JPH0251367A - Electrostatic actuator - Google Patents
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、静電力を利用して負荷の駆動を行なうように
した静電アクチュエータ、特には産業用ロボット、精密
機械、自動車機器部品、家庭電化製品、オフィスオート
メーション機器、医療用機器等の機構部分の駆動に利用
される静電アクチュエータに関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an electrostatic actuator that uses electrostatic force to drive a load, particularly for industrial robots, precision machines, The present invention relates to electrostatic actuators used to drive mechanical parts of automobile equipment parts, home appliances, office automation equipment, medical equipment, etc.
(従来の技術)
従来より、産業用ロボット、精密機械、自動車機器部品
、家庭電化製品、オフィスオートメーション機器、医療
用機器等の機構部分の駆動には、専らサーボモータ、リ
ニアモータ、ステッピングモータ等の磁気式のアクチュ
エータが使用されており、上記機構部分の駆動を静電ア
クチュエータにより行なうものは、まだ実用化の端域に
ついたばかりである。(Conventional technology) Traditionally, servo motors, linear motors, stepping motors, etc. have been used exclusively to drive the mechanical parts of industrial robots, precision machines, automobile equipment parts, home appliances, office automation equipment, medical equipment, etc. Magnetic actuators are used, and electrostatic actuators for driving the above-mentioned mechanical parts are just on the verge of practical application.
(発明が解決しようとする課題)
近年においては、上述のような機構部分を駆動するため
のアクチュエータの高・出力密度化、駆動パターンの複
雑化及び微少変位の制御を必要とする技術需要が増えつ
つある。しかしながら、従来の磁気アクチュエータでは
、加工技術並びに物理的制約からその性能限界に近付き
つつあり、これ以上の小形化は、性能の大幅な低下を招
く等の弊害を生ずるだけであって現実的ではない。また
、本来、低速で高トルクが得られる小形のモータは、そ
の製作が困難であり、勿論、高トルクを得るために減速
機を利用することも行なわれているが、これでは減速機
の存在が装置全体の小形化の障害になる。(Problem to be solved by the invention) In recent years, there has been an increase in demand for technologies that require higher power density and higher power density of actuators for driving the above-mentioned mechanical parts, more complex drive patterns, and control of minute displacements. It's coming. However, conventional magnetic actuators are approaching their performance limits due to processing technology and physical constraints, and further miniaturization is not realistic as it will only cause negative effects such as a significant drop in performance. . In addition, it is difficult to manufacture small motors that can obtain high torque at low speeds, and of course, reduction gears are also used to obtain high torque, but this This becomes an obstacle to downsizing the entire device.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、全体の小形化を図ることができると共に、出力制
御の分解能低下を来たすことなく高出力トルク化を実現
することが可能となる等の効果を奏する静電アクチュエ
ータを提供するにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to make it possible to reduce the overall size and to achieve high output torque without reducing the resolution of output control. An object of the present invention is to provide an electrostatic actuator that exhibits the following effects.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために、本発明による静電アクチュ
エータは、第1の筒状体、及びこの第1の筒状体より径
小に形成されてその第1の筒状体内に配置される第2の
筒状体を設けた上で、前記第1の筒状体の内周面にその
周方向へ所定ピッチで配列される複数個の第1の電極ζ
及び前記第2の筒状体の外周面にその周方向へ所定ピッ
チで配列される複数個の第2の電極、並びにこれら第1
及び第2の電極間を選択的に充電して両電極間に静電力
を作用させることによって前記第2の筒状体を前記第1
の筒状体の内周面に沿って相対的に遊星u転させるスイ
ッチング回路を設け、さらに前記第1及び第2の筒状体
の一方から回転力を取出すように構成したものである。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, an electrostatic actuator according to the present invention includes a first cylindrical body and a diameter smaller than that of the first cylindrical body. a second cylindrical body arranged in the first cylindrical body; first electrode ζ
and a plurality of second electrodes arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the second cylindrical body, and these first electrodes.
The second cylindrical body is connected to the first by selectively charging between the second electrodes and applying an electrostatic force between the two electrodes.
A switching circuit is provided for relatively planetary rotation along the inner circumferential surface of the cylindrical body, and the rotational force is extracted from one of the first and second cylindrical bodies.
また、上記と同様の第1の筒状体及び第2の筒状体を設
けた上で、第1の筒状体の内周面若しくは第2の筒状体
の外周面にその周方向へ所定ピッチで配列される複数個
の第1の電極、及び前記第2の筒状体の外周面若しくは
前記第1の筒状体の内周面にその周方向全体に渡って配
設される第2の電極、並びにこれら第1及び第2の電極
間を選択的に充電して両電極間に静電力を作用させるこ
とによって前記第2の筒状体を前記第1の筒状体の内周
面に沿って相対的にR星回転させるスイッチング回路を
設け、前記第1及び第2の筒状体の一方から回転力を取
出す構成としても良い。In addition, after providing the first cylindrical body and the second cylindrical body similar to the above, it is possible to extend a plurality of first electrodes arranged at a predetermined pitch; and a plurality of first electrodes disposed on the outer circumferential surface of the second cylindrical body or the inner circumferential surface of the first cylindrical body over the entire circumferential direction thereof. The second cylindrical body is connected to the inner periphery of the first cylindrical body by selectively charging the second electrode and between the first and second electrodes to apply an electrostatic force between the two electrodes. A configuration may also be adopted in which a switching circuit is provided to rotate the rotation star relative to each other along the surface, and the rotational force is extracted from one of the first and second cylindrical bodies.
そして、第1の筒状体及び第2の筒状体を、各筒状体毎
に連結された状態で複数対設けると共に、これら第1の
筒状体の各内周面及び第2の筒状体の各外周面に夫々第
1の電極及び第2の電極を設ける構成とすることもでき
る。A plurality of pairs of the first cylindrical body and the second cylindrical body are provided in a connected state for each cylindrical body, and the inner circumferential surface of each of the first cylindrical bodies and the second cylindrical body are It is also possible to provide a first electrode and a second electrode on each outer circumferential surface of the shaped body.
(作用)
複数個ずつの第1の電極及び第2の電極によりコンデン
サ群が構成されるものであり、スイッチング回路は、こ
れら第1及び第2の電極間を選択的に充電して画電極に
静電力を作用させることによって前記第2の筒状体を前
記第1の筒状体の内周面に沿って相対的に遊星回転させ
る。この結果、内部減速機能を得ることができ、第1及
び第2の筒状体の一方から回転力を取出す際に、その回
転力のトルクが上記減速比に応じて増大するようになる
。(Function) A capacitor group is constituted by a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes, and the switching circuit selectively charges between the first and second electrodes to form a picture electrode. By applying an electrostatic force, the second cylindrical body is planetarily rotated relative to the inner peripheral surface of the first cylindrical body. As a result, an internal reduction function can be obtained, and when the rotational force is extracted from one of the first and second cylindrical bodies, the torque of the rotational force increases in accordance with the reduction ratio.
また、複数個の第1の電極と、第1の筒状体の外周面若
しくは第2の筒状体の内周面にその周方向全体に渡る第
2の電極を設けた場合も、スイッチング回路によって第
2の筒状体を第1の筒状体の内周面に沿って相対的に遊
星回転させることができ、これに伴う内部減速機能によ
って、第1及び第2の筒状体の一方から取出される回転
力のトルクが増大するようになる。Also, when a plurality of first electrodes and a second electrode extending over the entire circumferential direction are provided on the outer peripheral surface of the first cylindrical body or the inner peripheral surface of the second cylindrical body, the switching circuit This enables the second cylindrical body to be planetarily rotated relative to the inner peripheral surface of the first cylindrical body, and due to the accompanying internal deceleration function, one of the first and second cylindrical bodies The torque of the rotational force extracted from the engine increases.
さらに、第1の筒状体及び第2の筒状体を各筒状体毎に
連結した状態で複数対設けた場合には、各対で発生する
トルクが重畳されることになり、以て上述のように取出
される回転力のトルクがより一層大きくなる。Furthermore, if a plurality of pairs of the first cylindrical body and the second cylindrical body are provided in a state where each cylindrical body is connected, the torques generated in each pair will be superimposed. The torque of the rotational force extracted as described above becomes even larger.
(実施例)
まず、本発明の第1の実施例について第1図及び第2図
を参照しながら説明する。(Example) First, a first example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
第1図及び第2図において、1は適宜静止部位に固定さ
れた第1の筒状体たる太陽円筒で、これは剛性が比較的
大なる非導電性材料によって偏平な有底状に形成されて
おり、その底壁部1aの中心部分には、出力軸2が軸受
3を介して貫通状に支持されている。そして、斯かる太
陽円筒1の内周面には、例えば8個の第1の電極4a〜
4hが、その周方向へ一層ピッチ(等配状のピッチ)で
埋め込み状に配列されている。また、太陽円筒1の内周
面全域には、前記電極48〜4hを覆うようにして高誘
電率の絶縁被膜5が均一に添設されている。In Figures 1 and 2, numeral 1 denotes a solar cylinder, which is a first cylindrical body fixed to a stationary part as appropriate, and is formed into a flat bottomed shape from a non-conductive material with relatively high rigidity. An output shaft 2 is supported through a bearing 3 at the center of the bottom wall 1a. For example, eight first electrodes 4a to 4 are arranged on the inner peripheral surface of the solar cylinder 1.
4h are arranged in an embedded manner in the circumferential direction at even pitches (equal pitches). Further, an insulating coating 5 having a high dielectric constant is uniformly attached to the entire inner peripheral surface of the solar cylinder 1 so as to cover the electrodes 48 to 4h.
6は第2の筒状体たる遊星円筒で、これは剛性が比較的
大なる非導電性材料によって前記太陽円筒1より径小な
偏平有底状に形成されており、その太陽円筒1内に底壁
部6aを手前側(太陽円筒1の開口縁側)にした状態で
配置され、且つこの配置状態で上記底壁部6aの中心部
分が前記出力軸2に自在継手7を介して連結されている
。従って、上記遊星円筒6が太陽円筒1の内周面に沿っ
て相対的に遊星運動された場合には、その太陽円筒1が
固定された状態にあるから、遊星円筒6の回転力を出力
軸2から取出すことができる。そして、遊星円筒6の内
周面には、前記第1の電極4a〜4hより少ない例えば
7個の第2の電極8a〜8gが、その周方向へ上記第1
の電極4a〜4hと同一のピッチで埋め込み状に配列さ
れており、これら第2の電極8a〜8gと前記第1の電
極4a〜4hとの間には絶縁被膜5を挾んでコンデンサ
群が形成されることになる。尚、太陽円筒1の内径と遊
星円筒6の外径の寸法関係は、第1の電極4a〜4hと
第2の電極88〜8gの配列ピッチが等しくなるような
関係(この場合8ニア)に設定されている。Reference numeral 6 denotes a planetary cylinder as a second cylindrical body, which is formed of a non-conductive material with relatively high rigidity into a flat bottomed shape with a diameter smaller than that of the solar cylinder 1. It is arranged with the bottom wall part 6a on the front side (opening edge side of the solar cylinder 1), and in this arrangement state, the center part of the bottom wall part 6a is connected to the output shaft 2 via the universal joint 7. There is. Therefore, when the planetary cylinder 6 is subjected to relative planetary motion along the inner peripheral surface of the solar cylinder 1, since the solar cylinder 1 is in a fixed state, the rotational force of the planetary cylinder 6 is transferred to the output shaft. It can be taken out from 2. Then, on the inner peripheral surface of the planetary cylinder 6, for example, seven second electrodes 8a to 8g, which are smaller than the first electrodes 4a to 4h, are arranged in the circumferential direction of the first electrodes 8a to 8g.
The second electrodes 8a to 8g and the first electrodes 4a to 4h are arranged in a buried manner at the same pitch as the electrodes 4a to 4h, and a group of capacitors is formed with an insulating film 5 interposed between the second electrodes 8a to 8g and the first electrodes 4a to 4h. will be done. The dimensional relationship between the inner diameter of the solar cylinder 1 and the outer diameter of the planetary cylinder 6 is such that the arrangement pitches of the first electrodes 4a to 4h and the second electrodes 88 to 8g are equal (8 near in this case). It is set.
しかして、第1図に示すように、第2の電極8a〜8g
はグランド端子に共通に接続され、第1の電極4a〜4
hは、スイッチング回路9が有する切換スイッチ10a
〜10hの各共通接点Cに個別に接続されている。この
とき、上記各切換スイッチ10a〜10hは、対応する
第1の電極4a〜4hを接点(c−a)間を介して直流
電源11の正極側に接続した状態と、上記第1の電極4
a〜4hを接点(c−b)間を介してグランド端子に接
続した状態とに切換可能となっている。Therefore, as shown in FIG. 1, the second electrodes 8a to 8g
are commonly connected to the ground terminal, and the first electrodes 4a to 4
h is a changeover switch 10a included in the switching circuit 9;
~10h are individually connected to each common contact C. At this time, each of the changeover switches 10a to 10h has a state in which the corresponding first electrode 4a to 4h is connected to the positive electrode side of the DC power supply 11 via the contact point (c-a), and a state in which the corresponding first electrode 4a to 4h is connected to the positive electrode side of the DC power supply 11 via the contact point (ca), and
It is possible to switch between a to 4h connected to the ground terminal via the contacts (c and b).
尚、上記直流電源11の負極はグランド端子に接続され
ている。Note that the negative pole of the DC power supply 11 is connected to a ground terminal.
次に、上記構成の作用について説明する。今、太陽円筒
1及び遊星円筒6が第1図(A)のような位置関係にあ
る状態において、スイッチング回路9内の切換スイッチ
10a、10b、10cを接点(c−a)間オン状態に
切換えると、第1の電極4a、4b、4cに直流電源1
1から電圧が印加されるようになる。すると、第1の電
極4a。Next, the operation of the above configuration will be explained. Now, in a state where the solar cylinder 1 and the planetary cylinder 6 are in the positional relationship as shown in FIG. and a DC power supply 1 to the first electrodes 4a, 4b, 4c.
Voltage starts to be applied from 1. Then, the first electrode 4a.
4b、4cと第2の電極8a、 8b、3cの各対によ
り形成されるコンデンサに充電されて、コレら各電極対
間に静電力による吸引力が作用するようになり、これに
応じて遊星円筒6が反時計回り方向へ回転(自転)する
ようになる。このように遊星円筒6が自転された場合に
おいて、第1図(B)に示すように、第1の電極4a及
び第2の電極8a間の当接点が各電極4a及び8aの中
間点を過ぎた場合には、その電極4a、8c間に作用す
る吸引力が上記自転を妨げるようになる。このため実際
には、第1の電極4a及び第2の電極8a間の当接点が
各電極4a及び8aの中間点を過ぎる直前の時点で、切
換スイッチ10aを接点(c−b)間オン状態に切換え
て上記電極4a。The capacitors formed by each pair of electrodes 4b, 4c and second electrodes 8a, 8b, and 3c are charged, and an attractive force due to electrostatic force acts between each pair of electrodes, and in response, the planet The cylinder 6 begins to rotate (rotate) counterclockwise. When the planetary cylinder 6 is rotated in this way, as shown in FIG. In this case, the suction force acting between the electrodes 4a and 8c will impede the rotation. Therefore, in reality, just before the contact point between the first electrode 4a and the second electrode 8a passes the midpoint between the electrodes 4a and 8a, the changeover switch 10a is turned on between the contacts (c and b). The electrode 4a is switched to the above electrode 4a.
8a間の充電電荷を放電すると共に、切換スイッチ10
dを接点(c−a)間オン状態に切換えて第1の電極4
d及び第2の電極8d間に静電力による吸引力を作用さ
せる。これ以降においては、各切換スイッチ10b〜1
0h、10aを上述のように順次切換えて行くことによ
って、遊星円筒6を、反時計回り方向へ自転させなカ(
ら時計回り方向へ公転させることができるものであり、
斯様な遊星円筒6の遊星回転に応じて出力軸2が回転さ
れるようになる。尚、第1図中、Sl及びS2は夫々遊
星円筒6の自転中心及び公転中心である。While discharging the charge between 8a and the selector switch 10
d to the on state between the contacts (c and a), and the first electrode 4
An attractive force due to electrostatic force is applied between the electrode d and the second electrode 8d. From this point on, each changeover switch 10b to 1
By sequentially switching 0h and 10a as described above, the planetary cylinder 6 is prevented from rotating counterclockwise (
It can be rotated clockwise from
The output shaft 2 is rotated in accordance with such planetary rotation of the planetary cylinder 6. In FIG. 1, Sl and S2 are the rotation center and revolution center of the planetary cylinder 6, respectively.
ところで、遊星円筒6の電極数をn、太陽円筒1の電極
数をmとした場合、遊星円筒6が1回自転するためには
、第1の電極4a〜4h及び第2の電極88〜8g間の
当接点が太陽円筒1の内周面をm/(m−n)回転する
必要がある。従って、出力軸2の出力トルクは、第1の
電極48〜4h及び第2の電極8a〜8g間の当接点が
1回転するとき、換言すれば遊星円筒6が1回公転する
ときに発生するトルクの約m/(m−n)倍となる。By the way, when the number of electrodes of the planetary cylinder 6 is n and the number of electrodes of the solar cylinder 1 is m, in order for the planetary cylinder 6 to rotate once, the first electrodes 4a to 4h and the second electrodes 88 to 8g must be It is necessary that the contact point between them rotates the inner circumferential surface of the solar cylinder 1 by m/(m−n). Therefore, the output torque of the output shaft 2 is generated when the contact points between the first electrodes 48 to 4h and the second electrodes 8a to 8g rotate once, in other words, when the planetary cylinder 6 revolves once. It is approximately m/(m-n) times the torque.
つまり、m−8、n=7に設定された本実施例によれば
、遊星円筒6が1回公転するときに発生するトルクの約
8倍の高出力トルクを得ることができる。また、この場
合において、出力軸2の最小回転変位量は、360”/
(mXn)と小さくなるから、その出力軸2の回転制御
の分解能の低下を来たすことがないものである。In other words, according to this embodiment in which m-8 and n=7 are set, it is possible to obtain a high output torque that is about eight times the torque generated when the planetary cylinder 6 revolves once. In this case, the minimum rotational displacement amount of the output shaft 2 is 360”/
(mXn), so the resolution of rotation control of the output shaft 2 does not deteriorate.
しかも、本実施例によれば、第1の電極4a〜4hを有
した太陽円筒1.第2の電極8a〜8gを有した遊星円
筒6の他に、出力軸2.軸受3及び自在継手7を設ける
だけで主要部分を構成できるものであって、その構造が
きわめて簡単になる。Moreover, according to the present embodiment, the solar cylinder 1. has the first electrodes 4a to 4h. In addition to the planetary cylinder 6 with the second electrodes 8a-8g, the output shaft 2. The main parts can be constructed by simply providing the bearing 3 and the universal joint 7, and the structure is extremely simple.
さらに、ロータとして機能する遊星円筒6の慣性を小さ
くできるので、始動停止特性の向上並びに振動、騒音の
抑制を同時に実現することができる。Furthermore, since the inertia of the planetary cylinder 6 functioning as a rotor can be reduced, it is possible to simultaneously improve the start/stop characteristics and suppress vibration and noise.
勿論、第1の電極4a〜4h及び第2の電極8a〜8g
間で構成されるコンデンサのリークがない限り静電エネ
ルギを全く消費しないから、a星回筒6を任意の位置に
静1にさせた状態を長期に渡って保持できるようになり
、これにより遊星円筒6を間欠回転させる場合のエネル
ギ変換効率を飛躍的に向上させ得る。さらに、太陽円筒
1及び遊星円筒6を製造するにあたっては、リソグラフ
ィ。Of course, the first electrodes 4a to 4h and the second electrodes 8a to 8g
Since no electrostatic energy is consumed unless there is a leak in the capacitor comprised between The energy conversion efficiency when the cylinder 6 is rotated intermittently can be dramatically improved. Furthermore, in manufacturing the solar cylinder 1 and the planetary cylinder 6, lithography is used.
薄膜堆積法等の半導体製造技術を応用することができて
、これらをきわめて微細で精密な構造とし、猶且つ集積
化を図ることができるから、従来の磁気式のアクチュエ
ータでは不可能であった超微小化を実現できるようにな
る。By applying semiconductor manufacturing technology such as thin film deposition, it is possible to create extremely fine and precise structures and integrate them, making it possible to achieve ultra-high performance that was not possible with conventional magnetic actuators. Miniaturization will become possible.
尚、本発明の第2の実施例を示す第3図及び第4図のよ
うに、第1の電極及び第2の電極をさらに多数個設けて
も良いものである。即ち、この第3図では、第1の筒状
体たる太陽円筒12の内周面に50個の第1の電極13
を等配ピッチで配列すると共に、第2の筒状体たる遊星
円筒14の外周面に49個の第2の電極15を上記第1
の電極13と同一のピッチで配列した例を示しており、
このような構成とした場合には、゛自在継手16及び出
力軸17を介した出力トルクは、前述の説明から理解で
きるように遊星円筒14が1回公転するときに発生する
トルクの約50倍となる。しかも、この場合には、遊星
円筒14の自転中心S1及び公転中心S2間の偏心度合
いが小さくなり、その遊星円筒14の回転が滑らかにな
る。尚、上記第3図及び第4図では、太陽円筒12の内
周面に添設される高誘電率の絶縁被膜の図示を省略して
いる。Incidentally, as shown in FIGS. 3 and 4 showing a second embodiment of the present invention, a larger number of first electrodes and a larger number of second electrodes may be provided. That is, in FIG. 3, 50 first electrodes 13 are arranged on the inner peripheral surface of the solar cylinder 12, which is the first cylindrical body.
are arranged at equal pitches, and 49 second electrodes 15 are arranged on the outer peripheral surface of the planetary cylinder 14 which is the second cylindrical body.
An example is shown in which the electrodes 13 are arranged at the same pitch,
In such a configuration, the output torque via the universal joint 16 and the output shaft 17 is approximately 50 times the torque generated when the planetary cylinder 14 revolves once, as can be understood from the above explanation. becomes. Furthermore, in this case, the degree of eccentricity between the rotation center S1 and the revolution center S2 of the planetary cylinder 14 becomes small, and the rotation of the planetary cylinder 14 becomes smooth. Note that in FIGS. 3 and 4, the illustration of the high dielectric constant insulating coating attached to the inner circumferential surface of the solar cylinder 12 is omitted.
また、第5図は本発明の第3の実施例を示すものであり
、以下これについて前記第1の実施例と異なる部分のみ
説明する。即ち、この実施例は、出力軸2の先端部にク
ランク状の偏心軸部2aを一体に設けると共に、この偏
心軸部2aを遊星円筒6の底壁部6aの中心部分に軸受
18を介して支持させる構成としたものである。このよ
うな構成とした場合には、出力軸2の回転数が遊星円筒
6の公転数と等しくなり、出力軸2を高速で回転させる
場合に好適するようになる。Further, FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, and only the parts different from the first embodiment will be described below. That is, in this embodiment, a crank-shaped eccentric shaft portion 2a is integrally provided at the tip of the output shaft 2, and this eccentric shaft portion 2a is connected to the center portion of the bottom wall portion 6a of the planetary cylinder 6 via a bearing 18. It has a structure that supports it. In such a configuration, the number of rotations of the output shaft 2 becomes equal to the number of revolutions of the planetary cylinder 6, which is suitable for rotating the output shaft 2 at high speed.
第6図は本発明の第4の実施例を示すものであり、以下
これについて前記第1の実施例と異なる部分のみ説明す
る。即ち、この実施例では、太陽円筒1側の第1の電極
4a〜4hはそのままにした状態で、遊星円筒6の外周
面にその周方向全体に渡って第2の電極19を添設する
と共に、その第2の電極19をグランド端子に接続する
構成としたものである。この構成によっても、スイッチ
ング回路9内の切換スイッチ10a〜10hの切換動作
に応じて遊星円筒6が第1の実施例と同様に回転される
ものであり、太陽円筒1の内周寸法をLs、遊星円筒6
の外周寸法(実際には第2の電極19の外周寸法)をL
pとした場合、遊星円筒6の自転数は、その公転数のL
s/(Ls−Lp)倍となる。特に、この実施例によれ
ば第2の電極19の構造が単純化するから、遊星円筒6
の加工が前記第1の実施例に比べて簡単になる。FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, and hereinafter only the differences from the first embodiment will be explained. That is, in this embodiment, the first electrodes 4a to 4h on the solar cylinder 1 side are left as they are, and the second electrode 19 is attached to the outer peripheral surface of the planetary cylinder 6 over the entire circumferential direction. , the second electrode 19 is connected to a ground terminal. With this configuration as well, the planetary cylinder 6 is rotated in accordance with the switching operation of the changeover switches 10a to 10h in the switching circuit 9 in the same way as in the first embodiment, and the inner peripheral dimension of the solar cylinder 1 is set to Ls, Planetary cylinder 6
The outer circumferential dimension (actually the outer circumferential dimension of the second electrode 19) is L
When p, the rotation number of the planetary cylinder 6 is L of its revolution number.
s/(Ls-Lp) times. In particular, according to this embodiment, since the structure of the second electrode 19 is simplified, the planetary cylinder 6
The processing is simpler than in the first embodiment.
尚、上記第4の実施例において、遊星円筒6側に前記第
1の実施例と同様の第2の電極8a〜8gを設けると共
に、太陽円筒1側に第2の電極19と同様の第1の電極
を設ける構成としても良い。In the fourth embodiment, second electrodes 8a to 8g similar to those in the first embodiment are provided on the planetary cylinder 6 side, and a first electrode similar to the second electrode 19 is provided on the solar cylinder 1 side. It is also possible to have a configuration in which electrodes are provided.
第7図及び第8図は、第1の電極及び第2の電極の有効
表面積を大きくすることが高出力トルク化に繋がること
に着目したなされた本発明の第5の実施例を示すもので
あり、以下これについて説明する。即ち、第7図及び第
8図において、20゜21.22は第1の筒状体たる太
陽円筒で、これらは基板23により一体的に連結された
状態で同心状に設けられている。24,25.’26は
上記太陽円筒20,21.22と対をなす第2の筒状体
たる遊星円筒で、これらは基板27により一体的に連結
された状態で同心状に設置すられている。7 and 8 show a fifth embodiment of the present invention, which focuses on the fact that increasing the effective surface area of the first electrode and the second electrode leads to higher output torque. Yes, this will be explained below. That is, in FIGS. 7 and 8, 20.degree. 21.22 is a solar cylinder which is a first cylindrical body, and these are integrally connected by a substrate 23 and are provided concentrically. 24, 25. 26 is a planetary cylinder which is a second cylindrical body that pairs with the solar cylinders 20, 21, and 22, and these are integrally connected by a substrate 27 and installed concentrically.
このとき、各遊星円筒24,25.26は対応する太陽
円筒20,21.22より径小に形成されており、各太
陽円筒20,21.22内に基板27を手前側にした状
態で配置されている。また、太陽円筒20〜22側の基
板23の中心部分には、出力軸28が軸受29を介して
貫通状に支持されており、この出力軸28と遊星円筒2
4〜26側の基板27の中心部分との間が自在継手3o
を介して連結されている。そして、太陽円筒2°0.
21.22の各内周面には、例えば8個ずつの第1の電
極31,32.33が各太陽円筒20,21゜22毎に
等配ピッチで配列され、遊星円筒24゜25.26の各
外周面には、例えば7個ずつの第2の電極34,35.
36が各遊星円筒24,25.26毎に等配ピッチで配
列されている。At this time, each planetary cylinder 24, 25.26 is formed to have a smaller diameter than the corresponding solar cylinder 20, 21.22, and is placed in each solar cylinder 20, 21.22 with the substrate 27 on the front side. has been done. Further, an output shaft 28 is supported through a bearing 29 in the central part of the substrate 23 on the side of the solar cylinders 20 to 22, and this output shaft 28 and the planetary cylinder 2
There is a universal joint 3o between the center part of the board 27 on the 4-26 side.
are connected via. And the solar cylinder 2°0.
For example, eight first electrodes 31, 32, 33 are arranged on the inner circumferential surface of each of the solar cylinders 20, 21° 22 at equal pitches, and the planetary cylinders 24° 25.26 For example, seven second electrodes 34, 35 .
36 are arranged at equal pitches for each planetary cylinder 24, 25, 26.
このように構成した本実施例では、第1の電極31.3
2.33と第2の電極34,35.36の各対のうち、
所定の電極対に同時に電圧を印加するものであり、これ
にて前記第1の実施例の約3倍の出力トルクを得ること
ができる。In this embodiment configured in this way, the first electrode 31.3
2.33 and each pair of second electrodes 34, 35.36,
A voltage is simultaneously applied to a predetermined pair of electrodes, and thereby an output torque approximately three times that of the first embodiment can be obtained.
尚、この第5の実施例では、第2の電極34゜35.3
6を第1の実施例と同様に設ける構成としたが、これら
第2の電極34,35. 36に代えて、前記第4の実
施例と同様に各遊星円筒24゜25.26の外周面全域
に渡って位置される第2の電極を設ける構成としても良
い。In this fifth embodiment, the second electrode 34°35.3
6 are provided in the same manner as in the first embodiment, but these second electrodes 34, 35 . 36, a second electrode may be provided which is positioned over the entire outer peripheral surface of each planetary cylinder 24.degree. 25.26, as in the fourth embodiment.
また、上記各実施例では太陽円筒を固定して遊星円筒の
回転力を出力として取出すように構成したが、この逆に
遊星円筒を固定し太陽円筒の回転力を出力として取出す
構成としても良く、さらに第1の筒状体及び第2の筒状
体は必ずしも円筒形に限定されないものである。Further, in each of the above embodiments, the solar cylinder is fixed and the rotational force of the planetary cylinder is extracted as an output, but the planetary cylinder may be fixed and the rotational force of the solar cylinder is extracted as an output. Furthermore, the first cylindrical body and the second cylindrical body are not necessarily limited to cylindrical shapes.
その他、本発明は上記し且つ図面に示した各実施例に限
定されるものではなく、例えばスイッチング回路を半導
体スイッチング素子により構成しても良い等、その要旨
を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる
。In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and may be implemented with various modifications within the scope of the invention, for example, the switching circuit may be configured with semiconductor switching elements. can do.
[発明の効果]
以上の説明によって明らかなように、請求項1の静電ア
クチュエータにおいては、全体の小形化を図り得ると共
に、出力制御の分解能低下を来たすことなく高出力トル
ク化を実現することが可能となるものであり、勿論、低
速で高トルクを得る用途に適用可能になるものである。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, in the electrostatic actuator of claim 1, the overall size can be reduced, and high output torque can be achieved without reducing the resolution of output control. Of course, this makes it possible to apply it to applications where high torque is obtained at low speeds.
また、請求項2の静電アクチュエータによれば、上記効
果に加えて、第2の電極の構成が単純化するため、製造
性の向上を図り得るものである。Further, according to the electrostatic actuator of the second aspect, in addition to the above-mentioned effects, the structure of the second electrode is simplified, so that it is possible to improve the manufacturability.
さらに、請求項3の静電アクチュエータによれば、第1
の電極及び第2の電極の有効総表面積を大きくできて、
出力トルクの一層の増大を図り得るものである。Furthermore, according to the electrostatic actuator of claim 3, the first
The effective total surface area of the electrode and the second electrode can be increased,
This makes it possible to further increase the output torque.
第1図は本発明の第1の実施例を示す正面図、第2図は
同第1の実施例を示す縦断側面図である。
また、第3図及び第4図は本発明の第2の実施例を示す
夫々第1図及び第2図相当図、第5図は本発明の第3の
実”施例を示す第2図相当図、第6図は本発明の第4の
実施例を示す第1図相当図、第7図及び第8図は本発明
の第5の実施例を示す夫々縦断正面図及び第2図相当図
である。
図中、1,12.20〜22は太陽用WJ(第1の筒状
体) 、2,17.28は出力軸、4a〜4h、13,
31,32.33は第1の電極、6゜14.24.25
.26は遊星円筒(第2の筒状体) 、7,16.30
は自在継手、8a〜8g。
15.19.34,35.36は第2の電極、9はスイ
ッチング回路、10a〜10hは切換スイッチ、11は
直流電源を示す。FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional side view showing the first embodiment. 3 and 4 are views corresponding to FIGS. 1 and 2, respectively, showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 2, showing a third embodiment of the present invention. 6 is a view corresponding to FIG. 1 showing the fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are a longitudinal sectional front view and a view corresponding to FIG. 2 showing the fifth embodiment of the present invention, respectively. In the figure, 1, 12.20-22 are solar WJs (first cylindrical body), 2, 17.28 are output shafts, 4a-4h, 13,
31, 32.33 are the first electrodes, 6°14.24.25
.. 26 is a planetary cylinder (second cylindrical body), 7, 16.30
is a universal joint, 8a-8g. 15, 19, 34 and 35, 36 are second electrodes, 9 is a switching circuit, 10a to 10h are changeover switches, and 11 is a DC power source.
Claims (3)
されて該第1の筒状体内に配置された第2の筒状体と、
前記第1の筒状体の内周面にその周方向へ所定ピッチで
配列された複数個の第1の電極と、前記第2の筒状体の
外周面にその周方向へ所定ピッチで配列された複数個の
第2の電極と、前記第1及び第2の電極間を選択的に充
電して両電極間に静電力を作用させることによって前記
第2の筒状体を前記第1の筒状体の内周面に沿って相対
的に遊星回転させるスイッチング回路とを備え、前記第
1及び第2の筒状体の一方から回転力を取出すように構
成したことを特徴とする静電アクチュエータ。1. a first cylindrical body; a second cylindrical body formed with a smaller diameter than the first cylindrical body and disposed within the first cylindrical body;
a plurality of first electrodes arranged on the inner circumferential surface of the first cylindrical body at a predetermined pitch in the circumferential direction; and a plurality of first electrodes arranged on the outer circumferential surface of the second cylindrical body at a predetermined pitch in the circumferential direction. By selectively charging between the plurality of second electrodes and the first and second electrodes to apply an electrostatic force between the two electrodes, the second cylindrical body is connected to the first cylindrical body. An electrostatic device comprising: a switching circuit for relatively planetary rotation along the inner circumferential surface of the cylindrical body; and configured to extract rotational force from one of the first and second cylindrical bodies. actuator.
されて該第1の筒状体内に配置された第2の筒状体と、
前記第1の筒状体の内周面若しくは前記第2の筒状体の
外周面にその周方向へ所定ピッチで配列された複数個の
節1の電極と、前記第2の筒状体の、外周面若しくは前
記第1の筒状体の内周面にその周方向全体に渡って配設
された第2の電極と、前記第1及び第2の電極間を選択
的に充電して両電極間に静電力を作用させることによっ
て前記第2の筒状体を前記第1の筒状体の内周面に沿っ
て相対的に遊星回転させるスイッチング回路とを備え、
前記第1及び第2の筒状体の一方から回転力を取出すよ
うに構成したことを特徴とする静電アクチュエータ。2. a first cylindrical body; a second cylindrical body formed with a smaller diameter than the first cylindrical body and disposed within the first cylindrical body;
a plurality of node 1 electrodes arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the first cylindrical body or the outer circumferential surface of the second cylindrical body; , selectively charging between a second electrode disposed on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the first cylindrical body over the entire circumferential direction thereof, and the first and second electrodes. a switching circuit that planetarily rotates the second cylindrical body relative to the inner circumferential surface of the first cylindrical body by applying an electrostatic force between the electrodes,
An electrostatic actuator characterized in that it is configured to extract rotational force from one of the first and second cylindrical bodies.
結された状態で複数対設けられ、これら第1の筒状体の
各内周面及び第2のn状体の各外周面に夫々第1の電極
及び第2の電極が設けられていることを特徴とする請求
項1または2記載の静電アクチュエータ。3. A plurality of pairs of the first cylindrical body and the second cylindrical body are provided in a connected state for each cylindrical body, and each inner peripheral surface of the first cylindrical body and the second n-shaped body 3. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein a first electrode and a second electrode are provided on each outer peripheral surface of the electrostatic actuator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19871088A JP2675586B2 (en) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | Electrostatic actuator |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH0251367A true JPH0251367A (en) | 1990-02-21 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007225854A (en) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Developing device and image forming apparatus |
JP2008112006A (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Kyocera Mita Corp | Developing device and image forming apparatus with the same |
-
1988
- 1988-08-09 JP JP19871088A patent/JP2675586B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007225854A (en) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Developing device and image forming apparatus |
JP2008112006A (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Kyocera Mita Corp | Developing device and image forming apparatus with the same |
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