JPH0787755A - 静電アクチュエータ - Google Patents
静電アクチュエータInfo
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- JPH0787755A JPH0787755A JP25230193A JP25230193A JPH0787755A JP H0787755 A JPH0787755 A JP H0787755A JP 25230193 A JP25230193 A JP 25230193A JP 25230193 A JP25230193 A JP 25230193A JP H0787755 A JPH0787755 A JP H0787755A
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- Japan
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- segment
- electrostatic actuator
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】高精度の減速比が得られ、かつ、組立て容易な
ハーモニックドライブ型の静電アクチュエータを得る。 【構成】円筒状ケーシング4 と、その内周部に絶縁体を
介して一定のピッチで駆動電極が配置された固定子1
と、固定子の内径より小さい外径の円柱体または円筒体
とその表面に設けた電極からなる回転子2 とを備えた静
電アクチュエータの固定子は空隙を介して軸方向に少な
くとも４個に分割されたセグメント11〜14とそのセグメ
ントを支持する支持手段3,5 とからなり、セグメントは
絶縁基体111,121,131,141 とその内周部に設けた駆動電
極112,122,132,142 とセグメントの分割面にはそれぞれ
対向したセグメントを吸引する調整電極113,114,123,12
4,133,134,143,144 とを備え、前記調整電極に印加する
電圧により固定子の内径を調整する構成にしている。
ハーモニックドライブ型の静電アクチュエータを得る。 【構成】円筒状ケーシング4 と、その内周部に絶縁体を
介して一定のピッチで駆動電極が配置された固定子1
と、固定子の内径より小さい外径の円柱体または円筒体
とその表面に設けた電極からなる回転子2 とを備えた静
電アクチュエータの固定子は空隙を介して軸方向に少な
くとも４個に分割されたセグメント11〜14とそのセグメ
ントを支持する支持手段3,5 とからなり、セグメントは
絶縁基体111,121,131,141 とその内周部に設けた駆動電
極112,122,132,142 とセグメントの分割面にはそれぞれ
対向したセグメントを吸引する調整電極113,114,123,12
4,133,134,143,144 とを備え、前記調整電極に印加する
電圧により固定子の内径を調整する構成にしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転駆動装置に用いら
れる静電力を利用した小型アクチュエータに関し、とく
に減速比の調整ができるハーモニックドライブ型の静電
アクチュエータに関する。
れる静電力を利用した小型アクチュエータに関し、とく
に減速比の調整ができるハーモニックドライブ型の静電
アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のハーモニックドライブ型の静電ア
クチュエータの一例を図５に示す（特開平4-105577
号）。中空円筒状をした固定子１の内部に中空円筒状も
しくは中実円筒状をした回転子２が内挿されている。こ
の固定子１は、中空円筒形状をもつ金属性のケーシング
４の内周面を絶縁接着剤からなる絶縁層６で覆い、絶縁
層６の上に湾曲した複数片の駆動電極をエアギャップ
（溝）をあけて配置し、絶縁層６によって各駆動電極を
ケーシング５に接着固定させたものであり、駆動電極の
内周面に回転子転がり面が形成されている。一方、回転
子２は、回転子電極２１の外周面に絶縁膜２２を形成し
たものである。この動作は駆動電極と回転子電極との間
に印加された電圧によって働く静電吸引力により絶縁膜
６を介して回転子２の外周面と固定子１の駆動電極とが
接しており、駆動電極の電圧印加位置を切り換えると、
回転子２は固定子１内で歳差運動を行う。
クチュエータの一例を図５に示す（特開平4-105577
号）。中空円筒状をした固定子１の内部に中空円筒状も
しくは中実円筒状をした回転子２が内挿されている。こ
の固定子１は、中空円筒形状をもつ金属性のケーシング
４の内周面を絶縁接着剤からなる絶縁層６で覆い、絶縁
層６の上に湾曲した複数片の駆動電極をエアギャップ
（溝）をあけて配置し、絶縁層６によって各駆動電極を
ケーシング５に接着固定させたものであり、駆動電極の
内周面に回転子転がり面が形成されている。一方、回転
子２は、回転子電極２１の外周面に絶縁膜２２を形成し
たものである。この動作は駆動電極と回転子電極との間
に印加された電圧によって働く静電吸引力により絶縁膜
６を介して回転子２の外周面と固定子１の駆動電極とが
接しており、駆動電極の電圧印加位置を切り換えると、
回転子２は固定子１内で歳差運動を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが，一般的なハ
ーモニックドライブタイプの静電アクチュエータでは、
固定子内面と回転子外面に互いに噛み合う歯を配置して
いないので、回転子外径をＤr 、固定子内径をＤs とす
ると減速比Ｒは式１で決まる。 Ｒ＝（Ｄs −Ｄr ）／Ｄs ・・・（式１） したがって、従来技術のように剛性の高い固定子と回転
子を用いた場合、減速比Ｒは固定子内径Ｄs と回転子外
径Ｄr の加工精度に依存しまうため、加工誤差が生じた
場合には、所望の減速比を得ることができないという問
題点があった。また、減速比の高い構造にするために
は、固定子内径と回転子外径を極めて接近させなければ
ならない。その際、組立てが困難になるといった問題が
あった。そこで、本発明は高精度の減速比が得られ、か
つ、組立て容易なハーモニックドライブ型の静電アクチ
ュエータを提供することを目的とする。
ーモニックドライブタイプの静電アクチュエータでは、
固定子内面と回転子外面に互いに噛み合う歯を配置して
いないので、回転子外径をＤr 、固定子内径をＤs とす
ると減速比Ｒは式１で決まる。 Ｒ＝（Ｄs −Ｄr ）／Ｄs ・・・（式１） したがって、従来技術のように剛性の高い固定子と回転
子を用いた場合、減速比Ｒは固定子内径Ｄs と回転子外
径Ｄr の加工精度に依存しまうため、加工誤差が生じた
場合には、所望の減速比を得ることができないという問
題点があった。また、減速比の高い構造にするために
は、固定子内径と回転子外径を極めて接近させなければ
ならない。その際、組立てが困難になるといった問題が
あった。そこで、本発明は高精度の減速比が得られ、か
つ、組立て容易なハーモニックドライブ型の静電アクチ
ュエータを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は円筒状のケーシングと、その内周部に絶縁
体を介して一定のピッチで駆動電極が配置された固定子
と、固定子の内径より小さい外径の円柱体または円筒体
とその表面に設けた電極からなる回転子とを備えた静電
アクチュエータにおいて、固定子は空隙を介して軸方向
に少なくとも４個に分割されたセグメントとそのセグメ
ントを支持する支持手段とからなり、セグメントは絶縁
基体とその内周部に設けた駆動電極とセグメントの分割
面にはそれぞれ対向したセグメントを吸引する調整電極
とを備え、前記調整電極に印加する電圧により固定子の
内径を調整する構成にしている。なお、セグメントの支
持手段は駆動電極をばね性を有する金属薄板とし、この
金属薄板の軸方向の一端を絶縁支持体に結合固定したも
のやセグメント間の空隙に絶縁弾性体を設けたものにす
るとさらによい。
め、本発明は円筒状のケーシングと、その内周部に絶縁
体を介して一定のピッチで駆動電極が配置された固定子
と、固定子の内径より小さい外径の円柱体または円筒体
とその表面に設けた電極からなる回転子とを備えた静電
アクチュエータにおいて、固定子は空隙を介して軸方向
に少なくとも４個に分割されたセグメントとそのセグメ
ントを支持する支持手段とからなり、セグメントは絶縁
基体とその内周部に設けた駆動電極とセグメントの分割
面にはそれぞれ対向したセグメントを吸引する調整電極
とを備え、前記調整電極に印加する電圧により固定子の
内径を調整する構成にしている。なお、セグメントの支
持手段は駆動電極をばね性を有する金属薄板とし、この
金属薄板の軸方向の一端を絶縁支持体に結合固定したも
のやセグメント間の空隙に絶縁弾性体を設けたものにす
るとさらによい。
【０００５】
【作用】上記手段により、固定子の分割面に設けた調整
電極間に電圧を印加すると電極間の静電吸引力が発生し
て、セグメントを支持する支持手段のばね力に打ち勝
ち、空隙の間隔が小さくなるので、固定子の内径を小さ
くすることができる。反対に調整電極の電圧の印加を中
止すれば支持手段のばね力によりもとの位置に戻る。し
たがって、調整電極の印加電圧の大きさを調整すること
により、固定子の内径を任意に調整することができる。
電極間に電圧を印加すると電極間の静電吸引力が発生し
て、セグメントを支持する支持手段のばね力に打ち勝
ち、空隙の間隔が小さくなるので、固定子の内径を小さ
くすることができる。反対に調整電極の電圧の印加を中
止すれば支持手段のばね力によりもとの位置に戻る。し
たがって、調整電極の印加電圧の大きさを調整すること
により、固定子の内径を任意に調整することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の静電アクチュエータの一実施例を示
す斜視図、図２は図１Ａ−Ａ’線の側断面図、図３は図
２Ｂ−Ｂ’線における正断面図である。図において、１
は円筒形状の固定子で、軸方向に４個のセグメント１１
〜１４に分割されている。２は固定子１の内径に対して
僅かに小さい外径を持つ回転子で、回転子電極２１の表
面に絶縁膜２２をコーティングしている。３は絶縁支持
体、４はケーシング、７は可撓性の出力軸である。各セ
グメントは絶縁基体１１１、１２１、１３１、１４１の
内周部に薄板のばね性を持った金属板からなる駆動電極
１１２、１２２、１３２、１４２の軸方向の一端が絶縁
支持体３に固定され他端は自由に変位する片持ち梁にな
っている。分割面には互いのセグメントを吸引して固定
子１の内径を小さくするための調整電極１１３、１２
３、１３３、１４３が設けられている。各セグメント間
は空隙Ｇ1 〜Ｇ4 に設定されている。つぎに、動作原理
を説明する（図３）。固定子１の駆動電極１２２と回転
子電極２１間に電圧を印加すると、駆動電極１２２と回
転子電極２１間に静電吸引力が発生し、回転子２は固定
子１の内面と接する。印加電圧を駆動電極１２２→１３
２→１４２→１１２→１２２と順次切り換えていくこ
と、回転子２は固定子１の内面を転動する。したがっ
て、回転子２の自転を可撓性の出力軸７に取り出すこと
により、減速機として使用することができる。いま、減
速比Ｒを調整する。固定子１のセグメント間の空隙
Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 、Ｇ4 には、その対向面にそれぞれ、
調整電極１４４と１１３、１１４と１２３、１２４と１
３３、１３４と１４３が配置されている。そこで、空隙
Ｇ1 の１４４と１１３、空隙Ｇ3 の１２４と１３３間に
電圧を印加すると、電極間に発生する静電吸引力によ
り、固定子１の内径は図面左右方向に縮む。同様に空隙
Ｇ2 の１１４と１２３、空隙Ｇ4 の１３４と１４３間に
電圧を印加すると、固定子１は図面上下方向に縮む。し
たがって、全体として固定子１の内径が減少する。静電
吸引力は電圧Ｖに自乗比例するので印加電圧Ｖを変える
ことにより、固定子１の内径を任意に調整することがで
きる。所望の減速比を得るため、固定子１の内径はつぎ
のように調整する。式１より固定子１の内径および回転
子２の外径の設計値をそれぞれＤs 、Ｄr とした場合、
固定子内径の加工誤差をΔＤs 、回転子外径の加工誤差
をΔＤr 、固定子内径の調整代をΔＤs とすれば、実際
の減速比Ｒ’は式２によって表される。 Ｒ’＝（Ｄs ＋ΔＤs ＋ΔＤs ’−Ｄr ＋i Ｄr ）／（Ｄr ＋ΔＤr ） ・・・（式２） 式１と式２よりＲ＝Ｒ’とすると、ΔＤs ’＝（Ｄs Δ
Ｄr −Ｄr ΔＤs ）／Ｄr となる。したがって、４１、
４２、４３、４４のそれぞれの電極間に電圧を印加する
ことによりΔＤs ’分の内径調整を行えば、所望の減速
比を得ることができる。また、固定子の内径と回転子の
外径との差を任意に大きくとることにより回転子２を挿
入しやすくし、回転子を挿入した後に空隙Ｇ1 、Ｇ2 、
Ｇ3 、Ｇ4 にある調整電極間に電圧を印加することによ
り減速比を調整することができるので、加工や組立が容
易になる。さらに、組立て後に減速比は電圧調整だけで
任意に変更することができるといった使用も可能であ
る。図４は他の実施例で、空隙Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 、Ｇ4
に絶縁弾性体５をもうけたものである。動作方法は上述
の実施例と同様であるが、絶縁支持体３を必要としない
ことおよび駆動電極を短くできるので、全体構造を小さ
くできる。なお、本実施例では固定子１のセグメントお
よび電極数を４個としたが、それ以上の個数を配置して
もよい。
る。図１は本発明の静電アクチュエータの一実施例を示
す斜視図、図２は図１Ａ−Ａ’線の側断面図、図３は図
２Ｂ−Ｂ’線における正断面図である。図において、１
は円筒形状の固定子で、軸方向に４個のセグメント１１
〜１４に分割されている。２は固定子１の内径に対して
僅かに小さい外径を持つ回転子で、回転子電極２１の表
面に絶縁膜２２をコーティングしている。３は絶縁支持
体、４はケーシング、７は可撓性の出力軸である。各セ
グメントは絶縁基体１１１、１２１、１３１、１４１の
内周部に薄板のばね性を持った金属板からなる駆動電極
１１２、１２２、１３２、１４２の軸方向の一端が絶縁
支持体３に固定され他端は自由に変位する片持ち梁にな
っている。分割面には互いのセグメントを吸引して固定
子１の内径を小さくするための調整電極１１３、１２
３、１３３、１４３が設けられている。各セグメント間
は空隙Ｇ1 〜Ｇ4 に設定されている。つぎに、動作原理
を説明する（図３）。固定子１の駆動電極１２２と回転
子電極２１間に電圧を印加すると、駆動電極１２２と回
転子電極２１間に静電吸引力が発生し、回転子２は固定
子１の内面と接する。印加電圧を駆動電極１２２→１３
２→１４２→１１２→１２２と順次切り換えていくこ
と、回転子２は固定子１の内面を転動する。したがっ
て、回転子２の自転を可撓性の出力軸７に取り出すこと
により、減速機として使用することができる。いま、減
速比Ｒを調整する。固定子１のセグメント間の空隙
Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 、Ｇ4 には、その対向面にそれぞれ、
調整電極１４４と１１３、１１４と１２３、１２４と１
３３、１３４と１４３が配置されている。そこで、空隙
Ｇ1 の１４４と１１３、空隙Ｇ3 の１２４と１３３間に
電圧を印加すると、電極間に発生する静電吸引力によ
り、固定子１の内径は図面左右方向に縮む。同様に空隙
Ｇ2 の１１４と１２３、空隙Ｇ4 の１３４と１４３間に
電圧を印加すると、固定子１は図面上下方向に縮む。し
たがって、全体として固定子１の内径が減少する。静電
吸引力は電圧Ｖに自乗比例するので印加電圧Ｖを変える
ことにより、固定子１の内径を任意に調整することがで
きる。所望の減速比を得るため、固定子１の内径はつぎ
のように調整する。式１より固定子１の内径および回転
子２の外径の設計値をそれぞれＤs 、Ｄr とした場合、
固定子内径の加工誤差をΔＤs 、回転子外径の加工誤差
をΔＤr 、固定子内径の調整代をΔＤs とすれば、実際
の減速比Ｒ’は式２によって表される。 Ｒ’＝（Ｄs ＋ΔＤs ＋ΔＤs ’−Ｄr ＋i Ｄr ）／（Ｄr ＋ΔＤr ） ・・・（式２） 式１と式２よりＲ＝Ｒ’とすると、ΔＤs ’＝（Ｄs Δ
Ｄr −Ｄr ΔＤs ）／Ｄr となる。したがって、４１、
４２、４３、４４のそれぞれの電極間に電圧を印加する
ことによりΔＤs ’分の内径調整を行えば、所望の減速
比を得ることができる。また、固定子の内径と回転子の
外径との差を任意に大きくとることにより回転子２を挿
入しやすくし、回転子を挿入した後に空隙Ｇ1 、Ｇ2 、
Ｇ3 、Ｇ4 にある調整電極間に電圧を印加することによ
り減速比を調整することができるので、加工や組立が容
易になる。さらに、組立て後に減速比は電圧調整だけで
任意に変更することができるといった使用も可能であ
る。図４は他の実施例で、空隙Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 、Ｇ4
に絶縁弾性体５をもうけたものである。動作方法は上述
の実施例と同様であるが、絶縁支持体３を必要としない
ことおよび駆動電極を短くできるので、全体構造を小さ
くできる。なお、本実施例では固定子１のセグメントお
よび電極数を４個としたが、それ以上の個数を配置して
もよい。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、固
定子の調整電極により固定子内径を調整できるので、設
計時の減速比に対して誤差がなく、しかも、組立てが容
易なハーモニックドライブ型の静電アクチュエータを提
供できる効果がある。
定子の調整電極により固定子内径を調整できるので、設
計時の減速比に対して誤差がなく、しかも、組立てが容
易なハーモニックドライブ型の静電アクチュエータを提
供できる効果がある。
【図１】本発明の静電アクチュエータの実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】図１Ａ−Ａ’線における正断面図である。
【図３】図２Ｂ−Ｂ’線における側断面図である。
【図４】他の実施例を示す正断面図である。
【図５】従来の静電アクチュエータの正断面図である。
１：固定子
３：絶縁支持体 １１〜１４：セグメント
４：ケーシング １１１、１２１、１３１、１４１：絶縁基体
５：絶縁弾性体 １１２、１２２、１３２、１４２：駆動電極
６：絶縁層 １１３、１１４、１２３、１２４：調整電極
７：出力軸 １３３、１３４、１４３、１４４：調整電極 ２：回転子 ２１：回転子電極 ２２：絶縁膜 Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 、Ｇ4 ：空隙
３：絶縁支持体 １１〜１４：セグメント
４：ケーシング １１１、１２１、１３１、１４１：絶縁基体
５：絶縁弾性体 １１２、１２２、１３２、１４２：駆動電極
６：絶縁層 １１３、１１４、１２３、１２４：調整電極
７：出力軸 １３３、１３４、１４３、１４４：調整電極 ２：回転子 ２１：回転子電極 ２２：絶縁膜 Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ3 、Ｇ4 ：空隙
Claims (3)
- 【請求項１】円筒状のケーシングと、その内周部に絶縁
体を介して一定のピッチで駆動電極が配置された固定子
と、前記固定子の内径より小さい外径の円柱体または円
筒体とその表面に設けた電極からなる回転子とを備えた
静電アクチュエータにおいて、 前記固定子は空隙を介して軸方向に少なくとも４個に分
割されたセグメントと前記セグメントを支持する支持手
段とからなり、前記セグメントは絶縁基体とその内周部
に設けた駆動電極と前記セグメントの分割面にはそれぞ
れ対向したセグメントを吸引する調整電極とを備え、前
記調整電極に印加する電圧により前記固定子の内径を調
整することを特徴とする静電アクチュエータ。 - 【請求項２】前記セグメントの支持手段は前記駆動電極
をばね性を有する金属薄板とし、この金属薄板の軸方向
の一端を絶縁支持体に結合固定したことを特徴とする請
求項１記載の静電アクチュエータ。 - 【請求項３】前記セグメントの支持手段は前記セグメン
ト間の空隙に絶縁弾性体を設けたことを特徴とする請求
項１記載の静電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25230193A JPH0787755A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25230193A JPH0787755A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 静電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0787755A true JPH0787755A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=17235350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25230193A Pending JPH0787755A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 静電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787755A (ja) |
-
1993
- 1993-09-13 JP JP25230193A patent/JPH0787755A/ja active Pending
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