JP3676288B2

JP3676288B2 - アクチュエータアセンブリ

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Publication number: JP3676288B2
Application number: JP2001347899A
Authority: JP
Inventors: オー．マテソンデイビッド; アール．ダナーデイル
Original assignee: アールエイブランズエルエルシイ
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2021-11-13
Also published as: EP1205726A3; CN1313797C; RU2001130461A; JP2005140500A; JP4037414B2; US20020078615A1; CN1356527A; US6668700B1; US6651542B2; EP1205726A2; ATE336704T1; UA75042C2; BR0105213A; CA2362011C; IL146395A; EP1205726B1; US7131366B2; US20060107578A1; ES2269317T3; CA2362011A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概して、アクチュエータに関し、具体的には、火器またはその他の手動式デバイスの発射筒または動作の開始を制御する、火器または同様の手動式デバイスの引金アクチュエータアセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ほとんどの火器およびその他の同様の手動式デバイスのアクチュエータシステムは伝統的に、実質的には機械システムであって、スイッチを作動させ、またはデバイスの動作を開始するために、引金を引くことで、レバー、カムの表面、およびバネに依存する機械システムが動作を開始する。例えば、ほとんどの従来の火器では、引金を引くことで撃針を解放して、弾薬筒等雷管の弾薬をたたいて、それを爆発させる。主に機械ベースであるため、そのようなシステムは概して、狭い製造公差を必要とし、さらにデバイスの作動または動作の制御、または引金を引張り力の不確実性などその他の問題において本質的に制限を被る。その上、ほとんどの従来の機械的に作動する火器において、掛け金が撃針から離れ、これによって撃針が雷管と接触するように動くことが可能になる場合、しばしばシフトおよび／または可聴のノック音またはクリック音がある。さらに時間の経過と共に、そのような機械的アセンブリの使用および動きは、機械部品の消耗を引き起こす傾向にあり、引金またはアクチュエータアセンブリの動作のさらなる不確実性をもたらし得る。ほとんどの機械的な引金は、本質的な非一貫性および不確実性とともに、かなりの引金の係合性、開始点から作動点までの引金の動きを必要とするという事実は、射撃者に引金を引きながら発射を予測させ、火器をシフトさせるかまたは火器を移動させることで、火器の精度を下げるかまたは火器の精度に影響を与えるなど、著しくデバイスの動作に影響を与え得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
火器の引金アセンブリでの使用を含む、電気および電気機械アクチュエータアセンブリ、または電磁気、ソレノイドおよび／または圧電気素子を使用したメカニズムが提案されてきている。ここで、電気機械スイッチまたはその他の電気要素が、引金の運動によって係合され、係合のためおよび弾薬筒に引火し爆発させるための撃針を解放する。しかしながら、依然そのようなシステムは、概して重要な機械コンポーネントを有している。これはシステムが典型的には依然、デバイスを作動させる電気スイッチを動かしそれを作動させる一連の機械的機構および構成要素を含んでいるからである。それ故に、これらの電気的に作動させるシステムは依然、機械的アクチュエータアセンブリに本質的な不確実性およびその他の問題を被り得る。
【０００４】
したがって、実質的に動く部分が少ないまたは実質的に動く部分を有さない、それためほとんどの機械的アクチュエータアセンブリに本質的な問題を実質的に取り除く、アクチュエータアセンブリの必要性が存在することを理解し得る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクチュエータアセンブリは、火器用のアクチュエータアセンブリであって、本体と、該本体と共に形成され該本体から突出する引金とを有する引金センブリであって、動作シーケンスを開始するためにユーザによって作動されるように調節される、引金センブリと、該引金に隣接して位置し、該ユーザによって該引金に付与される力を計測し、該動作シーケンスを開始する引金信号を生成する、計測デバイスと、故意ではない引金信号を補償する、補償システムと、該計測デバイスおよび該補償システムに接続されて、該引金信号を受信および処理し、有効な引金信号に応答して該動作シーケンスを開始する、コントローラとを含む。
【０００６】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記補償システムが、補償信号を生成する、第２の計測デバイスを含んでもよい。
【０００７】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記第２の計測デバイスが、該第２の計測デバイスによって検出された、力の付与および環境状態の変化に応答して補償信号を生成してもよい。
【０００８】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記補償システムが、補償マスをさらに含むアクチュエータアセンブリであって、前記第２の計測デバイスが、前記補償信号を生成するために、該補償マスに隣接して取り付けられてもよい。
【０００９】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記補償システムが、発射シーケンスを開始する引金信号の変化速度の所望の所定の範囲外にある該引金信号の変化速度で発生する該引金信号をフィルタリングするためのフィルタを含んでもよい。
【００１０】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記補償システムが、前記補償信号を前記引金信号と結合する増幅器であって、合成信号が許容閾値範囲内にある場合、前記動作シーケンスの開始を可能にする合成信号を生成する増幅器をさらに含んでもよい。
【００１１】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記合成信号が基準信号を越える場合に、該合成信号が動作シーケンスの開始を可能にするように比較される基準信号をさらに含んでもよい。
【００１２】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記コントローラに接続される、電圧基準および電圧比較器をさらに含むアクチュエータアセンブリであって、前記引金信号が、該電圧比較器で、該電圧基準と比較されて、前記引金信号が該電圧基準の所望の範囲内にある場合にデバイスの動作を制御する出力信号を生成してもよい。
【００１３】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記第１の計測デバイスが、歪ゲージ、ロードセル、圧力変換器、圧力感知抵抗器、圧電抵抗センサ、圧電デバイス、導電性ゴム素子、圧力センサ、導電性フィルム、または半導体感知デバイスを含んでもよい。
【００１４】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記本体から延び、前記補償マスを支える、補償カンチレバーをさらに含んでもよい。
【００１５】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記引金を前記本体に接続する引金カンチレバーをさらに含んでもよい。
【００１６】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記第１の計測デバイスに隣接する前記本体に沿って形成された、該第１の計測デバイスによる検出のために前記引金に付与された力を局在化する、感度増大機能をさらに含んでもよい。
【００１７】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記感度増大機能が、前記本体内に形成された、ノッチ、キャビティ、または立ち上がり部分を含んでもよい。
【００１８】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記本体が、前記引金が取り付けられたプランジャー構成要素を有するシリンダーを含むアクチュエータアセンブリであって、前記第１の計測デバイスが、該シリンダに沿って取り付けられ、ユーザによって前記引金が作動されるときに該プランジャー構成要素に付与された力の変動を検出することができるセンサを含んでもよい。
【００１９】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記アクチュエータアセンブリが、実質的に可動部分を有さないように、前記本体部分および引金が、実質的に一体型構造を含んでもよい。
【００２０】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記補償システムが、前記引金に作用する温度の変化の影響を検出および補償する温度センサを含んでもよい。
【００２１】
本発明のアクチュエータアセンブリは、前記電圧基準が、変動可能であり、前記引金に付与される必要のある力の量の調節を可能にし、前記動作シーケンスを開始するために充分な引金信号を生成してもよい。
【００２２】
本発明のアクチュエータアセンブリは、電源に接続されて、発射電圧を電気的に活性化された弾薬筒に向ける導電性プローブをさらに含んでもよい。
【００２３】
本発明のアクチュエータアセンブリは、撃針と、パーカッション式雷管式弾薬筒に向かう該撃針の動きを止める係合機構とをさらに含むアクチュエータアセンブリであって、前記コントローラによる前記引金信号を受け取るときに、該係合機構が、該撃針から切り離されて、該撃針が、パーカッション式雷管式弾薬筒と係合し、該パーカッション式雷管式弾薬筒の発射を開始することが可能であってもよい。
【００２４】
本発明のアクチュエータアセンブリは、撃針と、ユーザによる前記引金の起動の時に前記コントローラから受信された発射信号に応答して、パーカッション式雷管式弾薬筒を発射する発射位置に該撃針を動かす、該撃針に接続されるアクチュエータとをさらに含んでもよい。
【００２５】
本発明の方法は、弾薬筒を発射する方法であって、力を引金に付与する工程と、該引金への力の付与を検出し、引金信号を生成する工程と、該引金信号の変化の速度をモニタリングする工程と、該引金信号の大きさをモニタリングして、所定の閾値範囲外の該引金信号の変化の速度を補償する工程と、該引金信号が充分な大きさであり、所定の動作範囲内である場合に、動作シーケンスを開始する工程とを包含する。
【００２６】
本発明の方法は、振動事象に応答して補償信号を生成する工程と、前記引金信号とともに生成された該補償信号を結合して、合成信号を生成する工程と、該合成信号が所定の閾値を超える場合に前記動作シーケンスを開始する工程とをさらに包含してもよい。
【００２７】
本発明の方法は、雷管弾薬の爆発を開始する発射信号に応答して、発射弾薬を導電性発射プローブを通じて電気始動式雷管装薬に供給する工程をさらに包含してもよい。
【００２８】
本発明の方法は、前記発射信号に応答して、撃針を外して、該撃針がパーカッション式雷管装薬と係合することを可能にし、該パーカッション式雷管装薬の発射を開始する工程をさらに包含してよい。
【００２９】
本発明の方法は、ユーザによって作動されるための、本体と、該本体と共に形成され、該本体から突出する引金とを含む、一体型、ワンピース構成を有する引金センブリと、該ユーザによって該引金に付与された力を検出および計測し、応答して、引金信号を生成する該引金センブリに接続される計測デバイスと、該計測デバイスに接続されて、該引金信号を受信および処理し、有効な引金信号に応答して動作シーケンスを開始する制御システムとを含んでもよい。
【００３０】
本発明の方法は、故意ではない引金信号を補償する補償システムをさらに含んでもよい。
【００３１】
本発明の方法は、前記補償システムが、補償信号を生成する、第２の計測デバイスを含んでもよい。
【００３２】
本発明の方法は、前記補償システムが、前記補償信号を前記引金信号とを汲み合わせる増幅器であって、合成信号が許容閾値範囲内にある場合、前記動作シーケンスの開始を可能にする合成信号を生成する増幅器をさらに含んでもよい。
【００３３】
本発明の方法は、前記補償システムが、発射シーケンスを開始する引金信号の変化速度の所望の所定の範囲外にある該引金信号の変化速度で発生する該引金信号をフィルタリングするフィルタを含んでもよい。
【００３４】
本発明の方法は、前記計測デバイスが、歪ゲージ、ロードセル、圧力変換器、圧力感知抵抗器、圧電抵抗センサ、圧電デバイス、導電性ゴム素子、圧力センサ、導電性膜、または半導体感知デバイスを含んでもよい。
【００３５】
本発明の方法は、前記引金を前記本体に接続する引金カンチレバーであって、該引金カンチレバーに沿って前記計測デバイスが取り付けられる引金カンチレバーをさらに含んでもよい。
【００３６】
本発明の方法は、前記計測デバイスに隣接する前記本体に沿って形成された、該計測デバイスによる検出のために前記引金に付与された力を局在化する感度増大機能をさらに含んでもよい。
【００３７】
本発明の方法は、前記引金センブリの温度の影響を補償する補償システムをさらに含んでもよい。
【００３８】
本発明の方法は、基準閾値をさらに含むアクチュエータであって、前記第２の計測デバイスによって生成される前記補償信号が、該基準閾値と比較されてもよい。
【００３９】
本発明の方法は、前記補償システムは、所望の時間にわたってデバイスを計測することによって発生される引金信号の現在の平均をモニタリングする手段を含んでもよい。
【００４０】
本発明の方法は、前記制御システムは、前記引金信号を少なくとも１つの基準信号と比較し、比較器出力信号を生成する、複数の比較器をさらに含んでもよい。
【００４１】
本発明の方法は、前記引金が作動される場合、前記計測デバイスから前記引金信号を受信して、増幅する増幅器と、モータ速度制御とをさらに備え、該引金が作動される場合、該増幅された信号が、該引金に付与される力に比例して、モーター速度制御によって制御されるモーターの速度を変動させてもよい。
【００４２】
本発明の方法は、前記制御システムが、閾値基準および比較器をさらに含むアクチュエータであって、該比較器が、前記増幅器からの前記増幅された信号を前記閾値基準からの基準信号と比較して、前記モーター速度制御が作動される前に、いつ該増幅された信号が該基準閾値を越えるかを判定してもよい。
【００４３】
本発明は、種々の高速ドリル、のこぎり、または同様の手動式ツールなどの動作を制御する、手動で作動／動作するデバイスの動作の開始および制御する引金アクチュエータに関し、具体的には火器の弾薬筒の雷管の弾薬、あるいは留め具を動かすための散弾の弾薬、またはパワー負荷を開始または始動するための、引金アクチュエータに関する。アクチュエータは概して、本体および、本体で形成され、本体から突出する引金を有する引金アセンブリを含み、引金アセンブリは、作動させるために実質的に動きを必要としないような実質的に一体型またはワンピース（ｏｎｅｐｉｅｃｅ）構造、および典型的にマイクロプロセッサを含む制御器を有する。
【００４４】
最初の実施形態において、歪ゲージ、ロードセル、変換器、圧力センサ、圧力感知レジスタ、導電性ゴム、圧電性センサ、圧電抵抗フィルム、または同様のタイプのセンサ素子などの第１または引金計測デバイスは、引金に隣接して取り付けられ、ユーザが引金に加えた力を検出および計測する。典型的に、第１計測デバイスは、引金に沿って、またはカンティレバーまたは引金と引金アセンブリの本体の間に形成される拡張部分に沿って、または本体に沿った所望の位置に配置される。計測デバイスは、引金へ加えられた力を検出し、それに応答して引金信号を生成する。キャビティ、ノッチ、バンプ、またはその他の感度を高めるフィーチャがまた、計測デバイスの感度を高める本体、引金、カンティレバに形成され、引金への力の付加が引金計測デバイスによって検出されることを保証するために引金に付加された力を検出し得る。引金計測デバイスからの引金信号は、制御システムによって受信され、次にアクチュエータアセンブリが取り付けられたデバイスの動作を開始する。
【００４５】
さらなる実施形態において、引金計測デバイスによって提供される引金信号の変化またはエラーを補償する補償システムが提供される。補償システムは、機械的コンポーネントおよび電気的コンポーネントの双方を含み得る。例えば、本発明の１実施形態において、補償マスが補償カンチレバーによって支えられる引金アセンブリの本体に形成され得る。そのような１実施形態において、歪ゲージまたは同様のセンサー素子などの第２計測デバイスまたは補償計測デバイスは補償カンティレバーまたは補償マスに取り付けられる。アクチュエータが使用されるデバイスまたはシステムが、引金のみに力を付加すること（すなわち、引金を引くこと）に反し、不注意に振動させられ、または落下などから、衝撃またはその他の力を受けた場合、補償システムの補償計測デバイスは、所望ではない引金信号をキャンセルするように、引金信号と同様の補償信号を記録し生成する。さらに、計測デバイスは、極性が反対になるように構成され得、これにより、例えば、動作温度の変動によって引き起こされた任意のエラーをキャンセルすることによって、計測デバイス自体の変化について自己補償の追加の特徴を提供する。
【００４６】
補償システムはまた、引金および補償信号を連結しおよび潜在的に修正する増幅器、および／または引金信号の変化速度をモニタリングするための、低域フィルタ、高域フィルタ、または帯域フィルタを採用するフィルタシステムを含み得る。それ故、引金信号の変化速度が、範囲外になるほど速すぎるまたは遅すぎる速度で供給された場合、引金が振動させられたり、または極端な温度にさらされた場合のように、引金信号をアクチュエータ制御システムに伝送することが防御またはフィルタされる。
【００４７】
アクチュエータアセンブリの制御システムは概して、引金アセンブリおよび補償システムからの入力を処理する制御器を含む。この制御器は、概してマイクロプロセッサである。制御器は、引金信号の変化速度について予め決められた動作範囲でプログラムされ得、フィルタおよび／または比較器システムを含み得る。制御器は、補償システムから受信される引金信号および任意の入力を受信し、そしてそれに応答して、動作シーケンスを開始する。例えば、比較器システムは、引金信号を受信し、プログラムされた電圧基準などの、所定のまたは予めプログラムされた基準と比較する。電圧基準は典型的には、変更可能であり、所定の値または値の範囲として設定され得る。引金信号がこの範囲外にある場合、引金信号は防御され、そして電圧基準の変更性によって、動作シーケンスを開始するために一貫して必要な、所望の引金引きの調整または設定がさらに可能になる。
【００４８】
制御器は、本発明の引金アセンブリおよび補償システムからの入力を処理および制御する別個のプロセッサであり得るか、または、パーカッションで作動する雷管または弾薬、および電気で作動する弾薬雷管の双方での動作を記載する米国特許第５，７５５，０５６号に開示されるような、電気火器などのデバイスの電気制御器であり得る。さらに、制御器は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）を直接介して補償システムを直接組み込み得る。当業者は、低域、帯域、高域、およびノッチフィルタリング技術が、外部アナログコンポーネント（レジスタ、コンデンサ、演算増幅器など）を介して、またはＤＳＰＺ変換処理技術によって、実行され得ることを理解する。
【００４９】
本発明の種々の目的、特徴、利点が、添付の図面と共に、以下の明細書の検討によって、当業者に明らかになる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
ここで、図面をより詳細に参照するが、図面において同じ参照番号はいくつかの図面を通して同じ部分を示す。本発明は、手で起動されるまたは手で操作されるデバイスの操作的手順の開始および制御に使用するためのアクチュエータアセンブリ１０に関し、特に、火器における弾薬筒のための雷管装填、またはファスナーを駆動するための弾丸装填（ｓｈｏｔ−ｃｈａｒｇｅ）もしくはパワー装填（ｐｏｗｅｒ−ｌｏａｄ）の開始または誘発に使用するためのアクチュエータアセンブリ１０に関する。説明するだけの目的で、本発明は、火器“Ｆ”（図１にライフルとして示されている）のアクチュエータアセンブリ１０の使用の例示の実施形態に関して以下に記載される。しかし、本発明はまた、種々の他のタイプの火器に使用することができ、それは例えば、ハンドガン、ショットガンおよび他のロングガンなどである。さらに本発明は、種々のタイプの火器で使用されるのに加えて、例えば可変速度ドリル、のこぎり、または同様の手で起動されるツールの操作を制御する目的等、手で起動されるまたは手で操作される種々のデバイスの操作を開始または制御する目的に十分に適用可能であることが当業者に理解される。それゆえ、本発明の用途は、単に火器における使用だけに限定されるべきではない。
【００５１】
概して図１に示されるように、一般に本体に設けられた本発明のアクチュエータアセンブリ１０を有する火器Ｆは、レシーバまたはフレーム１１と典型的には弾薬筒１４を受けるチャンバ１３を規定する砲身１２とを含む。弾薬筒１４はパーカッション雷管式弾薬または電気式雷管式弾薬のいずれかであり得る。撃針またはプローブ１６は一般に内部に設置され、火器Ｆのレシーバまたはフレーム１１に沿って弾薬筒と接触するまで移動可能であり、その結果弾丸の発射を開始するために弾丸を打撃するか、弾丸の雷管に電荷を付与する。アクチュエータアセンブリ１０は一般に、火器のレシーバまたはフレーム１１に隣接して、あるいは火器のレシーバまたはフレーム１１の内部に設置される。そしてアクチュエータアセンブリ１０は典型的には、火器／手で操作されるデバイスの操作的手順を開始するためのユーザが手を掛けるための引金アセンブリ２０を含む。
【００５２】
図１〜３Ｃに示されるように、アクチュエータアセンブリ１０の引金アセンブリ２０は典型的には実質的に単一の部材または構造であり、引金アセンブリ２０は一般にワンピースの構成であり、起動時において実質的に動かないか、またはその移動量はゼロに近いことが要求される。引金アセンブリ２０は、一般に、典型的には火器のレシーバまたはフレームに設置される本体部分２１と、一般に本体とともに形成され、ユーザが手を掛けるために本体から突き出ている引金２２とを有している。引金アセンブリ２０の種々の実施形態または設計は、一般に図１〜４に示され、それぞれの図は、一般に種々の異なる設計または構成（実質的に四角形、三角形、円柱状の“Ｓ”型および“Ｕ”型または“Ｃ”型、あるいは所望の他の設計を含む）で形成される各実施形態の本体２１とともに実質的に単一の構造を示す。典型的には、本体および引金は鋼鉄などの金属から形成されるが、他の高強度な、実質的に剛性な耐久性のある材料（複合材料およびチタンのような他の金属を含む）から形成されてもよい。
【００５３】
図１および２に示されるように、引金アセンブリ２０の第１の実施形態において、本体部分２１は上方端部２３と下方端部２６とを含む。上方端部２３は自身に形成された上方キャビティまたはくぼみ２４を有し、下方端部２６は、そこから引金２２が突き出ている。上方キャビティまたはくぼみ２４は、実質的に本体の上方端部の長さに沿って伸びている。インシュレータ２７（図１：これは、典型的にはプラスチックまたは他の絶縁性材料から形成されたブロック）は、例えば米国特許第５，７５５，０５６号に開示されるような、電気的に起動される雷管弾薬を着火するシステムにおいて使用するための着火ピンから引金アセンブリ２０を分離するために、本体の上方端部に形成されたキャビティ２４内で受容される。引金アセンブリ２０の引金２２は一般に、従来の火器の引金と類似した、本体から突出する弓状のまたは湾曲した部分２８として形成される。図１および２に示される引金アセンブリの第１の実施形態において、引金は引金カンチレバー２９またはエクステンションにより、本体２１に接続される。引金２２は、例えば弾薬筒を発射するためのアクチュエータアセンブリ１０が使用される火器、または他の携帯型デバイスまたは手で操作されるデバイスの操作を開始するために、ユーザによって手が掛けられるように適合される。
【００５４】
第１のまたは引金測定デバイス３１は、一般に引金２２または引金カンチレバー２９に隣接して、デバイスの操作的な順序を開始するためにユーザにより引金に付与された力を検知および測定するための位置で設置される。引金測定デバイスは一般に、歪みゲージ、ロードセル、変換器、力センサ、力検知抵抗器、導電性ゴム素子、圧電センサ、圧電抵抗フィルム、あるいは力の付与または引金のゆがみを検出可能な同様のタイプの検知素子または他の検知器を含む。図１および２に示される実施形態において、引金測定デバイス３１は、一般にカンチレバーまたはエクステンション部分２９に沿って設置される。カンチレバーまたはエクステンション部分２９は、引金アセンブリ２０の引金２２と本体２１との間に配置される。引金アセンブリ２０に沿った種々の位置に設置された引金測定デバイス３１を有するその引金アセンブリの本体２１の種々の別の設計または構成を示す引金アセンブリ２０のさらなる実施形態が、図３Ａ〜５に示される。さらに、本発明の種々の実施形態に開示される測定デバイスは、実質的に張力で作動すると本明細書中で示され、または記載されるが、この測定デバイス（単数または複数）はまた、引き金アセンブリに沿って、本発明によって意図されるような圧縮状態にある地点に配置され得ることが当業者に理解されるべきである。
【００５５】
引金測定デバイスは動作時に引金への力の付与および／または引金のゆがみを検知し、そして、それに応答して、デバイスの操作的手順をスタートまたは開始するように引金信号を生成する。キャビティ、ノッチ、バンプまたは他の感度増加特徴３２もまた、図３Ａ〜３Ｃに示されるようなカンチレバー２９、引金２２、または本体２１に形成され得る。ここで、引金アセンブリの本体は、種々の異なる構成または設計で形成される。その構成または設計は、例えば、実質的に“Ｕ”または“Ｃ”型、“Ｓ”型または本体に関して感度増加特徴として特徴するための本体にわたって形成されたキャビティまたは開口部を有する実質的に四角形である。図１〜３に示されるように、引金測定デバイス３１は、一般に引金アセンブリのカンチレバーまたは本体に、一般に感知増加特徴（すなわち、ノッチまたはキャビティ）とは反対の位置に設置される。バンプのような他の特徴に関して、引金測定デバイスは、しばしば感知増加特徴にわたって配置される。結果として、力が引金に付与されると、このような力の付与は感知増加特徴の領域において向上または増加され、その結果引金に付与される力を検知する測定デバイスの感度は同様に増加または向上され、引金への力の付与が引金測定デバイスによって検知されることを保証する。
【００５６】
図４の３５により示される引金アセンブリのなおさらなる実施形態では、引金アセンブリ３５は、本体部分３７から伸びるまたは突出する引金３６とともに実質的に単一またはワンピースの構成で形成される。この実施形態では、引金は従来の引金のように弓形または湾曲３８で形成される。ここで、引金測定デバイス３９は引金３６の弓形または湾曲３８において、その中心に直接設置されている。引金測定デバイスは、一般に弓形の中心近傍に設置され、ユーザが弾薬筒を着火させるために引金に手を掛ける場合に、典型的にまたはおそらくそのユーザによって手を掛けられる引金の領域に設置される。従って、引金測定デバイスはユーザによって手が掛けられ、そしてユーザによって付与された力を測定し、そしてそれに応答してデバイスの操作的手順（すなわち、弾薬筒を着火させること）を開始するための引金信号を生成する。可変速度ドリルのような携帯型デバイスなどの他の用途において、引金測定デバイスはさらに、変化するレベルでドリルまたは他のデバイスの速度を制御するための引金への力の付与の変化をモニタリングすることができる。
【００５７】
４５により示される引金アセンブリのなおさらなる実施形態が図５に示される。この実施形態では、引金アセンブリ４５は、一般にシリンダ本体４７を有するシリンダ４６、およびシリンダ本体４７内部に受容された引金またはプランジャー４８として形成される。この引金またはプランジャーは、典型的にはシリンダ本体４７のキャビティまたは内部ボア５２内に受容された第１の端部５１を有するロッドまたは実質的に剛性な部材４９、および本体４７の端部から間隔を空けられ、典型的には従来の引金と設計が同様の弓形５４または湾曲した構造で形成される第２のまたは引金の端部５３を含む。実質的に圧縮不可能である液体５６は、一般に引金またはプランジャー４８の第１の端部５１の後方で、本体４７のボア５２内部に受容される。この圧縮不可能である液体は、典型的には引金またはプランジャーがシリンダ本体のボアへさらに移動することを実質的に妨げる作動液または同様の圧縮不可能な媒体を含み得る。引金測定デバイス５７は、一般に引金またはプランジャーの第１の端部と対向するシリンダ本体４７のボア５２の端部に配置される。ここで、圧縮不可能な液体５６は引金測定デバイス５７と引金４８の端部との間に収容されている。引き金測定デバイスは、典型的には引金が圧縮不可能な液体に対して付勢されたときにユーザによる引金への力の付与を検知する圧力センサまたは同様のタイプの力感知素子である。このような力の付与を検知すると、引金測定デバイスは従ってデバイスの操作的順序を開始するための引金信号を生成する。
【００５８】
図１〜５に示された引金アセンブリの種々の実施形態のそれぞれにおいて、各引金アセンブリの引金測定デバイス３１、３９または５７は引金への力の付与を検知し、それに応答時して、典型的には制御システム６０（一般に、図６Ａ〜６Ｅに示される）と連絡している引金信号を生成する。制御システム６０は引金アセンブリからの入力を処理し、デバイスの起動および作動を制御する。このデバイスにおいては、本発明のアクチュエータアセンブリ１０が使用されている。すなわち、制御システム６０は、火器の弾薬筒を開始および着火させ、または可変速度ドリルのような携帯型ツールの作動速度などの作動を制御する。制御システムは、典型的にはコントローラ６１（これは、一般にはマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラである）、別個のデジタルロジック、別個のアナログロジックおよび／またはカスタム集積ロジックまたは同様の制御システムを含む。
【００５９】
制御システムはさらに、コントローラが分離して具現化され得る。あるいは、米国特許第５，７５５，０５６号（この特許の開示は本明細書中で参考として援用される）に開示されるように電気的に起動した弾薬を着火させる電子火器のシステムコントローラのような全体の制御システムのうちの一部として含まれることができる。この制御システムはさらに、ソフトウェア、ファームウェア、マイクロコード、あるいはこのような電子火器または手で操作されるまたは手で起動される他のデバイスのためのコントローラ内に含まれる他のプログラムコードまたはロジックを含むことができる。さらに、以下でより詳しく説明するように、制御システムは別のまたは専用のプロセッサまたは制御システムであり得る。このプロセッサまたは制御システムは、電気−機械式システムまたはアプリケーションの動作を制御する。これは、例えば図７に示されるようなパーカッション雷管式弾薬を着火させるための着火ピンを放つ動作である。
【００６０】
制御システム６０のコントローラ６１は、一般に引金信号の変化速度についての予め決められた作動値または作動値範囲でプログラムされ、ワイヤ６２（図１）または同様の伝達機構を介して引金測定デバイスと連絡する。制御システム６０（図６Ａ〜６Ｅ）はさらに、比較器または一連の比較器６３、フィルタ（例えば、ハイパスフィルタまたはローパスフィルタ）、および電圧基準６６を含むことができる。電圧基準６６は、典型的にはデバイスの動作を開始するために必要な引金電圧（単数または複数）について予め決められたまたは予めプログラムされた値でプログラムされる。そして電圧基準６６は、典型的には予め決められた値の範囲を含むような変化する基準である。この基準値は、一般に電圧基準信号６７または引金測定デバイス３１からの引金信号との比較のための比較器６３として連絡される。結果として、引金アセンブリの引金測定デバイスからの引金信号が、電圧基準からの値のこの値、または範囲から顕著に外れると、引金信号は遮断されてデバイスの操作的な手順の開始を防止する。加えて、電圧基準６６の変動可能性により、所望の引金プルレベル（すなわち、３〜１０ポンド）の調節または設定がさらに可能になり、これはデバイスの操作的手順を開始および／または制御に一貫して必要である。加えて、アクチュエータアセンブリ１０は、一般にアクチュエータ制御システムおよび測定デバイスに接続され、作動電源を供給する固定または可変電源をさらに含む。
【００６１】
アクチュエータアセンブリ１０（図１）はさらに、典型的には引金測定デバイスにより提供された引金信号および／または携帯型デバイスの操作的順序を開始するのに必要な閾値限度を超える引金信号の検知における変動または誤差を補償するための補償システム７０を含む。この補償システムは、アクチュエータアセンブリ１０の全体のアクチュエータ制御システム６０のコントローラ６１から分離され得るか、それに含まれ得る。そして、この補償システムはさらに、機械式要素および電気式要素の両方を含み得る。補償システムおよびアクチュエータ制御システムの種々の実施形態が図６Ａ〜６Ｈに示される。
【００６２】
図１、図２、および図６Ａに示される第１の実施形態では、概して補償システム７０は、本体２１の一体型構造またはワンピース（ｏｎｅｐｉｅｃｅ）構造の一部として、引金アセンブリ２０の本体２１で形成されかつ引金アセンブリ２０の本体２１から突出する補償マス（ｍａｓｓ）７１を含む。概して補償マスは、引金２２のマス効果と実質的に等価なマス効果を有するブロック７２または他の構成要素として形成され、概して補償マスは、補償カンチレバーまたは伸張部７３を介して本体に接続される。キャビティ、ノッチ、バンプ、他の感度増加フィーチャ７４が、概して図１および図２に示されるような補償カンチレバー７３に沿って形成され、補償デバイスまたは第２の計測デバイス７５は補償カンチレバー７３にさらに取り付けられ（典型的にはキャビティまたは他の感度増大フィーチャ７４に対向して配置される）、ワイヤ７６または同様の伝達機構によって制御システムに接続する。概して補償計測デバイスは、歪ゲージ、ロードセル、変換器、圧力センサ、圧力感知レジスタ、導電性ゴム素子、圧電センサ、耐圧電性フィルム、同様のタイプの感知素子（例えば、補償マスに与えられた力の検出および計測のために使用されるような引金計測デバイス）を含む。
【００６３】
本発明のアクチュエータアセンブリを使用する携帯型デバイスまたは携帯型システムは、引金のみへの力の付与（すなわち、ユーザが一発の弾丸を発射するために引金を引く）とは対照的に、不注意による接触、引金のみへの力の付与あるいは衝撃または他の力の付与（例えば、手動デバイスを落とした場合）を受け取る。また、概してそのような力の付与は、引金および補償マス７１両方に作用する傾向がある。補償システム７０の補償計測デバイス７５は、引金計測デバイス３１によって生成される引金信号と同様な補償信号を生成するか、あるいは記録および生成する。
【００６４】
図６Ａに示されるように、概して補償システム７０は、引金計測デバイス３１および補償計測デバイス７５からの引金信号７８および補償信号７９をそれぞれ受信する増幅器７７をさらに含む。概して、増幅器７７は、引金信号７８および補償信号７９を組み合わせ、および／または修正し、それに応答して、典型的に、電圧基準６６からの基準電圧信号６７と比較するため制御システム６０の比較器６３に送信される合成信号８１を生成する。次に比較器６３は、制御器によって処理するための出力信号８２を制御器６１に供給して、デバイスの動作を開始するかどうかを判定する。補償計測デバイスおよび引金計測デバイスからの信号は、実質的に反対の極性となるように増幅器７７によってさらに組み合わされ、計測デバイス自身の変動のためさらなる自己補償の特性を提供し得る。その反対の極性を有する信号は、例えば、手動デバイスの接触または落下、動作温度または環境温度の変動、同様の望ましくない事象によって引き起こされる任意の誤って開始された引金信号を取り消するため互いに相殺するように用いられ得る。
【００６５】
典型的に増幅器７７は、概してかなり低い出力ドリフトかつかなり低い出力ノイズによって高利得を生成する精密計測器増幅器のような差動演算増幅器である。上述のように、その増幅器は、典型的にそれぞれ引金信号７８および補償信号７９に応じて正の入力および負の入力を受信する。概して負の入力は、正の入力から減算され、またはそうでなければ、正の入力と組み合わされ、その結果、所定の利得またはユーザが規定した利得によって乗算されて、合成信号８１を生成する。本発明において用いられ得る例示的な増幅器は、ＬｉｎｅａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙによって製造されるＬＴＣ１２５０および／またはＬＴＣ１１６７を備え得る。
【００６６】
閾値限界検出に基づく補償システム９０を含む本発明のアクチュエータアセンブリ１０のための制御システム６０の第２実施形態を図６Ｂに示す。この実施形態では、概して制御システム６０は、１対の比較器６３、６３’および電圧基準６６を備え、電圧基準６６は比較器６３と接続され、電圧基準信号６７を比較器６３に供給する。同様に、本実施形態では、概して図６Ｂの補償システム９０は、概して補償マスに隣接して取り付けられる（例えば、図１，２に示される引金アセンブリ２０に示されるようなカンチレバーとともに取り付けられる）２次的計測デバイス９１を含む閾値限界検出機構を含むが、図６Ｂに示される２次的計測デバイスは、当業者に理解されるような引金アセンブリの本体とともに他の位置でさらに取り付けられ得る。概して２次的な計測デバイス９１は、歪ゲージ、ロードセル、変換器、導電性ゴム、圧電センサ、耐圧電性フィルム、圧力感知センサ、あるいは引金計測デバイス３１と同様な他の圧力センサまたは検出器である。
【００６７】
概して閾値基準９２は、手動デバイスの動作シーケンスをディセーブルするために要求される所定の閾値または所望の閾値でプログラミングされる。電圧基準６６と同様に閾値基準９２はまた、可変基準であり得、接触事象または熱の影響を補償するために所望されるようなある範囲の値でシステム制御器によって閾値基準をプログラミングすることを可能にする。動作において、２次的な計測デバイス９１は、手動デバイスを落とした場合、接触による力を受けた場合、または手動デバイスが環境条件の変化を受けた時、熱膨張が２次的な計測デバイスに作用する場合等、力の検出の際に補償信号または２次的信号９３を送信する。図６Ｂに示されるように、補償信号９３は、閾値信号９４が閾値基準９２によって供給される場合、比較器６３’に伝達する。比較器６３’、６３は、それぞれ閾値信号９４と補償信号９３、引金計測デバイス３１からの引金信号９６と電圧基準信号６７とを比較し、それに応答して各比較器は、比較信号または出力信号９８、９８’を生成する。
【００６８】
これらの信号は、制御システムの制御器６１に伝達される。その信号に応答して制御器６１は、２次的計測デバイスからの補償信号が閾値信号よりも大きいかまたは等しい場合、携帯デバイスの動作シーケンスの開始を妨害するかまたは停止し、高いかまたは正の合成比較信号９８’を生じるか、あるいは引金信号が動作を開始するために要求される電圧基準レベルを超えることができない場合、ゼロまたは負の合成信号９８を生じる。例えば、電気火器で弾丸を電気的に作動させる際、補償信号が閾値基準信号を超える場合、および／または引金信号が電圧基準信号を超えることができない場合、制御システムは電気的な発射負荷の伝達または撃針を介するパルスの伝達を防御ぎ、そのために、弾丸は発射されない。
【００６９】
本発明について参照符号１００によって示される補償システムのさらなる実施形態は、図６Ｃに図示される。この実施形態では、補償システム１００は、引金計測デバイス３１からの引金信号１０２を受信するフィルタ増幅器１０１を含む。典型的にはフィルタ増幅器１０１は、特定入力周波数において引金信号１０２の利得（増幅）を提供し、かつ特定入力周波数の範囲外の周波数においては引金信号量を拒絶するように構成された差動動作増幅器を用いる。フィルタ増幅器１０１は、低域、帯域、高域、バンド拒絶周波数の関数を含む形態の選択を提供するものとして当業者に認識される。増幅を要求しない引金信号１０２について、潜在的にフィルタ増幅器１０１は、典型的にレジスタ、キャパシタ、インダクタのみから成る完全に受動的な設計に低減することがさらに認識され得る。さらにデジタル信号処理設計分野の当業者は、フィルタ増幅器１０１の機能がＺ変換処理技術を用いてデジタルに実行され得ることを認識する。
【００７０】
概して図６Ｃの補償システム１００は、手動デバイス操作の開始または作動の制御ために引金信号１０２の変化速度の検出ならびにモニタリングに焦点を合わせる。例えば、概して温度誘導引金信号（すなわち過度の熱または冷却による引金の熱膨張）は、ユーザが引金を引くことによって生成される対応する引金信号よりもはるかに低い変化速度で発生する。同様に、接触力の付与（例えば手動型デバイスが落された場合）は、概してユーザが引金を引くことによって生じる対応する引金信号よりもはるかに大きいかまたは速い変化速度を有する引金信号を生じる。
【００７１】
この例において、フィルタ増幅器１０１は、帯域フィルタ機能を実行するように構成され、低運動（低い周波数）熱効果および高運動（高い周波数）接触力効果は、処理されたフィルタ信号１０３から除去される。次いで処理されたフィルタ信号は、制御システム６０の比較器６３に送信される。比較器は、この結果的に生じるフィルタ信号１０３を、電圧基準６６によって供給される電圧基準信号６７と比較し、次に制御システムの制御器６１に伝達する比較出力または合成信号１０６を生成する。制御器６１は、フィルタ信号１０３が閾値電圧基準信号６７を超えるまでこの出力信号１０６をモニタし、手動型デバイスの動作シーケンスの作動または開始を防ぐ。
【００７２】
本発明のアクチュエータアセンブリについて、参照符号１１０によって示される補償システムのさらなる実施形態は、図６Ｄに示される。図６Ｄの補償システム１１０は、引金計測デバイス３１の温度を計測する温度センサ１１１を備える。温度センサ１１１自身は、引金信号１１３に誘導される対応する温度を生成し、そのため温度の関数として引金計測デバイスの熱の出力は、結果として生じる合成信号１１７が環境温度の変動によって影響されないように増幅器１１６によって補償され得る。引金信号１１３に誘導される対応する温度はまた、増幅器１１６に伝達すると同時に、引金計測デバイス３１からの引金信号１１２は、１つの入力として増幅器１１６（典型的には、ＬＭ３２４のような演算増幅器）に供給される。２つの引金信号１１２および１１３は、引金計測デバイス３１で作動する温度変化によって生じるばらつきを考慮して増幅された合成信号１１７を生成するために、引金信号１１２から概して減算された、温度誘導引金信号１１３を有する増幅器内で受信される。次いで増幅された信号１１７は、比較器６３に供給され、増幅された信号を電圧基準６６からの電圧基準信号６７と比較し、増幅された信号と電圧基準信号との間の論理差異を示す合成信号または出力信号１１８を生成する。合成信号１１７が、電圧基準信号６７を超える場合、制御システムは、手動デバイスの動作シーケンスが進行することを可能にする。
【００７３】
１２０として示すような本発明の補償システムのさらなる実施形態が図６Ｅに示される。図６Ｅの補償システム１２０は主に、手動デバイスの開始動作に必要な所定のまたは望ましい変更比より下で起こる誤った引金またはドリフト信号の補正に関する。このシステムにおいて、エラー信号の補正は概して、引金信号がシフトまたは変更する時間に渡って引金測定デバイス３１からの増幅信号を改変することにより成される。補償システム１２０は概して、典型的には差動演算増幅器である一連の増幅器１２２および１２８を含む。この実施形態はさらに、引金測定デバイスからの瞬間増幅信号１２７の継続した移動平均を保持するための機構１２６を含む。移動平均機構１２６は典型的にはローパスフィルタであるが、プログラムされていてもよく、従って制御器６１の関数として動作し、または、瞬間増幅信号１２７がデジタルでサンプルされて移動平均がデジタル信号処理技術により保持されるようにデジタル的に具現化されてもよい。
【００７４】
図６Ｅに示すように、引金測定デバイス３１は、ユーザの引金の圧迫、振動（ｊａｒｒｉｎｇ）事象または様々な環境条件によるような事象の検出により引金信号１２９Ａを生成する。この信号１２９Ａは、典型的には、増幅器１２８により増幅されて増幅信号１２７を生成する。瞬間増幅引金信号１２７は移動平均機構１２６により経時的にモニタリングされ、瞬間増幅引金信号１２７に従って増幅器１２２に与えられる移動平均信号１２９Ｂを生成する。増幅器１２２は瞬間増幅引金信号１２７から移動平均信号１２９Ｂを減算し、有効なアナログ補償信号である複合信号１３１を生成する。複合信号１３１は電圧基準信号６７と比較され、先に説明した実施形態において構成されるようなシステム制御器に信号を送る。
【００７５】
移動平均が生成または計算されて瞬間増幅引金信号を改変するために用いられ得る期間は、概して、最も長い見込まれた引金を引く時間よりもずっと長くなるように考えられるか、または選択される時間であり得る。例えば、ＤＳＰに基づくシステムは引金信号のためのドリフトまたは移動平均時間を２０〜３０秒に設定することを確立し得、複合信号がそのような時間の間に電圧基準信号を上回らない場合、動作シーケンスの開始（すなわち火器の発射）という結果になり得、瞬間増幅引金信号の移動平均は、次の２０〜３０秒間隔の間に用いられる更新された移動平均信号を生成し得る。アナログローパス設計の場合、移動平均信号は、典型的には２０〜３０秒を超過する一定時間で継続的に更新され得る。
【００７６】
図６Ａ〜図６Ｅに開示される実施形態のさらに拡張された実施形態は、上述の手動デバイスの開始動作について、望ましい比の変更を起こす誤り引金信号を無視することを含む。このようなシステムでは、誤り信号の補正は概して、信号が閾値を越えるまでは増幅引金信号を無視して、閾値を越えるように所定量の時間を継続することにより成される。引金測定デバイス３１は、ユーザの引金の圧迫、振動事象または様々な環境条件によるような事象の検出により引金信号を生成し、その信号は典型的に、先に説明した実施形態と同じ形態で増幅されて電圧基準と比較される。比較器により生成された信号は、次に、システム制御器において特定される時間基準と比較される。増幅信号が電圧基準を上回るのに必要な最小時間は、最も長い見込まれた振動（ｊａｒ）事象よりも長く、最も短い見込まれた引金を引く時間よりも短くなるように設定される。そのようなレベルで最小時間を設定することにより、振動事象により引き起こされる誤り引金信号は無視される。典型的な振動事象は１０ミリ秒以下の持続時間を有する。引金を引く事象は、典型的には一瞬（ｓｅｃｏｎｄ）で行われるが、２００ミリ秒の短かさで観測される。典型的には、最小閾値時間は４０〜５０ミリ秒に設定される。従って、少なくとも最小時間４０〜５０ミリ秒の間に基準電圧に届かず基準電圧を越えないいかなる増幅引金信号も無視される。
【００７７】
図６Ｆに示す他のさらなる実施形態である制御システム１５０は、行われるべき動作が実際上完全に２値（ｂｉｎａｒｙ）ではない状況に関するものである。この一例は、どれくらいの力が引金部材に与えられるかに依存する多数の異なる速度において電気モータを駆動するために望まれる。制御システムは概して、引金測定デバイス１５１と、増幅器１５２と、電圧基準１５３と、複数の抵抗器１５４と、複数の比較器１５６と、システム制御器６１とを含む。図６Ｆに示すように、引金測定デバイス１５１はユーザ圧迫引金の関数としてと引金信号１５８を生成する。信号は典型的に、増幅器１５２で増幅され、次に、複数の比較器１５６それぞれの１つの入力に伝送される。電圧基準１５３および複数の抵抗器１５４は、複合または比較器出力信号１６１を生成する比較器１５６への複数の電圧基準１５９を生成する。比較器出力信号１６１のそれぞれは、システム制御器６１に送られ、システム制御器は引金部材に供給される力の程度を判定し得、適切な動作シーケンスを開始する。様々な程度の分解能が、使用される比較器の数に基づき得ることを当業者は理解する。
【００７８】
図６Ｇは他の実施形態である制御システム１７０を示し、制御システム１７０は、引金要素に供給される力の連続関数になり得る応答を有する。様々な速度ドリルはこのような制御システムが実現され得る一例であり、ドリルの引金部材へ供給される力の関数として典型的にドリルモータ速度は変更される。制御システム１７０は概して、引金測定デバイス１７１と、増幅器１７２と、モータ速度制御１７３とを含む。図６Ｇに示すように、引金測定デバイス１７１はユーザ圧迫引金の関数としてと引金信号１７４を生成し、引金信号１７４は増幅器１７２へ伝送されて増幅信号１７６が生成される。増幅信号１７６は、次に、モータ速度を直接制御するモータ速度制御へ送られる。制御されるモータのタイプに依存して、モータ速度制御１７３は、様々な速度ドライバまたは様々な電圧電源または制御を含み得るか、あるいは単に引金測定デバイスからの信号によって、直接駆動され、従って制御される様々な速度モータであり得る。様々な速度ドリルにおいて、モータの速度は概して増幅信号に比例する。
【００７９】
なお、さらなる実施形態である制御システム１８０が図６Ｈに示され、この制御システム１８０は、いくつかの力の閾値レベルが到達すると、引金に供給される力の連続関数になり得る応答を有するシステムに関するものである。制御システム１８０は概して、引金測定デバイス１８１と、増幅器１８２と、比較器１８３と、電圧基準１８４と、モータ速度制御器１８６とを含む。図６Ｈに示すように、引金測定デバイス１８１はユーザ圧迫引金の関数としてと引金信号１８７を生成し、引金信号１８７は増幅器１８２で増幅されて増幅信号１８８が生成される。増幅信号１８８は、モータ速度制御および比較器へ送られる。比較器１８３は増幅信号１８８と電圧基準１８４からの基準信号１８９とを比較し、比較器出力または複合信号１９０を生成する。モータ速度制御１８６は、増幅信号である比較器１８３信号が所定の閾値を満たすまでは、いかなる動作の発生も可能にし得ない。一旦閾値が満たされると、モータ速度制御は、増幅信号１８８の連続関数としてモータを応答させる。
【００８０】
例示を目的とした火器「Ｆ」において用いられる図１に示す本発明のアクチュエータアッセンブリ１０の動作において、ユーザが引金２２に力を加える、またはデバイスが落下または温度変化のような他の誤った力の事象を被る場合、信号はそのような力の付与が検出されることで引金測定デバイス３１から送信される。図６Ａ〜図６Ｅに示すように、この引金信号は、火器の落下または振動、あるいは引金測定デバイスまたは火器の温度条件の影響のような誤った力の事象の発生の際に補償システムにより生成される補償信号とまたは補償信号により改変され得る。引金信号は概して、アクチュエータアッセンブリ制御システム６０のための比較器と通信し、比較器は、引金信号と電圧基準信号とを比較する。引金信号が所定の電圧基準または電圧基準値の範囲を越える場合、制御システムは、弾薬筒１４（図１）の発射を火器に起こさせる動作シーケンスの開始または駆動を可能にする。
【００８１】
例えば、図１に示すように、電子火器が電子的に準備または駆動された弾薬を発射するために、電圧基準値または値の範囲以上の引金信号の受け取ると、本発明のアクチュエータアッセンブリのシステム制御器は、米国特許第５，７５５，０５６号に開示されるような電子火器のシステム制御器へ発射信号を通信する。制御器は、順に、発射パルス電圧またはチャージを電気伝導撃針またはプローブを介して弾薬筒の電気駆動式雷管に向け、点火させて弾薬筒を発射する。しかしながら、もし、補償システムにより生成される補償信号が引金信号を超えるかまたは引金信号または電圧基準信号を改変するために用いられ、引金信号が望ましいまたは改変された電圧基準信号を下回るようになった場合、システム制御器は、これは発射の誤りまたは失敗の状態または事象であることを認め、火器の動作シーケンスの開始を遮断し、落下または温度または環境状態の変化による火器の間違った発射を防ぐ。
【００８２】
さらに、図７に示すように、本発明のアクチュエータアッセンブリ１０’はまた、従来の火器Ｆ’において用いられ、パーカッション式雷管弾薬１４’の発射の起爆に用いられる。このような火器において、撃針１６’は概して、スプリング１４０によって弾薬筒１４’の方へ付勢され、また、その長さ方向にノッチ１４１を含む。ソレノイド１４２（スイッチまたは他の電子機械駆動安全装置または噛み合い機構）は、火器のフレームまたはレシーバ１１’内に搭載され得、ソレノイドはまた典型的に撃針１６’に形成されるノッチ１４１と噛み合う伸長可能なピンまたはロッド１４３を有する。ソレノイドピンによる撃針のノッチの噛み合いは、撃針を非発射状態に固定し、または、撃針を、そのスプリングにより突くような方向に動かされ、次に弾薬筒のパーカッション式雷管を開始して弾薬発射の開始をすることから防ぐ状態にする。アクチュエータアッセンブリ制御システムの制御器６１’が正しい引金事象（すなわちユーザが弾薬筒を発射するために引金を圧迫すること）によって引金が駆動されることを示す発射信号を検出した場合、制御器はソレノイドに信号を送り、その針１４３を放出するかまたは引っ込め得る。撃針から針が放出され、撃針はパーカッション式雷管がセットオフされていることに反してスプリング１４０によって押されることが促さる、または弾薬筒を発射する雷管を駆動する。ソレノイドまたは他の電子機械駆動かみ合い機構の針は次に、従来の火器における焼き（ｓｅａｒ）と同様の態様で駆動して、撃針を放出して、弾薬筒を突いて発射する。
【００８３】
本発明のアクチュエータアッセンブリの実質的に単一の構成は、実質的にゼロまたはゼロに近い移動量の引金を提供するように設計され、本発明はさらに引金を引くことおよび望んだ状態で引金に加えられる要求した力の量の設定を可能にし得、火器の寿命（ｌｉｆｅ）にわたって実質的に一貫したままであるレベルに実質的に設定する。さらに、落下または引金アッセンブリにおける温度または環境の変化の影響のようなシステムが可能にする誤った発射事象を認識および補償して、火器の間違ったまたは意図されない発射を防ぐ。さらに、アクチュエータアッセンブリによって生成された引金信号は、引金への力の付与の変化が、所望のように変化するレートまたは速度での、様々な速度ドリル、のこぎりまたは他のツールのような、様々な手動またはハンド駆動デバイスの制御に用いられ得るようにモニタリングされ得る。
【００８４】
引金アクチュエータ上に取り付けられた計測デバイスと実質的に単一構造を有し、引金への力の印加を検出する引金アクチュエータ。印加に応答して、計測デバイスは、引金信号を生成する。補償システムは、さらなる影響または所望されない影響を検出し、補償信号を生成して、アクチュエータに及ぼされるこのような影響を修正および補償する。
【００８５】
本発明を好ましい実施形態とともに説明したが、様々な改変、追加および変更は、本発明の意図および範囲から逸脱することなく本発明であると見なされ得ることが当業者により理解される。
【００８６】
【発明の効果】
本発明アクチュエータは、実質的に可動な部分が機械的構成要素ほとんどないため、機械的アクチュエータアセンブリに本質的な問題を実質的に取り除く。すなわち、機械的構成要素である機械部品の消耗、機械的な引金の本質的な非一貫性および不確実性を有さないアクチュエータシステムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、火器に取り付けられた本発明の発射制御アセンブリを有する火器の１例の部分断面の側面図を示す。
【図２】図２は、本発明の引金アセンブリの第１実施形態の透視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の引金アセンブリの異なる実施形態を示す側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の引金アセンブリの異なる実施形態を示す側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の引金アセンブリの異なる実施形態を示す側面図である。
【図４】図４は、本発明のさらなる実施形態を示す側面図である。
【図５】図５は、本発明のまた別の実施形態の部分断面の、側面図を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の発射制御システムの種々の実施形態の概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の発射制御システムの種々の実施形態の概略図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の発射制御システムの種々の実施形態の概略図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の発射制御システムの種々の実施形態の概略図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明の発射制御システムの種々の実施形態の概略図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、本発明の発射制御システムの種々の実施形態の概略図である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、本発明の発射制御システムの種々の実施形態の概略図である。
【図６Ｈ】図６Ｈは、本発明の発射制御システムの種々の実施形態の概略図である。
【図７】図７は、パーカッション式弾薬を発射する火器に使用する本発明の発射制御アセンブリ部分断面図の側面図である。
【符号の説明】
１０アクチュエータアセンブリ

Claims

火器用のアクチュエータアセンブリであって、
本体と、該本体と共に形成され該本体から突出する引金とを有する引金アセンブリであって、動作シーケンスを開始するためにユーザによって作動されるように調節される、引金アセンブリと、
該引金に隣接して位置する第１の計測デバイスであって、該ユーザによって該引金に付与される力を計測し、該力に基づいて該動作シーケンスを開始するための引金信号を生成する第１の計測デバイスと、
該第１の計測デバイスに接続されたコントローラであって、該引金信号を受信し、かつ、処理し、有効な引金信号に応答して該動作シーケンスを開始するコントローラと、
該コントローラに接続された補償システムであって、無効な引金信号をキャンセルする補償システムと
を含む、アクチュエータアセンブリ。
前記補償システムが、
無効な引金信号を計測し、該無効な引金信号に基づいて補償信号を生成する第２の計測デバイスを含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記無効な引金信号が、加速事象、振動事象、環境条件の変化、もしくは、これらの組み合わせである、請求項２に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記第２の計測デバイスに隣接して取り付けられたマスおよびオプショナルなカンチレバーをさらに含み、該マスおよびオプショナルなカンチレバーは、前記引金の内部的な影響をシミュレートする、請求項２に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記補償システムが、
発射シーケンスを開始する引金信号の変化速度の所望の所定の範囲外にある変化速度で発生する引金信号をフィルタリングによって取り除くためのフィルタを含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記補償システムが、
前記補償信号を前記引金信号に結合することにより合成信号を生成する増幅器であって、該合成信号が許容閾値範囲内にある場合に前記動作シーケンスを開始することを可能にする合成信号を生成する増幅器を含む、請求項３に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記合成信号が基準信号を越える場合に前記動作シーケンスを開始することを可能にするように該合成信号と比較される基準信号をさらに含む、請求項６に記載のアクチュエータアセンブリ。
電圧基準と、前記コントローラに接続された電圧比較器とをさらに含み、前記引金信号が該電圧比較器において該電圧基準と比較されることにより、該引金信号が該電圧基準の所望の範囲内にある場合に前記デバイスの動作を制御する出力信号が生成される、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記第１の計測デバイスが、歪ゲージ、ロードセル、圧力変換器、圧力感知抵抗器、圧電抵抗センサ、圧電デバイス、導電性ゴム素子、圧力センサ、導電性フィルム、または半導体感知デバイスを含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記引金を前記本体に接続する引金カンチレバーをさらに含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記第１の計測デバイスに隣接する前記本体に沿って形成された感度増大機能であって、該第１の計測デバイスによる検出のために前記引金に付与された力の影響を局所化する感度増大機能をさらに含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記感度増大機能が、前記本体内に形成された、ノッチ、キャビティ、または立ち上がり部分を含む、請求項１１に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記本体が、前記引金が取り付けられたプランジャー構成要素を有するシリンダーを含み、前記第１の計測デバイスが、該シリンダに沿って取り付けられたセンサであって、ユーザによって前記引金が作動されるときに該プランジャー構成要素に付与された力の変動を検出する位置にあるセンサを含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記本体部分および引金が、実質的に一体型の構造を含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記補償システムが、前記引金に作用する温度の変化の影響を検出および補償する温度センサを含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
前記電圧基準が、前記引金に付与される必要のある力の量の調節を可能にするように変動可能であり、前記動作シーケンスを開始するために充分な引金信号を生成する、請求項８に記載のアクチュエータアセンブリ。
電源に接続された導電性プローブであって、発射電圧を電気的に活性化された弾薬筒に向ける導電性プローブをさらに含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
撃針と、パーカッション式雷管式弾薬筒に向かう該撃針の動きを止める係合機構とをさらに含み、前記コントローラによって前記引金信号が受け取られると、該係合機構が該撃針から切り離され、該撃針がパーカッション式雷管式弾薬筒と係合し、該パーカッション式雷管式弾薬筒の発射を開始することが可能になる、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
撃針と、該撃針に接続されたアクチュエータであって、ユーザによる前記引金の起動の時に前記コントローラから受信された発射信号に応答して、パーカッション式雷管式弾薬筒を発射する発射位置に該撃針を動かすアクチュエータとをさらに含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
弾薬筒を発射する方法であって、
引金に力を付与することと、
該引金への力の付与を検出し、引金信号を生成することと、
該引金信号の変化の速度をモニタリングすることと、
該引金信号の大きさをモニタリングすることと、
該引金信号の変化の速度が所定の動作範囲外である場合には、該引金信号を無視することと、
該引金信号が所定の大きさより大きく、かつ、所定の速度変化の範囲内である場合には、動作シーケンスを開始することと
を包含する、方法。
振動事象に応答して補償信号を生成することと、該生成された引金信号を該補償信号に結合することにより合成信号を生成することと、該合成信号が所定の閾値を超える場合に前記動作シーケンスを開始することとをさらに包含する、請求項２０に記載の方法。
雷管弾薬の爆発を開始する発射信号に応答して、発射弾薬を導電性発射プローブを通じて電気的に開始された雷管装薬に供給することをさらに包含する、請求項２０に記載の方法。
前記発射信号に応答して撃針を外すことにより、該撃針がパーカッション式雷管装薬と係合するように移動することを可能にし、該パーカッション式雷管装薬の発射を開始する工程をさらに包含する、請求項２０に記載の方法。