(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動作動器にして、
可撓性の材料で作られた細長い繊維と、
前記繊維の側面に螺旋状に取り付けられた、熱膨張係数の異なる少なくとも２種の金属よりなる第１のバイメタル・ストリップにして、熱の印加に応答して、前記繊維を、前記第１のバイメタル・ストリップの形状の変化に適応するように捻じる、第１のバイメタル・ストリップと、
前記繊維の側面に長手方向に隔置された位置に取り付けられた複数の第２のバイメタル・ストリップにして、熱の印加に応答して前記繊維を選択された位置で屈曲させる複数の第２のバイメタル・ストリップと、
前記第１及び第２のバイメタル・ストリップに、熱を選択的に印加する加熱媒体とを有する移動作動器。
【請求項２】
請求項１に記載の作動器において、前記繊維が一端において固定され、該繊維の自由端が前記第１及び第２のバイメタル・ストリップの形状変化に応じて移動されるようにされている作動器。
【請求項３】
請求項１に記載の作動器において、前記繊維の材料が可撓性のセラミック、金属、およびプラスチックよりなる群から選択されている作動器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、対象物の移動を生じさせるための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
非平面リトグラフィーの最近の発展に伴い、３次元機械部品および３次元的電気部品を共に有する微小構造物の加工がより容易に実施できるようになった。例えば、米国特許第５，１０６，４５５号およびその同時係属出願の１９９１年１２月１２日出願の出願番号８１６，６２８号を参照されたい。かかる微小構造物は、医療機器、ロボット工学、航法機器、モータ、およびこれらに類似の機器を含む種々の分野において、用途を発見しつつある。このような用途においては、繊維やフィラメントのような非常に微小な機械部品の制御された移動を行うことが望まれることが多い。
【０００３】
【本発明の目的】
本発明の目的は、微小構造要素を移動させる装置を提供することである。
【０００４】
【目的を達成するための手段】
本発明の上記の目的は、細長い繊維と、該繊維の側面に配置された１個以上の作動可能な材料のストリップを有する移動作動器の特定の実施例において理解されよう。作動可能な材料は、その形状を変化させるための作動信号に応答して、材料の形状変化に適応するように繊維を移動させる。作動信号発生器はまた、作動可能な材料の１個のストリップ、または複数個のストリップに作動信号を選択的に加え、材料の形状を変化させ、繊維を望むように移動させるようになっている。
【０００５】
作動可能な材料のストリップは、繊維上に長手方向に配置され、短縮され、それにより繊維を屈曲させることができる。あるいは、作動可能な材料のストリップが繊維の回りに螺旋状に配置され、同様に短縮され、それにより、繊維を捻じることができる。
【０００６】
作動可能な材料のストリップは、外部熱、または内部において熱を発生させる電流を加えた場合、一つの形状から他の形状へと変化する、所謂形状記憶合金であってよい。熱や電流が除去され、内部に発生した熱が消散すると、ストリップは本来の形状に戻る。或いはまた、作動可能な材料のストリップは、バイメタル、すなわち、熱膨張係数が異なる２層の違った金属層より構成され、熱せられたとき、ストリップが形状を変化され、それにより、繊維の移動を起こさせるようになっていてもよい。
【０００７】
本発明の１面によれば、繊維はピエゾ電気材料で作られており、作動可能な材料のストリップは繊維の側面に配置された電導要素から成り、この電導要素に電圧信号が加えられたとき、繊維が屈曲されるようになっている。種々の態様の電導要素が、繊維を屈曲させたり、縮小させたり、伸長させたりするために設定されよう。
【実施例】
【０００８】
上記の本発明の目的、特徴、利点は、付図を参照した以下の詳細な説明から明らかになろう。
【０００９】
図１は、本発明による移動作動器の１実施例の斜視略図である。一端を基体３２に固定され、形状記憶合金のストリップ３６がロッドの回りに螺旋状に配置されたロッド２８（ここでは、ロッド、バー、繊維、フィラメントなどの用語が、細長い要素を指示するために互換性を有して使用される）を有する作動器の斜視略図である。ロッド２８は、セラミック、金属、プラスチックなどの可撓性のある材料で作られている。電流源４０が電流をストリップ３６に選択的に供給すると、ストリップが短縮（または伸長）され、その際、ロッド２８の自由端を、双頭の矢印４４により示されたように捻じり、または回転させる。指針４８がロッド２８の自由端に取り付けられ、自由端に生じる回転量を、スケール５２により指示している。
【００１０】
ロッドまたはフィラメントを、屈曲、伸長、捻じり、短縮などの変形を行わせるように、種々の形状記憶合金の形態がロッドまたはフィラメントの外側面に取り付けられ得ることは明らかであろう。例えば、形状記憶合金のストリップが、ロッド上に、固定端付近から長手方向に、かつ部分的にロッド回り円周方向に延びて配置されると、ロッドは屈曲と捻じりの両変形を受けるだろう。
【００１１】
形状記憶合金のストリップ３６を使用する代わりに、ストリップ３６と同じ位置にロッド２８上に配置されたバイメタルを使用することもできる。バイメタルは、異なった熱膨張係数をもつ２層の違った金属から構成されている。かくて、熱または電流がバイメタル・ストリップに供給されると、ストリップが屈曲され、次いでロッド２８を捻じる。バイメタルは良く知られている。さらに他の代替は、ピエゾ電気ストリップをロッド２８上に配置して使用し、加えられた電圧に応じてロッドを捻じることである。
【００１２】
図２は、ピエゾ電気材料を利用した移動作動器の実施例を示している。図２は、一端を基体６０に固定され、ＰＺＴのようなピエゾ電気材料で作られた細長いロッド５６を有する上述のような移動作動器の斜視略図である。ロッド５６の片側面に、複数個の電気的伝導体または電極６４が長手方向に列をなして配置されている。電圧源６８が、要素６４に一つ置きに、一極の電圧を供給し、残余の要素に他極の電圧を供給し、それにより、一般に、双頭の矢印７２により示したように、ロッド５６を屈曲させる局部的電場を形成する。ピエゾ電気材料は勿論、電圧の印加に応じて物理的に形状を変化し、また、歪め、圧縮され、屈曲されたようなときに、電圧を発生させることが良く知られている。
【００１３】
図３は、形状記憶合金のストリップ１４８をロッドに沿って長手方向に隔置された位置に配置した可撓性の細長いロッド１４４を示している。電流源１５２は、ブス１５６を通して各ストリップ１４８に連結され、各ストリップに電流を選択的に供給する。かくて、ロッド１４４は、ロッドの長さに沿った種々の位置において電流源１５２によって決定されながら曲げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理に従って、形状記憶合金を利用したロッドまたはフィラメントを移動させる作動器の概略斜視図。
【図２】  ピエゾ電気材料を利用したロッドまたはフィラメントを移動させる作動器の概略斜視図。
【図３】  ロッドまたはフィラメントを、その長さに沿った数箇所において屈曲させる作動器の斜視略図。
【符号の説明】
２８、５６、１４４  ロッド、バー、フィラメント、繊維
３６、６４、１４８  ストリップ
４０、１５２  電流源
３２、６０  基体
６８  電圧源
【図１】
0003824329.tif 000002
【図２】
0003824329.tif 000003
【図３】
0003824329.tif 000004