JP4105958B2 - リニアアクチュエータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＶ（Ａｕｄｉｏ Ｖｉｓｕａｌ）機器、家電製品等の分野で用いられるリニアアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばレンズのフォーカスの調整等のために様々な分野でリニアアクチュエータが用いられている。例えば、デジタルカメラ、ロボット等では、撮像用のレンズのフォーカスを調整するのためにリニアアクチュエータが用いられることがある。又、光記録装置、光磁気記録装置等では、レーザー光線照射用のレンズのフォーカスを調整するためにリニアアクチュエータが用いられることがある。
【０００３】
このようなリニアアクチュエータとして、油圧（又は空気圧）シリンダ、回転モータを用いるもの、圧電素子の振動を利用したリニアモータ等が知られている。尚、圧電素子の振動を利用したリニアモータには、圧電素子をバイモルフ型に構成してインパクトが発生するようにしたインパクト駆動型（例えば、特許文献１参照。）と、進行波が発生するようにした超音波モータ（例えば、特許文献２参照。）がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１―８６７７８号公報
【特許文献２】
特開２００２―１９９７５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、油圧（又は空気圧）シリンダは伸縮速度が遅く、更に、高精度な位置決めが困難であるという問題がある。
【０００６】
又、回転モータを用いたリニアアクチュエータは、回転運動を直線運動に変換するための機構が必要となるため構造が複雑となり、コンパクト化が困難であるという問題がある。更に、モータの回転角はステータのピッチ単位で制御することになるため、高精度な位置決めが困難であるという問題がある。
【０００７】
又、圧電素子を利用したインパクト駆動型のリニアモータは駆動力が弱く、充分な駆動力が得られないことがある。一方、圧電素子を利用した超音波モータは発熱量が多いため連続して長時間使用することが困難であるという問題がある。更に、超音波モータは印加電圧が高いためにトランス等の昇圧回路が必要となることが多く、構造が複雑になり、コンパクト化が困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、スライダの送り速度が速く、高精度な位置決めが可能であり、駆動力が大きいコンパクトなリニアアクチュエータを提供することをその課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、圧電素子よりも大きな歪が生じる磁歪素子をリニアアクチュエータに用いることで上記課題を解決するに至った。
【００１０】
即ち、次のような本発明により、上記課題の解決を図ったものである。
【００１１】
（１）ケーシングと、該ケーシングに摺動自在に支持されたスライダと、前記ケーシングを加振するための磁歪素子と、該磁歪素子に対して磁界を付与するための磁界発生コイルと、を含んでなり、前記磁界発生コイルに断続的に通電して前記ケーシングを加振することにより前記スライダが前後方向に摺動するようにしたことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【００１２】
（２）前記磁歪素子は、ランタノイド及び鉄属元素を含んでなる超磁歪素子であることを特徴とする前記（１）のリニアアクチュエータ。
【００１３】
（３）前記スライダ及びケーシングの少なくとも一方の摺動面にフッ素樹脂がコーティングされたことを特徴とする前記（１）又は（２）のリニアアクチュエータ。
【００１４】
（４）前記磁歪素子が前記ケーシング内に２個備えられ、且つ、一方の磁歪素子は後端において前記ケーシングに取付けられて前記前後方向に伸縮することにより前端が前記ケーシングに当接・離間するように配設され、他方の磁歪素子は前端において前記ケーシング内に取付けられて前記前後方向に伸縮することにより後端が前記ケーシングに当接・離間するように配設されてなり、前記ケーシングに前方向の衝撃及び後方向の衝撃を選択的に付与可能としたことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかのリニアアクチュエータ。
【００１５】
（５）前記磁歪素子の線膨張係数と前記ケーシングの線膨張係数とを略等しくしたことを特徴とする前記（４）のリニアアクチュエータ。
【００１６】
（６）前記磁歪素子は前記前後方向に伸縮自在であるように前記ケーシングに取付けられ、該磁歪素子の伸縮による慣性力の反作用で前記ケーシングを前記前後方向に加振するようにしたことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかのリニアアクチュエータ。
【００１７】
（７）前記磁歪素子は前端及び後端の一方において前記ケーシングに実質的に片持ち状態で取付けられたことを特徴とする（６）に記載のリニアアクチュエータ。
【００１８】
（８）電流値が増減し、且つ、増加速度と減少速度とが異なる電流を前記磁界発生コイルに通電するための電源が備えられ、前方向の加速度と後方向の加速度とが異なる振動態様で前記磁歪素子が前記ケーシングを加振するようにしたことを特徴とする前記（６）又は（７）に記載のリニアアクチュエータ。
【００１９】
（９）前記磁歪素子及び前記磁界発生コイルが２組配設されると共に、前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態様で一方の磁歪素子が前記ケーシングを加振し、後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きい振動態様で他方の磁歪素子が前記ケーシングを加振するように２個の前記磁歪素子の振動態様を制御するための制御手段が備えられ、この制御手段は、一方の磁界発生コイルに対して前記増加速度が減少速度よりも速い電流を通電し、他方の磁界発生コイルに対して前記減少速度が増加速度よりも速い電流を通電するように前記電源から２個の前記磁界発生コイルへの出力電流を制御するようにされたことを特徴とする前記（８）のリニアアクチュエータ。
【００２０】
（１０）前記磁歪素子及び磁界発生コイルが１組配設されると共に、前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態様及び後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きい振動態様の２つの振動態様で１個の前記磁歪素子が前記ケーシングを選択的に加振するように前記磁歪素子の振動態様を制御するための制御手段が備えられ、この制御手段は、前記増加速度が減少速度よりも速い電流及び前記減少速度が増加速度よりも速い電流を１個の前記磁界発生コイルに対して選択的に通電するように前記電源から１個の前記磁界発生コイルへの出力電流を制御するようにされたことを特徴とする前記（８）のリニアアクチュエータ。
【００２１】
（１１）前記スライダは磁性体から構成され、且つ、該スライダの周囲に検出コイルが配設され、該検出コイルのインピーダンスに基づいて前記ケーシングと前記スライダとの相対位置を検出するようにしたことを特徴とする（１）乃至（１０）のいずれかのリニアアクチュエータ。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１０の構造を模式的に示す側断面図である。
【００２４】
リニアアクチュエータ１０は、ケーシング１２と、ケーシング１２に摺動自在に支持されたスライダ１４と、ケーシング１２を加振するための磁歪素子１６、１７と、磁歪素子１６、１７に対して磁界を付与するための磁界発生コイル３２、３４とを備え、磁界発生コイル３２、３４に断続的に通電してケーシング１２を加振することによりスライダ１４が前後方向に摺動するようにしたことを特徴としている。他の構成については従来のリニアアクチュエータと同様であるので説明を適宜省略することとする。
【００２５】
ケーシング１２は、底板１８と、前壁２０と、後壁２２と、筒状部２４と、を有して構成されている。
【００２６】
筒状部２４は、前壁２０及び後壁２２の間に支持され、前端は前壁２０の外側に開口し、後端は後壁２２で閉塞されている。又、筒状部２４の長手方向中央近傍内側には仕切壁２４Ａが設けられている。更に、仕切板２４Ａと後壁２２との間には衝撃板２４Ｂが設けられている。
【００２７】
スライダ１４は丸棒状体で材質が磁性体とされ、ケーシング１２の筒状部２４の内側に摺動自在に嵌合し、前壁２０の外側に突出している。尚、筒状部２４の内側の摺動面２４Ｃには例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂がコーティングされ、これによりケーシング１２とスライダ１４との摩擦力が調節されている。スライダ１４の周囲には検出コイル２６が長手方向に沿って筒状部２４を取り巻くように配設されている。
【００２８】
磁歪素子１６及び１７は丸棒状体で、材質はランタノイド及び鉄属元素を含んでなる超磁歪素子とされている。尚、磁歪素子１６及び１７の線膨張係数と、ケーシング１２の線膨張係数とは略等しくされている。
【００２９】
磁歪素子１６は、後端１６Ａにおいてケーシング１２の後壁２２に取付けられて前後方向に伸縮することにより前端１６Ｂが衝撃板２４Ｂに当接・離間するように配設されている。
【００３０】
一方、磁歪素子１７は、前端１７Ａにおいてケーシング１２の仕切壁２４Ａに取付けられて前後方向に伸縮することにより後端１７Ｂが衝撃板２４Ｂに当接・離間するように配設されている。
【００３１】
磁界発生コイル３２は、磁歪素子１６の周囲において、磁界発生コイル３４は、磁歪素子１７の周囲においていずれも筒状部２４を取り巻くように配設されている。又、磁界発生コイル３２、３４には電源３６が結線されている。
【００３２】
電源３６には電源３６の出力電流を制御することにより磁歪素子１６、１７の振動態様を制御するための制御手段３８が結線されている。又、制御手段３８は検出コイル２６に結線され、検出コイル２６のインピーダンスに基づいてケーシング１２とスライダ１４との相対位置を検出可能とされている。
【００３３】
次に、リニアアクチュエータ１０の作用について説明する。
【００３４】
制御手段３８が電源３６の出力電流を制御し、電源３６が図２に示されるような矩形波形の電流を磁界発生コイル３２に通電すると、磁歪素子１６の近傍に一時的に磁界が発生する。これにより磁歪素子１６が伸長して前端１６Ｂが衝撃板２４Ｂに衝突し、ケーシング１２に前方向の衝撃が付与される。この衝撃でケーシング１２は前方向に振れ、スライダ１４もケーシング１２との摩擦力により前方向に振れる。一方、衝突後、ケーシング１２が後方向に戻る際、スライダ１４は慣性力によりケーシング１２との摩擦力に抗して前方向に摺動し、元の位置よりも前側に残留する。上記のような矩形波形の電流を磁界発生コイル３２に断続的に通電することにより、以上の動作が繰返されてスライダ１４は前方向に送られる。
【００３５】
同様に、電源３６が上記のような矩形波形の電流を磁界発生コイル３４に断続的に通電することにより、スライダ１４は後方向に送られる。
【００３６】
スライダ１４が前後方向に摺動すると、スライダ１４が検出コイル２６の内側の空間に占める容積が変化する。即ち、検出コイル２６の内側の空間に占める磁性体の容積が変化し、これにより検出コイル２６のインピーダンスが変化する。このインピーダンスを制御手段３８が検出することにより、ケーシング１２に対するスライダ１４の位置を検出することができる。
【００３７】
磁歪素子１６、１７は磁界が付与されることにより大きな歪が生じる超磁歪素子であるので、それだけ大きな衝撃をケーシング１２に付与することができ、リニアアクチュエータ１０は駆動力が大きい。
【００３８】
又、磁歪素子１６、１７は超磁歪素子であるので、入力電流に対して歪が生じる応答速度が速く、リニアアクチュエータ１０はスライダ１４を高速で前後方向に送ることができる。
【００３９】
尚、磁歪素子１６、１７の線膨張係数とケーシング１２の線膨張係数とが略等しくされているので、磁界発生コイル３２、３４の発熱等により温度が変化しても磁歪素子１６、１７の自由端とケーシング１２との隙間の変化は微小な範囲に制限され、ケーシング１２に対して確実に衝撃を付与することができる。
【００４０】
又、ケーシング１２の筒状部２４の摺動面にフッ素樹脂がコーティングされ、ケーシング１２とスライダ１４との摩擦係数が調節されているので、ケース１２を加振することによりスライダ１４を確実に駆動することができる。
【００４１】
更に、制御手段３８が検出コイル２６のインピーダンスに基づいてスライダ１４の位置を検出しつつ、磁界発生コイル３２、３４に適宜通電することでケーシング１２に対するスライダ１４の相対位置を高精度で制御することができる。
【００４２】
又、筒状部２４にスライダ１４、磁歪素子１６、１７が収容され、筒状部２４の周囲に検出コイル２６、第１の磁界発生コイル３２、第２の磁界発生コイル３４が配設されているのでリニアアクチュエータ１０は構造が簡単でコンパクトである。
【００４３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００４４】
図３は、本第２実施形態に係るリニアアクチュエータ４０の構造を模式的に示す側断面図である。
【００４５】
リニアアクチュエータ４０は、前記リニアアクチュエータ１０に対し、磁歪素子４２及び４４が前後方向に伸縮自在であるようにケーシング４６に取付けられ、磁歪素子４２、４４の伸縮による慣性力の反作用でケーシング４６を前後方向に加振するようにしたことを特徴としている。
【００４６】
他の構成については、前記リニアアクチュエータ１０と同様であるので図１と同一符号を付することとして説明を適宜省略する。
【００４７】
磁歪素子４２及び４４は、前記磁歪素子１６及び１７と同様に丸棒状体で、材質はランタノイド及び鉄属元素を含んでなる超磁歪素子である。
【００４８】
磁歪素子４２及び４４は、前後方向に配置された筒状の収容部材５０内に直列に収容されている。収容部材５０は、前端においてケーシング４６に片持ち状態で取付けられ、長手方向中央近傍の内側には仕切板５０Ａが設けられている。又、収容部材５０の後端は後壁５０Ｂで閉塞されている。尚、収容部材５０は可撓性を有し伸縮自在とされている。磁歪素子４２は前端４２Ａにおいてケーシング４６の後壁６２に片持ち状態で取付けられ、後端４２Ｂが仕切板５０Ａに連結されている。一方、磁歪素子４４は、前端４４Ａにおいて仕切板５０Ａに支持され、後端４４Ｂが収容部材５０の後壁５０Ｂに連結されている。即ち、磁歪素子４４は、仕切板５０Ａ及び磁歪素子４２を介してケーシング４６に実質的に片持ち状態で取付けられている。
【００４９】
又、磁歪素子４２の周囲には磁歪素子４２に磁界を付与するための磁界発生コイル５４が、磁歪素子４４の周囲には磁歪素子４４に磁界を付与するための磁界発生コイル５６がいずれも収容部材５０を取り巻くように配設されている。
【００５０】
磁界発生コイル５４、５６には電源３６が結線され、電源３６には磁歪素子４２、４４の振動態様を制御するための制御手段３８が結線されている。制御手段３８は、電源３６が磁界発生コイル５４に対して図４に示されるような、増加速度が減少速度よりも速い三角波形の電流を磁界発生コイル５４に通電し、磁界発生コイル５６に対して図４に示される三角波形と左右対称の三角波形で、減少速度が増加速度よりも速い電流を通電するように電源３６を制御している。
【００５１】
ケーシング４６は、底板５８と、前壁６０と、後壁６２と、筒状部６４と、を有している。
【００５２】
筒状部６４は、前壁６０と、後壁６２との間に支持され、前端が前壁６０の外側に開口し、後端は後壁６２で閉塞されている。又、筒状部６４の内側の摺動面６４Ａにはフッ素樹脂がコーティングされ、スライダ１４との摩擦力が調節されている。尚、筒状部６４の内側に仕切壁は設けられていない。
【００５３】
次に、リニアアクチュエータ４０の作用について説明する。
【００５４】
電源３６が図４に示されるような三角波形の電流を磁界発生コイル５４に通電すると、磁歪素子４２の近傍に一時的に磁界が発生し、収容部材５０は磁歪素子４２と共に後方向に急速に伸長してから緩やかに収縮する。尚、この際、磁歪素子４４も前後方向に進退動するが伸縮はしない。磁歪素子４２、４４及び収容部材５０の慣性力の反作用により、ケーシング４６は前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態後で加振される。ケーシング４６が前方向に付勢されるときは加速度が大きいので、スライダ１４はケーシング１２に対して相対的に後方向に摺動する。一方、ケーシング４６が後方向に付勢されるときは加速度が小さいので、スライダ１４はケーシング１２と一体で後方向に緩やかに微動し、ケーシング１２に対して摺動しない。即ち、スライダ１４は元の位置よりも後方向に移動する。このように三角波形の電流を磁界発生コイル５４に断続的に通電して以上の動作を繰返すことにより、スライダ１４は後方向に送られる。
【００５５】
同様に、電源３６が図４と左右対称の三角波形の電流を磁界発生コイル５６に断続的に通電することにより、スライダ１４は前方向に送られる。
【００５６】
磁歪素子４２、磁歪素子４４が超磁歪素子であるので、伸縮の振幅が大きく、慣性力の反作用もそれだけ大きい。従って、ケーシング４６を強く加振することができ、リニアアクチュエータ４０は駆動力が大きい。又、振幅が大きいので１回の振動による送り量もそれだけ大きくなり、スライダ１４を高速で前後方向に送ることができる。
【００５７】
尚、本第２実施形態において、磁歪素子４２及び４４が２個直列に配設され、磁歪素子４２が前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態様でケーシング４６を加振し、磁歪素子４４が後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きい振動態様でケーシング４６を加振するように磁界発生コイル５４、５６に対称的な三角波形の電流を入力しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図５に示されるような本発明の第３実施形態に係るリニアアクチュエータ５０のように磁歪素子及び磁界発生コイルを１組だけ配設し、１個の磁界発生コイル５４に対称的な三角波形の電流を選択的に通電することにより、前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態様及び後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きい振動態様の２つの振動態様で１個の磁歪素子４２がケーシング４６を加振するようにしてもよい。このようにすることで、リニアアクチュエータの一層のコンパクト化を図ることができる。
【００５８】
又、本第２実施形態では２個の磁歪素子が慣性力の反作用によりケーシングを前後方向に付勢して加振し、前記第１実施形態では２個の磁歪素子がケーシング対して前方向の衝撃及び後方向の衝撃を選択的に付与することによりケーシングを加振しているが、これらを組合わせた構成としてもよい。例えば、図６に示される本発明の第４実施形態に係るリニアアクチュエータ５０のように前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きくなるように慣性力の反作用でケーシングを加振するための磁歪素子と、後方向の衝撃をケーシングに付与する磁歪素子とを１個ずつ配設してもよい。又、後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きくなるように慣性力の反作用でケーシングを加振するための磁歪素子と、前方向の衝撃をケーシングに付与する磁歪素子とを１個ずつ配設してもよい。
【００５９】
又、前記第１〜第４実施形態において磁歪素子とスライダとが軸方向に離間して配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図７に示される本発明の第５実施形態に係るリニアアクチュエータ７０のように、スライダ７２に空隙部７４を形成して中空構造とし、空隙部７４内に超磁歪素子４２及び磁界発生コイル５４を収容してもよい。このようにすることで軸方向の大幅なコンパクト化を図ることができる。
【００６０】
尚、リニアアクチュエータ７０の構造について簡単に説明すると、空隙部７４はスライダ７２の後端側に設けられており、スライダ７２は空隙部７４の内周面において収容部材７６の外周面に軸方向摺動自在に嵌合している。
【００６１】
収容部材７６は、円筒状の側壁７６Ａの前端及び後端が前壁７６Ｂ及び後壁７６Ｃで閉塞された構造とされ、後壁７６Ｃにおいてケーシング７８に固定されている。
【００６２】
磁歪素子４２及び磁界発生コイル５４は収容部材７６内に収容されており、磁歪素子４２は後端４２Ｂにおいて収容部材７６の後壁７６Ｃに片持ち状態で支持されている。尚、磁歪素子４２の前端４２Ａと収容部材７６の前壁７６Ｂとの間には隙間が形成されている。
【００６３】
磁歪素子４２が伸長しても前端４２Ａと前壁７６Ｂとが当接しないように隙間を形成すれば前記第２実施形態、第３実施形態に係るリニアアクチュエータ４０、５０と同様に磁歪素子４２の慣性力の反作用でケーシング７８を加振するリニアアクチュエータを構成することができる。
【００６４】
一方、磁歪素子が伸長することにより前端４２Ａと前壁７６Ｂとが当接するように隙間を形成すれば前記第１実施形態に係るリニアアクチュエータと同様に衝撃でケーシング７８を加振するリニアアクチュエータを構成することができる。
【００６５】
尚、リニアアクチュエータ７０は磁歪素子を１個だけ備える構成であるが、前記第１、第２、第４実施形態と同様に２個の磁歪素子を備える構成とし、２個の磁歪素子をスライダ７２内に収容することも当然可能である。又、２個の磁歪素子のうちの一方だけをスライダ２７内に収容した場合も、軸方向のコンパクト化を図ることができる。
【００６６】
又、前記第１〜第５実施形態において、スライダは材質が磁性体とされ、検出コイルがスライダの位置を直接検出するようにされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、非磁性体のスライダに磁性体の被検出体を取付けて、該被検出体を介してスライダの位置を間接的に検出するようにしてもよい。更に、他の構成の位置検出センサを備えてもよい。この場合も、２個の磁歪素子に適宜磁界を付与することにより、スライダを大きな駆動力で、且つ、高速で摺動させて高精度で位置決めすることができる。
【００６７】
又、前記第１〜第５実施形態において、ケーシングの摺動面にはフッ素樹脂がコーティングされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スライダの摺動面にフッ素樹脂をコーティングしてもよい。更に、ケーシング及びスライダの双方の摺動面にフッ素樹脂をコーティングしてもよい。
【００６８】
尚、フッ素樹脂で適度な摩擦係数が得られない場合には、他の材質のコーティングをケーシング及びスライダの少なくとも一方の摺動面に形成してもよい。一方、ケーシング及びスライダの素材同志の摩擦係数が適当である場合には、ケーシング及びスライダの双方の摺動面にコーティングを形成しない構成としてもよい。
【００６９】
又、前記第１〜第５実施形態において、磁歪素子は、ランタノイド及び鉄属元素を含んでなる超磁歪素子とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、磁歪効果を有する素子であれば、材質は特に限定されない。尚、スライダの摺動の高速化を図り、駆動力を高めるためには、磁界が付与されることにより迅速に大きな歪が生じる超磁歪素子を用いることが好ましい。
【００７０】
又、前記第１実施形態において、磁歪素子１６、１７の線膨張係数とケーシング１２の線膨張係数とを略等しくしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、磁歪素子の周辺の温度変化が小さい場合、又、磁歪素子の周辺の温度変化が大きい場合であっても磁歪素子、ケーシングの変形が充分小さければ、必ずしも磁歪素子１６、１７の線膨張係数とケーシング１２の線膨張係数とを略等しくする必要はない。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は磁歪素子を用いることで、スライダの送り速度が速く、高精度な位置決めが可能であり、駆動力が大きいコンパクトなリニアアクチュエータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を模式的に示す一部ブロック図を含む側断面図
【図２】同リニアアクチュエータの駆動電流の波形を示すグラフ
【図３】本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を模式的に示す一部ブロック図を含む側断面図
【図４】同リニアアクチュエータの駆動電流の波形を示すグラフ
【図５】本発明の第３実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を模式的に示す一部ブロック図を含む側断面図
【図６】本発明の第４実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を模式的に示す一部ブロック図を含む側断面図
【図７】本発明の第５実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を模式的に示す一部ブロック図を含む側断面図
【符号の説明】
１０、４０、５０、６０、７０…リニアアクチュエータ
１２、４６、７８…ケーシング
１４、７２…スライダ
１６、１７、４２、４４…磁歪素子
２４Ｃ、６４Ａ…摺動面
２６…検出コイル
３２、３４、５４、５６…磁界発生コイル
３６…電源
３８…制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＶ（Ａｕｄｉｏ Ｖｉｓｕａｌ）機器、家電製品等の分野で用いられるリニアアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばレンズのフォーカスの調整等のために様々な分野でリニアアクチュエータが用いられている。例えば、デジタルカメラ、ロボット等では、撮像用のレンズのフォーカスを調整するのためにリニアアクチュエータが用いられることがある。又、光記録装置、光磁気記録装置等では、レーザー光線照射用のレンズのフォーカスを調整するためにリニアアクチュエータが用いられることがある。
【０００３】
このようなリニアアクチュエータとして、油圧（又は空気圧）シリンダ、回転モータを用いるもの、圧電素子の振動を利用したリニアモータ等が知られている。尚、圧電素子の振動を利用したリニアモータには、圧電素子をバイモルフ型に構成してインパクトが発生するようにしたインパクト駆動型（例えば、特許文献１参照。）と、進行波が発生するようにした超音波モータ（例えば、特許文献２参照。）がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１―８６７７８号公報
【特許文献２】
特開２００２―１９９７５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、油圧（又は空気圧）シリンダは伸縮速度が遅く、更に、高精度な位置決めが困難であるという問題がある。
【０００６】
又、回転モータを用いたリニアアクチュエータは、回転運動を直線運動に変換するための機構が必要となるため構造が複雑となり、コンパクト化が困難であるという問題がある。更に、モータの回転角はステータのピッチ単位で制御することになるため、高精度な位置決めが困難であるという問題がある。
【０００７】
又、圧電素子を利用したインパクト駆動型のリニアモータは駆動力が弱く、充分な駆動力が得られないことがある。一方、圧電素子を利用した超音波モータは発熱量が多いため連続して長時間使用することが困難であるという問題がある。更に、超音波モータは印加電圧が高いためにトランス等の昇圧回路が必要となることが多く、構造が複雑になり、コンパクト化が困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、スライダの送り速度が速く、高精度な位置決めが可能であり、駆動力が大きいコンパクトなリニアアクチュエータを提供することをその課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、圧電素子よりも大きな歪が生じる磁歪素子をリニアアクチュエータに用いることで上記課題を解決するに至った。
【００１０】
即ち、次のような本発明により、上記課題の解決を図ったものである。
【００１１】
（１）ケーシングと、該ケーシングに摺動自在に支持されたスライダと、前記ケーシングを加振するための磁歪素子と、該磁歪素子に対して磁界を付与するための磁界発生コイルと、を含んでなり、前記磁界発生コイルに断続的に通電して前記ケーシングを加振することにより前記スライダが前後方向に摺動するようにしたことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【００１２】
（２）前記磁歪素子は、ランタノイド及び鉄属元素を含んでなる超磁歪素子であることを特徴とする前記（１）のリニアアクチュエータ。
【００１３】
（３）前記スライダ及びケーシングの少なくとも一方の摺動面にフッ素樹脂がコーティングされたことを特徴とする前記（１）又は（２）のリニアアクチュエータ。
【００１４】
（４）前記磁歪素子が前記ケーシング内に２個備えられ、且つ、一方の磁歪素子は後端において前記ケーシングに取付けられて前記前後方向に伸縮することにより前端が前記ケーシングに当接・離間するように配設され、他方の磁歪素子は前端において前記ケーシング内に取付けられて前記前後方向に伸縮することにより後端が前記ケーシングに当接・離間するように配設されてなり、前記ケーシングに前方向の衝撃及び後方向の衝撃を選択的に付与可能としたことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかのリニアアクチュエータ。
【００１５】
（５）前記磁歪素子の線膨張係数と前記ケーシングの線膨張係数とを略等しくしたことを特徴とする前記（４）のリニアアクチュエータ。
【００１６】
（６）前記磁歪素子は前記前後方向に伸縮自在であるように前記ケーシングに取付けられ、該磁歪素子の伸縮による慣性力の反作用で前記ケーシングを前記前後方向に加振するようにしたことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかのリニアアクチュエータ。
【００１７】
（７）前記磁歪素子は前端及び後端の一方において前記ケーシングに実質的に片持ち状態で取付けられたことを特徴とする（６）に記載のリニアアクチュエータ。
【００１８】
（８）電流値が増減し、且つ、増加速度と減少速度とが異なる電流を前記磁界発生コイルに通電するための電源が備えられ、前方向の加速度と後方向の加速度とが異なる振動態様で前記磁歪素子が前記ケーシングを加振するようにしたことを特徴とする前記（６）又は（７）に記載のリニアアクチュエータ。
【００１９】
（９）前記磁歪素子及び前記磁界発生コイルが２組配設されると共に、前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態様で一方の磁歪素子が前記ケーシングを加振し、後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きい振動態様で他方の磁歪素子が前記ケーシングを加振するように２個の前記磁歪素子の振動態様を制御するための制御手段が備えられ、この制御手段は、一方の磁界発生コイルに対して前記増加速度が減少速度よりも速い電流を通電し、他方の磁界発生コイルに対して前記減少速度が増加速度よりも速い電流を通電するように前記電源から２個の前記磁界発生コイルへの出力電流を制御するようにされたことを特徴とする前記（８）のリニアアクチュエータ。
【００２０】
（１０）前記磁歪素子及び磁界発生コイルが１組配設されると共に、前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態様及び後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きい振動態様の２つの振動態様で１個の前記磁歪素子が前記ケーシングを選択的に加振するように前記磁歪素子の振動態様を制御するための制御手段が備えられ、この制御手段は、前記増加速度が減少速度よりも速い電流及び前記減少速度が増加速度よりも速い電流を１個の前記磁界発生コイルに対して選択的に通電するように前記電源から１個の前記磁界発生コイルへの出力電流を制御するようにされたことを特徴とする前記（８）のリニアアクチュエータ。
【００２１】
（１１）前記スライダは磁性体から構成され、且つ、該スライダの周囲に検出コイルが配設され、該検出コイルのインピーダンスに基づいて前記ケーシングと前記スライダとの相対位置を検出するようにしたことを特徴とする（１）乃至（１０）のいずれかのリニアアクチュエータ。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１０の構造を模式的に示す側断面図である。
【００２４】
リニアアクチュエータ１０は、ケーシング１２と、ケーシング１２に摺動自在に支持されたスライダ１４と、ケーシング１２を加振するための磁歪素子１６、１７と、磁歪素子１６、１７に対して磁界を付与するための磁界発生コイル３２、３４とを備え、磁界発生コイル３２、３４に断続的に通電してケーシング１２を加振することによりスライダ１４が前後方向に摺動するようにしたことを特徴としている。他の構成については従来のリニアアクチュエータと同様であるので説明を適宜省略することとする。
【００２５】
ケーシング１２は、底板１８と、前壁２０と、後壁２２と、筒状部２４と、を有して構成されている。
【００２６】
筒状部２４は、前壁２０及び後壁２２の間に支持され、前端は前壁２０の外側に開口し、後端は後壁２２で閉塞されている。又、筒状部２４の長手方向中央近傍内側には仕切壁２４Ａが設けられている。更に、仕切板２４Ａと後壁２２との間には衝撃板２４Ｂが設けられている。
【００２７】
スライダ１４は丸棒状体で材質が磁性体とされ、ケーシング１２の筒状部２４の内側に摺動自在に嵌合し、前壁２０の外側に突出している。尚、筒状部２４の内側の摺動面２４Ｃには例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂がコーティングされ、これによりケーシング１２とスライダ１４との摩擦力が調節されている。スライダ１４の周囲には検出コイル２６が長手方向に沿って筒状部２４を取り巻くように配設されている。
【００２８】
磁歪素子１６及び１７は丸棒状体で、材質はランタノイド及び鉄属元素を含んでなる超磁歪素子とされている。尚、磁歪素子１６及び１７の線膨張係数と、ケーシング１２の線膨張係数とは略等しくされている。
【００２９】
磁歪素子１６は、後端１６Ａにおいてケーシング１２の後壁２２に取付けられて前後方向に伸縮することにより前端１６Ｂが衝撃板２４Ｂに当接・離間するように配設されている。
【００３０】
一方、磁歪素子１７は、前端１７Ａにおいてケーシング１２の仕切壁２４Ａに取付けられて前後方向に伸縮することにより後端１７Ｂが衝撃板２４Ｂに当接・離間するように配設されている。
【００３１】
磁界発生コイル３２は、磁歪素子１６の周囲において、磁界発生コイル３４は、磁歪素子１７の周囲においていずれも筒状部２４を取り巻くように配設されている。又、磁界発生コイル３２、３４には電源３６が結線されている。
【００３２】
電源３６には電源３６の出力電流を制御することにより磁歪素子１６、１７の振動態様を制御するための制御手段３８が結線されている。又、制御手段３８は検出コイル２６に結線され、検出コイル２６のインピーダンスに基づいてケーシング１２とスライダ１４との相対位置を検出可能とされている。
【００３３】
次に、リニアアクチュエータ１０の作用について説明する。
【００３４】
制御手段３８が電源３６の出力電流を制御し、電源３６が図２に示されるような矩形波形の電流を磁界発生コイル３２に通電すると、磁歪素子１６の近傍に一時的に磁界が発生する。これにより磁歪素子１６が伸長して前端１６Ｂが衝撃板２４Ｂに衝突し、ケーシング１２に前方向の衝撃が付与される。この衝撃でケーシング１２は前方向に振れ、スライダ１４もケーシング１２との摩擦力により前方向に振れる。一方、衝突後、ケーシング１２が後方向に戻る際、スライダ１４は慣性力によりケーシング１２との摩擦力に抗して前方向に摺動し、元の位置よりも前側に残留する。上記のような矩形波形の電流を磁界発生コイル３２に断続的に通電することにより、以上の動作が繰返されてスライダ１４は前方向に送られる。
【００３５】
同様に、電源３６が上記のような矩形波形の電流を磁界発生コイル３４に断続的に通電することにより、スライダ１４は後方向に送られる。
【００３６】
スライダ１４が前後方向に摺動すると、スライダ１４が検出コイル２６の内側の空間に占める容積が変化する。即ち、検出コイル２６の内側の空間に占める磁性体の容積が変化し、これにより検出コイル２６のインピーダンスが変化する。このインピーダンスを制御手段３８が検出することにより、ケーシング１２に対するスライダ１４の位置を検出することができる。
【００３７】
磁歪素子１６、１７は磁界が付与されることにより大きな歪が生じる超磁歪素子であるので、それだけ大きな衝撃をケーシング１２に付与することができ、リニアアクチュエータ１０は駆動力が大きい。
【００３８】
又、磁歪素子１６、１７は超磁歪素子であるので、入力電流に対して歪が生じる応答速度が速く、リニアアクチュエータ１０はスライダ１４を高速で前後方向に送ることができる。
【００３９】
尚、磁歪素子１６、１７の線膨張係数とケーシング１２の線膨張係数とが略等しくされているので、磁界発生コイル３２、３４の発熱等により温度が変化しても磁歪素子１６、１７の自由端とケーシング１２との隙間の変化は微小な範囲に制限され、ケーシング１２に対して確実に衝撃を付与することができる。
【００４０】
又、ケーシング１２の筒状部２４の摺動面にフッ素樹脂がコーティングされ、ケーシング１２とスライダ１４との摩擦係数が調節されているので、ケース１２を加振することによりスライダ１４を確実に駆動することができる。
【００４１】
更に、制御手段３８が検出コイル２６のインピーダンスに基づいてスライダ１４の位置を検出しつつ、磁界発生コイル３２、３４に適宜通電することでケーシング１２に対するスライダ１４の相対位置を高精度で制御することができる。
【００４２】
又、筒状部２４にスライダ１４、磁歪素子１６、１７が収容され、筒状部２４の周囲に検出コイル２６、第１の磁界発生コイル３２、第２の磁界発生コイル３４が配設されているのでリニアアクチュエータ１０は構造が簡単でコンパクトである。
【００４３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００４４】
図３は、本第２実施形態に係るリニアアクチュエータ４０の構造を模式的に示す側断面図である。
【００４５】
リニアアクチュエータ４０は、前記リニアアクチュエータ１０に対し、磁歪素子４２及び４４が前後方向に伸縮自在であるようにケーシング４６に取付けられ、磁歪素子４２、４４の伸縮による慣性力の反作用でケーシング４６を前後方向に加振するようにしたことを特徴としている。
【００４６】
他の構成については、前記リニアアクチュエータ１０と同様であるので図１と同一符号を付することとして説明を適宜省略する。
【００４７】
磁歪素子４２及び４４は、前記磁歪素子１６及び１７と同様に丸棒状体で、材質はランタノイド及び鉄属元素を含んでなる超磁歪素子である。
【００４８】
磁歪素子４２及び４４は、前後方向に配置された筒状の収容部材５０内に直列に収容されている。収容部材５０は、前端においてケーシング４６に片持ち状態で取付けられ、長手方向中央近傍の内側には仕切板５０Ａが設けられている。又、収容部材５０の後端は後壁５０Ｂで閉塞されている。尚、収容部材５０は可撓性を有し伸縮自在とされている。磁歪素子４２は前端４２Ａにおいてケーシング４６の後壁６２に片持ち状態で取付けられ、後端４２Ｂが仕切板５０Ａに連結されている。一方、磁歪素子４４は、前端４４Ａにおいて仕切板５０Ａに支持され、後端４４Ｂが収容部材５０の後壁５０Ｂに連結されている。即ち、磁歪素子４４は、仕切板５０Ａ及び磁歪素子４２を介してケーシング４６に実質的に片持ち状態で取付けられている。
【００４９】
又、磁歪素子４２の周囲には磁歪素子４２に磁界を付与するための磁界発生コイル５４が、磁歪素子４４の周囲には磁歪素子４４に磁界を付与するための磁界発生コイル５６がいずれも収容部材５０を取り巻くように配設されている。
【００５０】
磁界発生コイル５４、５６には電源３６が結線され、電源３６には磁歪素子４２、４４の振動態様を制御するための制御手段３８が結線されている。制御手段３８は、電源３６が磁界発生コイル５４に対して図４に示されるような、増加速度が減少速度よりも速い三角波形の電流を磁界発生コイル５４に通電し、磁界発生コイル５６に対して図４に示される三角波形と左右対称の三角波形で、減少速度が増加速度よりも速い電流を通電するように電源３６を制御している。
【００５１】
ケーシング４６は、底板５８と、前壁６０と、後壁６２と、筒状部６４と、を有している。
【００５２】
筒状部６４は、前壁６０と、後壁６２との間に支持され、前端が前壁６０の外側に開口し、後端は後壁６２で閉塞されている。又、筒状部６４の内側の摺動面６４Ａにはフッ素樹脂がコーティングされ、スライダ１４との摩擦力が調節されている。尚、筒状部６４の内側に仕切壁は設けられていない。
【００５３】
次に、リニアアクチュエータ４０の作用について説明する。
【００５４】
電源３６が図４に示されるような三角波形の電流を磁界発生コイル５４に通電すると、磁歪素子４２の近傍に一時的に磁界が発生し、収容部材５０は磁歪素子４２と共に後方向に急速に伸長してから緩やかに収縮する。尚、この際、磁歪素子４４も前後方向に進退動するが伸縮はしない。磁歪素子４２、４４及び収容部材５０の慣性力の反作用により、ケーシング４６は前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態後で加振される。ケーシング４６が前方向に付勢されるときは加速度が大きいので、スライダ１４はケーシング１２に対して相対的に後方向に摺動する。一方、ケーシング４６が後方向に付勢されるときは加速度が小さいので、スライダ１４はケーシング１２と一体で後方向に緩やかに微動し、ケーシング１２に対して摺動しない。即ち、スライダ１４は元の位置よりも後方向に移動する。このように三角波形の電流を磁界発生コイル５４に断続的に通電して以上の動作を繰返すことにより、スライダ１４は後方向に送られる。
【００５５】
同様に、電源３６が図４と左右対称の三角波形の電流を磁界発生コイル５６に断続的に通電することにより、スライダ１４は前方向に送られる。
【００５６】
磁歪素子４２、磁歪素子４４が超磁歪素子であるので、伸縮の振幅が大きく、慣性力の反作用もそれだけ大きい。従って、ケーシング４６を強く加振することができ、リニアアクチュエータ４０は駆動力が大きい。又、振幅が大きいので１回の振動による送り量もそれだけ大きくなり、スライダ１４を高速で前後方向に送ることができる。
【００５７】
尚、本第２実施形態において、磁歪素子４２及び４４が２個直列に配設され、磁歪素子４２が前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態様でケーシング４６を加振し、磁歪素子４４が後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きい振動態様でケーシング４６を加振するように磁界発生コイル５４、５６に対称的な三角波形の電流を入力しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図５に示されるような本発明の第３実施形態に係るリニアアクチュエータ５０のように磁歪素子及び磁界発生コイルを１組だけ配設し、１個の磁界発生コイル５４に対称的な三角波形の電流を選択的に通電することにより、前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態様及び後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きい振動態様の２つの振動態様で１個の磁歪素子４２がケーシング４６を加振するようにしてもよい。このようにすることで、リニアアクチュエータの一層のコンパクト化を図ることができる。
【００５８】
又、本第２実施形態では２個の磁歪素子が慣性力の反作用によりケーシングを前後方向に付勢して加振し、前記第１実施形態では２個の磁歪素子がケーシング対して前方向の衝撃及び後方向の衝撃を選択的に付与することによりケーシングを加振しているが、これらを組合わせた構成としてもよい。例えば、図６に示される本発明の第４実施形態に係るリニアアクチュエータ５０のように前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きくなるように慣性力の反作用でケーシングを加振するための磁歪素子と、後方向の衝撃をケーシングに付与する磁歪素子とを１個ずつ配設してもよい。又、後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きくなるように慣性力の反作用でケーシングを加振するための磁歪素子と、前方向の衝撃をケーシングに付与する磁歪素子とを１個ずつ配設してもよい。
【００５９】
又、前記第１〜第４実施形態において磁歪素子とスライダとが軸方向に離間して配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図７に示される本発明の第５実施形態に係るリニアアクチュエータ７０のように、スライダ７２に空隙部７４を形成して中空構造とし、空隙部７４内に超磁歪素子４２及び磁界発生コイル５４を収容してもよい。このようにすることで軸方向の大幅なコンパクト化を図ることができる。
【００６０】
尚、リニアアクチュエータ７０の構造について簡単に説明すると、空隙部７４はスライダ７２の後端側に設けられており、スライダ７２は空隙部７４の内周面において収容部材７６の外周面に軸方向摺動自在に嵌合している。
【００６１】
収容部材７６は、円筒状の側壁７６Ａの前端及び後端が前壁７６Ｂ及び後壁７６Ｃで閉塞された構造とされ、後壁７６Ｃにおいてケーシング７８に固定されている。
【００６２】
磁歪素子４２及び磁界発生コイル５４は収容部材７６内に収容されており、磁歪素子４２は後端４２Ｂにおいて収容部材７６の後壁７６Ｃに片持ち状態で支持されている。尚、磁歪素子４２の前端４２Ａと収容部材７６の前壁７６Ｂとの間には隙間が形成されている。
【００６３】
磁歪素子４２が伸長しても前端４２Ａと前壁７６Ｂとが当接しないように隙間を形成すれば前記第２実施形態、第３実施形態に係るリニアアクチュエータ４０、５０と同様に磁歪素子４２の慣性力の反作用でケーシング７８を加振するリニアアクチュエータを構成することができる。
【００６４】
一方、磁歪素子が伸長することにより前端４２Ａと前壁７６Ｂとが当接するように隙間を形成すれば前記第１実施形態に係るリニアアクチュエータと同様に衝撃でケーシング７８を加振するリニアアクチュエータを構成することができる。
【００６５】
尚、リニアアクチュエータ７０は磁歪素子を１個だけ備える構成であるが、前記第１、第２、第４実施形態と同様に２個の磁歪素子を備える構成とし、２個の磁歪素子をスライダ７２内に収容することも当然可能である。又、２個の磁歪素子のうちの一方だけをスライダ２７内に収容した場合も、軸方向のコンパクト化を図ることができる。
【００６６】
又、前記第１〜第５実施形態において、スライダは材質が磁性体とされ、検出コイルがスライダの位置を直接検出するようにされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、非磁性体のスライダに磁性体の被検出体を取付けて、該被検出体を介してスライダの位置を間接的に検出するようにしてもよい。更に、他の構成の位置検出センサを備えてもよい。この場合も、２個の磁歪素子に適宜磁界を付与することにより、スライダを大きな駆動力で、且つ、高速で摺動させて高精度で位置決めすることができる。
【００６７】
又、前記第１〜第５実施形態において、ケーシングの摺動面にはフッ素樹脂がコーティングされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スライダの摺動面にフッ素樹脂をコーティングしてもよい。更に、ケーシング及びスライダの双方の摺動面にフッ素樹脂をコーティングしてもよい。
【００６８】
尚、フッ素樹脂で適度な摩擦係数が得られない場合には、他の材質のコーティングをケーシング及びスライダの少なくとも一方の摺動面に形成してもよい。一方、ケーシング及びスライダの素材同志の摩擦係数が適当である場合には、ケーシング及びスライダの双方の摺動面にコーティングを形成しない構成としてもよい。
【００６９】
又、前記第１〜第５実施形態において、磁歪素子は、ランタノイド及び鉄属元素を含んでなる超磁歪素子とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、磁歪効果を有する素子であれば、材質は特に限定されない。尚、スライダの摺動の高速化を図り、駆動力を高めるためには、磁界が付与されることにより迅速に大きな歪が生じる超磁歪素子を用いることが好ましい。
【００７０】
又、前記第１実施形態において、磁歪素子１６、１７の線膨張係数とケーシング１２の線膨張係数とを略等しくしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、磁歪素子の周辺の温度変化が小さい場合、又、磁歪素子の周辺の温度変化が大きい場合であっても磁歪素子、ケーシングの変形が充分小さければ、必ずしも磁歪素子１６、１７の線膨張係数とケーシング１２の線膨張係数とを略等しくする必要はない。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は磁歪素子を用いることで、スライダの送り速度が速く、高精度な位置決めが可能であり、駆動力が大きいコンパクトなリニアアクチュエータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を模式的に示す一部ブロック図を含む側断面図
【図２】同リニアアクチュエータの駆動電流の波形を示すグラフ
【図３】本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を模式的に示す一部ブロック図を含む側断面図
【図４】同リニアアクチュエータの駆動電流の波形を示すグラフ
【図５】本発明の第３実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を模式的に示す一部ブロック図を含む側断面図
【図６】本発明の第４実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を模式的に示す一部ブロック図を含む側断面図
【図７】本発明の第５実施形態に係るリニアアクチュエータの構造を模式的に示す一部ブロック図を含む側断面図
【符号の説明】
１０、４０、５０、６０、７０…リニアアクチュエータ
１２、４６、７８…ケーシング
１４、７２…スライダ
１６、１７、４２、４４…磁歪素子
２４Ｃ、６４Ａ…摺動面
２６…検出コイル
３２、３４、５４、５６…磁界発生コイル
３６…電源
３８…制御手段
Claims (11)
- ケーシングと、該ケーシングに摺動自在に支持されたスライダと、前記ケーシングを加振するための磁歪素子と、該磁歪素子に対して磁界を付与するための磁界発生コイルと、を含んでなり、前記磁界発生コイルに断続的に通電して前記ケーシングを加振することにより前記スライダが前記磁歪素子の伸長及び収縮の一方に選択的に連動して摺動する動作を繰返し前後方向の一方側に連続して摺動可能であるように構成され、前記磁歪素子が超磁歪素子であることを特徴とするリニアアクチュエータ。
- 前記磁歪素子は、ランタノイド及び鉄属元素を含んでなる超磁歪素子であることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記スライダ及びケーシングの少なくとも一方の摺動面にフッ素樹脂がコーティングされたことを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記磁歪素子は前記前後方向に伸縮自在であるように前記ケーシングに取付けられ、該磁歪素子の伸縮による慣性力の反作用で前記ケーシングを前記前後方向に加振するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
- 前記磁歪素子は前端及び後端の一方において前記ケーシングに実質的に片持ち状態で取付けられたことを特徴とする請求項４に記載のリニアアクチュエータ。
- ケーシングと、該ケーシングに摺動自在に支持されたスライダと、前記ケーシングを加振するための磁歪素子と、該磁歪素子に対して磁界を付与するための磁界発生コイルと、を含んでなり、前記磁界発生コイルに断続的に通電して前記ケーシングを加振することにより前記スライダが前記磁歪素子の伸長及び収縮の一方に選択的に連動して摺動する動作を繰返し前後方向の一方側に連続して摺動可能であるように構成され、
前記磁歪素子が前記ケーシング内に２個備えられ、且つ、一方の磁歪素子は後端において前記ケーシングに取付けられて前記前後方向に伸縮することにより前端が前記ケーシングに当接・離間するように配設され、他方の磁歪素子は前端において前記ケーシング内に取付けられて前記前後方向に伸縮することにより後端が前記ケーシングに当接・離間するように配設されてなり、前記ケーシングに前方向の衝撃及び後方向の衝撃を選択的に付与可能としたことを特徴とするリニアアクチュエータ。 - 前記磁歪素子の線膨張係数と前記ケーシングの線膨張係数とを略等しくしたことを特徴とする請求項６に記載のリニアアクチュエータ。
- ケーシングと、該ケーシングに摺動自在に支持されたスライダと、前記ケーシングを加振するための磁歪素子と、該磁歪素子に対して磁界を付与するための磁界発生コイルと、を含んでなり、前記磁界発生コイルに断続的に通電して前記ケーシングを加振することにより前記スライダが前記磁歪素子の伸長及び収縮の一方に選択的に連動して摺動する動作を繰返し前後方向の一方側に連続して摺動可能であるように構成され、
前記磁歪素子は前記前後方向に伸縮自在であるように前記ケーシングに取付けられ、該磁歪素子の伸縮による慣性力の反作用で前記ケーシングを前記前後方向に加振するように構成され、
電流値が増減し、且つ、増加速度と減少速度とが異なる電流を前記磁界発生コイルに通電するための電源が更に備えられ、前方向の加速度と後方向の加速度とが異なる振動態様で前記磁歪素子が前記ケーシングを加振するようにしたことを特徴とするリニアアクチュエータ。 - 前記磁歪素子及び前記磁界発生コイルが２組配設されると共に、前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態様で一方の磁歪素子が前記ケーシングを加振し、後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きい振動態様で他方の磁歪素子が前記ケーシングを加振するように２個の前記磁歪素子の振動態様を制御するための制御手段が備えられ、この制御手段は、一方の磁界発生コイルに対して前記増加速度が減少速度よりも速い電流を通電し、他方の磁界発生コイルに対して前記減少速度が増加速度よりも速い電流を通電するように前記電源から２個の前記磁界発生コイルへの出力電流を制御するようにされたことを特徴とする請求項８に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記磁歪素子及び磁界発生コイルが１組配設されると共に、前方向の加速度が後方向の加速度よりも大きい振動態様及び後方向の加速度が前方向の加速度よりも大きい振動態様の２つの振動態様で１個の前記磁歪素子が前記ケーシングを選択的に加振するように前記磁歪素子の振動態様を制御するための制御手段が備えられ、この制御手段は、前記増加速度が減少速度よりも速い電流及び前記減少速度が増加速度よりも速い電流を１個の前記磁界発生コイルに対して選択的に通電するように前記電源から１個の前記磁界発生コイルへの出力電流を制御するようにされたことを特徴とする請求項８に記載のリニアアクチュエータ。
- ケーシングと、該ケーシングに摺動自在に支持されたスライダと、前記ケーシングを加振するための磁歪素子と、該磁歪素子に対して磁界を付与するための磁界発生コイルと、を含んでなり、前記磁界発生コイルに断続的に通電して前記ケーシングを加振することにより前記スライダが前記磁歪素子の伸長及び収縮の一方に選択的に連動して摺動する動作を繰返し前後方向の一方側に連続して摺動可能であるように構成され、
前記スライダは磁性体から構成され、且つ、該スライダの周囲に検出コイルが配設され、該検出コイルのインピーダンスに基づいて前記ケーシングと前記スライダとの相対位置を検出するようにしたことを特徴とするリニアアクチュエータ。
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