JPH07314356A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きな推力を発生させることができ、微小な
変位量の制御ができ、かつ、大きなストロークをも達成
可能なアクチュエータ。 【構成】 支持部１ｃは取付け孔によってベースに取付
けられる。グリップ用圧電素子ＡがＯＦＦの時には、グ
リップ部２が外側に押圧され、移動体を押圧保持する。
この状態で移動用圧電素子ＢがＯＮになると、弾性ヒン
ジｈ３〜ｈ５を撓ませながらグリップ部を図１の下方向
に移動させ、グリップ部で保持された移動体を移動させ
る。グリップ用圧電素子ＡをＯＮにすると、弾性ヒンジ
ｈ２を支点として揺動部１ａが回動し、グリップ部２が
内側に移動し移動体の保持を解く。この状態で、移動用
圧電素子をＯＦＦにすれば、グリップ部のみが逆方向に
移動し復旧する。この動作を繰り返すことによって移動
体を下方向に移動させる。また、グリップ部が移動体を
保持している時に移動用圧電素子をＯＦＦにして移動体
を上方に移動させるようにすることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子、磁歪素子、
形状記憶合金等を駆動源に用いたリニアアクチュエータ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧電素子を駆動源として用いたリ
ニアアクチュエータには、（１）圧電素子をそのまま利
用する方法と、（２）圧電素子により励振された弾性体
と移動体間の摩擦を利用する方法が知られている。圧電
素子は大きな推力が得られかつ変位を微小に制御できる
ことから、上記（１）の方法は、主に位置決め機構や微
調整用などに使用されている。また、上記（２）の方法
は、弾性体に貼り付けられた圧電素子を振動させ、該振
動によって弾性体先端に円軌道を描かせ、弾性体と移動
体間の摩擦により移動体を送る方法等が知られている。
圧電素子の振動の１サイクルの動作により移動体が移動
する移動量は極微小であるが、このサイクルを高速で繰
り返すことにより、長いストロークを実現している。ま
た、弾性体と移動体間には適当な予圧をかけることによ
り摩擦力を発生させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】圧電素子は発生力が大
きく高速動作が可能であるが、変位量が小さいため、ス
トロークの大きいアクチュエータとしては、そのまま使
用することができない。また、上記（２）で説明した摩
擦−振動を利用したアクチュエータでは弾性体と移動体
間のエネルギー損失があり、圧電素子の発生力を有効に
取り出すことができない。さらに、アクチュエータの推
力は弾性体と移動体間の摩擦力によって規定されてしま
い、かつ摩擦による出力低下が起きる。そこで、本発明
の目的は、大きな推力を発生させることができ、かつ、
微小な変位量の制御ができると共に、大きなストローク
をも達成可能なリニアアクチュエータを提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、移動体の保
持、保持解除を行なうグリップ用圧電素子と、移動体を
移動させる移動用圧電素子を設け、グリップ用圧電素子
への電圧印加、及び印加解除のどちらか一方の状態でグ
リップ用弾性機構に設けたグリップ部で移動体を押圧保
持し、他方の状態で該押圧保持を解除するようにする。
移動用圧電素子によりグリップ部を移動させ、該グリッ
プ部が移動体を保持している時のグリップ部の移動によ
りグリップ部と共に移動体を移動させる。特に、上記グ
リップ用弾性機構は、移動体の移動方向の線に対して線
対称をなしグリップ部が線対称に設けられ、中心部に上
記グリップ用圧電素子を取付ける。さらに、上記移動用
圧電素子によってグリップ部を移動させる移動用弾性機
構と上記グリップ用弾性機構を共通して支持する共通弾
性機構とを設けて一体的に構成する。

【０００５】上記グリップ用弾性機構の一態様として、
一端に上記グリップ用圧電素子が取付けられ、他端に上
記グリップ部を有し、該グリップ用圧電素子取付け部と
グリップ部の間に支点となる弾性ヒンジが設けられた揺
動部を備える構成とし、グリップ用圧電素子への電圧印
加及び印加解除により、上記揺動部が揺動してグリップ
用圧電素子の変位を拡大して上記グリップ部を変位させ
るようにする。また、他の態様として、上記グリップ用
圧電素子の両端を結合する中央で外方向に突出する屈曲
した弾性部材で構成され、該屈曲弾性部材の屈曲点に上
記グリップ部を連設して設ける。

【０００６】上記グリップ用弾性機構に設けられるグリ
ップ部は外側に設け、移動体を外側に押圧して保持する
ように構成しても、また、内側に設け、移動体を挟圧保
持するように構成してもよい。さらに、このリニアアク
チュエータを２つ使用し、該２つのアクチュエータで交
互に移動体を保持移動させるよう構成してもよい。

【０００７】上記グリップ用弾性機構のもう１つの態様
として、支点を中心として揺動する揺動部を有し、該揺
動部の一端に第１のグリップ部を備え、他端は、弾性ヒ
ンジを介して第２のグリップ部を備えた部材の一端に接
続され、該部材の他端は弾性ヒンジを介してベースに取
付けられた構成とし、上記グリップ用圧電素子への電圧
印加により、一方のグリップ部による移動体の押圧保持
が行なわれている時には、他方のグリップ部は押圧保持
を解除し、電圧印加解除により、上記一方のグリップ部
は移動体の押圧保持を解除するが他方のグリップ部が移
動体を押圧保持する。この動作を繰り返すようにする。
そして、移動用圧電素子により上記第１のグリップ部の
みが移動するように構成する。また、上記グリップ用又
は移動用の圧電素子に代えてどちらか一方、若しくは両
方を磁気の変化によって変形する磁歪素子若しくは熱に
よって変形する形状記憶合金を用いることもできる。

【０００８】

【作用】圧電素子を用いた例で説明すると、グリップ用
圧電素子への電圧印加、及び印加解除によって、上記グ
リップ部が移動体を押圧保持する状態か、該押圧保持を
解く状態となる。そこで、上記グリップ部が移動体を押
圧保持している時に移動用圧電素子への電圧印加、若し
くはその電圧印加解除によりグリップ用弾性機構と共に
グリップ部を移動させれば、グリップ部で保持された移
動体も移動することになる。そして、グリップ部が移動
体の押圧保持を解除している時にグリップ部を戻す。こ
の動作を繰り返すことによって移動体を長いストローク
移動させることができる。また、移動用圧電素子の電圧
印加及び該印加の解除によって該移動用圧電素子によっ
て駆動されるグリップ部（グリップ用弾性機構）は移動
体の移動方向に往復運動するが、この往復運動の往動若
しくは復動にのみ上記グリップ部が移動体を保持するよ
うに選択的にグリップ用圧電素子を駆動すれば、移動体
を選択方向に移動させることができる。

【０００９】また、グリップ用弾性機構を、該グリップ
用圧電素子取付け部とグリップ部の間に支点となる弾性
ヒンジが設けられた揺動部で構成した場合は、上記支点
の位置によってグリップ部の移動体保持方向の移動量を
拡大することができる。２つのアクチュエータを用いる
場合には、一方のアクチュエータのグリップ部により移
動体を把持し移動させている間に、他方のアクチュエー
タはそのグリップ部による移動体の保持を解き、グリッ
プ部のみを移動復帰させる。この運動を交互に２つのア
クチュエータに行なわせれば、移動体の移動速度は２倍
の速度となる。さらに、請求項９に記載されているよう
に、２つのグリップ部を設け、２つのグリップ部で移動
体を交互に保持し、かつ一方のグリップ部のみを移動用
圧電素子によって移動させることができるようにした場
合には、移動体は常にグリップ部で保持されることにな
るので安定した移動体の送りを実現できる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の平面図、図２
は同実施例の使用状態を示す正面図である。本実施例の
リニアアクチュエータは、数箇所に弾性ヒンジｈ１〜ｈ
５を有する構造体１と該構造体に取り付けられたグリッ
プ用圧電素子Ａ、及び移動用圧電素子Ｂで構成されてい
る。構造体１は弾性を有する金属やプラスチック等の弾
性材料で構成され、該構造体１内には、移動させる移動
体４（図２参照）にグリップ部２を押圧保持させるため
のグリップ用弾性機構と、上記グリップ部を移動体の移
動方向に移動させる移動用弾性機構と、上記グリップ用
弾性機構及び移動用弾性機構を共通して支持する共通弾
性支持部を備えている。該構造体１は図１に示すよう
に、図１において左右対称（移動体の移動方向の線に対
して線対称）の形状をしており、切込み溝等によって厚
みを薄くした部分で弾性ヒンジｈ１〜ｈ５が形成され一
体的な構成となっている。

【００１１】構造体１の一端には、該構造体１をベース
に取り付け固着するための取付け孔３，３を備え、該孔
３，３にボルト等を挿入してベースに固定する支持部１
ｃが設けられている。該支持部１ｃの両端には上記共通
弾性支持部を構成する弾性ヒンジｈ３〜ｈ５、ｈ３〜ｈ
５を介して上記グリップ用弾性機構及び移動用弾性機構
の一部をなす揺動部１ａ，１ａが連設されている。該揺
動部１ａ，１ａの他端側には弾性ヒンジｈ１，ｈ１を介
してグリップ用圧電素子Ａが取付けられている。また、
揺動部１ａ，１ａには、上記共通弾性支持部の弾性ヒン
ジｈ３〜ｈ５、ｈ３〜ｈ５よりやや他端側（上記グリッ
プ用圧電素子Ａの取付け側）には移動させようとする移
動体４を圧接保持するグリップ部２，２が設けられてい
る。さらに、構造体１は上記グリップ部２，２とグリッ
プ用圧電素子Ａが取付けられた弾性ヒンジｈ１，ｈ１の
中間点よりもやや弾性ヒンジｈ１，ｈ１側寄りの位置で
両揺動部１ａ，１ａを弾性ヒンジｈ２，ｈ２を介して結
合保持する結合部１ｂを備えている。そして、該結合部
１ｂと上記支持部１ｃとの間に移動用圧電素子Ｂが固着
されている。

【００１２】グリップ用圧電素子Ａに電圧が印加されな
いオフの状態では、グリップ部２は移動体を押圧保持す
る位置に移動し保持される。グリップ用圧電素子Ａに電
圧が印加されたオンの状態では、弾性ヒンジｈ２，ｈ２
を支点として揺動部１ａ，１ａを揺動させてグリップ部
２の位置を移動体４から離し、移動体４を押圧保持しな
い位置（図１において内側に移動した位置）に保持され
る。また、移動用圧電素子Ｂに対する電圧印加のオン／
オフにより、結合部１ｂを介して弾性ヒンジｈ３〜ｈ
５、ｈ３〜ｈ５で撓みながら揺動部１ａ，１ａが移動体
４の移動方向（図１において上下方向）に移動してグリ
ップ部２を移動させる。

【００１３】以上のように本実施例においては、揺動部
１ａ，１ａ、弾性ヒンジｈ１，ｈ１，ｈ２，ｈ２でグリ
ップ用弾性機構を構成し、揺動部１ａ，１ａ、弾性ヒン
ジｈ２，ｈ２、結合部１ｂで移動用弾性機構を構成して
いる。図２は、以上のように構成されているリニアアク
チュエータの使用状態を示す図である。門型の移動体４
の内部にこのリニアアクチュエータを配置し取付け孔
３，３を介してベースに固定し、移動体４の内側側壁に
対してグリップ用圧電素子Ａが電圧印加オフの状態でグ
リップ部２，２が押圧して保持するように取付けられて
いる。なお、図２において５，５は上記移動体４の移動
を案内するガイドである。

【００１４】そこで、グリップ用圧電素子Ａへの電圧印
加オフの状態で移動用圧電素子Ｂの電圧印加をオンにす
ると、前述したようにグリップ部２，２は図１において
下方へ移動する。そのため、該グリップ部２，２で押圧
保持された移動体４もグリップ部２，２と共にガイド５
に沿って移動する。次に、グリップ用圧電素子Ａに電圧
印加を行なうと共に移動用圧電素子Ｂへの電圧印加をオ
フにすれば、グリップ用圧電素子Ａの電圧印加により揺
動部１ａ，１ａの弾性ヒンジｈ１，ｈ１が図１の中心部
より外側方向に移動し、弾性ヒンジｈ２，ｈ２を支点に
して揺動部１ａ，１ａを揺動させグリップ部２，２の移
動体４への押圧保持を解く。そして、移動用圧電素子Ｂ
への電圧印加のオフにより、グリップ部２，２は元の位
置へ復帰する（図１において上方へ移動し元の位置に復
帰する）が、移動体４はグリップ部２，２で挟持保持さ
れていないから移動体４は復帰することはない。

【００１５】以上のようにグリップ用圧電素子Ａ、移動
用圧電素子Ｂへの電圧印加のオン／オフを繰り返すこと
によって移動体４を図１において下方向に移動させるこ
とができ、この移動を累積することによって長いストロ
ークの移動が可能になる。また、グリップ用圧電素子
Ａ、移動用圧電素子Ｂへの電圧印加のオン／オフの関係
を逆にすると移動体４を逆方向（図１において上方向）
に移動させることができる。即ち、圧電素子Ａ，Ｂを共
にオンとすればグリップ部２，２のみが図１において下
方に移動し、次に、圧電素子Ａ，Ｂを共にオフとすれば
グリップ部２，２が移動体４を押圧保持して移動体４を
図１において上方に移動させる。この動作を繰り返すこ
とによって移動体４を長いストローク移動させることが
できる。これらの関係を簡易的に表すと次のようにな
る。

【００１６】動作１．Ａ−ＯＦＦ、Ｂ−ＯＮ 移動
体４の下方への移動 動作２．Ａ−ＯＮ、 Ｂ−ＯＦＦ グリップ部のみ上
方に移動 上記動作１、２を繰り返すことにより、移動体４を下方
に移動させる。

【００１７】動作３．Ａ−ＯＮ、 Ｂ−ＯＮ グリ
ップ部のみ下方に移動 動作４．Ａ−ＯＦＦ、Ｂ−ＯＦＦ 移動体４の上方へ
の移動 上記動作３、４を繰り返すことによって移動体４を上方
に移動させる。

【００１８】図３は本発明の第２の実施例である。この
実施例は、上述した第１の実施例のリニアアクチュエー
タを２つ使用したものである。構造体１の支持部１ｃを
当接するように夫々取付け孔３，３を介してベースに取
付ける。なお、支持部１ｃを必ずしも当接させる必要は
なく、２つのリニアアクチュエータの向きを逆にして配
設すればよい。即ち、２つのリニアアクチュエータの移
動用圧電素子Ｂによるグリップ部の移動方向を移動体４
の移動方向と一致するように配設し、かつ、逆向き（移
動体の移動方向に沿ってグリップ用圧電素子Ａと移動用
圧電素子Ｂの配置が逆）になるように配置している。

【００１９】図３に示す例では、一方のリニアアクチュ
エータの構造体を符号１、他方の構造体を符号１´とし
て表し、グリップ用圧電素子、移動用圧電素子、グリッ
プ部を夫々Ａ，Ｂ、Ａ´，Ｂ´、２，２´と表してい
る。各リニアアクチュエータの構成は第１の実施例に記
載したものと同一であるから、説明を省略する。この実
施例ではつぎのように駆動される。

【００２０】動作１．Ａ−ＯＦＦ、Ｂ−ＯＮ、Ａ´−Ｏ
Ｎ、Ｂ´−ＯＮ グリップ部２により移動体４は保持され右方向に移動 動作２．Ａ−ＯＮ、Ｂ−ＯＦＦ、Ａ´−ＯＦＦ、Ｂ´−
ＯＦＦ グリップ部２´により移動体４は保持され右方向に移動 上記動作１、２を繰り返すことにより、移動体４を右方
向に移動させる。

【００２１】動作３．Ａ−ＯＮ、 Ｂ−ＯＮ、Ａ´−Ｏ
ＦＦ、Ｂ´−ＯＮ グリップ部２´により移動体４は保持され左方向に移動 動作４．Ａ−ＯＦＦ、Ｂ−ＯＦＦ、Ａ´−ＯＮ、Ｂ´−
ＯＦＦ グリップ部２により移動体４は保持され左方向に移動 上記動作３、４を繰り返すことによって移動体４を左方
向に移動させる。

【００２２】この第２実施例では、上記動作１のように
グリップ用圧電素子Ａへの電圧印加がなく（ＯＦＦ）、
移動用圧電素子Ｂに電圧印加がなされると（ＯＮ）、グ
リップ部２が移動体４を保持し、移動体４をグリップ部
２と共に図３において右方向に移動させる。その間、グ
リップ用圧電素子Ａ´には電圧が印加されている（Ｏ
Ｎ）からグリップ部２´は移動体４を保持せず、かつ移
動用圧電素子Ｂ´も電圧が印加されている（ＯＮ）か
ら、グリップ部２´のみが左方向に移動している。次に
上記動作２のように駆動され、グリップ用圧電素子Ａが
ＯＮ、移動用圧電素子ＢがＯＦＦにより、グリッブ部２
が移動体４の保持を解き、グリップ部２のみが左方向に
移動し、グリップ用圧電素子Ａ´のＯＦＦ、移動用圧電
素子Ｂ´のＯＦＦにより、グリップ部２´が移動体４を
保持し右方向に移動体４をグリップ２´と共に移動さ
せ、これを繰り返すことによって、移動体４を長い距離
右方向に移動させることができる。また、移動体４を図
３において左方向に移動させる場合には上記動作３，４
の駆動を繰り返すことによって長い距離、移動体４を左
方向に移動させることができる（この詳細な説明は省略
する）。

【００２３】この第２の実施例では、一方のグリップ部
２（２´）が移動体４の保持を解放している間に他方の
グリップ部２´（２）が移動体を保持し移動させるもの
であるから、移動体４の保持移動が第１の実施例と比較
し２倍となるため、移動体の移動速度は向上する。ま
た、２つのグリップ部２、２´により移動体４を交互に
保持するものであり、一方のグリップ部による移動体４
の保持を解く前に他方のグリップ部で移動体４を保持す
るように、移動用圧電素子Ｂ、Ｂ´、及びグリップ用圧
電素子Ａ、Ａ´の電圧印加のＯＮ／ＯＦＦを制御すれ
ば、移動体４は常にグリップ部２又は２´で保持される
ことになるから、安定して移動体４を移動させることが
できる。

【００２４】図４は本発明の第３の実施例の平面図であ
る。第１の実施例と相違する点は、グリップ部２，２が
揺動部１ａ，１ａの端部に設けられている点である。図
４において、ｈ６〜ｈ１０は構造体１に設けられた弾性
ヒンジであり、この弾性ヒンジ以外は第１の実施例の各
部材に対応する部材には同一符号を付している。即ち、
弾性ヒンジｈ７，ｈ７を支点として揺動する揺動部１
ａ、１ａの一端には弾性ヒンジｈ６，ｈ６を介してグリ
ップ用圧電素子Ａが取付けられ、該揺動部１ａ、１ａの
他端の端部にはグリップ部２，２が設けられている。弾
性ヒンジｈ７，ｈ７を介して２つの揺動部１ａ，１ａを
接続する結合部１ｂと弾性ヒンジｈ９，ｈ１０を介して
支持部１ｃに連結された部分には移動用圧電素子Ｂが取
付けられている。また、支持部１ｃにはベースに該アク
チュエータを取付けるための取付け孔３，３が設けられ
ている。揺動部１ａ，１ａ、弾性ヒンジｈ６，ｈ６，ｈ
７，ｈ７でグリップ用弾性機構を構成し、揺動部１ａ，
１ａ、弾性ヒンジｈ２，ｈ２、結合部１ｂで移動用弾性
機構を構成し、弾性ヒンジｈ８，ｈ８、ｈ９、ｈ１０で
共通弾性支持部を構成している。

【００２５】グリップ用圧電素子Ａに電圧が印加された
状態では、弾性ヒンジｈ７を支点として揺動部１ａが揺
動して（図４で上側の揺動部１ａは反時計方向に、下側
の揺動部１ａは時計方向に回転）、グリップ部２，２を
アクチュエータの中心方向に移動させ移動体４への押圧
保持を解く。なお、この第３の実施例も第１の実施例と
同様に図２に示すような移動体４を移動させるものであ
る。また、グリップ用圧電素子Ａへの電圧印加を解除し
た状態では、弾性ヒンジｈ６，ｈ６がグリップ用圧電素
子Ａによって引張られ揺動部１ａ，１ａが回転し、グリ
ップ部２，２は移動体４を押圧保持することになる。そ
こで、グリップ用圧電素子Ａへの電圧印加が解除されグ
リップ部２，２が移動体４を押圧保持している状態で移
動用圧電素子Ｂに電圧を印加すれば、結合部１ｂが図４
において右方向に押圧され、共通弾性支持機構の弾性ヒ
ンジｈ８〜ｈ１０で撓みながら、揺動部１ａ，１ａが移
動しグリップ部２，２は図４で右方向に移動することに
なる。また、グリップ用圧電素子Ａへ電圧を印加した状
態で、移動用圧電素子Ｂへの電圧印加を解けばグリップ
部２，２のみが図４において左方向に移動することにな
る。この動作を繰り返すことによって図４において移動
体４を右方向に移動させることができる。即ち、第１の
実施例と同様に、第１の実施例で説明した上記動作１，
２を繰り返すことによって移動体を図４の右側に移動さ
せることができ、また第１の実施例の動作説明で説明し
た動作３，４を繰り返すことによって移動体４を図４に
おいて左側へ移動させることができるものである。

【００２６】この第３の実施例は第１の実施例とほぼ同
じであるが、グリップ部が揺動部１ａ，１ａの端部に設
けられているから、第１の実施例と比較し、グリップ部
２，２による移動体４の保持、解除のストローク（図４
において上下方向のグリップ部の移動量）が大きくなる
点で差異がある。また、この第３の実施例を第２の実施
例である図３のように、２つのアクチュエータを向きが
異なるように配置して（移動体４の移動方向に対してグ
リップ用圧電素子Ａと移動用圧電素子Ｂの配置順序を逆
にした状態でＡ−Ｂ−Ｂ−ＡまたはＢ−Ａ−Ａ−Ｂとな
るように配置する）、第２の実施例でのべた駆動と同一
の駆動方法を用いることによって、移動体を左右、若し
くは上下の両方向に移動させることができるものであ
る。また、移動体を常にグリップ部で保持するようにす
ることも第２の実施例と同様にできるものである。

【００２７】図５は、本発明の第４の実施例で、この実
施例による構造体１０も一体的に構成され、グリップ用
弾性機構１１と移動用弾性機構１２が弾性ヒンジｈ１５
で連結され、移動用弾性機構１２は、弾性ヒンジｈ１
６，ｈ１６を介して支持部１０ｃに接続されている。ま
た、支持部１０ｃには該アクチュエータをベースに取付
け固定するための固定用切欠１３，１３を備えている。

【００２８】グリップ用弾性機構１１には、移動体を移
動させる方向に伸縮するグリップ用圧電素子Ａが取付け
られ、該グリップ用圧電素子Ａの両端が取付けられた部
分の端部は夫々屈曲した部材で連結され、その屈曲点に
移動体４を保持するグリップ部１４が連設して設けられ
ている。グリップ用圧電素子Ａに電圧が印加され、グリ
ップ用圧電素子Ａが図５において右方向に伸びると、グ
リップ部１４，１４は図５において中心方向（上部グリ
ップ部は下方向、下部グリップ部は上方向）に移動し、
移動体４の押圧保持を解く。また、グリップ用圧電素子
Ａに電圧が印加されないと、グリップ部１４，１４は、
外方向（上部グリップ部は上方向、下部グリップ部は下
方向）に張出し移動体４を押圧保持する。

【００２９】また、移動用弾性機構１２に配置された移
動用圧電素子Ｂは、該圧電素子Ｂに電圧が印加される
と、弾性ヒンジｈ１６、ｈ１６で撓みながら弾性ヒンジ
部ｈ１５を介してグリップ用弾性機構１１を図５におい
て右方向に移動させグリップ部１４，１４を同様に右方
向に移動させる。その後、移動用圧電素子Ｂへの電圧印
加を解けは、グリップ部は左方向に移動する。

【００３０】そこで、グリップ用圧電素子Ａに電圧が印
加されてなく、グリップ部１４，１４が移動体を押圧保
持している（この場合も図２に示すように移動体はこの
アクチュエータに対して配置されている）状態で、移動
用圧電素子Ｂに電圧を印加すると、移動体４はグリップ
部１４，１４と共に図５において右方向に移動する。ま
た、移動用圧電素子Ｂへの電圧印加を解くと移動体４は
グリップ部１４，１４と共に図５において左方向に移動
する。そして、グリップ用圧電素子Ａに電圧を印加した
状態で、移動用圧電素子Ｂへの電圧印加をオン、オフす
れば、グリップ部１４，１４は移動体４を保持していな
いから、該グリップ部１４，１４のみが図５において
右、もしくは左に移動するのみとなる。

【００３１】即ち、この第４の実施例においても、第１
の実施例と同様に、第１の実施例の動作として述べた、
移動体４を右方向、もしくは左方向に移動させることが
できる。なお、第１の実施例で述べた動作１〜４の説明
において、上方向を右方向に、下方向を左方向に変えれ
は、この第４の実施例の動作と同一となる。また、この
第４の実施例も、第２の実施例の用に２つのアクチュエ
ータを用いることによって第２の実施例と同様の作用効
果を奏することができる。

【００３２】図６は、本発明の第５の実施例の平面図で
あり、この実施例はグリップ部を２組有し、交互に移動
体を保持するようになっている。一体的に構成された構
造体２０はグリップ用圧電素子Ａの両端が夫々取付けら
れる部材２１、２２の夫々の両端が屈曲部で連結され、
その屈曲部の屈曲点は弾性ヒンジｈ２１，ｈ２１を介し
て第１の揺動部２４、２４に接続されている。該第１の
揺動部２４、２４の弾性ヒンジｈ２１、ｈ２１側には移
動体を押圧保持する第１のグリップ部２６、２６が設け
られている。上記第１の揺動部２４、２４の他端は弾性
ヒンジｈ２４、ｈ２４、ｈ２５、ｈ２５を介して第２の
揺動部２５、２５に連設している。また、上記第１の揺
動部２４、２４の中間部は弾性ヒンジｈ２２、ｈ２２を
介して上記グリップ用圧電素子Ａの一端が固着された部
材２２につながっている。

【００３３】上記第２の揺動部２５、２５の弾性ヒンジ
ｈ２５、ｈ２５側には移動体４を押圧保持する第２のグ
リップ部２７、２７が設けられ、第２の揺動部２５、２
５の他端は弾性ヒンジｈ２７、ｈ２７を介して支持部３
０に接続されている。また支持部３０には該アクチュエ
ータをベースに取付けるための取付け孔３１、３１が設
けられている。

【００３４】上記グリップ用圧電素子Ａの一端が固着さ
れた部材２２は弾性ヒンジｈ２３を及び中間部２３、弾
性ヒンジｈ２６を介して移動用圧電素子Ｂの一端が取付
けられた部材２８に連結され、移動用圧電素子Ｂの他端
は支持部３０に接続する部材２９が取付けられ、該部材
２９と部材２８、即ち移動用圧電素子Ｂの両端に接続さ
れた部材の両端部間は接続部材により接続されている。
また、移動用圧電素子Ｂの他端が固着される部材２９と
支持部３０間の接続部には弾性ヒンジｈ２８、ｈ２８が
設けられている。

【００３５】グリップ用圧電素子Ａに電圧印加がなされ
ていない（ＯＦＦ）ときには、第１のグリップ部２６、
２６が図６において上下に張出し移動体４を押圧保持
し、第２のグリップ部２７、２７は移動体４の保持を解
除した状態にある。この状態で移動用圧電素子Ｂに電圧
を印加すると（ＯＮ）、弾性ヒンジｈ２６、中間部２
３、弾性ヒンジｈ２３を介して部材２２が図６右方に押
圧され、弾性ヒンジｈ２５、ｈ２５、ｈ２４、ｈ２４で
屈曲しながら第１の揺動部２４、２４、部材２２、部材
２１、第１のグリップ部２６、２６等が全体的に右方向
に移動し、第１のグリップ部２６、２６で押圧保持され
た移動体４は図６で右方向に移動することになる。

【００３６】次にグリップ用圧電素子Ａに電圧を印加す
ると（ＯＮ）、第１のグリップ部２６、２６の突出が後
退し（図６において上部の第１のグリップ部２６は下方
に、下方の第１のグリップ部２６上方に移動）、移動体
４の押圧保持を解くが、弾性ヒンジｈ２２、ｈ２２を支
点として第１の揺動部２４、２４が回転し（上部第１の
揺動部２４は時計回りに、下部の第１の揺動部２４は反
時計回りに回転し）、第２のグリップ部２７、２７を突
出させて移動体４を押圧保持する。この状態で、移動用
圧電素子Ｂの電圧印加を解くと、部材２８、２３、２２
は図６において左方向に移動し、第１のグリップ部２
６、２６も左方向に移動する。この動作を繰り返すこと
によって移動体４を図６において右方向に移動させるこ
とができる。また、両圧電素子Ａ、Ｂを共にＯＮの状態
から、共にＯＦＦの状態にする動作を繰り返すことによ
って移動体を図６で左方向に移動させることができる。
即ち、第１の実施例で述べた動作１、２若しくは動作
３、４のグリップ用圧電素子Ａ、移動用圧電素子Ｂの駆
動方法によって移動体を図６において右若しくは左に移
動させることができる。なお、第１の実施例の説明で動
作１〜４の説明における上方向を右方向に、下方向を左
方向に変えれば、第１の実施例の動作１〜４の説明がこ
の第５の実施例の説明に当てはまる。

【００３７】この実施例では、第１、第２のグリップ部
により、移動体４が常に保持されているから、安定した
移動体の移動を可能にする。上記実施例では、グリップ
部による移動体の保持、解放の駆動源、及びグリップ部
の移動体の移動方向への移動の駆動源に圧電素子を用い
たが、このアクチュエータの使用用途等によって、上記
圧電素子Ａ、Ｂの代わりに磁気によって歪みが生じる磁
歪素子や、熱によって変化する形状記憶合金を使用して
もよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明においては、移動体をグリップ部
で保持して移動させるものであるから、移動用の圧電素
子や磁歪素子、形状記憶合金が発生する推力をそのまま
移動体に伝えることができるので、移動体の推力低下は
少なく、効率良く移動体を移動させることができる。し
かも、グリップ用圧電素子（磁歪素子、形状記憶合金）
と移動用圧電素子（磁歪素子、形状記憶合金）により移
動体を保持移動させる動作を繰り返し行なうことによっ
て移動体を長い距離移動させることができる。しかも、
１回の動作で移動する距離は微小であるから、微小な移
動量の制御が可能である。さらに、グリップ用圧電素子
（磁歪素子、形状記憶合金）と移動用圧電素子（磁歪素
子、形状記憶合金）の駆動の組み合わせによって移動体
を一方向、若しくはその逆方向にも移動させることがで
きるものであるから、長いストロークの往復動作にも使
用できるものである。

【００３９】また、このアクチュエータを２つ使用する
ことによって、一方のアクチュエータがグリップ部によ
る移動体の保持を解き、該グリップ部が復帰している間
に他方のアクチュエータによって該アクチュエータのグ
リップ部で移動体を保持して移動体を移動させるように
して、移動体を交互に移動させることによって、１つの
アクチュエータで移動体を移動させる場合と比較し２倍
の速度で移動させることができる。しかも、この場合に
は、移動体は常にグリップ部によって保持されるから、
安定した移動が可能となる。

【００４０】また、１つのアクチュエータに２つのグリ
ップ部を備え、交互に該グリップ部が移動体を保持し、
一方のグリップ部のみ移動用圧電素子（磁歪素子、形状
記憶合金）で移動させるようにしたアクチュエータの場
合にも、移動体は常にグリップ部で保持されることにな
るから安定した移動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の平面図である。

【図２】同実施例の使用状態を示す正面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の平面図である。

【図４】本発明の第３の実施例の平面図である。

【図５】本発明の第４の実施例の平面図である。

【図６】本発明の第５の実施例の平面図ある。

【符号の説明】

Ａ グリップ用圧電素子 Ｂ 移動用圧電素子 １ 構造体 １ａ 揺動体 １ｂ 共通部 １ｃ 支持部 ２ グリップ部 ３ 取付け孔 ４ 移動体 ５ ガイド ｈ１〜ｈ１０、ｈ１５、ｈ１６、ｈ２１〜ｈ２８ 弾性
ヒンジ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体を押圧保持するグリップ部を有
   し、グリップ用圧電素子への電圧印加、及び印加解除の
   どちらか一方の状態で上記グリップ部で移動体を押圧保
   持し、他方の状態で該押圧保持を解除するグリップ用弾
   性機構を備え、該グリップ用弾性機構を移動体の移動方
   向に移動させ上記グリップ部を移動体移動方向に移動さ
   せるように移動用圧電素子が該グリップ用弾性機構に接
   続されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 【請求項２】 上記グリップ用弾性機構は、移動体の移
   動方向の線に対して線対称をなしグリップ部が線対称に
   設けられ、中心部に上記グリップ用圧電素子が取付けら
   れている請求項１記載のリニアアクチュエータ。
3. 【請求項３】 上記移動用圧電素子によってグリップ部
   を移動させる移動用弾性機構と上記グリップ用弾性機構
   を共通して支持する共通弾性機構とを備えて一体的に構
   成されている請求項１又は請求項２記載のリニアアクチ
   ュエータ。
4. 【請求項４】 上記グリップ用弾性機構は、一端に上記
   グリップ用圧電素子が取付けられ、他端に上記グリップ
   部を有し、該グリップ用圧電素子取付け部とグリップ部
   の間に支点となる弾性ヒンジが設けられた揺動部を備
   え、グリップ用圧電素子への電圧印加及び印加解除によ
   り、上記揺動部が揺動してグリップ用圧電素子の変位を
   拡大して上記グリップ部を変位させる請求項１、請求項
   ２又は請求項３記載のリニアアクチュエータ。
5. 【請求項５】 上記グリップ用弾性機構は、上記グリッ
   プ用圧電素子の両端を結合する中央で外方向に突出する
   屈曲した弾性部材で構成され、該屈曲弾性部材の屈曲点
   に上記グリップ部を連設して設けられた請求項１、請求
   項２又は請求項３記載のリニアアクチュエータ。
6. 【請求項６】 上記グリップ用弾性機構は、外側に上記
   グリップ部を有し、上記グリップ用圧電素子への電圧印
   加状態で上記グリップ部による移動体の押圧保持を解
   き、印加解除状態でグリップ部により移動体を押圧保持
   する請求項４又は請求項５記載のリニアアクチュエー
   タ。
7. 【請求項７】 上記グリップ用弾性機構は、内側に上記
   グリップ部を有し、上記グリップ用圧電素子への電圧印
   加状態で移動体を押圧保持し、印加解除状態で上記グリ
   ップ部による移動体の押圧保持を解く請求項４又は請求
   項５記載のリニアアクチュエータ。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７記載のいずれか１
   つのリニアアクチュエータを２つ使用し、該２つのアク
   チュエータで交互に移動体を保持移動させるよう構成し
   たリニアアクチュエータ。
9. 【請求項９】 上記グリップ用弾性機構は、支点を中心
   として揺動する揺動部を有し、該揺動部の一端に第１の
   グリップ部を備え、他端は、弾性ヒンジを介して第２の
   グリップ部を備えた部材の一端に接続され、該部材の他
   端は弾性ヒンジを介してベースに取付けられた構成と
   し、上記グリップ用圧電素子への電圧印加及び印加解除
   により、一方のグリップ部が移動体を押圧保持し、他方
   のグリップ部は押圧保持を解除し、移動用圧電素子によ
   り上記第１のグリップ部のみが移動するように構成され
   た請求項１、請求項２又は請求項３記載のリニアアクチ
   ュエータ。
10. 【請求項１０】 上記グリップ用又は移動用の圧電素子
    に代えてどちらか一方、若しくは両方を磁気の変化によ
    って変形する磁歪素子を用いる請求項１乃至請求項９の
    内いずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
11. 【請求項１１】 上記グリップ用又は移動用の圧電素子
    に代えてどちらか一方、若しくは両方を熱によって変形
    する形状記憶合金を用いる請求項１乃至請求項９の内い
    ずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。