JP2009273253A - 慣性駆動アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固定部材と、固定部材に接続され、第1及び第2の方向とに微小変位を発生する変位発生手段と、変位発生手段が発生した微小変位によって往復運動する振動基板と、振動基板上に配置され、慣性に基づく移動が可能な移動体と、移動体に接続され、電流印加によって、移動体に電磁気力を作用させることによって、移動体と振動基板との間の摩擦力を制御する駆動手段と、振動基板の平面上に、移動体と絶縁体層を介して対向配置され、かつ、移動体の移動に伴い移動体との対向面積が連続的に増加もしくは連続的に減少するように形成された、位置検出機能を備える検出電極と、移動体と検出電極との間の静電容量を検出することによって、移動体の位置を検出する位置検出手段と、を具備する。
【選択図】図1
Description
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係る慣性駆動アクチュエータについて図面を参照しながら説明する。
まず、図1、図2を参照しつつ、第1実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ10の駆動原理について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ10の構成を示す斜視図である。慣性駆動アクチュエータ10においては、固定基板11上に振動基板13が載置されるとともに、圧電素子12の一端が固定部材11に固定され、他端は振動基板13の一端に固定されている。振動基板13上には圧電素子12の振動方向に移動可能な移動体24が配置されている。移動体24の下面には吸着部24aが形成されており、移動体24の上面、すなわち振動基板13と対向する面と反対側の面には突起24bが設けられている。この突起24bには外周面に沿ってコイル25が配置されている。固定基板11及び/又は振動基板13は、磁性体(例えば鉄、磁性を持つステンレス)からなっており、吸着部24aもまた磁性体である。吸着部24aの底面は振動基板13に接触しており、コイル25に電流を印加すると磁界が発生する。発生した磁界は、磁性体である移動体24を通り、これにより吸着部24aにも磁界が生じる。このように吸着部24aに発生した磁界によって、磁性体である振動基板13及び/又は固定部材11に対し磁気吸着力が発生するため、移動体24は振動基板13又は固定基板11に吸着される。また、固定基板11の底面には永久磁石19が配置されており、固定基板11及び/又は振動基板13を吸引する。なお、図示はしないが、振動基板13の圧電素子12が固定されている端面とは反対の端面と、固定基板11と、の間にばねが配置されている。
一方、移動体24を右に移動させる場合には、図2(a)に示すように、圧電素子12への印加波形を立ち下げて圧電素子12を急激に縮める際に、コイル25に電流を流し磁界を発生させればよい。以上が第1実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ10の基本的な駆動原理である。
次に、本発明の第2実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ60について、図7、図8を参照しつつ説明する。図7(a)は第2実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ60の構成を示す概観図であって、位置検出手段51及び駆動手段62以外の構成要素については平面図で示す。図7(b)は、慣性駆動アクチュエータ60の構成を示す側面図である。なお、図7(b)では、位置検出手段51及び駆動手段62の図示を省略している。図8は、第2実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ60における駆動検出波形を示したグラフであって、移動体44が右に移動するときの波形を示している。図8(a)は圧電素子32への印加波形を、(b)はコイル45への印加波形を、(c)は電極35への印加波形を、(d)は移動体44からの出力波形を、(e)は位置検出手段51からの出力波形を、それぞれ示す。なお、第1実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ30と同様の部材については同じ参照符号を使用する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
つづいて、本発明の第3実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ70について、図9、図10を参照して説明する。図9は、第3実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ70の構成を示す概観図であって、位置検出手段91及び駆動手段92以外の構成要素については平面図で示す。図10は、第3実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ70における駆動検出波形を示したグラフであって、移動体84を右へ、移動体86を左へ、それぞれ移動させるときの波形を示している。図10(a)は圧電素子32への印加波形を、(b)はコイル85への印加波形を、(c)はコイル87への印加波形を、(d)は電極76への印加波形を、(e)は移動体84からの出力波形を、(f)は移動体86からの出力波形を、(g)は位置検出手段91からの出力波形を、それぞれ示す。なお、第1実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ30と同様の部材については同じ参照符号を使用する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
次に、図11、図12を参照しつつ、本発明の第4実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ100について説明する。図11は、第4実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ100の構成を示す概観図であって、位置検出手段121及び駆動手段122以外の構成要素については平面図で示す。図12は、慣性駆動アクチュエータ100の駆動波形を示すグラフであって、上段のグラフは圧電素子32への印加波形を示し、中段のグラフはコイル115への印加波形を示し、下段のグラフはコイル117への印加波形を示す。また、図12(a)は、移動体114を右へ、移動体116を左へ、それぞれ移動させるときの波形を示しており、(b)は、移動体114を左へ、移動体116を右へ、それぞれ移動させるときの波形を示している。なお、第1実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ30と同様の部材については同じ参照符号を使用する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
11 固定部材
12 圧電素子(変位発生手段)
13 振動基板
24 移動体
24a 吸着部
24b 突起
25 コイル
30 慣性駆動アクチュエータ
31 固定基板
32 圧電素子(変位発生手段)
33 振動基板
34b 突起
34 ばね
35、36 電極(検出電極)
38 絶縁膜
44 移動体
44b 突起
45 コイル
51 位置検出手段
52 駆動手段
60 慣性駆動アクチュエータ
62 駆動手段
70 慣性駆動アクチュエータ
75、76、77 電極(検出電極)
84、86 移動体
84b、86b 突起
85、87 コイル
91 位置検出手段
92 駆動手段
100 慣性駆動アクチュエータ
105、106 電極(検出電極)
114、116 移動体
114b、116b 突起
115、117 コイル
121 位置検出手段
122 駆動手段
151 位置検出手段
Claims (6)
- 固定部材と、
前記固定部材に接続され、第1の方向とその逆の第2の方向とに変位を発生する変位発生手段と、
前記変位発生手段が発生した前記変位によって往復運動する振動基板と、
前記振動基板上に配置され、慣性に基づく移動が可能な移動体と、
前記移動体に接続され、電流を印加することによって、前記移動体に電磁気力を作用させることによって、前記移動体と前記振動基板との間の摩擦力を制御する駆動手段と、
前記振動基板の平面上に、前記移動体と絶縁体層を介して対向するように配置され、かつ、前記移動体の移動に伴い前記移動体との対向面積が連続的に増加もしくは連続的に減少するように形成された、位置検出機能を備える検出電極と、
前記移動体と前記検出電極との間に生じる静電容量を検出することによって、前記移動体の位置を検出する位置検出手段と、
を具備することを特徴とする慣性駆動アクチュエータ。 - 前記検出電極は前記移動体の移動方向に対して2つに分割されており、前記移動体は前記分割された2つの電極にまたがるように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の慣性駆動アクチュエータ。
- 前記移動体は前記駆動手段によって印加された電流によって電磁気力を発生するコイルを備え、前記2つに分割された電極の一方の電極の配線は前記コイルの信号線と同一の配線で前記駆動手段に接続され、他方の電極は前記コイルのGND線と同一の配線でGNDに接地され、前記位置検出手段が前記移動体と前記検出電極との間に生じる静電容量を検出するタイミングは、前記駆動手段により、前記移動体を移動させた後であることを特徴とする請求項2に記載の慣性駆動アクチュエータ。
- 前記コイルを備えた移動体が移動方向と垂直方向に複数存在し、前記駆動手段は前記複数のコイルに独立に電流を印加することによって、前記振動部材と前記移動体との間の磁気吸着力を独立に変化させることを特徴とする請求項3に記載の慣性駆動アクチュエータ。
- 前記検出電極は前記移動体の移動方向に対して3つに分割されており、前記コイルを備えた移動体が移動方向に複数存在し、前記駆動手段は前記複数のコイルに独立に電流を印加することによって、前記振動部材と前記移動体との間の磁気吸着力を独立に変化させることを特徴とする請求項3に記載の慣性駆動アクチュエータ。
- 前記移動方向に分割された3つの電極のうち隣り合わない2つの電極の配線は共通であることを特徴とする請求項5に記載の慣性駆動アクチュエータ。
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