JPH071367A - 歩行アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 保持力を大きくとることができ、しかも取付
箇所に多少のばらつきがあっても安定した走行性能およ
び保持力を得ることができる歩行アクチュエータを提供
する。 【構成】 接触部分としての足部１，２を有するアクチ
ュエータ３，４を複数備え、一部のアクチュエータ３の
足部１を歩行面８に接しさせ、押付手段６による押付力
を支えながら前進動作を行い、他のアクチュエータ４の
足部２を歩行面８から離間させて前進させ、前記一部の
アクチュエータ３と他のアクチュエータ４の動作を交互
に入れ換えることにより歩行動作を行う。また、アクチ
ュエータ１０と非能動体１１を有し、押付手段１３によ
りそれらを全体として所定の力で歩行面８に対して押付
け、非能動体１１によって支えながらアクチュエータ１
０の足部１５を移動させる動作と、足部１５を歩行面８
に接しさせその接点を保持したままアクチュエータ１０
を動かし、足部１５に対して相対的に非能動体１１を移
動させて移動する動作とを交互に行うことにより歩行動
作を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、停止保持力の大きくと
り得る歩行タイプのアクチュエータ、特に精密位置決め
を適したアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から直線案内機構の駆動には、ステ
ッピングモータや，ＡＣおよびＤＣサーボモータが使用
されている。これらのアクチュエータは磁界の力を利用
しているため、電磁界の発生，熱の発生等があり、ま
た、高度な位置決めをするのに高価なエンコーダと高度
な制御技術が必要となる。

【０００３】また、駆動伝達装置としてボールねじやタ
イミングベルト等が必要であるために多くのスペースが
必要なことや重量が大きいこと等、回転を直線に変換す
ることは効率が悪い。これらを解消するには、ガイド一
体型つまりダイレクトドライブのアクチュエータが必要
であることはいうまでもない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】現在のダイレクトドラ
イブ方式のアクチュエータとしては、直動ステッピング
モータを使用したものやリニアサーボモータがあるが、
電磁界発生，熱の発生，推力の問題点がある。

【０００５】一方、熱の発生が少なく、推力が大きくま
た低騒音のモータとして共振を利用した摩擦駆動である
超音波モータがあるが、超音波モータの駆動には高価な
高周波波電源が必要である。また、モータに接触予圧を
加えても駆動中には点接触となるため停止保持力が小さ
くなるため鉛直方向のアクチュエータとしては不向きで
ある。

【０００６】また、圧電素子を用いたアクチュエータと
して、インチワームがある。

【０００７】しかし、インチワームは、保持力を圧電素
子の力で得ているために停止保持力の大きさには限界が
あるし、停電になると保持力が全くなくなるので、送り
位置が狂ってしまう。また、一定の隙間に介装して使用
するような場合に、隙間のばらつきで保持力が大きく変
動してしまうという問題があった。

【０００８】さらに、押さえ→伸び→解放→押さえと、
一連の流れがあるために動きがぎこちない面がある。

【０００９】本発明は上記した従来技術の問題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、保
持力を大きくとることができ、しかも取付箇所に多少の
ばらつきがあっても安定した走行性能および保持力を得
ることができる歩行アクチュエータを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、歩行面に対する複数の接触部分
を持ち、その全体にかかる押付力を所定の荷重に保つ押
付手段を設け、前記接触部分の内少なくとも一部の接触
部分を、歩行面に対して押付および離間する方向さらに
歩行面に平行方向に変位させるアクチュエータを設けた
ことを特徴とする。

【００１１】前記接触部分としての足部を有するアクチ
ュエータを複数備え、一部のアクチュエータの足部を歩
行面に接しさせ、押付手段による押付力を支えながら前
進動作を行い、他のアクチュエータの足部を歩行面から
離間させて前進させ、前記一部のアクチュエータと他の
アクチュエータの動作を交互に入れ換えることにより歩
進動作を行うことを特徴とする。

【００１２】アクチュエータと非能動体を有し、押付手
段によりそれらを全体として所定の力で歩行面に対して
押付け、非能動体によって支えながらアクチュエータの
足部を移動させる動作と、足部を歩行面に接しさせ、そ
の接点を保持したままアクチュエータを動かし、足部に
対して相対的に非能動体を移動する動作とを交互に行う
ことにより歩進動作を行うことを特徴とする。

【００１３】アクチュエータと非能動体が別体構成であ
ってもよいし、一体構成としてもよい。

【００１４】前記押付手段による押付力は、機械的なば
ね力，流体力，磁力の反発力あるいは吸引力を利用する
ことができる。

【００１５】また、足部の変位を検出する変位検出手段
を有していることを特徴とする。

【００１６】この変位検出手段によって検出された変位
情報に基づいてアクチュエータを制御して歩行位置の制
御を行うことが好適である。

【００１７】押付け力および推力を検出する力検出手段
を有していることを特徴とする。

【００１８】力検出手段によって検出された力情報に基
づいて押付力および推力を制御することを特徴とする。

【００１９】アクチュエータの変位発生手段は、圧電素
子または電歪素子，熱膨張によって変位する手段，流体
力を利用したもの，ボイスコイルを利用したもの，磁歪
素子を利用したもの等を用いることができる。

【００２０】足部の接触面は円弧形状で、歩行面に対し
転がり接触させることが効果的である。

【００２１】また、足部は、歩行面から所定距離だけ離
れた位置を支点にして回転可能に支持することが好まし
い。

【００２２】足部はばねによるヒンジ機構によって支持
されていることが効果的である。

【００２３】

【作用】本発明にあっては、押付手段によって、歩行面
に対して複数の接触部分が全体として所定の押付力で押
しつけられている。

【００２４】そして、歩行時には、アクチュエータによ
って接触部分の内少なくとも一部の接触部分を、歩行面
に対して押付て他の接触部分を歩行面から離間させ、さ
らに歩行面に対して水平方向に変位させて前進し、その
後この接触部分を歩行面にさ対して離間させて他の接触
部分を歩行面に対して接触させる。この動きを繰り返す
ことによって歩行運動が実現される。また、押付手段に
よって、接触部分を全体として押付ていることにより、
強い停止保持力が得られる。

【００２５】複数の接触部分としては、アクチュエータ
によって駆動される複数の足部を交互に動作させてもよ
いし、アクチュエータによって駆動される足部と、アク
チュエータによっては駆動されないブレーキとの組み合
わせによて歩行動作をさせてもよい。

【００２６】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００２７】図１(ａ)〜(ｃ)は本発明の第１の基本形
を、図１(ｄ)〜(ｆ)が第２の基本形を示している。

【００２８】まず、第１の基本形について説明すると、
この例は、歩行面に接種億する部分として足部１，２を
有する第１，第２アクチュエータ３，４を備えている。
これら第１，第２アクチュエータ３，４は中間体４に取
り付けられ、この中間体５は押付手段としてのばね部材
６を介して本体７に連結されている。この本体７は歩行
面８に対して一定の隙間９を有するように保持される。

【００２９】第１，第２のアクチュエータ３，４の足部
１，２はばね部材６によって所定の荷重でもって歩行面
８に押しつけられている。

【００３０】そして、第１のアクチュエータ３の足部１
を歩行面８に接しさせ、ばね部材による６押付力を支え
ながら前進運動を行い、他方の第２のアクチュエータ４
の足部２を歩行面８から離間させて前進させる。これら
動作は同時に行ってもよいし、時間差を設けてもよい。
そして、この第１，第２アクチュエータ３，４の動作を
交互に入れ換えることにより歩行動作がをなされる。

【００３１】この第１の基本形については、足部および
アクチュエータを３個以上設けてもよい。

【００３２】次に、第２の基本形について説明すると、
ｋｎｏ例ではアクチュエータ１０と非能動体としてのブ
レーキ手段１１が中間体１２に取り付けられ、この中間
体１２が第１の基本形と同様にばね部材１３を介して本
体１４に連結されている。

【００３３】そして、この押付手段としてのばね部材１
３のばね力により、アクチュエータ１０とブレーキ手段
１１が全体として所定の力でもって歩行面８に対して押
しつけられている。この押付力をブレーキ手段１１によ
って支えながらアクチュエータ１０を移動させる動作
と、足部１５を歩行面８に接しさせ、その接点を保持し
たままアクチュエータ１０を動かし、足部１５に対して
相対的にブレーキ手段１１を移動させて移動動作とを、
交互に行うことにより歩行動作を行うようになってい
る。

【００３４】図２は、第１の基本形の足部およびアクチ
ュエータの構成例を示している。

【００３５】このアクチュエータは、図２(ａ)，(ｂ)に
示すように、足部１６と、この足部１６を薄肉の板ばね
部１７を介して支持する支持部１８と、足部１６を支持
部１８間に介装されるＶ字配置の第１，第２変位発生手
段１９，２０と、から構成されている。而して、足部１
６は、歩行面８から所定距離だけ離れた位置の前記板ば
ね部１７を支点にして回転可能に支持されている。そし
て、第１，第２変位発生手段１９，２０に対して、図２
(ｅ)，(ｆ)に示すような波形の駆動信号を入力すること
により、足部１６をその直立姿勢から進行方向とは逆側
に蹴り出すように足部１６を動作させるようになってい
る。

【００３６】このように構成されたアクチュエータＡ，
Ｂを、図２(ｇ)に示すように２つ並列に並べ、図２(ｈ)
に示すような信号を入力することにより、歩行運動をさ
せる。

【００３７】上記図２(ａ)，(ｂ)は足部１６が自由状態
で歩行面８に常時離れている常時開タイプの構成であっ
たが、図２(ｉ)，(ｊ)に示すように、足部１６が常時歩
行面８に接している常時閉タイプの構成をとることもで
きる。

【００３８】この歩行アクチュエータは、図２（ｋ）に
示すような隙間が一定の直線あるいは曲線案内装置に取
り付けることが好適である。

【００３９】図３(ａ)，(ｂ)には足部１６の歩行動作を
示している。

【００４０】この実施例では、図３(ａ)に示すように、
直立姿勢から後方に蹴り出すような動作をさせる。同図
(ｂ)のように、かかと部１６ａから歩行面８に接触する
と、かかと部１６ａおよび歩行面８の摩耗が早いために
好ましくない。

【００４１】さらに、足部１６の接触面の形状として、
図３(ｄ)に示すように円弧形状としておくことが好まし
い。このようにすれば、図３(ｃ)に示す転動体２１と同
様に転がり接触させることが可能となり、摩耗が著しく
改善される。

【００４２】図４にはアクチュエータの他の構成例を示
している。

【００４３】図４(ａ)，(ｂ)は、２つの変位発生手段２
２，２３を平行に並べて設けたものである。

【００４４】また、図４(ｃ)は、ばね部１７として平行
平板構造を用い、上下，左右に変形可能とし、それぞれ
の方向に変位を発生させる変位発生手段２２，２３，２
４を設けたものである。

【００４５】図４(ｄ)は、図４(ａ)，(ｂ)のばね部の構
成として板ばね構造を用いたものである。

【００４６】変位発生手段としては、圧電素子または電
歪素子，熱膨張を利用した手段，流体圧を利用した手
段，ボイスコイルを利用したもの、磁歪素子等、種々の
ものを利用することができる。

【００４７】また、図１に示すた基本形のばね部材の他
に、押付手段としては、流体圧を利用するもの、磁力の
反発力，吸引力を利用するもの等を用いることができ
る。

【００４８】図５(ａ)は制御構成例を示している。

【００４９】すなわち、足部１６の変位を検出する変位
検出手段２５と、この変位検出手段２５によって検出さ
れた変位情報に基づいてアクチュエータ３，４を制御す
るコントローラ２６と、から構成されている。

【００５０】さらに、押付力を検出する力検出手段２７
を設け、この力検出手段２７からの力情報に基づいて押
付力を調整することも可能である。

【００５１】図５(ｂ)は、図２に示すタイプのアクチュ
エータにおいて、変位検出手段として歪ゲージ２３を用
いた例を示している。

【００５２】図５(ｃ)，(ｄ)は変位発生手段１９，２０
変位量に対して歪出力を検出し、その歪出力を変位発生
手段１９，２０にフィードバックすることで変位量を制
御するようにしたものである。

【００５３】このうち図５(ｃ)は、歪ゲージ２８のアナ
ログ出力をそのままフィードバックしたもので、図５
(ｄ)は出力をデジタル変換してＣＰＵにフィードバック
したものである。

【００５４】図６(ａ)は一枚の板を打ち抜いて構成した
もので、基本的には足部２９と、この足部２を囲むＣ字
形の中間体３０と、さらにその外側を取り囲むＣ字形の
本体３１と、から構成されている。そして、足部２９と
中間体３０とはばねヒンジ部３２にて回転変形自在に支
持され、中間体３０と本体３１とは平行平板機構のばね
部３３によって支持されている。このばね部３３材によ
って、Ｃ字形の中間体３０の両端から下方に伸びるブレ
ーキ部３４と、足部２９とを歩行面８に対して押しつけ
るように構成されている。

【００５５】図６(ｂ)，(ｃ)は、非能動体としてのブレ
ーキ部３４とアクチュエータ３５を模式的に表したもの
で、並列に配置するのが最も単純な構成である。この
点、上記した図６(ａ)に示した構成は、一平面にブレー
キ部３４とアクチュエータ３５を製作可能としたもので
ある。

【００５６】ブレーキ部３４および足部２９の歩行面８
との接触面は、摩擦係数が大きいことが望ましい。摩擦
係数を大きくすることで、保持力が大きくｋなる。した
がって、接触面には摩擦係数の大きい物質（たとえばカ
ーボンメタル等）をコーテイングしておくことが効果的
である。

【００５７】一方、足部２９の角部については摩耗しや
すいので丸みを付け、さらに摩擦係数の小さい物質（た
とえばＰＴＦＥ等）でコーテイングすることが効果的で
ある。

【００５８】図６(ｄ)は、図６(ａ)と変位発生手段３
６，３７の向きを異ならせたもので、ハの字形に配置さ
れている。この例では、中央がブレーキ部３４で、両側
が足部２９，２９となる。

【００５９】図７は、図６(ａ)のアクチュエータのばね
部を別体として、アクチュエータ３５とブレーキ部３４
のみを一枚の平板で構成したものである。ばね部材３８
は、ブレーキ部３４およびアクチュエータ３５の両側面
を挟み付けるようにして組み付けられるコ字方のブロッ
ク体で、左右の挟持片３９，３９と、これらを連結する
連結片４０とから構成される。この挟持片３９，３９に
それぞれ平行平板構造のばね部４１，４１が設けられて
いる。そして、連結片４０がアクチュエータ３５および
ブレーキ部３４の上端面に当接し、挟持片３９，３９の
下端部がブレーキ部３４，３４の下端部に結合する。

【００６０】図８(ａ)は、図６(ａ)のアクチュエータの
概念図であり、アクチュエータ３５およびブレーキ部３
４の押付力はばね部材３３のばね定数ｋを変えることに
よって自由に変えられる。図６(ａ)の平行平板構造をと
ったものでは、ばね部３３の肉厚を変えることで、ばね
定数を変化させることができる。また、ばねとしては、
コイルばね，皿ばね等種々のばねを適用できる。

【００６１】ここで、歩行運動する再に、ばね部３３が
縮まったり伸びたりするが、どちらにしても押付力は大
して変化しない。歩行字の変位量は、たとえば数［μ
ｍ］程度と考えると、もともとのばねの自然長からする
と、通常圧縮量が２〜３［ｍｍ］程度に押さえている状
態になっているから、１０［μｍ］動いたとしても力の
変動分は千分の一程度しか変わらない。したがって、非
常に安定した保持力を確保できる。

【００６２】図８(ｂ)に示す例は、歩行アクチュエータ
を並列に並べて推力および保持力を高めたものである。

【００６３】図９(ａ)，(ｂ)は中心にばね部４３がある
状態にして上下一体化したものである。このようにすれ
ば、筒体内部またはコ字状体内周を移動可能となる。歩
行アクチュエータは筒体直径よりも短くすることで押付
力をかける。

【００６４】図１０(ａ)，(ｂ)は片側の軸受を組み付け
たもので、歩行アクチュエータのブレーキ部３４および
アクチュエータ３５の逆側に直道ころがり案内機構装４
４を設けたものである。歩行アクチュエータにばね部３
３があるためミスアライメントを吸収でき、また転動体
４５に対して所定の予圧をかけることができる。

【００６５】図１１は歩行アクチュエータ４６の取付方
法を示している。

【００６６】歩行アクチュエータ４６は、保持力を得る
ために予圧をかけなければならない。予圧をかける方法
として、図１１(ａ)〜(ｃ)に示すような方法がある。

【００６７】図１１(ａ)に示す例は、調整ボルト４６を
使用したもので、案内部４８と歩行アクチュエータ４６
を接合ボルト４９で接合すると共に、調整ボルト４７に
よって歩行アクチュエータ４６を押さえる。

【００６８】図１１(ｂ)は、図１１(ａ)の調整ボルト４
６の代わりにテーパギブ５０を用いたものであり、１１
(ｃ)は、偏心ピン５１を用いた例である。

【００６９】図１２は、直線または曲線案内内のブロッ
ク５４側に歩行アクチュエータ４６を取り付けた例を示
している。

【００７０】図１２(ａ)はレール５２の側面を押さえて
歩行する例である。

【００７１】図１２(ｂ)は歩行アクチュエータ４６を２
個用い、レール５２の左右側面を押さえて歩行する例で
ある。

【００７２】図１２(ｃ)はレール５２の取付面を押さえ
て歩行する例である。

【００７３】図１２(ｄ)は、左右２個の歩行アクチュエ
ータ４６で、レール５２の取付面５３を押さえて歩行す
る例である。

【００７４】図１２(ｅ)は、一つもしくは２つ以上の歩
行アクチュエータ４６を用い、レール５２の上面を押さ
えて歩行する例である。

【００７５】図１２(ｆ)は、歩行アクチュエータ４６を
２個のブロック５４，５４の間に介装した例である。

【００７６】図１３は直線または曲線案内装置のブロッ
ク５４に、歩行アクチュエータ４６を埋め込んだ例を示
している。

【００７７】同図(ａ)，(ｂ)は、ブロック５４の中心に
入れる場合、同図(ｂ)は端に入れる場合、同図(ｃ)は２
つもしくは３つ以上入れる場合を、それぞれ示してい
る。

【００７８】図１４はレール５２を分割して、その間に
歩行アクチュエータ４６を配置した例で、ブロック高さ
を低く抑えることができる。

【００７９】図１５はアウタレール５２にブロック５４
を挟さみ込んだタイプの直道案内装置に歩行アクチュエ
ータ４６を組み付けた例である。

【００８０】図１６はボールスプラインに歩行アクチュ
エータ４６を取り付けた例である。ボールスプラインは
６条で２条づつ１２０°の角度で等配されている。そこ
で、歩行アクチュエータ４６をボールスプラインナット
に１２０°の角度で等配することにより、３つを同期し
て片寄りのない移動が可能となる。

【００８１】図１７はＸＹテーブルの駆動機構に適用し
たものである。

【００８２】テーブル５５に歩行アクチュエータ４６を
１つまたはそれ以上平行に固定して足部２９を別の面に
押し当てることにより移動する。２つのテーブル５５，
５６を組み合わせることにより、非常に薄型のＸＹテー
ブルを実現できる。

【００８３】Ｘ軸の歩行アクチュエータ４６が停止して
いるときは、Ｙ軸にもブレーキがかかる。Ｘ軸の歩行ア
クチュエータ４６が動作するときは、Ｙ軸の歩行アクチ
ュエータ４６のブレーキは持ち上がり解放されＸ軸方向
に動作する。

【００８４】図示例ではＸＹ各軸方向２個使いである
が、各軸４個使いでもよい。

【００８５】図１８は通常のテーブルに取り付けた例で
ある。

【００８６】歩行アクチュエータ４６は、テーブル５７
に固定してベース５８を歩いても、また、ベース５８に
固定してテーブル５７を歩いても、どちらでもテーブル
５７を動かすことができる。

【００８７】図１８(ａ)は１つもしくは２つ以上の歩行
アクチュエータ４６をテーブル５７に付けた場合、図１
８(ｂ)は一つもしくは２つ以上の歩行アクチュエータ４
６を中心および中心以外につけた場合を、それぞれ示し
ている。

【００８８】図１９は歩行アクチュエータ４６を用いた
自走テーブルの他の実施例である。

【００８９】凹状のベース５９を用い、ベース５９の両
側のエッジ部６０，６０に歩行アクチュエータ４６の足
部２８上およびブレーキ部３４を押し当てることによっ
て予圧および剛性をもたせて移動することができる。

【００９０】図２０はリニアスケール６１を用いたフィ
ードバック制御の構成例を示している。

【００９１】これはレール５２と平行にリニアスケール
６１を取付け、そのリニアスケール５２の出力を読みと
り、変位発生手段３６，３７にフィードバックすること
で、微小変位させるものである。

【００９２】図２０(ｂ)は、リニアスケール６１の出力
をＣＰＵに直接入力し、ソフトウエアによって位置制御
するものである。

【００９３】図２０(ｃ)は、リニアスケール６１の出力
をＦ／Ｖ変換して速度ループに使用し、リニアスケール
６１の出力を偏差カウンタに入力して位置サーボとす
る。また、速度ループと位置サーボを同時に使用するも
のである。

【００９４】図２１は、歩行アクチュエータ４６を把持
具として用いる例である。

【００９５】レール６２をＶ字状に配置し、それぞれ歩
行アクチュエータ４６，４６を設けた２つ以上のブロッ
ク６３，６３に指６４，６４を付けることにより、互い
の指６４，６４で対象物を挟むことができる。歩行アク
チュエータ４６はばねになっているため、指先に滑らか
な動作を与えることができる。

【００９６】図２２は、歩行アクチュエータ４６を用い
た回転筒６３である。

【００９７】中心にある円柱軸６４を回転しないように
固定し、回転ベアリング６５を介して回転筒６３を回転
自在に組み付ける。この回転筒６３内部に、一つまたは
それ以上の歩行アクチュエータ４６を円柱軸６４に固定
し、回転筒６３の内側をに歩かせることにより回転筒６
３が回転する。

【００９８】図２３は歩行アクチュエータ４６により円
盤６６を回転させる例である。

【００９９】回転軸６７付きの円盤６６に歩行アクチュ
エータ４６を付けることで円盤６６と回転軸６７を回転
運動させることが可能である。また、円盤６６を円柱に
して歩行アクチュエータ４６を２つ以上つけて回転させ
ることも可能である。

【０１００】図２４は自動調心タイプの歩行アクチュエ
ータダイレクトドライブモータの例である。

【０１０１】図２４(ａ)は、２ー歩行アクチュエータダ
イレクトドライブモータ、図２４(ｂ)が３ー歩行アクチ
ュエータダイレクトドライブモータを示している。

【０１０２】基本的には円筒状の外壁部６８を歩行アク
チュエータ４６が歩行することで回転する。圧縮ばね６
８は剛性を上げるために使用する。

【０１０３】図２５は歩行アクチュエータ４６がロータ
７０の回りを歩くことにより回転する自動調心タイプの
北アクチュエータモータの例である。歩行アクチュエー
タ４６にばね部３３があるので、自動調心される。

【０１０４】同図(ａ)は２ー歩行アクチュエータのタイ
プで、回転させるために必要な相は２相または４相であ
り、同図(ｂ)は３ー歩行アクチュエータモータのタイプ
で、回転に必要な相は２相または６相である。

【０１０５】図２６は歩行アクチュエータ４６をステッ
ピングモータ，サーボモータ７２に適用したものであ
る。

【０１０６】現在のステッピングモータおよびサーボモ
ータはエンコーダ７５の分能能の範囲までしか位置決め
ができない。しかし、歩行アクチュエータ４６を組み合
わせることで、エンコーダ７５の分解能を越えて位置決
めできる。歩行アクチュエータ７２はステータ部７３と
ロータ部７４の間に設けられる。

【０１０７】図２７はナット回転型のボールねじ駆動に
適用した例である。

【０１０８】ボールねじナット７６の周りに回転ベアリ
ング７７をつける。回転ベアリング７７の外輪を治具で
テーブル７８に固定する。歩行アクチュエータ４６を回
転ベアリング７７，７７の間に装着し、ボールねじ軸７
９固定の下で、ナット７６回転によってテーブル７８を
移動させる。

【０１０９】図２８は歩行アクチュエータ４６のにより
ボールねじ軸７９を駆動する例である。

【０１１０】ボールねじナット７６に取り付けられる歩
行アクチュエータ４６のブレーキと足部がねじの山に当
たるようにする。歩行アクチュエータ４６は、図中矢印
方向に歩くことでナット７６が回転する。

【０１１１】図２８(ｃ)は歩行アクチュエータ４６をナ
ット７６に埋め込んだ例である。

【０１１２】図２９は、現在地より３６０°いずれの方
向にも３つの変位発生手段８０，８１，８２によって、
変位可能な円周内であれば自由に動くため、３６０°自
由に変位させることができる。

【０１１３】変位発生手段８０，８１，８２の配置は、
上から見て１２０°，横から見たとき３つとも水平より
４５°の角度である。

【０１１４】装置構成は、下方が開いた円筒状のケース
８３内に小サイズの皿ばね８４，大サイズの皿ばね８５
を介してハット形の円筒８６を挿入する。このハット型
円筒８６の端面にブレーキ足８６が設けられ、さらにハ
ット型円筒８６内に上記した変位発生手段８０，８１，
８２および足部２９が組み込まれる。

【０１１５】図３０は、図２９の逆構成で、変位発生手
段８０，８１，８２を上から見て１２０°等配、水平方
向から４５°にすることで足部２９はいずれの方向にも
変位可能な円周内で自由に動く。よって、変位発生手段
８０，８１，８２と球８８は摩擦によっていずれの方向
にも回転する。この球８８の上に板を水平にのせると、
板はいずれの方向にも動くことになる。

【０１１６】図３１は歩行アクチュエータを使用した球
体８９による３６０°移動させる例である。

【０１１７】球体８９に４つ歩行アクチュエータ４６を
図のように配置して加圧することにより、３６０°いず
れの方向にも移動するようになる。

【０１１８】図３２の歩行アクチュエータにおいて、微
動または保持力の必要の場合には静的に歩行アクチュエ
ータ４６の原理を利用する。

【０１１９】一方、粗動または保持力が必要ない場合に
は、動的に超音波モータの原理を採用する。

【０１２０】超音波モータ使用の時は、足部３４が持ち
上がる電圧を予めかけておき、変位発生手段３６，３７
に高周波電圧をかける。このとき、ばね３３による初期
押付力を変化させることにより固有振動数が変化し、高
速走行も可能である。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の歩行アク
チュエータにあっては、電源が切れても押付手段によっ
て歩行面に押し付けられているので歩行面に自己保持さ
れる。

【０１２２】また、取付箇所に多少の寸法ばらつきがあ
っても保持力の変動をほとんどなくすことが可能であ
り、安定した運動性能を得ることができる。

【０１２３】さらに、非常に簡単な構造でありながら応
用範囲が極めて広い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の歩行アクチュエータの基本概念
の説明図である。

【図２】図２は本発明の第１のタイプの゜歩行アクチュ
エータの足部のアクチュエータ部分の説明図である。

【図３】図３は足部の動作説明図である。

【図４】図４はアクチュエータ部分の他の構成例を示す
図である。

【図５】図５は歩行アクチュエータの制御構成を示す図
である。

【図６】図６は本発明の第２のタイプの歩行アクチュエ
ータの変形例の説明図である。

【図７】図７は図６の変形例を示す図である。

【図８】図８は図６の変形例を示す図である。

【図９】図９は図６の変形例を示す図である。

【図１０】図１０は片側転がり案内型の歩行アクチュエ
ータを示す図である。

【図１１】図１１は歩行アクチュエータの取付方法を示
す図である。

【図１２】図１２は転がり案内装置に取り付けた例を示
す図である。

【図１３】図１３も転がり案内装置に取付た例を示す図
である。

【図１４】図１４は転がり案内装置に取り付けた例を示
す図である。

【図１５】図１５は他の形式の転がり案内装置に取り付
けた例を示す図である。

【図１６】図１６はボールスプラインに取り付けた例を
示す図である。

【図１７】図１７はＸＹテーブルに適用した図である。

【図１８】図１８はテーブル移送装置に適用した図であ
る。

【図１９】図１９はＸＹテーブルの他の構成例を示す図
である。

【図２０】図２０はリニアスケールを用いた制御構成例
を示す図である。

【図２１】図２１は把持具に適用した図である。うｒ．

【図２２】図２２は回転筒を構成した図である。

【図２３】図２３は回転円盤を構成した図である。

【図２４】図２４はダイレクトドライブモータの構成例
を示す図である。

【図２５】図２５は他の形式のダイレクトドライブモー
タの構成例を示す図である。

【図２６】図２６はステッピングモータ等の分解能を高
めるための構成例を示す図である。

【図２７】図２７はボールねじ駆動の構成例を示す図で
ある。

【図２８】図２８は他のボールねじ駆動の構成例を示す
図である。

【図２９】図２９は３６０°の方向に変位可能な歩行ア
クチュエータの構成例を示す図である。

【図３０】図３０は図２９のアクチュエータを用いて球
を３６０°の方向に回転可能とする構成例を示す図であ
る。

【図３１】図３１は、歩行アクチュエータを用いて球体
を回転させる他の方式を示す図である。

【図３２】図３２は歩行アクチュエータを超音波モータ
として用いる場合を説明するための図である。

【符号の説明】

１，２ 足部 ３，４ 第１，第２アクチュエータ ５ 中間体 ６ ばね部材 ７ 本体 ８ 歩行面 ９ 隙間 １０ アクチュエータ １１ ブレーキ手段 １２ 中間体 １３ ばね部材 １４ 本体 １５ 足部 １６ 足部 １７ 板ばね部 １８ 支持部 １９，２０ 第１，第２変位発生部 ２５ 変位検出手段 ２６ コントローラ ２７ 力検出手段 ２８ 歪ゲージ ２９ 足部 ３０ 中間体 ３１ 本体 ３２ ばねヒンジ部 ３３ ばね部 ３４ ブレーキ部 ３５ アクチュエータ ３６，３７ 変位発生手段 ３８ ばね部材 ４６ 歩行アクチュエータ

【手続補正書】

【提出日】平成５年６月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歩行面に対する複数の接触部分を持ち、
   その全体にかかる押付力を所定の荷重に保つ押付手段を
   設け、前記接触部分の内少なくとも一部の接触部分を、
   歩行面に対して押付および離間する方向さらに歩行面に
   平行方向に変位させるアクチュエータを設けたことを特
   徴とする歩行アクチュエータ。
2. 【請求項２】 接触部分としての足部を有するアクチュ
   エータを複数備え、一部のアクチュエータの足部を歩行
   面に接しさせ、押付手段による押付力を支えながら前進
   動作を行い、他のアクチュエータの足部を歩行面から離
   間させて前進させ、前記一部のアクチュエータと他のア
   クチュエータの動作を交互に入れ換えることにより歩行
   動作を行う請求項１に記載の歩行アクチュエータ。
3. 【請求項３】 アクチュエータと非能動体を有し、押付
   手段によりそれらを全体として所定の力で歩行面に対し
   て押付け、非能動体によって支えながらアクチュエータ
   の足部を移動させる動作と、足部を歩行面に接しさせそ
   の接点を保持したままアクチュエータを動かし、足部に
   対して相対的に非能動体を移動させて移動する動作とを
   交互に行うことにより歩行動作を行うことを特徴とする
   請求項１に記載の歩行アクチュエータ。
4. 【請求項４】 アクチュエータと非能動体が別体構成で
   ある請求項３に記載の歩行アクチュエータ。
5. 【請求項５】 アクチュエータと非能動体が一体構成で
   ある請求項３に記載の歩行アクチュエータ。
6. 【請求項６】 押付手段による押付力は機械的なばね力
   である請求項１，２または３に記載の歩行アクチュエー
   タ。
7. 【請求項７】 押付手段による押付力は流体圧である請
   求項１，２または３に記載の歩行アクチュエータ。
8. 【請求項８】 押付手段による押付力は磁力の反発力あ
   るいは吸引力である請求項３に記載の歩行アクチュエー
   タ。
9. 【請求項９】 足部の変位を検出する変位検出手段を有
   している請求項１に記載の歩行アクチュエータ。
10. 【請求項１０】 変位検出手段によって検出された変位
    情報に基づいてアクチュエータを制御して歩行位置の制
    御を行う請求項９に記載の歩行アクチュエータ。
11. 【請求項１１】 押付け力および推力を検出する力検出
    手段を有している請求項１に記載の歩行アクチュエー
    タ。
12. 【請求項１２】 力検出手段によって検出された力情報
    に基づいて押付力および推力を制御する請求項１１に記
    載の歩行アクチュエータ。
13. 【請求項１３】 アクチュエータの変位発生手段は、圧
    電素子または電歪素子により構成される請求項１，２ま
    たは３に記載の歩行アクチュエータ。
14. 【請求項１４】 アクチュエータの変位発生手段は熱膨
    張によって変位する手段である請求項１，２または３に
    記載の歩行アクチュエータ。
15. 【請求項１５】 アクチュエータの変位発生手段は流体
    圧を利用したものである請求項１，２または３に記載の
    歩行アクチュエータ。
16. 【請求項１６】 アクチュエータの変位発生手段はボイ
    スコイルを利用したものである請求項１，２または３に
    記載の歩行アクチュエータ。
17. 【請求項１７】 アクチュエータの変位発生手段は磁歪
    素子を利用したものである請求項１，２または３に記載
    の歩行アクチュエータ。
18. 【請求項１８】 足部の接触面は円弧形状で、歩行面に
    対し転がり接触する請求項１，２または３に記載の歩行
    アクチュエータ。
19. 【請求項１９】 足部は、歩行面から所定距離だけ離れ
    た位置を支点にして回転可能に支持されている請求項
    １，２または３に記載の歩行アクチュエータ。
20. 【請求項２０】 足部はばねによるヒンジ機構によって
    支持されている請求項１９に記載の歩行アクチュエー
    タ。