(57)【要約】【課題】被駆動体の挙動が安定する可動装置を提供することである。【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。固定部２１、２２は、アクチュエータ素子４１、４２の一部を固定している。固定部２１、２２は、固定力が可変である。【選択図】図１
2018161010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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の一部を、前記変形の方向に関して固定する固定部（２１、２２、４２１、４２２）と、
前記アクチュエータ素子の他の一部と連結された被駆動体（３１）とを備え、
前記固定部における固定力が可変である可動装置。
【請求項２】
さらに、前記固定部による固定力が弱められ、前記アクチュエータ素子が前記変形の方向に関して移動可能であるときに、前記アクチュエータ素子を基準位置に位置づける基準位置特定器（ＴＺ、２ＴＺ、３ＴＺ）を備える請求項１に記載の可動装置。
【請求項３】
前記アクチュエータ素子は、前記被駆動体を逆方向に駆動する第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）とを有し、
前記固定部は、前記第１のアクチュエータ素子の一部を固定する第１の固定部（２１、４２１）と、前記第２のアクチュエータ素子の一部を固定する第２の固定部（２２、４２２）とを有する請求項１または請求項２に記載の可動装置。
【請求項４】
前記第１の固定部は、前記第１のアクチュエータ素子が変形するときに、前記第２の固定部の固定力より強い固定力を発揮し、
前記第２の固定部は、前記第２のアクチュエータ素子が変形するときに、前記第１の固定部の固定力より強い固定力を発揮する請求項３に記載の可動装置。
【請求項５】
さらに、前記固定部における固定力を外部から電気的に調節する制御装置（７０）を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の可動装置。
【請求項６】
前記固定部は、電気的な加熱により粘度を調節可能なサーモワックス、電気的な電磁力の調節により粘度を調節可能な磁気粘性流体、または電気的な電磁力の調節により機械的に固定力を調節可能な電磁クラッチを用いて前記一部を固定する電気的に制御可能な固定部（４２１、４２２）である請求項１から請求項５のいずれかに記載の可動装置。
【請求項７】
前記固定部は、前記一部を固定する固定状態と、前記一部を開放する開放状態とに切り換え可能である請求項１から請求項６のいずれかに記載の可動装置。
【請求項８】
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７のいずれかに記載の可動装置。
【請求項９】
アクチュエータ素子（４１、４２）の一部（４１ｂ）を固定した状態において、前記アクチュエータ素子を活性化し、前記アクチュエータ素子の他の一部（４１ｃ）に連結された被駆動体（３１）を、前記アクチュエータ素子に生じる変形により移動させる移動工程と、
前記アクチュエータ素子の変形における基準位置を設定する設定工程（１９０、４９０）とを備え、
前記設定工程は、
前記アクチュエータ素子の前記一部を開放する工程と、
前記一部を開放した状態において、前記アクチュエータ素子を不活性化する工程と、
前記一部を開放した状態、かつ前記アクチュエータ素子を不活性化した状態において、前記アクチュエータ素子を、前記基準位置に位置づける工程と、
前記基準位置に位置付けた状態において、前記アクチュエータ素子の前記一部を固定する工程とを有する可動装置の製造方法。
【請求項１０】
第１のアクチュエータ素子（４１）の一部（４１ｂ）を固定した状態において、前記第１のアクチュエータ素子を活性化し、前記第１のアクチュエータ素子の他の一部（４１ｃ）に連結された被駆動体（３１）を、前記第１のアクチュエータ素子に生じる変形により移動させる第１の移動工程（１８２）と、
第２のアクチュエータ素子（４２）の一部を固定した状態において、前記第２のアクチュエータ素子を活性化し、前記第２のアクチュエータ素子の他の一部に連結された被駆動体（３１）を、前記第２のアクチュエータ素子に生じる変形により移動させる第２の移動工程（１８３）とを備え、
前記第１の移動工程は、前記第２のアクチュエータ素子の前記一部を開放する工程（７８９ｂ）を有し、
前記第２の移動工程は、前記第１のアクチュエータ素子の前記一部を開放する工程（７８９ｃ）を有する可動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−４２７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術は、アクチュエータ素子の一部を固定している。ところが、アクチュエータ素子の変形量が安定しない場合がある。特に、アクチュエータ素子ごとに基準位置が異なる場合がある。さらに、別の観点では、従来技術は、アクチュエータ素子の変形の基準位置、すなわちゼロ点がずれる場合がある。例えば、長期間の使用によって、回復不可能な変形が蓄積し、基準位置がずれる場合がある。
【０００５】
また、別の観点では、アクチュエータ素子に外力が加えられる場合、アクチュエータ素子が無理に変形させられる場合がある。このような外力による変形は、アクチュエータ素子に回復不可能な変形を残留させることがある。
【０００６】
さらに、別の観点では、アクチュエータ素子の負荷が抑制されることが望ましい。例えば、ひとつのアクチュエータ素子が他のアクチュエータ素子を変形させる力は、ひとつのアクチュエータ素子にとって負荷となる。
【０００７】
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。
【０００８】
開示されるひとつの目的は、アクチュエータ素子の固定により生じる不具合を抑制した可動装置、その製造方法、および、その制御方法を提供することである。
【０００９】
開示される他のひとつの目的は、基準位置を設定可能な可動装置、その製造方法、および、その制御方法を提供することである。
【００１０】
開示される他のひとつの目的は、外力によるアクチュエータ素子の変形を抑制できる可動装置、その製造方法、および、その制御方法を提供することである。
【００１１】
開示される他のひとつの目的は、アクチュエータ素子の負荷を抑制した可動装置、その製造方法、および、その制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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の一部を、変形の方向に関して固定する固定部（２１、２２、４２１、４２２）と、アクチュエータ素子の他の一部と連結された被駆動体（３１）とを備え、固定部における固定力が可変である。
【００１３】
開示される可動装置によると、固定部は、固定力を変化させることができる。アクチュエータ素子の一部における固定力が強い場合には、アクチュエータ素子の変形を他の一部が出力することができる。その一方で、アクチュエータ素子の一部における固定力が弱い場合には、アクチュエータ素子の一部における変位が許容される。この結果、アクチュエータ素子の固定に起因する不具合が抑制される。
【００１４】
ここに開示された可動装置の製造方法は、アクチュエータ素子（４１、４２）の一部（４１ｂ）を固定した状態において、アクチュエータ素子を活性化し、アクチュエータ素子の他の一部（４１ｃ）に連結された被駆動体（３１）を、アクチュエータ素子に生じる変形により移動させる移動工程と、アクチュエータ素子の変形における基準位置を設定する設定工程（１９０、４９０）とを備え、設定工程は、アクチュエータ素子の一部を開放する工程と、一部を開放した状態において、アクチュエータ素子を不活性化する工程と、一部を開放した状態、かつアクチュエータ素子を不活性化した状態において、アクチュエータ素子を、基準位置に位置づける工程と、基準位置に位置付けた状態において、アクチュエータ素子の一部を固定する工程とを有する。
【００１５】
開示される可動装置の製造方法によると、アクチュエータ素子の一部を開放し、かつアクチュエータ素子を不活性化した状態において、アクチュエータ素子が基準位置に位置づけられる。この後に、アクチュエータ素子の一部が固定される。よって、アクチュエータ素子は、基準位置から変位を出力する。
【００１６】
ここに開示された可動装置の制御方法は、第１のアクチュエータ素子（４１）の一部（４１ｂ）を固定した状態において、第１のアクチュエータ素子を活性化し、第１のアクチュエータ素子の他の一部（４１ｃ）に連結された被駆動体（３１）を、第１のアクチュエータ素子に生じる変形により移動させる第１の移動工程（１８２）と、第２のアクチュエータ素子（４２）の一部を固定した状態において、第２のアクチュエータ素子を活性化し、第２のアクチュエータ素子の他の一部に連結された被駆動体（３１）を、第２のアクチュエータ素子に生じる変形により移動させる第２の移動工程（１８３）とを備え、第１の移動工程は、第２のアクチュエータ素子の一部を開放する工程（７８９ｂ）を有し、第２の移動工程は、第１のアクチュエータ素子の一部を開放する工程（７８９ｃ）を有する。
【００１７】
開示される可動装置の制御方法によると、２つのアクチュエータ素子を利用する場合に、一方のアクチュエータ素子が駆動されるときに、他方のアクチュエータ素子が無効化される。第１のアクチュエータ素子が活性化されるときに、第１のアクチュエータ素子の一部が固定され、第２のアクチュエータ素子の一部が開放される。これにより、第１のアクチュエータ素子が活性化されるときに、第１のアクチュエータ素子の負荷が抑制される。の第２のアクチュエータ素子が活性化されるときに、第２のアクチュエータ素子の一部が固定され、第１のアクチュエータ素子の一部が開放される。これにより、第２のアクチュエータ素子が活性化されるときに、第２のアクチュエータ素子の負荷が抑制される。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る可動装置の斜視図である。
【図２】可動装置の部分断面図である。
【図３】アクチュエータ素子の斜視図である。
【図４】可動装置を揺動させるためのフローチャートである。
【図５】可動装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態に係る可動装置の部分断面図である。
【図７】第１実施形態の開放状態を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態に係る可動装置の部分断面図である。
【図９】第３実施形態に係る可動装置の部分断面図である。
【図１０】第４実施形態に係る可動装置の斜視図である。
【図１１】第４実施形態に係る固定部の断面図である。
【図１２】可動装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図１３】第５実施形態に係るフローチャートである。
【図１４】第６実施形態の可動装置の斜視図である。
【図１５】第７実施形態の可動装置の斜視図である。
【図１６】可動装置を揺動させるためのフローチャートである。
【図１７】固定部の状態を示すブロック図である。
【図１８】固定部の状態を示すブロック図である。
【図１９】第８実施形態に係る固定部の断面図である。
【図２０】第９実施形態に係る固定部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
図５は、可動装置の製造方法、または調整方法における較正処理１９０を示す。各ステップは、製造者、または作業者によって実行される。較正処理１９０は、アクチュエータ素子４１、４２が基準位置にあるときに、変形の基準を設定する設定工程を提供する。較正処理１９０は、基準位置を補正する。
【００７９】
較正処理１９０は、ステップ１９１において、基準位置の較正が必要か否かを判定する。較正が不必要な場合、処理を終了する。較正が必要な場合、ステップ１９２へ進む。
【００８０】
ステップ１９２では、固定部２１、２２は、アクチュエータ素子４１、４２の固定端４１ｂ（一部）を開放するように操作される。連結機構２１ｄは、アクチュエータ素子４１、４２がアクチュエータ軸ＡＸ４１、ＡＸ４２の周りに回転できるように、すなわち固定力を緩めるように、操作される。アクチュエータ素子４１、４２は、固定端４１ｂを開放した状態において、不活性化されている。これにより、被駆動体３１は、固定部２１、２２に拘束されることなく、回転することができるようになる。よって、ステップ１９２は、固定端４１ｂを開放する工程と、固定端４１ｂを開放した状態において、アクチュエータ素子４１、４２を不活性化する工程とを提供する。
【００８１】
ステップ１９３では、アクチュエータ素子４１、４２を基準位置に位置づける。ステップ１９３の間中、固定端４１ｂは、開放された状態である。しかも、ステップ１９３の間中、アクチュエータ素子４１、４２は、不活性化された状態にある。よって、ステップ１９３は、固定端４１ｂを開放した状態、かつアクチュエータ素子４１、４２を不活性化した状態において、アクチュエータ素子４１、４２を、基準位置に位置づける工程を提供する。
【００８２】
ステップ１９４では、固定部２１、２２は、アクチュエータ素子４１、４２の固定端４１ｂを固定するように操作される。ステップ１９４の間中、アクチュエータ素子４１、４２は基準位置に位置づけられている。よって、ステップ１９４は、アクチュエータ素子４１、４２を基準位置に位置付けた状態において、固定端４１ｂを固定する工程を提供する。
【００８３】
図６は、ステップ１９３における可動装置１を示している。固定部２１、２２における固定力は、可変である。固定力は、手動によって可変である。固定部２１、２２は、固定端４１ｂを固定する固定状態と、固定端４１ｂを開放する開放状態とに切り換え可能である。
【００８４】
固定部２１、２２による固定力は、連結機構２１ｄによって可変である。連結機構２１ｄは、工具ＴＬを使用して、調節することができる。具体的には、工具ＴＬによってセットスクリュを緩めると、固定力が弱められる。セットスクリュを緩めると、エンドスリーブ２１ａがアクチュエータ軸ＡＸ４１の周りに回転可能となる。工具ＴＬによってセットスクリュを締めると、固定力が強められる。セットスクリュを締めると、エンドスリーブ２１ａがアクチュエータ軸ＡＸ４１の周りで回転不能に固定される。
【００８５】
ステップ１９３では、基準位置特定器ＴＺが利用される。基準位置特定器ＴＺは、基台２と被駆動体３１とに当てられ、基台２に対する被駆動体３１の姿勢を基準位置に固定する。これにより、被駆動体３１に固定されているアクチュエータ素子４１、４２も基準位置に位置付けられる。この実施形態では、素子３２が所定の方向を指向する位置が、基準位置である。
【００８６】
図７は、ステップ１９３における状態を示している。固定部２１、２２は、アクチュエータ素子４１、４２を開放している。基準位置特定器ＴＺは、被駆動体３１に当接している。このように、可動装置１は、基準位置特定器ＴＺを備える。基準位置特定器ＴＺは、固定部２１、２２による固定力が弱められ、アクチュエータ素子４１、４２が変形の方向に関して移動可能であるときに、アクチュエータ素子４１、４２を基準位置に位置づける。
【００８７】
この実施形態によると、移動工程１８２、１８３と、設定工程１９０とが提供される。移動工程は、アクチュエータ素子４１、４２の一部である固定端４１ｂを固定した状態において、アクチュエータ素子４１、４２を活性化する。これにより、移動工程は、アクチュエータ素子４１、４２の他の一部である出力端４１ｃに連結された被駆動体３１を、アクチュエータ素子４１、４２に生じる変形により移動させる。設定工程は、アクチュエータ素子４１、４２が基準位置にあるときに、変形の基準を設定する。設定工程は、初期値設定工程とも呼ばれる。
【００８８】
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、基準位置特定器ＴＺが使用される。これに代えて、この実施形態では、被駆動体３１が自動的に基準位置に移動する自動復帰機能を備えている。自動復帰機能は、錘である基準位置特定器２ＴＺによって実現される。
【００８９】
図８に図示されるように、被駆動体３１は、錘である基準位置特定器２ＴＺを備える。基準位置特定器２ＴＺは、重力を利用して、被駆動体３１を回転させる。較正処理は、基台２を基準状態、例えば、水平状態、に位置づける工程を含む。次に、固定部２１、２２による固定力が緩められる。これにより、基準位置特定器ＴＺは、重力によって被駆動体３１を回転させる。被駆動体３１とともに、アクチュエータ素子４１、４２が回転し、基準位置に位置付けられる。基準位置特定器２ＴＺは、この実施形態でも、固定部２１、２２による固定力が弱められ、アクチュエータ素子４１、４２が変形の方向に関して移動可能であるときに、アクチュエータ素子４１、４２を基準位置に位置づける。
【００９０】
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、自動復帰機能を与えるために重力が利用されている。これに代えて、この実施形態では、基準位置において被駆動体３１を停止させるために電気的な基準位置特定器３ＴＺが利用される。
【００９１】
図９に図示されるように、基準位置特定器３ＴＺは、基台に固定された電磁石３３５ａを備える。電磁石３３５ａは、励磁されると、被駆動体３１に設けられた磁性部分を牽引する。これにより、被駆動体３１が基準位置に位置付けられる。同様に、アクチュエータ素子４１、４２も基準位置に位置付けられる。基準位置特定器３ＴＺは、電磁石３３５ａを励磁するための電源３３５ｂと、スイッチ３３５ｃとを備える。スイッチ３３５ｃは、手動により、または自動制御により操作される。
【００９２】
基準位置特定器３ＴＺは、アクチュエータ素子４１、４２を、電気的な外部からの制御によって基準位置に位置付ける。基準位置特定器３ＴＺは、制御装置７０によって制御されてもよい。この場合、ステップ１９３は、制御装置７０によって実行される。基準位置特定器３ＴＺは、この実施形態でも、固定部２１、２２による固定力が弱められ、アクチュエータ素子４１、４２が変形の方向に関して移動可能であるときに、アクチュエータ素子４１、４２を基準位置に位置づける。
【００９３】
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、固定部２１、２２は、作業者が手動作業によって固定状態と開放状態とに切り換えている。これに代えて、この実施形態では、電気的に固定状態と開放状態とに切り換え可能な固定部４２１、４２２が用いられる。
【００９４】
図１０において、可動装置１は、固定部４２１、４２２を備える。固定部４２１、４２２における固定力は、外部から、電気的に可変である。可動装置１は、基準位置特定器３ＴＺを備える。基準位置特定器３ＴＺは、制御装置７０によって制御される。
【００９５】
固定部４２１、４２２は、多様な装置によって提供することができる。固定部４２１、４２２は、例えば、電力による熱、または電磁力による流体の粘性変化を利用するクラッチ機構によって提供することができる。より具体的には、電気的な加熱により粘度を調節可能なサーモワックス、電気的な電磁力の調節により粘度を調節可能な磁気粘性流体を利用可能である。また、固定部４２１、４２２は、例えば、電気的な電磁力の調節により機械的に固定力を調節可能な電磁クラッチによって提供することができる。
【００９６】
制御システム７は、較正処理を指示するための手動スイッチ４７３を有する。手動スイッチ４７３は、室内に設置されている。手動スイッチ４７３は、較正処理を実行する場合に操作させる。
【００９７】
図１１において、固定部４２１は、ケース４２１ｅを備える。固定端４１ｂは、ケース４２１ｅの中に回転可能に受け入れられている。固定端４１ｂには、摩擦部材としてのスリーブ４２１ｆが固定されている。ケース４２１ｅの内面とスリーブ４２１ｆとの間には、サーモワックス４２１ｇが設けられている。サーモワックス４２１ｇは、常温、または室温において固形であり、固定端４１ｂを固定している。固定部４２１は、サーモワックス４２１ｇを加熱する加熱部材４２１ｈを有する。加熱部材４２１ｈは、ジュール熱を発生するための電線、またはスリーブ４２１ｆを電磁的に発熱させるための高周波コイルなど多様な装置によって提供することができる。サーモワックス４２１ｇは、加熱部材４２１ｈによって加熱されると、液化し、固定端４１ｂを開放する。
【００９８】
図１２において、較正処理４９０は制御装置７０によって実行される。ステップ４９１は、ステップ１９１に相当する。ここでは、手動スイッチ４７３が操作されているか否かが判定される。手動スイッチ４７３が操作されていなければ、処理を終了する。手動スイッチ４７３が操作されている場合、ステップ４９２に進む。
【００９９】
ステップ４９２は、ステップ１９２に対応する。ステップ４９２では、固定部４２１、４２２が開放状態に制御される。固定部４２１、４２２の加熱部材４２１ｈは、通電され、サーモワックス４２１ｇを液化する。これにより、アクチュエータ素子４１は、アクチュエータ軸ＡＸ４１の周りを回転可能になる。
【０１００】
ステップ４９３は、ステップ１９３に対応する。ステップ４９２では、基準位置特定器３ＴＺが励磁され、被駆動体３１およびアクチュエータ素子４１、４２が基準位置に位置付けられる。
【０１０１】
ステップ４９４は、ステップ１９４に対応する。ステップ４９４では、固定部４２１、４２２が固定状態に制御される。ここでは、加熱部材４２１ｈへの通電が遮断され、サーモワックス４２１ｇが固化する。これにより、アクチュエータ素子４１は、アクチュエータ軸ＡＸ４１の周りに関して固定される。
【０１０２】
この実施形態によると、移動工程１８２、１８３と、設定工程としての較正処理４９０とが提供される。較正処理４９０は、電気的な制御によって提供できる。よって、較正処理４９０を自動化することができる。さらに、較正処理４９０を完全に自動化してもよい。例えば、この実施形態では、手動スイッチ４７３によって較正処理の要否が指示される。これに代えて、較正処理４９０の要否を自動的に判定することができる。例えば、一定時間ごとに較正処理４９０を実行してもよい。また、素子３２の検出信号を評価して、較正処理４９０の要否を判定してもよい。
【０１０３】
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。上記実施形態では、アクチュエータ素子４１、４２の積極的な駆動制御に同期して固定部４２１、４２２が開閉されている。これに加えて、アクチュエータ素子４１、４２を保護する場合に、固定部４２１、４２２を開放状態に制御してもよい。
【０１０４】
図１３において、保護処理５９０は、アクチュエータ素子４１、４２を外力による過剰な変形から保護する。ステップ５９５では、外力が被駆動体３１、またはアクチュエータ素子４１、４２に加えられたか否かを検出し、その検出外力があるか否かを判定する。ステップ５９５で外力がないと判定される場合、ステップ５９６へ進む。ステップ５９５で外力があると判定される場合、ステップ５９７へ進む。
【０１０５】
例えば、走査方向に沿って予想される検出信号とは逆の検出信号が素子３２から得られた場合、被駆動体３１が外力によって逆方向に移動したと判断して、外力があると判定することができる。また、被駆動体３１を外部から操作しようとする試みを検出すると、外力ありと判定してもよい。例えば、可動装置１を収容したケースが外された場合に、外力ありと判定することができる。
【０１０６】
ステップ５９６では、固定部４２１、４２２を閉じることによって、固定部４２１、４２２を固定状態に制御する。これにより、固定端４１ｂが固定され、アクチュエータ素子４１、４２は通常の利用に供される。
【０１０７】
ステップ５９７では、固定部４２１、４２２を開くことによって、固定部４２１、４２２を開放状態に制御する。これにより、固定端４１ｂが開放され、アクチュエータ素子４１、４２は、拘束されること無く自由に回転することができる。処理は、ステップ５９５、５９７を繰り返すことにより、アクチュエータ素子４１、４２の利用を禁止する。これらの処理は、アクチュエータ素子４１、４２の利用を禁止する禁止部を提供している。
【０１０８】
この実施形態によると、アクチュエータ素子４１、４２が、外力によって無理にねじられる事態が抑制されるから、アクチュエータ素子４１、４２が保護される。なお、保護処理５９０は、先行する実施形態または後続の実施形態に加えて実行することができ、または保護処理５９０だけで実行することができる。
【０１０９】
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。
【０１１０】
図１４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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
この実施形態でも、アクチュエータ素子４１の基準位置（ゼロ位置）を設定するために、第２連結機構２１ｄは固定力を調節可能である。第２連結機構２１ｄは、工具ＴＬによって操作可能である。被駆動体３１は、基準位置特定器ＴＺによって基準位置に位置づけることができる。
【０１１３】
基準位置を設定する作業は、３つの段階を含むことができる。まず、工具ＴＬによって第２連結機構２１ｄが緩められることによって、固定部２１が開放される。これにより、固定端４１ｂが回転方向に関して回転可能になる。次に、被駆動体３１とアクチュエータ素子４１とが、基準位置特定器ＴＺによって基準位置に位置決めされる。これにより、アクチュエータ軸ＡＸ４１周りにおける固定端４１ｂの位置が、基準位置に調整される。最後に、工具ＴＬによって第２連結機構２１ｄが締め付けられることによって固定部２１が固定される。これにおり、固定部２１は、固定端４１ｂを固定する。なお、固定部２１として、先行する実施形態において説明した電気的な固定部４２１、５２１、６２１を用いることができる。また、基準位置特定器ＴＺとして、先行する実施形態において説明した基準位置特定器２ＴＺ、３ＴＺを用いることができる。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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、調整、または保護のために固定部を開放状態にしている。これに代えて、この実施形態は、通常の利用においても固定部を開放状態に制御する。
【０１１６】
図１５において、可動装置１は、固定部４２１、４２２を備える。制御装置７０は、固定部４２１、４２２を固定状態と開放状態とに切り換えることができる。さらに、制御装置７０は、被駆動体３１を揺動運動させるための制御処理７８０を実行する。第１の固定部４２１は、第１のアクチュエータ素子４１が変形するときに、第２の固定部４２２の固定力より強い固定力を発揮する。第２の固定部４２２は、第２のアクチュエータ素子４２が変形するときに、第１の固定部４２１の固定力より強い固定力を発揮する。
【０１１７】
図１８において、制御処理７８０は、制御処理１８０に加えて、ステップ７８９ａ、７８９ｂ、７８９ｃ、および７８９ｄを有する。ステップ７８９ａ、７８９ｂ、７８９ｃ、および７８９ｄは、複数のアクチュエータ素子４１、４２に同期させて、それらのための固定部４２１、４２２の固定力を相補的に調節する。
【０１１８】
ステップ１８２は、第１のアクチュエータ素子４１の一部、すなわち固定端４１ｂを固定した状態において実行される。ステップ１８２は、第１のアクチュエータ素子４１を活性化する。ステップ１８２は、第１のアクチュエータ素子４１の他の一部、すなわち出力端４１ｃに連結された被駆動体３１を、第１のアクチュエータ素子４１に生じる変形により移動させる第１の移動工程を提供する。
【０１１９】
ステップ１８２は、ステップ７８９ａとステップ７８９ｂとを備える。ステップ７８９ａは、第１のアクチュエータ素子４１の固定端４１ｂを固定する。ステップ７８９ｂは、第２のアクチュエータ素子４２の一部、すなわち固定端を開放する工程する。
【０１２０】
ステップ１８３は、第２のアクチュエータ素子４２の一部、すなわち固定端を固定した状態において実行される。ステップ１８３は、第２のアクチュエータ素子４２を活性化する。ステップ１８３は、第２のアクチュエータ素子４２の他の一部、すなわち出力端に連結された被駆動体３１を、第１のアクチュエータ素子４２に生じる変形により移動させる第２の移動工程を提供する。
【０１２１】
ステップ１８３は、ステップ７８９ｃとステップ７８９ｄとを備える。ステップ７８９ｃは、第２のアクチュエータ素子４１の一部を固定する。ステップ７８９ｄは、第１のアクチュエータ素子４１の一部、すなわち固定端４１ｂを開放する工程する。
【０１２２】
この結果、第２のアクチュエータ素子４２が能動的に駆動されるとき、第１のアクチュエータ素子４１が開放される。この結果、第２のアクチュエータ素子４２の負荷が抑制される。
【０１２３】
図１６において、ステップ１８２における状態が図示されている。ステップ１８２の状態では、第１のアクチュエータ素子４１が能動的に駆動される。このとき、第２のアクチュエータ素子４２が開放される。第２のアクチュエータ素子４２は、矢印Ｍ４１の方向へ回転する。この結果、第１のアクチュエータ素子４１が能動的に駆動されるとき、第１のアクチュエータ素子４１の負荷が抑制される。
【０１２４】
図１７において、ステップ１８３における状態が図示されている。ステップ１８３の状態では、第２のアクチュエータ素子４２が能動的に駆動される。このとき、第１のアクチュエータ素子４１が開放される。第１のアクチュエータ素子４１は、矢印Ｍ４２の方向へ回転する。この結果、第２のアクチュエータ素子４２が能動的に駆動されるとき、第２のアクチュエータ素子４２の負荷が抑制される。
【０１２５】
この実施形態によると、相補的なアクチュエータ素子４１、４２の負荷を抑制することができる。この結果、安定的な振幅を実現することができる。なお、この実施形態では、一方のアクチュエータ素子による移動工程の間中、他方のアクチュエータ素子を無効化している。これに代えて、一方のアクチュエータ素子による移動工程の初期においてのみ、中期においてのみ、または後期においてのみ、他方のアクチュエータ素子を無効化してもよい。例えば、他方のアクチュエータ素子が所定角度にわたって受動的に回転させられるように、固定部を制御してもよい。この実施形態の制御方法は、先行する実施形態でも利用可能である。
【０１２６】
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。上記実施形態では、固定部４２１、４２２は、サーモワックスを利用している。これに代えて、この実施形態では、電気的な電磁力の調節により粘度を調節可能な磁気粘性流体を利用する。
【０１２７】
図１９において、固定端４１ｂは、ケース８２１ｅの中に回転可能に受け入れられている。固定端４１ｂには、摩擦部材としてのスリーブ８２１ｆが固定されている。ケース８２１ｅの内面とスリーブ８２１ｆとの間には、磁気粘性流体８２１ｇが設けられている。磁気粘性流体８２１ｇは、弱い磁界またはゼロ磁界の中において流体として振る舞い、強い磁界の中において固形物として振る舞う。
【０１２８】
固定部４２１は、電磁石８２１ｈを有する。電磁石８２１ｈは、ケース８２１ｅとスリーブ８２１ｆとの間に磁界を作用させる。磁気粘性流体８２１ｇは、電磁石８２１ｈが励磁されていないとき、液体として振る舞い、固定端４１ｂを開放する。磁気粘性流体８２１ｇは、電磁石８２１ｈによって磁界の中におかれると、ケース８２１ｅとスリーブ８２１ｆとを連結し、固定端４１ｂを固定する。
【０１２９】
この実施形態の電磁クラッチは、先行する実施形態の固定部４２１、４２２として利用することができる。また、この実施形態の電磁クラッチは、非通電時に固定端４１ｂを開放する常開型であるが、非通電時に固定端４１ｂを固定する常閉型としてもよい。
【０１３０】
第９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、固定部４２１、４２２は、サーモワックスを利用している。これに代えて、この実施形態では、電気的な電磁力の調節により機械的に固定力を調節可能な電磁クラッチを利用する。
【０１３１】
図２０において、固定端４１ｂは、ケース９２１ｅの中に回転可能に受け入れられている。固定端４１ｂには、摩擦部材としてのスリーブ９２１ｆが固定されている。スリーブ９２１ｆと対向するように、摩擦部材としてのアーマチャ９２１ｇが配置されている。アーマチャ９２１ｇは、回転方向に関して、ケース９２１ｅと噛み合っている。アーマチャ９２１ｇは、アクチュエータ軸ＡＸ４１に沿って移動可能である。アーマチャ９２１ｇは、スリーブ９２１ｆに接触してスリーブ９２１ｆおよび固定端４１ｂを固定する。アーマチャ９２１ｇは、スリーブ９２１ｆから離れてスリーブ９２１ｆおよび固定端４１ｂを開放する。
【０１３２】
固定部４２１は、電磁石９２１ｈを有する。電磁石９２１ｈは、アーマチャ９２１ｇを吸引する。アーマチャ９２１ｇは、電磁石９２１ｈが励磁されていないときに、スリーブ９２１ｆと接触し、固定端４１ｂを固定する。アーマチャ９２１ｇは、電磁石９２１ｈが励磁されているときに、スリーブ９２１ｆから離れ、固定端４１ｂを開放する。
【０１３３】
この実施形態の電磁クラッチは、先行する実施形態の固定部４２１、４２２として利用することができる。また、この実施形態の電磁クラッチは、非通電時に固定端４１ｂを固定する常閉型であるが、非通電時に固定端４１ｂを開放する常開型としてもよい。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
第７実施形態では、アクチュエータ素子４１、４２の制御と、固定部４２１、４２２の制御とを電気的な制御によって同期させている。これに代えて、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。
【０１３９】
先行する実施形態では、固定部２１、２２、４２１、４２２による固定力は、開放状態と固定状態とに変更可能である。これに代えて、固定力は、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。
【０１４０】
先行する実施形態では、固定端４１ｂのために設けられた固定部２１、４２１による固定力が可変である。これに代えて、出力端４１ｃにおける固定力を可変としてもよい。この場合、出力端４１ｃのための連結機構３１ａを操作することができる。また、出力端４１ｃのために、電気的に制御可能な固定部４２１を設けてもよい。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【符号の説明】
【０１４４】
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、
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、
ＴＬ  工具、  ＴＺ、２ＴＺ、３ＴＺ  基準位置特定器、
４２１、４２２  固定部、  ４７３  手動スイッチ、
ＡＸ４１  アクチュエータ軸、  ＡＸＲ  回動軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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