JP2019009879A - 振動型アクチュエータおよび切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大変位かつ小型化可能な振動型アクチュエータの提供。
【解決手段】伸縮する駆動部材１１０と、駆動部材１１０の一端部に接続される第一固定部材１２１と、他端部に接続される第二固定部材１２２と、第一固定部材１２１、および、第二固定部材１２２を固定する基台１２３と、第一固定部材１２１に対し第一関節３０１を介して往復回動可能に接続される第一揺動部材１３１と、先端との距離よりも、第一関節３０１との距離が短い第一揺動部材１３１の部分に接続される第二関節３０２とを備え、第一関節３０１、第一揺動部材１３１、および、第二関節３０２を介して駆動部材１１０と第一固定部材１２１とが接続される振動型アクチュエータ。
【選択図】図１

Description

本発明は振動型アクチュエータ、および、振動型アクチュエータを備えた切断装置に関する。

切断装置の１つである往復式電磁振動型アクチュエータを用いる電気かみそりは、例えば特許文献１に提案されている。

往復式電磁振動型アクチュエータは電気かみそりのヘッド部内に配置される。往復式電磁振動型アクチュエータは、電気かみそりのヘッド部内に固定された固定子と、電気かみそりのヘッド部内で往復動可能に支持された可動子とを含む。

固定子は例えば電磁石であり、可動子例えば永久磁石を有する。可動子は内刃に接続される。内刃はヘッド部に装着される網目状の外刃に覆われる。

固定子への通電により可動子が往復動（リニア駆動）を行う。髭のような体毛は外刃の編み目を介してヘッド部内に導入されて、外刃と内刃とで剃られる。

特開平７−２６５５６０号公報

しかしながら、前記従来の往復式電磁振動型アクチュエータの構成では、駆動源にコイルを含む電磁石や永久磁石を必要とするため、小型化が困難となる課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、大変位かつ小型化が可能な振動型アクチュエータ、および、切断装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の振動型アクチュエータは、第一作用体を振動させる振動型アクチュエータであって、電圧または磁界により伸縮する駆動部材と、伸縮方向において前記駆動部材の一端部に接続される第一固定部材と、伸縮方向において前記駆動部材の他端部に接続される第二固定部材と、前記第一固定部材、および、前記第二固定部材が所定の距離で固定される基台と、前記第一固定部材に対し第一関節を介して往復回動可能に接続され、前記第一作用体と接続される部分である第一作用部を有する第一揺動部材と、前記第一作用部との距離よりも、前記第一関節との距離が短い前記第一揺動部材の部分に接続される第二関節とを備え、前記第一関節、前記第一揺動部材、および、前記第二関節を介して前記駆動部材と前記第一固定部材とが接続される振動型アクチュエータである。

これによって、第一固定部材と接続される第一関節が支点、駆動部材と接続される第二関節が力点、第一作用部が作用点のテコとなるため、小型、または、薄型構造でありながら、大変位が可能となる。

本発明の振動型アクチュエータは大変位かつ小型化が可能である。

図１は、実施の形態１に係る振動型アクチュエータを第一作用体と共に示す斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る振動型アクチュエータを分解して示す斜視図である。 図３は、実施の形態１に係る振動型アクチュエータの動作について示す図であり、上面図、側面図、斜視図を一度に示す図である。 図４は、実施の形態２に係る振動型アクチュエータを示す斜視図である。 図５は、実施の形態２に係る振動型アクチュエータを示す上面図である。 図６は、実施の形態２における振動型アクチュエータの動作を示す図である。 図７は、実施の形態３に係る振動型アクチュエータの動作について示す図であり、上面図、側面図、斜視図を一度に示す図である。 図８は、実施の形態３に係る振動型アクチュエータの動作を示す図である。 図９は、実施の形態４に係る振動型アクチュエータの動作について示す図であり、上面図、側面図、斜視図を一度に示す図である。 図１０は、実施の形態４に係る振動型アクチュエータを分解して示す斜視図である。 図１１は、実施の形態４に係る振動型アクチュエータの駆動部材が伸長した場合の動作ついて示す図であり、上面図、側面図、斜視図を一度に示す図である。 図１２は、実施の形態４に係る振動型アクチュエータの駆動部材が収縮した場合の動作ついて示す図であり、上面図、側面図、斜視図を一度に示す図である。 切断装置の外観を示す斜視図である。

本発明の振動型アクチュエータの１つは、第一作用体を振動させる振動型アクチュエータであって、電圧または磁界により伸縮する駆動部材と、伸縮方向において前記駆動部材の一端部に接続される第一固定部材と、伸縮方向において前記駆動部材の他端部に接続される第二固定部材と、前記第一固定部材、および、前記第二固定部材が所定の距離で固定される基台と、前記第一固定部材に対し第一関節を介して往復回動可能に接続され、前記第一作用体と接続される部分である第一作用部を有する第一揺動部材と、前記第一作用部との距離よりも、前記第一関節との距離が短い前記第一揺動部材の部分に接続される第二関節とを備え、前記第一関節、前記第一揺動部材、および、前記第二関節を介して前記駆動部材と前記第一固定部材とが接続される振動型アクチュエータである。

これによって、第一固定部材と接続される第一関節が支点、駆動部材と接続される第二関節が力点、第一揺動部材の第一作用部が作用点のテコとなるため、小型、または、薄型構造でありながら、大変位駆動が可能となる。

また、前記第二固定部材と前記第一揺動部材の前記第一作用部との間に配置される第二揺動部材と、前記第一作用部と第三関節を介して一端部が接続され、前記第二揺動部材と第四関節を介して他端部が接続され、前記第一作用部と前記第二揺動部材との間に架橋状に配置される第一接続体と、それぞれの延在方向が前記第一接続体と略平行となるように配置され、前記第二固定部材と一端部が接続され、前記第四関節とずれた位置において前記第二揺動部材と第五関節を介して他端部が接続され、前記第二固定部材と前記第二揺動部材との間に架橋状に配置される第二接続体とを備えてもよい。

これによって、さらに第一作用体の変位を大きくすることができる。

さらに第二作用体を振動させる前記振動型アクチュエータであって、前記第一固定部材、および、前記第二固定部材の一方に対し第六関節を介して往復回動可能に接続され、前記第二作用体と接続される部分である第二作用部を有する第三揺動部材と、前記第二作用部との距離よりも、前記第六関節との距離が短い前記第三揺動部材の部分に接続される第七関節とを備えてもよい。

これによって、１つの駆動部材で２つの作用体を変位させることができ、２つの作用体を相互に逆方向となるように振動させることで、小型、または、薄型構造でありながら、カウンター駆動が可能となる。

また、前記第一固定部材、および、前記第二固定部材の前記第三揺動部材が接続されていない方と前記第三揺動部材の前記第二作用部との間に配置される第四揺動部材と、前記第二作用部と第八関節を介して一端部が接続され、前記第四揺動部材と第九関節を介して他端部が接続され、前記第二作用部と前記第二揺動部材との間に架橋状に配置される第三接続体と、それぞれの延在方向が前記第三接続体と略平行となるように配置され、前記第一固定部材、および、前記第二固定部材の前記第三揺動部材が接続されていない方と一端部が接続され、前記第九関節とずれた位置において前記第四揺動部材と第十関節を介して他端部が接続され、前記第一固定部材、および、前記第二固定部材の前記第三揺動部材が接続されていない方と前記第四揺動部材との間に架橋状に配置される第四接続体とを備えてもよい。

また、前記駆動部材による前記第二揺動部材の揺動と前記第四揺動部材の揺動とが相互に逆向きになるように、前記第二揺動部材における前記第四関節と前記第五関節との位置関係、および、前記第四揺動部材における前記第九関節と前記第十関節との位置関係が決定してもよい。

また、前記第二接続体は、第十一関節を介して第五揺動部材に接続され、前記第五揺動部材は、第十二関節を介して前記第二固定部材に接続され、前記駆動部材は、第十三関節を介して前記第五揺動部材に接続され、前記第四接続体は、第十四関節を介して第六揺動部材に接続され、前記第六揺動部材は、第十五関節を介して前記第一固定部材、および、前記第二固定部材の前記第三揺動部材が接続されていない方と接続され、前記駆動部材は、第十六関節を介して前記第六揺動部材に接続されるものでもよい。

これらによって、２つの作用体の変位をさらに大きくすることができる。また、２つの作用体をカウンター駆動させることにより大変位でも全体として振動の少ない振動型アクチュエータを提供できる。

また、第三関節を介して前記第一揺動部材の第一作用部に接続される直動体と、前記直動体の往復直動をガイドするガイド部材とを備えてもよい。

これによって、テコに基づく大変位の往復回動を往復直動に変換することができ、作用体を往復直動させることが可能となる。

また、前記第一関節、および、前記第二関節を含む関節の少なくとも１つは、弾性変形により接続された部材の回動を許容してもよい。

また、前記関節の少なくとも１つは、弾性変形する板形状の板状部を備え、前記板状部の厚さ方向への回動を弾性変形により許容し、他の方向への回動を抑制してもよい。

これらによって、軸体と軸受などの複雑な機構を用いることなく、簡単な構成で駆動部材の伸縮を大きな変位に変換することができ、振動型アクチュエータの小型化を図ることが可能となる。

次に、本発明に係る振動型アクチュエータおよび切断装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明に係る振動型アクチュエータおよび切断装置の一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る振動型アクチュエータを第一作用体と共に示す斜視図である。

図２は、実施の形態１に係る振動型アクチュエータを分解して示す斜視図である。

これらの図に示すように、振動型アクチュエータ１００は、第一作用体２０１である切断装置の刃を駆動させる振動型アクチュエータである。

図中のＸ軸は、本実施形態の振動型アクチュエータ１００の前後方向、Ｙ軸は、振動型アクチュエータ１００の左右方向、Ｚ軸は、振動型アクチュエータ１００の上下方向をそれぞれ示す。

これらの図に示すように、振動型アクチュエータ１００は、伸縮する駆動部材１１０の変位を拡大して第一作用体２０１を振動させる装置であって、第一固定部材１２１と、第二固定部材１２２と、基台１２３と、第一揺動部材１３１と、第一関節３０１と、第二関節３０２とを備えている。

本実施の形態の場合、振動型アクチュエータ１００は、電気かみそりなどの切断装置に適用されるものであり、第一作用体２０１は、電気かみそり用の内刃である。

駆動部材１１０は、電圧により伸縮する圧電素子、または、磁界により伸縮する磁歪素子などの素子である。本実施の形態では、駆動部材１１０は、圧電素子が複数層積み重ねられた積層型の圧電素子であり、印加する電圧に応じて伸縮変形をする。

駆動部材１１０は、駆動部材１１０の伸縮方向（図中Ｙ軸方向）の一方の端部は第二固定部材１２２と直接的かつ固定的に接続され、他端部は第一揺動部材１３１等を介して第一固定部材１２１と間接的に接続されている。

第一固定部材１２１、および、第二固定部材１２２は、基台１２３により所定の距離で維持されるように固定されている。本実施の形態の場合、第一固定部材１２１、第二固定部材１２２、および、基台１２３は一体となっている。

第一揺動部材１３１は、テコを形成するための剛体であり、第一固定部材１２１に対し第一関節３０１を介して往復回動可能に接続されている。また第一揺動部材１３１は、第一作用体２０１と接続される部分である第一作用部１４１を有している。第一揺動部材１３１の形状は、特に限定されるものではなく、適用される切断装置などに適した形状が選択される。本実施の形態の場合、第一揺動部材１３１の形状は、第一関節３０１を含み、第一揺動部材１３１が往復回動する面に対して垂直方向に突出する突出部を備えており、突出部の先端において第一作用体２０１と接続される形状となっている。

第一関節３０１、第二関節３０２などの関節は、例えば第一固定部材１２１と第一揺動部材１３１等の剛体どうしを回動などの相対的な動作可能に接続する部材である。ここで、明細書、および、特許請求の範囲において、「関節」とは、相対的な回動、および、相対的なずれ（平行移動）の少なくとも一方を許容して２つの部材を接続する機構部を意味する文言として用いている。本実施の形態の場合、関節は、弾性変形により接続された２つの剛体の相対的な回動を少なくとも許容する部材である。具体的には、関節は、弾性変形する板形状の板状部を備え、板状部の厚さ方向への回動を弾性変形により許容し、他の方向への回動を抑制するものとなっている。

また本実施の形態の場合、第一関節３０１、および、第二関節３０２は、第一揺動部材１３１と一体に成形されている。第一関節３０１は、第一固定部材１２１と直接的かつ固定的に接続される第一取付部１４９を一体に備えている。第一取付部１４９は、ビス１４８により第一固定部材１２１に固定されている。第二関節３０２は、駆動部材１１０と直接的かつ固定的に接続される駆動部材接続部３２１を一体に備えている。

第二関節３０２が第一揺動部材１３１に接続される部分は、第一作用部１４１との距離よりも、第一関節３０１との距離が短い第一揺動部材１３１の部分である。なお、明細書、および、特許請求の範囲において、距離とは第一関節３０１を含む第一揺動部材１３１が往復回動する面における距離を意味する場合があり、三次元的な実際の距離を意味しない場合がある。

以上により、第一関節３０１、第一揺動部材１３１、および、第二関節３０２を介して駆動部材１１０と第一固定部材１２１とが接続され、第一関節３０１が支点、第二関節３０２が力点、第一揺動部材１３１の第一作用部１４１が作用部となってテコの仕組みが形成され、変位拡大機構が形成される。

ここで、本実施の形態における各部の具体的な設計例を挙示する。なお、以下に示す数値は本発明を説明するために例示したものであり、本発明を限定する意図は含まれていない。駆動部材１１０を前後７ｍｍ、左右２０ｍｍ、上下７ｍｍの立方体である。第一固定部材１２１は、φ１ｍｍ程度のビス１４８で固定され、第一揺動部材１３１は前後１３ｍｍ、左右８ｍｍ、上下最大２４ｍｍ、最小７ｍｍである。第一関節３０１は、前後０．８ｍｍ、左右２ｍｍ、上下７ｍｍである。第二関節３０２は、前後１ｍｍ、左右４ｍｍ、上下７ｍｍである。第一関節３０１の板上部の厚さは第二関節３０２の板上部の厚さよりも２割程度薄く設定されている。これにより、エネルギーのロスを抑制して第一揺動部材１３１を往復回動させることが可能となる。第一関節３０１と第二関節３０２の空隙は１ｍｍとなる。なお、駆動部材１１０の伸縮長さに対する第一作用部１４１の変位量を大きくするためには、駆動部材１１０は左右方向の変位が大きく、第一揺動部材１３１は前後方向に長く、第一関節３０１と第二関節３０２の距離が近い（空隙が狭い）ことが望ましい。

以上のように構成された振動型アクチュエータ１００について、以下その動作、作用を説明する。

図３は、実施の形態１に係る振動型アクチュエータの動作について示す図であり、上面図、側面図、斜視図を一度に示す図である。

駆動部材１１０である圧電素子に電圧を印加することで左右方向に伸縮する。これにより、第二固定部材１２２を基準に駆動部材１１０の端部が往復直動で変位する。この変位に伴い、駆動部材接続部３２１が左右方向に往復直動的に変位し、第二関節３０２を介して第一揺動部材１３１が左右方向に押し引きされる。

以上の動作により、第一揺動部材１３１は、第一固定部材１２１に繋がる第一関節３０１近傍を回転中心に往復回動し、第一作用部１４１が大きく変位する。

以上により、例えば、駆動部材１１０の数μｍ程度の変位をテコの原理により第一作用部１４１の変位が５倍以上に拡大することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２について説明する。なお、前記実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

図４は、実施の形態２に係る振動型アクチュエータを示す斜視図である。

図５は、実施の形態２に係る振動型アクチュエータを示す上面図である。

実施の形態２が上記実施の形態１と異なる部分は、図４、図５に示すように、実施の形態１で説明した振動型アクチュエータ１００がさらに、第三関節３０３と、直動体１５０と、ガイド部材１５１とを備えているところである。実施の形態２に係る振動型アクチュエータ１００は、第一揺動部材１３１の往復回動を往復直動に変換して直線状の振動を出力することができる。

ここで、本実施の形態における各部の具体的な設計例としては、第一揺動部材１３１は前後１３ｍｍ、左右８ｍｍ、上下７ｍｍの直方体とし、第三関節３０３は前後０．６ｍｍ、左右１ｍｍ、上下７ｍｍの板状部を備え、第一揺動部材１３１、および、直動体１５０と一体に形成される。

図６は、実施の形態２における振動型アクチュエータの動作を示す図である。

同図に示すように、駆動部材１１０の変位がテコにより、第一揺動部材１３１の第一作用部１４１は、変位が拡大されたて往復回動する。この点は上記実施の形態１と同様である。

実施の形態２においては、第一揺動部材１３１と直動体１５０とが弾性変形可能な第三関節３０３により接続され、直動体１５０はガイド部材１５１によって直線的に案内される。

よって、第三関節３０３が弾性変形するため直動体１５０とガイド部材１５１の摩擦損失が軽減され、第一作用部１４１の往復回動を往復直動に高効率で変換することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３について説明する。なお、前記実施の形態１、２と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１、２と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

図７は、実施の形態３に係る振動型アクチュエータの動作について示す図であり、上面図、側面図、斜視図を一度に示す図である。

実施の形態３が実施の形態１、２と異なる部分は、図７に示すように、第二揺動部材１３２と、第一接続体１６１と、第二接続体１６２と、第四関節３０４と、第五関節３０５とを備えているところである。

第二揺動部材１３２は、第二固定部材１２２と第一揺動部材１３１の第一作用部１４１との間に配置される棒状の剛体であり、第一揺動部材１３１の第一作用部１４１の往復回動の変位をさらに拡大する部材である。

第一接続体１６１は、第一作用部１４１と第三関節３０３を介して一端部が接続され、第二揺動部材１３２と第四関節３０４を介して他端部が接続され、第一作用部１４１と第二揺動部材１３２との間に架橋状に配置される部材である。

本実施の形態の場合、第一接続体１６１は、第一揺動部材１３１が往復回動する面と略平行に配置される帯状の部材であり、第三関節３０３が備える板状部と垂直に交差した状態で接続されている。ここで、「略平行」とは、完全に平行な状態、および、平行とみなせる状態を含む意味で用いている。これにより、第一揺動部材１３１の第一作用部１４１の往復回動を第三関節３０３の柔軟性に基づき第一接続体１６１の往復直動に変換することができる。

第二接続体１６２は、延在方向が第一接続体１６１と略平行となるように配置され、第二固定部材１２２と一端部が接続され、第四関節３０４とずれた位置において第二揺動部材１３２と第五関節３０５を介して他端部が接続され、第二固定部材１２２と第二揺動部材１３２との間に架橋状に配置される部材である。

本実施の形態の場合、第二接続体１６２は、第一接続体１６１と平行に配置される帯状の部材である。

ここで、本実施の形態における各部の具体的な設計例としては、第四関節３０４および第五関節３０５は、第一揺動部材１３１の往復回動する面に含まれる軸を中心として第一接続体１６１、第二接続体１６２の回動を柔軟性に基づき許容しており、前後方向に８．５ｍｍ、左右方向に１２ｍｍ、上下方向に０．２５ｍｍとなっている。第二揺動部材１３２は、前後方向に８．５ｍｍ、左右方向に３ｍｍ、上下方向に２５ｍｍの直方体の棒状となっている。第四関節３０４と第五関節３０５との上下方向の距離は、１ｍｍである。

変位拡大量を大きくするためには、第二揺動部材１３２は、第四関節３０４、および、第五関節３０５が接続されている位置から揺動端部１４５が遠く、第四関節３０４と第五関節３０５との距離が狭い形状を採用することが望ましい。

図８は、実施の形態３に係る振動型アクチュエータの動作を示す図である。

実施の形態３に係る振動型アクチュエータ１００は、駆動部材１１０の変位が第一揺動部材１３１により拡大されるところは、実施形態１、２と同様である。

実施の形態３においては、第一揺動部材１３１の第一作用部１４１が、第二固定部材１２２と離れる方向に変位している際は、第一接続体１６１が第五関節３０５に対して第四関節３０４を引っ張るため、第二揺動部材１３２は、左に傾くように回動する。一方、第一揺動部材１３１の第一作用部１４１が、第二固定部材１２２と近づく方向に変位している際は、第一接続体１６１が第五関節３０５に対して第四関節３０４を押し出すため、第二揺動部材１３２は、右に傾くように回動する。よって、第一揺動部材１３１の変位により、第四関節３０４と第五関節３０５とが左右方向において常に逆向きに相対的に変位することで、第二揺動部材１３２は、第四関節３０４と第五関節３０５との間を回転中心に往復回動する。その結果、第二揺動部材１３２の揺動端部１４５では、駆動部材１１０の数μｍ程度の変位を複数のテコを用いて１００倍以上に変位を拡大できる。

（実施の形態４）
実施の形態４について説明する。なお、前記実施の形態１、２、３と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１、２、３と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

図９は、実施の形態４に係る振動型アクチュエータの動作について示す図であり、上面図、側面図、斜視図を一度に示す図である。

図１０は、実施の形態４に係る振動型アクチュエータを分解して示す斜視図である。

実施の形態４に係る振動型アクチュエータ１００が上記の実施形態１〜３と異なる部分は、図１０に示すように、１つの駆動部材１１０で第二作用体２０２を含む２つの作用体を振動させることができる点である。実施の形態４に係る振動型アクチュエータ１００も切断装置である電気かみそりに取り付けられ、第一作用体２０１と共に第二作用体２０２である切断装置の刃を動作させる。第一作用体２０１と第二作用体２０２は、同一形状、同一重量の内刃である。

２つの作用体を１つの駆動部材１１０で動作させるために実施の形態４に係る振動型アクチュエータ１００はさらに、第一固定部材１２１に対し第六関節３０６を介して往復回動可能に接続され、第二作用体２０２と間接的に接続される部分である第二作用部１４２を有する第三揺動部材１３３と、第二作用部１４２との距離よりも、第六関節３０６との距離が短い第三揺動部材１３３の部分に接続される第七関節３０７とを備えている。

第三揺動部材１３３は、第一揺動部材１３１が往復回動する面と同じ面で往復回動するように配置されており、第一揺動部材１３１の形状と第三揺動部材１３３の形状とは面対称となっており、駆動部材１１０に対して対象な関係になっている。第一揺動部材１３１の重量と第三揺動部材１３３の重量とはほぼ同一である。

第一揺動部材１３１と第三揺動部材１３３との対象関係に伴って、第六関節３０６の形状、および、配置は、第一関節３０１と対象であり、第七関節３０７の形状、および、配置は、第二関節３０２と対象となっている。

また実施の形態４に係る振動型アクチュエータ１００は、第一作用体２０１と第二作用体２０２とを同じ変位量で動作させるため、さらに、第四揺動部材１３４と、第三接続体１６３と、第四接続体１６４とを備えている。

第四揺動部材１３４は、第三揺動部材１３３が接続されていない方である第二固定部材１２２と第三揺動部材１３３の第二作用部１４２との間に配置される部材である。第四揺動部材１３４は、第一揺動部材１３１と第三揺動部材１３３との対称面と同一の面において第二揺動部材１３２と対象に配置され、形状も対象となっている。また、第四揺動部材１３４の重量は、第二揺動部材１３２と略同一である。

第三接続体１６３は、第二作用部１４２と第八関節３０８を介して一端部が接続され、第四揺動部材１３４と第九関節３０９を介して他端部が接続され、第二作用部１４２と第二揺動部材１３２との間に架橋状に配置されされている。第三接続体１６３は、第一固定部材１２１と第二固定部材１２２の中央位置に通過し、第一揺動部材１３１の往復回動面と垂直な軸を対称軸として第二接続体１６２と回転対象の配置、および、形状であり、重量も略同一である。

第四接続体１６４は、延在方向が第三接続体１６３と略平行となるように配置され、第二固定部材１２２と一端部が接続され、第九関節３０９とずれた位置において第四揺動部材１３４と第十関節３１０を介して他端部が接続され、第二固定部材１２２と第四揺動部材１３４との間に架橋状に配置されている。第四接続体１６４は、第一固定部材１２１と第二固定部材１２２の中央位置に通過し、第一揺動部材１３１の往復回動面と垂直な軸を対称軸として第一接続体１６１と回転対象の配置、および、形状であり、重量も略同一である。

以上の様に、第一接続体１６１と第四接続体１６４、および、第二接続体１６２と第三接続体１６３とが同一軸でそれぞれ回転対称となっている。この配置により、駆動部材１１０による第二揺動部材１３２の揺動と第四揺動部材１３４の揺動とが相互に逆向きになる。つまり、第二揺動部材１３２における第四関節３０４の位置は第五関節３０５よりも第二揺動部材１３２の揺動端部１４５に近くなっている。また、第四揺動部材１３４における第十関節３１０の位置は第九関節３０９よりも第四揺動部材１３４の揺動端部１４５に近くなっている。

さらに、実施の形態４に係る振動型アクチュエータ１００は、各可動部の運動をバランスさせて駆動時の振動型アクチュエータ１００の全体的な揺れを低減させるため、第一揺動部材１３１の往復回動面、および、第一揺動部材１３１と第三揺動部材１３３との対称面に直交し、第一固定部材１２１と第二固定部材１２２との中央位置に配置される面を対称面として、第一揺動部材１３１に対象な第五揺動部材１３５と、第三揺動部材１３３に対象な第六揺動部材１３６とを備えている。

第五揺動部材１３５は、第十一関節３１１を介して第二接続体１６２に接続されている。また、第五揺動部材１３５は、第十二関節３１２を介して第二固定部材１２２に接続されている。駆動部材１１０は、第十三関節３１３を介して第五揺動部材１３５に接続されている。

第六揺動部材１３６は、第十四関節３１４を介して第四接続体１６４に接続されている。また、第六揺動部材１３６は、第十五関節３１５を介して第三揺動部材１３３が接続されていない方である第二固定部材１２２と接続されている。駆動部材１１０は、第十六関節３１６を介して第六揺動部材１３６に接続されている。

第十一関節３１１は、第三関節３０３、および、第十四関節３１４とそれぞれ面対称である。第十二関節３１２は、第一関節３０１、および、第十五関節３１５とそれぞれ面対称である。第十三関節３１３は、第二関節３０２、および、第十六関節３１６とそれぞれ面対称である。

図１１は、実施の形態４に係る振動型アクチュエータの駆動部材が伸長した場合の動作ついて示す図であり、上面図、側面図、斜視図を一度に示す図である。

図１２は、実施の形態４に係る振動型アクチュエータの駆動部材が収縮した場合の動作ついて示す図であり、上面図、側面図、斜視図を一度に示す図である。

駆動部材１１０の往復直動の変位が第一揺動部材１３１により第一作用部１４１の往復回動の拡大された変位に変換させる所は、第三揺動部材１３３、第五揺動部材１３５、第六揺動部材１３６も同様である。また、第一接続体１６１と第二接続体１６２とが相互に近づき、また、相互に遠ざかることにより第二揺動部材１３２が大きく揺動する所は、第四揺動部材１３４における第三接続体１６３と第四接続体１６４の作用と同様である。

実施の形態４においては、駆動部材１１０を中心にして左右方向に第一揺動部材１３１および第一関節３０１、第二関節３０２、第三関節３０３とが一対になるよう構成され、さらに、駆動部材１１０を中心にして前後方向に、第一揺動部材１３１および第一関節３０１、第二関節３０２、第三関節３０３、第五揺動部材１３５、第十二関節３１２、第十三関節３１３、第十一関節３１１とが一対になるよう構成されている。

よって、図１１に示すように、駆動部材１１０が伸長する方向に変位した場合、第一揺動部材１３１側の第三関節３０３と第五揺動部材１３５側の第十一関節３１１との距離が離れるように相対的に変位する。これに伴い第三関節３０３に接続される第一接続体１６１と第十一関節３１１に接続される第二接続体１６２も相対的に距離が離れるように変位する。以上の動作は、第八関節３０８、第十四関節３１４、第三接続体１６３、および、第四接続体１６４も同様である。

第一接続体１６１に接続される第四関節３０４と第二接続体１６２に接続される第五関節３０５とが相互に離れる方向に変位することで、第二揺動部材１３２は、第四関節３０４と第五関節３０５との間を回転中心に揺動端部１４５が第一固定部材１２１の方向に変位するように回動する。

同様に第三接続体１６３に接続される第九関節３０９と第四接続体１６４に接続される第十関節３１０とが相互に離れる方向に変位することで、第四揺動部材１３４は、揺動端部１４５に対する第四関節３０４、および、第五関節３０５と位置関係の異なる第九関節３０９と第十関節３１０との間を回転中心に第四揺動部材１３４の揺動端部１４５が第二固定部材１２２の方向に変位するように回動する。

また、図１２に示すように、駆動部材１１０が収縮する方向に変位した場合は、各部材が前記と逆に動作し、第二揺動部材１３２の揺動端部１４５が第二固定部材１２２の方向に回動し、第四揺動部材１３４の揺動端部１４５が第一固定部材１２１の方向に回動する。

以上の動作により、第二揺動部材１３２の揺動端部１４５に接続される第一作用体２０１と、第四揺動部材１３４の揺動端部１４５に接続される第二作用体２０２とがカウンター動作し、振動型アクチュエータ１００は、全体の重心位置が一定の状態で動作する。

以上により、振動型アクチュエータ１００は、伸縮する駆動部材１１０の変位を１００倍以上の変位に変換することができ、小型でありながら大変位のアクチュエータを実現することができる。また、振動型アクチュエータ１００が前後方向、および、左右方向において対称に動作するため、振動型アクチュエータ１００の駆動時において各部材の振動を相殺し、全体として揺れの少ない振動型アクチュエータ１００を実現することができる。

（切断装置）
図１３は、振動型アクチュエータを備え、体毛を処理する切断装置の外観を示す斜視図である。

同図に示すように、切断装置４００は、例えば電動カミソリであり、把持部４０１と、ヘッド４０２と、内刃である第一作用体２０１、および、第二作用体２０２に対応する第一外刃４２１と、第二外刃４２２とを備えている。ヘッド４０２の内部には、第二作用体２０２と第二作用体２０２とをカウンター駆動するための実施の形態４にかかる振動型アクチュエータ１００が収容されている。

切断装置４００は、スイッチ４１１を操作することにより、振動型アクチュエータ１００の駆動部材１１０に周期的な電圧を与え、第一作用体２０１、および、第二作用体２０２をカウンター駆動し、第一外刃４２１と第一作用体２０１、第二外刃４２２と第二作用体２０２とを相対的に往復動させることにより、外刃の隙間に挿入された髭などの体毛を切断することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、実施の形態４では、第一揺動部材１３１、および、第三揺動部材１３３は第一固定部材１２１に対し、第五揺動部材１３５、および、第六揺動部材１３６は、第二固定部材１２２に対しそれぞれ揺動可能に接続される場合を説明したが、例えば、第三揺動部材１３３、第五揺動部材１３５を廃して、第八関節３０８は第一固定部材１２１に直接接続され、第十一関節３１１は第二固定部材１２２に直接接続されてもよい。

また、第二揺動部材１３２と第四揺動部材１３４とを逆位相で往復回動させ、カウンター動作させる場合を説明したが、同位相で往復回動させる場合など、任意の動作を選択しうる。

本発明は、電動バリカン、電気カミソリなどで体毛を処理する切断装置、草や木の枝を切断するバリカン等の切断装置に利用可能である。

１００ 振動型アクチュエータ
１１０ 駆動部材
１２１ 第一固定部材
１２２ 第二固定部材
１２３ 基台
１３１ 第一揺動部材
１３２ 第二揺動部材
１３３ 第三揺動部材
１３４ 第四揺動部材
１３５ 第五揺動部材
１３６ 第六揺動部材
１４１ 第一作用部
１４２ 第二作用部
１４５ 揺動端部
１４８ ビス
１４９ 第一取付部
１５０ 直動体
１５１ ガイド部材
１６１ 第一接続体
１６２ 第二接続体
１６３ 第三接続体
１６４ 第四接続体
２０１ 第一作用体
２０２ 第二作用体
３０１ 第一関節
３０２ 第二関節
３０３ 第三関節
３０４ 第四関節
３０５ 第五関節
３０６ 第六関節
３０７ 第七関節
３０８ 第八関節
３０９ 第九関節
３１０ 第十関節
３１１ 第十一関節
３１２ 第十二関節
３１３ 第十三関節
３１４ 第十四関節
３１５ 第十五関節
３１６ 第十六関節
３２１ 駆動部材接続部
４００ 切断装置
４０１ 把持部
４０２ ヘッド
４１１ スイッチ
４２１ 第一外刃
４２２ 第二外刃

Claims (10)

1. 第一作用体を振動させる振動型アクチュエータであって、
   電圧または磁界により伸縮する駆動部材と、
   伸縮方向において前記駆動部材の一端部に接続される第一固定部材と、
   伸縮方向において前記駆動部材の他端部に接続される第二固定部材と、
   前記第一固定部材、および、前記第二固定部材が所定の距離で固定される基台と、
   前記第一固定部材に対し第一関節を介して往復回動可能に接続され、前記第一作用体と接続される部分である第一作用部を有する第一揺動部材と、
   前記第一作用部との距離よりも、前記第一関節との距離が短い前記第一揺動部材の部分に接続される第二関節とを備え、
   前記第一関節、前記第一揺動部材、および、前記第二関節を介して前記駆動部材と前記第一固定部材とが接続される
   振動型アクチュエータ。
2. 前記第二固定部材と前記第一揺動部材の前記第一作用部との間に配置される第二揺動部材と、
   前記第一作用部と第三関節を介して一端部が接続され、前記第二揺動部材と第四関節を介して他端部が接続され、前記第一作用部と前記第二揺動部材との間に架橋状に配置される第一接続体と、
   それぞれの延在方向が前記第一接続体と略平行となるように配置され、前記第二固定部材と一端部が接続され、前記第四関節とずれた位置において前記第二揺動部材と第五関節を介して他端部が接続され、前記第二固定部材と前記第二揺動部材との間に架橋状に配置される第二接続体と
   を備える請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
3. さらに第二作用体を振動させる前記振動型アクチュエータであって、
   前記第一固定部材、および、前記第二固定部材の一方に対し第六関節を介して往復回動可能に接続され、前記第二作用体と接続される部分である第二作用部を有する第三揺動部材と、
   前記第二作用部との距離よりも、前記第六関節との距離が短い前記第三揺動部材の部分に接続される第七関節と
   を備える請求項１または２に記載の振動型アクチュエータ。
4. 前記第一固定部材、および、前記第二固定部材の前記第三揺動部材が接続されていない方と前記第三揺動部材の前記第二作用部との間に配置される第四揺動部材と、
   前記第二作用部と第八関節を介して一端部が接続され、前記第四揺動部材と第九関節を介して他端部が接続され、前記第二作用部と前記第二揺動部材との間に架橋状に配置される第三接続体と、
   それぞれの延在方向が前記第三接続体と略平行となるように配置され、前記第一固定部材、および、前記第二固定部材の前記第三揺動部材が接続されていない方と一端部が接続され、前記第九関節とずれた位置において前記第四揺動部材と第十関節を介して他端部が接続され、前記第一固定部材、および、前記第二固定部材の前記第三揺動部材が接続されていない方と前記第四揺動部材との間に架橋状に配置される第四接続体と
   を備える請求項２を引用する請求項３に記載の振動型アクチュエータ。
5. 前記駆動部材による前記第二揺動部材の揺動と前記第四揺動部材の揺動とが相互に逆向きになるように、前記第二揺動部材における前記第四関節と前記第五関節との位置関係、および、前記第四揺動部材における前記第九関節と前記第十関節との位置関係が決定される
   請求項４に記載の振動型アクチュエータ。
6. 前記第二接続体は、第十一関節を介して第五揺動部材に接続され、
   前記第五揺動部材は、第十二関節を介して前記第二固定部材に接続され、
   前記駆動部材は、第十三関節を介して前記第五揺動部材に接続され、
   前記第四接続体は、第十四関節を介して第六揺動部材に接続され、
   前記第六揺動部材は、第十五関節を介して前記第一固定部材、および、前記第二固定部材の前記第三揺動部材が接続されていない方と接続され、
   前記駆動部材は、第十六関節を介して前記第六揺動部材に接続される
   請求項４または請求項５に記載の振動型アクチュエータ。
7. 第三関節を介して前記第一揺動部材の第一作用部に接続される直動体と、
   前記直動体の往復直動をガイドするガイド部材と
   を備える請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
8. 前記第一関節、および、前記第二関節を含む関節の少なくとも１つは、弾性変形により接続された部材の回動を許容する
   請求項１から７のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ。
9. 前記関節の少なくとも１つは、弾性変形する板形状の板状部を備え、前記板状部の厚さ方向への回動を弾性変形により許容し、他の方向への回動を抑制する
   請求項１から８のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータと、
    前記振動型アクチュエータにより振動する内刃と、
    前記内刃に対応する外刃と
    を備える切断装置。