JPH04193077A - 移動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧電素子を伸縮させることにより物体を移動
させる移動機構に関する。

（従来の技術） 従来、物体を直進移動させるために、ＤＣモーターやス
テッピングモーター等の回転動力源により回転運動を発
生させ、これをカム、リンク等の機構により直進運動に
変換するという手段がとられていた。しかし、上記の機
構を小型化しようとしても必要な出力トルクによりモー
ターの大ぎさか決定され、また、回転運動を直進運動に
変換する機構が必要であるため機構全体の小型化には制
約が大きい。そこで最近、各種のリニアモーターが提案
されている。

〔発明が解決しようとする課題） しかし、このリニアモーターも、その大部分が電気によ
り発生する磁力と永久磁石の組合せによるものであり、
原理的に電磁気を用いたモーターであることはＤＣモー
ターやステッピングモーターと変りかなく、そのため、
理論的に小型化の限界が決定されてしまう。これらのこ
とから駆動機構を小型化するために圧電素子が注目され
るようになった。

しかし、圧電素子は変位量が非常に小さいことが、その
変位量より大きい移動を行う機構を構成する場合大きな
障害となっている。

本発明の目的は、上記の問題点を解決し小型の移動機構
を提供することにある。

に！ＩＱを解決するための手段〕 本発明の目的を実現するための移動機構の構成は、固定
体に対し軸方向に移動可能に保持された振動軸と、該振
動軸の両端に対し伸縮方向で接しあるいは僅かな間隙を
有して対向すると共に、伸縮方向の他端を該固定体に保
持されている一対の圧電素子と、該圧電素子の伸縮方向
に沿って移動自在に保持された移動体と、該振動軸と該
移動体との間に摩擦力を発生させる第１の摩擦手段と、
該移動体と該固定体との間に該第１の摩擦手段よりも小
さな摩擦力を発生させる第２の摩擦手段と、該圧電素子
に電圧源の出力を調整する電圧波形調整手段とから構成
し、該第１の摩擦手段の摩擦力と該第２の７擦手段の摩
擦力の合力が該移動体にかかる重力よりも大きいことを
特徴とする。

（作　　　用〕 上記の如く構成した移動機構は、いずれか−方の圧電素
子により振動軸に微小振動を与える際、圧電素子の伸び
方向に急激な変位を与えて振動軸を急激に移動させると
、移ｉＩ１体は慣性によりその位置に保持され、圧電素
子が縮み方向にゆっくりと戻るのと一緒に移動体も摩擦
手段の摩擦力により移動する。これを繰り返し行なうこ
とにより、移動体を所定方向に移動させることが可能と
なり、移動体を任意の方向に向けても自重落下等により
駆動不能となることはない。

〔実　施　例〕

以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明による移動機構の一実施例を示す概略図
である。

１は固定部、２は移動体、３ａ、３ｂは圧電素子であり
、伸縮力（積層方向）か図中矢印Ａ及びＢと一致するよ
うに固定部１に対向して保持されている。４は振動軸で
、両端が圧電素子３ａ、３ｂの伸縮方向で接するか、僅
かな間隙を有して圧電素子３ａ、３ｂの伸縮方向と対向
している。この隙間は圧電素子の電圧印加時の伸びより
も小さく設定している。また、振動軸４は固定部１に矢
印Ａ％Ｂ方向に移動時自在に保持されている。

７は案内軸で、固定部１に固定されていて、貫通する移
動体２が振動軸４の回りを回転するのを規制しつつ移動
体２の軸方向の移動を案内している。

５は第１の板バネで、移動体２に取付けられ、振動軸４
を一定のバネ力で付勢し、移動体２と振動軸４との間に
摩擦力を与えている。

６は第２の板バネで、移動体２に取付けられ、固定ＫＳ
ｌを一定の力で付勢することにより移動体２と固定部１
との間に摩擦力を与えている。そして、移動体２の自重
落下を防止するため、第１、第２の板バネ５．６の摩擦
力の合力は、移動体２にかかる重力よりも大きく設定し
ている。

ここで、第２の板バネ６かなくとも移動体２を移動させ
ることができ、第１の板バネ５による摩擦力を移動体２
にかかる重力より大きくすることで移動体２の自重落下
を防止できるが、このようにすることで、移動体２の質
量に対し、第１の板バネ５による摩擦力が大きくなり過
ぎ、移動体２の移動速度を低下させてしまうので、第１
、第２の板バネ５．６により移動体２に摩擦力を与えて
いる。

１２は電圧波形調整回路で、電源１３からの電圧を第６
図又は第７図に示すような急激な電圧上昇部１０ａ、ｌ
ｌａを有する波形１０．１１に変換して圧電素子３ａ、
３ｂに印加するようになっており、また圧電素子３ａ、
３ｂに交互に該波形を選択的に印加する選択回路部を有
している。

このように構成した移動機構は、電圧波形調整回路１２
により例えば第６図に示す波形１０を一方の圧電素子３
ａに印加すると、該圧電朱子３ａは！市に図中矢印へ方
向に伸び、それに従い振！ｊ　＠　４に矢印へ方向へ瞬
間的に急激？、（加速度（市！りをｔｊ−える。

このとき、移動体２はその自重による慣性のため、振動
軸・１の動群に追従出来ず、殆ど移動しない。そして、
圧電素子３ａへの印加電圧降下と共に圧電素子３ａは縮
み、それに従い振動軸４も他方の圧電素子３ｂとの衝撃
の反力で元の位置へ戻る。このとぎ移動体２は振動軸４
との間にある５＜　１の板バネ５の摩擦力が、第２の板
バネ６の摩擦力よりも大ぎいため、振動軸４と共に移動
する。つまりごく僅かではあるが、移動体２は図中矢印
Ｂ方向へ移動」−る。そして、上記した動作を繰り返す
（周期Ｔ）ことにより、移動体２はＢ方向に移動する。

また逆に他方の圧ＴＬｉ子３ｂに上記した波形の電圧を
印加することにより、移動体２は逆のへ方向に移動する
。

上記した実施例において、振動軸４の衝撃は反対側に位
置する圧電素子に加わるのて、第２図に示すように、こ
れを避けるために振！！ＩＩ軸４の両端部に段部を形成
し、固定部ｌにこれら段部を嵌合さゼることにより、振
動軸４の衝撃が圧Ｔｌ素子に加わらｔｊいようにするこ
とができる。

また、第２の板バネ６は移動体に設けているが、第３図
に示すように、固定ＫＳｌ側あるいは両方に設けること
かできる。

さらに、第１図に示す実施例では、第１の板バネ５を移
動体２に設けているが、第４図に示すように振動軸４に
設りても良く、あるいは両方に設けても良くまた第５図
に示すように移動体２を案内軸７のみに貫通させ、振！
Ｊ＋＠４に設けた第１の板バネ５により、移動体２と振
動軸４どの間に摩擦力を与えるようにしても良い。

なお上記した各実施例は摩擦手段として板バネを用し＼
ているが、コイルバネや、ゴム等の１甲性部材、・ある
いは６ｉ１石であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように木発明によれは、圧電素子を用い非
常に単純な構造で移動機構を構成て仕る、よって、小型
の移動機構が提供てぎ、電圧印加時圧電素子の変位量は
非常に小さいにもかかわらず大きな移！ＩＪ量の得られ
る効果がある。

また、電圧印加時、圧電素子の変位量は、非常に小さい
ため、移動体を非常に高精度で位置決めすることが可能
である。

特に、木発明の移ｖＪ機構は、移動体の微小送りが簡単
に行えるため、光学系の移動機構や、６１１気および光
ディスクのヘット等の送りＩａ構として有効である。

また、板バネ等からなる’ｆｓ１．％２の摩擦手段によ
る摩擦力の合力が移動体にかかるｍ力よりも大群いため
、移動方向をどのよう１（方向に設定しても移動体が自
ｍ落下しない効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は木発明による移動機構の一実施例を示す１■略
断面図、第２図乃至第５図は夫々他の実施例を示す概略
断面図、第６図、ｔＳ７図は夫々印加電圧波形を示す図
である。 １・・・固定部　　　　　２・・・移動体３ａ、　３ｂ
・・・圧電素子　　４・・・振動軸５・・・板バネ　　
　　　６・・・板バネ７・・・案内＠　　　　　１ｏ・
・・電圧波形１１・・・電圧波形　　　１２・・・電圧
波形調整回路１３・・・電源　　　　　Ｔ・・・周期Ｃ
・・・電圧（ａ 他４名 第１図 第５図 く吟− く鴫− □の

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　固定体に対し軸方向に移動可能に保持された振動軸
   と、該振動軸の両端に対し伸縮方向で接しあるいは僅か
   な間隙を有して対向すると共に、伸縮方向の他端を該固
   定体に保持されている一対の圧電素子と、該圧電素子の
   伸縮方向に沿って移動自在に保持された移動体と、該振
   動軸と該移動体との間に摩擦力を発生させる摩擦手段と
   、該移動体と該固定体との間に該第１の摩擦手段よりも
   小さな摩擦力を発生させる第２の摩擦手段と、該圧電素
   子に印加する電源の出力を調整する手段とから構成し、
   該第１の摩擦手段の摩擦力と該第２の摩擦手段の摩擦力
   の合力が該移動体にかかる重力よりも大きいことを特徴
   とする移動機構。