JPH0576187A - 静電アクチユエータ - Google Patents
静電アクチユエータInfo
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- JPH0576187A JPH0576187A JP23208491A JP23208491A JPH0576187A JP H0576187 A JPH0576187 A JP H0576187A JP 23208491 A JP23208491 A JP 23208491A JP 23208491 A JP23208491 A JP 23208491A JP H0576187 A JPH0576187 A JP H0576187A
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- stator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ばねの伸縮範囲に制限されることなく、かつ摩
擦抵抗などを加えることなしに移動子を定方向へ大きな
変位量で歩進駆動できるようにした超小形の静電アクチ
ュエータを提供する。 【構成】移動子１と、移動子を挟んでその両側に間隙を
隔てて対向する固定子２, および搬送子３と、搬送子を
移動子の駆動方向と平行に振動させる静電振動子４と、
該振動子の駆動，および移動子を固定子および搬送子へ
交互に吸着させる静電吸着手段として電源５，スイッチ
ング素子６，７などを備えて構成し、搬送子の振動動作
と、この振動動作に同期して移動子を固定子, 搬送子へ
交互に吸い寄せる吸着動作とを組合わせて移動子を定方
向に歩進駆動させる。
擦抵抗などを加えることなしに移動子を定方向へ大きな
変位量で歩進駆動できるようにした超小形の静電アクチ
ュエータを提供する。 【構成】移動子１と、移動子を挟んでその両側に間隙を
隔てて対向する固定子２, および搬送子３と、搬送子を
移動子の駆動方向と平行に振動させる静電振動子４と、
該振動子の駆動，および移動子を固定子および搬送子へ
交互に吸着させる静電吸着手段として電源５，スイッチ
ング素子６，７などを備えて構成し、搬送子の振動動作
と、この振動動作に同期して移動子を固定子, 搬送子へ
交互に吸い寄せる吸着動作とを組合わせて移動子を定方
向に歩進駆動させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】マイクロ・メカトロニクスの分野
に適用する外形寸法がミリメートル以下である超小形の
静電アクチュエータに関する。
に適用する外形寸法がミリメートル以下である超小形の
静電アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近では、マイクロ・メカトロニクスの
分野に適用するアクチュエータとして、ＩＣ製造のマイ
クロ加工技術を利用して製作される超小形の静電アクチ
ュエータが提唱され、その開発が進められている。この
静電アクチュエータは、在来の電磁力の代わりに静電力
を駆動源として動作させるものであり、その一例として
振動型静電アクチュエータが、静電気学会誌 第１４
巻，第３号（１９９０年）の特集解説「マイクロ静電モ
ータ」（執筆者：藤田博之）の項目：４．２１ 弾性支
持されたアクチュエータ（１９８ページ）に、図６（１
００μｍの梁で支えられた多結晶Ｓi のリニア振動構
造），および図７（多結晶のねじり振動構造)として紹
介されている。
分野に適用するアクチュエータとして、ＩＣ製造のマイ
クロ加工技術を利用して製作される超小形の静電アクチ
ュエータが提唱され、その開発が進められている。この
静電アクチュエータは、在来の電磁力の代わりに静電力
を駆動源として動作させるものであり、その一例として
振動型静電アクチュエータが、静電気学会誌 第１４
巻，第３号（１９９０年）の特集解説「マイクロ静電モ
ータ」（執筆者：藤田博之）の項目：４．２１ 弾性支
持されたアクチュエータ（１９８ページ）に、図６（１
００μｍの梁で支えられた多結晶Ｓi のリニア振動構
造），および図７（多結晶のねじり振動構造)として紹
介されている。
【０００３】前記の振動型静電アクチュエータは、ばね
で支えられた振動子（可動部）に櫛歯状の可動電極を一
体形成するとともに、この可動電極と対向して櫛歯同士
が互い違いに入り組むように配置した左右一対の櫛歯状
固定電極を備え、可動電極と左右一対の固定電極との間
で印加電圧を交互に切換えることにより、固定電極と可
動電極との間に働く静電吸引力を利用して振動子をリニ
ア方向，ないしは回転方向に振動駆動ようにしたもので
ある。
で支えられた振動子（可動部）に櫛歯状の可動電極を一
体形成するとともに、この可動電極と対向して櫛歯同士
が互い違いに入り組むように配置した左右一対の櫛歯状
固定電極を備え、可動電極と左右一対の固定電極との間
で印加電圧を交互に切換えることにより、固定電極と可
動電極との間に働く静電吸引力を利用して振動子をリニ
ア方向，ないしは回転方向に振動駆動ようにしたもので
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の振動
型静電アクチュエータは、ばねで支えられた振動子から
直接出力を取り出すようにしているため、その可動範囲
は振動子を支えたばねの伸縮範囲に制限されることか
ら、その適用範囲，使用用途も自ずと制約され、大きな
変位量が要求される用途には適用できないといった問題
点が残る。本発明は上記の点にかんがみなされたもので
あり、その目的は、前記した振動型静電アクチュエータ
を基礎にしてこれに新たな部品を組合わせることによ
り、ばねの伸縮範囲に制限されることなく、かつ摩擦抵
抗，ばね抗力などを加えることなしに移動子を定方向へ
大きな変位量で歩進駆動できるようにしたリニア形，な
いし回転形の静電アクチュエータを提供することにあ
る。
型静電アクチュエータは、ばねで支えられた振動子から
直接出力を取り出すようにしているため、その可動範囲
は振動子を支えたばねの伸縮範囲に制限されることか
ら、その適用範囲，使用用途も自ずと制約され、大きな
変位量が要求される用途には適用できないといった問題
点が残る。本発明は上記の点にかんがみなされたもので
あり、その目的は、前記した振動型静電アクチュエータ
を基礎にしてこれに新たな部品を組合わせることによ
り、ばねの伸縮範囲に制限されることなく、かつ摩擦抵
抗，ばね抗力などを加えることなしに移動子を定方向へ
大きな変位量で歩進駆動できるようにしたリニア形，な
いし回転形の静電アクチュエータを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の静電アクチュエータは、移動子と、該移動
子を挟んでその両側に間隙を隔てて対向する固定子, お
よび搬送子と、搬送子を移動子の駆動方向と平行に振動
させる静電式振動手段と、移動子を固定子および搬送子
へ交互に吸着させる静電式吸着手段とを有し、搬送子の
振動動作と、この振動動作に同期して移動子を固定子,
搬送子へ交互に吸い寄せる吸着動作とを組合わせて移動
子を定方向に歩進駆動するよう構成するものとする。
に、本発明の静電アクチュエータは、移動子と、該移動
子を挟んでその両側に間隙を隔てて対向する固定子, お
よび搬送子と、搬送子を移動子の駆動方向と平行に振動
させる静電式振動手段と、移動子を固定子および搬送子
へ交互に吸着させる静電式吸着手段とを有し、搬送子の
振動動作と、この振動動作に同期して移動子を固定子,
搬送子へ交互に吸い寄せる吸着動作とを組合わせて移動
子を定方向に歩進駆動するよう構成するものとする。
【０００６】ここで、前記構成の静電アクチュエータに
おいては、静電式振動手段を、搬送子と結合してばね支
持された可動支持体と、移動子の駆動方向と平行して前
記支持体より両側に張り出す櫛歯状可動電極と、櫛歯同
士を互い違いに入り組ませて前記可動電極に対向配備し
た一対の櫛歯状固定電極とからなる振動子と、電源回路
に接続して前記可動電極と一対の固定電極との間に電源
電圧を交互に印加させるスイッチング素子との組合わせ
から構成し、また、静電吸着手段を、電源と、該電源回
路に接続して移動子と固定子, および移動子と搬送子と
の間に電源電圧を交互に印加させるスイッチング素子と
から構成するものとする。
おいては、静電式振動手段を、搬送子と結合してばね支
持された可動支持体と、移動子の駆動方向と平行して前
記支持体より両側に張り出す櫛歯状可動電極と、櫛歯同
士を互い違いに入り組ませて前記可動電極に対向配備し
た一対の櫛歯状固定電極とからなる振動子と、電源回路
に接続して前記可動電極と一対の固定電極との間に電源
電圧を交互に印加させるスイッチング素子との組合わせ
から構成し、また、静電吸着手段を、電源と、該電源回
路に接続して移動子と固定子, および移動子と搬送子と
の間に電源電圧を交互に印加させるスイッチング素子と
から構成するものとする。
【０００７】また、前記構成においては、移動子を短冊
状平板，ないし棒体として直線方向に歩進駆動させるよ
うにしたリニア形の静電アクチュエータ、あるいは、移
動子を回転軸で支持した円板となして回転方向に歩進駆
動させる回転形の静電アクチュエータとして実施するこ
とができる。さらに、前記のリニア形静電アクチュエー
タについて、移動子を歩進方向に安定よくガイドする手
段として、短冊状平板の移動子と対向する固定子を移動
子の歩進移動方向と直角方向で電気的に相互絶縁された
中央部，および左右両端部に区分し、かつ左右両端部を
移動子と同電位に維持しつつ、中央部と移動子との間に
電圧を印加して移動子を固定子の中央部に吸着させるよ
うにした構成、あるいは、棒状の移動子と対向する固定
子，および搬送子の吸着面中央部に移動子の移動方向に
沿って移動子ガイド用の凹溝を設けた構成がある。
状平板，ないし棒体として直線方向に歩進駆動させるよ
うにしたリニア形の静電アクチュエータ、あるいは、移
動子を回転軸で支持した円板となして回転方向に歩進駆
動させる回転形の静電アクチュエータとして実施するこ
とができる。さらに、前記のリニア形静電アクチュエー
タについて、移動子を歩進方向に安定よくガイドする手
段として、短冊状平板の移動子と対向する固定子を移動
子の歩進移動方向と直角方向で電気的に相互絶縁された
中央部，および左右両端部に区分し、かつ左右両端部を
移動子と同電位に維持しつつ、中央部と移動子との間に
電圧を印加して移動子を固定子の中央部に吸着させるよ
うにした構成、あるいは、棒状の移動子と対向する固定
子，および搬送子の吸着面中央部に移動子の移動方向に
沿って移動子ガイド用の凹溝を設けた構成がある。
【０００８】
【作用】前記の構成により、アクチュエータは次のよう
に動作する。すなわち、待機状態では電圧印加による静
電力で移動子を固定子に吸着保持させておく。ここで、
振動子を介して搬送子を移動子の歩進方向と平行して前
後に振動させ、かつ搬送子が最大振幅位置まで後退移動
した時点で、移動子を固定子から釈放して搬送子に静電
吸着させる。続いて、搬送子が移動子を吸着保持したま
ま反対側の最大振幅位置まで前進移動すると、この時点
で移動子を搬送子から釈放して固定子に静電吸着させ
る。これにより移動子は固定子ないし搬送子との間で摺
動摩擦を生じることなく、１ステップ前進することにな
り、以下、搬送子の振動に同期させて前記の操作を繰り
返すことにより、搬送子の振動動作が整流されて移動子
が定方向へ連続的に歩進移動する。しかも、移動子の変
位量には制限がなく、かつその歩進移動過程では摺動摩
擦，ばね抗力などの抵抗を一切受けることがない。
に動作する。すなわち、待機状態では電圧印加による静
電力で移動子を固定子に吸着保持させておく。ここで、
振動子を介して搬送子を移動子の歩進方向と平行して前
後に振動させ、かつ搬送子が最大振幅位置まで後退移動
した時点で、移動子を固定子から釈放して搬送子に静電
吸着させる。続いて、搬送子が移動子を吸着保持したま
ま反対側の最大振幅位置まで前進移動すると、この時点
で移動子を搬送子から釈放して固定子に静電吸着させ
る。これにより移動子は固定子ないし搬送子との間で摺
動摩擦を生じることなく、１ステップ前進することにな
り、以下、搬送子の振動に同期させて前記の操作を繰り
返すことにより、搬送子の振動動作が整流されて移動子
が定方向へ連続的に歩進移動する。しかも、移動子の変
位量には制限がなく、かつその歩進移動過程では摺動摩
擦，ばね抗力などの抵抗を一切受けることがない。
【０００９】また、移動子を短冊状平板，ないし棒体と
して直線方向に歩進駆動させることによりリニア形の静
電アクチュエータが得られ、また、移動子を回転軸で支
持した円板となして回転方向に歩進駆動させることによ
り回転形の静電アクチュエータが得られる。
して直線方向に歩進駆動させることによりリニア形の静
電アクチュエータが得られ、また、移動子を回転軸で支
持した円板となして回転方向に歩進駆動させることによ
り回転形の静電アクチュエータが得られる。
【００１０】一方、回転形静電アクチュエータでは、移
動子が回転軸（軸受に軸支されている）に支持されてい
るのでその歩進動作が回転軌道から外れるおそれはない
が、リニア形では移動子に対する特別なガイド手段を設
けて拘束しない限り、固定子と搬送子との間で交互に移
り亙る際に移動子に加わる外力などが原因で直進軌道か
ら外れるおそれがある。かかる点、先記の解決手段で述
べたように、短冊状平板の移動子と対向する固定子を移
動子の歩進移動方向と直角方向で電気的に相互絶縁され
た中央部，および左右両端部に区分し、かつ左右両端部
を移動子と同電位に維持しつつ、中央部と移動子との間
に電圧を印加して移動子を固定子の中央部に吸着させる
よう構成することにより、移動子を固定子に吸着させる
過程で移動子と固定子の中央部との間には静電吸引力
が、左右両端部との間には静電反発力が働くようになる
ので、移動子の左右へのずれが確実に防止される。ま
た、棒状の移動子と対向する固定子，および搬送子の吸
着面中央部に移動子の移動方向に沿って移動子ガイド用
の凹溝を設けた構成でも、前記と同様に移動子が左右方
向にずれて軌道から外れるのを防止できる。
動子が回転軸（軸受に軸支されている）に支持されてい
るのでその歩進動作が回転軌道から外れるおそれはない
が、リニア形では移動子に対する特別なガイド手段を設
けて拘束しない限り、固定子と搬送子との間で交互に移
り亙る際に移動子に加わる外力などが原因で直進軌道か
ら外れるおそれがある。かかる点、先記の解決手段で述
べたように、短冊状平板の移動子と対向する固定子を移
動子の歩進移動方向と直角方向で電気的に相互絶縁され
た中央部，および左右両端部に区分し、かつ左右両端部
を移動子と同電位に維持しつつ、中央部と移動子との間
に電圧を印加して移動子を固定子の中央部に吸着させる
よう構成することにより、移動子を固定子に吸着させる
過程で移動子と固定子の中央部との間には静電吸引力
が、左右両端部との間には静電反発力が働くようになる
ので、移動子の左右へのずれが確実に防止される。ま
た、棒状の移動子と対向する固定子，および搬送子の吸
着面中央部に移動子の移動方向に沿って移動子ガイド用
の凹溝を設けた構成でも、前記と同様に移動子が左右方
向にずれて軌道から外れるのを防止できる。
【００１１】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 実施例１：まず、リニア形静電アクチュエータの実施例
の構成，並びに動作原理を図１，図２、および図３に示
す。図において、まず静電アクチュエータは移動子１
と、固定子２と、搬送子３と、搬送子と一体結合した振
動子４と、電源５と、電源回路に接続したスイッチング
素子６，７との組合わせから構成されている。ここで、
移動子１は導電体で作られた短冊状の平板であり、その
長手方向で矢印Ｐ方向に沿って歩進移動するものとす
る。また、固定子２は移動子１との対向面に絶縁膜２１
（図３参照）を施した平板状の導電体で、移動子１の下
面側に数十μｍ以下の微小間隙を隔てて対向配備されて
いる。一方、搬送子３は移動子１と対向する面に絶縁膜
３１（図３参照）を施した平板状の導電体で、移動子１
の上面側に微小間隙を隔てて対向配備されている。
る。 実施例１：まず、リニア形静電アクチュエータの実施例
の構成，並びに動作原理を図１，図２、および図３に示
す。図において、まず静電アクチュエータは移動子１
と、固定子２と、搬送子３と、搬送子と一体結合した振
動子４と、電源５と、電源回路に接続したスイッチング
素子６，７との組合わせから構成されている。ここで、
移動子１は導電体で作られた短冊状の平板であり、その
長手方向で矢印Ｐ方向に沿って歩進移動するものとす
る。また、固定子２は移動子１との対向面に絶縁膜２１
（図３参照）を施した平板状の導電体で、移動子１の下
面側に数十μｍ以下の微小間隙を隔てて対向配備されて
いる。一方、搬送子３は移動子１と対向する面に絶縁膜
３１（図３参照）を施した平板状の導電体で、移動子１
の上面側に微小間隙を隔てて対向配備されている。
【００１２】また、搬送子３に結合した振動子４の構成
は、図２に詳細構造を示すように窓枠状外枠４１と、搬
送子３の両側より引出した梁としてなる可動支持体４２
と、該支持体４２と外枠４１との間に蛇行状に形成した
ばね部４３と、支持体４１より両側に突出した櫛歯状の
可動電極４４と、該可動電極４４に対向して櫛歯同士が
互い違いに入り組むように配列して外枠４１の内側に突
出し形成した一対の櫛歯状固定電極４５，４６とからな
り、かつ外枠４１は可動支持体４２を支持する部分４１
ａと、固定電極４５，４６を個別に支持する部分４１
ｂ，４１ｃとに分割されており、各部分の相互間が絶縁
物４７を介して電気的に絶縁されている。また、前記の
外枠部分４１ａ，４１ｂは電子ゲート素子のスイッチン
グ素子６を介して電源５に接続され、外枠部分４１ａは
アース側に接続されている。
は、図２に詳細構造を示すように窓枠状外枠４１と、搬
送子３の両側より引出した梁としてなる可動支持体４２
と、該支持体４２と外枠４１との間に蛇行状に形成した
ばね部４３と、支持体４１より両側に突出した櫛歯状の
可動電極４４と、該可動電極４４に対向して櫛歯同士が
互い違いに入り組むように配列して外枠４１の内側に突
出し形成した一対の櫛歯状固定電極４５，４６とからな
り、かつ外枠４１は可動支持体４２を支持する部分４１
ａと、固定電極４５，４６を個別に支持する部分４１
ｂ，４１ｃとに分割されており、各部分の相互間が絶縁
物４７を介して電気的に絶縁されている。また、前記の
外枠部分４１ａ，４１ｂは電子ゲート素子のスイッチン
グ素子６を介して電源５に接続され、外枠部分４１ａは
アース側に接続されている。
【００１３】かかる構成で、スイッチング素子６のｃ接
点とａ接点との間を導通とすれば、可動電極４４と固定
電極４５との間に電源電圧が印加され、逆にｂ接点との
間を導通とすれば可動電極４４と固定電極４６との間に
電圧が印加される。また、電圧が印加されると可動電極
４４は静電力により固定電極４５ないし４６に引き込ま
れる。したがって固定電極４５と４６とに所定の周期で
電源電圧を交互に印加すれば、搬送子３が矢印Ｘ方向に
振動することになる。
点とａ接点との間を導通とすれば、可動電極４４と固定
電極４５との間に電源電圧が印加され、逆にｂ接点との
間を導通とすれば可動電極４４と固定電極４６との間に
電圧が印加される。また、電圧が印加されると可動電極
４４は静電力により固定電極４５ないし４６に引き込ま
れる。したがって固定電極４５と４６とに所定の周期で
電源電圧を交互に印加すれば、搬送子３が矢印Ｘ方向に
振動することになる。
【００１４】一方、移動子１，固定子２は切換スイッチ
ング素子７を介して図示のように電源５に接続されてい
る。ここで、スイッチング素子７のｃ接点とａ接点との
間を導通とすれば電源５の電圧が移動子１と固定子２と
の間に印加され、逆にｂ接点との間を導通とすれば、移
動子１と固定子２との間が同電位となり、電源５の電圧
は移動子１と搬送子３との間に印加される。そして、前
記電圧印加に対応して可動子２は固定子１ないし搬送子
３へ静電力で吸着されるようになる。
ング素子７を介して図示のように電源５に接続されてい
る。ここで、スイッチング素子７のｃ接点とａ接点との
間を導通とすれば電源５の電圧が移動子１と固定子２と
の間に印加され、逆にｂ接点との間を導通とすれば、移
動子１と固定子２との間が同電位となり、電源５の電圧
は移動子１と搬送子３との間に印加される。そして、前
記電圧印加に対応して可動子２は固定子１ないし搬送子
３へ静電力で吸着されるようになる。
【００１５】次に前記構成になる静電アクチュエータの
動作を図３で説明する。まず（ａ）図は待機状態を示
し、移動子１と搬送子３とを同電位とし、移動子１と固
定子２との間に電圧を印加して移動子１を固定子２に吸
着保持させておく。次に、アクチュエータを動作させる
際には、振動子４（図２参照）の動作により搬送子３を
移動子１の動作方向Ｐと平行に振動させ、ここで（ｂ）
図のように搬送子３が紙面右側の最大振幅位置に移動し
た時点でスイッチング素子７の接点を切換える。これに
より、固定子２と移動子１とが同電位となり、移動子１
と搬送子３との間に電圧が印加され、移動子１は固定子
２から釈放して搬送子３に吸着される。続いて（ｃ）図
のように、搬送子３は振動子４の駆動で移動子１を吸着
したまま紙面の左側へ反転して矢印Ｐ方向に移動する。
そして、搬送子３が最大振幅位置まで進んだ時点で、再
びスイッチング素子７を切換え動作させると、（ｄ）図
のように移動子１は搬送子３から離れて固定子１に吸着
される。これで移動子１は矢印Ｐ方向に１ステップ分だ
け歩進移動することになる。
動作を図３で説明する。まず（ａ）図は待機状態を示
し、移動子１と搬送子３とを同電位とし、移動子１と固
定子２との間に電圧を印加して移動子１を固定子２に吸
着保持させておく。次に、アクチュエータを動作させる
際には、振動子４（図２参照）の動作により搬送子３を
移動子１の動作方向Ｐと平行に振動させ、ここで（ｂ）
図のように搬送子３が紙面右側の最大振幅位置に移動し
た時点でスイッチング素子７の接点を切換える。これに
より、固定子２と移動子１とが同電位となり、移動子１
と搬送子３との間に電圧が印加され、移動子１は固定子
２から釈放して搬送子３に吸着される。続いて（ｃ）図
のように、搬送子３は振動子４の駆動で移動子１を吸着
したまま紙面の左側へ反転して矢印Ｐ方向に移動する。
そして、搬送子３が最大振幅位置まで進んだ時点で、再
びスイッチング素子７を切換え動作させると、（ｄ）図
のように移動子１は搬送子３から離れて固定子１に吸着
される。これで移動子１は矢印Ｐ方向に１ステップ分だ
け歩進移動することになる。
【００１６】以下、搬送子３に結合した振動子４の振動
に同期させて前記動作を繰り返すことにより、振動子４
の駆動による搬送子の振動動作が整流されて移動子１が
矢印Ｐ方向に歩進移動する。しかも、この歩進動作の過
程では、移動子１は固定子２と搬送子３との間で交互に
吸着保持されながら移動するので、摺動摩擦は一切発生
しないし、振動子４に組み込んだばね抗力の影響を直接
受けることもない。なお、移動子１を矢印Ｐと反対に右
側に移動させる場合には、前記とは逆に搬送子３が紙面
の左側端に移動した時に移動子１を搬送子３に吸着し、
右端まで送った時点で移動子１を固定子２に吸着させる
ればよい。
に同期させて前記動作を繰り返すことにより、振動子４
の駆動による搬送子の振動動作が整流されて移動子１が
矢印Ｐ方向に歩進移動する。しかも、この歩進動作の過
程では、移動子１は固定子２と搬送子３との間で交互に
吸着保持されながら移動するので、摺動摩擦は一切発生
しないし、振動子４に組み込んだばね抗力の影響を直接
受けることもない。なお、移動子１を矢印Ｐと反対に右
側に移動させる場合には、前記とは逆に搬送子３が紙面
の左側端に移動した時に移動子１を搬送子３に吸着し、
右端まで送った時点で移動子１を固定子２に吸着させる
ればよい。
【００１７】次に、前記したアクチュエータの歩進動作
の過程で、移動子２が左右にずれて直進軌道から外れる
のを防ぐ手段の実施例を図４，図５に示す。まず、図４
の構成では、固定子２が移動子１の歩進方向Ｐと直角方
向で中央部２２と左右両端部２３，２４との三区分に区
分けしてそれぞれの区分の相互間が絶縁膜２１で電気的
に絶縁されている。そして、移動子１を固定子２に吸着
する際には中央部２２と移動子１との間で電源５の電圧
を印加し、左右両端部２３，２４は移動子１と同電位に
保つ。これにより、移動子１と固定子２の中央部２２と
の間には静電吸引力が働き、左右両端部２３と２４との
間には静電反発力が働くようになるので、結果として移
動子１は固定子２の中央部２２に引き寄せられて吸着さ
れ、左右へのずれ，軌道からの脱落が防止される。しか
も、このガイド機能は静電力を利用するので機械的な摩
擦の加わることがない。
の過程で、移動子２が左右にずれて直進軌道から外れる
のを防ぐ手段の実施例を図４，図５に示す。まず、図４
の構成では、固定子２が移動子１の歩進方向Ｐと直角方
向で中央部２２と左右両端部２３，２４との三区分に区
分けしてそれぞれの区分の相互間が絶縁膜２１で電気的
に絶縁されている。そして、移動子１を固定子２に吸着
する際には中央部２２と移動子１との間で電源５の電圧
を印加し、左右両端部２３，２４は移動子１と同電位に
保つ。これにより、移動子１と固定子２の中央部２２と
の間には静電吸引力が働き、左右両端部２３と２４との
間には静電反発力が働くようになるので、結果として移
動子１は固定子２の中央部２２に引き寄せられて吸着さ
れ、左右へのずれ，軌道からの脱落が防止される。しか
も、このガイド機能は静電力を利用するので機械的な摩
擦の加わることがない。
【００１８】また、図５の実施例では、移動子２が断面
円形の棒状体とし、移動子１と対向する固定子２，搬送
子３の吸着面中央部には棒状移動子１とほぼ同じ曲率半
径のガイド凹溝２５，３２が移動子１の歩進移動方向に
沿って形成されている。この構成により、棒状の移動子
１が固定子２ないし搬送子３に吸着される際に、移動子
１が前記の凹溝２５，３２に嵌まり込むので、左右への
ずれ，軌道からの脱落を確実に防ぐことができる。
円形の棒状体とし、移動子１と対向する固定子２，搬送
子３の吸着面中央部には棒状移動子１とほぼ同じ曲率半
径のガイド凹溝２５，３２が移動子１の歩進移動方向に
沿って形成されている。この構成により、棒状の移動子
１が固定子２ないし搬送子３に吸着される際に、移動子
１が前記の凹溝２５，３２に嵌まり込むので、左右への
ずれ，軌道からの脱落を確実に防ぐことができる。
【００１９】実施例２：次に回転形静電アクチュエータ
の実施例を図６（ａ),（ｂ）に示す。この実施例では、
移動子１，固定子２，および搬送子３を積み込んだ振動
子４が円板形で構成されており、かつ移動子１は固定子
２を貫通した回転軸８に結合して軸受９に軸支されてい
る。また、搬送子３は振動子４とともに移動子２の周縁
上の複数箇所，例えば９０゜間隔で４箇所に分散して配
備されて周方向に同期振動するよう動作する。
の実施例を図６（ａ),（ｂ）に示す。この実施例では、
移動子１，固定子２，および搬送子３を積み込んだ振動
子４が円板形で構成されており、かつ移動子１は固定子
２を貫通した回転軸８に結合して軸受９に軸支されてい
る。また、搬送子３は振動子４とともに移動子２の周縁
上の複数箇所，例えば９０゜間隔で４箇所に分散して配
備されて周方向に同期振動するよう動作する。
【００２０】かかる構成による動作原理は実施例１と同
様であり、図３で述べた動作と同じく振動子４による搬
送子１の振動動作に同期させて移動子１を固定子２，搬
送子３へ交互に吸着させることにより、円板形の搬送子
１は回転軸８を中心に回転方向に歩進移動し、その出力
が回転軸８から取り出される。
様であり、図３で述べた動作と同じく振動子４による搬
送子１の振動動作に同期させて移動子１を固定子２，搬
送子３へ交互に吸着させることにより、円板形の搬送子
１は回転軸８を中心に回転方向に歩進移動し、その出力
が回転軸８から取り出される。
【００２１】
【発明の効果】本発明の静電アクチュエータは、以上説
明したように構成されているので、次記の効果を奏す
る。 （１）移動子の移動過程では摺動摩擦，ばね抗力などの
抵抗が一切加わることなしに移動子を所定の方向に歩進
駆動でき、これにより特に超小形のアクチュエータで問
題となる摩擦損失を排除して出力特性の高い静電アクチ
ュエータが得られる。
明したように構成されているので、次記の効果を奏す
る。 （１）移動子の移動過程では摺動摩擦，ばね抗力などの
抵抗が一切加わることなしに移動子を所定の方向に歩進
駆動でき、これにより特に超小形のアクチュエータで問
題となる摩擦損失を排除して出力特性の高い静電アクチ
ュエータが得られる。
【００２２】（２）搬送子は従来の振動型静電アクチュ
エータのように変位量の制限を受けずに大きな変位量が
得られるので、アクチュエータの適用用途の拡大化が図
れる。 （３）アクチュエータの停止状態で移動子を固定子に静
電吸着させることで、停止位置での安定した保持力が確
保できる。 （４）同じ基本構造でリニア形，回転形のアクチュエー
タを構成することができる。
エータのように変位量の制限を受けずに大きな変位量が
得られるので、アクチュエータの適用用途の拡大化が図
れる。 （３）アクチュエータの停止状態で移動子を固定子に静
電吸着させることで、停止位置での安定した保持力が確
保できる。 （４）同じ基本構造でリニア形，回転形のアクチュエー
タを構成することができる。
【図１】本発明の実施例１に対応するリニア形静電アク
チュエータの構成斜視図
チュエータの構成斜視図
【図２】図１における搬送子と振動子の組合わせ構造の
平面図
平面図
【図３】図１による静電アクチュエータの動作原理図で
あり、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ異なる動作状態を表す
図
あり、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ異なる動作状態を表す
図
【図４】移動子のずれ防止手段を備えた応用実施例の要
部構造の断面図
部構造の断面図
【図５】図４と異なるずれ防止手段を備えた応用実施例
の要部構造の断面図
の要部構造の断面図
【図６】本発明の実施例２に対応する回転形静電アクチ
ュエータの構成図であり、（ａ）は一部切欠の斜視図、
（ｂ）は（ａ）の断面図
ュエータの構成図であり、（ａ）は一部切欠の斜視図、
（ｂ）は（ａ）の断面図
【符号の説明】 １ 移動子 ２ 固定子 ２１ 絶縁膜 ２２ 中央部 ２３ 左端部 ２４ 右端部 ２５ ガイド用凹溝 ３ 搬送子 ３１ 絶縁膜 ３２ ガイド用凹溝 ４ 振動子 ４２ 可動支持体 ４３ ばね部 ４４ 可動電極 ４５ 固定電極 ５ 電源 ６ スイッチング素子 ７ スイッチング素子 ８ 回転軸
Claims (7)
- 【請求項１】静電力を駆動源として移動子を定方向に歩
進駆動させる静電アクチュエータであって、移動子と、
移動子を挟んでその両側に間隙を隔てて対向する固定
子, および搬送子と、搬送子を移動子の駆動方向と平行
に振動させる静電式振動手段と、移動子を固定子および
搬送子へ交互に吸着させる静電式吸着手段とを有し、搬
送子の振動動作と、この振動動作に同期して移動子を固
定子, 搬送子へ交互に吸い寄せる吸着動作とを組合わせ
て移動子を定方向に歩進駆動することを特徴とする静電
アクチュエータ。 - 【請求項２】請求項１記載の静電アクチュエータにおい
て、静電式振動手段が、搬送子と結合してばね支持され
た可動支持体と、移動子の駆動方向と平行して前記支持
体より両側に張り出す櫛歯状可動電極と、櫛歯同士を互
い違いに入り組ませて前記可動電極に対向配備した一対
の櫛歯状固定電極とからなる振動子と、電源回路に接続
して前記可動電極と一対の固定電極との間に電源電圧を
交互に印加させるスイッチング素子との組合わせからな
ることを特徴とする静電アクチュエータ。 - 【請求項３】請求項１記載の静電アクチュエータにおい
て、静電吸着手段が、電源と、該電源回路に接続して移
動子と固定子, および移動子と搬送子との間に電源電圧
を交互に印加させるスイッチング素子とからなることを
特徴とする静電アクチュエータ。 - 【請求項４】請求項１記載の静電アクチュエータにおい
て、移動子を短冊状平板，ないし棒体として直線方向に
歩進駆動させることを特徴とするリニア形の静電アクチ
ュエータ。 - 【請求項５】請求項４記載の静電アクチュエータにおい
て、移動子を回転軸で支持した円板となして回転方向に
歩進駆動させることを特徴とする回転形の静電アクチュ
エータ。 - 【請求項６】請求項４記載の静電アクチュエータにおい
て、短冊状平板の移動子と対向する固定子を移動子の歩
進移動方向と直角方向で電気的に相互絶縁された中央
部，および左右両端部とに区分し、かつ左右両端部を移
動子と同電位に維持しつつ、中央部と移動子との間に電
圧を印加して移動子を静電力により固定子の中央部に吸
着させるようにしたことを特徴とする静電アクチュエー
タ。 - 【請求項７】請求項４記載の静電アクチュエータにおい
て、棒状の移動子と対向する固定子，および搬送子の吸
着面中央部に移動子の移動方向に沿って移動子ガイド用
の凹溝を設けたことを特徴とする静電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232084A JP3052469B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232084A JP3052469B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 静電アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0576187A true JPH0576187A (ja) | 1993-03-26 |
| JP3052469B2 JP3052469B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=16933750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3232084A Expired - Fee Related JP3052469B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 静電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3052469B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998012799A1 (fr) * | 1996-09-20 | 1998-03-26 | Hitachi, Ltd. | Excitateur electrostatique et dispositif d'assistance dans lequel il est utilise |
| US6178069B1 (en) | 1997-05-23 | 2001-01-23 | Nec Corporation | Microactuator and method of manufacturing the same |
| US6798113B2 (en) * | 2002-04-18 | 2004-09-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Flexure with integral electrostatic actuator |
| US6812617B2 (en) | 2002-04-18 | 2004-11-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | MEMS device having a flexure with integral electrostatic actuator |
| JP2005045976A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 静電アクチュエータ |
| US7039926B2 (en) | 2001-05-17 | 2006-05-02 | Fujitsu Limited | Optical disk apparatus with fine tracking mechanism |
| JP2006280180A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Yamaguchi Univ | 静電アクチュエータ |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP3232084A patent/JP3052469B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998012799A1 (fr) * | 1996-09-20 | 1998-03-26 | Hitachi, Ltd. | Excitateur electrostatique et dispositif d'assistance dans lequel il est utilise |
| US6178069B1 (en) | 1997-05-23 | 2001-01-23 | Nec Corporation | Microactuator and method of manufacturing the same |
| US7039926B2 (en) | 2001-05-17 | 2006-05-02 | Fujitsu Limited | Optical disk apparatus with fine tracking mechanism |
| US6798113B2 (en) * | 2002-04-18 | 2004-09-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Flexure with integral electrostatic actuator |
| US6812617B2 (en) | 2002-04-18 | 2004-11-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | MEMS device having a flexure with integral electrostatic actuator |
| JP2005045976A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 静電アクチュエータ |
| JP2006280180A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Yamaguchi Univ | 静電アクチュエータ |
| JP4660758B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-03-30 | 国立大学法人山口大学 | 静電アクチュエータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3052469B2 (ja) | 2000-06-12 |
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