JP3475443B2 - 静電アクチュエータ - Google Patents

静電アクチュエータ

Info

Publication number
JP3475443B2
JP3475443B2 JP12208293A JP12208293A JP3475443B2 JP 3475443 B2 JP3475443 B2 JP 3475443B2 JP 12208293 A JP12208293 A JP 12208293A JP 12208293 A JP12208293 A JP 12208293A JP 3475443 B2 JP3475443 B2 JP 3475443B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrodes
peripheral surface
axial direction
electrode
moving element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP12208293A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06315280A (ja
Inventor
寛正 福山
岳史 滝澤
茂 遠藤
俊郎 樋口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP12208293A priority Critical patent/JP3475443B2/ja
Publication of JPH06315280A publication Critical patent/JPH06315280A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3475443B2 publication Critical patent/JP3475443B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明に係る静電アクチュエー
タは、ロボット等、各種機械に組み込んで可動部を動か
すのに利用する。
【0002】
【従来の技術】小型に製作出来る割合に大きな駆動力を
得られる静電アクチュエータが、例えば株式会社技術調
査会発行の雑誌『センサー技術』1993年1月号(v
ol.13.No.1)の第68〜72頁に記載されて
いる様に、従来から知られている。この様な静電アクチ
ュエータの原理に就いて、上記雑誌の記載に基づき、図
5により説明する。
【0003】図5に於いて1は固定子、2は移動子であ
る。固定子1は、絶縁材製の基板3にそれぞれ複数個ず
つの第一、第二、第三の電極4a、4b、4cを、上記
移動子2の移動方向(図5の左右方向)に亙り間欠的に
配置して成る。そして、二つ置きに配置された第一の
極4a、4aを第一の導線5aに、同じく第二の電極4
b、4bを第二の導線5bに、同じく第三の電極4c、
4cを第三の導線5cに、それぞれ導通させている。一
方、上記移動子2は、絶縁体6と高抵抗体7とを積層し
て成る(上記雑誌に記載されている様に、絶縁体6を省
略しても良い。)。
【0004】上述の様に構成される静電アクチュエータ
の使用時には、先ず図5(A)に示す様に、第一の電極
4a、4aに第一の導線5aを通じて正の電圧を、第二
電極4b、4bに第二の導線5bを通じて負の電圧
を、それぞれ印加する。第三の導線5cによる第三の
極4c、4cへの印加は行なわない。この結果、同図
(B)に破線で示す様に、上記移動子2の高抵抗体7
に、正負の電荷が帯電する。
【0005】次いで、上記第一、第二、第三各導線5a
〜5cへの通電状態を切り換え、同図(C)に示す様
に、第一、第三の導線5a、5cを通じて第一、第三の
電極4a、4cに負の電圧を印加すると同時に、第二の
導線5bを通じて第二の電極4b、4bに正の電圧を印
加する。第一、第二、第三の各電極4a〜4c部分の電
荷は、上記通電状態の切り換えに基づいて瞬間的に変化
するのに対して、上記高抵抗体7に帯電した電荷の切り
換わりは遅れる。
【0006】この結果、上記第一、第二、第三の各電極
4a〜4cと高抵抗体7との間に、これら第一、第二、
第三の各電極4a〜4cと高抵抗体7とを離す方向(図
5の上下方向)の反発力と、高抵抗体7を図5の右方に
引っ張る吸引力とが作用する。そして、この反発力と吸
引力とに基づき、前記固定子1が移動子2と強く擦れ合
う事なく、図5(D)に示す様に、上記第一、第二、第
三の電極4a〜4cの1ピッチ分だけ、右方に移動す
る。以下、上記作用を繰り返し行なわせて上記移動子2
を移動させる。
【0007】上述の様に構成され作用する静電アクチュ
エータは、例えば図6に示す様に、固定子1、1と移動
子2、2とを交互に配置する事で大きな駆動力を得られ
る様にする。例えば、図6に示した構造は、人工筋とし
て、ロボットの腕等を駆動する為に利用出来る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の静電
アクチュエータは、固定子1及び移動子2として平板状
のものを使用していた為、大きな駆動力を得るべく、固
定子1及び移動子2の表面積を広くすると、静電アクチ
ュエータ全体が相当に大型化する事が避けられない。こ
の為、小型化を主眼として開発された静電アクチュエー
タであるにも拘らず、小型化に限界があった。
【0009】特開平4−222471号公報及び特開昭
63−95865号公報には、3種類の電極を周面に螺
旋状に配置した芯材と、高抵抗体を備えた移動素子とを
組み合わせた、改良型の静電アクチュエータが記載され
ている。この様な改良型の静電アクチュエータの場合に
は、小型で比較的大きな駆動力を得られるが、3種類の
電極を芯材の長さ方向に配設する作業が面倒で、コスト
が嵩む事が避けられない。又、芯材と移動素子との相対
回転を阻止しない限り、この移動素子の軸方向の移動量
を正確に規制する事ができなくなる。上記特開昭63−
95865号公報には、3種類の電極を、軸方向に互い
に離隔した状態で円周方向に配設する構造も記載されて
はいるが、円周方向の一部で不連続である為、その分だ
け駆動力が低くなり、小型で駆動力の大きな静電アクチ
ュエータを得る面からは不利である。本発明の静電アク
チュエータは、上述の様な事情に鑑みて発明されたもの
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の静電アクチュエ
ータのうち、請求項1に記載した静電アクチュエータ
は、軸方向に長い外周面を有し、且つ絶縁材により覆っ
た、中心孔を有する芯材と、それぞれがこの外周面の周
方向に亙って設けられ、且つ軸方向に亙って間欠的に等
ピッチで配置された、それぞれが全周に亙り連続した環
状であって、それぞれが二つ置きに順番に配置された第
一、第二、第三の電極である複数の電極と、上記中心孔
に挿入されてこれら各電極のうちの各第一の電極に通じ
る第一の導線と、同じく上記各第二の電極に通じる第二
の導線と、同じく上記各第三の電極に通じる第三の導線
と、高抵抗体を含んで構成されて電極を具備せず、且つ
上記外周面と対向する軸方向に長い内周面を有し、上記
芯材の周囲に配置された円管状の移動素子とを備える。 又、請求項2に記載した静電アクチュエータは、軸方向
に長い内周面を有し、且つ絶縁材により覆った円管状の
芯材と、それぞれがこの内周面の周方向に亙って設けら
れ、且つ軸方向に亙って間欠的に等ピッチで配置され
た、それぞれが全周に亙り連続した環状であって、それ
ぞれが二つ置きに順番に配置された第一、第二、第三の
電極である複数の電極と、上記芯材の外周面に配設され
てこれら各電極のうちの各第一の電極に通じる第一の導
線と、同じく上記各第二の電極に通じる第二の導線と、
同じく上記各第三の電極に通じる第三の導線と、高抵抗
体を含んで構成されて電極を具備せず、且つ上記内周面
と対向する軸方向に長い外周面を有し、上記芯材の内側
に挿入された円杆状の移動素子とを備える。
【0011】
【作用】上述の様に構成される本発明の静電アクチュエ
ータの使用時には、それぞれが二つ置きに順番に配置さ
れた第一、第二、第三の電極である複数の電極に印加す
る電圧の正負を適宜切り換える事により、上記移動素子
をその軸方向に亙って変位させる。特に、本発明の静電
アクチュエータの場合には、大型化する事なく、電極と
移動素子の内周面又は外周面とが互いに対向する表面積
を大きくして、駆動力の増大を図れる。 特に、上記第一、第二、第三の各電極は、それぞれが全
周に亙り連続した環状であり、芯材の周面に周方向に亙
って且つ軸方向に亙って間欠的に配置されている為、こ
の芯材と移動素子とが相対回転しても、この移動素子の
軸方向位置を正確に規制できる。又、上記芯材の周方向
に関する、上記各電極の長さ寸法を十分に確保して、小
型でしかも駆動力の大きな静電アクチュエータを得られ
る。
【0012】
【実施例】図1は、請求項1にのみ対応する、本発明の
第一実施例を示している。全体を絶縁材により丸棒状に
造られた芯材8の外周面が、軸方向に長い円筒状の第一
の周面9を構成する。この第一の周面9にはそれぞれ複
数ずつの第一、第二、第三の電極4a、4b、4cを、
それぞれ印刷、スパッタ、溶射等によって全周に亙り連
続した環状に設けている。又、隣り合う第一、第二、第
三の電極4a、4b、4c同士の間には間隔をあけ、且
つ、これら第一、第二、第三の各電極4a、4b、4c
軸方向に亙り等ピッチで配置している。
【0013】又、上記芯材8の中心孔10内には、
一、第二、第三の導線5a、5b、5cを挿入してい
る。そして、二つ置きに配置された第一の電極4a、4
aを第一の導線5aに、同じく第二の電極4b、4bを
第二の導線5bに、同じく第三の電極4c、4cを第三
導線5cに、それぞれ導通させている。
【0014】更に、上記芯材8の周囲には、紙、合成樹
脂、ガラス、セラミック等の高抵抗体により円管状に形
成された移動素子11を設けている。そして、この移動
素子11の内周面を円筒状の第二の周面12としてい
る。この移動素子11の内径は、上記芯材8及び第一、
第二、第三の電極4a、4b、4cの外径よりも少しだ
け大きい。従ってこの移動素子11は上記芯材8に対
し、軸方向に亙って変位自在である。
【0015】上述の様に構成される本発明の静電アクチ
ュエータの使用時には、前記第一の周面9と第二の周面
12とが対向し、これら第一、第二の周面9、12同士
の間に作用する反発力及び吸引力によって、上記移動素
子11を軸方向に亙り変位させる。即ち、前述した従来
の静電アクチュエータと同様、前記図5に示した様に、
上記複数ずつの第一、第二、第三の電極4a、4b、4
cに印加する電圧の正負を適宜切り換える事により、上
記移動素子11をその軸方向に亙って変位させる。移動
時には上記第一、第二、第三の電極4a、4b、4cと
上記移動素子11との間に直径方向に亙って作用する反
発力に基づき、上記第一の周面9と第二の周面12とが
擦れ合う事が防止される。
【0016】次に、図2は、請求項2にのみ対応する、
本発明の第二実施例を示している。全体を絶縁材により
円管状に造られた芯材8aの内周面を、軸方向に長い第
一の周面9aとし、この第一の周面9aに複数ずつの第
一、第二、第三の電極4a、4b、4cを設けている。
又、上記芯材8aの外周面に第一、第二、第三の導線5
a、5b、5cを配設している。そして、上記芯材8a
の内側に、高抵抗体により丸棒状に形成された移動素子
11aを挿入している。そして、この移動素子11aの
外周面を第二の周面12aとしている。この移動素子1
1aの外径は、上記芯材8a及び第一、第二、第三の
極4a、4b、4cの内径よりも少しだけ小さい。その
他の構成及び作用は、内外周が逆になる以外、前述した
第一実施例と同様である。
【0017】次に、図3は、請求項1及び請求項3に対
応する、本発明の第三実施例を示している。本実施例の
場合、移動素子11bの一部に、軸方向に亙るスリット
13を形成して、この移動素子11bの直径を拡縮自在
としている。このスリット13を形成した部分の直径
は、上記移動素子11bを軸方向に移動させるべく、
一、第二、第三の電極4a、4b、4cと移動素子11
bとの間に反発力が作用すると弾性的に広がり、上記移
動素子11bを停止させる際には弾性的に縮まる。従っ
て、本実施例の場合には、移動素子11bの直径を厳密
に管理する必要がなくなる。その他の構成及び作用は前
述した第一実施例と同様である。
【0018】次に、図4は、請求項1及び請求項4に対
応する、本発明の第四実施例を示している。本実施例の
場合、それぞれ同数ずつ同一配列で設けられた芯材8、
8並びに移動素子11、11の基端部を第一、第二の取
付板14、15に支持し、各移動素子11、11内に各
芯材8、8を挿入している。この様に構成する結果、上
記第一、第二の取付板14、15同士を大きな力で遠近
動させる事が可能となる。尚、移動素子11、11又は
第二の取付板15をリニアガイドによって支持すれば、
これら移動素子11、11及び第二の取付板15の伸縮
運動がより安定する。
【0019】
【発明の効果】本発明の静電アクチュエータは、互いに
対向する芯材の周面と移動素子の周面との面積を確保し
易く、小型で大きな駆動力を得られる。又、芯材と移動
素子とが相対回転しても、この移動素子の軸方向位置を
正確に規制できて、各種機器への組付けの為の構造及び
組み付け作業を簡略化し、コスト低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例を示す斜視図。
【図2】同第二実施例を示す斜視図。
【図3】同第三実施例を示す斜視図。
【図4】同第四実施例を示す斜視図。
【図5】静電アクチュエータの原理を示す略側面図。
【図6】従来の静電アクチュエータの使用状態の1例を
示す略斜視図。
【符号の説明】
1 固定子 2 移動子 3 基板4a 第一の電極 4b 第二の電極 4c 第三の電極 5a 第一の導線 5b 第二の導線 5c 第三の導線 6 絶縁体 7 高抵抗体 8、8a 芯材 9、9a 第一の周面 10 中心孔 11、11a、11b 移動素子 12、12a 第二の周面 13 スリット 14 第一の取付板 15 第二の取付板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−222471(JP,A) 特開 昭63−95865(JP,A) 特開 昭63−265572(JP,A) 特開 平5−111264(JP,A) 特公 平3−68250(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 1/00 H02N 11/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸方向に長い外周面を有し、且つ絶縁材に
    より覆った、中心孔を有する芯材と、それぞれがこの外
    周面の周方向に亙って設けられ、且つ軸方向に亙って間
    欠的に等ピッチで配置された、それぞれが全周に亙り連
    続した環状であって、それぞれが二つ置きに順番に配置
    された第一、第二、第三の電極である複数の電極と、上
    記中心孔に挿入されてこれら各電極のうちの各第一の電
    極に通じる第一の導線と、同じく上記各第二の電極に通
    じる第二の導線と、同じく上記各第三の電極に通じる第
    三の導線と、高抵抗体を含んで構成されて電極を具備せ
    ず、且つ上記外周面と対向する軸方向に長い内周面を有
    し、上記芯材の周囲に配置された円管状の移動素子とを
    備えた静電アクチュエータ。
  2. 【請求項2】軸方向に長い内周面を有し、且つ絶縁材に
    より覆った円管状の芯材と、それぞれがこの内周面の周
    方向に亙って設けられ、且つ軸方向に亙って間欠的に等
    ピッチで配置された、それぞれが全周に亙り連続した環
    状であって、それぞれが二つ置きに順番に配置された第
    一、第二、第三の電極である複数の電極と、上記芯材の
    外周面に配設されてこれら各電極のうちの各第一の電極
    に通じる第一の導線と、同じく上記各第二の電極に通じ
    る第二の導線と、同じく上記各第三の電極に通じる第三
    の導線と、高抵抗体を含んで構成されて電極を具備せ
    ず、且つ上記内周面と対向する軸方向に長い外周面を有
    し、上記芯材の内側に挿入された円杆状の移動素子とを
    備えた静電アクチュエータ。
  3. 【請求項3】移動素子の一部に軸方向に亙るスリットを
    形成する事により、この移動素子の直径を拡縮自在とし
    た、請求項1に記載した静電アクチュエータ。
  4. 【請求項4】それぞれ同数ずつ同一配列で設けられた芯
    材並びに移動素子の基端部を第一、第二の取付板に支持
    し、これら各移動素子内に上記各芯材を挿入した、請求
    項1に記載した静電アクチュエータ。
JP12208293A 1993-04-27 1993-04-27 静電アクチュエータ Expired - Fee Related JP3475443B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12208293A JP3475443B2 (ja) 1993-04-27 1993-04-27 静電アクチュエータ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12208293A JP3475443B2 (ja) 1993-04-27 1993-04-27 静電アクチュエータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06315280A JPH06315280A (ja) 1994-11-08
JP3475443B2 true JP3475443B2 (ja) 2003-12-08

Family

ID=14827216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12208293A Expired - Fee Related JP3475443B2 (ja) 1993-04-27 1993-04-27 静電アクチュエータ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3475443B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7188473B1 (en) * 2004-04-26 2007-03-13 Harry HaruRiko Asada Shape memory alloy actuator system using segmented binary control

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06315280A (ja) 1994-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100388422B1 (ko) 압전액추에이터또는모터,여기에사용되는방법및그제조방법
EP0460387B1 (en) Electric traction motor
US7233096B2 (en) Multilayer piezoelectric element and vibration-wave drive device
EP1240676A2 (en) Electro-active devices
JPS62171457A (ja) リニア・アクチユエ−タ
JP4947153B2 (ja) アクチュエータアレイおよびアクチュエータアレイの駆動方法
JP2730736B2 (ja) アクチュエータ
US4755705A (en) Piezoelectric motor
JPWO2002015378A1 (ja) 折り重なり式圧電ステータ、折り重なり式圧電アクチュエータ及びそれらの応用
JP3475443B2 (ja) 静電アクチュエータ
KR100353457B1 (ko) 압전형스텝모터
JPH05344753A (ja) インチワーム
JPH0524749B2 (ja)
JPS61180583A (ja) 圧電駆動機構
JP3386480B2 (ja) 静電リニアモ−タ
EP0381212A2 (en) Electrostatic-type multidimensional actuator
JP3183319B2 (ja) 静電アクチュエータ
JPH06141568A (ja) 静電アクチュエータ及びこれを用いたインチワーム
JPS63107468A (ja) 圧電型リニアアクチユエ−タ
JP4335660B2 (ja) 静電アクチュエータ
JP3147917B2 (ja) 振動子
JPH077972A (ja) 静電アクチュエータ及びその製造方法
JPH0522473B2 (ja)
JP2005102368A (ja) 駆動装置
WO2002017408A1 (en) Electro-active rotary devices

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070926

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080926

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080926

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090926

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100926

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110926

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees