する正のボルト後退から利益が得られる適用例におい
て使用される。
【００２０】図７は図２のアクチュエータ組立体の変形
例を一部想像線で示しており、図２の番号付け及び機能
を部分的に残してあり、この変形例は図２の上側の組の
アクチュエータ対の代わりに中空ローラ５０を有してお
り、且つ同様の変形例（不図示）では中実のローラを有
するものとすることも可能である。中空ローラの変形例
は、主に一つの方向５２において物体３４上の力（例え
ば、位置決めされる物体３４の重量）を有する多様なク
ラスの適用例に対して使用され、その利点はアクチュエ
ータの数が少ないことである。動作について説明する
と、アクチュエータ２４がアクチュエータ２６と交互に
物体に対して強制ストローク及びリトレースストローク
を付与し、一方ローラは弾性的なコンプライアンス即ち
柔軟性を与え且つアクチュエータリフタの電気的活性状
態に拘らずアクチュエータとボルトとの間の垂直力を維
持する。中空のスプリング状ローラ実施例は、アクチュ
エータリフタストロークを、隣のトラクション部材が垂
直負荷をとる場合に、リトレースするアクチュエータト
ラクション部材を離脱状態とさせるのに必要とされるも
のよりも大きなものとすることは必要でないことを可能
としている。中空ローラ実施例は、比較的製造エラーを
吸収することが可能である。所定のローラスプリング定
数がボルトの完全な解放を防止し、従って該アクチュエ
ータが常時方向２０においてボルト位置決めを制御する
ことを必要としている。中実ローラ実施例はアクチュエ
ータリフタの作用によってのみ供給される垂直力を有し
ている。中実ローラ実施例は比較的大きな静的及び位置
決め負荷とすることが可能であり、且つリフタがそれら
の最小リフトストロークへ活性化される場合に、完全な
ボルト自由状態を与える。中実ローラ実施例は比較的精
密な製造を必要とする。
【００２１】図９は本発明位置決め器に対する制御シス
テムを示した概略図である。該制御システムは、必ずし
もそれに制限されるべきものではないが、電力源５４
と、位置決め用電気基準５６と、結合手段５８と、信号
及びパワーコンディショナ６２と、送信器６８と、受信
器７２と、コントローラ７４とを有している。該位置決
め器は、物体３４の位置決めを行なう三対のアクチュエ
ータ組立体２３と共に示してある。電気的パワー５４は
カップラ（結合手段）５８によりその上に重畳された位
置決め用基準５６を有しており、そのカップリング即ち
結合は一つ又はそれ以上のワイヤ６０を介して信号及び
パワーコンディショナ６２へ送給される。信号及びパワ
ーコンディショナ６２は、送信器６８を駆動するのに適
した形態で信号及びパワーを供給する。送信器６８は、
誘導型変圧器の一次側とすることが可能である。受信器
７２は、圧力又は閉込め容器７０内に位置させることが
可能であり、その場合には容器壁透孔の数が減少される
場合にはより信頼性が高いものとなる。受信器７２は送
信されたパワーを収集し且つ位置決め基準をコントロー
ラ７４へ転送する。コントローラ７４は電気的パワーか
ら位置決め基準を分離する。位置決め基準は、更に条件
付けが行なわれ且つ位置決め器のアクチュエータを活性
化させるコントローラ部分へ指向させるべく一時的に格
納される。システム変形例も電気的パワーを格納するこ
とが可能である。これら後者のコントローラ部分は分離
された電気的パワーを位置決め基準の条件に従ってアク
チュエータへ配分させる。アクチュエータ内部のセンサ
がマルチ導体ケーブル７８により該コントローラに対し
て位置決め器内の力の状態及び相対的なアクチュエータ
セグメント位置の情報を与える。該コントローラはセン
サのデータを使用して位置決め基準と比較してアクチュ
エータのエラー信号を最小とさせる。該位置決め器を包
含しており容器の内部に位置されているシステムコンポ
ーネントは、特定の適用例の環境を維持すべく設計され
ている。
【００２２】比較的厳しいイオン化照射のバックグラウ
ンドは、特定の適用に対して適切なポッティング乃至は
ハーメチックシールを有する磁気的アクチュエータを使
用する傾向とさせる。あるピエゾ電気アクチュエータは
ラディエーション即ち照射に対して許容性が低い場合が
あり、又比較的狭い動作温度範囲を有する場合がある
が、たとえ電気的駆動が付与されない場合であっても本
質的に堅固なものである。この様な堅牢性は非冷却型適
用例において有利である。
【００２３】図１０は本発明のディスクブレーキ実施例
の回転軸８６の周りに基本的に対称的な断面の上半分を
示しており、それは、少なくとも１個の解放型アクチュ
エータ組立体２３と、通気型ブレーキディスク８２と、
アクチュエータ支持手段３６とを有している。アクチュ
エータ組立体２３は支持手段３６と接続しており且つそ
れにより支持される歩行動作用アクチュエータ２と解放
可能手段２８とを有している。解放可能手段２８はブレ
ーキパッド８４へ接続されており且つオプションにより
中間の熱分離パッド８０を介して接続されている。接続
用の電気端子７６を介して所定の電気信号を印加する
と、アクチュエータ２がディスク摩擦表面３２上の摩擦
を介してディスク８２上のブレーキ作用に影響を与える
ブレーキパッド８４間の押圧力を変化させるために、方
向２０において解放可能手段２８を歩行動作させる。該
実施例の好適変形例においては、アクチュエータ２に対
しての全ての電気信号を取除くことにより、解放可能手
段２８を解放状態とさせ、該解放可能手段２８が方向２
０においてディスクから離れる方向に案内されて並進運
動し、該ディスクが摺擦することなしに惰性運動を行な
うことを可能とする。摺擦のない惰性運動を確保するた
めにスプリング手段（不図示）を解放可能手段２８へ付
加させることも可能である。別の好適実施例では、所定
の条件の場合に最大ブレーキ力を付与し且つ維持するた
めに、図９に関して説明したコントローラ７４手段の蓄
積した電気的エネルギを使用する。尚、該所定の条件と
は、必ずしもこれらに制限されるべきものではないが、
主電源の喪失、事故、ディスクブレーキシステムに付随
する装置のコンポーネントの故障などがある。
【００２４】図１０に示した実施例の利点は、アクチュ
エータ２の歩行動作により与えられる方向２０における
走行距離である。この走行距離はアクチュエータ２の単
独ステップの長さと比較して非常に大きい。方向２０に
おける大きなストローク範囲は摩擦表面３２における摩
耗を補償するのに必要であり、熱膨張、軸受クリアラン
ス及び通常の使用期間中、特にヘビーユーズの場合のブ
レーキの幾何学的形状を変化させるものとして知られて
いるその他の条件に起因して寸法を変化させる。アクチ
ュエータ２のリフタによる部材２８の方向２０に対して
垂直な移動は、表面３２における摩耗の凹凸をより均一
的に分布させる。
【００２５】例えばスペースシャトル及び同様な飛行物
体を停止させるような非常に高負荷の使用に適したブレ
ーキは、数千馬力を熱へ変換させる。この熱は基本的に
摩擦パッド８４の近傍に制限され、且つ熱分離体８０に
よりアクチュエータ２へ伝導、対流又は輻射されること
がほぼ防止されている。該分離体は例えばフォームセラ
ミック複合体、無機マトリクスとグラファイトファイバ
カーボンの積層体などのような低熱伝導性を持った物質
からなる強靭な耐熱性パッドから構成されている。当業
者にとって明らかな如く、摩擦表面３２間においてディ
スクに通気路を使用することにより、ディスクが回転し
ている間に熱が分散され、且つ補助的な流体付与手段に
より停止状態にあるブレーキディスクを強制対流により
冷却することが理解される。
【００２６】本発明の全ての実施例は電流を使用してい
る。アクチュエータ導体回路は支配的にリアクティブ、
通常はキャパシティブとインダクティブとの結合である
電気的インピーダンスを有している。電気的駆動手段に
よるアクチュエータの活性化は、比較的大きな量の電気
的パワー即ち電力を循環させ、そのうちの僅かな部分の
みがほとんどの適用例における歩行動作及び位置決め期
間中に機械的な仕事へ変換されるに過ぎない。該電気的
駆動手段が循環的な活性化期間中にパワーを保存する場
合には、比較的高いアクチュエータシステムの電気的効
率が得られる。ドライバの典型的な出力コンポーネント
抵抗が与えられると、変換されたパワー及びリアクティ
ブパワーをその出力コンポーネントを介して送給する駆
動手段は、変換されたパワーのみを送給する別の駆動手
段よりも効率が悪い。
【００２７】本発明の好適な駆動手段はフーリエ励起で
あり且つコントローラ（図９の７４）内に設けられてい
る。一つ又はそれ以上の対のアクチュエータを有する装
置においては、各アクチュエータ部分が複数個の層を有
しており、一つのアクチュエータのサブセット（副組）
のアクチュエータ層が別の同様のアクチュエータの対応
する層と同一の回路に電気的に接続されている。単独の
アクチュエータ又は一群の電気的に接続されたアクチュ
エータが独立的に励起されるべき場合には補助的なリア
クタンスが使用される。更に、各回路内に接続して例え
ばキャパシティブ（容量性）又はインダクティブ（誘導
性）の影響を有するカップリング及び励起手段が設けら
れている。アクチュエータサブセットは単独の層又は一
群の層を有することが可能である。好適には、励起され
る回路は一つ又はそれ以上の対のアクチュエータを有し
ている。各サブセットは所定の周波数及び振幅で電気的
（機械的ではない）共振状態において励起される。従っ
て、各サブセットはアクチュエータ全体の動作に対し正
弦波機械的ストローク部分に貢献する。アクチュエータ
のインダクタンスは電気的駆動手段のコンポーネントと
して効果的に使用することが可能である。各アクチュエ
ータのトラクション部材は、サブセット強制ストローク
貢献部分の和である機械的ストロークと共に強制的に位
置決めが行なわれる。サブセット励起周波数及び振幅は
例えば、滑らかな歩行動作に対して適切な形態の波形で
ある特定の非正弦的機械的ストローク波形に対するフー
リエ規則に従って選択される。滑らかな歩行動作リフタ
ストローク波形形態は、通常、矩形波であり、一方タン
ゼンタストローク波形形態はノッチ型対称的三角状波形
である。該ノッチは強制ストローク部分期間中にボルト
への機械的パワーの転送を与え、一方該波形対称性はア
クチュエータ組立体のアクチュエータの半分がパワース
トロークを実行し且つ他の半分がリトレースを実行する
ことを可能とする。該タンゼンタの三角形状ストローク
波形形態は余弦項及び正弦項から構成されている。一般
的には、フーリエ割合における余弦項の振幅を変化させ
ると変換される接線方向の力が変化し、一方フーリエ割
合において正弦項の振幅を変化させると、接線方向の動
作速度を変化させる。余弦グループ及び正弦グループは
物理的に別個のものであり且つ電気的に分離されてお
り、同時的に且つ独立的に電気的に制御可能なものであ
る。これらの速度及び力の制御方法は、周波数を変化さ
せる方法よりも好適である。なぜならば、周波数変化は
例えば、同調トラッキングなどのような電気的共振状態
の利点を維持するために一層複雑な回路を必要とするか
らである。トラクション部材によりボルトへ印加される
垂直力に対応するリフタグループ振幅及びリトレース期
間中にトラクション部材の離脱のために必要とされる余
分のストロークは、各場合において所定の接線方向の力
に対し摺動を防止することの必要性に従って変化され
る。接線方向の力とパワーストローク距離との積はボル
トに関して行なわれた仕事であり、そのパワーは歩行動
作サイクルに亘って平均化された単位時間当りになされ
た仕事である。同様に、リフタストロークと物体リフト
距離との積は強制ストローク部分期間中に位置決めされ
る物体に関して行なわれた仕事であり、一方該物体に与
えられたパワーはボルト歩行動作周期当りになされた仕
事である。
【００２８】フーリエ励起は、機械的パワーへ変換され
るべきエネルギを注入する比較的柔軟性のある方法を与
えている。各励起器の入力端へ供給される短いパルス
は、各回路振幅を適切なフーリエ値に維持し、その場合
の動作条件を満足させ、且つ機械的仕事へ変換されるエ
ネルギを置換させるために必要とされるものよりもより
多くのエネルギをほとんど有するものではない。励起用
パルスは、ブランコに乗っている子供に対して下方向の
インパルスを供給するのと類似して、各正弦波又は余弦
波の上昇部分期間中のどこかで供給させる。励起パルス
の形状は供給されるパルスのパワーよりもその重要性は
比較的少ない。フーリエ励起は、特定の適用の電気的駆
動手段に対してアクチュエータシステムを適応させる比
較的柔軟な方法を与えている。カップリング−励起手段
のカップリング係数は、例えばスイッチ型ＤＣ、スイッ
チ型ＡＣ、従来のパワー本線、海洋又は宇宙船本線、及
び軌道宇宙飛行物体のパワーバスなどのような多様な電
源を使用してアクチュエータを活性化すべく容易に適合
される。
【００２９】フーリエ励起は通常電気的共振と関連する
比較的高い電気的効率を与える。機械的共振を使用する
ことを回避することは、弾性的な共振体が滑らかな歩行
動作を達成することの不可能な運動である正弦波運動の
みを発生することを排除している。滑らかな歩行動作は
スライディング即ち摺動運動なしで動作と関連する比較
的高い機械的効率を与える。フーリエ励起と滑らかな歩
行動作とは、一体的となって、何れか一方のみを使用す
る場合に得られるものよりも一層高いシステム効率を得
ることを可能としている。
【００３０】通常の物質の電気抵抗は内部的なアクチュ
エータ加熱を発生させる。内部加熱の発生が防止される
場合には実効的なアクチュエータエネルギ密度が増加さ
れ、内部的に発生される熱が除去される割合と比例して
いる。冷却型アクチュエータ適用例の場合には、導体間
のクリアランスを介して流体を強制流動させる。表面積
対体積の比が比較的大きいので、無数の小型化した導体
から一層迅速に熱が除去される。小型の導体は多くの適
用例において導体間強制対流により十分に冷却される。
冷却型巨視的アクチュエータ実施例は、該導体内部に流
体チャンネル（不図示）を有している。全てのアクチュ
エータコンポーネントが内部冷却用のチャンネルを有し
ている場合には最大のエネルギ密度が得られる。ピエゾ
電気アクチュエータは、ほとんどの適用例において強制
対流冷却を必要とすることはない。
【００３１】チューブにより内部チャンネルへ供給され
且つ該内部チャンネルから除去される冷却用流体を有す
る実施例は、冷却流体への露呈なしで真空中において動
作する。内部冷却用マイクロチャンネルは小型化したア
クチュエータ実施例においてエネルギ密度を増加させ且
つ、エピタキシャル製造の困難性が増加するにも拘ら
ず、本発明の技術的範囲に包含されるものである。導体
間冷却の欠点は全てのトラクション表面を冷却剤に露呈
させることである。好適な強制対流導体間冷却用流体は
ガス又は潤滑剤でない液体である。例えば滑らかに変化
するトラクション速度トランスミッションなどのような
産業用トラクション装置を潤滑し且つ冷却するために従
来使用されている液体は本発明の好適実施例において満
足いくように動作するのにはトラクション力即ち牽引力
が不十分である。比較的大きなトラクション表面積を有
する本実施例はタイヤの雨溝に類似した幅狭の溝からな
る格子模様（不図示）を有しており、高速リフタ活性化
期間中に流体が流出することを可能としている。良好に
フィットさせたトラクション表面がガスベアリングとし
て動作することがないように、例えば毎秒数千ステップ
程度の空気又はその他のガスの存在下において比較的し
ばしばと歩行ステップを必要とする適用に対して適切な
アクチュエータのトラクション部材においても溝が使用
される。
【００３２】トラクションの性質は、リフタが、トラク
ション接触摩擦の転動又は並進静止係数の逆数と同一の
係数だけ最大の接線方向力よりも一層大きな垂直力を付
与することを必要とする。多数のアクチュエータ適用例
において、該垂直力は比較的大きく、装置の重量により
供給されるものよりもかなり大きなものであり、且つ通
常実際的なスプリングにより供給されるものよりも大き
なものである。従って、好適なアクチュエータリフタ
は、スプリング又は重量などのような外部的な条件では
なく全ての必要なトラクション用の垂直力を供給する。
重力は説明した機能にとって基本的なものではなく、無
重力及び微小重力動作を先経的に可能なものとしてい
る。
【００３３】アクチュエータ歩行動作期間中の垂直力は
比較的大きく且つ二つ又はそれ以上の対向するアクチュ
エータ対がほとんどの実際的な適用に対して使用される
ので、ボルト、従って位置決めされる物体は常時万力の
ようなグリップ即ち把持状態に保持される。三つのボル
トトラクション部材からなるグループが位置決めされる
物体のほとんどの形状のものに対し運動力学的な安定性
を与える。一つのグループの万力状のグリップは通常の
歩行動作が進行するに従い、他のグループのグリップに
より置換され、従って電気的に指示されるまで位置決め
される物体が自由状態にされることはない。トラクショ
ン部材をグリップ即ち把持することは、従来のベアリン
グ即ち軸受の条件を満足し且つその必要性を取除いてい
る。従来のベアリング即ち軸受は、転動要素であるか又
は流体膜であり、有限のクリアランス、顕著な構造的コ
ンプライアンス及び公知の摩耗メカニズムを有してい
る。対照的に、このグリップトラクション部材はゼロク
リアランスベアリングとして動作し、その剛性はモノリ
シック構成体のものに近付いている。ラビング即ち摺擦
は発生せず且つ比較的大きなトラクション接触表面積を
与えることにより接触応力は有意性のないものとされて
いる。
【００３４】図２乃至９に示した適用例は、完全な接触
状態でのトラクションを与えている。接線方向運動は何
ら摺擦又は転動を必要とするものではない。従って、転
動と関連する微小摺擦は完全に取除かれている（図７の
ローラの場合を除く）。
【００３５】アクチュエータは、比較的大きな動作力と
相応した堅牢な構成を有している。固有のベアリング機
能剛性と結合した構造の堅牢性は、比較的高い位置決め
精度を可能とする構造的剛性を与えている。本アクチュ
エータの範囲外の位置決め装置は、内部的又は補助的な
位置センサにより可能とされるものよりも一層高精度で
位置決めを与えるものではない。この様なその他の位置
決め器のベアリング及びリンク機構のコンプライアンス
は、任意的な精度の位置センサにより部分的に補償する
ことが可能であるに過ぎず、従って精々一層堅牢な装置
により潜在的に与えられる位置決め精度の一部を達成す
るものに過ぎない。装置のコンプライアンスはコンプラ
イアンスが制御帯域幅を減少し従って位置決め精度を減
少させる動的位置決め制御において一層重要である。
【００３６】本アクチュエータの多層実施例は、その隣
接するものの位置と相対的に各層の位置を測定すること
により高精度の位置決めを達成することを可能としてい
る。多くの相対的位置測定手段が公知である。好適な位
置測定手段は、二つ以上の回路を有するアクチュエータ
層実施例に対し電磁誘導を使用しており、その場合第一
回路は重畳により高周波数信号で励起される。この高周
波数信号は両方の回路のオーバーラップした区域に比例
する電圧を第二回路内に誘起させる。一つの層がその隣
のものと相対的に移動すると、そのオーバーラップする
区域が変化する。従って、該誘起された電圧は一つの層
と別の層との相対的な位置の測定値である。各層又は各
グループの層が別の周波数で励起される。該誘起された
電圧は周波数感応性増幅器により検知されてグループ間
のクロストークを回避する。実際上、誘起された電圧の
主要コンポーネントは電子的にゼロとされ、相対的な層
の位置を測定するためにその変化分のみが使用される。
別の位置測定手段はアクチュエータ部材間の容量変化に
依存するものである。
【００３７】本発明を、例えば原子炉制御棒位置決め
器、海洋プラットフォームエレベータ、流体圧シリンダ
置換物などのような比較的大型の寸法に構築する場合に
は巨視的コンポーネントが好適である。アクチュエータ
の巨視的変形例は、通常のワイヤ及び適宜の物質からな
る層から容易に構成される。丸以外の特別の形状とした
導体又は磁石は、適宜の形状のダイ即ち金型により容易
に鋳造、引抜き又は転造させることが可能である。導
体、ピエゾ電気、磁石及び透磁性物質が、特定の適用例
の必要性に従って選択される。
【００３８】本発明の小型で且つ微小的実施例を製造す
る好適な方法は、例えばエピタキシャル付着、ホトリソ
グラフィ、化学的エッチング及び物質転送関連プロセス
などのような一つ又はそれ以上の微小製造技術により比
較的小さなアクチュエータコンポーネントを形成する。
【００３９】前述した如く、比較的高い剛性を必要とす
る適用は、本来的に剛性のアクチュエータ本体物質を使
用することにより支配的な剛性を派生させる。電磁的実
施例においては、電気的に派生された剛性がアクチュエ
ータの電気機械的結合係数を増加させることにより増加
し、それはエネルギ密度の増加と共に増加する。
【００４０】ボルトを位置決めするための空間を除い
て、ハウジング３６（図２及び７）の内部全体は、保護
用物質でポッティングすることが可能である。ポッティ
ング用の物質は、ポッティング−本体界面応力を制限す
るために、アクチュエータ本体部分の運動により提示さ
れるものよりも僅かに大きな機械的コンプライアンスを
有するものが選択される。動作期間中のポッティング変
形は、比較的小さな循環的ストロークを使用する大多数
のアクチュエータ適用例において比較的小さなものであ
る。一方、アクチュエータを、各トラクション部材（図
２の８）とハウジングとの間に延在する変形可能なシー
ス（不図示）でハーメチックシールによる密封状態とさ
せる。
【００４１】図示したアクチュエータ組立体実施例は、
ボルトトラクション表面に対向した二つのアクチュエー
タ対を示している。二つのアクチュエータ対は、歩行動
作期間中に運動学的安定性を維持するために必要とされ
る最小数である。理解すべきことであるが、図示してい
ない多数の実施例は二つを超えた数のアクチュエータ対
を有している。
【００４２】本発明の非磁性実施例は、永久的な損傷な
しで中程度の強度の磁界に対する繰返しの露呈に対して
容易に生き残るが、幾つかの磁界中においては所望の通
りに機能しない場合もある。
【００４３】例えばアルミニウム電流シートなどの常磁
性層を使用する実施例は、比較的軽量の位置決め器を構
成することを可能とする。軽量の位置決め器は、例えば
軌道を回る宇宙ステーションなどの比較的輸送コストの
高い適用例において有利である。
【００４４】幾つかの適用例では、銅、銀及びアルミニ
ウムなどの通常の導体が軟化乃至は溶融する通常の電流
密度により発生することが可能であるものよりも一層大
きなアクチュエータ力を必要とする場合がある。多くの
比較的高温の超導電体は、一般的な巨視的手段により及
びエピタキシャル付着により製造される。種々の金属酸
化物から構成されるクラスの超伝導体はセラミック状の
物理的特性を有している。比較的高い圧縮応力は、剪断
及び引張りよりもセラミックによりより良好に担持され
る。明らかな如く、本発明は、負荷担持用のアクチュエ
ータコンポーネント上に支配的に圧縮応力を付与する。
【００４５】見掛けの強度は機械的コンポーネントの小
型化と共に増加することが知られている。小型のコンポ
ーネントにおける表面積対体積の比が比較的大きいにも
拘らず、物質の弱体化に貢献する微細な欠陥が表面積内
に存在する可能性は少ない。一つの限界例は、比較的少
ない格子欠陥を有する単結晶から構成したコンポーネン
トである。好適な微小的小型製造方法は、コンポーネン
トが高度に応力が課される場合に比較的高い耐久性を供
給することにより本発明に利点を与えている。更に、転
動接触に起因する消滅する程度に小さな微小的摺擦の小
さな成分を除いて、転動用磁気的コンポーネントは摺擦
を発生することはない。トラクションサイクル期間中に
大まかな摺擦が発生することのない滑らかな歩行動作と
結合して、本位置決め器は寿命を短くするようなメカニ
ズムは比較的少ない。
【００４６】図６に示した実施例のオプションとしての
スプリング及び図７のローラを除いて、本発明の好適実
施例においてはスプリング及びその他の付随的な回復力
コンポーネントは使用されておらず、その際にスプリン
グの曲げに起因する疲労及び応力により誘起される腐蝕
への付随的な傾向を回避している。しかしながら、多様
なクラスのアクチュエータ適用例は、電気的に得ること
が不可能な回復力を必要としている。多くの適用例は、
アクチュエータが位置決めした物体に対して一定の力を
供給するか又は位置決めした物体の重量を支持すること
を必要としている。磁気的アクチュエータにおいては、
スプリングが使用されない場合には、一定の力を付与す
るために定電流が必要とされ、従って連続的に熱を取除
くことを必要としている。
【００４７】アクチュエータによるストロークの強制部
分（即ち、押付け部分）期間中にのみ、位置決めした物
体に関して仕事が行なわれる。タンゼンタの強制即ち押
付け方向に対向して作用するスプリングは、所望の強制
ストロークを達成する間スプリングを変形させるための
電流の増分を必要とする。接線方向に作用するスプリン
グ内に一時的に格納される弾性エネルギは、リトレース
のために、電気的駆動手段へ帰還されることはない。従
って、スプリングを有するアクチュエータは、通常、ス
プリングのないものよりも一層大きな動作電流を必要と
し、且つ比較的低いデューティサイクルを発生する場合
があり、与えられた最大の平衡温度において位置決めし
た物体へより少ない量の有用な仕事乃至はパワーを供給
することが可能である。しかしながら、一定力のスプリ
ングに対して作用するピエゾ電気アクチュエータは、そ
の一定力があたかも存在しないようにほぼ同一のストロ
ークを発生する（しかしながら、該ストロークはアクチ
ュエータ自身の弾性的コンプライアンスにより置き換え
ることが可能である）。
【００４８】本アクチュエータは、部分的に、適切な機
能のためにトラクション即ち牽引に依存する。本発明の
全ての実施例は潤滑剤を使用するものではない。潤滑剤
は腐蝕からの保護をほとんど与えるものではなく、実際
に、歩行動作のトラクション係数を低下させることによ
りトラクション位置決めと干渉する場合がある。本発明
の非潤滑型位置決めは、真空中、宇宙空間、その他の比
較的厳しい多様な環境状態において良好に動作する。潤
滑剤が存在しないので、汚染なしで真空動作を行なうこ
とを可能としており、それはクリーンルームなどの適用
例において及び超高真空付着装置内において有利であ
る。潤滑剤が存在しないことは、更に、潤滑剤のリテー
ナ又はシールなどに対する必要性を取除いている。アク
チュエータの寿命は潤滑剤が部分的又は完全に存在しな
いことにより短縮化されるものではなく、寿命を短くす
るメカニズムであるシールの摩耗も存在しない。更に、
アクチュエータ効率は、摺擦するシールによりパワーが
散逸されることにより劣化されることはない。
【００４９】電気機械的に往復動作する本体部分を有す
る本アクチュエータは、この様な部分が外部的に機械的
に励起される場合には、発電機として動作する。歩行動
作励起に関し及びそれを超えて余分の電気的パワーがタ
ンゼンタ回路から抽出される。例えば、バッテリ駆動型
海洋プラットフォームは、格納された高さの位置エネル
ギがバッテリへ復帰される間に制御されて下降される。
ロスなしでリアクティブパワーを循環させる電気的励起
が、比較的高い発電機効率を与える。
【００５０】上述したリフタ実施例がリフタ電流が印加
される場合にリフタ力を付与する。アクチュエータのピ
エゾ電気及びその他の電気的変形可能変形例（不図示）
は、ゼロ励起で付与される完全なリフタ力を有してお
り、且つ励起が印加される場合にリフタ力が除去され、
フェールロック型として知られている。フェールロック
型アクチュエータは、共通の位置決めされるコンポーネ
ントを位置決めする冗長なアクチュエータ組立体の使用
を排除するが、ある適用例においては付随的な復帰力ス
プリングを除去する。フェールロック型アクチュエータ
は、ほとんどの時間に亘り比較的大きな力に対向して位
置を保持する流体圧シリンダなどに対する置換物として
作用する。
【００５１】イオン化ラディエーション（照射）環境に
おける本発明の適用例は、原子炉における燃料棒及びモ
デレータ棒の位置決め動作である。原子炉のパワーは、
制御棒がリアクタコア又はパイルから引抜かれる範囲と
共に増加する。スクラムと呼ばれる緊急の場合には、モ
デレータ棒が自由状態とされてコア内に迅速に降下され
る。この棒の挿入は高度に信頼性があるものでなければ
ならない。該棒及び全ての棒位置決めコンポーネントが
信頼性をもって動作し且つ最大で４０年までの期間の間
予測性をもって動作するものであることが望ましい。水
遮断型原子炉は、幾つかの位置決めコンポーネントを浸
漬させ、水の腐蝕をラディエーションの危険性に加えて
いる。腐蝕は、不可避的に、棒の表面を粗雑なものとさ
せる。ボール又はローラを有する転動要素ベアリング
は、転動接触部における応力腐蝕のために、比較的短い
寿命となっている。本発明の位置決め器（図７を除く）
は、転動要素ベアリングを有するものではない。従来の
ベアリング機能は、前述した如くトラクション表面によ
り充足されている。更に、トラクション表面は、全トラ
クション部材区域に亘り力を付与し、その際に接触圧を
比較的低くすることにより応力を最小とさせている。
【００５２】海中エンジニアリング及び探査は、部分的
に、潜水ロボット装置に依存し、該装置は比較的高い圧
力において且つ高い腐蝕性の塩水中において信頼性をも
って且つ効率的に動作するものでなければならない。本
発明のポッティング及びハーメチックシールを付した変
形例は、シールを使用することなしに高圧を維持するも
のである。大きな機械的運動がシールを介して通過する
ことはない。本発明により位置決めされた海洋プラット
フォームは、特定のプラットフォームの浮力及び流体的
抗力に依存して、解放された場合にゆっくりと又は速く
下降することが可能である。解放動作は、例えばフジツ
ボなどのような表面凹凸を位置決め器が吸収することを
可能としている。更に、トラクションによる位置決めに
対して必要とされる比較的大きな垂直力は、本位置決め
器がそれに沿ってボルトが移動するロッドの表面をクラ
ッシュし且つクリーニングすることを可能とし、該装置
の寿命を効果的に延長させることを可能としている。ト
ラクション表面に残存する破片の上をボルトの再位置決
めにより歩行動作される。残存する物質が滑りやすいも
のである場合（フジツボの内臓）、内部アクチュエータ
センサがその存在を検知し且つトラクション表面を積極
的に擦ってクリーニングする動作モードを開始する（足
の引き摺り動作）。ある物質は元の物質よりも一層滑り
やすい性質の酸化物及び錯塩を形成する。これらも検知
され且つ擦り落とすことが可能である。
【００５３】図示した実施例は丸いロッド即ち棒上に作
用する。理解すべきことであるが、多様なクラスの実施
例が、丸い形状以外の形状を有する物体の位置決めを行
なうことが可能である。本発明の技術的範囲に包含すべ
きものとして意図されているその他のものは、固定した
位置決め器に対し相対的に一つ又はそれ以上の物体を位
置決めすること、及び、別法として、一つ又はそれ以上
の固定した物体に対し相対的にそれ自身が位置決めを行
なう一つ又はそれ以上の位置決め器の場合である。
【００５４】要するに、解放型歩行用アクチュエータ
は、急激的に大きなクリアランスの解放、中程度の速
度、位置決めの最高の剛性及び制御、高い電気的効率、
高い機械的効率、自己診断機能、自己清掃機能、及び寿
命短縮メカニズムがほとんどないことなどの特徴を有し
大きな力を付与することの可能な新規な装置を構成して
いる。主に予測される適用例は、海洋船、原子炉ロッド
位置決め器、深海ロボットなどがある。本発明を適用し
た自己充足的な電源を持った装置は、効果的に、発電機
として位置決め器を動作することにより位置エネルギを
回復することが可能である。
【００５５】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 積層型本体及びトラクション部材を有する電
気的歩行動作アクチュエータを示した概略斜視図。
【図２】 本発明のアクチュエータ組立体の一部想像線
で示した概略斜視図。
【図３】 本発明の二対位置決め器を示した概略平面
図。
【図４】 トラクション位置決め動作を示したアクチュ
エータ組立体の概略側面図。
【図５】 位置決めすべき物体を解放するアクチュエー
タ組立体を示した概略側面図。
【図６】 付加的な解放安全特徴を有するアクチュエー
タ組立体の変形例を示した概略側面図。
【図７】 一組のアクチュエータの代わりにローラを設
けた位置決め器変形例を示した概略斜視図。
【図８】 運動的安定性のために三対のアクチュエータ
を具備する位置決め器実施例を示した概略平面図。
【図９】 原子炉及びその他の圧力装置に対する好適な
電気的駆動手段を使用した位置決め器システムを示した
概略図。
【図１０】 ディスクブレーキの上半分を示した概略断
面図。
【符号の説明】
２３ アクチュエータ組立体 ２４，２６ アクチュエータ ２８ ボルト ３４ 位置決めすべき物体 ３６ ハウジング
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 41/09

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 解放型アクチュエータ組立体において、
    物体と係合し且つ移動させるためのボルトが設けられて
    おり、前記ボルトは端部及び側部を有しており、前記ボ
    ルトの片側に一対のアクチュエータが設けられると共に
    前記ボルトの反対側にも一対のアクチュエータが設けら
    れており、各対におけるアクチュエータは前記ボルトと
    係合し且つ移動させるために隣接しており、前記物体に
    隣接してハウジングが設けられており、前記アクチュエ
    ータは前記ハウジングに取付けられており、前記アクチ
    ュエータはリフタ部分とタンゼンタ部分とを有してお
    り、前記リフタ部分とタンゼンタ部分とは一体となって
    前記ボルトを移動させるための第一機能及び第二機能を
    発生させ、前記第一機能において、前記物体を係合させ
    るか又は解放するために前記物体に関して直交方向に前
    記ボルトを移動させるために前記タンゼンタ及びリフタ
    を制御して一体的に動作させる手段が存在し、前記第二
    機能において、前記物体を移動させるために前記物体に
    関して接線方向に前記ボルトを移動させるために前記タ
    ンゼンタ及びリフタを制御して一体的に動作させる手段
    が存在することを特徴とする解放型アクチュエータ組立
    体。
  2. 【請求項２】 請求項１において、各対のアクチュエー
    タが第一アクチュエータと第二アクチュエータとを有し
    ており、前記第一機能が１サイクルを有することにより
    前記ボルトを移動させ、その際に前記第一アクチュエー
    タがそのリフタ部分を延長させて前記ボルトの表面と接
    触し、次いで前記タンゼンタ部分が前記ボルトを前記物
    体に向けて又はそれから移動させ、次いで前記リフタ部
    分が後退して前記アクチュエータを前記ボルトから離す
    方向にリフトし且つ前記タンゼンタ部分がその開始位置
    へ後退して前記サイクルを完了し、前記第二アクチュエ
    ータが前記第一アクチュエータと１８０度の位相ずれで
    もって同一のサイクルを介して進行し、各対からの前記
    第一アクチュエータ又は前記第二アクチュエータが常に
    前記ボルトと接触しており、その際に常に前記ボルトを
    保持していることを特徴とする解放型アクチュエータ組
    立体。
  3. 【請求項３】 請求項１において、前記一対のアクチュ
    エータが第一アクチュエータ及び第二アクチュエータを
    有しており、前記第二機能が１サイクルを有することに
    より前記ボルトを移動し、その際に、前記全てのアクチ
    ュエータにおけるリフタが同時的に一方向に移動し、一
    方前記ボルトが前記物体と係合して、その際に前記物体
    を移動し、次いで、前記ボルトが前記第一機能により前
    記物体との接触状態から引抜かれ、且つ前記リフタが反
    対方向に移動され、次いで前記第一機能が前記ボルトを
    移動させて前記物体と接触状態とし且つ前記サイクルが
    繰返し行なわれることを特徴とする解放型アクチュエー
    タ組立体。
  4. 【請求項４】 請求項２において、前記第二機能が１サ
    イクルを有することにより前記ボルトを移動させ、その
    際に、前記全てのアクチュエータにおけるリフタが同時
    的に一方向に移動し、一方前記ボルトが前記物体と係合
    し、従って前記物体を移動させ、次いで前記ボルトが前
    記第一機能により前記物体との接触から引抜かれ且つ前
    記リフタが反対方向に移動され、次いで前記第一機能が
    前記ボルトを移動させて前記物体と接触状態とさせ且つ
    前記サイクルが繰返し行なわれることを特徴とする解放
    型アクチュエータ組立体。
  5. 【請求項５】 請求項１において、第一対及び第二対の
    二対のアクチュエータ組立体が設けられており、各対は
    前記物体の両側にそのアクチュエータ組立体を有してお
    り、前記第一対のアクチュエータ組立体はそれらのボル
    トが延在して前記物体と同時的に接触し、前記物体を同
    時的に移動させ、前記物体から同時的に引抜かれ且つリ
    トレースして同時的にそれらのサイクルを完了するよう
    に制御されるサイクルを有しており、且つ前記第二対の
    アクチュエータ組立体は、それらのボルトが延在して同
    時的に前記物体と接触し且つ前記物体を同時的に移動
    し、前記物体から同時的に引抜かれ且つリトレースして
    同時的にそれらのサイクルを完了するように制御される
    サイクルを有しており、前記第一対のアクチュエータ組
    立体及び前記第二対のアクチュエータ組立体が、一対の
    ボルトが接触状態にあり且つ常に前記物体を保持するよ
    うに互いに１８０度位相がずれたサイクルを有すること
    を特徴とする解放型アクチュエータ組立体。
  6. 【請求項６】 請求項１において、第一対と、第二対
    と、第三対の三対のアクチュエータ組立体が設けられて
    おり、各対は前記物体の反対側にそのアクチュエータ組
    立体を有しており、各対のアクチュエータ組立体からの
    一つのボルトはそれらのボルトが延在して同時的に前記
    物体と接触し、前記物体を同時的に移動し、前記物体か
    ら同時的に引抜かれ且つリトレースしてそれらのサイク
    ルを同時的に完了するように制御される一致したサイク
    ルを有しており、前記第一、第二及び第三対のアクチュ
    エータ組立体は互いに１８０度位相がずれた各ボルトに
    対するサイクルを有していることを特徴とする解放型ア
    クチュエータ組立体。
  7. 【請求項７】 請求項１において、前記ボルトが前記物
    体と係合することから解放するために前記全てのリフタ
    を同時的にリトレースさせるための手段が設けられてい
    ることを特徴とする解放型アクチュエータ組立体。
  8. 【請求項８】 請求項１において、一対のアクチュエー
    タが前記ボルトと圧縮接触状態にある１個のローラと置
    換されていることを特徴とする解放型アクチュエータ組
    立体。
  9. 【請求項９】 請求項７において、前記ボルトがスキー
    ノーズを有しており且つ前記物体が前記スキーノーズと
    接触し且つ前記ボルトを前記物体と非接触状態に移動さ
    せる隆起部を有することを特徴とする解放型アクチュエ
    ータ組立体。
  10. 【請求項１０】 請求項１において、前記物体が原子炉
    における制御棒であることを特徴とする解放型アクチュ
    エータ組立体。
  11. 【請求項１１】 請求項１において、前記制御手段がア
    クチュエータ移動信号を前記アクチュエータ組立体へ伝
    送する手段を有することを特徴とする解放型アクチュエ
    ータ組立体。
  12. 【請求項１２】 請求項１において、前記制御手段が前
    記リフタ部分及びタンゼンタ部分からの位置情報を前記
    制御器へ供給する手段を有することを特徴とする解放型
    アクチュエータ組立体。
  13. 【請求項１３】 請求項１において、前記ボルトの各側
    部に少なくとも二対のアクチュエータが設けられている
    ことを特徴とする解放型アクチュエータ組立体。
  14. 【請求項１４】 請求項４において、第一対と第二対の
    二対のアクチュエータ組立体が設けられており、各対は
    前記物体の両側にそのアクチュエータ組立体を有してお
    り、前記第一対のアクチュエータ組立体は、それらのボ
    ルトが延在して同時的に前記物体と接触し、前記物体を
    同時的に移動し、前記物体から同時的に引抜かれ且つ同
    時的にリトレースしてそれらのサイクルを完了するよう
    に制御されるサイクルを有しており、前記第二対のアク
    チュエータ組立体は、それらのボルトが延在して前記物
    体と同時的に接触し且つ前記物体を同時的に移動し、前
    記物体から同時的に引抜かれ且つ同時的にリトレースし
    てそれらのサイクルを完了するように制御されるサイク
    ルを有しており、前記第一対のアクチュエータ組立体及
    び前記第二対のアクチュエータ組立体が、一対のボルト
    が常に前記物体と接触状態にあり且つそれを保持するよ
    うに互いに１８０度位相がずれたサイクルを有すること
    を特徴とする解放型アクチュエータ組立体。
  15. 【請求項１５】 請求項４において、第一対と、第二対
    と、第三対の三対のアクチュエータ組立体が設けられて
    おり、各対は前記物体の反対側にそのアクチュエータ組
    立体を有しており、各対のアクチュエータ組立体からの
    一つのボルトが、それらのボルトが延在して同時的に前
    記物体と接触し、前記物体を同時的に移動し、前記物体
    から同時的に引抜かれ且つ同時的にリトレースして前記
    サイクルを完了するように制御される一致したサイクル
    を有しており、前記第一、第二及び第三対のアクチュエ
    ータ組立体が互いに１８０度位相のずれた各ボルトに対
    するサイクルを有することを特徴とする解放型アクチュ
    エータ組立体。
  16. 【請求項１６】 請求項４において、前記ボルトを前記
    物体との係合状態から解放させるために前記全てのリフ
    タを同時的に後退させる手段が設けられていることを特
    徴とする解放型アクチュエータ組立体。
  17. 【請求項１７】 請求項５において、前記ボルトを前記
    物体との係合から解放するために全てのリフタを同時的
    に後退させる手段が設けられていることを特徴とする解
    放型アクチュエータ組立体。
  18. 【請求項１８】 請求項６において、前記ボルトを前記
    物体との係合状態から解放させるために前記全てのリフ
    タを同時的に後退させる手段が設けられていることを特
    徴とする解放型アクチュエータ組立体。
  19. 【請求項１９】 ディスクブレーキ用解放型アクチュエ
    ータ組立体において、ディスクブレーキ上のディスクと
    係合するためのディスクブレーキパッドを有するボルト
    が設けられており、前記ボルトの片側に一対のアクチュ
    エータが設けられると共に前記ボルトの反対側に一対の
    アクチュエータが設けられており、各対の該アクチュエ
    ータは前記ボルトと係合し且つ移動させるために隣接し
    ており、前記アクチュエータはディスクブレーキのディ
    スクに隣接してハウジングに取付けられており、前記ハ
    ウジングは前記ボルトブレーキパッドが前記ディスクと
    係合する箇所から前記ディスクの反対側へ延在する第二
    ブレーキパッドを具備するアームを有しており、前記ア
    クチュエータはリフタ部分とタンゼンタ部分とを有して
    おり、その際に前記リフタ部分及びタンゼンタ部分は一
    体となって前記ボルトを移動させるための第一機能及び
    第二機能を発生し、前記第一機能において、前記ディス
    クブレーキのディスクに関して垂直に前記ボルトを移動
    させ従って前記ブレーキパッドが前記ディスクブレーキ
    と係合するカリパとして作用することが可能であるよう
    に前記タンゼンタとリフタとを一体的に動作させるべく
    制御する手段が設けられており、前記第二機能におい
    て、前記ブレーキパッドが前記ディスクブレーキ上のデ
    ィスクから脱離することが可能であるように前記ボルト
    を解放する手段が設けられていることを特徴とする解放
    型アクチュエータ組立体。
  20. 【請求項２０】 請求項１９において、各対のアクチュ
    エータが第一アクチュエータと第二アクチュエータとを
    有しており、前記第一機能が１サイクルを有することに
    より前記ボルトを移動させ、その際に前記第一アクチュ
    エータがそのリフタ部分を延長させて前記ボルトの表面
    と接触させ、次いで前記タンゼンタ部分が前記ボルトを
    前記ディスクブレーキ上のディスクへ向け又はそれから
    離れて移動させ、次いで前記リフタ部分がリトレースし
    て前記アクチュエータを前記ボルトから離してリフトさ
    せ且つ前記タンゼンタ部分がリトレースしてその開始位
    置へ復帰してそのサイクルを完了し、前記第二アクチュ
    エータが前記第一アクチュエータと１８０度位相をずら
    して同一のサイクルを介して進行し、各対からの前記第
    一アクチュエータ又は第二アクチュエータの何れかが常
    に前記ボルトと接触しており、従って常時前記ボルトを
    保持することを特徴とする解放型アクチュエータ組立
    体。
  21. 【請求項２１】 請求項１９において、前記対のアクチ
    ュエータが第一アクチュエータと第二アクチュエータと
    を有しており、前記第二機能が前記ディスクブレーキの
    ディスクから前記ブレーキパッドを解放し、その際に、
    全アクチュエータにおけるリフタが後退して、従って前
    記ボルトを解放することを特徴とする解放型アクチュエ
    ータ組立体。
  22. 【請求項２２】 請求項２０において、前記対のアクチ
    ュエータが第一アクチュエータと第二アクチュエータと
    を有しており、前記第二機能が前記ディスクブレーキの
    ディスクから前記ブレーキパッドを解放し、その際に前
    記アクチュエータの全てにおけるリフタが後退して、従
    って前記ボルトを解放することを特徴とする解放型アク
    チュエータ組立体。
  23. 【請求項２３】 請求項２２において、前記ブレーキパ
    ッドが、前記アクチュエータが前記ボルトから取除かれ
    る場合に、前記ディスクブレーキのディスクから前記ブ
    レーキパッドを取除くためのスプリング手段を有するこ
    とを特徴とする解放型アクチュエータ組立体。
  24. 【請求項２４】 解放型アクチュエータを得る方法にお
    いて、物体と接触し且つ歩行動作を行なうボルトを歩行
    動作させるためのアクチュエータ手段を有することを特
    徴とする方法。
  25. 【請求項２５】 請求項２４において、前記アクチュエ
    ータが前記ボルトを解放し、前記ボルトが前記物体を解
    放することを特徴とする方法。
  26. 【請求項２６】 解放型アクチュエータ組立体におい
    て、対向する内側表面を有するハウジングが設けられて
    おり、前記対向する内側表面にそれぞれ固定された電気
    的変形可能二軸歩行用アクチュエータが設けられてお
    り、前記電気的変形可能アクチュエータを制御するため
    の電気信号を発生する手段が設けられており、前記電気
    信号を前記アクチュエータへ供給する手段が設けられて
    おり、側部と端部とを持ったボルトが設けられており、
    前記側部は前記アクチュエータと係合するために前記ア
    クチュエータに近接しており、前記ボルトの端部は前記
    ハウジング外部へ延在しており且つ前記物体と係合する
    ために前記物体に近接しており、前記アクチュエータ
    は、前記ボルトが前記アクチュエータにより歩行動作さ
    れて位置決め可能な物体をトラクションにより強制的に
    位置決めさせ且つ前記ボルトを解放して前記位置決め可
    能な物体を離隔した状態で解放させるように前記信号に
    応答することを特徴とする解放型アクチュエータ組立
    体。
  27. 【請求項２７】 解放型アクチュエータ組立体におい
    て、対向する内側表面を持ったハウジングが設けられて
    おり、前記対向する内側表面にそれぞれ固定した電気的
    変形可能三軸歩行用アクチュエータが設けられており、
    前記電気的変形可能アクチュエータを制御するために電
    気的信号を発生する手段が設けられており、前記電気的
    信号を前記アクチュエータへ供給する手段が設けられて
    おり、側部と端部とを持ったボルトが設けられており、
    前記側部は前記アクチュエータと係合するために前記ア
    クチュエータに近接しており、前記ボルトの端部は前記
    ハウジング外部に延在しており且つ前記物体と係合する
    ために前記物体に近接しており、前記アクチュエータ
    は、前記ボルトが前記アクチュエータにより歩行動作さ
    れて位置決め可能な物体をトラクションにより強制的に
    位置決めし且つ前記ボルトを解放して前記位置決め可能
    な物体を離隔した状態に解放させるように前記信号に応
    答することを特徴とする解放型アクチュエータ組立体。
JP4150281A 1991-06-10 1992-06-10 解放型リニアアクチュエータ Pending JPH06133566A (ja)

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