JPH10504765A - 精密に制御可能なフレキシブルなアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明によればコイルばね形のアクチュエータが提供される。その際、このコイルばねはＳ字型の横断面プロフィルを有しており、下方のエッジと、隣り合うばね巻回体の上方のエッジとが重なり合うように構成されている。このばねに設けられている複数のアイに沿って案内される引張ケーブルによってばねを湾曲させたり縮めたりすることができ、有利には、重なり合ったエッジの周囲にループ状に案内されるさらに別の引張ケーブルにより、ばねを再び伸張させることができる。これに加えて、重なり合った領域に調整部材の形でブロック手段が設けられており、これによって隣り合うばね巻回体を所期のようにブロックすることができる。本発明によるアクチュエータによれば、ブロック手段と共働させて引張および押圧力を巧みに用いることで、任意の形状を与えることができる。適用分野として、オフィス環境や家庭環境で使用するためのサービスロボットあるいは低コストの製造ロボットが挙げられる。

Description

【発明の詳細な説明】 精密に制御可能なフレキシブルなアクチュエータ 複雑な操作でも機械により実行させようとすることが多くなってきている。た いていの事例では、近づくことのできないような場所あるいは人間にとって危険 な場所も、アクチュエータによって到達できるよう構成されていなければならな い。この種のアクチュエータの実例は、工業における製造で使用されるロボット アームや、たとえばグリッパのために用いられるマイクロアクチュエータである 。 工業で使用されるアクチュエータはいっそう複雑な装置であり、これは数多く のセンサ機構を装備しており、その運動メカニズムのためには煩雑な調整やコン トロールが必要とされる。いわゆるハイテク分野以外の領域での機械化が進むに つれて、コストをかけずに製造することができかつ簡単にコントロール可能なア クチュエータを利用できるようにすることが望ましいように思われる。このよう なローコストの装置を将来的に投入しようとする分野としては、たとえばオフィ スや家事の分野でのサービスロボットにおいて使用できるものと考えられる。 アクチュエータは多数、知られている。アメリカ合衆国特許第３２６６０５９ 号によれば、バイアスされ たフレキシブルなアームが公知である。このアームを形成するために、Ｕ字型の 横断面プロフィルをもつ金属ストライプが螺旋状にねじられる。このようにして 構成されたそれぞれ２つのストライプによって、１つのアームが形成される。そ の際、このアームは、螺旋状にねじられた両方の金属ストライプのＵ字型のプロ フィルが互いに交差されるように構成されている。つまり１つのアームを構成す るためには、一方のＵ字型プロフィルがアームの長手方向軸に関して外側を指し 、他方のＵ字型プロフィルがアームの長手方向軸に関して内側を指すようにした それぞれ１つの金属ストライプが必要である。この場合、金属ストライプをコイ ルばねによってバイアスすることができる。アームを延ばしたり縮めたりするた めに、適切に案内された引張ケーブルが用いられる。 本発明の課題は、次のようなフレキシブルなアクチュエータを提供することに ある。すなわち、殊に伸張方向において著しく大きな弾性の変形能力を有し、利 用可能な力をそのいかなる運動方向においても設定可能であり、しかも任意の大 きさの固定セグメントと可動セグメントに自由に分けることができるよう構成す ることにある。 本発明によればこの課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成により解決され る。 従属請求項には、本発明の有利な実施形態が示され ている。 本発明によるアクチュエータの格別な利点は、このアクチュエータが広い範囲 で長手方向に弾性的なコイルばねにより構成されることである。このことにより 著しく簡単に、アクチュエータの第１の端部に取り付けられるエフェクタのため に動きの大きなあそびが得られる。本発明によるアクチュエータがさらに有する 利点とは、制御ないし調整をそれほど精確に実行しなくてもよいことであり、あ るいは高精度なセンサ機構を省略できることである。その理由は、たとえば第１ の端部に取り付けられるエフェクタが衝突したとき、アクチュエータの弾性的な 変形特性によって、対象物を損傷させないよう構成されているからである。巻回 体プロフィル形状の特別な形態によれば、抑え手段を設け場合によりそれを作動 させることと共働して、引張ケーブルによりばね定数とは無関係な力をもたらす ことができるようになる。 殊に有利には、本発明によるアクチュエータに対し任意の形状を与えることが できる。共働するある１つの種類の引張ケーブルによりアクチュエータを縮める ことができるし、別の種類の引張ケーブルによってアクチュエータを伸ばすこと ができる。別個に制御可能でありコイルばねにおける隣り合う巻回体を互いにブ ロック可能な抑え手段と共働して、アクチュエータの任意の湾曲した形状でも伸 張した形状でも実現できる 。なぜならばこのアクチュエータを、任意の長さにわたり硬直させたり柔軟にさ せたりできるからである。 隣り合うコイルばね巻回体は互いに著しく狭い間隔を有しているので、本発明 によるアクチュエータにおいて次のような調整手段を設けるのが有用である。す なわち、平行ゾーンにおいて２つの隣り合うばね巻回体を互いにブロックするブ ロック手段を動かすためにこの調整手段が作動されると、その長さが変化するか または位置が変化するよう、この調整手段を構成するのが有用である。 好適なコンパクト構造を実現する目的で有意義であるのは、コイルばね伸張用 の引張ケーブルと、コイルばね圧縮用の引張ケーブルとを、互いに平行に案内す ることである。 殊に好適であるのは、たとえば圧電式、液圧式、熱的、空気圧式、静電的なら びに磁気的な構成のように、低コストであり簡単に制御可能な調整部材を組み込 むことである。 さらに好適には本発明によるアクチュエータには、２つの隣り合うばね巻回体 を摩擦により互いにブロックするブロック手段が設けられており、これによりア クチュエータのための製造コストが低減する。 抑え手段としてロッドを設け、このロッドが隣り合うばね巻回体における孔と 係合するよう構成するのが、殊に好適である。それというのは、これは技術的に 簡単に実現できる抑え手段だからであり、低コストで製造できるからである。 有利には本発明によるアクチュエータの場合、平行ゾーン内において各引張ケ ーブルに１つの抑え手段が設けられている。このことにより、アクチュエータを 湾曲した形状においてもブロックできるようになり、その際、抑えによって著し く高い安定性が達成される。 本発明によれば、導電性の引張ケーブルとばねを用いるのが有利である。なぜ ならば、そのようにすることで調整部材に簡単に電流を給電できるからである。 有利には本発明によるアクチュエータは、３つの端子をもつ調整部材を有して おり、この場合、第１の端子から第２の端子へ接続が形成され、調整部材がスイ ッチングされると、第２の端子が第３の端子と接続される。有利にはこのことに より、信号をこのようにシリアルにスイッチングしていけば、３つの信号ライン だけで任意に多くの調整部材を制御できるようになる。 電流回路遮断用のスイッチを個々の端子に好適に取り付けることで、引張ケー ブルを介して引張および押圧力を巧みに適用し、必要に応じて個々の抑え部材を 作動させたりリリースしたりすることで、任意の形状になるようアクチュエータ を外部から制御できる。 次に、図面を参照しながら本発明について詳細に説 明する。 図１は、略示されたアクチュエータを３つの異なる動作状態で示す図である。 図２は、アクチュエータに対する運動制御の基本原理を示す図である。 図３は、本発明によるアクチュエータの一部分とそれに属する切断面を示す図 である。 図４は、調整部材を備えた本発明によるアクチュエータの実例を示す断面図で ある。 図５は、種々の調整部材の実例を示す図である。 図６は、３つの端子を備えた調整部材の動作を説明する図である。 図７は、７つの調整部材の制御に関する実例を示す図である。 図１に示されているように、コイルばねＳの圧縮によりアクチュエータを動か すために設けられた本発明によるアクチュエータの部分は、弾性のコイルばねＳ により構成されており、これはたとえば弾性のプラスチック材料またはスチール により形成することができる。機械的な関係およびそれに伴う動作原理を理解し やすくする目的で、まずはじめに本発明によるアクチュエータのこの部分につい て詳細に説明する。 このコイルばねＳに沿って、引張ケーブルＺ１〜Ｚ３のためのガイドアイＯＥ が均等に配分されて取り付けられている。さらに図１に示されているように、各 引張ケーブルはアクチュエータに沿ってほぼ軸線に平行に延在している。これら の引張ケーブルＺ１〜Ｚ３は、コイルばねＳの端部Ｅ１に取り付けられている。 さらにそれらの引張ケーブルは、各アイＯＥを通って案内されており、コイルば ねＳの端部Ｅ２から自由に動くように出ている。図１にはさらに、本発明による アクチュエータのそれぞれ異なる３つの運動状態が示されている。 図１ａには、引張ケーブルＺ１を引張する様子が示されている。端部Ｅ２が固 定されているものとすればこの引張によって、引張ケーブルＺ１の案内されてい る各アイが互いに近づくように押し付け合わせられるようになる。このことで本 発明によるアクチュエータは、引張ケーブルＺ１の方向に曲げられる。これと同 時に、自由に運動する引張ケーブルＺ２およびＺ３はアクチュエータの中へと引 き込まれる。 図１ｂには、引張ケーブルＺ２に関する同様の実例が示されている。引張ケー ブルＺ２を引張することで端部Ｅ１が図面を見ている者の方向へと動かされ、こ れに応じて本発明によるアクチュエータが曲げられる。この場合、引張ケーブル Ｚ１とＺ３は相応のガイドアイを通ってアクチュエータの中へと引き込まれる。 図１ｃには、本発明によるアクチュエータを縮める様子が示されている。この ような圧縮は、３つの引張ケーブルＺ１〜Ｚ３を同時に引張することによって達 成される。端部Ｅ２が固定されていればこの引張によって、コイルばねＳがその 長手方向に沿って短くなる。このため、端部Ｅ１に取り付けられているエフェク タはコイルばねＳの長手方向に沿って動かされる。本発明によるアクチュエータ のこのような構成によって、コイルばねＳの長さに対応する半径をもつ球体内の ほぼいかなる点においても、エフェクタを操れるようになる。 図２ａおよび図２ｂには、この種のアクチュエータが運動したときの基本的な 動作を示す目的で、本発明によるアクチュエータの２つの断面が示されている。 この断面図は、アクチュエータにおけるばねの長手方向軸を含み、コイルばねの すべての巻回体がこの軸で１度交差するような断面を選ぶことによって得られた ものである。この部分図には、交差した個々の巻回体が示されている。他に何の 記載もなければ、図２ならびに以下の図面ではこの表示方式を用いるものとする 。この部分図から本発明によるアクチュエータのためのコイルばねを得るために は、ばねの長手方向軸を中心に回転させ、その際、ばねの長手方向軸に沿って並 進運動をさせる必要がある。 詳細には図２には、１つのアクチュエータにおける隣り合う２つの巻回体Ｗ１ およＷ２が示されている。さらに、その上方の湾曲して突出したエッジＲ１とそ の下方の湾曲して突出したエッジＲ２とが示されてい る。この場合、プロフィルＷ２はその下方の湾曲して突出したエッジＲ２で支持 体Ａに固定されている。アクチュエータを動かすために、本発明によるアクチュ エータの端部Ｅ１に引張ケーブルＺ１およびＤ１が取り付けられている。図２ａ には、このアクチュエータが縮められた状態にありコイルばねが圧縮されている 状態で、本発明によるアクチュエータの一部分の断面が示されている。このこと はたとえば、引張ケーブルＺ１がアクチュエータから引き出されている様子から わかる。 そのほかに図２ａには、アクチュエータに引き込まれている引張ケーブルＤ１ も示されている。さらにこの図には、この引張ケーブルＤ１によりアクチュエー タの巻回体Ｗ２の上方のエッジＲ１とアクチュエータの巻回体Ｗ１の下方のエッ ジＲ２を取り囲んでいる様子も示されている。これによりこの引張ケーブルは、 それら両方のエッジの周囲でループを成している。 図２ｂには、今度はアクチュエータが伸張状態で、本発明によるアクチュエー タにおける巻回体の断面が示されている。このことはたとえば、引張ケーブルＺ １がこの場合には完全にアクチュエータの中に引き込まれていることからもわか るし、引張ケーブルＤ１がアクチュエータから引き出されていることからもわか る。つまり図２ｂのアクチュエータは、図２ａのアクチュエータにおいて引張ケ ーブルＤ１を引張した結果 として生じたものである。そしてこの場合、以下のことが行われる： 本発明によるアクチュエータの巻回体Ｗ２は、固定的に支持されている。引張 ケーブルＤ１は、本発明によるアクチュエータの巻回体Ｗ１の端部Ｅ１に取り付 けられている。ここで引張ケーブルＤ１を引張すると、巻回体Ｗ１の下方のエッ ジＲ２と巻回体Ｗ２の上方のエッジの周囲で引張ケーブルＤ１により形成された ループが、この引張によって小さくなる。そしてこの結果、本発明によるアクチ ュエータの巻回体Ｗ２の上方のエッジＲ１と、本発明によるアクチュエータの巻 回体Ｗ１の下方のエッジＲ２が互いの方へ向かって移動する。したがって本発明 によれば、たとえばここで断面図に示したようなプロフィルから成るコイルばね を、本発明により設けられている引張ケーブルＤ１の引張により伸張させること ができるようになる。この伸張プロセスは、たとえば外側からアクチュエータに 対して作用する力に反しても行わせることができる。 図２を見る際には、ここでは単に基本的な描き方しかしていない点に留意され たい。実践で設計される本発明のアクチュエータであれば、この種の引張ケーブ ルＺ１およびＤ１の複数が対になって共働し、それらがたとえば本発明によるア クチュエータの周囲にわたり均等に配分されることになる。このことで、いかな る所望の動きも実現させることができる。しかしなが ら本発明によるアクチュエータは、次のような格別な利点も有している。すなわ ち、引張ケーブルＤ１によって長手方向においても、このような形式で構成され た本発明のアクチュエータにより、たとえばこの種のアクチュエータのばね定数 に依存しない押圧力を加えることもできるのである。 図１のものとは異なり、コイルばねＳのばね定数に依存することなくアクティ ブな伸張を可能にする本発明によるアクチュエータの第２の構成部分によって、 アクチュエータの運動性能が改善され、このことでその使用分野数が著しく多く なる。本発明によるこのようなアクチュエータはきわめて簡単に製造することが でき、その構造に関して複雑ではない。そしてこれによって新たな使用分野が開 拓される。たとえばここで想定できるのは、このアクチュエータを自律的な吸引 形の掃除ロボットまたは一般に清掃ロボット、あるいはたとえば塗装ロボットに 組み込めることである。別の利点は、これを低コストで製造できることや、 −意図せずに障害物と接触してもそれを損傷しないし自体も損傷されない点、 −狭い作業スペースにおいて障害物の輪郭ないし開放された通路に整合させるこ とができる点、 でしなやかである。 本発明によるアクチュエータの設計にあたり、もちろん４つ以上の引張ケーブ ルを用いることもできる。 また、複数の本発明によるアクチュエータを並置すれば運動自由度の数が高まる 点を留意するのも重要である。 図３には、本発明によるアクチュエータの部分図が示されている。この図には コイルばねＳの一部分が示されている。さらにこのコイルばねのプロフィルＰも 示されており、これはラインＡＢに沿って切断しこの切断面へ向かう方向で見た ものである。このコイルばねＳの側方には、本発明により設けられた引張ケーブ ルＤのためのガイドスロットが設けられている。これには参照符号ＳＬが付され ている。このような切断により得られたプロフイルＰは、ここではきわめてはっ きりと示されている湾曲して突出したエッジＲ１およびＲ２を有している。この 種のプロフィルは、たとえば著しく薄いばね鋼により形成することができ、本発 明によるアクチュエータの形態では螺旋形に巻回できる。 これも単に実例であるにすぎず、本発明によるアクチュエータのために他のプ ロフィル形状を採用することもできる。この種のアクチュエータに対しては単に 機械的な要求が十分であればよく、この場合、以下のことがプロフィル形状によ り保証されていればよい。すなわち、コイルばねにおいて互いに隣り合う２つの 巻回体が、湾曲して突出したそれらのエッジにおいて互いにずらし合えるように し、相互間で平行なゾーン が形成されるようにし、その平行なゾーンに対し、隣り合う各巻回体の互いに相 関的なずれを阻止するため抑え部材が取り付けられるようにする。しかしこの場 合、そのような抑え部材によって引張ケーブルの運動性能が制約されてしまわな いよう、殊に留意しなければならない。 図４には、図２および図３で略示したような本発明によるアクチュエータが示 されている。参照符号には同様のものが用いられる。しかしこの場合、本発明に よるアクチュエータは付加的に調整部材ＳＧを有しており、この調整部材はこの 事例ではロッドＳＢを有し、これはＳの孔Ｌと係合する。 ここで図４ａにおいて、実例として本発明によるアクチュエータの横断面プロ フィルが示されている。この図には、コイルばねＳの巻回体の下方の部分に孔Ｌ の設けられている様子がはっきりと示されている。図４ｂには図２の場合と同じ ようにして、コイルばねが２つの巻回体Ｗ１，Ｗ２の形で示されている。この場 合、コイルばねの下方の部分がその端部で支持体Ａに取り付けられている様子が 示されている。Ｗ２は、Ｗ１の下端Ｒ２と重なり合った上端Ｒ１を有している。 平行なゾーンＰＺに調整部材ＳＧが取り付けられており、これは巻回体Ｗ１の孔 Ｌと係合可能なロッドＳＢを有している。この場合、巻回体Ｗ１には複数の孔Ｌ が設けられている。 ここではコイルばねの下方の部分が示されているので、Ｗ２はその種の孔を有 していない。しかしこのことは、本発明によるアクチュエータの実施形態を限定 するものではない。基本的に、技術的に有用であり実施技術的に望ましいいかな るところにも、調整部材は取り付けられるものであり、平行なゾーンにおいて隣 り合うばね巻回体に相応の抑え部材ないし阻止部材を設けることができる。ここ に示されている調整部材ＳＧは２つのラインＬ１およびＬ２を介してコントロー ラＳｔと接続されている。このコントローラによって調整部材を制御することが でき、これはロッドＳＢを延ばして隣り合う巻回体Ｗ１の孔Ｌへ係合させること により作用する。これによりたとえばコイルばねが引張ケーブルＺ１に沿って抑 止され、この場合には巻回体Ｗ１とＷ２の領域で抑止される。しかしこのことは 、別の引張ケーブルに沿って行えるし、コイルばねにおける別の隣り合う巻回体 においても、コントローラＳｔにより別個に調整をはかって行える。 場合によりブロックしたりレリースしたりすることのできる個々の調整部材の 制御と共働し、個々の引張ケーブルを介して引張や場合により押圧力をコントロ ールすることによって、アクチュエータのいかなる所望の形状でも実現できる。 図５には、本発明による調整部材ＳＧに関する３つの実施例が示されている。 図５ａには磁気的な調整部 材が示されている。この場合、コイルＳＰが設けられており、さらに復帰ばねＦ を備えたロッドＳＢが設けられている。ラインＬ１，Ｌ２を介して調整部材を操 作することで、つまりコイルを磁化することで、ロッドＳＢは隣り合うばね巻回 体に設けられている孔Ｌ内へと導かれる。なお、これらすべての調整部材に関し て、調整部材はばね巻回体に取り付けられており孔は隣り合うばね巻回体に設け られている点に留意されたい。 図５ｂには圧電式の調整部材が示されている。このため圧電セラミックスＰＫ が設けられており、これはラインＬ１，Ｌ２を介してコントローラにより作動さ せることができる。レバーアームを介して長さを変えることで、ロッドＳＢはコ イルばねの別の巻回体内の孔Ｌへ導かれる。復帰ばねＦにより、圧電セラミック スの作動終了後にロッドＳＢは再び孔から出て引き戻され、このことでばね巻回 体は再びレリースされる。 図５ｃには、バイメタルＢＭの形態の調整部材が示されている。この場合、ラ インＬ１，Ｌ２を介してバイメタルに電流が供給され、それに続いてこのバイメ タルは撓み、その結果、ロッドＳＢは隣り合うばね巻回体における孔Ｌへ導かれ 、そのことで両方のばね巻回体を互いにブロックする。ロッドを孔（これにロッ ドＳＢが係合する）と共働させて用いることによって、著しくわずかな製造コス トであっても高度な安定性 を実現できる。 図６には、調整部材における３つの端子の相互作用が示されている。図６ａに は、バイメタルＢＭにより作動する調整部材ＳＧが示されている。この場合、３ つの端子Ａ１〜Ａ３が設けられている。調整部材を制御するために、ラインＬ２ とＬ１の間に電圧が印加され、スイッチＳＩとＳ１が閉じられる。バイメタルに 電流が流れることでこれは加熱し、そして撓む。これに続いて、図６ｂに示され ているような状態となる。バイメタルが撓んだ後、これは自己保持状態へ移行す る。なぜならばこの場合、電流はラインＬ２および端子Ａ２におけるスイッチＳ １を介して、ラインＬ３と接続された端子Ａ３へと流れているからである。たと えば、図６ａの調整部材は隣り合うばね巻回体をブロックし、図６ｂは開放され た状態を示すものである。 図６ｃには、２つのラインと複数のスイッチを用いるだけで複数の調整部材Ｓ Ｇ１〜ＳＧ３を直列に接続できる様子が示されている。たとえば本発明によるこ の実施形態の場合、各調整部材は１つの回路ロジックにより拡張されており、こ のことですべての阻止部材をアクチュエータ上で１つのチェーン内に配置させる ことができ、このチェーンによって直列に応答させることができる。バイメタル の代わりに、既述のようないかなる調整部材でも用いることができる。図６ｃに 示されている構成によれば、各引張ケーブルに沿った コイルばねのそれぞれ２つの巻回体間の間隔を任意に調整することができる。こ の場合、図６ｃには初期位置ないしホームポジションが示されており、この状態 ではたとえばすべてのブロック手段が閉じられている。チェーンの直列接続体を 始動させるため、まずはじめにスイッチＳＩとＳ１が閉じられる。これにより最 初の部材がスイッチングされ、つまり対応するブロック手段が開放され、同時に チェーン内における次の部材の直列入力側が接続される（ここではこの入力側は たとえばアースと接続されている）。このとき第１の部材ＳＧ１は自己保持位置 におかれ、つまりこれはスイッチＳ１が閉じられている間、アクティブ状態を保 っている。この段階ではたとえば、第１の引張ケーブルに沿ったばねにおける２ つの最初の巻回体の距離が所望の値になるよう、引張ケーブルを介して調整され る。これに続いてたとえばスイッチＳ１を再び開くことができ、これは新たなパ ルスがチェーンを介して送られてはじめて閉じられることになる。ここでたとえ ば、スイッチＳ２を介して第２の部材（一般的にいえばチェーンにおいてそのつ ど次に位置する部材）も作動させることができる。これがなされたときに第１の 部材を作動終了させることができ、つまりこの場合、スイッチＳ１を開くことが できる。このことでブロック手段は再び閉じられ、第１の巻回体はたとえば第１ の引張ケーブルだけに沿ってその目標値に保持される 。 この実施形態において、ある１つの調整部材ＳＧを、たとえばその直列入力側 にパルスが加わったとき（ここではたとえばその入力側がアースと接続されたと き）にのみ、作動させることができる。このため有利なことに、各調整部材ＳＧ ごとに固有のラインを引く必要がなくなる。この場合、３本のラインだけで十分 であり、それらは各セグメントに対し３つのグループに並列に接続可能である。 このことについて図７を参照しながら詳細に説明する。 図７には、４つのスイッチＳＩ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に基づき４つのコントロー ルラインＬＩ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を用いることで、複数の調整部材ＳＧ１〜ＳＧ ７を制御するための実例が示されている。この場合、各調整部材ＳＧには３つの 端子Ａ１〜Ａ３が設けられている。アクティブ状態つまり調整部材をブロックし ている状態には、ハッチングが施されている。この場合、たとえば基本原理の有 利な実現が可能である。つまり、リード線としてたとえば引張ケーブルを利用す ることができ、アースとしてばね自体を利用できる。このようにした場合に付加 的なコストとして残るのは、たとえば組み合わせられた本来の調整部材およびス イッチング部材のほかには、コイルばねの各巻回体に沿って部材から部材へと導 かれる１本のラインのみである。 図７ａには、この種の調整部材ＳＧ１が作動状態で示されている。図７ｂには この種の調整部材ＳＧ２がレリース状態で示されており、つまりこの場合、隣り 合うばね巻回体がそれによってもブロックされていない。図７ｃの場合、最初の 調整部材ＳＧ１がブロック状態にある。この状態は、スイッチＳＩとＳ１を用い て電流回路を閉成することにより達成される。スイッチＳＩが開かれた後、調整 部材ＳＧ１における電流はスイッチＳ１を介してアースへ流れ、さらに調整部材 ＳＧ２へと流れ、この調整部材はスイッチＳ２により作動される。この状態は図 ７ｄに示されている。図７ｅでは、スイッチＳＩを開くことで調整部材ＳＧ１が レリースされる。その際、調整部材ＳＧ２は、スイッチＳ２がまだ閉じられてい るため自己保持状態を維持する。図７ｆでは、スイッチＳ３によって調整部材Ｓ Ｇ３が作動される。なお、図７ｃにおける参照符号はそれ以下の部分図について も同様にあてはまり、したがってそれぞれ互いに上下に位置している各調整部材 について、同じ参照符号が用いられるものとする。調整部材およびそれに対応す る配線に関するこのような有利な実施形態により、低コストで技術的に容易に実 現できるかたちで、各調整部材を別個に制御できる。しかしながら本発明は、こ のような適用事例に限定されるものではない。ここでは、機械的に容易に構成さ れたアクチュエータを低コストで実現できるようにし 、消費者製品への組み込みを顧慮して技術的に容易にしかも堅牢にすべき点を考 慮に入れただけである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フレキシブルなアクチュエータにおいて、 ａ）少なくとも１つの弾性的に変形可能な材料から成るコイルばね（Ｓ）が設 けられており、 ｂ）該コイルばね（Ｓ）における１つの巻回体の横断面が、該コイルばねの長 手方向において縦長のプロフィル（Ｐ）を有しており、該プロフィルはその端部 で、それぞれ１つの湾曲して突出したエッジ（Ｒ１，Ｒ２）を有しており、第１ のエッジ（Ｒ１）はばねの長手方向軸へ向かって湾曲して突出し、第２の端部（ Ｒ２）はばねの長手方向軸から離れる方向で湾曲して突出し、 ｃ）前記コイルばね（Ｓ）は、該コイルばね（Ｓ）における隣り合う２つの巻 回体（Ｗ１，Ｗ２）のそれぞれ第１のエッジ（Ｒ１）とそれぞれ第２のエッジ（ Ｒ２）が１つのオーバーラップ領域で重なり合うよう構成されており、 ｄ）前記オーバーラップ領域において第１および／または第２のエッジ（Ｒ１ ，Ｒ２）は、該エッジが前記コイルばね（Ｓ）におけるそれぞれ隣り合う巻回体 （Ｗ１，Ｗ２）に対し実質的に平行に延在して、該エッジが巻回体とともに平行 ゾーン（ＰＺ）を形成するよう構成されており、 ｅ）個々の平行ゾーン（ＰＺ）における少なくとも １つの個所に、制御可能な抑え部材（ＳＧ）が設けられており、該抑え部材によ り隣り合う各巻回体（Ｗ１，Ｗ２）のずれが互いにブロックされ、 ｆ）前記コイルばねの周囲にガイドアイ（ＯＥ）が均等に配分されて設けられ ており、該ガイドアイはコイルばねの延在方向において、互いにほぼ等しく隔た っている少なくとも３つの第１の平行な軸線上に位置しており、 ｇ）前記第１の平行な軸線に沿って前記アイ（ＯＥ）を通って第１の引張ケー ブル（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）がガイドされており、前記引張ケーブルはすべてコイ ルばね（Ｓ）の第１の端部（Ｅ１）に固定されており、 ｈ）前記コイルばね（Ｓ）の第２の端部（Ｅ２）において、前記引張ケーブル （Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）のうち少なくとも１つの引張ケーブルに対し引張が加えら れ、これにより前記少なくとも１つの第１の引張ケーブル（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３） が通っているガイドアイ（ＯＥ）が、少なくとも１つの制御可能な抑え部材（Ｓ Ｇ）に依存して互いに近づく方向で動かされることによって、所望の運動方向が 形成されることを特徴とする、 フレキシブルなアクチュエータ。 ２．ａ）前記コイルばねの周囲に均等に配分されてガイドスロット（ＳＬ）が設 けられており、該ガイド スロットは前記コイルばねの延在方向において、互いにほぼ等しく隔たっている 少なくとも３つの第２の平行な軸線上に位置しており、 ｂ）前記第２の平行な軸線に沿って前記ガイドスロットを通って第２の引張ケ ーブル（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）が案内されており、該第２の引張ケーブルはそれぞ れ互いに重なり合う第１および第２のエッジを少なくとも１つのループの形で囲 んでおり、該第２の引張ケーブル（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）はすべて前記コイルばね （Ｓ）の第１の端部（Ｅ１）で固定されており、 ｃ）前記コイルばねの第２の端部（Ｅ２）において、前記引張ケーブル（Ｚ１ ，Ｚ２，Ｚ３，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）のうち少なくとも１つの引張ケーブルに対し 引張が加えられ、これにより前記の少なくとも１つの第１の引張ケーブル（Ｚ１ ，Ｚ２，Ｚ３）の案内されているガイドアイ（ＯＥ）が、少なくとも１つの制御 可能な抑え部材（ＳＧ）に依存して互いに近づく方向で動かされることによって 、ないしは前記引張ケーブル（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）により取り囲まれた互いに重 なり合ったエッジが互いに近づく方向で動かされることによって、所望の運動方 向が形成される、 請求項１記載のフレキシブルなアクチュエータ。 ３．抑え部材として、ブロック手段（ＳＢ）を有する 調整部材（ＳＧ）が設けられており、該調整部材の制御により動きが生じ、前記 調整部材は隣り合う巻回体（Ｗ１，Ｗ２）のうちの一方に取り付けられており、 前記ブロック手段により他方の巻回体（Ｗ２，Ｗ１）をブロックする、請求項１ または２記載のフレキシブルなアクチュエータ。 ４．前記第１および第２の平行な軸線は互いに重なり合って位置している、請求 項１〜３のいずれか１項記載のフレキシブルなアクチュエータ。 ５．前記調整部材（ＳＧ）は少なくとも、熱的、液圧式、磁気的、空気圧式、圧 電式または静電的な調整部材として構成されている、請求項１〜４のいずれか１ 項記載のフレキシブルなアクチュエータ。 ６．抑えは摩擦により行われる、請求項１〜５のいずれか１項記載のフレキシブ ルなアクチュエータ。 ７．抑え手段として、任意の横断面のロッド（ＳＢ）が設けられており、該ロッ ドは少なくとも１つの孔（Ｌ）と係合する、請求項１〜６のいずれか１項記載の フレキシブルなアクチュエータ。 ８．個々の平行ゾーン（ＰＺ）において、少なくとも第１の引張ケーブル（Ｚ） ごとに１つの抑え手段（ＳＧ）が設けられている、請求項１〜７のいずれか１項 記載のフレキシブルなアクチュエータ。 ９．少なくともコイルばね（Ｓ）と引張ケーブル（Ｚ，Ｄ）は互いに電気的に絶 縁されており、電流源と 導電接続されている、請求項１〜８のいずれか１項記載のフレキシブルなアクチ ュエータ。 10．少なくとも１つの調整部材（ＳＧ）は電気的にコイルばね（Ｓ）および引張 ケーブル（Ｓ，Ｄ）と接続されている、請求項９記載のフレキシブルなアクチュ エータ。 11．少なくとも１つの第１の調整部材および第２の調整部材（ＳＧ１，ＳＧ２） は、少なくとも１つの第１、第２および第３の電気的な端子（Ａ１，Ａ２，Ａ３ ）を有しており、個々の調整部材は第１および第２の端子に電圧を印加すること により作動され、作動後、第２の端子は第３の端子と接続され、第１の調整部材 の第３の端子は第２の調整部材の第１の端子と導電接続されている、請求項１０ 記載のフレキシブルなアクチュエータ。 12．電流回路遮断のため、少なくとも第１および第２の電気的な端子（Ａ１，Ａ ２，Ａ３）にそれぞれ１つのスイッチ（ＳＩ，Ｓ１）が前置接続されている、請 求項１１記載のフレキシブルなアクチュエータ。