JP2008131753A - Electrostatic actuator and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固定子側の電極と可動子側の電極との間に発生した静電力により駆動させられる静電アクチュエータに係わり、特に可動子が固定子との間に設けられたボールを介して移動する静電アクチュエータ及びその制御方法に関する。 The present invention relates to an electrostatic actuator driven by an electrostatic force generated between an electrode on a stator side and an electrode on a mover side, and in particular, via a ball provided between the stator and the stator. The present invention relates to a moving electrostatic actuator and a control method thereof.
下記の特許文献1には、互いに対向配置された固定子と可動子の両対向面に、複数の固定子電極と可動子電極をそれぞれ配置した静電アクチュエータが記載されている。 Patent Document 1 below describes an electrostatic actuator in which a plurality of stator electrodes and mover electrodes are respectively arranged on opposite surfaces of a stator and a mover that are arranged to face each other.
前記固定子および/または可動子には、移動方向に沿って延びる左右一対の長溝が前記両対向面にそれぞれ形成されており、これら長溝内には例えば低摩擦係数からなる案内凸部、円柱状のローラまたはボールなどが配置されている。 In the stator and / or the movable element, a pair of left and right long grooves extending in the moving direction are formed on the opposing surfaces, respectively. In these long grooves, for example, a guide protrusion having a low friction coefficient, a cylindrical shape, and the like are formed. Rollers or balls are arranged.
前記固定子電極と可動子電極との間に所定の電圧を印加すると、両電極間に発生した静電力が前記可動子に対して斥力または引力として作用する。このため、前記溝内を、前記案内凸部が摺動し、またはローラ若しくはボールが転動することにより、前記可動子を前記移動方向に移動させることが可能とされている。
前記案内凸部を使用した構成では、前記案内凸部および溝は低摩擦係数からなる材料で形成されているため、動摩擦抵抗の影響を低減することが可能である。しかし、静止状態から始動する際に受ける静止摩擦抵抗の影響を小さくするには限界があるため、立ち上がり時間(レスポンスタイム)を短縮することが困難であり、始動時におけるアクチュエータの応答性を向上させ難いという問題がある。また静止摩擦抵抗の状況如何、例えば温度、湿度または埃等よっては動作しなくなるという現象もこの類のアクチュエータには比較的多い不具合である。 In the configuration using the guide convex portion, the guide convex portion and the groove are formed of a material having a low friction coefficient, so that the influence of the dynamic friction resistance can be reduced. However, since there is a limit to reducing the effect of static frictional resistance when starting from a stationary state, it is difficult to shorten the rise time (response time), which improves the response of the actuator at the time of starting. There is a problem that it is difficult. In addition, a phenomenon in which the actuator does not operate depending on the state of the static frictional resistance, for example, temperature, humidity, dust, or the like is a relatively frequent problem with this type of actuator.
一方、ローラを使用した構成のものでは、常にローラの上面または底面が溝の傾斜面に接する構成である。このため、前記接触部分での摺動摩擦抵抗の影響を低減し難いという問題がある。 On the other hand, in the structure using a roller, the upper surface or the bottom surface of the roller is always in contact with the inclined surface of the groove. For this reason, there exists a problem that it is difficult to reduce the influence of the sliding frictional resistance in the said contact part.
またボールを用いた特許文献1に記載のものにおいて、可動子をバランス的に安定する状態で移動させるためには、前記固定子と前記可動子との対向部分で、且つ上下方向に対向する1つの溝間に、少なくとも2ヶ以上のボールを配置すること、および前方に位置するボールと後方に位置するボールとの間には移動方向に所定の間隔を設けておくことが必要である。 In addition, in the device described in Patent Document 1 using a ball, in order to move the mover in a balanced and stable state, the opposing portion of the stator and the mover is opposed to the vertical direction 1. It is necessary to dispose at least two or more balls between the two grooves, and to provide a predetermined distance in the moving direction between the ball positioned in the front and the ball positioned in the rear.
しかし、可動子を移動方向に何度も往復移動させると、摩擦抵抗の影響を受けて前記ボールの位置ずれが生じて前記所定の間隔が徐々に狭くなることがあり、この場合には可動子を安定して駆動させることが困難となる。 However, if the mover is reciprocated many times in the moving direction, the ball may be displaced due to the effect of frictional resistance, and the predetermined interval may be gradually reduced. In this case, the mover It is difficult to drive the battery stably.
またボールが保持溝内に転動自在に設けられる構成のものでは、ボールが前記保持溝の端面に当接することがある。このとき、前記ボールと端面との間の摩擦抵抗が大きい場合には、可動子に発生した推力が減少したり、或いは当接の瞬間に前記可動子が浮き上がり、前記ボールが保持溝から脱輪する不具合が生じる。 Further, in the structure in which the ball is provided in the holding groove so as to be able to roll, the ball may come into contact with the end face of the holding groove. At this time, if the frictional resistance between the ball and the end surface is large, the thrust generated in the mover is reduced, or the mover is lifted at the moment of contact, and the ball is removed from the holding groove. A malfunction occurs.
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、溝の端部において可動子に発生した推力が減少したり、ボールが脱輪したりすることを有効に防止できるようにした静電アクチュエータを提供することを目的としている。 The present invention is for solving the above-described conventional problems, and it is possible to effectively prevent the thrust generated in the mover at the end of the groove from being reduced or the ball from being removed from the wheel. It aims to provide an actuator.
また本発明はボールが溝の端部に接触し、摩擦抵抗の増大や脱輪などの不具合が生じる前に、初期状態にリセットすることにより、前記不具合現象を未然に防止することが可能な静電アクチュエータの制御方法を提供することを目的としている。 In addition, the present invention is able to prevent the above-mentioned malfunction phenomenon by resetting it to the initial state before the ball contacts the end of the groove and malfunctions such as an increase in frictional resistance and wheel removal occur. It is an object of the present invention to provide a method for controlling an electric actuator.
本発明は、少なくとも、移動方向に沿って形成された第1の長溝を有する固定子と、同じく移動方向に沿って形成された第2の長溝を有するとともに前記固定子に対向した状態で前記移動方向に移動自在に設けられた可動子と、前記第1の長溝と前記第2の長溝との間に転動自在に配置された複数の転動体と、前記固定子に設けられた複数の固定子電極と、前記可動子に設けられた複数の可動子電極と、を有し、前記転動体が前記第1の長溝または第2の長溝の移動方向の端部に接触することなく移動できる所定の動作範囲長内において往復動作可能な静電アクチュエータであって、
前記第1の長溝と前記第2の長溝のうち少なくとも一方の長溝は、前記他方の長溝以下の長さ寸法で形成されており、且つ前記長さ寸法の短い一方の長溝の長さ寸法が、前記動作範囲長から転動体の直径を引いた長さの1/2倍の長さ寸法以上で形成されていることを特徴とするものである。
The present invention includes at least a stator having a first long groove formed along the moving direction, and a second long groove formed along the moving direction, and the movement in a state facing the stator. A movable element that is movable in a direction, a plurality of rolling elements that are arranged to roll between the first long groove and the second long groove, and a plurality of fixed elements that are provided on the stator. And a plurality of mover electrodes provided on the mover, and the rolling element can move without contacting the end of the first long groove or the second long groove in the moving direction. An electrostatic actuator that can reciprocate within the operating range length of
At least one of the first long groove and the second long groove is formed with a length dimension equal to or smaller than the other long groove, and the length dimension of the one long groove having the short length dimension is as follows: It is characterized by being formed with a length dimension equal to or more than ½ times the length obtained by subtracting the diameter of the rolling element from the operating range length.
本発明では、可動子と固定子に形成された長溝のうち、短い方の長溝の下限値を、可動子の動作範囲長から転動体の直径を引いた長さの1/2倍の長さ寸法以上の長さ寸法としている。このため、可動子を動作範囲長未満、好ましくは前記よりも多少の余裕を有する実用上の使用範囲長以下で使用する限りにおいては、ボールが前記短い長溝の端部に当たることを防止できる。このため、ボールが溝を乗り上げて脱輪することなどを防止することができる。 In the present invention, among the long grooves formed in the mover and the stator, the lower limit value of the shorter long groove is set to a length that is 1/2 times the length obtained by subtracting the diameter of the rolling element from the operation range length of the mover. The length is longer than the dimension. For this reason, as long as the mover is used below the operation range length, preferably below the practical use range length having a slight margin, the ball can be prevented from hitting the end of the short long groove. For this reason, it is possible to prevent the ball from getting on the groove and coming off the wheel.
またより好ましい上限値としては、例えば前記可動子を前記固定子上で前記移動方向の一方向に移動させたときに、前記可動子に形成された前記長溝のうち前記移動方向の末端側に設けられた長溝の前記末端側の位置に設けられた端部と、前記可動子に形成された前記長溝のうち前記末端側に設けられた長溝の先端側の位置に設けられた端部とが一致する第1の一致位置から、前記可動子を前記一方向とは逆側となる他方向に移動させたときに、前記可動子に形成された前記長溝のうち前記移動方向の末端側に設けられた長溝の前記末端側の位置に設けられた端部と、前記固定子に形成された前記長溝のうち前記末端側に設けられた長溝の先端側の位置に設けられた端部とが一致する第2の一致位置までの移動距離を駆動範囲長としたときに、
前記可動子の溝長と前記固定子の溝長のうち、前記長さ寸法の短い他方の長溝の長さ寸法が、前記駆動範囲長から前記転動体の直径を差し引いた長さ寸法の1/2倍の長さ寸法未満で形成される。
Further, as a more preferable upper limit value, for example, when the mover is moved in one direction of the moving direction on the stator, it is provided on the end side in the moving direction in the long groove formed in the mover. The end portion provided at the end side position of the long groove formed coincides with the end portion provided at the front end side position of the long groove provided at the end side among the long grooves formed in the mover. When the mover is moved in the other direction opposite to the one direction from the first coincidence position, the long groove formed in the mover is provided on the end side in the moving direction. The end provided at the end of the long groove coincides with the end provided at the tip of the long groove provided at the end among the long grooves formed in the stator. When the movement distance to the second matching position is the driving range length
Of the groove length of the mover and the groove length of the stator, the length dimension of the other long groove having the short length dimension is 1 / of the length dimension obtained by subtracting the diameter of the rolling element from the drive range length. Formed with less than twice the length dimension.
例えば、前記可動子に設けられた第2の長溝の長さ寸法が、前記固定子に設けられた第1の長溝の長さ寸法よりも長く形成したものとして構成できる。 For example, the length dimension of the second long groove provided in the mover can be configured to be longer than the length dimension of the first long groove provided in the stator.
上記において、前記第1の長溝および前記第2の長溝の短辺を形成する両端面の摩擦係数が、前記第1の長溝および前記第2の長溝の長辺を形成する内壁面の摩擦係数よりも小さいものが好ましい。 In the above, the friction coefficient of both end surfaces forming the short sides of the first long groove and the second long groove is determined from the friction coefficient of the inner wall surface forming the long sides of the first long groove and the second long groove. Is also preferable.
上記手段では、ボールが溝の端面に当たった場合に、ボールが前記端面を乗り上がることがなくなり、脱輪の頻度を少なくできる。 In the above means, when the ball hits the end face of the groove, the ball does not ride on the end face, and the frequency of wheel removal can be reduced.
また本発明は、少なくとも、移動方向に沿って形成された第1の長溝を有する固定子と、同じく移動方向に沿って形成された第2の長溝を有するとともに前記固定子に対向した状態で前記移動方向に移動自在に設けられた可動子と、前記第1の長溝と前記第2の長溝との間に転動自在に配置された転動体と、前記固定子に設けられた複数の固定子電極と、前記可動子に設けられた複数の可動子電極と、を有する静電アクチュエータの制御方法であって、
(a)前記可動子を、前記移動方向の一方に所定の距離だけ移動させる工程と、
(b)前記可動子を所定の中立位置に戻す工程と、
を経ることにより前記転動体が所定の位置に戻されることを特徴とするものである。
Further, the present invention includes at least a stator having a first long groove formed along the moving direction, and a second long groove formed along the moving direction and facing the stator. A mover provided movably in a moving direction, a rolling element arranged movably between the first long groove and the second long groove, and a plurality of stators provided on the stator An electrostatic actuator control method having an electrode and a plurality of mover electrodes provided on the mover,
(A) moving the mover by a predetermined distance in one of the moving directions;
(B) returning the mover to a predetermined neutral position;
The rolling element is returned to a predetermined position by passing through.
本発明では、前記可動子を移動方向の一方に移動させた後に中立位置に戻す(片側一往復)という簡単な工程で、静電アクチュエータの動作状態を初期状態に戻すことができる。このため、ボールが溝から抜け出す脱輪などを未然に防止することができる。 In the present invention, the operation state of the electrostatic actuator can be returned to the initial state by a simple process of moving the mover in one direction of movement and then returning it to the neutral position (one-way one-way reciprocation). For this reason, it is possible to prevent the ball from coming out of the groove.
さらには、前記工程(b)の後に、
(c)前記可動子を、前記一方とは逆となる前記移動方向の他方に所定の距離だけ移動させる工程と、
(d)前記可動子を、前記固定子上の所定の中立位置に戻す工程と、
を有するものとすることができる。
Furthermore, after the step (b),
(C) moving the mover by a predetermined distance to the other of the moving directions opposite to the one;
(D) returning the mover to a predetermined neutral position on the stator;
It can have.
上記工程(a)(b)だけでは完全にリセットすることができない場合には、続けて工程(c)(d)を行うことにより(両側に一往復)、確実に静電アクチュエータの動作状態を初期状態に戻すことが可能となる。 If the steps (a) and (b) alone cannot be completely reset, the steps (c) and (d) are subsequently performed (one reciprocation on both sides), so that the operation state of the electrostatic actuator can be surely changed. It is possible to return to the initial state.
また、前記所定の距離が、前記可動子を、前記固定子上の所定の中立位置から前記移動方向の一方又は他方に移動させたときに、前記所定の中立位置から前記いずれかの転動体がいずれかの前記第1の長溝の端部といずれかの前記第2の長溝の端部との間に挟まれるまでの転動範囲長であることが好ましい。 Further, when the predetermined distance moves the mover from a predetermined neutral position on the stator to one or the other in the moving direction, any one of the rolling elements from the predetermined neutral position It is preferable that the rolling range length is between the end of any one of the first long grooves and the end of any of the second long grooves.
上記手段では、可動子が移動する範囲を限ることができるため、リセット操作中の脱輪などの不具合を確実に防止することができる。 In the above means, since the range in which the mover moves can be limited, it is possible to reliably prevent problems such as wheel removal during the reset operation.
本発明の静電アクチュエータでは、ボールが溝の端部に位置することを防止することができる。 In the electrostatic actuator of the present invention, the ball can be prevented from being positioned at the end of the groove.
また、仮にボールが溝の端部に位置することとなっても、前記ボールが溝を乗り上がり難くし脱輪の防止ができ、脱輪に至らない場合でも可動子に発生した推力の低下を抑えることができる。 Further, even if the ball is positioned at the end of the groove, it is difficult for the ball to climb over the groove and the wheel can be prevented from being derailed. Can be suppressed.
また本発明では、ボールが脱輪する前に、静電アクチュエータの動作状態を初期状態にリセットすることができるため、前記脱輪を未然に防止することが可能である。 Further, in the present invention, since the operation state of the electrostatic actuator can be reset to the initial state before the ball is derailed, the derailment can be prevented in advance.
図1は本発明の第1の実施の形態を示す静電アクチュエータを示す斜視図、図2は図1のII−II線における静電アクチュエータの断面図、図3は固定子電極と可動子電極とが対向する状態を示すアクチュエータの断面図、図4は固定子電極の配置関係を示す固定子の平面図である。なお、図2では簡略化のため固定子電極および可動子電極を省略して示している。 1 is a perspective view showing an electrostatic actuator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the electrostatic actuator taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a stator electrode and a mover electrode. FIG. 4 is a plan view of the stator showing the arrangement relationship of the stator electrodes. In FIG. 2, the stator electrode and the mover electrode are omitted for simplification.
以下に説明する静電アクチュエータ10Aは、例えばズーム機能付きカメラのカメラ本体内に搭載され、レンズを光軸方向に沿って移動させる移動機構として使用されるものである。
The
図1に示すように、本発明の静電アクチュエータ10Aは、高さ方向の図示Z2側に設けられた固定子20と、図示Z1側に設けられた可動子30とを有している。
As shown in FIG. 1, the
前記固定子20は、移動方向であるY方向に延設された平板状の部材であり、例えばシリコン基材などで形成されている。本実施の形態では、前記固定子20の対向面20a(Z1側)の幅方向(X方向)の右端に、移動方向(Y方向)に沿って所定の溝長L1で直線的に延びる3本の案内溝(第1の長溝)21A(個別に21A1,21A2,21A3で示す)が一列に並べられた状態で形成されている。同様に、前記対向面20aの幅方向(X方向)の左端にも、移動方向(Y方向)に沿って所定の溝長L1で直線的に延びる3本の案内溝(第1の長溝)21B(個別に21B1,21B2,21B3で示す)が一列に並べられた状態で形成されている。左右一対の前記案内溝21A1と案内溝21B1、同じく左右一対の前記案内溝21A2案内溝21B2、同じく左右一対の前記案内溝21A3と案内溝21B3は互いに平行であり、前記固定子20の移動方向の端部からそれぞれ等しい位置に形成されている。さらに前記案内溝21Aと前記案内溝21Bは、幅方向に一定の寸法対W1で形成されている。
The
移動方向に一列に並ぶ前記案内溝21Aのうち、前記案内溝21A1と前記案内溝21A2との間、および前記案内溝21A2と前記案内溝21A3との間は、図示Y方向の板厚がΔL1からなる仕切り壁21a,21aでそれぞれ区切られている。同様に、前記案内溝21B1と前記案内溝21B2との間、および前記案内溝21B2と前記案内溝21B3との間も図示Y方向の板厚ΔL1からなる仕切り壁21b,21bでそれぞれ区切られている。
Of the
図3に示すように、前記案内溝21A,21Bの断面形状は、図示Z2方向に凹となる略V字形状(V溝)であり、シリコンウエハからなる前記固定子20の対向面20aに異方性エッチングを行うことにより形成されている。また前記案内溝21A,21Bの表面には、シリコン結晶を酸素中で高温に熱することにより、熱や汚れに強く且つ絶縁性に優れた酸化膜(図示せず)が形成されている。なお、前記酸化膜は、対向面20aの表面全体に形成した構成でもよいし、前記案内溝21A,3本の案内溝21Bを形成する傾斜状の内壁面の表面にのみ形成した構成であってもよい。そして、前記案内溝21A,21Bを形成する内壁面の面上で、且つ前記酸化膜の表面には、例えば金、銅、クロムなどを用いてメッキ処理して形成した導電部25が設けられている。前記導電部25の一端は、前記固定子20の対向面20a上に形成された引き出し線25aを介して外部に引き出されている。
As shown in FIG. 3, the cross-sectional shapes of the
各案内溝21Aおよび各案内溝21Bの移動方向の両端(短辺側)の端面22a,22b(仕切り壁21a,21aの両面を含む)には、前記導電部25は形成されず、前記酸化膜が露出している。酸化膜表面は前記導電部25の表面よりも金属との間の摩擦係数が小さい。このため、前記案内溝21A,21Bでは、前記V溝の長辺側に設けられた内壁面を形成する導電部25の表面よりも、前記短辺側の端面22a,22bの方が後述するボール表面の金属との摩擦抵抗が小さい状態にある。
The
一方、前記可動子30は、図示X方向の幅寸法は前記固定子20とほぼ同じであるが、移動(Y)方向の長さ寸法は、前記固定子20よりも短い寸法で形成されている。前記可動子30の対向面(Z2側の面)30aの幅方向(X方向)の左右両端には、移動方向に直線的に延びるとともに前記案内溝21A,21Bに対向する一対の保持溝(第2の長溝)31,32が設けられている。前記保持溝31,32も前記案内溝21A,21B同様に断面略V字形状(V溝)であり、その表面には酸化膜(図示せず)が形成され、さらにその表面には導電部35が形成されている。
On the other hand, the
前記保持溝31,32のY方向の両端には、端面31a,31aおよび端面32a,32aが形成されている。なお、前記端面31a,31a,32a,32aの移動方向の表面は、前記可動子30の前面30Aおよび後面30Bである。前記保持溝31,32の移動方向の終端に設けられた端面31a,31a,32a,32aには、前記端面22a,22b同様に酸化膜が露出されている。このため、前記保持溝31,32においても、前記V溝の内面に形成された前記導電部35よりも、前記端面31a,31a,32a,32aの方が、後述するボール表面の金属との摩擦抵抗が小さい状態にある。ここで、図2に示すように、前記可動子30側の前記左右一対の保持溝31,32の移動方向の溝長をL2とすると、第1の実施の形態では、前記保持溝31,32の溝長L2と前記固定子20側の各案内溝21A,21Bの溝長L1との間には、少なくともL1<L2の関係が成り立っている。
End faces 31a and 31a and end faces 32a and 32a are formed at both ends in the Y direction of the holding
図1及び図3に示すように、本実施の形態に示す前記固定子20は、その前記対向面20a上に凸型形状から形成される複数の固定子電極23を有している。前記固定子電極23は、移動(Y)方向に沿って所定の間隔で一列に並ぶ櫛歯状の電極が、前記移動方向とは直交する幅(X)方向に沿って複数列並べられたブラシ状電極である。前記複数の固定子電極23は、全体としてはマトリックス状(格子状または碁盤の目状ともいう)に規則正しく配列されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
なお、個々の前記固定子電極23は、立方体形状又は直方体形状で形成されている。また前記幅(X)方向に隣り合う固定子電極23と固定子電極23との間には所定の隙間寸法が形成されており、この隙間には後述する可動子電極33が配置される。
Each of the
同様に、前記可動子30の前記対向面30a上にも凸型形状からなる複数の可動子電極33が形成されている。前記可動子電極33は、移動(Y)方向に沿って一列に並ぶ櫛歯状の複数の電極が移動方向とは直交する幅(X)方向に複数列設けられており、全体としては略マトリックス状に規則正しく並べられている。個々の可動子電極33は、立方体形状又は直方体形状で形成されている。
Similarly, a plurality of
前記固定子電極23及び前記可動子電極33は、例えばシリコン基板の上に形成した導電層24,33Aの上に所定のピッチでマトリックス状に開口する複数の露出部を有するレジスト層が設けられ、前記露出部内に現れた前記導電層24,33Aの表面に銅などの導電性金属をZ方向に垂直にメッキ成長させることにより形成される。
The
一方の前記可動子電極33が形成される前記可動子30の導電層33Aは、前記対向面30aの表面に一枚からなる所定の面積で形成されており、個々の可動子電極33は導電層33Aを介して導通接続されている。すなわち、導電層33Aは個々の可動子電極33を導通接続する共通電極として機能している。前記導電層33Aは前記保持溝31,32の表面に形成された前記導電部35に接続されている。
A
他方、前記固定子電極23が形成される前記固定子20の導電層24は、図4に示すように一列ごとに分離された帯状をしている。一つの帯状の導電層24に形成された各可動子電極33(図4では6つ)は互いに導通接続されており、これらが一つの相電極を形成している。そして、移動(Y)方向において隣り合う相電極と相電極との間は絶縁されており、前記固定子電極23には複数の相電極が前記移動(Y)方向に沿って所定のピッチで配置されている。
On the other hand, the
なお、導電層24の端部24aは、固定子20に形成されたスルーホール26を介して固定子20の下面(Z2側の面)に導かれており、前記下面側に設けられた引き出し線27を介して外部に引き出されている。このため、前記固定子電極23には、前記引き出し線27を介して前記相電極ごとに異なるタイミングからなる電圧を印加することが可能とされている。また図4では、相電極をA相ないしE相の5極で示しているが、相電極の極数はこれに限られるものではない。
The
図1および図3に示すように、前記固定子20と可動子30とは互いの対向面20a,30aどうしを対向させた状態で組み立てられる。組み立て後の状態では、前記固定子20に設けられた固定子電極23と固定子電極23との間に前記可動子30側に設けられた可動子電極33が配置され、同時に前記可動子30側の可動子電極33と可動子電極33との間に前記固定子20の固定子電極23が配置される。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
またこの状態では、前記各案内溝21A1,21A2,21A3にはボール(転動体)41(個別に41a,41b,41cで示す)が一つづつ設けられ、同じく各案内溝21B1,21B2,21B3にボール42(個別に42a,42b,42cで示す)が一つづつ設けられる。 In this state, each guide groove 21A1, 21A2, 21A3 is provided with a ball (rolling element) 41 (indicated individually by 41a, 41b, 41c), and each guide groove 21B1, 21B2, 21B3 is also provided. One ball 42 (indicated by 42a, 42b and 42c individually) is provided.
前記3つのボール41a,41b,41cの上部は、前記可動子30側の図示X1側に設けられた一方の保持溝31に配置される。同様に、前記3つのボール42a,42b,42cの上部は、前記可動子30側の図示X2側に設けられた他方の前記可動子30側の保持溝32に配置される。
The upper parts of the three
このため、前記可動子30は、前記固定子20側の図示X1側の3つの案内溝21A内にそれぞれ設けられた3つのボール41と、同じく図示X2側の3つの案内溝21B内にそれぞれ設けられた3つのボール42とにより支持されている。この状態では、前記固定子20側の一方の対向面20aと前記可動子30側の他方の対向面30aとの間に、一定の隙間寸法hが形成されている。同時に、固定子20側の各固定子電極23の先端(上端)と可動子30側の導電層33Aとは隙間を介して対向し、同じく可動子30側の各可動子電極33の先端(下端)と固定子20側の導電層24とは隙間を介して対向している。
For this reason, the
なお、前記ボール41,42は、例えば硬質プラスチック材、硬質プラスチック材の表面を金または銅などの金属からなる導電層で覆ったもの、あるいはボール41,42そのものが金または銅などの導電体からなる金属球で形成されている。
The
この状態において、前記可動子30に対し移動方向(Y1−Y2方向)の力を与えると、前記複数のボール41,42が前記案内溝21A,21Bと保持溝31,32との間をそれぞれ転動するため、前記可動子30を前記移動方向に直線的に一定の水平姿勢を維持した状態で移動させることが可能とされている。すなわち、この実施の形態における前記案内溝21A,21B、前記保持溝31,32および複数のボール41,42は、前記可動子30を移動方向に案内するガイド部材として機能している。
In this state, when a force in the moving direction (Y1-Y2 direction) is applied to the
前記固定子20上に可動子30を組み込んだ状態では、図3に示すように、固定子20側から見た場合、前記幅(X)方向に隣り合う固定子電極23と固定子電極23との間に前記可動子電極33が接触することなく設けられている。同じく可動子30側から見た場合、前記可動子電極33と前記可動子電極33との間に前記固定子電極23が接触することなく設けられる。
In a state in which the
この状態では、一つの可動子電極33の側面(電極面)に、隣接する一つ側面(電極面)が面対向している。そして、前記固定子20側に設けられた複数の導電層24と前記可動子30側の電極層との間に所定の駆動電圧印加すると、前記固定子電極23の電極面と前記可動子電極33の電極面とが対向する部分にとの間に静電力が発生する。
In this state, one side surface (electrode surface) adjacent to the side surface (electrode surface) of one
このため、前記固定子20側の各相電極(各導電層24)と可動子30側の導電層33Aとの間に与える駆動電圧を所定のタイミングで切り換えることにより、前記可動子30を前記移動方向(Y1−Y2方向)に移動させることが可能な静電アクチュエータ10Aとして機能する。このため、静電アクチュエータ10Aの外部には、前記駆動電圧を所定のタイミングで切り換える電力制御部(図示せず)が設けられている。
For this reason, the
なお、電力制御部と各固定子電極23との間は、各相ごとに前記引き出し線27、スルーホール26および導電層24を介して接続される。また電力制御部と可動子電極33との間は、前記固定子20側に設けられた前記引き出し線25a、導電部25からボール41に接続され、さらに前記ボール41から可動子30側に設けられた前記導電部35と導電層33Aを介して接続される(図3参照)。
The power control unit and each
上記静電アクチュエータの動作および制御について説明する。
図5、図6および図7は静電アクチュエータの動作状態を示す図2同様の断面図である。図5ないし図7のAは可動子を移動方向の一方であるY1方向に移動した状態、図5ないし図7のBは可動子を移動方向の他方であるY2方向に移動した状態を示している。また図5はボールが案内溝の両側の端部に当接しない場合における可動子の移動範囲(実用上の使用範囲)を説明するための図であり、図6は図5の比較例としてボールが案内溝の両側の端部に当接する場合における可動子の移動範囲(動作範囲(使用範囲の上限))を説明するための図であり、図7はボールを無視した理想状態における可動子の移動範囲(駆動範囲(理想上の動作範囲))を説明するための図である。
The operation and control of the electrostatic actuator will be described.
5, 6 and 7 are cross-sectional views similar to FIG. 2, showing the operating state of the electrostatic actuator. 5 to 7A shows a state in which the mover is moved in the Y1 direction which is one of the moving directions, and B in FIGS. 5 to 7 shows a state in which the mover has been moved in the Y2 direction which is the other of the moving directions. Yes. FIG. 5 is a view for explaining the moving range (practical use range) of the mover when the ball does not contact the end portions on both sides of the guide groove. FIG. 6 shows the ball as a comparative example of FIG. FIG. 7 is a view for explaining a moving range (operation range (upper limit of use range)) of the mover when the abutment comes into contact with both ends of the guide groove. FIG. It is a figure for demonstrating a movement range (driving range (ideal operation range)).
なお、以下においては図面の都合上、主として図示X1側に設けられた一方の案内溝(第1の長溝)21A(21A1,21A2,21A3)、一方のボール41(41a,41b,41c)および一方の保持溝(第2の長溝)31を示して説明するが、これらの動作は図示X2側に設けられた他方の案内溝(第1の長溝)21B(21B1,21B2,21B3)、他方のボール41(42a,42b,42c)および他方の保持溝(第2の長溝)32においても同様である。 In the following, for the convenience of the drawing, one guide groove (first long groove) 21A (21A1, 21A2, 21A3), one ball 41 (41a, 41b, 41c) and one provided mainly on the X1 side in the figure are shown. The holding groove (second long groove) 31 is shown and described, but these operations are performed on the other guide groove (first long groove) 21B (21B1, 21B2, 21B3) provided on the X2 side in the drawing, and on the other ball The same applies to 41 (42a, 42b, 42c) and the other holding groove (second long groove) 32.
図2のAに示す初期状態(中立位置)では、各ボール41(41a,41b,41c)は前記固定子20側に左右3つづつ設けられた前記案内溝21A(21A1,21A2,21A3)の溝長L1の中心L1/2近傍にそれぞれ位置している。また可動子30側では、中央に位置する前記ボール41bが保持溝31の溝長L2の中心L2/2近傍に位置している。なお、前記ボール41aと前記ボール41bとの間、および前記ボール41bと前記ボール41cとの間は、ともに同じ一定の間隔に設定されている。
In the initial state (neutral position) shown in FIG. 2A, each of the balls 41 (41a, 41b, 41c) has three
図示しない前記電力制御部が駆動され、前記所定の駆動電圧が固定子電極23と可動子電極33との間に印加されると、図5および図6に示すように、可動子30が静電力によりY1方向またはY2方向に移動させられる。
When the power control unit (not shown) is driven and the predetermined drive voltage is applied between the
ここで、図5のA,Bに示す符号Luは、可動子30をY1方向およびY2方向に移動させたときに、ボール41a,41b,41cが、案内溝21A1,21A2,21a3および保持溝31のいずれの端面22aおよびいずれの端面31aにも当接することなく移動することが可能な可動子30の実用上の使用範囲長を示している。
Here, reference numeral Lu shown in FIGS. 5A and 5B indicates that when the
また図6のA,Bに示す符号Lmは可動子30の動作範囲長を示している。すなわち、動作範囲長Lmは可動子30をY1方向に移動させたときに、ボール41a,41b,41cが案内溝21A1,21A2,21a3の一方のy1側の各端面22aに当接した位置(図6のA参照)と、可動子30をY2方向に移動させたときに、ボール41a,41b,41cが案内溝21A1,21A2,21a3の他方のy2側の各端面22aに当接した位置(図6のB参照)との間の距離を示すものであり、これは前記使用範囲長Luの上限(最大値)としての意味を有している。
6 indicates the operation range length of the
なお、図6のAに示す状態では、移動時の下流側に位置するボール41aが、可動子30側の保持溝31の末端(Y2側)に位置する端面31aと固定子20側の案内溝21A1の先端(Y1)側の端面22aとの間に挟まれ、図6のBに示す状態では、移動時の下流側に位置するボール41cが、可動子30側の保持溝31の先端(Y1側)に位置する端面31aと固定子20側の案内溝21A1の末端(Y2)側の端面22aとの間に挟まれた状態にある。
In the state shown in FIG. 6A, the
この場合における前記案内溝21A1,21A2,21a3の各溝長L1は、動作範囲長(使用範囲の上限)Lmからボール41の直径Rを差し引いた長さ寸法の1/2倍以上である(L1≧(Lm−R)/2)。ただし、前記保持溝31の溝長L2よりは短い(L2>L1)。
In this case, the groove lengths L1 of the guide grooves 21A1, 21A2, and 21a3 are at least 1/2 times the length dimension obtained by subtracting the diameter R of the
次に、図7のA,Bに示す符号Ldは可動子30の理想上の動作範囲の長さ寸法(駆動範囲長)を示している。すなわち、図7のAは、ボール41を無視して考えた状態において、仮想的に可動子30を図示Y1方向に移動させた場合であって、可動子30側の保持溝31の移動方向の末端(Y2側)に位置する端面31aが、固定子20側の案内溝21A1の先端(Y1)側の端面22aと第1の一致位置Q1において一致した状態を示している。同様に図7のBは、ボール41を無視して考えた状態において、仮想的に可動子30を図示Y2方向に移動させた場合であって、可動子30側の保持溝31の先端(Y1側)に位置する端面31aが、固定子20側の案内溝21A3の末端(Y2)側の端面22aと第2の一致位置Q2において一致した状態を示している。そして、理想上の動作範囲長(駆動範囲長)Ldは、可動子30が、前記第1の一致位置Q1から前記第2の一致位置Q2まで移動方向に移動したときの移動距離を示すものである。なお、前記駆動範囲長Ldはボール41を無視して考えたときの理想状態における前記動作範囲長Lmの最大値としての意味を有している。
Next, a symbol Ld shown in FIGS. 7A and 7B indicates the length dimension (drive range length) of the ideal operating range of the
ここでの前記案内溝21A1,21A2,21a3の各溝長L1は、この駆動範囲長Ldからボールの直径Rを差し引いた長さの1/2倍の長さ寸法未満で形成されている((Ld−R)/2>L1)。 The groove lengths L1 of the guide grooves 21A1, 21A2, and 21a3 here are formed to be less than 1/2 the length of the driving range length Ld minus the diameter R of the ball (( Ld-R) / 2> L1).
上記で述べたことを整理すると、前記案内溝21A1,21A2,21a3の各溝長L1は、L2>(Ld−R)/2>L1≧(Lm−R)/2である。 In summary, the groove lengths L1 of the guide grooves 21A1, 21A2, and 21a3 are L2> (Ld−R) / 2> L1 ≧ (Lm−R) / 2.
このように、第1の実施の形態では、前記固定子20側の案内溝(第1の長溝)21Aと前記可動子30側の保持溝(第2の長溝)31のうち、短い方の溝である前記固定子20側の案内溝21Aの溝長L1の下限値を、前記使用範囲の上限である動作範囲長Lmからボール41の直径寸法Rを差し引いた長さ寸法の1/2倍以上としている(L1≧(Lm−R)/2)。
Thus, in the first embodiment, the shorter one of the guide groove (first long groove) 21A on the
前記実用上の使用範囲長Luと前記動作範囲長(使用範囲の上限)Lmとは、Lm>Luである。このため、可動子30を、前記動作範囲長(使用範囲の上限)Lm未満、好ましくは実用上の使用範囲長Lu以下で使用する限りにおいては、移動中のボール41が固定子20側の案内溝21Aの先端(Y1)側の端面22a、または末端(Y2)側の端面22aに当接することがない。すなわち、ボール41が、前記固定子20側の案内溝(第1の長溝)21Aまたは前記可動子30側の保持溝(第2の長溝)31のいずれの端面22a,端面31aにも接触することなく移動することができる。このため、ボール41の案内溝21Aからの脱輪を確実に防止することが可能となる。
The practical use range length Lu and the operation range length (upper limit of use range) Lm satisfy Lm> Lu. For this reason, as long as the
また可動子30が、何らかの原因で前記各ボール41に位置ずれが発生した場合であっても、前記各ボール41が前記固定子20側の案内溝21Aの前記図示Y1側またはY2側に位置する端面22aに当接した場合に起こり易い前記可動子30の脱輪を少なくすることが可能である。すなわち、前記端面22aの摩擦係数は、前記案内溝21A,21Bの内壁面に形成された導電部25や保持溝31に形成された導電部35の摩擦係数よりも小さい。このため、ボール41が前記案内溝21Aの端面22aに当接したときに、前記ボール41の表面と前記端面22aと間に発生する摺動摩擦抵抗は、前記ボール41の表面と前記導電部25および保持溝31と間に発生する摺動摩擦抵抗よりも小さくなる。よって、各ボール41が前記案内溝21Aの端面22aに当接したときには、前記各ボール41の表面と端面22aの表面で滑りが生じて、各ボール41はその場で空転する確率が高くなる。このため、各ボール41が前記端面22aを乗り上げて脱輪する頻度を少なくすることができる。
Even if the
次に、前記各ボール41に位置ずれが発生した場合に、前記位置ずれを解消するため制御方法(リセット方法)について説明する。
Next, a control method (reset method) will be described in order to eliminate the positional deviation when the positional deviation occurs in each of the
図8は静電アクチュエータのリセット方法を示す図2同様の断面図であり、Aは位置ずれ状態、Bは第1のリセット工程、Cは第1のリセット工程後の状態、Dは第2のリセット工程、Eは第2のリセット工程後の状態を示している。 FIG. 8 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 showing a reset method of the electrostatic actuator, wherein A is a misalignment state, B is a first reset step, C is a state after the first reset step, and D is a second state. The reset process, E, shows the state after the second reset process.
案内溝21A,21B内に設けられた可動子30が、図示Y1およびY2方向に何度も繰り返して往復移動すると、ボール41に位置ずれが生じる。図8のAは前記可動子30が何度も繰り返して往復移動した後の状態示している。
When the
図8のAに示すものは、可動子30が固定子20上の中立位置に位置すると、前記ボール41aが案内溝21A1の垂直二等分線P1の左側に、前記ボール41bが案内溝21A2の垂直二等分線P2の右側に、前記ボール41cが案内溝21A3の垂直二等分線P3の左側に位置ずれした場合を示している。
8A, when the
図8のBに示す第1のリセット工程では、前記可動子30が前記中立位置から前記動作範囲長Lmの略1/2に相当する距離(以下、「転動範囲長」という)Lrだけ図示Y1方向に移動させる。このとき、両端に位置するボール41a,41cが、案内溝21A1,21A3のY1側の端面22a,22aに当接する。
In the first reset process shown in FIG. 8B, the distance between the
図8のCに示すように、前記図8のBに示す状態から前記転動範囲長Lrだけ前記可動子30をY2方向に移動させて前記中立位置に戻した場合には、移動方向の前記両端に位置するボール41a,41cは前記垂直二等分線P1,P3に一致してこれらの位置ずれは解消されるが、中央のボール41bは図8Aに示す初期の位置から前記垂直二等分線P2に近づくものの未だ完全なる位置ずれを解消するまでには至らない状態である。そこで、第2のリセット工程を試みる。
As shown in FIG. 8C, when the
図8のDに示すように、前記第2のリセット工程では、可動子30が前記中立位置から前記転動範囲長Lrだけ図示Y2方向に移動させられる。このとき、すべてのボール41a,41b,41cが、案内溝21A1,21A2,21A3のY2側の端面22a,22a,22aと当接する位置に移動させられる。この状態では、前記ボール41aとボール41bの間およびボール41bとボール41cとの間が等距離に設定される。
As shown in FIG. 8D, in the second reset step, the
図8のEに示すように、前記図8のDに示す状態から、再び前記可動子30を転動範囲長Lrだけ図示Y1方向に移動させて前記中立位置に戻すと、前記3つのボール41a,41b,41cは前記垂直二等分線P1,P2,P3に一致するようになり、すべての前記ボール41a,41b,41cの位置ずれ状態を解消することができる。
As shown in E of FIG. 8, when the
なお、第1のリセット工程と第2のリセット工程とは、可動子30を移動させる方向が逆なだけであるから、これらの順番を入れ替えても同様の結果を得ることができる。
In addition, since the 1st reset process and the 2nd reset process are only the directions to which the needle |
このように、第1の実施の形態では、可動子30を一往復させるだけで、すなわちY1方向とY2方向に一度づつ移動させ、その後に中立位置に戻すという簡単な操作だけで、前記ボール41a,41b,41cに生じている位置ずれをリセットし、初期状態に戻すことができる。このため、このような制御を定期的に行うことにより、可動子30の脱輪を未然に防止することができる。
As described above, in the first embodiment, the
図9は本発明の第2の実施の形態を示す図2同様の断面図、図10は第2の実施の形態における動作状態を示す図6同様の断面図であり、Aは可動子を移動方向の一方であるY1方向に移動した状態、Bは可動子を移動方向の他方であるY2方向に移動した状態、図11は第2の実施の形態における動作状態を示す図7同様の断面図であり、Aは可動子を移動方向の一方であるY1方向に移動した状態、Bは可動子を移動方向の他方であるY2方向に移動した状態、図12は静電アクチュエータのリセット方法を示す図8同様の断面図であり、Aは位置ずれ状態、Bはリセット工程、Cは第1のリセット工程後の状態を示している。なお、図9ないし図12では、一方の案内溝21A、保持溝(第2の長溝)31Aおよびボール41のみを示しているが、他方の案内溝21B、保持溝(第2の長溝)32Aおよびボール42も同様である。
FIG. 9 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 showing the second embodiment of the present invention, FIG. 10 is a cross-sectional view similar to FIG. 6 illustrating the operating state in the second embodiment, and A is a mover of the mover FIG. 11 is a cross-sectional view similar to FIG. 7 showing the state of movement in the Y1 direction which is one of the directions, B is the state where the mover is moved in the Y2 direction which is the other of the movement directions, and FIG. A is a state where the mover is moved in the Y1 direction which is one of the moving directions, B is a state where the mover is moved in the Y2 direction which is the other of the moving directions, and FIG. 12 shows a method for resetting the electrostatic actuator. FIG. 9 is a cross-sectional view similar to FIG. 8, wherein A indicates a misalignment state, B indicates a reset process, and C indicates a state after the first reset process. 9 to 12, only one
図9ないし図12に第2の実施の形態として示す静電アクチュエータ10Bは、上記第1の実施の形態に示した静電アクチュエータ10Aとほぼ同じ構造である。このため、以下においては第1の実施の形態と異なる部分を中心に説明する。なお、上記静電アクチュエータ10Aと同一の部材については同一の符号を付して説明する。
The
図9に示すように、第2の実施の形態に示す静電アクチュエータ10Bでは、前記可動子30の対向面30aに設けられた保持溝(第2の長溝)31が、固定子20側の案内溝(第1の長溝)21A同様に移動方向に沿って3つに分割され、それぞれ同じ溝長で形成されている点で大きく異なる。
As shown in FIG. 9, in the
幅方向のX1側に設けられた3つの保持溝(第2の長溝)を31A(個別に31A1,31A2,31A3で示す)とし、X2側に設けられた3つの保持溝(第2の長溝)を32A(個別に32A1,32A2,32A3で示す)とすると、すべての前記保持溝31A1,31A2,31A3(保持溝32A1,32A2,32A3も同様)の移動(Y)方向の溝長はL3で一定である。 Three holding grooves (second long grooves) provided on the X1 side in the width direction are 31A (indicated individually by 31A1, 31A2, and 31A3), and three holding grooves (second long grooves) provided on the X2 side Is 32A (indicated by 32A1, 32A2, and 32A3 individually), the groove length in the movement (Y) direction of all the holding grooves 31A1, 31A2, and 31A3 (the same applies to the holding grooves 32A1, 32A2, and 32A3) is constant at L3. It is.
第2の実施の形態においては、図10のA,Bに示すように、可動子30を移動方向の一方に移動させたときに、各ボール41が各(第1の長溝)21Aの移動方向の先端側の端部と各保持溝31Aの移動方向の末端側の端部との間に挟まれた位置(図10のA参照)から、可動子30を移動方向の他方に向けて移動させたときに各ボール41が各(第1の長溝)21Aの移動方向の先端側の端部と各保持溝31Aの移動方向の末端側の端部との間に挟まれた位置(図10のB参照)までにおける前記可動子30の移動距離が動作範囲長Lmである。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 10A and 10B, when the
第2の実施の形態においても前記固定子20側の案内溝(第1の長溝)21Aと前記可動子30側の保持溝(第2の長溝)31Aのうち、短い方の溝の溝長L1又はL3(同じ場合には双方の溝長)の下限値を、上述の前記使用範囲の上限である動作範囲長Lmからボール41の直径Rを差し引いた長さ寸法の1/2倍以上に設定している(L1,L3≧(Lm−R)/2)。なお、この場合の上限値は、上記駆動範囲長Ldからボール41の直径Rを差し引いた長さの1/2倍の長さ寸法未満である((Ld−R)/2>L1,L3)。
Also in the second embodiment, of the guide groove (first long groove) 21A on the
このため、可動子30を前記動作範囲長Lm未満、好ましくは実用上の使用範囲長Lu以下の範囲内で使用する限り、前記ボール41が、前記案内溝21Aの端面22aまたは前記保持溝31Aの両端の端面31a,32aに当たる頻度を少なくすることができる。
Therefore, as long as the
また上記のように、前記保持溝31Aの両端の端面31a,31aは、導電部35の表面よりも摩擦係数が小さい。このため、第2の実施の形態に示す静電アクチュエータ10Bにおいても同様に、何らかの原因で前記各ボール41に位置ずれが発生し、前記各ボール41が前記固定子20側の案内溝21A,21Bの前記図示Y1側またはY2側に位置する端面22aに当接した場合や、前記各ボール4が前記可動子30側の保持溝31Aの前記図示Y1側またはY2側に位置する端面31a,31aに当接した場合に、起こり易い前記可動子30の脱輪の頻度を少なくすることが可能である。
As described above, the end surfaces 31 a and 31 a at both ends of the holding
図11のAに示すように、ボール41を無視し、仮想的に可動子30を図示Y1方向に移動させた場合を考えたときに、可動子30側の移動方向の末端(Y2側)に位置する保持溝31A1の端面31aが、固定子20側の案内溝21A1の先端(Y1)側の端面22aと一致する位置が第1の一致位置Q1である。同様に図11のBに示すように、ボール41を無視し、仮想的に可動子30を図示Y2方向に移動させた場合を考えたときに、可動子30側の移動方向の末端(Y1側)に位置するの保持溝31A3の末端(Y1側)に位置する端面31aが、固定子20側の案内溝21A3の移動方向の先端(Y2)側の端面22aと一致する位置が第2の一致位置Q2である。そして、第2の実施の形態においても、駆動範囲長Ld(理想上の動作範囲長)とは、可動子30が前記第1の一致位置Q1から前記第2の一致位置Q2まで移動方向に移動したときの移動距離を示すものである。なお、最初に可動子30が図11Bの位置(このときには、Q2が第1の一致位置に相当する)にあり、次に可動子30がY1方向に移動して図11Bの位置((このときには、Q1が第2の一致位置に相当する)にある場合であっても、駆動範囲長Ldは同じ長さ寸法である。
As shown in FIG. 11A, when the case where the
ここでの前記案内溝21Aの各溝長L1と保持溝31Aの溝長L3のうち短い方の長さ寸法は、上記第1の実施の形態同様に、前記駆動範囲長Ldからボールの直径Rを差し引いた長さ寸法の1/2倍の長さ寸法未満で形成されている((Ld−R)/2>L1,L3)。
Here, the shorter length of the groove length L1 of the
次に、上記第2の実施の形態において、前記各ボール41,42に位置ずれが発生した場合に、前記位置ずれを解消する静電アクチュエータの制御方法(リセット方法)について説明する。
Next, a description will be given of an electrostatic actuator control method (reset method) that eliminates the displacement when the
図12のAに示すように、可動子30を何度の繰り返し往復移動させると、その動作中の各ボール41a,41b,41cに位置ずれ発生する場合がある。なお、図12Aは、一例としてボール41cが垂直二等分線P3に一致しているときに、ボール41a,41bが垂直二等分線P1,P2の右側の位置に位置ずれしている状態を示している。
As shown in FIG. 12A, when the
図12のBに示すように、最初のリセット工程では、前記可動子30を前記中立位置から上記同様に前記転動範囲長Lrだけ図示Y1方向に移動させる。このとき、すべてのボール41a,41b,41cが、前記保持溝31A1,31A2,31A3のY2側の端面31a,31a,31aに押されて移動させられる。そして、すべてのボール41a,41b,41cが、前記保持溝31A1,31A2,31A3のY2側の端面31a,31a,31aと前記案内溝21A1,21A2,21A3のY1側の端面22a,22a,22aとの間に挟まれる状態に保持される。この状態では、前記ボール41aとボール41bの間およびボール41bとボール41cとの間が等距離に設定される。
As shown in FIG. 12B, in the first reset step, the
次に、図12のCに示すように、前記図12のBに示す状態から前記可動子30を前記転動範囲長LrだけY2方向に移動させて前記中立位置に戻すと、前記3つのボール41a,41b,41cが前記垂直二等分線P1,P2,P3に一致するようになり、すべての前記ボール41a,41b,41cの位置ずれ状態が解消される。
Next, as shown in FIG. 12C, when the
なお、図12のBに示すリセット工程においては、可動子30を前記中立位置から前記転動範囲長Lrだけ図示Y2方向に移動させるものであってもよい。
In the reset process shown in FIG. 12B, the
このように、第2の実施の形態では、可動子30を片側一往復、すなわち可動子30を図示Y1方向またはY2方向に前記転動範囲長Lr(動作範囲長Lmの略1/2に相当する距離)だけ移動させ、その後に中立位置に戻すという簡単な操作だけで、前記ボール41a,41b,41cに生じている位置ずれをリセットし、初期状態に戻すことができる。
As described above, in the second embodiment, the
したがって、このようなリセット操作を定期的に行うことにより、ボールを初期状態に戻すことができ、可動子30の脱輪などを未然に防止することが可能なる。
Therefore, by periodically performing such a reset operation, the ball can be returned to the initial state, and it is possible to prevent the
上記第1の実施形態では、固定子側の案内溝の溝長が可動子側の保持溝の溝長よりも長い場合を用いて説明したが、前記案内溝と前記保持溝の溝長の長さは相対的な関係にある。このため、可動子側の保持溝の溝長が固定子側の案内溝の溝長よりも長い場合には、両者の関係を入れ替えれば同様に機能させることができることが可能である。 In the first embodiment, the case where the length of the guide groove on the stator side is longer than the length of the holding groove on the mover side is described. However, the length of the guide groove and the holding groove is long. There is a relative relationship. For this reason, when the groove length of the holding groove on the mover side is longer than the groove length of the guide groove on the stator side, it can be made to function in the same manner by exchanging the relationship between the two.
10 静電アクチュエータ
20 固定子
21A,21A1,21A2,21A3 X1側の案内溝(第1の長溝)
21B,21B1,21B2,21B3 X2側の案内溝(第1の長溝)
22a,22b 案内溝の端面
23 固定子電極
25 導電部
30 可動子
31,31A,31A1,31A2,31A3 X1側の保持溝(第2の長溝)
32,32A,32A1,32A2,32A3 X2側の保持溝(第2の長溝)
31a,32a 保持溝(第2の長溝)の端面
33 可動子電極
33A 導電層
35 導電部
41,41a,41b,41c X1側のボール(転動体)
42,42a,42b,42c X2側のボール(転動体)
L1 案内溝(第1の長溝)の溝長
L2,L3 保持溝(第2の長溝)の溝長
Ld 駆動範囲長
Lm 動作範囲長
Lr 転動範囲長
Lu 実用上の使用範囲長
10
21B, 21B1, 21B2, 21B3 X2 side guide groove (first long groove)
22a,
32, 32A, 32A1, 32A2, 32A3 X2 side holding groove (second long groove)
31a,
42, 42a, 42b, 42c X2 side ball (rolling element)
L1 Guide groove (first long groove) groove length L2, L3 Holding groove (second long groove) groove length Ld Driving range length Lm Operating range length Lr Rolling range length Lu Practical use range length
Claims (7)
前記第1の長溝と前記第2の長溝のうち少なくとも一方の長溝は、前記他方の長溝以下の長さ寸法で形成されており、且つ前記長さ寸法の短い一方の長溝の長さ寸法が、前記動作範囲長から転動体の直径を引いた長さの1/2倍の長さ寸法以上で形成されていることを特徴とする静電アクチュエータ。 At least a stator having a first long groove formed along the moving direction, and a second long groove formed along the moving direction, and movable in the moving direction in a state of facing the stator A plurality of rolling elements disposed in a freely movable manner between the first long groove and the second long groove, a plurality of stator electrodes provided on the stator, A plurality of mover electrodes provided on the mover, and a predetermined operating range length in which the rolling element can move without contacting an end of the first long groove or the second long groove in the moving direction. An electrostatic actuator capable of reciprocating movement in,
At least one of the first long groove and the second long groove is formed with a length dimension equal to or smaller than the other long groove, and the length dimension of the one long groove having the short length dimension is as follows: An electrostatic actuator characterized in that it is formed with a length dimension equal to or more than ½ times the length obtained by subtracting the diameter of the rolling element from the operating range length.
前記可動子の溝長と前記固定子の溝長のうち、前記長さ寸法の短い他方の長溝の長さ寸法が、前記駆動範囲長から前記転動体の直径を差し引いた長さ寸法の1/2倍の長さ寸法未満で形成される請求項1記載の静電アクチュエータ。 When the movable element is moved on the stator in one direction of the moving direction, the position of the long groove provided on the terminal side in the moving direction among the long grooves formed in the movable element on the terminal side From the first coincidence position in which the end provided on the distal end side of the long groove provided on the end side of the long groove formed on the movable element coincides with the end provided on the mover, When the mover is moved in the other direction opposite to the one direction, among the long grooves formed in the mover, at the position on the end side of the long groove provided on the end side in the moving direction. The moving distance to the second coincidence position where the provided end and the end provided at the position on the distal end side of the long groove provided on the end side among the long grooves formed in the stator coincide with each other Is the drive range length,
Of the groove length of the mover and the groove length of the stator, the length dimension of the other long groove having the short length dimension is 1 / of the length dimension obtained by subtracting the diameter of the rolling element from the drive range length. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the electrostatic actuator is formed with a length dimension less than twice.
(a)前記可動子を、前記移動方向の一方に所定の距離だけ移動させる工程と、
(b)前記可動子を所定の中立位置に戻す工程と、
を経ることにより前記転動体が所定の位置に戻されることを特徴とする静電アクチュエータの制御方法。 At least a stator having a first long groove formed along the moving direction, and a second long groove formed along the moving direction, and movable in the moving direction in a state of facing the stator A movable element provided on the stator, a rolling element disposed so as to roll between the first long groove and the second long groove, a plurality of stator electrodes provided on the stator, and the movable A control method of an electrostatic actuator having a plurality of mover electrodes provided on the child,
(A) moving the mover by a predetermined distance in one of the moving directions;
(B) returning the mover to a predetermined neutral position;
The method of controlling an electrostatic actuator, wherein the rolling element is returned to a predetermined position by passing through the above.
(c)前記可動子を、前記一方とは逆となる前記移動方向の他方に所定の距離だけ移動させる工程と、
(d)前記可動子を、前記固定子上の所定の中立位置に戻す工程と、
を有する請求項5記載の静電アクチュエータの制御方法。 After step (b)
(C) moving the mover by a predetermined distance to the other of the moving directions opposite to the one;
(D) returning the mover to a predetermined neutral position on the stator;
The method for controlling an electrostatic actuator according to claim 5.
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JP2006314448A JP2008131753A (en) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | Electrostatic actuator and control method therefor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4663035B2 (en) * | 2008-09-29 | 2011-03-30 | パナソニック株式会社 | Vibration power generator, vibration power generation device, and communication device equipped with vibration power generation device |
-
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- 2006-11-21 JP JP2006314448A patent/JP2008131753A/en not_active Withdrawn
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