JPH05300759A - 静電アクチュエータ - Google Patents
静電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH05300759A JPH05300759A JP12575292A JP12575292A JPH05300759A JP H05300759 A JPH05300759 A JP H05300759A JP 12575292 A JP12575292 A JP 12575292A JP 12575292 A JP12575292 A JP 12575292A JP H05300759 A JPH05300759 A JP H05300759A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- electrodes
- peripheral surface
- electrically insulated
- 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.)
- Pending
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- Linear Motors (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 静電力ところがり機構を用いることにより、
摩擦の影響を少なくし、また、回転体を同一平面上に配
置し、ステージと駆動部を一体にすることによりコンパ
クトな静電アクチュエータを提供する。 【構成】 ２つの回転体を組み合わせることによりステ
ージを移動させる位置決め装置において、内周面に複数
個の電極２ａ〜２ｄを設け、隣合う電極がそれぞれ電気
的に絶縁されたステータ１と、その内側に位置し、ステ
ータ１内径より小さな外径を持ち、その外周面に複数個
の電極４ａ〜４ｄを設け、隣合う電極がそれぞれ電気的
に絶縁されたロータ３と、表面に電極薄膜を成膜するか
もしくはそれ自身が導電体よりなる中間子５から構成さ
れ、中間子５をステータ１とロータ３の間に配置するよ
うにしたもの。
摩擦の影響を少なくし、また、回転体を同一平面上に配
置し、ステージと駆動部を一体にすることによりコンパ
クトな静電アクチュエータを提供する。 【構成】 ２つの回転体を組み合わせることによりステ
ージを移動させる位置決め装置において、内周面に複数
個の電極２ａ〜２ｄを設け、隣合う電極がそれぞれ電気
的に絶縁されたステータ１と、その内側に位置し、ステ
ータ１内径より小さな外径を持ち、その外周面に複数個
の電極４ａ〜４ｄを設け、隣合う電極がそれぞれ電気的
に絶縁されたロータ３と、表面に電極薄膜を成膜するか
もしくはそれ自身が導電体よりなる中間子５から構成さ
れ、中間子５をステータ１とロータ３の間に配置するよ
うにしたもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電力により駆動され
る静電アクチュエータに関する。
る静電アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に微細なものを動かす時には、スケ
ール効果により電磁アクチュエータに比べて静電アクチ
ュエータの方が有利であると言われている（例えば特開
平２−５１３６７）。電磁アクチュエータを用いた位置
決めアクチュエータの概要図を従来例として図４に示
す。それぞれ電磁モータが内蔵された回転ステージにお
いて、第２段回転体４１の上に第１段回転体４２をモー
タの回転軸をずらせて積み重ね、また、第１段回転体の
上にも同様にモータの回転軸をずらせて出力回転体４３
を積み重ねる。このような構成により、第１、２段のモ
ータを回転させて、最上段の出力回転体を任意の位置に
移動することができる。従来例に示される電磁駆動のア
クチュエータを微細にした場合、モータ出力が減少する
ため、摩擦の影響が無視できなくなる。また、２つの回
転体が積み重ねられた構成になっているので小型化には
不利である。
ール効果により電磁アクチュエータに比べて静電アクチ
ュエータの方が有利であると言われている（例えば特開
平２−５１３６７）。電磁アクチュエータを用いた位置
決めアクチュエータの概要図を従来例として図４に示
す。それぞれ電磁モータが内蔵された回転ステージにお
いて、第２段回転体４１の上に第１段回転体４２をモー
タの回転軸をずらせて積み重ね、また、第１段回転体の
上にも同様にモータの回転軸をずらせて出力回転体４３
を積み重ねる。このような構成により、第１、２段のモ
ータを回転させて、最上段の出力回転体を任意の位置に
移動することができる。従来例に示される電磁駆動のア
クチュエータを微細にした場合、モータ出力が減少する
ため、摩擦の影響が無視できなくなる。また、２つの回
転体が積み重ねられた構成になっているので小型化には
不利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、静電力とこ
ろがり機構を用いることにより、摩擦の影響を少なく
し、また、回転体を同一平面上に配置し、ステージと駆
動部を一体にすることによりコンパクトな静電アクチュ
エータを提供することを目的とする。
ろがり機構を用いることにより、摩擦の影響を少なく
し、また、回転体を同一平面上に配置し、ステージと駆
動部を一体にすることによりコンパクトな静電アクチュ
エータを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、２つ
の回転体を組み合わせることによりステージを移動させ
る位置決め装置において、内周面に複数個の電極を設
け、隣合う電極がそれぞれ電気的に絶縁されたステータ
と、その内側に位置し、ステータ内径より小さな外径を
持ち、その外周面に複数個の電極を設け、隣合う電極が
それぞれ電気的に絶縁されたロータと、表面に電極薄膜
を成膜するかもしくはそれ自身が導電体よりなる中間子
から構成され、中間子をステータとロータの間に配置し
ている。また、前記ステータの内周面に金属薄膜を成膜
するかもしくはステータ自身が導電体で、前記中間子の
外周面に複数個の電極を設け、隣合う電極がそれぞれ電
気的に絶縁され、また外周面と内周面も電気的に絶縁さ
れ、外周面に複数個の電極を設け、隣合う電極がそれぞ
れ電気的に絶縁されたロータにより構成されている（図
１、図３参照）。
の回転体を組み合わせることによりステージを移動させ
る位置決め装置において、内周面に複数個の電極を設
け、隣合う電極がそれぞれ電気的に絶縁されたステータ
と、その内側に位置し、ステータ内径より小さな外径を
持ち、その外周面に複数個の電極を設け、隣合う電極が
それぞれ電気的に絶縁されたロータと、表面に電極薄膜
を成膜するかもしくはそれ自身が導電体よりなる中間子
から構成され、中間子をステータとロータの間に配置し
ている。また、前記ステータの内周面に金属薄膜を成膜
するかもしくはステータ自身が導電体で、前記中間子の
外周面に複数個の電極を設け、隣合う電極がそれぞれ電
気的に絶縁され、また外周面と内周面も電気的に絶縁さ
れ、外周面に複数個の電極を設け、隣合う電極がそれぞ
れ電気的に絶縁されたロータにより構成されている（図
１、図３参照）。
【０００５】
【作用】本発明によれば、同一平面上に配置されたステ
ータと中間子、中間子とロータの間に電圧を印加した
時、静電引力により中間子はステータの内周面を転動
し、また中間子の動きとは独立にロータは中間子の内周
面を転動する。したがってロータ上の任意の点はロータ
と中間子の回転角に応じて移動する。
ータと中間子、中間子とロータの間に電圧を印加した
時、静電引力により中間子はステータの内周面を転動
し、また中間子の動きとは独立にロータは中間子の内周
面を転動する。したがってロータ上の任意の点はロータ
と中間子の回転角に応じて移動する。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例を以下図面に基づいて詳述す
る。図１は、本発明による静電駆動の精密位置決めステ
ージの平面図である。内側面に複数個の電極２を設け、
隣合う電極がそれぞれ電気的に絶縁されたステータ１
と、その内側に位置し、ステータ内径よりも小さな外径
を持ち、その外周面に複数個の電極４を設け、隣合う電
極がそれぞれ電気的に絶縁されたロータ３の間に、その
表面に電極薄膜を成膜するかもしくはそれ自身が導電体
からなる中間子５を配置している。例えば、ステータの
電極２ａに電圧を印加すると中間子と電極の間に静電引
力が働き、中間子は電極２ａに惹きつけられる。次に電
圧を電極２ｂに印加すると中間子はステータ内周面を転
動しながら電極２ｂに惹きつけられる。順次電圧を２
ｃ、２ｄと切り替えていくことにより、中間子は連続的
にステータの内周面を転動する。また、ロータの電極４
ａに電圧を印加するとロータは中間子に惹きつけられ
る。順次、電圧を４ｂ、４ｃ、４ｄと切り替えていくこ
とによりロータは中間子の内周面を転動する。以上よ
り、ステータ内の２つの回転体がそれぞれ独立に動くこ
とがわかる。図２は回転角と平面座標の関係を示すモデ
ル図である。中間子の中心とロータの中心を結んだ線分
と静止座標系のｘ軸とがなす角をθ1 、ステータの中心
と中間子の中心を結んだ線分とｘ軸とがなす角をθ2 、
ロータの半径をｒ1 、中間子の半径をｒ2 、ステータの
半径をｒ3 とすると、ロータの中心点Ｐ（ｘ、ｙ）は、
次式にて表される。 ｘ＝ａ1 ｃｏｓθ1 ＋ａ2 ｃｏｓθ2 ・・・ ｙ＝ａ1 ｓｉｎθ1 ＋ａ2 ｓｉｎθ2 ・・・ ここで、ａ1 ＝ｒ2 −ｒ1 、ａ2 ＝ｒ3 −ｒ2 式，をθ1 、θ2 について解くと、 θ2 ＝ａｔａｎ２（ｃ2 、ｃ1 ） ここで、θ＝ａｔａｎ２（α、β）は、θ＝ｔａｎ
-1（α／β）のことで、θの範囲が、−π≦θ＜πであ
ることを示す関数である。 θ1 ＝ａｔａｎ２（ｙ、ｘ）±ａｔａｎ２（ｂ2 、ｂ
1 ）ここで、
る。図１は、本発明による静電駆動の精密位置決めステ
ージの平面図である。内側面に複数個の電極２を設け、
隣合う電極がそれぞれ電気的に絶縁されたステータ１
と、その内側に位置し、ステータ内径よりも小さな外径
を持ち、その外周面に複数個の電極４を設け、隣合う電
極がそれぞれ電気的に絶縁されたロータ３の間に、その
表面に電極薄膜を成膜するかもしくはそれ自身が導電体
からなる中間子５を配置している。例えば、ステータの
電極２ａに電圧を印加すると中間子と電極の間に静電引
力が働き、中間子は電極２ａに惹きつけられる。次に電
圧を電極２ｂに印加すると中間子はステータ内周面を転
動しながら電極２ｂに惹きつけられる。順次電圧を２
ｃ、２ｄと切り替えていくことにより、中間子は連続的
にステータの内周面を転動する。また、ロータの電極４
ａに電圧を印加するとロータは中間子に惹きつけられ
る。順次、電圧を４ｂ、４ｃ、４ｄと切り替えていくこ
とによりロータは中間子の内周面を転動する。以上よ
り、ステータ内の２つの回転体がそれぞれ独立に動くこ
とがわかる。図２は回転角と平面座標の関係を示すモデ
ル図である。中間子の中心とロータの中心を結んだ線分
と静止座標系のｘ軸とがなす角をθ1 、ステータの中心
と中間子の中心を結んだ線分とｘ軸とがなす角をθ2 、
ロータの半径をｒ1 、中間子の半径をｒ2 、ステータの
半径をｒ3 とすると、ロータの中心点Ｐ（ｘ、ｙ）は、
次式にて表される。 ｘ＝ａ1 ｃｏｓθ1 ＋ａ2 ｃｏｓθ2 ・・・ ｙ＝ａ1 ｓｉｎθ1 ＋ａ2 ｓｉｎθ2 ・・・ ここで、ａ1 ＝ｒ2 −ｒ1 、ａ2 ＝ｒ3 −ｒ2 式，をθ1 、θ2 について解くと、 θ2 ＝ａｔａｎ２（ｃ2 、ｃ1 ） ここで、θ＝ａｔａｎ２（α、β）は、θ＝ｔａｎ
-1（α／β）のことで、θの範囲が、−π≦θ＜πであ
ることを示す関数である。 θ1 ＝ａｔａｎ２（ｙ、ｘ）±ａｔａｎ２（ｂ2 、ｂ
1 ）ここで、
【０００７】
【数１】
【０００８】 ｃ1 ＝（ｘ−ａ2 ｃｏｓθ2 ）／ａ1 ｃ2 ＝（ｙ−ａ2 ｓｉｎθ2 ）／ａ2 となる。したがって、θ1 、θ2 を制御することにより
ロータの中心点をほぼステータ内部の所望の点に位置決
めすることが可能となる。図３はその他の実施例を示す
精密位置決めアクチュエータの平面図で、導電体からな
るステータ１と、導電体からなり、その外周面に図示し
ない絶縁層を介して電極６を設けた中間子５と、外周面
に電極４を設けたロータ３から構成されている。このよ
うに、回転体の外周面のみに電極を配置することにより
電極の製作が容易になる。
ロータの中心点をほぼステータ内部の所望の点に位置決
めすることが可能となる。図３はその他の実施例を示す
精密位置決めアクチュエータの平面図で、導電体からな
るステータ１と、導電体からなり、その外周面に図示し
ない絶縁層を介して電極６を設けた中間子５と、外周面
に電極４を設けたロータ３から構成されている。このよ
うに、回転体の外周面のみに電極を配置することにより
電極の製作が容易になる。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、静電
力ところがり機構を用いることにより、摩擦の影響を少
なくし、ステージと駆動部を一体にすることにより微細
な位置決めアクチュエータを提供する効果がある。
力ところがり機構を用いることにより、摩擦の影響を少
なくし、ステージと駆動部を一体にすることにより微細
な位置決めアクチュエータを提供する効果がある。
【図１】本発明による静電駆動の精密位置決めアクチュ
エータの平面図である。
エータの平面図である。
【図２】回転角と平面座標の関係を示すモデル図であ
る。
る。
【図３】他の実施例を示す静電駆動の精密位置決めアク
チュエータの平面図である。
チュエータの平面図である。
【図４】従来の精密位置決めアクチュエータの概要を示
す説明図である。
す説明図である。
１ ステータ ２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ ステータ電極 ３ ロータ ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ロータ電極 ５ 中間子 ６ 中間子電極 ４１ 第２回転体 ４２ 第１回転体 ４３ 出力回転体
Claims (2)
- 【請求項１】 ２つの回転体を組み合わせることにより
ステージを移動させる位置決め装置において、 内周面に複数個の電極を設け、隣合う電極がそれぞれ電
気的に絶縁されたステータと、その内側に位置し、ステ
ータ内径より小さな外径を持ち、その外周面に複数個の
電極を設け、隣合う電極がそれぞれ電気的に絶縁された
ロータと、表面に電極薄膜を成膜するかもしくはそれ自
身が導電体よりなる中間子から構成され、中間子をステ
ータとロータの間に配置したことを特徴とする静電アク
チュエータ。 - 【請求項２】前記ステータの内周面に金属薄膜を成膜す
るかもしくはステータ自身が導電体で、前記中間子の外
周面に複数個の電極を設け、隣合う電極がそれぞれ電気
的に絶縁され、また外周面と内周面も電気的に絶縁さ
れ、前記ロータの外周面に複数個の電極を設け、隣合う
電極がそれぞれ電気的に絶縁されていることを特徴とす
る請求項１記載の静電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12575292A JPH05300759A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12575292A JPH05300759A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 静電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05300759A true JPH05300759A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14917938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12575292A Pending JPH05300759A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 静電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05300759A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5448124A (en) * | 1992-08-25 | 1995-09-05 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Electrostatic actuator |
| US20080211342A1 (en) * | 2005-07-08 | 2008-09-04 | Commissariat A L'energie Atomique | Device For Assisting The Variable Capacity Generating Movement |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP12575292A patent/JPH05300759A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5448124A (en) * | 1992-08-25 | 1995-09-05 | Kanagawa Academy Of Science And Technology | Electrostatic actuator |
| US20080211342A1 (en) * | 2005-07-08 | 2008-09-04 | Commissariat A L'energie Atomique | Device For Assisting The Variable Capacity Generating Movement |
| US8174163B2 (en) * | 2005-07-08 | 2012-05-08 | Commissariat A L'energie Atomique | Device for assisting relative movements between two parts of a mechanical system, forming a variable capacitance device |
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