JPH0452070B2

JPH0452070B2 -

Info

Publication number: JPH0452070B2
Application number: JP62131304A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Higuchi; Masahiro Watanabe
Original assignee: Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Current assignee: Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1992-08-20
Also published as: EP0292989A2; KR0132437B1; EP0292989A3; DE3886260T2; US4894579A; EP0292989B1; KR880014709A; DE3886260D1; JPS63299785A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、圧電・電歪素子を用いた衝撃力によ
る微小移動装置に関する。

（従来の技術）従来、このような分野の技術としては、本願の
出願人の出願による特開昭60−60582号、特
開昭61−246812号に開示されるものがある。

第３０図は上記の第１の先行技術を示す微小移
動装置の概略構成図であり、電磁的衝撃力を用い
て質量Ｍを有する移動体１にばね等の緩衝材２で
支持された慣性体としてのコイル３の反発時の反
作用及び衝突により微小移動を行うようにしたも
のである。

第３１図は上記の第２の先行技術を示す微小移
動装置の概略構成図てあり、移動体５に衝撃力を
与える機構を内蔵させ、その移動体５はその脚部
を永久磁石６で構成し、基部７の切り溝８が形成
された面を吸着されながら微小移動を行うように
構成したものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、衝撃電磁力による方法による場
合はコイルにより磁界を発生する回路を要するた
め、コイルの体積、表面積をある程度とらない
と、効率・発熱の点で問題があり、又、磁界や電
磁ノイズを発生するなどの問題があつた。更に、
上記いずれの衝撃力発生方法においても慣性体の
衝突の際、音や埃を発生しやすいという問題があ
つた。

本発明は、上記問題点を除去し、コンパクト
で、効率が高く、しかも磁界や電磁ノイズを発生
することがなく、ノイズレス駆動を行うことがで
きる圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移
動装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記問題点を解決するために、微小
移動装置において、移動体１２，３２，４２，４
６，５０，５１，６０，６５，７０，７４，８
０，９０と、衝撃力を発生するために前記移動体
１２，３２，４２，４６，５０，５１，６０，６
５，７０，７４，８０，９０に取り付けられる圧
電・電歪素子１１，３１，４１，４５，７５，８
１，８４，８６と、該圧電・電歪素子１１，３
１，４１，４５，７５，８１，８４，８６を駆動
するための駆動手段１５〜１９と、前記移動体１
２，３２，４２，４６，５０，５１，６０，６
５，７０，７４，８０，９０に慣性エネルギーを
与えるために前記圧電・電歪素子１１，３１，４
１，４５，７５，８１，８４，８６に取り付けら
れる慣性体１３，３３，４３，４７，７６，８
２，８５，８７とを設けるようにしたものであ
る。

（作用）基本的には圧電・電歪素子に電界を加えると、
歪みを生じ、その電界によつて定まる長さに伸縮
しようと応力を発生する。この現象を利用し、そ
の応力に応じて動作する慣性体により衝撃力を発
生させ、これによつて、移動体の微小ステツプの
移動を行う。つまり、圧電・電歪素子の伸び或い
は縮みにより慣性体を衝撃的に駆動することによ
り、その反動（衝撃力）が移動体のベースに対す
る摩擦力に打ち勝つて、移動体の移動を起こし、
微小移動を行わせることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。

本発明の微小移動装置はその構造に応じて駆動
法も異なるので、それぞれの構造に対応する駆動
法について詳しい説明を行う。

第１図は本発明の第１の実施例を示す微小移動
装置の概略側面図、第２図は第１図に示す微小移
動装置の概略平面図である。

第１図において、１１は衝撃力を発生する圧
電・電歪素子、１２は圧電・電歪素子１１の一端
に固定される移動体、１３は圧電・電歪素子１１
の他端に固定される慣性体、１４はベース、１４
ａはそのベースの摩擦面である。

なお、これらの圧電・電歪素子自体の構成及び
その駆動回路につていは、後述する。

次に、上記した微小移動装置の駆動方法につい
て第３図及び第４図を用いて説明する。

〔駆動法１−Ａ〕 (1) 第３図ａに示すように、圧電・電歪素子１１
に急激に電界をかける。即ち、圧電・電歪素子
１１に対して急激に充電を行うと、圧電・電歪
素子１１に歪みが生じる。この時、圧電・電歪
素子１１に歪みがない時の充電電圧によつて定
まる圧電・電歪素子１１の伸びをΔlとすると、
圧電・電歪素子１１はあるばねを定数ｋをもつ
たばねが、Δlだけ縮められた状態となつてい
ると考えられる。つまり、Δlだけ縮められた
ばねの両端に質量Ｍの移動体１２と質量ｍの慣
性体１３がついていることになる。

(2) そこで、第３図ｂに示すように、そのばねが
伸びだす。この場合、ばねが伸びようとする力
はkΔlである。これが移動体１２とベース１４
の間の摩擦力μ（Ｍ＋ｍ）ｇ（μ：摩擦係数、
ｇ：重力加速度）に比べて大きい場合には、移
動体１２は慣性体１３と反対の方向へ移動を始
める。この時、μ（Ｍ＋ｍ）ｇ≪kΔlとなるよ
うに、前記したＭ，ｍ，ｋを設計すれば、摩擦
力の影響は無視できることになり、移動体と慣
性体をあわせた系の重心位置が変わらない（運
動量保存則による）ことから、移動体１２が
〔ｍ／（Ｍ＋ｍ）〕Δl、慣性体１３が〔Ｍ／
（Ｍ＋ｍ）〕Δlだけ反対方向に動く。

(3) そこで、第３図ｃに示すように、伸びた圧
電・電歪素子１１をゆつくりと元の長さに戻す
と、１サイクルの移動が完了する。この時、慣
性体の加速度をａとすると、μ（Ｍ＋ｍ）ｇ＞
maとなるように注意すればよい。

〔駆動方法１−A′〕以上のサイクルを逆にして、微小移動を行う。

(1)まず、第４図ａに示すように、圧電・電歪素
子１１が伸びた状態から、(2)第４図ｂに示すよう
に、急激に圧電・電歪素子１１を縮める。次いで
(3)第４図ｃに示すように、ゆつくりと元の伸びた
状態に伸ばすと移動体は前記した駆動方法１−Ａ
とは逆方向に移動する。

〔駆動方法１−Ｂ〕前記の駆動方法１−Ａ，１−A′は圧電・電歪
素子１１を急激に伸ばし始めるか、縮め始めるこ
とによつて、移動を起こしていたが、この駆動方
法では、素子の変形を急激に止めることによつて
移動を起こす。即ち、 (1) 第５図ａに示すように、圧電・電歪素子１１
をゆつくりと加速しながら縮める。即ち、予
め、伸ばしておいた圧電・電歪素子１１を、慣
性体１３の加速度がａとなるように加速しなが
ら縮める。この時、μ（Ｍ＋ｍ）ｇ≧maとなつ
ていれば、移動体１２は移動を始めない。

(2) 第５図ｂに示すように、圧電・電歪素子１１
を縮めることを急に止めると移動体１２が移動
を始める。つまり、圧電・電歪素子１１の長さ
が自然長ｌとなつたところで、圧電・電歪素子
１１を縮めることを急に止めると、移動体１２
が衝撃力を受け運動を始める。この場合、直前
の慣性体１３の速度をｖとすると、運動量保存
則により、移動体１２の得た速度は、Ｖ−
mv／（Ｍ＋ｍ）となる。ここで、v²＝2aΔlで
ある。

(3) 第５図ｃに示すように、移動体１２は摩擦力
によつて減速して停止する。つまり、運動を始
めた移動体１２は摩擦力によつて運動エネルギ
ーを失うまで移動し、停止する。この場合の移
動距離は Δx＝〔（１／２）・（Ｍ＋ｍ）V²〕／μ（Ｍ＋ｍ）
ｇ＝V²／2μg ＝〔ｍ／（Ｍ＋ｍ）〕²（2aΔl）／2μg ＝ma／〔μg（Ｍ＋ｍ）〕・mΔl／（Ｍ＋ｍ） ≦mΔl／（Ｍ＋ｍ）となる。

即ち、この駆動法１−Ｂは、慣性体１３を加速
して、移動体１２にぶつけて衝撃力を加え、摩擦
力に打ち勝つて、移動体１２を動かすことにな
る。

この場合の最大の一回当たりの移動距離は、慣
性体１３に加えられる加速度の上限によつて制限
されることになり、mΔl／（Ｍ＋ｍ）となる。
尚、上記(1)の期間に移動体１２を静電クランプ
や、電磁クランプで保持してやれば、慣性体１３
の加速度ａを大きくできるので移動量を増すこと
ができる。

〔駆動方法１−B′〕前記駆動方法１−Ｂとサイクルを逆にして、微
小移動を行う、即ち、 (1)第６図ａに示すように、圧電・電歪素子１１
を縮めた状態から、(2)第６図ｂに示すように、加
速しながら伸ばし、(3)第６図ｃに示すように、伸
びた所で急に止めれば、移動体１２は前記した駆
動方法１−Ｂとは逆の方向への移動させることが
できる。

次に、圧電・電歪素子の駆動について説明す
る。

第７図は前記した駆動方法１−Ａ，１−Ｂを複
合して１サイクルを行つた場合における圧電・電
歪素子の動作の一例を示すタイムチヤートであ
り、第７図ａは圧電・電歪素子に印加される電圧
Ｖ（ボルト）を、第７図ｂは圧電・電歪素子の伸
縮長ｌ（μm）を、第７図ｃは移動体の変位ｌ
（μm）をそれぞれ示している。

第７図ａに示すように、時点t₁に圧電・電歪素
子に急に150Vの電圧を印加すると、第７図ｂに
示すように、圧電・電歪素子は50μs（以下、secを
単にｓと記す）経過後の時点t₂では約16μm伸び、
第７図ｃに示すように、移動体は約3μm移動す
る。その後、約2ms（t₃）から4ms（t₄）にかけて
圧電・電歪素子は次第に加速されながら元に戻さ
れ、時点T₄になると、移動体は更に移動する。

第８図は前記した駆動方法１−A′，１−B′に
おけるタイムチヤートであり、第８図ａは圧電・
電歪素子に印加される電圧Ｖ（ボルト）を、第８
図ｂは圧電・電歪素子の伸縮長ｌ（μm）を、第８
図ｃは移動体の変位ｌ（μm）をそれぞれ示してあ
り、第７図のものとは逆の方向の圧電・電歪素子
の駆動が行われる。

次に、圧電・電歪素子の駆動について説明す
る。

第９図はこの圧電・電歪素子の駆動システムの
概略構成図、第１０図はそのシステムの駆動アン
プの構成例を示す回路図、第１１図は駆動アンプ
への入力波形のアナログ回路による構成例を示す
図である。

第９図に示されるように、マイクロコンピユー
タ１５から出力されたデジタル信号はＤ／Ａ変換
器１６でアナログ信号に変換され、駆動アンプ１
７に加えられ、この駆動アンプ１７からの出力が
圧電・電歪素子１８に加えられる。また、マイク
ロコンピユータ１５にはデイスプレイ付キーボー
ド１９が接続され、波形形成のためのデータを入
力したり、波形のモニタなどを行うことができ
る。このようにして、第７図或いは第８図に示さ
れるような各種の電圧波形を駆動アンプ１７に入
力することができる。

次に、駆動アンプの構成例を、第１０図を用い
て説明すると、圧電・電歪素子１８は、電気的に
はコンデンサと等価であり、例えば、5μFとかな
り大きな容量をもつている。この容量性の負荷
を、第７図及び第８図に示されるように、高電
圧、例えば、150Vで高速、例えば、セツトリン
グタイム50μsで駆動するためには、瞬間的な大電
流を負荷に流し込んだり、放出したりする。つま
り、容量性の負荷の急速充放電を行う必要があ
る。そのため、駆動アンプの最終段は、高圧、低
出力インピーダンスのアンプとする。

ここで、R₁〜R₁₀は抵抗、２０，２１は増幅
器、２２，２３，２４はトランジスタであり、例
えば、R₇，R₈として10Ω、R₉として90KΩ、R₁₀
として10KΩを選定する。

また、駆動アンプへ入力される波形をアナログ
回路で構成する場合には、例えば、第１１図に示
すように、構成することができる。

ここで、R₁₁〜R₁₇は抵抗、C₁，C₂はコンデン
サ、D₁はダイオード、２５，２６，２７は増幅
器、２８はＰチヤネルFET（デプレシヨン型）、
２９はＮチヤネルFET（デプレシヨン型）、３０
は出力振幅を設定するための直流電源であり、V_i
は入力波形、V_pは出力波形を示し、前記した駆
動方法１−A′或いは１−B′に供することができ
る。出力波形V_pにおいて、t₁の時点からt₂の時点
までは、R₁とC₁を含む第１の積分回路とR₁₅とC₂
を含む第２の積分回路とで、放物線を生成し、t₃
の時点でFET２８及び２９を導通して、C₁及び
C₂の電荷を放電する。

次に、この微小移動装置の移動体の微調整につ
いて説明する。

長い距離を移動する場合には前記した１−Ａと
１−Ｂ又は１−A′と１−B′の駆動サイクルを繰
り返す。例えば、１サイクルについて、数ms〜
10数msを要し、１サイクル毎に数μm移動するの
で、これを繰り返し、0.1mm／ｓ〜１mm／ｓくら
いの速度で移動が可能である。

これに対して、数μm以内（一回の圧電・電歪
素子の駆動での移動距離以内）の範囲で位置決め
を行う時には、長い距離を移動する時とは、異な
つた、例えば、以下のような駆動方法を用いる。
この場合は、専ら前記した１−Ａ，１−A′の駆
動方法に類似した駆動方法をとる。

例えば、1μmの位置決めを行う場合を例にとる
と、第１２図に示すように、圧電・電歪素子にt₁
時点で50Vを印加して、1μm移動させようとした
ところ、外乱のために、0.9μmしか移動しなかつ
たとする。これをセンサで見て、残りの0.1μm移
動させるために、更に、印加電圧を5Vステツプ
状に増加させてt₂時点で55Vにする。このよう
に、１回で所定の位置に微小位置決めできなかつ
た時には、圧電・電歪素子の長さをゆつくりと元
に戻すことをせずに、すぐに、重ねて、圧電・電
歪素子をステツプ状に伸ばしたり（１−Ａに類
似）、或いは縮めたり（１−A′に類似）すればよ
い。これは、この移動機構が、摩擦の影響が無視
できるようにμ，ｍ，ｋ等を選んで構成すると、
圧電・電歪素子の伸び（Δl）の何割〔ｍ／（Ｍ
＋ｍ）〕という割合で移動し、圧電・電歪素子の
最初の長さには関係しないことから、可能にな
る。

前述の例では、圧電・電歪素子が縮んだ状態か
ら、微小位置決めを開始したが、もし、その位置
から、どちらの方向へ短い距離の位置決めを行う
かが、予めわからない時には、第１３図に示すよ
うに、電圧・電歪素子の伸びを最大の伸びの半分
に保つておいて、そこから、必要が生じた時に、
位置決めを行えば、高速（数ms）で、目標位置
に移動させることができる。位置決めが終了して
から、次の位置決めが必要となるまで、ゆつくり
と（慣性体にかかる慣性力が移動体とベースの間
の静止摩擦力を越えないように）元の最大の伸び
の半分の伸びに戻してやるようにすればよい。

なお、この場合、慣性体の加速と減速のところ
で移動が起こり易いので、第１４図に示すよう
に、等加速度で行う必要がある。即ち、放物線の
カーブを描くように、加速、減速を行う。また、
加速度はμ（Ｍ＋ｍ）ｇ／ｍ以下にする。

次に、本発明の第２の実施例を第１５図及び第
１６図を用いて説明する。

これらの図において、３１はバイモルフ型圧電
素子、３２はそのバイモルフ型圧電素子３１が取
り付けられる移動体、３３はそのバイモルフ型
（屈曲型）圧電素子３１の自由端側に設けられる
慣性体である。

ここで、一般的なバイモルフ型圧電素子の駆動
について第１７図ａ〜ｃを用いて説明する。

圧電性結晶からなる圧電結晶板３４，３５を２
枚、箔状の電極３６を挟んで、張り合わせ、その
電極３６と両外側の電極３７との間に電圧を加え
ると片側の圧電結晶板は伸び、他の側の圧電結晶
板は縮むために全体が曲がるようになつている。
この圧電素子の基部に移動体、先端部に慣性体が
設けられるので、慣性体の衝撃力に応じて移動体
も移動することになる。

次に移動体のベースへの保持について説明す
る。

移動体はベースに対して摩擦力で保持されてい
るので、もし、移動体に外部から強い力が加わる
ような場合には移動体を積極的に吸着してクラン
プしてやつた方がよい。そのためには、例えば、
永久磁石や電磁マグネツトで吸着するか、静電力
を使えばよい。例えば、前記した第２の先行技術
（特開昭61−246812号参照）を用いることができ
る。但し、この発明の場合吸着力は微小であつて
よい。これを駆動法１−Ｂ，１−B′で駆動する
場合のステツプ(1)で使用して、移動体を吸着して
おけば慣性体を大きな加速度で加速できるため、
より大きな移動ステツプを得ることが可能であ
る。

また、慣性体の質量が大きい時には、第１図，
第２図及び第１５図，第１６図に示される構造で
は耐久性に問題がある。この場合は、第１８図及
び第１９図に示されるようにして、慣性体を支え
るようにすればよい。即ち、第１８図に示すよう
に、断面Ｌ字状の移動体４２の垂直片４２ａに圧
電・電歪素子４１を介して慣性体４３を設けると
共に、その慣性体４３を移動体４２の底部４２ｂ
上にベアリング４４にて受けるようする。また、
第１９図に示すように、移動体４６内に圧電・電
歪素子４５を介して設けられる慣性体４７の上下
を複数の板ばね４８で支持するように構成する。

次に、上記移動手段を用いて３軸位置決めを行
う場合の構成について説明する。

第２０図は圧電・電歪素子及び慣性体からなる
衝撃発生機構を有する微小移動装置の平面図であ
り、移動体５０の周辺の左側の上下にａ−１，ａ
−２、右側の上下にｃ−２，ｃ−１、下側の左右
にｂ−１，ｂ−２、上側の左右にｄ−２，ｄ−１
の衝撃発生機構を搭載する。

そこで、第２０図ａにおいては、衝撃発生機構
ａ−１，ａ−２を前記した駆動法１−Ａ又は１−
Ｂで駆動すると、移動体５０を＋ｘの方向へ移動
させことができる。第２０図ｂにおいては、衝撃
発生機構ｃ−１，ｃ−２を駆動し、移動体５０を
−ｘの方向へ移動させる。同様に、第２０図ｃに
おいては、衝撃発生機構ｂ−１，ｂ−２を駆動
し、移動体５０を＋ｙの方向へ移動させ、第２０
図ｄにおいては、衝撃発生機構ｄ−１，ｄ−２を
駆動し、移動体５０を−ｙの方向へ移動させる。
更に、第２０図ｅにおいては、衝撃発生機構ａ−
１及びｃ−１を駆動し、移動体５０を−θ（時計）
方向へ回転させ、第１２図ｆにおいては、衝撃発
生機構ａ−２及びｃ−２を駆動し、移動体５０を
＋θ（反時計）方向へ回転させることができる。

また、第２１図に示すように、移動体５１の廻
りに６個の衝撃発生機構５２，５３ａ，５３ｂ，
５４，５５ａ，５５ｂを搭載するようにしても、
第２０図と同様の動作を行わせることができる。
但し、回転運動を行わせる場合には、衝撃発生機
構５３ａ，５３ｂと５５ａ，５５ｂを用いるよう
にする。

更に、第２２図に示すように、長方形状の６角
形をした移動体６０の傾斜する各辺にそれぞれ衝
撃発生機構６１乃至６４を配置したり、第２３図
に示すように、鼓状の移動体６５の傾斜する各辺
にそれぞれ衝撃発生機構６６乃至６９を配置する
ことにより、最も少ない衝撃発生機構数でｘ軸、
ｙ軸及び回転θ軸の駆動を行うことが可能であ
る。なお、この場合には、各衝撃発生機構は駆動
法１−Ａ又は１−Ｂで駆動する。つまり、駆動体
を押し出す方向に作用するものとする。

そこで、第２２図においては、衝撃発生機構６
１及び６２を駆動して＋ｘ方向に、衝撃発生機構
６２及び６３を駆動して＋ｙ方向に、衝撃発生機
構６１及び６３を駆動して＋θ方向にそれぞれ移
動体６０を移動し、第２３図においては、衝撃発
生機構６６及び６７を駆動して＋ｘ方向に、衝撃
発生機構６６及び６９を駆動して＋ｙ方向に、衝
撃発生機構６７及び６９を駆動して＋θ方向にそ
れぞれ移動体６５を移動することができる。

また、衝撃発生機構は、正負両方向に衝撃力を
発生できるので、第２４図に示すように、移動体
７０に衝撃発生機構７１乃至７３の３個を設ける
だけでもよい。即ち、駆動方法１−Ａ，１−Ｂに
より衝撃発生機構７１を駆動して＋ｘ方向に、駆
動方法１−Ａ，１−Ｂにより衝撃発生機構７２及
び７３を駆動して＋ｙ方向に、駆動方法１−A′，
１−B′により衝撃発生機構７２及び駆動方法１
−Ａ，１−Ｂにより衝撃発生機構７３を駆動して
＋θ方向に、駆動方法１−A′，１−B′により衝
撃発生機構７１を駆動して−ｘ方向に、駆動方法
１−A′，１−B′により衝撃発生機構７２及び７
３を駆動して−ｙ方向に、駆動方法１−Ａ，１−
Ｂにより衝撃発生機構７２及び駆動方法１−A′，
１−B′により衝撃発生機構７３を駆動して−θ
方向に、それぞれ移動体７０を移動することがで
きる。

また、以上の例では衝撃力発生機構が移動体の
外部についているように説明したが、実際の場合
には、外部にはない方がよい。その理由は移動量
がΔx＝mΔl／（Ｍ＋ｍ）で決まり、慣性体の質
量をなるべく大きくした方がよいため、内部で慣
性体を支えた方が、バランスをとりやすく、ま
た、圧電・電歪素子に曲げ応力が働かない構造に
しやすいからである。このようなことから、一軸
の移動装置の例を示すと第２５図のようである。
即ち、７４は移動体、７５は圧電・電歪素子、７
６は慣性体、７７はベアリング、７８はベース、
７８ａはそのベースの摩擦面である。

更に、３軸位置決めの微小移動装置の例を示す
と第２６図及び第２７図のようである。即ち、８
０は箱状の移動体、８１，８４，８６は圧電・電
歪素子、８２，８５，８７は慣性体、８３はベア
リングであり、衝撃発生機構が立体的に実装され
る。

また、バイモルフ素子を用いて移動体を構成す
る場合は、ばねの振動が収まるまで時間を要する
ので、第２８図に示すように、移動体９０の各辺
に多数、例えば、５個の衝撃力発生機構９１ａ〜
９１ｅ，９２ａ〜９２ｅ，９３ａ〜９３ｅ，９４
ａ，９４ｅをユニツトで構成して、順に駆動する
ことが有効である。

次に、本発明において用いられる圧電・電歪素
子の構成について説明する。

まず、本発明の圧電素子は、例えば、水晶、ロ
シエル塩などの圧電性結晶からなり、第２９図に
示すように、電極９５，９６間に装着される。そ
こで、例えば、第２９図ａに示すように、電極９
５に＋、電極９６に−が印加されると、機械的に
伸びる力が生じる（圧電逆効果）。その大きさは
電界にほぼ比例し、第２９図ｂに示すように、電
界の向きを反対にすれば、歪の向きも反対にな
る。その場合、結晶の切り方によつて、歪の方向
と電荷の現れる方向とが同じ（圧電縦効果）に
も、互いに直角（圧電横効果）になるように
も、また、すべりの歪になるようにもできる。

更に、チタン酸バリウム系磁器やジルコル酸チ
タン酸鉛系磁器のような強誘電体に外部から電界
を加えると、その２乗にほぼ比例する歪が生じ
る。所謂、電歪効果を有する電歪素子を用いる。

なお、上記実施例に示された圧電・電歪素子に
代えて、磁歪素子を設けるようにすることもでき
る。特に、テルビウム、サマリウム、ホルミウ
ム、シスプロシウムを含む多くの希土類元素と鉄
からなる磁歪合金はその製法次第では極めて急速
に拡張し、その伸びも大きいので、上記した微小
移動装置への適用ができることは言うまでもな
い。

また、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可
能であり、これらを本発明の範囲から排除するも
ではない。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明によれ
ば、以下のような効果を奏することができる。

(1) 駆動効率が高く、しかもコンパクトで構成が
単純な圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微
小移動装置を構成することができる。

(2) 従来のように、磁界や電磁ノイズを発生する
ことがなく、しかも慣性体の衝突の際、音や埃
を発生することがなく、外部環境に対して、優
れた圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小
移動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す微小移動
装置の概略側面図、第２図は本発明の第１の実施
例を示す微小移動装置の概略平面図、第３図は本
発明の第１の駆動方法の説明図、第４図は本発明
の第２の駆動方法の説明図、第５図は本発明の第
３の駆動方法の説明図、第６図は本発明の第４の
駆動方法の説明図、第７図は第３図又は第５図に
おける概略タイムチヤート、第８図は第４図又は
第６図における概略タイムチヤート、第９図は本
発明の圧電・電歪素子の駆動システムの概略構成
図、第１０図はそのシステムの駆動アンプの構成
例を示す回路図、第１１図は駆動アンプへの入力
波形のアナログ回路による構成例を示す図、第１
２図は本発明の微小移動装置の目標位置に対する
微調整の動作フローチヤート、第１３図は本発明
の微小移動装置の目標位置に対する微調整のため
の印加電圧波形図、第１４図はその印加電圧波形
の部分拡大図、第１５図は本発明の第２の実施例
を示す微小移動装置の概略側面図、第１６図は本
発明の第２の実施例を示す微小移動装置の概略平
面図、第１７図はバイモルフ型圧電素子の動作説
明図、第１８図は本発明の第３の実施例を示す微
小移動装置の概略構成図、第１９図は本発明の第
４の実施例を示す微小移動装置の概略構成図、第
２０図は本発明の圧電・電歪素子からなる衝撃発
生機構を組合わせた微小移動装置の平面図、第２
１図は第２０図の変形例を示す微小移動装置の平
面図、第２２図は本発明の第２の圧電・電歪素子
からなる衝撃発生機構を組合わせた微小移動装置
の平面図、第２３図は本発明の第３の圧電・電歪
素子からなる衝撃発生機構を組合わせた微小移動
装置の平面図、第２４図は本発明の第４の圧電・
電歪素子からなる衝撃発生機構を組合わせた微小
移動装置の平面図、第２５図は本発明の第５の実
施例を示す微小移動装置の構成図、第２６図は本
発明の第６の実施例を示す微小移動装置の断面
図、第２７図は本発明の第６の実施例を示す微小
移動装置の平面図、第２８図は本発明の第５の圧
電・電歪素子からなる衝撃発生機構を組合わせた
微小移動装置の平面図、第２９図は圧電・電歪素
子の動作概略説明図、第３０図及び第３１図は従
来の微小移動装置の構成図である。１１，１８，４１，４５，７５，８１，８４，
８６……圧電・電歪素子、１２，３２，４２，４
６，５０，５１，６０，６５，７０，７４，８
０，９０……移動体、１３，３３，４３，４７，
７６，８２，８５，８７……慣性体、１４，７８
……ベース、１４ａ，７８ａ……ベースの摩擦
面、１５……マイクロコンピユータ、１６……
Ｄ／Ａ変換器、１７……駆動アンプ、１９……デ
イスプレイ付キーボード、２０，２１，２５，２
６，２７……増幅器、２２，２３，２４……トラ
ンジスタ、２８……ＰチヤネルFET（デプレシヨ
ン型）、２９……ＮチヤネルFET（デプレシヨン
型）、３０……直流電源、３１……バイモルフ型
圧電素子、３４，３５……圧電結晶板、３６，３
７，９５，９６……電極、４４，７７，８３……
ベアリング、４８……板ばね、ａ−１，ａ−２，
ｂ−１，ｂ−２，ｃ−１，ｃ−２，ｄ−１，ｄ−
２，５２，５３ａ，５３ｂ，５４，５５ａ，５５
ｂ，６１乃至６４，６６乃至６９，７１乃至７
３，９１ａ〜９１ｅ，９２ａ〜９２ｅ，９３ａ〜
９３ｅ，９４ａ〜９４ｅ……衝撃発生機構。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a) 移動体１２，３２，４２，４６，５０，
５１，６０，６５，７０，７４，８０，９０
と、 (b) 衝撃力を発生するために前記移動体１２，３
２，４２，４６，５０，５１，６０，６５，７
０，７４，８０，９０に取り付けられる圧電・
電歪素子１１，３１，４１，４５，７５，８
１，８４，８６と、 (c) 該圧電・電歪素子１１，３１，４１，４５，
７５，８１，８４，８６を駆動するための駆動
手段１５〜１９と、 (d) 前記移動体１２，３２，４２，４６，５０，
５１，６０，６５，７０，７４，８０，９０に
慣性エネルギーを与えるために前記圧電・電歪
素子１１，３１，４１，４５，７５，８１，８
４，８６に取り付けられる慣性体１３，３３，
４３，４７，７６，８２，８５，８７とを具備
する圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小
移動装置。２前記慣性体４３を前記移動体４２上にベアリ
ング４４を介して支持してなる特許請求の範囲第
１項記載の圧電・電歪素子を用いた衝撃力による
微小移動装置。３前記慣性体４７を前記移動体４６に対してば
ね体４８を介して支持してなる特許請求の範囲第
１項記載の圧電・電歪素子を用いた衝撃力による
微小移動装置。４前記圧電・電歪素子３１はバイモルフ型圧
電・電歪素子であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の圧電・電歪素子を用いた衝撃力
による微小移動装置。５前記圧電・電歪素子及び慣性体からなる衝撃
発生機構ａ−１，ａ−２，ｂ−１，ｂ−２，ｃ−
１，ｃ−２，ｄ−１，ｄ−２，５２，５３ａ，５
３ｂ，５４，５５ａ，５５ｂ，６１〜６４，６６
〜６９、７１〜７３，９１ａ〜９１ｅ，９２ａ〜
９２ｅ，９３ａ〜９３ｅ，９４ａ〜９４ｅを前記
移動体５０，５１，６０，６５，７０，９０に複
数組搭載し、複数軸方向の移動を行うように構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移動
装置。６前記圧電・電歪素子及び慣性体からなる衝撃
発生機構ａ−１，ａ−２，ｂ−１，ｂ−２，ｃ−
１，ｃ−２，ｄ−１，ｄ−２，５２，５３ａ，５
３ｂ，５４，５５ａ，５５ｂ，６１〜６４，６６
〜６９、７１〜７３，９１ａ〜９１ｅ，９２ａ〜
９２ｅ，９３ａ〜９３ｅ，９４ａ〜９４ｅを前記
移動体５０，５１，６０，６５，７０，９０の複
数の側面に配設してなる特許請求の範囲第１項記
載の圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移
動装置。７前記圧電・電歪素子８１，８４，８６及び慣
性体８２，８５，８７を前記移動体８０内に複数
軸方向に配設してなる特許請求の範囲第１項記載
の圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移動
装置。