(57)【要約】【課題】エネルギ伝達部品を備える可動装置を提供する。【解決手段】可動装置１は、固定の基台２を有する。可動装置１は、基台２に対して機械的に動くことができる可動部３を有する。可動部３は、高さ方向ＨＤに沿って延びる回動軸ＡＸＲの周りを回転移動することができる。可動部３は、回動軸ＡＸＲの周りの所定の角度範囲ＶＲＳを往復移動する。可動部３は、被駆動体３１を有する。被駆動体３１は、案内機構５によってその移動を案内されている。被駆動体３１は、２つのアクチュエータ素子４１、４２に連結されている。アクチュエータ素子４１、４２は、温度変化に応じてねじれ変形量が変化する。アクチュエータ素子４１、４２が交互に駆動されることで、被駆動体３１が往復的に回動する。アクチュエータ素子４１、４２は、素材線に巻き付けられた発熱線を有する。【選択図】図１
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【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、２４１、３４１、４４１、５４１、７４１、４２）と、
前記アクチュエータ素子と連結された被駆動体（３１）とを備え、
前記アクチュエータ素子は、
前記変形を生じる素材線（４１ａ）と、
前記素材線のエネルギを増減させるエネルギ伝達部品であって、前記素材線と接触して配置されたエネルギ伝達部品（４１ｄ）とを備える可動装置。
【請求項２】
前記エネルギ伝達部品は、前記素材線の前記変形に起因する前記素材線と前記エネルギ伝達部品との間の干渉を抑制するように配置されている請求項１に記載の可動装置。
【請求項３】
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アクチュエータ素子（４１、２４１、３４１、４４１、５４１、７４１、４２）と、
前記アクチュエータ素子と連結された被駆動体（３１）とを備え、
前記アクチュエータ素子は、
前記アクチュエータ軸周りの変形を生じる素材線（４１ａ）と、
前記素材線のエネルギを増減させるエネルギ伝達部品であって、前記素材線の周りにおいて螺旋状に配置されたエネルギ伝達部品（４１ｄ）とを備える可動装置。
【請求項４】
前記アクチュエータ素子（４１、２４１、４４１、５４１）は、前記アクチュエータ軸周りの変形の方向と、前記エネルギ伝達部品の巻き付け方向（Ｓ、Ｚ）とが同一方向である請求項３に記載の可動装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ素子（４１、２４１、３４１、５４１）は、前記アクチュエータ軸周りの変形の方向が、前記エネルギ伝達部品の巻きを緩める方向である請求項３または請求項４に記載の可動装置。
【請求項６】
前記アクチュエータ素子（４４１）は、前記アクチュエータ軸周りの変形の方向が、前記エネルギ伝達部品の巻きを締める方向である請求項３または請求項４に記載の可動装置。
【請求項７】
前記アクチュエータ素子（４４１）は、前記エネルギ伝達部品の巻きが、前記アクチュエータ軸周りの変形を生じない不活性状態において緩み状態にあり、前記アクチュエータ軸周りの変形を生じさせる活性状態において前記緩み状態より締められる請求項３に記載の可動装置。
【請求項８】
前記アクチュエータ素子（５４１）は、前記エネルギ伝達部品の巻きが、前記アクチュエータ軸周りの変形を生じない不活性状態において締り状態にあり、前記アクチュエータ軸周りの変形を生じさせる活性状態において前記締り状態より緩められる請求項３に記載の可動装置。
【請求項９】
前記アクチュエータ素子は、熱エネルギの増減によって前記変形を生じる請求項１から請求項８のいずれかに記載の可動装置。
【請求項１０】
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９のいずれかに記載の可動装置。
【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】
従来技術には、アクチュエータ素子のエネルギを増減させるための部品、または機器について十分に開示されていない。アクチュエータ素子のエネルギを増減させるためのエネルギ伝達部品は、アクチュエータ素子それ自身の変形を阻害しないことが望ましい。
【０００５】
別の観点では、アクチュエータ素子それ自身が変形しても、その変形前と変形後との両方に適合したエネルギ伝達が実現されることが望ましい。
【０００６】
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。
【０００７】
開示されるひとつの目的は、エネルギ伝達部品を備える可動装置を提供することである。
【０００８】
開示される他のひとつの目的は、エネルギ伝達部品とアクチュエータ素子との接触状態を変化させることができる可動装置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、アクチュエータ素子のねじり変形の阻害が抑制された可動装置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、エネルギ伝達部品によるアクチュエータ素子の締め付け力が抑制された可動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、２４１、３４１、４４１、５４１、７４１、４２）と、アクチュエータ素子と連結された被駆動体（３１）とを備え、アクチュエータ素子は、変形を生じる素材線（４１ａ）と、素材線のエネルギを増減させるエネルギ伝達部品であって、素材線と接触して配置されたエネルギ伝達部品（４１ｄ）とを備える。
【００１２】
開示される可動装置によると、エネルギ伝達部品と素材線との間で、エネルギが伝達される。エネルギ伝達部品は、素材線に接触して配置されている。このため、素材線のエネルギを直接的に増減させることができる。
【００１３】
ここに開示された可動装置は、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アクチュエータ素子（４１、２４１、３４１、４４１、５４１、７４１、４２）と、アクチュエータ素子と連結された被駆動体（３１）とを備え、アクチュエータ素子は、アクチュエータ軸周りの変形を生じる素材線（４１ａ）と、素材線のエネルギを増減させるエネルギ伝達部品であって、素材線の周りにおいて螺旋状に配置されたエネルギ伝達部品（４１ｄ）とを備える。
【００１４】
開示される可動装置によると、エネルギ伝達部品と素材線との間で、エネルギが伝達される。エネルギ伝達部品は、素材線の周りに螺旋状に配置されている。このため、素材線の外表面の広い範囲から、素材線のエネルギを直接的または間接的に増減させることができる。
【００１５】
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】
【００１６】
【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】撚りまたは巻きの方向を示す平面図である。
【図６】撚りまたは巻きの方向を示す平面図である。
【図７】アクチュエータ素子の出力端を示す斜視図である。
【図８】第１実施形態の特性を示す表である。
【図９】第２実施形態の出力端を示す斜視図である。
【図１０】第２実施形態の特性を示す表である。
【図１１】第３実施形態の出力端を示す斜視図である。
【図１２】第３実施形態の特性を示す表である。
【図１３】第４実施形態の出力端を示す斜視図である。
【図１４】第４実施形態の特性を示す表である。
【図１５】第５実施形態の出力端を示す斜視図である。
【図１６】第５実施形態の特性を示す表である。
【図１７】第６実施形態に係る可動装置の斜視図である。
【図１８】第７実施形態のアクチュエータ素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
図５において、撚りの方向、または発熱線４１ｄの巻き方向のひとつが図示されている。図示される撚り、または巻きは、Ｓ撚り、またはＳ巻きと呼ばれる。図示される撚り、または巻きは、左手巻き、左ねじとも呼ぶことができる。
【００７６】
図６において、撚りの方向、または発熱線４１ｄの巻き方向のひとつが図示されている。図示される撚り、または巻きは、Ｚ撚り、またはＺ巻きと呼ばれる。図示される撚り、または巻きは、右手巻き、右ねじとも呼ぶことができる。
【００７７】
図７において、アクチュエータ素子４１の出力端４１ｃが拡大されている。アクチュエータ素子４１は、素材線４１ａを有する。素材線４１ａは、熱膨張率が負の材料製である。素材線４１ａは、低温状態から高温状態になると、熱膨張率が負であるため、僅かに収縮しながらねじり変形を生じる。素材線４１ａにおける高分子配向４１ｅの方向は、Ｓ撚りの方向である。矢印Ｍ４１の方向へのねじり変形は、高分子鎖が、Ｓ撚り方向へ収縮することにより、生成される。
【００７８】
素材線４１ａには、発熱線４１ｄが巻きつけられている。発熱線４１ｄは、少なくともその両端において素材線４１ａに固定されている。発熱線４１ｄは、素材線４１ａの全周および全長にわたって素材線４１ａに接触させられている。発熱線４１ｄは、全面で、または複数箇所で素材線４１ａの表面に接着されている。例えば、アクチュエータ素子４１は、アクチュエータ軸ＡＸ４１に沿って、素材線４１ａの表面に塗布された接着剤４１ｆを備えることができる。発熱線４１ｄは、接着剤４１ｆと交差する部分において、すなわち複数箇所で接着されている。
【００７９】
発熱線４１ｄが通電されて発熱することにより、素材線４１ａは高温状態になる。発熱線４１ｄへの通電が遮断され、放熱によって、常温（または室温）に向けて温度が低下すると、素材線４１ａは低温状態になる。発熱線４１ｄに通電され、発熱線４１ｄが発熱すると、素材線４１ａはねじれ変形する。素材線４１ａは、アクチュエータ軸ＡＸ４１周りに素材線４１ａ自身をねじるトルクを生成する。素材線４１ａは、アクチュエータ軸ＡＸ４１の周りにおいて、矢印Ｍ４１の方向へねじれ変形する。
【００８０】
素材線４１ａが矢印Ｍ４１の方向へねじれ変形するとき、発熱線４１ｄは、その巻きを緩めるように変形する。このため、発熱線４１ｄは、素材線４１ａの変形に追従する。発熱線４１ｄによる、素材線４１ａの変形の阻害は、抑制される。素材線４１ａは、自らの温度特性に応じて、変形することができる。
【００８１】
図８は、素材線４１ａと、発熱線４１ｄとの特性を記載した表である。素材線４１ａの能動的なねじり変形と、発熱線４１ｄの巻きとは、発熱線４１ｄが素材線４１ａを過度に締め付けない関係である。この実施形態では、ねじれ変形と、巻きとは、同じ方向である。
【００８２】
まず、素材線４１ａは、エネルギ状態に応じて活性化状態と、不活性化状態とに切り換えられる。活性化状態と、不活性化状態とは、高温状態と、低温状態とに対応している。素材線４１ａは、高温状態において能動的に変形する。素材線４１ａの能動的な変形方向は、矢印Ｍ４１の方向である。素材線４１ａは、低温状態において受動的に変形する。この受動的な変形は、戻り運動に相当する。
【００８３】
発熱線４１ｄの巻きは、Ｓ巻である。素材線４１ａが活性化されるとき、すなわち素材線４１ａが低温から高温になるとき、発熱線４１ｄの巻きは、緩み方向へ変化する。素材線４１ａが活性化された後、すなわち素材線４１ａが高温になった後は、発熱線４１ｄの巻きは、緩み状態に維持される。一方で、素材線４１ａが不活性化されるとき、すなわち素材線４１ａが高温から低温になるとき、発熱線４１ｄの巻きは、締り方向へ変化する。素材線４１ａが不活性化された後、すなわち素材線４１ａが低温になった後は、発熱線４１ｄの巻きは、締り状態に維持される。
【００８４】
アクチュエータ素子４１の製造方法において、発熱線４１ｄは、常温状態、すなわち室温状態において、素材線４１ａに巻きつけられる。言い換えると、素材線４１ａが不活性状態にあるときに、発熱線４１ｄは、素材線４１ａに巻き付けられている。この実施形態では、約２０°Ｃの環境において、発熱線４１ｄが素材線４１ａに巻かれる。
【００８５】
不活性状態の素材線４１ａに巻き付けられた発熱線４１ｄは、素材線４１ａの不活性状態が維持される期間は、製造後の初期状態に維持される。よって、製造後の巻きの変化はない。素材線４１ａが活性化されると、素材線４１ａのねじれ変形は、不活性状態で巻き付けられた発熱線４１ｄの巻きを緩める。複数箇所の接着または全面での接着は、発熱線４１ｄが素材線４１ａの上で移動してしまうことを阻止するために有効である。
【００８６】
以上に述べたこの実施形態によると、素材線４１ａに発熱線４１ｄを巻き付けることで、素材線４１ａのエネルギ状態を確実に増減させることができる。発熱線４１ｄは、素材線４１ａの表面の広い範囲から、素材線４１ａにエネルギを付与、または除去することができる。別の観点では、発熱線４１ｄと素材線４１ａとの接触状態を変化させることができる。
【００８７】
素材線４１ａの能動的なねじり変形の方向（Ｍ４１）と、発熱線４１ｄの巻き方向とは、同じ方向である。素材線４１ａが能動的なねじり変形を生成しても、その方向は、発熱線４１ｄの巻きを緩める方向である。よって、発熱線４１ｄに起因する素材線４１ａのねじり変形の阻害が抑制される。エネルギ伝達部品は、素材線４１ａの変形に起因する素材線４１ａとエネルギ伝達部品との間の干渉を抑制するように配置されているといえる。
【００８８】
別の観点では、素材線４１ａを構成する高分子配向４１ｅと、発熱線４１ｄの巻き方向とが同じである。この構成は、素材線４１ａの熱膨張率が負である場合に、能動的なねじり変形によって発熱線４１ｄの巻きを緩めることを可能とする。別の観点では、発熱線４１ｄによる素材線４１ａの締め付け力が抑制される。
【００８９】
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、アクチュエータ素子４１は、矢印Ｍ４１のねじり変形を生じる。これに代えて、この実施形態では、アクチュエータ素子２４１は、逆方向のねじり変形Ｍ２４１を提供する。
【００９０】
図９に図示されるように、アクチュエータ素子２４１は、素材線４１ａを有する。素材線４１ａの能動的なねじり変形の方向は、矢印Ｍ２４１の方向である。素材線４１ａの材料は、熱膨張率が負である。素材線４１ａを形成する高分子は、矢印Ｍ２４１のねじり変形を生成するために、Ｚ撚り方向に配向されている。発熱線４１ｄの巻き方向は、Ｚ巻きである。
【００９１】
図１０は、図８に対応する表である。この実施形態でも、素材線４１ａの能動的なねじり変形の方向（Ｍ２４１）と、発熱線４１ｄの巻き方向とは、同じ方向である。高分子配向４１ｅ（Ｚ撚り）と発熱線４１ｄの巻き方向（Ｚ巻き）とは同じである。素材線４１ａの能動的なねじり変形は、発熱線４１ｄの巻きを緩める方向への変形である。
【００９２】
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、素材線４１ａの材料は、熱膨張率が負である。この場合、素材線４１ａは、加熱されると、熱収縮してねじり変形を生じる。これに代えて、この実施形態では、素材線４１ａの材料は、熱膨張率が正である。この場合、素材線４１ａは、加熱されると、熱膨張してねじり変形を生じる。
【００９３】
図１１に図示されるように、アクチュエータ素子３４１は、素材線４１ａを有する。素材線４１ａの能動的なねじり変形の方向は、矢印Ｍ４１の方向である。素材線４１ａの材料は、熱膨張率が正である。素材線４１ａを形成する高分子は、矢印Ｍ４１のねじり変形を生成するために、Ｚ撚り方向に配向されている。発熱線４１ｄの巻き方向は、Ｓ巻きである。この実施形態では、高分子配向４１ｅ（Ｚ撚り）と発熱線４１ｄの巻き方向（Ｓ巻き）とは逆方向である。
【００９４】
図１２は、図８に対応する表である。この実施形態でも、素材線４１ａの能動的なねじり変形の方向（Ｍ４１）と、発熱線４１ｄの巻き方向とは、同じ方向である。素材線４１ａの能動的なねじり変形は、発熱線４１ｄの巻きを緩める方向への変形である。
【００９５】
この開示から、熱膨張率が正である材料は、矢印Ｍ２４１のねじり変形を生成する場合にも利用可能であることが理解される。例えば、高分子配向４１ｅをＳ撚りとすることができる。ねじり変形の方向が矢印Ｍ２４１である場合、発熱線４１ｄはＺ巻きによって巻き付けられている。
【００９６】
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、素材線４１ａが不活性状態であるときに発熱線４１ｄが巻かれる。これに代えて、この実施形態では、素材線４１ａが活性状態であるときに発熱線４１ｄが巻かれる。
【００９７】
図１３に図示されるように、アクチュエータ素子４４１は、素材線４１ａを有する。素材線４１ａの能動的なねじり変形の方向は、矢印Ｍ４１の方向である。素材線４１ａの材料は、熱膨張率が負である。素材線４１ａを形成する高分子は、矢印Ｍ４１のねじり変形を生成するために、Ｓ撚り方向に配向されている。発熱線４１ｄの巻き方向は、Ｚ巻きである。この実施形態では、高分子配向４１ｅ（Ｓ撚り）と発熱線４１ｄの巻き方向（Ｚ巻き）とは逆方向である。
【００９８】
図１４は、図８に対応する表である。アクチュエータ素子４４１の製造方法は、素材線４１ａを高温に加熱した状態で、発熱線４１ｄを巻き付ける。すなわち、発熱線４１ｄは、活性状態において、素材線４１ａに巻き付けられている。よって、素材線４１ａは、発熱線４１ｄが巻かれるときに、ねじり変形している。ねじり変形の方向（Ｍ４１）と、発熱線４１ｄの巻き方向（Ｚ巻き）とは逆向きである。アクチュエータ素子４４１は、製造後に常温に冷却される。このとき、素材線４１ａは、発熱線４１ｄの巻きを緩める方向に変形する。このため、不活性状態において、発熱線４１ｄは緩み状態に維持される。アクチュエータ素子４４１は、発熱線４１ｄの巻きが、アクチュエータ軸周りの変形を生じない不活性状態において緩み状態にある。
【００９９】
素材線４１ａが不活性状態から活性状態になると、能動的なねじり変形によって、発熱線４１ｄは、その巻きを締める方向へ変形する。このとき、発熱線４１ｄの巻きは、製造工程における巻き状態、すなわち初期状態にまで戻る。アクチュエータ素子４４１は、発熱線４１ｄの巻きが、アクチュエータ軸周りの変形を生じさせる活性状態において緩み状態より締められる。このため、発熱線４１ｄは、素材線４１ａを過度に締め付けることがない。これにより、耐久性のある発熱線４１ｄを提供できる。
【０１００】
この実施形態によると、発熱線４１ｄに起因する素材線４１ａのねじり変形の阻害が抑制される。別の観点では、発熱線４１ｄによる素材線４１ａの締め付け力が抑制される。別の観点では、発熱線４１ｄと素材線４１ａとの接触状態を変化させることができる。例えば、発熱線４１ｄが発熱して素材線４１ａがねじり変形すると、発熱線４１ｄの巻きが締まる。このため、発熱線４１ｄは、素材線４１ａに接触する。発熱線４１ｄの熱を素材線４１ａに伝えやすくなる。この結果、素材線４１ａはさらにねじり変形する。その一方で、発熱線４１ｄの発熱が停止されると、素材線４１ａは受動的にねじり変形する。この結果、発熱線４１ｄの巻きが緩むから、発熱線４１ｄおよび素材線４１ａからの放熱が促進される。
【０１０１】
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、製造後に発熱線４１ｄの巻きが緩む。これに代えて、この実施形態では、製造後に発熱線４１ｄの巻きが締まる。
【０１０２】
図１５に図示されるように、アクチュエータ素子５４１は、素材線４１ａを有する。素材線４１ａの能動的なねじり変形の方向は、矢印Ｍ４１の方向である。素材線４１ａの材料は、熱膨張率が負である。素材線４１ａを形成する高分子は、矢印Ｍ４１のねじり変形を生成するために、Ｓ撚り方向に配向されている。発熱線４１ｄの巻き方向は、Ｓ巻きである。この実施形態では、高分子配向４１ｅ（Ｓ撚り）と発熱線４１ｄの巻き方向（Ｓ巻き）とは同じである。
【０１０３】
図１６は、図８に対応する表である。アクチュエータ素子５４１の製造方法は、素材線４１ａを高温に加熱した状態で、発熱線４１ｄを巻き付ける。すなわち、発熱線４１ｄは、活性状態において、素材線４１ａに巻き付けられている。よって、素材線４１ａは、発熱線４１ｄが巻かれるときに、ねじり変形している。ねじり変形の方向（Ｍ４１）と、発熱線４１ｄの巻き方向（Ｓ巻き）とは同じである。アクチュエータ素子５４１は、製造後に常温に冷却される。このとき、素材線４１ａは、発熱線４１ｄの巻きを締める方向に変形する。このため、不活性状態において、発熱線４１ｄは締り状態に維持される。アクチュエータ素子５４１は、発熱線４１ｄの巻きが、アクチュエータ軸周りの変形を生じない不活性状態において締り状態にある。
【０１０４】
素材線４１ａが不活性状態から活性状態になると、能動的なねじり変形によって、発熱線４１ｄは、その巻きを緩める方向へ変形する。このとき、発熱線４１ｄの巻きは、製造工程における巻き状態、すなわち初期状態にまで戻る。アクチュエータ素子５４１は、発熱線４１ｄの巻きが、アクチュエータ軸周りの変形を生じさせる活性状態において締り状態より緩められる。
【０１０５】
この場合、発熱線４１ｄは、不活性状態において、素材線４１ａに強く接触しており、発熱線４１ｄへの通電開始時に熱を素材線４１ａに伝えやすい。この結果、発熱線４１ｄへの通電開始時に、素材線４１ａは、高い応答性をもってねじり変形する。その一方で、素材線４１ａが活性化状態となっても、素材線４１ａと発熱線４１ｄとの状態が製造段階において与えられた初期状態に維持される。
【０１０６】
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。
【０１０７】
図１７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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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、素材線４１ａにおける高分子配向４１ｅと、発熱線４１ｄの巻き方向とは、同じである。これに加えて、高分子配向４１ｅと、発熱線４１ｄとを平行に配置してもよい。
【０１１１】
図１８において、アクチュエータ素子７４１は、素材線４１ａを有する。素材線４１ａにおける高分子は、Ｓ撚りに沿って配向されている。発熱線４１ｄは、この高分子配向４１ｅと平行に配置されている。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
先行する実施形態に加えて、固定部は、機械的に回転方向を制限する機構を備えることができる。例えば、固定部には、ラチェット機構を設けることができる。ラチェット機構は、例えば、固定端４１ｂが矢印Ｍ４２の方向へ回転する場合には、固定端４１ｂを固定する。逆に、固定端４１ｂに矢印Ｍ４１の方向へ回転する場合には、固定端４１ｂを開放する。ラチェット機構は、能動的な変形を許容するように固定状態となり、受動的な変形を無効化するように開放状態となる。
【０１１７】
先行する実施形態に加えて、固定端４１ｂまたは出力端４１ｃにおける固定力を可変としてもよい。この場合、電気的に固定力を可変に制御可能な固定部を設けてもよい。固定部２１、２２による固定力は、開放状態と固定状態とに、または強弱に変更されてもよい。例えば、連結機構２１ｄは、エンドスリーブ２１ａの外周面に強く締め付けられた状態と、エンドスリーブ２１ａの外周面に弱く押し当てられた状態とに切り換えられてもよい。この場合、エンドスリーブ２１ａは、セットスクリュと摩擦しながら回転する。
【０１１８】
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。
【０１１９】
先行する実施形態では、アクチュエータ素子４１は、ボビン７４１ｓを備える。これに代えて、ボビン７４１ｓなしで、エネルギ伝達部品を往復状として支持することができる。例えば、発熱線７４１ｄ自身を固定部２１に固定してもよい。また、ボビン７４１ｓの内面に発熱線７４１ｄを配置してもよい。
【０１２０】
先行する実施形態では、素材線４１ａの能動的なねじり変形の方向（Ｍ４１／Ｍ２４１）、高分子配向４１ｅ、熱膨張率、発熱線４１ｄの巻き方向、および製造方法といった要素に関するいくつかの組合せを例示した。ただし、組合せは例示に限られない。例えば、素材線４１ａの能動的なねじり変形の方向を、逆方向（Ｍ２４１）として、活性化状態で発熱線４１ｄを素材線４１ａに巻き付ける製造方法を採用してもよい。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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】
【０１２３】
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、  ４１ｅ  高分子配向、  ４１ｆ  接着剤、
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、
２４１  アクチュエータ素子、  ３４１  アクチュエータ素子、
４４１  アクチュエータ素子、  ５４１  アクチュエータ素子、
６２２  戻し機構、  ７４１  アクチュエータ素子、
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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