JPH06321353A - 静電力を利用した搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紙などの一般的な薄葉材をその長さに関係な
く連続的に搬送できるようにする。 【構成】 複数の電極を配列した固定体１０１ａ、１０
１ｂを有するベース体１０１の周囲に、該ベース体１０
１の回りを周回可能な無端ベルト状の移動体１１０を配
置し、固定体１０１ａ、１０１ｂの電極１０４ａ、１０
４ｂへの電圧の切り換えにより移動体１１０を周回駆動
するよう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特にフィルムや紙など
の薄葉材を搬送するのに好適な静電力を利用した搬送装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フィルムや紙などの薄葉材の送り
装置としては、ロール式のもの、あるいはベルト式のも
のが主に用いられている。ロール式のものは、一対又は
複数対の対向ロール間に薄葉材を挟んで、ロールの回転
により材料を送るものである。又、ベルト式のものは、
一対のローラ間に無端ベルトを巻回し、ベルトの上に薄
葉材を載せてベルトを周回させることにより、材料を送
るものである。又、ベルト式のものには、上下に一対の
無端ベルトを配し、上下のベルト間に薄葉材を挟んで送
るものもある。

【０００３】しかし、このような従来の送り装置は、い
ずれもロールやベルトの駆動手段として電磁式アクチュ
エータを用いていたため、構造をコンパクト化すること
に限界があった。

【０００４】又、電磁式アクチュエータは、その特質
上、電磁コイルや永久磁石等を備えなければならず、構
造が複雑で、又消費電力も非常に大きいものであった。
このため、アクチュエータからの発熱量も大きく、エネ
ルギー消費の点でロスが多かった。

【０００５】そこで、電磁式に比べ、低消費電力、高効
率、小型化可能という面から、静電モータを利用するこ
とが検討されている。

【０００６】静電モータとしては、誘電体を用いた誘導
モータや、誘電体の代わりに抵抗体を用いたモータが存
在している。誘電体を用いた誘導モータは、電界内にお
かれた誘電体が分極することに着目し、その分極の時間
遅れを利用したものである。又、抵抗体を用いたモータ
は回転電界内で抵抗体内に誘導される電荷が、電界の向
きに対して遅れることを利用したものである。

【０００７】しかしながら、従来の静電モータは、固定
子と回転子とを具備し、ある程度のギャップを有する回
転機構を必須としている。そのため、そのギャップを保
持するために軸受等の機構を用い、より均一なギャップ
の保持のためには固定子、回転子の剛性を高くする必要
がある。従って、上記装置をコンパクトに構成すること
が難しく、又、その力密度も低いものであった。

【０００８】一方、電磁式モータや静電モータとは別の
次元から、電界内に置かれた誘電体の分極の時間遅れを
利用して固体表面間で静電気力を発生させ、該静電気力
によりリニアアクチュエータとしての駆動力を得る静電
リニアアクチュエータが特開平２−２８５９７８号公報
に提案されている。これを図４、図５に示す。

【０００９】この静電リニアアクチュエータは、固定子
１と移動子１０を有する。

【００１０】固定子１は、板状もしくはフィルム状の絶
縁体２内に複数の電極４を帯状に一定ピッチで配列した
ものである。又、移動子１０は、絶縁体層１１と高抵抗
体層１２とからなるもので、固定子１の上に載置されて
いる。そして、この静電リニアアクチュエータは、図示
しない駆動制御回路によって帯状電極４への印加電圧を
切り換え、該印加電圧を見かけ上電極の配列方向に進行
させることにより、固定子１と移動子１０との間に静電
気力を発生させ、それにより移動子１０を、固定子１か
ら浮上させながら（電極の配列方向に）動かすようにな
っている。

【００１１】次に、この静電リニアアクチュエータの動
作を図６を参照して説明する。

【００１２】まず、図６（ａ）に示すように、固定子１
内に埋め込まれた第１の電極群（Ｉ相）である電極４a
1、４a2、４a3に正電圧＋Ｖを、第２の電極群（II相）
である電極４b1、４b2、４b3に負電圧−Ｖを、第３の電
極群（III 相）である電極４c1、４c2、４c3に０Ｖを、
それぞれ印加する。すると、始めは電荷の存在していな
かった高抵抗体層１２内に電流が流れ、高抵抗体層１２
と絶縁体層１１の境界に電荷が誘導され、平衡状態にな
る。

【００１３】この電荷は、図６（ｂ）の点線で示した位
置の鏡像電荷（反対極性の電荷）で置き換えることがで
きる。この状態で、移動子１０は固定子１に吸引されて
いる。この段階を充電ステップと言う。

【００１４】次に、図６（ｃ）に示すように、各電極へ
の印加電圧を切り換える。つまり第１の電極群（Ｉ相）
である電極４a1、４a2、４a3に負電圧−Ｖを、第２の電
極群（II相）である電極４b1、４b2、４b3に正電圧＋Ｖ
を、第３の電極群（III 相）である電極４c1、４c2、４
c3に負電圧−Ｖを、それぞれ印加する。すると、各電極
内の電荷は瞬時に移動するが、高抵抗体層１２に誘導さ
れた鏡像電荷は、同層材料の抵抗値が高いためにすぐに
は移動しない。したがって、電極４a1、４b1、４a2、４
b2上の電荷と、その直上の移動子１０上の鏡像電荷とが
同極性（同符号）となることにより、反発力が発生し、
移動子１０は固定子１の表面から浮上する。

【００１５】又、電極４c1上の負電荷と、隣接する電極
４b1の直上の鏡像正電荷とが異極性（異符号）となるこ
とにより互いに吸引し、同時に電極４c1上の負電荷と、
電極４a2の直上の鏡像負電荷とが同極性（同符号）とな
ることにより互いに反発するので、移動子１０は右方向
の駆動力を受け、右に移動する。この段階を駆動ステッ
プと言う。

【００１６】移動子１０が右方向に１ピッチ移動する
と、図６（ｄ）に示すように、電極４b1、４c1、４b2、
４c2の電荷と、それらの上の鏡像電荷とが異極性となる
ので、吸引力が働き、移動子１０はその位置で位置決め
されて停止する。

【００１７】移動子１０が移動する間に鏡像電荷は拡散
するが、引き続いて図６（ｅ）に示すように、第１の電
極群（Ｉ相）である電極４a1、４a2、４a3に０Ｖを、第
２の電極群（II相）である電極４b1、４b2、４b3に正電
圧＋Ｖを、第３の電極群（III 相）である電極４c1、４
c2、４c3に負電圧−Ｖを、それぞれ印加することによ
り、移動子１０上に再び鏡像電荷を誘導（充電）する。
この段階も充電ステップと言う。

【００１８】そして、以下同様に、各電極群への印加電
圧を順次切り換えていくことにより、移動子１０を１ピ
ッチずつ移動させる。

【００１９】この静電リニアアクチュエータは、移動子
１０には電極がなく、充電操作によって固定子１側の帯
状電極４のパターンを移動子１０側に転写するようにし
ているので、固定子１と移動子１０の位置合わせが不要
であり、帯状電極４を高精度に加工する必要がないとい
う点で有益である。

【００２０】又、固定子１と移動子１０を接触させるこ
とで、固定子１と移動子１０間の距離（ギャップ）を保
持しているので、その距離を極めて小さくすることがで
き、よって、薄形でコンパクトな構造にすることができ
る上、大きな力密度（単位当たりに発生する力）を得る
ことができるという点でも有益である。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この静電リ
ニアアクチュエータは、（それ自体が移動子となり得る
ような）抵抗体を塗布した特殊なフィルムなどを駆動す
るものであって、一般的な絶縁性フィルムや紙などの薄
葉材を搬送するには不向きであった。

【００２２】そこで、移動子上にそのような一般的な薄
葉材を載置して搬送することが考えられる。しかし、従
来の静電リニアアクチュエータは、移動子の長さが限ら
れたものであるため、移動子の長さによって搬送距離に
限界があり、従って、搬送物の長さに制限が生じたり、
連続送りができない等の問題が発生する可能性があっ
た。

【００２３】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
成されたものであって、紙等の一般的な薄葉材をその長
さに関係なく搬送することができ、しかも連続送りの可
能な静電力を利用した送り装置を提供し、上記課題を解
決せんとしたものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の電極を
帯状に配列した固定体と、前記固定体の周囲に配置さ
れ、該固定体の周りを周回可能とされた無端ベルト状の
移動体と、前記固定子の帯状電極に、見かけ上電極の配
列方向に切換わりが進行する電圧を供給することによ
り、静電力によって前記移動体に浮上力と駆動力を与え
固定体の周りで周回させる駆動手段と、を備えたことに
より、上記課題を解決したものである。

【００２５】又、本発明は複数の電極を帯状に配列した
固定体を２組備え、それぞれの固定体を対峙して配置し
たベース体と、前記ベース体の周囲に配置され、該ベー
ス体の周りを周回可能とされた無端ベルト状の移動体
と、前記各組の固定子の帯状電極に、見かけ上互いに逆
方向に切換わりが進行する電圧を供給することにより、
静電力によって前記移動体に浮上力と駆動力を与えベー
ス体の周りで周回させる駆動手段と、を備えたことによ
り同じく上記目的を達成したものである。

【００２６】

【作用】移動体が無端ベルト状に形成されているので、
該移動体を一方向に連続駆動することができる。よっ
て、長い搬送物であっても、移動体上にそれを載置する
ことで連続的に（同一方向に）搬送することができる。

【００２７】又、固定体を２組用意してこれを対峙させ
てベース体とし、それぞれの固定体に見かけ上互いに逆
方向に切換わりが進行する電圧を印加することにより、
無端ベルトのいわゆる「復路」に相当する部分にも駆動
力を与えることができるようになり、一層安定性があり
且つトルクの強い搬送ができるようになる。

【００２８】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００２９】図１に本発明の一実施例の送り装置を示
す。図１において、符号１０１はベース体、１１０は移
動体である。

【００３０】ベース体１０１は、２組の固定体１０１
ａ、１０１ｂから構成されている。それぞれの固定体１
０１ａ、１０１ｂは、板状の絶縁体からなる基板１０３
を共有し、且つ該基板１０３の上側及び下側に一定ピッ
チで帯状に配列された電極１０４ａ、１０４ｂと、該帯
状電極１０４ａ、１０４ｂを被覆する絶縁体１０５ａ、
１０５ｂとを備える。

【００３１】移動体１１０は無端ベルト状に形成され、
ベース体１０１の周囲に、該ベース体１０１の回りを周
回できるように配置されている。移動体１１０は、図２
にその断面構成を示すように、中間の高抵抗体層１１１
と内周の絶縁体層１１２と外周の絶縁体層１１３の積層
体として構成されており、ループの上側の直線部１１１
ａの下面を固定体１０１ａの上面に接触させ（図１）、
下側直線部１１１ｂの上面を固定体１０１ｂの下面に接
触させ、前後湾曲部１１１ｃは自由な状態としておく。
なお、１１２と１１３の層は１１１の抵抗体層の電気的
特性を安定させるというメリットと、ベルト（移動体）
の強度を高めるというメリットも有する。

【００３２】この送り装置を駆動するには、図示しない
駆動回路により、固定体１０１ａ、１０１ｂ帯状電極１
０４の印加電圧を前述したように制御する。その際各固
定体１０１ａ、１０１ｂは見かけ上の切換えの進行が互
いに逆方向となるようにする。そうすると、無端ベルト
状の移動体１１０が、例えば矢印Ａで示すように、ベー
ス体１０１の回りを周回移動する。従って、移動体１１
０上に搬送物Ｗを載置すれば、移動体１１０の移動によ
り搬送物Ｗを送ることができる。勿論、電圧の制御の仕
方を２組の固定体１０１ａ、１０１ｂでそっくり逆転さ
せることにより反対方向に駆動することもできる。

【００３３】この搬送装置の場合、搬送物Ｗを移動体１
１０上に載置して搬送するため、絶縁性フィルムや紙な
どの一般の薄葉材でも搬送することができる。又、移動
体１１０は無端ベルト状に形成されているので、搬送物
Ｗが固定体１０１より長いものでも、搬送することがで
きる。又、搬送物Ｗを次々に連続して送ることもでき
る。

【００３４】更に、固定体１０１ａの上側の全部の帯状
電極１０４ｂと下側の全部の帯状電極１０４ｂとで移動
体１１０を移動させる駆動力を発生するので、極めて大
きな搬送力で安定性よく搬送物Ｗを搬送することができ
る。

【００３５】尚、移動体１１０の移動を案内するため
に、図３に示すように、移動体１１０の湾曲部１１０ｃ
の内周にローラ１５０を設けてもよいし、その他の箇所
にもローラ等の案内手段を適宜設けてもよい。

【００３６】又、より低コスト化、あるいはより小型化
（薄型化）が要請させる場合には、固定体を１組のみと
し、いわゆる「復路」については、駆動力を与えない構
成を採用してもよい。

【００３７】又、逆に一層安定性のある搬送、あるいは
高トルク搬送が要請される場合には、上記実施例装置を
上下に一対配置して、両実施例装置の無端ベルト状の移
動体の間に薄葉材を挟んで搬送することもできる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の静電力を利
用した送り装置は、無端ベルト状の移動体と固定体とを
組み合わせた静電アクチュエータにより構成されている
ので、従来のモータ等の別駆動源を有する搬送装置に比
較してコンパクト化、薄型化ができ、装置全体の小型化
を図ることができる。又、低消費電力化、高効率化を図
ることもできる。

【００３９】又、この搬送装置によれば、搬送物を移動
子上に載置して搬送することができるため、絶縁性フィ
ルムや紙などの一般の薄葉材でも搬送することができ
る。更に、移動子が無端ベルト状であるため、搬送物の
長さに関係なく連続的に（一方向に）搬送することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略側面図

【図２】図１の矢示II−II線に沿う拡大断面図

【図３】本発明の他の実施例を示す概略側面図

【図４】従来の静電リニアアクチュエータの構成を示す
斜視図

【図５】同静電リニアアクチュエータの原理を示す側面
図

【図６】同静電リニアアクチュエータの動作を順を追っ
て示す線図

【符号の説明】

１０１ａ、１０１ｂ…固定子 １０１…ベース体 １０４ａ、１０４ｂ…帯状電極 １１０…移動体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の電極を帯状に配列した固定体と、 前記固定体の周囲に配置され、該固定体の周りを周回可
   能とされた無端ベルト状の移動体と、 前記固定子の帯状電極に、見かけ上電極の配列方向に切
   換わりが進行する電圧を供給することにより、静電力に
   よって前記移動体に浮上力と駆動力を与え固定体の周り
   で周回させる駆動手段と、 を備えたことを特徴とする静電力を利用した搬送装置。
2. 【請求項２】複数の電極を帯状に配列した固定体を２組
   備え、それぞれの固定体を対峙して配置したベース体
   と、 前記ベース体の周囲に配置され、該ベース体の周りを周
   回可能とされた無端ベルト状の移動体と、 前記各組の固定子の帯状電極に、見かけ上互いに逆方向
   に切換わりが進行する電圧を供給することにより、静電
   力によって前記移動体に浮上力等と駆動力を与えベース
   体の周りで周回させる駆動手段と、 を備えたことを特徴とする静電力を利用した搬送装置。