(57)【要約】【課題】  容易に構造体の変形量を制御できるとともに、大きな変形を生じさせることができる構造体の形状制御方法、可変形状器、および振動子を提供する。【解決手段】  基端部１ｂを固定支持された片持ち梁１の先端部１ａの撓みを制御する。片持ち梁１の先端部１ａは、片持ち梁１の自重によりＹ軸の負方向に撓んでいる。この状態において、片持ち梁１の基端部１ｂに、Ｘ軸からＹ軸の正側に所定角度θの方向に、一定振幅且つ一定周期の正弦波加振力を入力する。構造体は加振力の入力方向若しくはそれに近い方向に振動しようとする。そのため、片持ち梁１の先端部１ａにはＹ軸の正方向に向かう復元力Ｈが発生し、片持ち梁１先端部１ａの撓みが減少する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止状態における構造体の重心から当該構造体の基端面に向けて垂直におろした軸線に対して所定角度の方向に、当該構造体を定振幅且つ定周期で加振することにより、当該構造体の撓みを制御することを特徴とする構造体の形状制御方法。
【請求項２】
構造体を定振幅且つ定周期で所定方向に加振することにより、静止状態における当該構造体の重心から当該構造体の基端面に向けて垂直におろした軸に平行な軸回りの偶力を当該構造体に発生させ、当該構造体の捩れを制御することを特徴とする構造体の形状制御方法。
【請求項３】
前記定周期加振は正弦波加振であることを特徴とする請求項１または２に記載の構造体の形状制御方法。
【請求項４】
基端部を支持された構造体と、当該構造体上または当該構造体内に装着されたアクチュエータとを備え、当該アクチュエータが加振することにより前記構造体の形状が変化する可変形状器であって、
前記アクチュエータは、静止状態における前記構造体の重心から前記構造体の基端面に向けて垂直におろした軸線に対して所定角度の方向に、前記構造体を定振幅且つ定周期で加振することを特徴とする可変形状器。
【請求項５】
前記構造体の先端部に振動減衰手段が備えられていることを特徴とする請求項４に記載の可変形状器。
【請求項６】
前記定周期加振は正弦波加振であることを特徴とする請求項４または５に記載の可変形状器。
【請求項７】
基端部を支持された構造体と、当該構造体上または当該構造体内に装着されたアクチュエータとを備え、当該アクチュエータが加振することにより前記構造体が振動する振動子であって、
前記アクチュエータは、静止状態における前記構造体の重心から前記構造体の基端面に向けて垂直におろした軸線に対して所定角度の方向に、前記構造体を定振幅且つ定周期で加振することを特徴とする振動子。
【請求項８】
前記構造体の先端部に振動減衰手段が備えられていることを特徴とする請求項７に記載の振動子。
【請求項９】
前記定周期加振は正弦波加振であることを特徴とする請求項７または８に記載の振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体の形状制御方法、可変形状器、および振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、構造体を撓ませる場合、静的外力を構造体に加えて撓ませることが行われる。そのため、構造体に大きな撓みを発生させるためには、大きな外力を構造体に加える必要が生じ、実現に困難を伴う場合が多かった。しかし、静的外力に代えて動的外力を利用すれば、比較的小さな力で大きな撓みを発生させることができる。特許文献１では、圧電体が貼着された板ばねの基端部の固定度を、板ばねの厚み方向に変化させることにより、曲げ振動と回転振動を発現できる圧電バイブレータが考案されている。
【特許文献１】特開平１１−２４４７８３号公報  （第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、構造体の基端部の固定度と構造体の撓み量との間の相関関係は一般に明確ではないため、特許文献１に記載の発明では、構造体の撓み量の制御が難しい。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、容易に構造体の変形量を制御することができるとともに、大きな変形を生じさせることができる構造体の形状制御方法、可変形状器、および振動子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明に係る構造体の形状制御方法では、静止状態における構造体の重心から当該構造体の基端面に向けて垂直におろした軸線に対して所定角度の方向に、当該構造体を定振幅且つ定周期で加振することにより、当該構造体の撓みを制御することを特徴とする。
ここで、構造体は、機器から構造物まで含む対象物の総称である。また、定振幅とは、最大振幅が一定ということであり、定周期とは、周期が一定ということである。
加振力が小さい場合、構造体を静的に加振しても構造体の撓みは小さいが、構造体を動的に加振すれば、慣性力を利用して構造体を大きく撓ませることが可能である（以下、第一原理と呼ぶ。）。特に、構造体の動的加振では、共振現象やパラメトリック励振を利用することにより、構造体の撓みを格段に大きくすることができる。共振現象は、物体の固有振動数と同じ振動数を有する振動がその物体に入力された場合に、その物体が非常に大きく振動する現象である。一方、パラメトリック励振は、パラメータの周期的な変化により振動が成長する現象であり、例えばブランコがこれに相当する。
また、構造体を動的に加振した場合、構造体は加振力の入力方向若しくはそれに近い方向に振動する（以下、第二原理と呼ぶ。）。
本発明は上記二つの原理を利用したものであり、構造体の軸線に対して所定角度の方向に、構造体を定振幅且つ定周期で加振することにより、容易に構造体の撓みを制御でき、且つ、大きな撓みを発生させることができる。
加えて、本発明では、構造体の軸線に対して所定角度の方向に、構造体を定振幅且つ定周期で加振することにより、構造体を材軸方向に撓まないようにすることができるため、構造体の見かけ上の剛性を向上させることができる。
【０００５】
また、本発明に係る構造体の形状制御方法では、構造体を定振幅且つ定周期で所定方向に加振することにより、静止状態における当該構造体の重心から当該構造体の基端面に向けて垂直におろした軸に平行な軸回りの偶力を当該構造体に発生させ、当該構造体の捩れを制御することを特徴とする。
本発明では、前記第一原理と第二原理を利用し、構造体を定振幅且つ定周期で所定方向に加振することにより、当該構造体の重心軸に平行な軸回りの偶力を発生させ、構造体に捩れを生じさせるものである。
【０００６】
また、本発明に係る構造体の形状制御方法では、前記定周期加振は正弦波加振であることが好ましい。
定周期加振は、周期が一定であることのみを規定するため、如何なる形状の波形であっても、一定周期でその波形が繰り返されれば定周期加振である。しかし、波形の形状によっては構造体にスパイク現象を励起するなど、好ましくない場合がある。そこで、本発明では、定周期加振として正弦波加振を好適とする。
【０００７】
また、本発明に係る可変形状器では、基端部を支持された構造体と、当該構造体上または当該構造体内に装着されたアクチュエータとを備え、当該アクチュエータが加振することにより前記構造体の形状が変化する可変形状器であって、前記アクチュエータは、静止状態における前記構造体の重心から前記構造体の基端面に向けて垂直におろした軸線に対して所定角度の方向に、前記構造体を定振幅且つ定周期で加振することを特徴とする。
ここで、アクチュエータとしては、一方向に加振力を発生させることができるものであれば良く、例えば、圧電素子、超磁歪アクチュエータ、電磁アクチュエータ、油圧アクチュエータなどが挙げられる。
本発明では、前記第一原理と第二原理を利用し、構造体に装着されたアクチュエータを介して、構造体を軸線に対して所定角度の方向に定振幅且つ定周期で加振することにより、容易に形状を変化させ得る可変形状器を実現することができる。
【０００８】
また、本発明に係る可変形状器では、前記構造体の先端部に振動減衰手段が備えられていてもよい。
本発明では、構造体の先端部の振動を抑えたい場合に、構造体の先端部に振動減衰手段を設けることにより、構造体先端部の振動を抑制するものである。構造体に貼着可能な振動減衰手段としては、例えば、粘弾性体や高減衰ゴムなどが挙げられる。また、構造体の規模が大きい場合は、構造体の先端部にダンパーを設置してもよい。
【０００９】
また、本発明に係る可変形状器では、前記定周期加振は、先に述べた理由により、正弦波加振であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る振動子では、基端部を支持された構造体と、当該構造体上または当該構造体内に装着されたアクチュエータとを備え、当該アクチュエータが加振することにより前記構造体が振動する振動子であって、前記アクチュエータは、静止状態における前記構造体の重心から前記構造体の基端面に向けて垂直におろした軸線に対して所定角度の方向に、前記構造体を定振幅且つ定周期で加振することを特徴とする。
本発明では、前記第一原理と第二原理を利用し、構造体に装着されたアクチュエータを介して、構造体を軸線に対して所定角度の方向に定振幅且つ定周期で加振することにより、容易に構造体の撓みおよび／捩れを制御でき、且つ、大きな撓みおよび／捩れを発生させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る振動子では、前記構造体の先端部に振動減衰手段が備えられていてもよい。
また、本発明に係る振動子では、前記定周期加振は正弦波加振であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、構造体を定振幅且つ定周期で所定方向に加振することにより、容易に構造体の変形量を制御できるとともに、大きな変形を生じさせることができる。特に、共振現象やパラメトリック励振を利用すれば、構造体の変形量を大幅に増幅させることができる。
加えて、本発明によれば、構造体を定振幅且つ定周期で所定方向に加振することにより、構造体を材軸方向に撓まないようにすることができるため、構造体の見かけ上の剛性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る構造体の形状制御方法、可変形状器、および振動子の実施形態について、図面に基いて説明する。なお、以下の説明においては、便宜上、静止状態における構造体の重心から当該構造体の基端面に向けて垂直におろした軸線方向をＸ軸方向、Ｘ軸直交面の一方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸によって構成される面に直交する方向をＺ軸方向とする。
【００１４】
図１は、並進アクチュエータを組み合わせることにより、構造体を斜め加振する一例を示す概念図である。
この例では、基端部２０ｂを固定支持され、Ｘ軸方向を加振方向Ｋｘとする並進アクチュエータ２０の先端部２０ａに、Ｙ軸方向を加振方向Ｋｙとする並進アクチュエータ２１が取付けられている。そして、並進アクチュエータ２１の先端部２１ａには、Ｘ軸方向を材軸方向とする棒状の梁１の基端部１ｂが取付けられている。
上記の構成に拠った場合、並進アクチュエータ２０の加振力と並進アクチュエータ２１の加振力の合力として、梁１の材軸に対して斜め方向の加振力を、梁１の基端部１ｂに入力することができる。この際、並進アクチュエータ２０、２１の振幅および位相を変化させることで、任意の方向の加振力を梁１に入力することができる。例えば、並進アクチュエータ２０と並進アクチュエータ２１の位相を同位相とすれば、Ｘ軸に対してＹ軸の正側の角度を有する方向の加振力を梁１に入力することができるし、並進アクチュエータ２０と並進アクチュエータ２１の位相を逆位相とすれば、Ｘ軸に対してＹ軸の負側の角度を有する方向の加振力を梁１に入力することができる。
【００１５】
図２乃至図４は、アクチュエータとして例えば圧電素子を使用した場合に、構造体に圧電素子をどのように装着すればよいか、その一例を示したものである。
図２は、圧電素子１０の加振方向ＫがＸ軸に対してＹ軸の正側の角度を有する方向となるように、基端部１ｂを固定支持された梁１内部の重心軸近傍に圧電素子１０を装着した場合である。この場合、圧電素子１０を加振させると、梁１の先端部１ａにはＺ軸回りの回転Ｈが生じる。
図３は、圧電素子１１の加振方向Ｋは図２の場合と同様であるが、圧電素子１１を梁１の片側面１ｎに装着した場合である。この場合、圧電素子１１を加振させると、梁１の先端部１ａにＺ軸回りの回転Ｈが生じるとともに、圧電素子１１の加振位置が梁１の重心軸から偏心しているため、梁１の重心軸に平行な軸回りの捩れＮが発生する。
図４は、圧電素子１２、１３の加振方向Ｋは図２または図３の場合と同様とであるが、圧電素子１２、１３を梁１の両側面１ｎ、１ｓにそれぞれ装着した場合である。この場合、圧電素子１２、１３を同振幅且つ同位相で加振させると、圧電素子１２、１３による梁１の重心軸回りのモーメントは相殺されるため、梁１の重心軸回りの捩れＮは発生せず、梁１の先端部１ａのＺ軸回りの回転Ｈのみ生じる。
なお、図３または図４では、圧電素子１１、１２、１３を梁１の側面１ｎ、１ｓに装着したが、梁１内部の重心軸から偏心した位置に圧電素子１１、１２、１３を装着してもよい。
【００１６】
一般に圧電素子の変位はμｍオーダーと非常に小さい。そのため、本発明では、アクチュエータとして圧電素子を使用する場合には、共振現象やパラメトリック励振を利用して変位増幅させることにより、構造体の形状制御を行う。
【００１７】
図５は、本発明に係る構造体の形状制御方法の第一の実施形態を示す概略図である。
本実施形態による構造体の形状制御方法では、基端部１ｂを固定支持された片持ち梁１の先端部１ａの撓みを制御する。図５に示すように、片持ち梁１の先端部１ａは、片持ち梁１の自重によりＹ軸の負方向に撓んでいる。この状態において、片持ち梁１の基端部１ｂに、Ｘ軸からＹ軸の正側に所定角度θを有する方向に、一定振幅且つ一定周期の正弦波加振力を入力する。
構造体は加振力の入力方向若しくはそれに近い方向に振動しようとするため、片持ち梁１の先端部１ａにはＹ軸の正方向Ｈに向かう復元力が発生し、片持ち梁１先端部１ａの撓みが減少する。
【００１８】
図６は、本発明に係る構造体の形状制御方法の第二の実施形態を示す概略図である。
構造物の施工においては、部材に生じた捩れのために、部材同士の嵌め合いがうまくいかない場合がある。そこで、本実施形態による構造体の形状制御方法では、Ｈ形鋼の捩れ制御を行う。図６はＨ形鋼２の材軸方向（Ｘ軸）の断面を示したものであり、材軸に関して反時計回りにＨ形鋼２を捩るものとする。そのために、Ｈ形鋼２先端のウェブ２ｗ上に、Ｈ形鋼２の弱軸（Ｚ軸）に対して強軸（Ｙ軸）正側に所定角度θを有するように並進アクチュエータ３を装着し、一定振幅且つ一定周期の正弦波で加振する。これにより、Ｈ形鋼２は加振方向に移動しようとするため、Ｈ形鋼２には反時計回りの捩れＮが発生し、Ｈ形鋼２は破線で示すような変形をする。
【００１９】
図７は、本発明に係る構造体の形状制御方法の第三の実施形態を示す概略図である。
本実施形態による構造体の形状制御方法では複数の並進アクチュエータを使用するが、本実施形態は超音波溶着機や超音波切削機などに適用することができるものである。
図７（ｂ）に示すように、Ｈ形鋼２の先端部のフランジ２ａの外面に、Ｈ形鋼２の材軸（Ｘ軸）に対して強軸（Ｙ軸）正側に所定角度θを有するように複数の並進アクチュエータ４を並設する。一方、Ｈ形鋼２の先端部のフランジ２ｂの外面には、Ｈ形鋼２の材軸（Ｘ軸）に対して強軸（Ｙ軸）負側に所定角度θを有するように複数の並進アクチュエータ４を並設する。
上記状態で並進アクチュエータ４…を加振方向Ｋに一定振幅且つ一定周期の正弦波で加振させると、フランジ２ａの先端部は強軸（Ｙ軸）の正方向に移動し、フランジ２ｂの先端部は強軸（Ｙ軸）の負方向に移動する。そのため、図７（ａ）に示すように、Ｈ形鋼２の先端部の材軸方向（Ｘ軸）の断面には時計回りの捩れＮが発生する。一方、Ｈ形鋼２の基端部近くの材軸方向（Ｘ軸）の断面には反時計回りの捩れＮが発生する。
なお、構造体の形状制御方法の第二および第三の実施形態では、Ｈ形鋼を使用したが、適用対象はそれに限定されるものではなく、箱型鋼管でも平板でもよいことは言うまでもない。
【００２０】
図８は、本発明に係る構造体の形状制御方法の第四の実施形態を示す概略図である。
本実施形態では、衝突による車体の変形を軽減する方策として、本発明に係る構造体の形状制御方法を利用する。車両の速度性能の向上および低コスト化を目的として車体の軽量化が図られているが、車体の軽量化によって車体の剛性が低下し、車体の衝突安全性が低下する問題がある。そのため、本発明に係る構造体の形状制御方法を用いて、車体の剛性向上を図る方法を示す。
ここでは、車両３０の側面からの衝突を想定し、車両３０の側面部に圧電素子１４が取付けられている。車両３０の側面部は、外装部３２と中間部３３と内装部３４の３層構造からなる。外装部３２には、衝突による衝撃を検知するための加速度計３１が取付けられ、中間部３３には、加振方向Ｋが車両３０の進行方向となる向きに圧電素子１４が取付けられ、内装部３４には、エアバック（図示省略）が装備されている。
圧電素子１４の電源は、圧電素子１４自身の圧電効果による電圧を電源とするものではなく、図示しない交流電源を利用する。
加速度計３１が車両３０の側面部の衝撃を検知すると、圧電素子１４は、車両３０の進行方向の固有振動数領域で加振する。これにより、車両３０の側面部の形状が保持され（撓みにくくなり）、車両３０側面部の見かけ上の剛性が向上する。その結果、衝突による車両３０側面部の変形が軽減されるものである。
なお、圧電素子１４の加振方向Ｋは鉛直方向でもよいし、複数の圧電素子１４を車両３０の側面部に取付けてもよい。また、圧電素子１４の設置箇所は、対象とする部位によって定まるものであり、車両３０の前後部に取付ける場合もある。加えて、本実施形態における制御対象は、車両３０に限るものではなく、船舶や航空機などの搬送手段にも適用することができる。
【００２１】
図９は、本発明に係る可変形状器の第一の実施形態を示す概略図である。
本実施形態における可変形状器は可変抵抗器４０である。可変抵抗器４０は、円弧状の抵抗部材４３と、基端部４１ｂが固定支持され、先端部４１ａが抵抗部材４３上を摺動する板ばね４１とから構成される。板ばね４１上には、板ばね４１の材軸に対して所定の角度を有するように圧電素子４２が取付けられている。圧電素子４２の一端は、板ばね４１先端部４１ａに取付けられた端子４４ｂ（板ばね４１と抵抗部材４３の接触点）に接続され、圧電素子４２の他端には端子４４ａが接続されている。一方、抵抗部材４３の一端には端子４４ｃが接続されている。
ここで、端子４４ａと端子４４ｃ間に負荷４５および交流電源４６を接続すると、端子４４ａ、圧電素子４２、端子４４ｂ、抵抗部材４３、端子４４ｃ、負荷４５、および交流電源４６からなる閉回路が構成される。圧電素子４２に交流電圧が負荷されると、圧電素子４２は加振方向Ｋに振動する。これにより、板ばね４１は変形し、板ばね４１の先端部４１ａは、基端部４１ｂを中心として抵抗部材４３上をＨ方向に摺動する。板ばね４１が撓むほど、閉回路における抵抗部材４３の長さが長くなり、抵抗値が増大する。特に、交流電圧の実効値が増大すると、板ばね４１はパラメトリック励振を起しやすくなり、また、交流周波数が板ばね４１の固有振動数に近づくと、板ばね４１は共振し、いずれの場合も板ばね４１の撓みは増大する。
一般に、可変抵抗器４０は、過大電流に対する安全装置として使用されるものであるが、本可変抵抗器４０は、それに加えて、特定周波数の電流をカットするフィルターとしても使用することができる。即ち、板ばね４１の固有振動数をカットしたい電流の周波数に設定しておけばよい。これにより、カットしたい電流が可変抵抗器４０に流れると、板ばね４１が共振して可変抵抗器４０の抵抗値が増大し、カットしたい電流が遮断されるものである。
従来のヒューズやブレーカーなどでは、基本的に電流による発熱作用（ヒューズでは、溶融という相転移、ブレーカーでは膨脹率の異なる２つの素子を用いたバイメタルの熱膨張差）を用いているため、応答が遅く、温度環境の影響を受けやすいという問題があった。しかし、本実施形態における可変抵抗器４０では、発熱作用を利用していないため、応答速度が速く、温度環境の影響も受けることがない。
なお、板ばね４１に導電性材料を使用した場合には、端子４４ｂを板ばね４１と抵抗部材４３の接触点に設ける必要はない。
【００２２】
図１０は、本発明に係る可変形状器の第二の実施形態を示す概略図である。
本実施形態における可変形状器はロボットアーム５０である。ロボットアーム５０は、柔軟なアーム部５１と、ハンド部５２と、アーム部５１とハンド部５２間に装着されたダンパー５３とから構成される。アーム部５１の先端部５１ａと基端部５１ｂには、それぞれアーム部５１の材軸方向に圧電素子５５ｄと５５ａが装着され、アーム部５１の中間部には、アーム部５１の材軸に対して所定角度を有して圧電素子５５ｂ、５５ｃが装着されている。また、ダンパー５３は、アーム部５１からハンド部５２へ圧電素子５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄの振動が伝達するのを防止している。
ここで、アーム部５１の材質としては、軽量で柔軟なものであれば良く、例えば、樹脂やシリコンゴムあるいはマグネシウム合金などが挙げられる。
圧電素子５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄをそれぞれ加振方向Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４に加振させることにより、図１０（ｂ）で示すように、ロボットアーム５０を動かすことができる。この際、各圧電素子５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄの加振振幅、加振振動数、および位相を調節することにより、ロボットアーム５０をよりきめ細かく動かすことができる。
本実施形態によるロボットアーム５０によれば、従来のアルミ合金などの金属剛体アームや電磁モーターで構成されたロボットアームと比較して、アームの自重を大幅に削減することができ、且つ、柔軟な形状制御を行うことができる。
【００２３】
図１１は、本発明に係る振動子の第一の実施形態を示す概略図である。
本実施形態による振動子は、一端を固定支持された板ばね５の基端部５ｂに圧電素子６を備える一種のバイブレータである。圧電素子６は、その加振方向Ｋが、板ばね５の材軸（Ｘ軸）に対して所定角度θを有するように板ばね５に貼着されている。例えば、変位増幅手段として共振現象を利用する場合、圧電素子６を板ばね５の固有振動数領域で振動させると、圧電素子６は板ばね５の材軸（Ｘ軸）に対して所定角度で振動するため、板ばね５は撓みと捩れを伴った複雑な共振現象を呈する。
このようなバイブレータは、携帯電話の着信通知手段あるいはゲーム機器のユーザーインターフェース装置の体感性を高めるための手段として利用される。
なお、板ばね５の先端部５ａに粘弾性体などの減衰材料を貼着し、板ばね５の先端部５ａの振動を減衰させることも可能である。
【００２４】
図１２は、本発明に係る振動子の第二の実施形態を示す概略図である。
本実施形態による振動子は、歯ブラシ７の歯先７ａ付近に圧電素子８を備える電動歯ブラシである。圧電素子８は、その加振方向Ｋが、歯ブラシ７の材軸（Ｘ軸）に対して所定角度θを有するように、歯ブラシ７の材軸から偏心させて歯ブラシ７内に装着されている。例えば、変位増幅手段として共振現象を利用する場合、圧電素子８を歯ブラシ７の固有振動数領域で振動させると、歯ブラシ７の歯先７ａは複雑な振動をするため、歯を磨くことが可能となるものである。
なお、同じ手法を釣竿にも適用することができる。即ち、釣竿の先端部に、圧電素子を釣竿の材軸に対して所定の角度を有するように装着する。これにより、釣竿の先端部に撓みと捩れを伴った複雑な振動を生じさせることができ、餌あるいはルアーの付いた糸の複雑な運動を実現することができる。
【００２５】
本実施形態による構造体の形状制御方法、可変形状器、および振動子によれば、一定振幅且つ一定周期の正弦波加振力を構造体に所定方向に入力することにより、容易に構造体の撓みおよび／または捩れを制御することができる。特に、共振現象やパラメトリック励振を利用すれば、構造物の撓みおよび／または捩れを大幅に増幅させることができる。
加えて、本実施形態による構造体の形状制御方法、可変形状器、および振動子によれば、一定振幅且つ一定周期の正弦波加振力を構造体に所定方向に入力することにより、構造体を材軸方向に撓まないようにすることができるため、構造体の見かけ上の剛性を向上させることができる。
【００２６】
以上、本発明に係る構造体の形状制御方法および振動子の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、構造体の形状制御方法の第三の実施形態（Ｈ形鋼の捩れ制御）では、複数のアクチュエータ全てが同じ方向に並設され、同じ加振力を構造体に入力しているが、本発明では、形状制御の目的に応じて、一部のアクチュエータの向きを意図的に異ならせてもよいし、振幅あるいは位相の異なる加振力を組み合わせて構造体に入力してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】並進アクチュエータを組み合わせることにより、構造体を斜め加振する一例を示した概念図である。
【図２】圧電素子を構造体内の重心軸近傍に装着した例を示したものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図３】圧電素子の構造体の片側面に装着した例を示したものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図４】圧電素子の構造体の両側面に装着した例を示したものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図５】本発明に係る構造体の形状制御方法の第一の実施形態（片持ち梁の撓み補償）を示す概略図である。
【図６】本発明に係る構造体の形状制御方法の第二の実施形態（Ｈ形鋼の捩れ制御）を示す概略図である。
【図７】本発明に係る構造体の形状制御方法の第三の実施形態（Ｈ形鋼の捩れ制御）を示す概略図であり、（ａ）はＨ形鋼の軸方向断面図、（ｂ）はＨ形鋼のＡ側側面図、（ｃ）はＨ形鋼のＢ側側面図である。
【図８】本発明に係る構造体の形状制御方法の第四の実施形態（衝突による車体の変形を軽減する方法）を示す概略図であり、（ａ）は車体側面図、（ｂ）は車体側面部の部分断面図である。
【図９】本発明に係る可変形状器の第一の実施形態（可変抵抗器）を示す概略図である。
【図１０】本発明に係る可変形状器の第二の実施形態（ロボットアーム）を示す概略図であり、（ａ）は圧電素子が非駆動時、（ｂ）は圧電素子が駆動時のロボットアームの状態図である。
【図１１】本発明に係る振動子の第一の実施形態（バイブレータ）を示す概略図である。
【図１２】本発明に係る振動子の第二の実施形態（電動歯ブラシ）を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  梁
２  Ｈ形鋼
３、４、２０、２１  並進アクチュエータ
５、４１  板ばね
６、８、１０、１１、１２、１３、１４、４２、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ  圧電素子
７  歯ブラシ
３０  車両
４０  可変抵抗器
５０  ロボットアーム
Ｋ、Ｋｘ、Ｋｙ、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４  加振方向
【図１】
2005199228.tif 000003
【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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