JPH04193078A

JPH04193078A - 移動機構

Info

Publication number: JPH04193078A
Application number: JP2324534A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Nagano; 雅敏永野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1992-07-13

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、リング、送りネジ等の機構により
直進運動に変換するという手段かとられていた。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きさか決定され、また、回転運動を
直進運動に変換する機構が必須であるため、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がなく、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か注目され
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。

〔課題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
構成したことを特徴とする。

〔イ乍　　　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
、移動体は慣性によりその位置に保持され、圧電素子か
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か可能となる
。

〔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６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
、伸縮方（積層方向）が図中矢印Ａ及びＢと一致するよ
うに固定部１に対向して保持さとている。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
かな隙間を有して圧電素子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＠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。

５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。

６は板バネで、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。

１２は電圧波形調整回路で、電源１３からの電圧を第５
図又は第６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５図に示す波形１゜を一方の圧電素子３
ａに印加すると、該圧電素子３ａは急激に図中矢印Ａ方
向に伸び、それに従い振動軸４に矢印入方向へ瞬間的に
急激な加速度（衝りを与える。

このとき、移動体２はその自重による慣性のため、振動
軸４の動きに追従出来ず、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＠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。このとき移動体２は振動軸４と
の間にある板バネ６の摩擦力により振動軸４と共に移動
する。つまりごく僅かではあるが、８！Ｉｌ１体２は図
中矢印Ｂ方向へ移動する。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方向に穆勤す
る。

また逆に他方の圧電素子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Ａ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で、第２図に示すように、こ
れを避けるために振動軸４の両端部に段部を形成し、固
定部１にこれら段部を嵌合させることにより、振動軸４
の衝撃が圧電素子に加わらないようにすることができる
。

また、板バネ６は移動体に設けているが、第３図に示す
ように、移動体２側に設けることができる。

第４図は、第２図及び第３図に示した実施例とを合わせ
た構造の移動機構を示している。

なお上記した各実施例は摩擦手段として板バネを用いて
いるが、コイルバネや、ゴム等の弾性部材、あるいは磁
石であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、圧電素子を用いて
非常に単純な構造で移動機構を構成できる。よって、小
型の移動機構が提供でき、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動量の得られ
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、本発明の移動機構は、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、磁気および光ディス
クのヘット等の送り機構として有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による移動機構の一実施例を示す概略断
面図、第２図乃至第４図は夫々他の実施例を示す概略断
面図、第５図、第６図は夫々印加電圧の波形図を示す。１・・・固定部　　　　　　　　２・・・移動体３ａ、
　３ｂ・・・圧電素子　　　　　４・・・振動軸５・・
・案内軸　　　　　　　　６・・・板バネ１０・・・電
圧波形　　　　　　１１・・・電圧波形１２・・・電圧
波形調整回路　　１３・・・電源Ｃ・・・電圧値　　　
　　　　　Ｔ・・・周期化４名第１図第３図Ａ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

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
ら構成したことを特徴とする移動機構。