(57)【要約】本発明は力を供給するよう構成された電磁力デバイス、そうした力デバイスを持ったショックアブソーバ、そうした力デバイスを持った秤、そうした力デバイスを持ったミシンおよびそうした力デバイスを持ったハンドリング装置に関する。この力デバイスは、長尺な保持要素（１）と、この保持要素に対して固定状態となるようこの長尺な保持要素（１）に連結された第１の磁石要素（２）と、保持要素に沿って、第１の磁石要素（２）に向かって、および第１の磁石要素（２）から離れる方向に変位可能であるよう長尺な保持要素（１）にスライド可能に連結された第２の磁石要素（３）と、を具備する。前記磁石要素（２，３）の少なくとも一つは電磁石を含む。エフェクトユニット（１０）は、第１の方向に力を発生させるための電気的エフェクトを前記電磁石に供給するよう構成されている。
2004537946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力を供給するよう構成された電磁力デバイスであって、
長尺な保持要素（１）と、
第１の磁石要素（２）と、
第２の磁石要素（３）と、
エフェクトユニット（１０，８８，９５）と、を具備し、
前記第１の磁石要素（２）は、
第１の磁石を具備するとともに、
前記第１の磁石要素（２）が実質的に前記保持要素（１）に対して固定状態となるよう前記長尺な保持要素（１）に連結されており、
前記第２の磁石要素（３）は、
第２の磁石を具備するとともに、
前記第２の磁石要素（３）が前記保持要素（１）に沿って、前記第１の磁石要素（２）に向かって、および前記第１の磁石要素（２）から離れる方向に変位可能であるよう前記長尺な保持要素（１）にスライド可能に連結されており、少なくとも前記磁石の一つは電磁石を含み、
前記エフェクトユニット（１０，８８，９５）は、
前記電磁石に対して、前記第１の磁石要素（２）から第１の方向に前記第２の磁石要素（３）に作用する力を発生させるため電気的エフェクトを供給するよう構成されてなることを特徴とする電磁力デバイス。
【請求項２】
第３の磁石要素（３）を具備するとともに、
前記第３の磁石要素（３）は、
前記第３の磁石要素（３）が前記保持要素（１）に沿って、前記第１の磁石要素（２）と前記第２の磁石要素（３）とに向かって、および前記第１の磁石要素（２）と前記第２の磁石要素（３）とから離れる方向に変位可能であるよう前記長尺な保持要素（１）にスライド可能に連結されてなることを特徴とする請求項１に記載の電磁力デバイス。
【請求項３】
スプリング部材（８４，９４）を具備するとともに、
前記スプリング部材（８４，９４）は、
前記第１の方向とは反対の第２の方向に前記スライド可能な磁石要素（３）に作用する力を供給するよう配置されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁力デバイス。
【請求項４】
前記磁石要素（２，３）のそれぞれは北磁極（Ｎ）および南磁極（Ｓ）を具備するとともに、隣接する前記磁石要素（２，３）同士は同磁極が互いに向き合うよう設けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電磁力デバイス。
【請求項５】
前記スライド可能な磁石要素（３）は各々移送部材（５）を具備するとともに、前記移送部材（５）は前記保持要素（１）とスライド可能な接触状態となっており、かつ前記磁石を移送することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電磁力デバイス。
【請求項６】
前記保持要素（１）に対する前記磁石要素（２，３）の回転を抑止するために配置されたロック部材（６，７）を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電磁力デバイス。
【請求項７】
前記ロック部材は、保持要素（１）の１次ロック部材（６，７）と、前記磁石要素（２，３）の２次ロック部材（７，６）とを具備してなるとともに、前記ロック部材は互いに協働するよう配置されてなることを特徴とする請求項６に記載の電磁力デバイス。
【請求項８】
前記ロック部材の一方は縦溝（６）を具備し、かつ前記ロック部材の他方は縦キー（７）を具備してなることを特徴とする請求項７に記載の電磁力デバイス。
【請求項９】
前記１次ロック部材は前記移送部材（５）に設けられてなることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電磁力デバイス。
【請求項１０】
前記保持要素（１）はロッドとして設計されてなるとともに、前記磁石要素（２，３）は開口（４）を形成している環状形であり、前記ロッドは前記開口を貫通して延びていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の電磁力デバイス。
【請求項１１】
前記開口（４）は前記移送部材（５）を貫通して延びていることを特徴とする請求項５または請求項１０に記載の電磁力デバイス。
【請求項１２】
前記磁石は前記移送部材（５）によって移送される磁性材料のコア（８）を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の電磁力デバイス。
【請求項１３】
前記コアは実質的に、均質鉄、焼結鉄粉末あるいは互いに隣接するよう積層された鉄板いずれかの形態の中実な磁性材料から構成されてなることを特徴とする請求項１２に記載の電磁力デバイス。
【請求項１４】
実質的に、全てのコアは同じ断面形状を有するとともに、互いに一直線上に並ぶよう設けられてなることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の電磁力デバイス。
【請求項１５】
前記電磁石は磁性材料の環状コア（８）を具備し、前記コアは前記移送部材（５）の周囲に延在していることを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載の電磁力デバイス。
【請求項１６】
前記電磁石は電気巻線（９）を具備するとともに、前記電気巻線は、少なくとも２本の接続電線（１１，１２）によって前記エフェクトユニットに接続されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の電磁力デバイス。
【請求項１７】
前記電磁石（３）は前記ロッドにスライド可能に設けられており、前記接続電線（１１，１２）は少なくとも部分的に前記ロッド（１）の接触レール（１３，１４）として設計されており、かつ前記電気巻線（９）は二つのスライド接触子（１５，１６）を介して前記接触レール（１３，１４）と電気的接触状態にあることを特徴とする請求項１６に記載の電磁力デバイス。
【請求項１８】
第１の端部（２１）および第２の端部（２２）を具備するとともに、前記第１の端部（２１）は前記第１の磁石要素（２）および前記保持要素（１）のいずれか一方から形成され、かつ前記第２の端部（２２）は前記第２の磁石要素（３）から形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の電磁力デバイス。
【請求項１９】
ある装置と協働し、かつ前記装置に前記力を作用させるよう構成され、
前記第１の端部（２１）は前記装置の第１の部材（３４；７１）に接続可能であり、かつ前記第２の端部（２２）は前記装置の第２の部材（３６，７２）に接続可能であることを特徴とする請求項１８に記載の電磁力デバイス。
【請求項２０】
請求項１８に記載の電磁力デバイスを具備してなることを特徴とするショックアブソーバ。
【請求項２１】
ショックアブソーバ（３０）は、自動車シャシー（３４）および地面の上を回転するよう意図された複数の車輪（３６）を含む自動車のためのショックアブソーバとして設計されており、前記端部（２１，２２）のいずれか一方は、前記自動車シャシー（３４）に接続可能であるとともに、前記端部（２２，２１）の他方は、前記車輪（３６）の一つに接続可能であることを特徴とする請求項２０に記載のショックアブソーバ。
【請求項２２】
前記ショックアブソーバ（３０）は、
前記自動車シャシー（３４）によって支持され、かつ地面までの距離を検出するよう構成された第１のセンサー（４１）を少なくとも備えたセンサーデバイスと、
前記第１のセンサー（４１）に接続され、かつ検出された距離に応じて前記エフェクトユニット（１０）からの出力エフェクトを制御するよう構成された制御ユニット（４３）と、を具備してなることを特徴とする請求項２１に記載のショックアブソーバ。
【請求項２３】
前記センサーデバイスはまた第２のセンサー（４２）を具備するとともに、前記第２のセンサー（４２）は前記制御ユニット（４３）に接続されており、かつ前記第２のセンサー（４２）も前記自動車シャシー（３４）によって支持され、かつ地面までの距離を検出するよう構成されてなることを特徴とする請求項２２に記載のショックアブソーバ。
【請求項２４】
前記センサー（４１，４２）は光学的距離計測デバイスを具備してなることを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載のショックアブソーバ。
【請求項２５】
請求項１８に記載の電磁力要素を備えた秤であって、
前記第２の端部（２２）は固定要素（７２）に接続されてなるとともに、前記第１の端部（２１）は秤量される物体に接続可能であることを特徴とする秤。
【請求項２６】
前記第１の端部（２１）は、秤皿（７１）に接続されてなることを特徴とする請求項２５に記載の秤。
【請求項２７】
秤（７０）は、
センサー（４１）を備えたセンサーデバイスと、
制御ユニット（４３）と、を具備してなるとともに、
前記センサー（４１）は、前記固定要素（７２）と前記第１の端部（２１）との間の距離に依存する距離を検出するよう配置されてなり、
前記制御ユニット（４３）は、前記センサー（４１）に接続されてなるとともに、検出された距離に応じて前記エフェクトユニット（１０）からの出力エフェクトを制御するよう構成されてなることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の秤。
【請求項２８】
前記センサー（４１）は光学的距離計測デバイスを具備してなることを特徴とする請求項２７に記載の秤。
【請求項２９】
請求項１８に記載の電磁力デバイスを具備してなることを特徴とするミシン。
【請求項３０】
請求項１８に記載の電磁力デバイスを具備してなることを特徴とするハンドリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力を供給するよう構成された電磁力デバイスに関する。またこの発明は、それぞれ、そうした力デバイスを備えた、ショックアブソーバ、秤、ミシンおよびハンドリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気力デバイスは、力が必要とされる数多くのさまざまな用途において使用されている。この力は、往復動作を得るため、二つの物体を相手方向に向かってあるいは互いに離間する方向に締め付けるためその他に、物体を直線あるいは湾曲した経路に沿って動かすのに利用されている。そうした用途においては、小型かつコンパクトで、構造が簡素で、安価で、信頼でき、そしてエネルギー消費の少ない力デバイスが求められている。
【０００３】
用途の実例としては、たとえば自動車および製造工業において使用されるアクティブショックアブソーバがある。アクティブショックアブソーバは、減衰性能およびスプリング特性を調節でき、かつさまざまなニーズに適合可能なアブソーバであると言われている。特許文献１および特許文献２には、油圧式アクティブショックアブソーバの二つの例が開示されているが、それらは比較的複雑な構造を有する。
【特許文献１】
US−A−5,497,325
【特許文献２】
US−A−5,572,426
【０００４】
特許文献３には、往復動するシャフトを備えた電動機械が開示されている。そのものにおいては、往復動作をシャフトの周囲に配置した電磁石によって得ている。
【特許文献３】
US−A−3,238,397
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述したニーズを満たすことができる力デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、力を供給するよう構成された電磁力デバイスであって、長尺な保持要素と、第１の磁石要素と、第２の磁石要素と、エフェクトユニットと、を具備し、前記第１の磁石要素は、第１の磁石を具備するとともに、前記第１の磁石要素が実質的に前記保持要素に対して固定状態となるよう前記長尺な保持要素に連結されており、前記第２の磁石要素は、第２の磁石を具備するとともに、前記第２の磁石要素が前記保持要素に沿って、前記第１の磁石要素に向かって、および前記第１の磁石要素から離れる方向に変位可能であるよう前記長尺な保持要素にスライド可能に連結されており、少なくとも前記磁石の一つは電磁石を含み、前記エフェクトユニットは、前記電磁石に対して、前記第１の磁石要素から第１の方向に前記第２の磁石要素に作用する力を発生させるため電気的エフェクトを供給するよう構成されてなることを特徴とする電磁力デバイスによって達成される。
【０００７】
そうした力デバイスでは、確定し、しかも正確に規定された方向に力を発生させることが可能である。力は、エフェクトユニットによって一つの電磁石あるいは複数の電磁石に電気的エフェクトが、好ましくは直流電流の形で与えられた際、実質的な遅延を伴うことなく供給されるので、力は瞬間的に発生する。本発明に係る力デバイスは、構造が簡単であり、したがって低コストにて製造できる。本発明に係る力デバイスは、所望の物理的寸法を実現することができ、しかも極めてコンパクトに、あるいはかなりの長さとすることができる。この力デバイスは、電動リニアモータータイプとして作動し、そしてさまざまな実施形態において変更可能なストローク長を持つ動作を提供できる。上記第１の方向は直線経路に沿って、あるいは湾曲経路に沿って延びていてもよい。
【０００８】
本発明のさらなる形態によれば、力デバイスは、第３の磁石要素を具備するとともに、この第３の磁石要素は、それが保持要素に沿って、第１の磁石要素および第２の磁石要素に対して変位可能であるよう長尺な保持要素にスライド可能に連結される。本発明に係る力デバイスは、本質的に任意の数の磁石要素を具備してよい。そうすることで、発生する力と、ストローク長と、力デバイスの物理的長さとを、さまざまなニーズおよび用途に適合させることができる。
【０００９】
本発明のさらなる形態によれば、力デバイスは、スプリング部材を具備するとともに、このスプリング部材は第１の方向とは反対の第２の方向に、前記スライド可能な磁石要素に作用する力を供給するよう配置されている。こうすることで、前記電磁石に、ほとんどあるいは全く電気的エフェクトが供給されないときでも、反対方向への動きを得ることができる。第1の方向とは反対の第２の方向に、前記スライド可能な磁石要素に作用する力を発生させるため、エフェクトユニットに前記電気的エフェクトを供給させるのも可能であることに注意すべきである。そうすることで、二つの正反対の方向についての動作あるいはプレテンションを得ることができる。
【００１０】
本発明のある形態によれば、前記スライド可能な磁石要素は各々移送部材を具備し、この移送部材は保持要素とスライド可能な接触状態となっており、かつ前記磁石を移送する。そうした移送部材は保持要素に対する摩擦は小さく、しかも実質的に磁石要素の全ての構成要素を移送するよう配置される。また固定式磁石要素が、保持要素に対して固定的に連結された移送部材を具備していてもよい。こうすることで、全ての磁石要素が同じ寸法および同じ幾何学的形状となる。
【００１１】
本発明のさらなる形態によれば、力デバイスは保持体に対する前記磁石要素の回転を抑止するために配置されたロック部材を具備する。前記ロック部材は好ましくは、保持要素の１次ロック部材と前記磁石要素の２次ロック部材とを具備し、これらロック部材は互いに協働するよう配置される。たとえば、前記ロック部材は縦溝を具備し、かつ前記ロック部材の他方は縦キーを具備してもよい。好ましくは、２次ロック部材は移送部材に配置される。
【００１２】
本発明のさらなる形態によれば、保持要素はロッドとして設計されてなるとともに、前記磁石要素は開口を形成している環状形であり、ロッドはこの開口を貫通して延びている。そうしたロッドは簡単な手法にて製造でき、しかも変位可能な一つの磁石要素あるいは複数の磁石要素のための好適な案内手段となる。好ましくは、前記開口は移送部材を貫通して延びる。
【００１３】
本発明のさらなる形態によれば、前記磁石は移送部材によって移送される磁性材料のコアを具備する。そうしたコアは好ましくは、実質的に、均質鉄、焼結鉄粉末あるいは互いに隣接するよう積層された鉄板の形の中実な磁性材料から構成される。さらに実質的に全てのコアは、効率を高めるため、同じ断面形状を有するとともに互いに一直線上に並ぶよう設けられる。
【００１４】
本発明のさらなる形態によれば、前記電磁石は磁性材料の環状コアを具備し、このコアは移送部材の周囲に延在している。上記縦キーおよび溝は、エレガントな手法にてロッドおよび移送部材に設けられる。
【００１５】
本発明のさらなる形態によれば、前記電磁石は電気巻線を具備し、この電気巻線は少なくとも２本の接続電線によってエフェクトユニットに接続されている。したがって、前記電磁石はロッドにスライド可能に設けられ、前記接続電線はロッドの接触レールとして設計され、かつ電気巻線は二つのスライド接触子を介して前記接触レールと電気的接触状態となる。
【００１６】
本発明のさらなる形態によれば、力デバイスは第１の端部を具備するとともに、この第１の端部は第１の磁石要素および保持要素のいずれか一つから形成されており、かつ力デバイスは第２の端部を具備するとともに、この第２の端部は第２の磁石要素から形成されている。そうした端部はさまざまな手法にて設計でき、しかも力デバイスと協働させようとする物体あるいは装置に適合可能である。したがって力デバイスはある装置と協働し、しかもこの装置に前記力を作用させるよう構成できる。ここで、第１の端部は装置の第１の部材に接続可能であり、かつ第２の端部は装置の第２の部材に接続可能である。
【００１７】
本発明の有利な応用は、上記記載で特定されたショックアブソーバである。そうしたショックアブソーバは、自動車シャシーおよび地面の上を回転するよう意図された複数の車輪を含む自動車のためのショックアブソーバとして設計されており、前記端部の一方は自動車シャシーに接続可能であるとともに、前記端部の他方は前記車輪の一つに接続可能である。さらに、このショックアブソーバは、自動車シャシーと地面との間の距離を検出するよう配置された第１のセンサーを少なくとも備えたセンサーデバイスと、この第１のセンサーに接続され、かつ検出された距離に応じてエフェクトユニットからの出力エフェクトを制御するよう構成された制御ユニットと、を具備する。こうすることで、実質上、連続的に道路を読み取ることができ、そして地面の凹凸を検出することができる。この結果、ショックアブソーバの長さ、したがって関係する車輪のポジションは、実質上、瞬間的に道路の凹凸に適合させられる。この結果、ショックアブソーバによって付与される力は、自動車に生じる衝撃を最小限にするために実質上、瞬間的に適合させられる。好ましくは、センサーデバイスはまた第２のセンサーを具備し、この第２のセンサーは制御ユニットに接続され、かつ自動車シャシーと地面との間の距離を検出するよう配置される。第1のセンサーは好ましくは、自動車の通常の移動方向に関して車輪の前方に、地面までの距離を検出するために設けられる。これに対して第２のセンサーは、自動車の通常の移動方向に関して車輪の後方に、地面までの距離を検出するために設けられる。前記センサーは、好ましくは光学的距離計測デバイスを具備する。
【００１８】
本発明の他の有利な応用は、上記記載で特定された電磁力要素を具備してなる秤であり、第２の端部は固定要素に接続されるとともに、第１の端部は秤量される物体に接続可能である。第１の端部は秤皿に接続可能であり、第２の端部は、基板の上に載置されるためのフレームを含むか、あるいはそれに接続可能である。第1の端部はまた、吊り下げられる物体を秤量するため、フックあるいは類似のものを含むか、もしくはそれに接続可能である。好ましくは、秤は、少なくとも第１のセンサーを備えたセンサーデバイスと制御ユニットとを具備するとともに、第１のセンサーは、固定要素と第１の端部との間の距離に依存する距離を検出するよう配置されてなり、制御ユニットは第1のセンサーに接続されてなるとともに、検出された距離に応じてエフェクトユニットからの出力エフェクトを制御するよう構成される。前記センサーは光学的距離計測デバイスを具備してもよい。
【００１９】
さらに、上記記載で特定された力デバイスを備えたミシンおよび上記記載で特定された力デバイスを備えたハンドリング装置により、有利な応用が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ここで本発明について、さまざまな実施形態を記述し、かつ添付図面を参照することにより、さらに綿密に説明する。
【００２１】
図１には、機械的な力を供給するよう構成された電磁力デバイスが開示されている。この力デバイスは長尺な保持要素１を具備するが、これは本実施形態ではロッドとして設計されている。分かるようにするため、以下、ロッド１について言及する。ロッド１は中実でも、あるいは中空でもよく、しかも本質的に任意の材料、たとえば金属、プラスチック、カーボンファイバーなどのような複合材料から製造される。力デバイスはまた、第１の磁石要素２および多数の第２、第３、第４などの磁石要素３を具備する。第１の磁石要素２は第１の磁石を具備するとともに、ロッド１に対して実質的に固定状態となるよう、このロッド１に連結されている。第２の磁石要素３は第２の磁石を具備するとともに、ロッド１に沿って、第１の磁石要素１に向かって、および第１の磁石要素１から離れる方向に変位可能であるようロッド１にスライド可能に連結されている。磁石要素２，３は、図３に見られるように、開口４を形成している環状形となっており、この開口４を貫通してロッド１は延びている。
【００２２】
少なくともスライド可能な磁石要素３は移送部材５を具備しているが、この移送部材５はロッド１とスライド接触状態となっており、しかもそれは前記磁石を移送する。固定状態の磁石要素２も、ロッド１に固定的に連結された、そうした移送部材５を備えていてもよい。開口４は、図３に見られるように、移送部材５を貫通して延びている。
【００２３】
力デバイスはまた、互いに協働し、かつロッド１に対する磁石要素２，３の回転を抑止するよう配置されたロック部材を具備する。さらに詳しくは、力デバイスはロッド１の１次ロック部材６，７および磁石要素２，３それぞれの２次ロック部材６，７を具備するが、それは移送部材５に設けられてなるとともに、この移送部材５によって移送される。示された実施形態では、ロック部材６，７の一方は縦溝６を備え、しかもロック部材７，６と協働する他方は、溝６内を走行するよう意図された縦キー７を備える。溝６はロッド１あるいは移送部材５の開口４に配置されていてもよく、その結果としてキー７もロッド１あるいは磁石要素２，３の移送部材に、開口４内に突出するよう設けられていてもよいことに注意すべきである。
【００２４】
磁石要素２，３の少なくとも一つの磁石は電磁石を含むか、あるいは電磁石からなる。磁石要素２，３のうちの残りの磁石は、簡単な実施形態においては永久磁石を含むか、あるいは永久磁石からなる。全ての磁石要素２，３の磁石が電磁石を含むか、あるいは電磁石からなるようにすることも可能である。たとえば、第１の固定式磁石要素２の磁石が永久磁石を含むのに対して、他の可動式のあるいはスライド可能な一つの磁石要素あるいは複数の磁石要素３の磁石が電磁石を含むようにしてもよい。第１の磁石要素２の磁石が電磁石であるのに対して、永久磁石形態の磁石を備えた一つあるいは複数の可動式磁石要素３が存在するよう配列を逆にすることもできる。
【００２５】
示された実施形態においては、全ての磁石要素２，３の磁石は電磁石要素である。電磁石２，３のそれぞれは環状コア８を具備し、この環状コア８は、開口４がそれを貫通して延びている移送部材５に配されている。コア８は中実な磁性材料、たとえば均質鉄、焼結鉄粉末あるいは互いに直接隣接するよう設けられ、かつ鉄板ラメラ（lamella）と呼ばれる形状となった鉄板から製造される。電磁石２，３のそれぞれはまた電気巻線９を形成している導電体を具備し、それは環状コア８の周囲に延びている。図１においては巻線９のみを概念的に開示しているのであり、実際には他の寸法となることに注意すべきである。巻線９に電流が流れたとき、コア８は、図１および図２に見られるように、一方側が北磁極Ｎで、他方側が南磁極Ｓの磁石となる。巻線９を流れる電流の方向に依存して、上記一方側あるいは上記他方側のいずれかが北磁極Ｎを形成する。磁石要素２，３は、示されたこの実施形態においては、隣接する磁石要素同士は同磁極が向き合うよう、すなわち巻線９を流れる電流が磁石要素２，３の間に反発力を発生させるよう設計されている。
【００２６】
力デバイスはエフェクトユニット１０を具備し、このエフェクトユニット１０は電磁石要素２，３に、さらに具体的には２本の接続電線１１，１２を経て電磁石２，３それぞれの電気巻線９に電気的エフェクトを供給するよう構成されている。接続電線１１，１２は部分的に、ロッド１に沿って延在する接触レール１３，１４として設計されている。図２に示された実施形態においては、２本の接触レールはロッドの個々の溝６内において延在している。磁石要素２，３の電気巻線９は、図２および図３に見られるように、二つのスライド接触子１５，１６を介して、２本の接触レールと電気的に接触した状態となっている。スライド接触子１５，１６も移送部材５に設けられており、したがってこの移送部材５によって移送される。もちろん、接続電線１１，１２をフレキシブルケーブルとして、エフェクトユニット１０から電気巻線８それぞれまで直接延在させることも可能である。図１ないし図３に示された実施形態においては、巻線８は並列接続されている。もちろん、たとえばさらなる接触レールを設けることにより、あるいはさらなるフレキシブルケーブルにより、巻線９を互いに直列に接続することも可能である。
【００２７】
エフェクトユニット１０は、第１の固定式磁石要素２から少なくとも第１の方向の一つに、すなわち磁石要素２，３が互いに反発するように、一つの可動式磁石要素あるいは複数の可動式磁石要素３に作用する力を発生させるため、電磁石２，３に直流電流の形で電気的エフェクトを供給するよう構成されている。
【００２８】
他の実施形態においては、たとえば図１０、図１１および図１２に見られるように、力デバイスはまたスプリング部材８４，９４を具備する。このスプリング部材８４，９４は、第１の反発方向とは反対の第２の方向に、他の一つの可動式磁石要素あるいは複数の可動式磁石要素３に作用する力を供給するよう配置されている。
【００２９】
さらなる実施形態においては、エフェクトユニット１０はまた、上記第１の方向とは反対の第２の方向に、可動式の一つの磁石要素あるいは複数の磁石要素３に作用する力を発生させるための電気的エフェクトを供給するよう構成される。この場合、たとえば、さらなる接続電線が、電流の向きがたとえば全ての第２の磁石要素において変化しても、残る磁石要素においてはそれが維持されるように設けられる。そうした往復動作は、たとえ少なくとも一つの磁石要素が永久磁石であるか、それを含んでいたとしても、一つの電磁石要素あるいは複数の電磁石要素における巻線の電流の向きをエフェクトユニットによって変化させれば得られる。
【００３０】
力デバイスは、第１の固定式磁石要素２およびロッド１のいずれか一つによって形成された第１の端部２１と、第２の可動式磁石要素３によって形成された第２の端部２２とを具備する。端部２１，２２は必ずしも力デバイスの幾何学的な外側端部に位置させる必要はないことに注意すべきである。力デバイスは、ある装置と協働し、上述した力をこの装置に作用させるよう設計される。これに関係して、第１の端部２１はこの装置の第１の部材に連結可能であり、かつ第２の端部２２は同装置の第２の部材に連結可能である。
【００３１】
そうしたデバイスの一例がショックアブソーバ３０であり、それは図４に示されている。ショックアブソーバ３０は、力デバイスの第１の端部２１に連結された第１のパイプ部材３１と、力デバイスの第２の端部２２に連結され、かつ第１のパイプ部材３１内にテレスコープ式に挿入可能な第２のパイプ部材３２と、を具備する。示されたショックアブソーバ３０は自動車において使用されるのに適するよう設計されている。しかしながら、本発明は自動車用のショックアブソーバに限定されるものではなく、ショックアブソーバを必要とする数多くのさまざまな用途において利用できる。ショックアブソーバ３０はまた、第１の取り付け部材３３を具備するが、この第１の取り付け部材３３は第１のパイプ部材３１に設けられ、しかもよく知られた手法によって、概略を示す自動車の自動車シャシー３４に連結可能である。ショックアブソーバ３０はまた、第２の取り付け部材３５を具備し、これは他のパイプ部材３２に設けられ、しかもよく知られた手法によって、車輪３６の車軸を介して自動車の車輪３６に連結可能である。
【００３２】
他の実施形態によればショックアブソーバ３０は、少なくとも一つの電磁石要素２，３およびできるだけ多くの永久磁石要素２，３を備えた、上記説明に係る力デバイスを具備する。磁石要素２，３は、北磁極Ｎ同士が互いに向き合うよう、かつ南磁極同士が互いに向き合うよう配列される。すなわち、全ての磁石要素２，３は互いに反発する。この実施形態によれば、ショックアブソーバ３０はセンサーデバイスを含んでいても、あるいはそれに接続されていてもよく、示されたこの実施形態においては、このセンサーデバイスは図５に見られるように、第１のセンサー４１および第２のセンサー４２を具備する。センサー４１および４２は自動車のシャシー３４に取り付けられており、かつ個々のセンサー４１および４２は地面までの距離、さらに詳しくはセンサー４１，４２と地面との間の最短距離を検出するよう構成されている。第１のセンサー４１は、自動車の通常移動方向に関して車輪３６の前方に、地面までの距離を検出するために配置されている。これに対して第２のセンサー４２は、自動車の通常移動方向に関して車輪３６の後方に、地面までの距離を検出するために配置されている。個々のセンサー４１，４２は、好ましくは、たとえば図７に示される構造の光学的距離計測デバイスを具備する。センサーデバイスはまた制御ユニット４３を具備するが、この制御ユニット４３は第１のセンサー４１および第２のセンサー４２に接続されている。制御ユニット４３は、検出された距離に応じて、エフェクトユニット１０からの出力エフェクトを制御するよう構成されている。
【００３３】
図７に示された光学的距離検出装置はインターフェイス５０を具備するが、このインターフェイス５０は、制御ユニット４３、光学的トランスミッター５１（たとえばレーザー）、そして好適なレンズを備えた光開口５２につながるよう配置されている。トランスミッター５１は、上記記載により特定される用途においては、開口５２を経て、自動車の下の地面に衝突し、反射される光ビームを送り出す。反射された光ビームは反射板５３および好適なレンズ５４を経て、よく知られた手法で光ビームを電気信号に変換するレシーバー５５へと導かれる。電気信号はレシーバー５５から処理ユニット５６に送られるが、この処理ユニット５６は、電気信号がインターフェイス５０を経て、たとえば接続電線５７あるいはワイヤレス送信によって制御ユニット４３に伝達される前に、この電気信号を処理する。
【００３４】
制御ユニット４３の一つの実例が図６に一層綿密に示されている。この示された制御ユニット４３においては、エフェクトユニット１０が制御ユニット４３の一部として含まれている。もちろん、実際の応用に際してさらに有利であるならば、エフェクトユニット１０を独立したユニットとすることも可能である。示された制御ユニット４３はまた、センサー４１，４２および可能ならば他のセンサーあるいはユニットと交信するためのインターフェイス６０を具備する。特に制御ユニット４３は、インターフェイス６０を介して、自動車のある瞬間の速度を告げるユニットと交信する。さらに制御ユニットは、プロセッサー６１、メモリー部６０、そして可能なさらなる構成要素６３を具備する。プロセッサー６１はエフェクトユニット１０に接続されており、したがって、エフェクトユニットの出力部を形成する接続電線１１および１２を経て、力デバイスの磁石巻線９に供給されるべきエフェクトの時間、大きさおよび向きを制御する。エフェクトユニットはまた、電流供給用の電線６４，６５のための二つの入力部を有するが、これはたとえば自動車のバッテリーに接続される。
【００３５】
図８には、本発明に係るショックアブソーバ３０がどのように自動車およびこの自動車が移動する地面と協働するかが示されている。そこに見られるとおり、ショックアブソーバ３０は自動車３６から地面までのある瞬間の距離に追従して、その長さを適合させる。力デバイスに供給されるエフェクトが増加あるいは減少させられるので、磁石要素間の反発力は増加あるいは減少し、したがってショックアブソーバ３０の長さは、エフェクトの大きさに合致する伸びまで増加あるいは減少する。
【００３６】
上記説明に係る電磁力デバイスが応用される他の装置の例としては、図９に見られる秤７０がある。電磁力デバイスの第１の端部２１は秤量される物体に接続可能である。示された実施形態においては、第１の端部２１は、前記物体が載置される秤皿７１に接続されている。力デバイスの第２の端部２２は、好適な基板の上に載置されるフレーム形態の固定要素７２に接続されている。
【００３７】
秤７０は第１のセンサー４１を備えたセンサーデバイスを具備する。センサー４１は、ショックアブソーバ３０に関連して上述したセンサー４１と基本的に同じタイプのものである。センサー４１は、フレーム７２と第１の端部２１、あるいは示した実施形態においては秤皿７１との間の距離に依存する距離を検出するよう配置されている。秤７０はまた、これもショックアブソーバ３０に関連して上述した制御ユニット４３と本質的に同じタイプの制御ユニット４３を具備する。制御ユニット４３はセンサー４１および電流供給源７３、たとえばバッテリーに接続されている。制御ユニット５３は、検出された距離に応じて、エフェクトユニット１０からの出力エフェクトを制御するよう構成されている。ここで、力デバイスに供給されるエフェクトは、秤量される物体の重量と、確定した手法によって関連付けられる。電流の関数である重量はこのようにして量られ、そしてディスプレイ部７４に明示される。
【００３８】
上記説明に係る電磁力デバイスを適用可能なさらなるデバイスの例は、図１０および図１１に見られるミシン８０である。示された電磁力デバイスは、ロッド１と、このロッド１に対して固定的に設けられた第１の磁石要素２と、この第１の磁石要素２から離れる第１の方向に、ロッド１上を変位可能な二つの第２の磁石要素３と、を具備する。電磁力デバイスの第１の端部２１は、滑り座８１に連結されている。この滑り座８１は縫い針８２を保持するとともに、縫合される布その他類するものの上をスライドするよう配置されている。力デバイスの第２の端部２２は、ミシン８０の外側ケーシングを形成しているハウジング８３に連結されている。第１の端部２１はハウジング８３内で変位可能である。第２の端部２２はスプリング部材８４を備える。このスプリング部材８４は、上記第１の方向とは反対の第２の方向に、最も外側の第２の磁石要素３に作用する力を付与するよう配置されている。ミシンはまたカウンター部材８５を具備し、このカウンター部材８５は裏糸を供給するとともに、前記布をこのカウンター部材８５と滑り座８１との間で押圧するよう配置されている。示された実施形態においては、滑り座に抗してカウンター部材を押圧する力は、ゆえに磁石部材８６および８７によって得られる。第１の、そうした磁石部材８６はカウンター部材上に配置されているとともに、第２の、そうした磁石部材８７はハウジング８３の上あるいはその内部に配置されている。磁石部材８６，８７は永久磁石および／または電磁石を具備していてもよい。さらに、ミシン８０はその概略を示す作動および／または制御ユニット８８を有していてもよく、これは不連続な電気的エフェクトを供給するよう構成される。ユニット８８はハウジング８８内に配置されてもよい。
【００３９】
エフェクトユニット８８によって、磁石要素２および／または３に電気的エフェクトを供給することで、磁石要素２，３は互いには反撥し、したがって針８１を、図１０に見られるように、スプリング８４の作用に抗して、前記布を貫通してカウンター部材８５内へ移動させる。エフェクト供給が中断した場合、スプリング８４は針を図１１に見られるようにハウジング８３内に再び持ち上げる。
【００４０】
上記説明に係る電磁力デバイスが利用されるさらなる装置の例は、図１０に見られるハンドリング装置９０である。そうしたハンドリング装置はたとえばロボット、もしくはそれ自身を動かすための、あるいは物体を動かすための類似の機器に内蔵される。力デバイスは、したがって移動動作あるいは物体を把持するための動作を提供するよう構成される。図１２にはロボットフットの具体例が示されている。示された電磁力デバイスは、ロッド１と、このロッド１に固定的に設けられた第１の磁石要素２と、第１の磁石要素２から離れる第１の方向にロッド１上を変位可能な三つの第２の磁石要素３と、を具備する。電磁力デバイスの端部２１は、ロボットアームあるいはロボットフット９１に回動可能に連結される。力デバイスの第２の端部２２は、さらなる長尺なロボットアーム９３に固定的に設けられた保持部材９２に連結されている。この長尺なロボットアーム９３は、これもロボットフット９１に回動可能に連結された外端部を有する。第２の端部は、上記第１の方向とは反対の第２の方向に、最も外側の第２の磁石要素３に作用する力を付与するよう配置されたスプリング部材９４を具備する。エフェクトユニット９５によって磁石要素２および／または３に電気的エフェクトを与えると、磁石要素２，３は互いに反撥し、これによって図１２における上方にロボットフット９１の外側端部９６は変位する。エフェクト供給が中断された場合、スプリング部材９４はロボットフット９１の外側端部９６を図１２における下方に再変位させる。
【００４１】
図１３は、ロッド１が実質的に矩形断面であるような形態の保持要素を備えた力デバイスの他の実施形態を示している。ロッド１の周囲に四つの電磁石を備えた第１の固定された磁石要素２が設けられているとともに、それぞれ四つの電磁石を備えた二つの第２のスライド可能な磁石要素３がロッド１の周囲に設けられている。磁石要素２，３はそれぞれ、四つの電磁石を移送する移送部材５を具備する。個々の電磁石はＨ字のような形をしており、これは図３において電磁石用の破線で示されている。巻線９（図示せず）は移送部材内に配置されており、Ｈ字のような電磁石の横方向部材の周囲に延在している。ロッド１は四つの接触レール１３，１４を備えるとともに、個々の移送部材５は、個々の電磁石の電気巻線をエフェクトユニット１０（図示せず）に接続するためのスライド接触子１５，１６を移送する。この実施形態において明確に示されているように、環状の移送部材５も円形以外の形状、たとえば矩形あるいは正方形であってもよい。
【００４２】
本発明は示された実施形態に限定されるものではなく、請求項の範囲内で修正および変更が可能である。たとえば、本発明に係る力デバイスは、上述された二つの用途以外、数多くのさまざまな用途にて利用できることに注意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る力デバイスの側面図である。
【図２】本発明に係る力デバイスの斜視図である。
【図３】力デバイスの磁石要素の平面図である。
【図４】本発明に係るショックアブソーバの側面図である。
【図５】車輪と一緒になったショックアブソーバの側面図である。
【図６】力デバイスおよびショックアブソーバのための制御ユニットの略図である。
【図７】力アブソーバおよびショックアブソーバのためのセンサーデバイスの側面図である。
【図８】車輪と協働するショックアブソーバの側面図である。
【図９】本発明に係る秤の略側面図である。
【図１０】本発明に係るミシンの第１の状態での略側面図である。
【図１１】図１０のミシンの第２の状態での略側面図である。
【図１２】本発明に係るハンドリング装置の略側面図である。
【図１３】代替的設計の磁石要素を備えた、本発明に係る力デバイスの斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  長尺な保持要素
２  第１の磁石要素
３  第２、第３、第４などの磁石要素
４  開口
５  移送部材
６，７  ロック部材
８  環状コア
９  電気巻線
１０，９５  エフェクトユニット
１１，１２，５７  接続電線
１３，１４  接触レール
１５，１６  スライド接触子
２１  第１の端部
２２  第２の端部
３０  ショックアブソーバ
３１  第１のパイプ部材
３２  第２のパイプ部材
３３  第１の取り付け部材
３４  シャシー
３５  第２の取り付け部材
３６  車輪
４１  第１のセンサー
４２  第２のセンサー
４３  制御ユニット
５０，６０  インターフェイス
５１  光学的トランスミッター
５２  光開口
５３  反射板
５４  レンズ
５５  レシーバー
５６  処理ユニット
６０  メモリー部
６１  プロセッサー
６４，６５  電流供給用の電線
７０  秤
７１  秤皿
７２  固定要素
７３  電流供給源
７４  ディスプレイ部
８０  ミシン
８１  滑り座
８２  縫い針
８３  ハウジング
８４，９４  スプリング部材
８５  カウンター部材
８６，８７  磁石部材
８８  制御ユニット
９０  ハンドリング装置
９１  ロボットフット
９２  保持部材
９３  ロボットアーム
９４  スプリング部材
９６  外側端部
Ｎ  北磁極
Ｓ  南磁極
【国際公開パンフレット】
2004537946.tif 000003
2004537946.tif 000004
2004537946.tif 000005
2004537946.tif 000006
2004537946.tif 000007
2004537946.tif 000008
2004537946.tif 000009
2004537946.tif 000010
2004537946.tif 000011
2004537946.tif 000012
2004537946.tif 000013
2004537946.tif 000014
2004537946.tif 000015
2004537946.tif 000016
2004537946.tif 000017
2004537946.tif 000018
2004537946.tif 000019
2004537946.tif 000020
2004537946.tif 000021
2004537946.tif 000022
2004537946.tif 000023
2004537946.tif 000024
2004537946.tif 000025
2004537946.tif 000026
2004537946.tif 000027
2004537946.tif 000028
2004537946.tif 000029
2004537946.tif 000030
2004537946.tif 000031
2004537946.tif 000032
2004537946.tif 000033
2004537946.tif 000034
2004537946.tif 000035
2004537946.tif 000036
2004537946.tif 000037
2004537946.tif 000038
2004537946.tif 000039
2004537946.tif 000040
【国際調査報告】
2004537946.tif 000041
2004537946.tif 000042
2004537946.tif 000043
2004537946.tif 000044
2004537946.tif 000045