(57)【要約】フレキシブルプリント回路が可撓性本体部分と可撓性頭端部分とを含むことができ、導体及び／又は細長い切り抜きがパターンで形成されることができる。可撓性本体は近位端及び遠位端を含むことができ、近位端は静止物体に接続されるように構成され、遠位端は静止物体に対して移動する移動物体に接続されるように構成されている。フレキシブルプリント回路の頭端部は、可撓性本体の遠位端に位置することができる。頭端部は、複数の細長い切り抜き、及び／又は複数の細長い切り抜きにより可撓性本体から吊り下げられた複数の電気接続パッドを含むことができる。
2017527983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルプリント回路であって、
近位端及び遠位端を有し、前記近位端は静止物体に接続されるように構成され、前記遠位端は前記静止物体に対して移動する移動物体に接続されるように構成されている可撓性本体と、
前記可撓性本体の遠位端にある前記フレキシブルプリント回路の頭端部であって、
複数の細長い切り抜きと、
前記複数の細長い切り抜きにより前記可撓性本体から吊り下げられた複数の電気接続パッドと
を含む頭端部と
を含む、フレキシブルプリント回路。
【請求項２】
前記可撓性本体と前記可撓性本体の頭端部に関連する少なくとも１つの対称軸を含み、前記対称軸は前記本体の近位端から前記フレキシブルプリント回路の頭端部の遠位端までの左右対称性を定める、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項３】
前記対称軸は前記静止物体に対する前記移動物体の運動軸に対して正規直交である、請求項２に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項４】
前記対称軸の第１の側にある第１導電路と前記対称軸の第２の側にある第２導電路とを含む、請求項２に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項５】
前記移動物体の移動により前記フレキシブルプリント回路の頭端部に誘導されるねじりが前記可撓性本体に伝達される前に相殺される、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項６】
前記頭端部の中心付近の開口を更に含み、前記開口は前記移動物体の一部を受け入れるように構成されている、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項７】
前記頭端部の中心付近の開口はほぼ円形である、請求項６に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項８】
前記開口の中心は、前記頭端部に沿った対称軸上にある、請求項６に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項９】
可撓性プラスチック基板を含む、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１０】
前記可撓性プラスチック基板はポリイミドを含む、請求項１０に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１１】
前記フレキシブル回路の複数の補強部分を更に含み、前記補強部分は前記可撓本体又は前記可撓頭部の追加の基板材料を含む、請求項９に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１２】
前記可撓本体又は前記可撓頭部の補強部分はポリイミド補強材を含む、請求項９に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１３】
前記可撓頭部の中心付近に吊り下げられた物理的な接続点と複数の電気接続パッドとを含む、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１４】
前記物理的な接続点と前記複数の電気接続パッドは、前記フレキシブルプリント回路の左右対称性を定める対称軸の周りで間隔を置いた関係にある、請求項１３に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１５】
フレキシブルプリント回路であって、
対称軸の周りに対称に配置された複数の導電体を含む可撓性頭端部と、
各電気接続パッドが前記複数の導電体の対応する１つに電気的に結合された複数の電気接続パッドと、
前記可撓性頭端部にある複数の細長い切り抜きであって、前記対称軸の周りに対称に配置された細長い切り抜きと
を含み、前記可撓性頭端部の中心付近に加えられたねじりが前記可撓性頭端部から延びる前記フレキシブルプリント回路の可撓性本体に沿って伝達される前に最小化される、フレキシブルプリント回路。
【請求項１６】
前記可撓性頭端部の中心開口を含み、前記中心開口は前記可撓性頭端部と前記複数の細長い切り抜きと少なくともほぼ同心である、請求項１５に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１７】
少なくとも１つの物理的な接続点を含み、前記少なくとも１つの物理的な接続点の中心は前記対称軸上に又は前記対称軸の近くに位置する、請求項１５に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１８】
前記頭端部から前記対称軸に沿って延びる可撓性本体を更に含み、前記複数の導電体は固定された電気接続から前記対称軸に沿って直線的に移動する物体に電気エネルギーを伝達するために前記対称軸に沿って延びる、請求項１５に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１９】
リニアアクチュエータであって、
複数の永久磁石を含む固定フレームと、
前記固定フレームから一定の空隙で分離された可動部分と、
前記可動部分に電気的に接続されたフレキシブルプリント回路であって、前記リニアアクチュエータの可動部分の運動軸に沿って対称軸を有する可撓性頭端部を含むフレキシブルプリント回路と
を含み、前記頭端部の第１の側で前記可撓性頭端部の一部に加えられたねじれが、前記対称軸の反対側にある前記頭端部の第２の側に加えられた反対のねじれによって打ち消され且つ／又は相殺される、リニアアクチュエータ。
【請求項２０】
前記フレキシブルプリント回路の少なくとも一部が前記固定フレームと前記可動部分との間の一定の空隙内にある、請求項１９に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年６月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／１８０，４０８号の優先権を主張するものであり、上記米国仮特許出願はありとあらゆる非限定的な目的でその全体が参照により本明細書に明示的に含まれているものとする。
【０００２】
フレキシブル回路（例えば、「フレックス回路」）は、可撓性プラスチック基板に取り付けられ又は他の方法で形成された１つ以上の電気部品及び／又は導電体を含むことができる。一部の例では、フレキシブルプリント回路は、スクリーン印刷法により形成されることができる。そうすることで、フレキシブル回路は、特定の形状に適合するように、或いは使用中に曲がるか又は他の方法で変形するように構成されることができる。一部の例では、フレキシブル回路は、静止デバイスと可動デバイスとの電気的な接続を提供するために使用されることができるパッシブ配線構造を含むことができる。例えば、リニアアクチュエータは、静止部品と、静止部品に対して直線関係で移動するように構成された可動部品とを含むことができる。
【０００３】
このようなリニアアクチュエータは、所定の動作プロファイル用に構成されることができるボイスコイルアクチュエータを含むことができる。例えば、リニアアクチュエータは、閉ループサーボ用途のような短いストローク（例えば、約２インチ（５．０８センチメートル）未満、約３インチ（７．６２センチメートル）未満など）の用途用に構成されることができる。このようなリニアアクチュエータを使用する利点には、リニアアクチュエータが小さいスペースに収まることができるようなコンパクトなサイズ、反応性を向上させるための非常に低い電気的及び／又は機械的時定数、及び／又は光ペイロードの高加速を可能にする低移動質量が含まれ得る。リニアアクチュエータは、可動リニアアクチュエータに関連する直線力とデバイスの電流特性との密接な関係により正確な力制御を必要とする用途に使用されることができる。
【０００４】
一部の応用例は、電流と結果として生じる力との知られている関係に基づいてリニアアクチュエータの動きを制御するように構成されることができる。一部の例では、力は、リニアアクチュエータの可動部分の加速度に比例することができる。このような電流制御の用途では、他のシステムに対して、所望の精度を生じるために摩擦のような力を最小化することができる。しかしながら、一部の例では、可動部品へ又は可動部品から１つ以上の電気信号を供給するフレキシブル回路が、少なくともフレキシブル回路の一部を変形させるねじれを受けることがある。そのような場合、変形したフレキシブル回路の一部又は任意の他の可動部品は、固定部品の一部とそれが可動部品に対して移動するときに接触することがある。接触の結果、摩擦力が生じることがあり、摩擦力はその結果、リニアアクチュエータの精度を低下させることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、現在のフレックス回路で経験されるねじりばねの影響の少なくとも一部を除去することが可能なフレキシブルプリント回路の必要性が認識されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の態様は、システム、デバイス及び方法を開示することにより上記の課題の１つ以上に対処する。以下は、一部の態様の基本的な理解をもたらすために本開示の簡単な概要を示す。本発明の基本的又は重要な要素を特定すること又は本発明の範囲を定めることは意図されていない。以下の概要は単に、本開示の一部の概念を以下に提供されるより詳細な説明の前置きとして簡略化した形で示しているにすぎない。
【０００７】
本発明の種々の態様による一実施形態において、フレキシブルプリント回路は可撓性本体部分と可撓性頭端部とを含むことができ、導体及び／又は細長い切り抜きがパターンで形成されることができる。可撓性本体は近位端及び遠位端を含むことができ、近位端は静止物体に接続されるように構成され、遠位端は静止物体に対して移動する移動物体に接続されるように構成されている。フレキシブルプリント回路の頭端部は、可撓性本体の遠位端に位置することができる。頭端部は、複数の細長い切り抜き、及び／又は複数の細長い切り抜きにより可撓性本体から吊り下げられた複数の電気接続パッドを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示は例として示され、添付の図面に限定されるものではなく、添付の図面において類似の符号は同様の要素を示す。
【図１】本開示の態様による例示的なフレキシブルプリント回路を示す。
【図２】本開示の態様による例示的なフレキシブルプリント回路の正面図を示す。
【図３】本開示の態様による例示的なフレキシブルプリント回路の側面図を示す。
【図４】本開示の態様による例示的なフレキシブルプリント回路の背面図を示す。
【図５】本開示の態様によるフレキシブルプリント回路を組み込んだ例示的なデバイスの側面図を示す。
【図６】本開示の態様によるフレキシブルプリント回路を組み込んだ例示的なデバイスの背面図を示す。
【図７】本開示の態様によるフレキシブルプリント回路を組み込んだ例示的なデバイスの一部の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本開示の態様による例示的なフレキシブルプリント回路１００を示す。フレキシブルプリント回路１００は、固定された電気回路から固定された電気回路に対して移動する電気回路に電力及び／又は電気信号を供給するように構成されることができる。例示的な実施例において、プリント電気回路は、可撓性の電気回路がリニアアクチュエータの可動部分への電気接続を提供するように、リニアアクチュエータで使用するように構成されることができる。フレキシブルプリント回路１００は、近位端１２０と遠位端１３０とを有する可撓性本体１１０を含むことができる。可撓性本体１１０の遠位端１３０に、フレキシブルプリント回路１００は頭端部１５０を含むことができ、頭端部１５０は１つ以上の電気的な接続点及び／又は１つ以上の物理的な接続点を含むことができる接続部を含むことができる。近位端１２０は、言及したリニアアクチュエータの内部に位置する物理的な接続点及び／又は電気的な接続点などで、デバイスの静止部分に物理的及び／又は電気的に接続されるように構成されることができる。例えば、可撓性本体の近位端１２０に形成された電気接点が、電気デバイスの静止部分に形成された電気接点に物理的及び／又は電気的に接続されることができる。電気的及び／又は物理的な接続は、ほぼ永久的な接続（例えば、はんだ接続、接着剤など）、或いは１つ以上の留め具（例えば、ねじ、ボルトなど）又はコネクター（例えば、ワイヤ端子コネクター、クリンプコネクター、クランプコネクター、ねじ式コネクター、ピン型コネクター、圧縮嵌め、プラグ型嵌合など）を用いる取り外し可能な接続を用いて形成されることができる。
【００１０】
可撓性本体１１０の遠位端１３０において、頭端部１５０は、リニアアクチュエータのコイル部のような電気デバイスの可動部分に物理的且つ電気的に接続されるように構成されることができる。リニアアクチュエータ（例えば、ボイスコイルアクチュエータ）は限られた運動範囲にわたる直線運動を可能にすることができ、運動範囲はフレキシブルプリント回路の可撓性本体の長さより小さいことができる。リニアアクチュエータは、リニアアクチュエータの静止部分に発生した永久磁場と、リニアアクチュエータの可動部分に含まれることができる通電コイル巻線とに基づくことができる直接駆動装置であり得る。コイル巻線に印加された電流に正比例することができる力を生じさせることができる。サーボシステムのような閉ループシステムでは、リニアアクチュエータの可動部分に位置センサが含まれることができる。位置センサは、高精度での高速移動を可能にするためにモーションコントローラーにフィードバック信号を供給することができる。一部の例では、リニアアクチュエータは、半径方向に配向された磁場内に配置された管状の電線コイルを含むことができる。磁場は、半径方向の磁化を有する１つ以上の管状の永久磁石により発生させることができる。永久磁石は、中空円筒の中心線に沿って位置合わせされた内側鉄心を有する中空円筒の内部に取り付けることができる。中空円筒と鉄心は、アクチュエータの外殻を形成することができる。円筒状コイルは、円筒状ハウジングの中心線と位置合わせされた運動軸に沿って自由に移動するように配置されることができる。リニアアクチュエータの運動は、摩擦力、及び／又はアクチュエータの可動部分（例えば、アクチュエータアーム）への負荷により、ストローク長さに制限されることができる。一部の例では、フレキシブルプリント回路は、コイルに電力を供給するためになど、アクチュエータの可動部分への１つ以上の電気的接続を提供するための２つ以上の導体を含むことができる。他の場合では、アクチュエータアームに関連する位置センサからのフィードバック信号など、１つ以上の他の電気信号を供給するために、２つ以上の導体を使用することができる。
【００１１】
図２は、本開示の態様による例示的なフレキシブルプリント回路の正面図２００を示す。フレキシブルプリント回路１００の正面図２００において。可撓性本体１１０は、対称軸２１０の両側に対称的に配置されることができる２つ以上の導体２２０、２３０を含むことができる。一部の例では、可撓性本体は１つ以上の対称軸を含むことができる。フレキシブルプリント回路１００は、フレキシブルプリント回路１００が取り付けられた移動体の移動軸と対称軸２１０が一致するように設置されることができる。導体は、各々が同じ幅２３２（例えば、約１．７５ｍｍ）を有することができ、対称軸２１０のような少なくとも１つの対称軸から及び／又は可撓性本体１１０の端から等間隔に配置されることができる。例えば、第１導体２３０は、導電材料（例えば、銅、導電性インク、銀、金、アルミニウムなど）を用いて印刷されることができ、可撓性本体１１０の端から距離２３４（例えば、約０．７５ｍｍ）に位置することができる。一部の例では、対称軸２１０に最も近い導体２３０の端は、可撓性本体１１０の第２の端に最も近い第２導体２２０の端から距離２２２（例えば、約２．７５ｍｍ）だけ離間されることができる。可撓性本体１１０の遠位端は、可撓性本体１１０の遠位端の長さ２９０に沿って補強部分を含むことができる。
【００１２】
一部の例では、導電体２２０、２３０は、フレキシブルプリント回路１００の可撓性頭部１５０において細長い切り抜きの周りで対称な経路をたどることができる。導電体は、約０．５ｍｍの直径を有し且つ電気デバイスの可動部分にある電気回路（例えば、コイル）に（例えば、はんだ接合によって）接続するための電気接続パッド２２６、２３６で終端する。可撓性頭部は、留め具（例えば、ねじ、ボルトなど）を用いることなどによって、フレキシブルプリント回路１００の可撓性頭部１５０を電気デバイスの可動部分に物理的に接続するための物理的な接続点２４５（例えば、約１．４５ｍｍの直径を有する補強された貫通孔）を更に含むことができる。一部の例では、電気的接続２２６、２３６は、中心線２４３を共有することができる。一部の例では、物理的な接続点２４５は、同じ中心線を共有することができる。一部の例では、物理的な接続点２４５の中心は、対称軸２１０上の点に位置することができる。一部の例では、第１導電体２３０は、ある半径（例えば、約１．７５ｍｍ）を有することができる絶縁体２４７によって第２導電体及び／又は物理的な接続点２４５から電気的に絶縁されることができる。一部の例では、可撓性頭部１５０は、ある半径（例えば、約８ｍｍ）を有する中心開口２７０を含む、所定の形状（例えば、約２５ｍｍの半径を有する円）を有することができる。電気的な接続点２４５と可撓性頭部１５０の中心開口２７０の中心は、対称軸２１０に沿って配置されることができ、且つ／又はある距離２４０（例えば、約４．５ｍｍ）だけ離れて配置されることができる。一部の例では、可撓性本体１１０と可撓性頭部１５０との接続は、所定の縁を有することができる。他の場合には、可撓性本体１１０及び可撓性頭部１５０との接続は、約１ｍｍの半径を有することができるように、フレキシブルプリント回路１００の２つの部分の間に半円形の曲線などを用いて、一体化されることができる。
【００１３】
一部の例では、電気的な接続点２２６、２３６及び／又は物理的な接続点２４５は表面実装パッドを含むことができ、表面実装パッドはめっき（例えば、はんだめっき）を有することができ、フレキシブルプリント回路１００の表面（例えば、上面、下面）より上に所定の平坦性（例えば、最大約０．０２５ｍｍまでの平らな部分）を有することができる。一部の例では、導電体２２０、２３０は、フレキシブルプリント回路の基板（例えば、プラスチック）の表面に導電パターン（例えば、銅オーバーレイ、導電性インクなど）を含むことができる。一部の例では、フレキシブルプリント回路１００は、ポリイミド（例えば、カプトン）のような可撓性プラスチック又は他のこのようなフレキシブル基板から形成されることができる。一部の例では、全ての露出した導電機構（例えば、導体２２０、裸の銅表面など）は、電気絶縁体のようなカバーレイ物質で被覆されることができる。カバーレイで覆われていないフレキシブルプリント回路の導電部のために、鉛フリー無電解銀又は類似の特性を有する他のこのような物質などで表面をめっきすることができる。一部の例では、フレキシブルプリント回路の導電パターン、又は他の特徴は、例えば、白色の永久的な有機非導電性インクなどを用いることによって、シルクスクリーン印刷法を用いて形成されることができる。
【００１４】
図３は、本開示の態様による例示的なフレキシブルプリント回路の側面図３００を示す。図から分かるように、フレキシブルプリント回路１００は、１つ以上の可撓部分３２０、３４０及び１つ以上の補強部分３１０、３３０、３５０などを含むことができる。一部の例では、可撓部分は、可撓性プラスチック（例えば、ポリイミド（例えば、カプトン）から形成されることができ、所定の厚さ３２３、３４３（例えば、約０．２１ｍｍ、約０．２５ｍｍなど）を有することができる。一部の例では、補強部分３１０、３３０、３５０は、厚さ３１３、３３３、３５３のような可撓部分３２０、３４０より大きい厚さを有することができる。一部の例では、補強部分３１０、３３０、３５０は、同じ可撓性プラスチック基板から形成されることができ、追加の材料（例えば、ポリイミド補強材を有する両面１オンス銅ＲＡを含むことができ、アクリル系粘着剤のような低アウトガス接着剤を有することができる。分かるように、補強部分は、可撓性本体１１０の近位端にある接続点、可撓性本体１１０と可撓性頭部１５０の境界、及び／又は電気接続パッド２２６、２３６及び／又は物理的な接続点２４５の位置などのフレキシブルプリント回路１００の追加の支持を必要とし得る部分に対応することができる。
【００１５】
図４は、本開示の態様による例示的なフレキシブルプリント回路の背面図４００を示す。背面図４００は、可撓性本体１１０に追加の物理的強度を提供するための長さ４１７（例えば、約６ｍｍ）を有するフレキシブル基板の補強部分のような多数の機能を示すことができる。可撓性本体１１０の第２補強部分４２０は、可撓性本体１１０と可撓性頭部１５０との接続部に又は接続部の近くに配置されることができる。ここで、フレキシブル基板の第２補強部分４２０は、約６ｍｍの長さを有することができる。頭端部１５０の中心開口２７０は、可撓性本体１１０の近位端から所定の距離４３０（例えば、約２８５ｍｍ）に及び／又は可撓性本体１１０と可撓性頭端部１５０との境界から所定の距離４５０（例えば、約１３ｍｍ）に配置されることができる。
【００１６】
上述のように、可撓性頭端部は、ねじれに対して又はフレキシブルプリント回路１００の長さに沿って更なる柔軟性及びねじれ抵抗を提供するように１つ以上の細長い開口４５０、４５２を含むことができる。一部の例では、対称軸の周りに加えられたねじりがフレキシブルプリント回路１００をねじれさせることがあり、それによりリニアアクチュエータの静止部分及び／又はリニアアクチュエータの可動部分と接触することがある。第１の細長い開口４５０及び／又は第２の細長い開口４５２は、フレキシブル基板に形成された半円形の開口を含むことができる。第１の細長い開口４５０及び第２の細長い開口４５２は、中心開口２７０及び／又は可撓性頭部１５０と中心点を共有することができ、半円形の細長い開口は対称軸２１０から参照される角度４４０（例えば、約３０度）で始まり且つ／又は終わる。別の例では、第２の細長い開口４５２は、可撓性頭部１５０の外縁に向かって半円形の開口を含むことができ、半円形の細長い開口は角度４４４（例えば、約２０度）で始まり且つ／又は終わる。一部の例では、電気的な接続点を含む可撓性頭部１５０の補強部分３５３は中心開口２７０の周りに半円形のパターンで形成されることができ、補強部分３５３は、対称軸２１０から大きな角度４６４（例えば、約６０度）延びている。一部の例では、第１の細長い開口４５０は直径４５７（約１９．７５ｍｍ）を有するように形成されることができ、且つ／又は第２の細長い開口４５２は直径４５３（例えば、約１３．２５ｍｍ）を有するように形成されることができる。一部の例では、細長い開口は、細長い開口４５０、４５２の幅が約１ｍｍであり得るように０．５ｍｍの半径を有するドリルビットを用いて形成されることができる。
【００１７】
例示的な例では、対称なフレキシブルプリント回路は、フレキシブルプリント回路が運動デバイスの移動方向に移動する際にフレキシブルプリント回路に加えられるトルクを除去するために使用されることができる。例えば、図５は、本開示の態様によるフレキシブルプリント回路を組み込んだ例示的な運動デバイス５００（例えば、リニアアクチュエータ、ボイスコイルアクチュエータなど）の側面図を示す。フレキシブルプリント回路１００の対称性に対応する対称軸を用いる場合、フレキシブルプリント回路のそれぞれの対称部分に加えられるトルクは、互いに打ち消し合うことができる。本明細書に記載されるフレキシブルプリント回路は一般に、トルクの副次的影響がない改善された総合デザインに向けられることができる。トルクの副次的影響により、リニアアクチュエータは摩擦の増加に直面する可能性があり、且つ／又はシャフト位置の歪みがシャフト位置などの歪みを引き起こす可能性がある。対称なフレキシブルプリント回路は、フレキシブルプリント回路が運動デバイスの移動方向に移動する際にフレキシブルプリント回路に作用するトルクを排除することができる。図１、２及び４は、例えば２つの対称なトラックを明らかにすることができる。しかしながら、トラック及び／又は対称軸の数は２つに限定されるものではない。対称軸（例えば、対称軸２１０）は、運動軸と一致することができる（例えば、運動軸に対して正規直交である）。各トラックに加えられるトルクは、互いに打ち消し合うことができる。説明した例示的なフレキシブルプリント回路１１０は上記の特徴を含むことができ、且つ／又はカットオフ、マルチトラック、追加の巻線などの他の改良が利用されることができる。
【００１８】
図５の例示的な実施例では、例示的な運動デバイス５００は、長さ５１２（例えば、約４８ｍｍ）を有し且つ直径５１４（例えば、約３７．８ｍｍ）を有する円筒形ハウジングのようなハウジング５１０を有することができる。一部の例では、少なくともフレキシブルプリント回路１００の一部が例示的な運動デバイス５００の内側部分から外側に延びることができるように、開口又は他のこのような入口がハウジング５１０に含まれることができる。例えば、フレキシブルプリント回路１００の一部は、例示的な運動デバイス５１０の後部から距離５１６（例えば、約６ｍｍ）にある開口を通って外側に延びることができる。例示的な運動デバイス５００は正面部分５８０を含むことができ、正面部分５８０を通ってシャフト５３０が運動デバイス５００の正面部分から外側に移動可能に延びることができ、力ベクトル５５０がシャフト５３０の軸に沿って直線的に延びることができる。例示的な実施例では、運動デバイスの正面は、円筒状のハウジング５１０の円形部分に配置されることができる。正面部分は、ハウジング５１０の端部を越えて延びる１つ以上の延長部を含むことができる。このような延長部は、エンドユーザーの用途で設置される際にハウジング５１０、シャフト５３０又はそれらの両方のための支持を提供するように使用されることができる。例示の場合には、延長部は、第１の直径５１９（例えば、約１８．５ｍｍ）を有する第１の部分と、第１の部分を越えて延び且つ第２の直径（例えば、約１０．３５ｍｍ）を有する第２部分とを有する。
【００１９】
例示の場合には、図示のように完全に収容されたボイスコイルアクチュエータ（ＶＣＡ）又は半分収容されたＶＣＡのようなリニアアクチュエータが、ハウジングに対して所望の位置にシャフトを位置合わせするように１つ以上の自己整合ブッシュとシャフト５３０とを組み込むことができる。コイル組立体が現場組立体と同軸に位置合わせされたままであることを確実にするためにコイル組立体を完全に囲むように完全なハウジングを使用することができる。内部のフレックス回路（例えば、フレキシブルプリント回路１００）が、外部の移動ワイヤを保護するのに使用されることができ、且つ／又はストロークの開始時、ストロークの終了時又はそれらの両方において軸方向の移動を制限することもできる。図５に示すように完全に収容されたとき、リニアアクチュエータは、応用例への容易な統合を可能にするために、一方の側に取り付けられることができ且つ顧客が提供する位置合わせシステムを必要としない。このように完全に収容されたリニアアクチュエータ又はボイスコイルアクチュエータの利点には、高加速と単相電力の使用だけでなく、直接駆動、ゼロバックラッシュ及び正確な運動のためのコグフリー動作も含まれる。図６は、本開示の態様によるフレキシブルプリント回路１００を組み込んだ例示的なデバイス５００の背面図６００を示す。図から分かるように、ハウジング５１０の後部の開口は、ハウジング５１０に取り外し可能に固定されたカバー６０５を含むことができる。フレキシブルプリント回路１００の可撓性本体１１０は、開口から外側に延びることができ、ハウジング５１０の内部空間内にあるフレキシブルプリント回路１００の部分へ伝達されるハウジング５１０の外側にある可撓性本体１００の動きの影響を最小限に抑える（又は除去する）ために、カバー６０５の一部によって所定の位置に固定されることができる。可撓性本体１００は、ハウジング５１０の背面の点（例えば、中心線）から距離６２０（例えば、約２８５ｍｍ）延びることができる。フレキシブルプリント回路１００の近位端１２０は、拡大図６５０に詳細に示されている。近位端１２０は、運動デバイス５００に対して行われる電気的な接続を可能にするために２つ以上の接続点６１０、６１５を含むことができる。接続点６１０、６１５は、導体２２０、２３０の幅２３２と同じであるか又は異なることができる幅を有することができる。示されるように、接続点６１０、６１５は、導体２２０、２３０の幅２３２と同じ幅を有する。一部の例では、接続点６１０、６２０は、フレキシブルプリント回路１００の端から所定の距離６５５（例えば約２．５ｍｍ）以内に配置されることができる。
【００２０】
図７は、本開示の態様によるフレキシブルプリント回路１００を組み込んだ例示的なデバイスの正面部分５８０の断面図７００を示す。フレキシブルプリント回路１００を組み込んだ運動デバイスの例示的な例において、正面部分５８０の断面図７００は、運動デバイス１００の正面部分７１０の断面とシャフト５３０の断面とを含む。図から分かるように、正面部分７１０は、正面部分７１０をハウジング５１０に固定するのに使用する留め具（例えば、ねじ、ボルトなど）を受け入れるための１つ以上の開口７１２を含む。一部の例では、開口は、留め具の頭部を受け入れるための第１の直径の第１の深さ７１３と、少なくとも留め具の第２部分を受け入れるための第２の直径（図示せず）とを含むことができる。上述したように、正面部分７１０は、正面部分７１０の表面から距離７１４（例えば、約１ｍｍ）だけ高くされることができる第１隆起部と、正面部分７１０の表面から第２距離７１６（例えば、約２．５ｍｍ）だけ高くされることができる第２隆起部とを含むことができる。
【００２１】
一部の例では、シャフト５３０は、シャフト５３０の大部分を含む第１の直径７２２（例えば、約３ｍｍ）と、第２の直径７２６（例えば、約２ｍｍ）を有する第２部分とを有することができる。シャフト５３０の第２部分は、運動デバイス５００を設置することができるデバイス（例えば、機械）の一部に取り付けられるように構成されることができる。シャフト５３０の第２部分は、全長７２８（例えば、０．４ｍｍ）を有することができ、運動デバイスが取り付けられる機械の可動部分への接続を容易にするためにねじ部７２４を含むことができる。例示的な実施例では、ねじ部７２４は、シャフト５３０の大径部からの間隔７２７（例えば、約０．５ｍｍ）を含むことができ、全長７２５（例えば、約２ｍｍ）を有することができる。フレキシブルプリント回路１００の使用は、最小限のトルクがシャフト５３０に加えられることを可能にし、又はこのトルクをなくすことができる。このため、シャフト５３０のねじ部５２４は、最大変位７５０（例えば、約１６．２ｍｍ）を移動することができ、経験する摩擦力を最小限に抑えることができる。
【００２２】
例示的な実施例において、運動デバイス５００は「低ヒステリシスリニアアクチュエータ」であることができ、フレキシブルプリント回路１００の使用は直線運動で誘導される寄生トルクを最小限に抑えることを可能にする。このトルクは、フレキシブルプリント回路を使用した場合、トルクが事実上ゼロであることができるように、十分に低いことができる。一部の例では、０．５Ｎ／ｍの線形ばね定数である。一部の例では、低ヒステリシスリニアアクチュエータは、少なくとも部分的にフレキシブルプリント回路１００の使用に基づく巻線定数の特定のセット及び／又はリニアアクチュエータのパラメーターのセット有することができる。例示的な実施例において、巻線定数は、直流抵抗（例えば、約１オームから約５オーム、約６オームから約１０オームなど）、ピーク力での電圧（例えば、約４Ｖから約１５Ｖなど）、ピーク力での電流（例えば、約１Ａから約５Ａ、約５Ａから約１０Ａなど）、力感度（例えば、約１Ｎ／Ａから約１０Ｎ／Ａなど）、逆起電力定数（例えば、約１Ｖ／Ｖ／（ｍ／ｓ）から約１０Ｖ／（ｍ／ｓ）など）、特定周波数（例えば、約１００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、約１０００Ｈｚ、約１０ｋＨｚなど）で測定され得るインダクタンスなどの１つ以上を含むことができる。また、例示的な実施例において、リニアアクチュエータのパラメーターは、ピーク力（例えば、約５Ｎ、約１０Ｎ、約１５Ｎ、約２０Ｎなど）、連続失速（ストール）力（例えば、約１Ｎから約１０Ｎなど）、アクチュエータ定数（例えば、約１〜５Ｎ／ｓｑｒｔ（Ｗ））、電気的時定数、機械的時定数（例えば、約１ｍｓ、約２ｍｓ、約３ｍｓ、約４ｍｓなど）、理論上の加速度（例えば、約３００ｍ／ｓ、約５００ｍ／ｓ、約６００ｍ／ｓ、約７００ｍ／ｓなど）、フルストロークでの最大理論周波数（例えば、約５０Ｈｚ、約７０Ｈｚ、約９０Ｈｚなど）及び／又は正弦波運動又は三角形運動での最大理論周波数（例えば、約５０Ｈｚ、約７０Ｈｚ、約９０Ｈｚなど）、ピーク力での電力（Ｉ２Ｒ）（例えば、約１５Ｗ、約２０Ｗ、約２５Ｗ、約３０Ｗなど）、操作ストロークパラメーター（例えば、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍなど）、総ストロークパラメーター（例えば、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍなど）、摩擦力（例えば、約０．０２Ｎ未満、約０．００５Ｎ未満、約０．０１Ｎ未満など）、コイルの熱抵抗、最大許容コイル巻線温度などを含むことができる。一部の例では、可動コイル組立体の重量（例えば、約１０ｇから約４０ｇなど）は、リニアアクチュエータの総重量（例えば、約２５０ｇ、約３００ｇなど）のごく一部であることができる。
【００２３】
本発明の態様をその例示的な実施形態に関して説明してきた。明細書に含まれる大きさは、例示の目的のためであり、当業者に理解されるように許容誤差を含み得る。以下に記載される実施形態の特徴は、全体を通じて説明した態様の１つ以上又はそれらの組み合わせを含む他の実施形態を意図するものである。本開示の検討から当業者には添付の特許請求の範囲及び主旨内で多くの他の実施形態、修正及び変更が想起されるであろう。例えば、当業者は、例示的な図面に示されたステップが記載の順序以外で行われ得ること、示された１つ以上のステップが本開示の態様に従って任意的であり得ることを理解するであろう。
【図１】
2017527983.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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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月6日(2017.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
例示的な例では、対称なフレキシブルプリント回路は、フレキシブルプリント回路が運動デバイスの移動方向に移動する際にフレキシブルプリント回路に加えられるトルクを除去するために使用されることができる。例えば、図５は、本開示の態様によるフレキシブルプリント回路を組み込んだ例示的な運動デバイス５００（例えば、リニアアクチュエータ、ボイスコイルアクチュエータなど）の側面図を示す。フレキシブルプリント回路１００の対称性に対応する対称軸を用いる場合、フレキシブルプリント回路のそれぞれの対称部分に加えられるトルクは、互いに打ち消し合うことができる。本明細書に記載されるフレキシブルプリント回路は一般に、トルクの副次的影響がない改善された総合デザインに向けられることができる。トルクの副次的影響により、リニアアクチュエータは摩擦の増加に直面する可能性があり、且つ／又はシャフト位置の歪みがシャフト位置などの歪みを引き起こす可能性がある。対称なフレキシブルプリント回路は、フレキシブルプリント回路が運動デバイスの移動方向に移動する際にフレキシブルプリント回路に作用するトルクを排除することができる。図１、２及び４は、例えば２つの対称なトラックを明らかにすることができる。しかしながら、トラック及び／又は対称軸の数は２つに限定されるものではない。対称軸（例えば、対称軸２１０）は、運動軸と一致することができる（例えば、運動軸に対して正規直交である）。各トラックに加えられるトルクは、互いに打ち消し合うことができる。説明した例示的なフレキシブルプリント回路１００は上記の特徴を含むことができ、且つ／又はカットオフ、マルチトラック、追加の巻線などの他の改良が利用されることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図５の例示的な実施例では、例示的な運動デバイス５００は、長さ５１２（例えば、約４８ｍｍ）を有し且つ直径５１４（例えば、約３７．８ｍｍ）を有する円筒形ハウジングのようなハウジング５１０を有することができる。一部の例では、少なくともフレキシブルプリント回路１００の一部が例示的な運動デバイス５００の内側部分から外側に延びることができるように、開口又は他のこのような入口がハウジング５１０に含まれることができる。例えば、フレキシブルプリント回路１００の一部は、例示的な運動デバイス５００の後部から距離５１６（例えば、約６ｍｍ）にある開口を通って外側に延びることができる。例示的な運動デバイス５００は正面部分５８０を含むことができ、正面部分５８０を通ってシャフト５３０が運動デバイス５００の正面部分から外側に移動可能に延びることができ、力ベクトル５５０がシャフト５３０の軸に沿って直線的に延びることができる。例示的な実施例では、運動デバイスの正面は、円筒状のハウジング５１０の円形部分に配置されることができる。正面部分は、ハウジング５１０の端部を越えて延びる１つ以上の延長部を含むことができる。このような延長部は、エンドユーザーの用途で設置される際にハウジング５１０、シャフト５３０又はそれらの両方のための支持を提供するように使用されることができる。例示の場合には、延長部は、第１の直径５１９（例えば、約１８．５ｍｍ）を有する第１の部分と、第１の部分を越えて延び且つ第２の直径（例えば、約１０．３５ｍｍ）を有する第２部分とを有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
例示の場合には、図示のように完全に収容されたボイスコイルアクチュエータ（ＶＣＡ）又は半分収容されたＶＣＡのようなリニアアクチュエータが、ハウジングに対して所望の位置にシャフトを位置合わせするように１つ以上の自己整合ブッシュとシャフト５３０とを組み込むことができる。コイル組立体が現場組立体と同軸に位置合わせされたままであることを確実にするためにコイル組立体を完全に囲むように完全なハウジングを使用することができる。内部のフレックス回路（例えば、フレキシブルプリント回路１００）が、外部の移動ワイヤを保護するのに使用されることができ、且つ／又はストロークの開始時、ストロークの終了時又はそれらの両方において軸方向の移動を制限することもできる。図５に示すように完全に収容されたとき、リニアアクチュエータは、応用例への容易な統合を可能にするために、一方の側に取り付けられることができ且つ顧客が提供する位置合わせシステムを必要としない。このように完全に収容されたリニアアクチュエータ又はボイスコイルアクチュエータの利点には、高加速と単相電力の使用だけでなく、直接駆動、ゼロバックラッシュ及び正確な運動のためのコグフリー動作も含まれる。図６は、本開示の態様によるフレキシブルプリント回路１００を組み込んだ例示的なデバイス５００の背面図６００を示す。図から分かるように、ハウジング５１０の後部の開口は、ハウジング５１０に取り外し可能に固定されたカバー６０５を含むことができる。フレキシブルプリント回路１００の可撓性本体１１０は、開口から外側に延びることができ、ハウジング５１０の内部空間内にあるフレキシブルプリント回路１００の部分へ伝達されるハウジング５１０の外側にある可撓性本体１１０の動きの影響を最小限に抑える（又は除去する）ために、カバー６０５の一部によって所定の位置に固定されることができる。可撓性本体１１０は、ハウジング５１０の背面の点（例えば、中心線）から距離６２０（例えば、約２８５ｍｍ）延びることができる。フレキシブルプリント回路１００の近位端１２０は、拡大図６５０に詳細に示されている。近位端１２０は、運動デバイス５００に対して行われる電気的な接続を可能にするために２つ以上の接続点６１０、６１５を含むことができる。接続点６１０、６１５は、導体２２０、２３０の幅２３２と同じであるか又は異なることができる幅を有することができる。示されるように、接続点６１０、６１５は、導体２２０、２３０の幅２３２と同じ幅を有する。一部の例では、接続点６１０、６２０は、フレキシブルプリント回路１００の端から所定の距離６５５（例えば約２．５ｍｍ）以内に配置されることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図７は、本開示の態様によるフレキシブルプリント回路１００を組み込んだ例示的なデバイスの正面部分５８０の断面図７００を示す。フレキシブルプリント回路１００を組み込んだ運動デバイスの例示的な例において、正面部分５８０の断面図７００は、運動デバイス５００の正面部分７１０の断面とシャフト５３０の断面とを含む。図から分かるように、正面部分７１０は、正面部分７１０をハウジング５１０に固定するのに使用する留め具（例えば、ねじ、ボルトなど）を受け入れるための１つ以上の開口７１２を含む。一部の例では、開口は、留め具の頭部を受け入れるための第１の直径の第１の深さ７１３と、少なくとも留め具の第２部分を受け入れるための第２の直径（図示せず）とを含むことができる。上述したように、正面部分７１０は、正面部分７１０の表面から距離７１４（例えば、約１ｍｍ）だけ高くされることができる第１隆起部と、正面部分７１０の表面から第２距離７１６（例えば、約２．５ｍｍ）だけ高くされることができる第２隆起部とを含むことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルプリント回路であって、
近位端及び遠位端を有し、前記近位端は静止物体に接続されるように構成され、前記遠位端は前記静止物体に対して移動する移動物体に接続されるように構成されている可撓性本体と、
前記可撓性本体の遠位端にある前記フレキシブルプリント回路の頭端部であって、
複数の細長い切り抜きと、
前記複数の細長い切り抜きにより前記可撓性本体から吊り下げられた複数の電気接続パッドと
を含む頭端部と
を含む、フレキシブルプリント回路。
【請求項２】
前記可撓性本体と前記可撓性本体の頭端部に関連する少なくとも１つの対称軸を含み、前記対称軸は前記可撓性本体の近位端から前記フレキシブルプリント回路の頭端部の遠位端までの左右対称性を定める、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項３】
前記対称軸は前記静止物体に対する前記移動物体の運動軸に対して正規直交である、請求項２に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項４】
前記対称軸の第１の側にある第１導電路と前記対称軸の第２の側にある第２導電路とを含む、請求項２に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項５】
前記移動物体の移動により前記フレキシブルプリント回路の頭端部に誘導されるねじりが前記可撓性本体に伝達される前に相殺される、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項６】
前記頭端部の中心付近の開口を更に含み、前記開口は前記移動物体の一部を受け入れるように構成されている、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項７】
前記頭端部の中心付近の開口はほぼ円形である、請求項６に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項８】
前記開口の中心は、前記頭端部に沿った対称軸上にある、請求項６に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項９】
可撓性プラスチック基板を含む、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１０】
前記可撓性プラスチック基板はポリイミドを含む、請求項９に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１１】
前記フレキシブルプリント回路の複数の補強部分を更に含み、前記補強部分は前記可撓性本体又は前記頭端部の追加の基板材料を含む、請求項９に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１２】
前記可撓性本体又は前記頭端部の補強部分はポリイミド補強材を含む、請求項１１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１３】
前記頭端部の中心付近に吊り下げられた物理的な接続点と複数の電気接続パッドとを含む、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１４】
前記物理的な接続点と前記複数の電気接続パッドは、前記フレキシブルプリント回路の左右対称性を定める対称軸の周りで間隔を置いた関係にある、請求項１３に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１５】
フレキシブルプリント回路であって、
対称軸の周りに対称に配置された複数の導電体を含む可撓性頭端部と、
各電気接続パッドが前記複数の導電体の対応する１つに電気的に結合された複数の電気接続パッドと、
前記可撓性頭端部にある複数の細長い切り抜きであって、前記対称軸の周りに対称に配置された細長い切り抜きと
を含み、前記可撓性頭端部の中心付近に加えられたねじりが前記可撓性頭端部から延びる前記フレキシブルプリント回路の可撓性本体に沿って伝達される前に最小化される、フレキシブルプリント回路。
【請求項１６】
前記可撓性頭端部の中心開口を含み、前記中心開口は前記可撓性頭端部と前記複数の細長い切り抜きと少なくともほぼ同心である、請求項１５に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１７】
少なくとも１つの物理的な接続点を含み、前記少なくとも１つの物理的な接続点の中心は前記対称軸上に又は前記対称軸の近くに位置する、請求項１５に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１８】
前記頭端部から前記対称軸に沿って延びる可撓性本体を更に含み、前記複数の導電体は固定された電気接続から前記対称軸に沿って直線的に移動する物体に電気エネルギーを伝達するために前記対称軸に沿って延びる、請求項１５に記載のフレキシブルプリント回路。
【請求項１９】
リニアアクチュエータであって、
複数の永久磁石を含む固定フレームと、
前記固定フレームから一定の空隙で分離された可動部分と、
前記可動部分に電気的に接続されたフレキシブルプリント回路であって、前記リニアアクチュエータの可動部分の運動軸に沿って対称軸を有する可撓性頭端部を含むフレキシブルプリント回路と
を含み、前記頭端部の第１の側で前記可撓性頭端部の一部に加えられたねじれが、前記対称軸の反対側にある前記頭端部の第２の側に加えられた反対のねじれによって打ち消され且つ／又は相殺される、リニアアクチュエータ。
【請求項２０】
前記フレキシブルプリント回路の少なくとも一部が前記固定フレームと前記可動部分との間の一定の空隙内にある、請求項１９に記載のリニアアクチュエータ。
【国際調査報告】
2017527983.tif 000010
2017527983.tif 000011
2017527983.tif 000012