JPH0690571A - ステッピングアクチュエータ - Google Patents
ステッピングアクチュエータInfo
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- JPH0690571A JPH0690571A JP4149050A JP14905092A JPH0690571A JP H0690571 A JPH0690571 A JP H0690571A JP 4149050 A JP4149050 A JP 4149050A JP 14905092 A JP14905092 A JP 14905092A JP H0690571 A JPH0690571 A JP H0690571A
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- actuator
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は可動体を微少量づつ移動するステッ
ピングアクチュエータに関し、特に可動体の変位量をご
く微少にし、かつそれをくりかえすことの可能なステッ
ピングアクチュエータを提供することを目的とする。 【構成】 制御信号によりその軸方向に伸縮する駆動部
Cと、その両端に固着され、制御信号によりその径方向
に伸縮する可動体のロック部Aとから成り、駆動部C、
ロック部Aはともに、その内側に可動片4が滑動する穴
部を有するように構成される。
ピングアクチュエータに関し、特に可動体の変位量をご
く微少にし、かつそれをくりかえすことの可能なステッ
ピングアクチュエータを提供することを目的とする。 【構成】 制御信号によりその軸方向に伸縮する駆動部
Cと、その両端に固着され、制御信号によりその径方向
に伸縮する可動体のロック部Aとから成り、駆動部C、
ロック部Aはともに、その内側に可動片4が滑動する穴
部を有するように構成される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可動体を微少量づつ移
動するステッピングアクチュエータに係り、特に微少量
の移動をくりかえすことにより可動体の変位量を任意の
ストロークにすることが出来るとともに、小型化、低消
費電力化を実現したステッピングアクチュエータに関す
る。
動するステッピングアクチュエータに係り、特に微少量
の移動をくりかえすことにより可動体の変位量を任意の
ストロークにすることが出来るとともに、小型化、低消
費電力化を実現したステッピングアクチュエータに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、直線駆動アクチュエータの最も基
本的なものとして、電磁ソレノイドを利用したアクチュ
エータがある。
本的なものとして、電磁ソレノイドを利用したアクチュ
エータがある。
【0003】これは電磁ソレノイドの吸引力を用いて可
動片であるプランジャをソレノイドに吸引したり、ノン
アクティブ時に離したりして可動片を駆動するものであ
る。その他電磁リニアステッピングアクチュエータや、
ステッピングモータを用いたアクチュエータが実用的に
用いられている。
動片であるプランジャをソレノイドに吸引したり、ノン
アクティブ時に離したりして可動片を駆動するものであ
る。その他電磁リニアステッピングアクチュエータや、
ステッピングモータを用いたアクチュエータが実用的に
用いられている。
【0004】電磁リニアステッピングアクチュエータは
必要とするステップ間隔に応じて線輪を配置し、直線状
の可動片に例えば線輪と対応する間隔で多数個設けた永
久磁石との相互作用により、可動片のステップ駆動を行
うものである。
必要とするステップ間隔に応じて線輪を配置し、直線状
の可動片に例えば線輪と対応する間隔で多数個設けた永
久磁石との相互作用により、可動片のステップ駆動を行
うものである。
【0005】ステッピングモータを用いたアクチュエー
タはステッピングモータの回転をネジやスクリュー等を
用いて直線的な変位に変換する方式である。
タはステッピングモータの回転をネジやスクリュー等を
用いて直線的な変位に変換する方式である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、電磁ソレノ
イドを用いたアクチュエータの場合、可動片であるプラ
ンジャの確定位置は通常、電磁ソレノイドによって吸引
された位置の1ケ所に限定される。
イドを用いたアクチュエータの場合、可動片であるプラ
ンジャの確定位置は通常、電磁ソレノイドによって吸引
された位置の1ケ所に限定される。
【0007】また吸引されていないノンアクティブ時
に、スプリング等で所定の位置に引戻すことにしても2
ケ所であり、それ以外の位置でプランジャを停止するこ
とは出来ない。
に、スプリング等で所定の位置に引戻すことにしても2
ケ所であり、それ以外の位置でプランジャを停止するこ
とは出来ない。
【0008】さらに駆動すべき負荷に応じてストローク
の上限が限定されるし、当然のことながら、可動片であ
るプランジャは強磁性体材料に限定される等の問題点が
ある。
の上限が限定されるし、当然のことながら、可動片であ
るプランジャは強磁性体材料に限定される等の問題点が
ある。
【0009】また、電磁リニアステッピングアクチュエ
ータにおいては、電磁力によって可動片を駆動する力は
アンペアターンに比例するため、駆動力を増加するため
には電流を増加するか、線輪の巻数を増加するかあるい
はその両者を増加するなどの方法をとる必要がある。
ータにおいては、電磁力によって可動片を駆動する力は
アンペアターンに比例するため、駆動力を増加するため
には電流を増加するか、線輪の巻数を増加するかあるい
はその両者を増加するなどの方法をとる必要がある。
【0010】そのためアクチュエータの小型化、強力化
が極めて困難である上、1ステップの変位量の微少化、
長ストローク化及び高速化が困難である。さらにこのア
クチュエータで可動する可動片は精密な直線性が要求さ
れ、構造を決定した後で、制御信号により1ステップの
変位量を変えることも不可能である等の問題点がある。
が極めて困難である上、1ステップの変位量の微少化、
長ストローク化及び高速化が困難である。さらにこのア
クチュエータで可動する可動片は精密な直線性が要求さ
れ、構造を決定した後で、制御信号により1ステップの
変位量を変えることも不可能である等の問題点がある。
【0011】ステッピングモータを用いたアクチュエー
タの場合、ステッピングモータの小型化には限界があ
り、小型化しかつ強力化することは不可能と考えられる
等の問題点がある。
タの場合、ステッピングモータの小型化には限界があ
り、小型化しかつ強力化することは不可能と考えられる
等の問題点がある。
【0012】これらの従来のアクチュエータはいずれも
電磁力を利用するため、漏洩磁束を嫌う環境では使用で
きず、更に発熱の問題があるため、高密実装も極めて困
難である。
電磁力を利用するため、漏洩磁束を嫌う環境では使用で
きず、更に発熱の問題があるため、高密実装も極めて困
難である。
【0013】従って本発明の目的は、可動体を微少量ず
つ駆動するステッピングアクチュエータにおいて、特
に、小型で低消費電力でありかつ、任意のストロークの
移動量を実現する電磁力を用いないステッピングアクチ
ュエータを提供するものである。
つ駆動するステッピングアクチュエータにおいて、特
に、小型で低消費電力でありかつ、任意のストロークの
移動量を実現する電磁力を用いないステッピングアクチ
ュエータを提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の原理を図1を用
いて説明する。図1は本発明のステッピングアクチュエ
ータの概略構成説明図であり、図1において、Cは駆動
部であって、制御信号によりその軸方向に伸縮する性質
を有する材料から成り、その内側に本発明で動かす可動
軸Dを滑動する穴部を有する。
いて説明する。図1は本発明のステッピングアクチュエ
ータの概略構成説明図であり、図1において、Cは駆動
部であって、制御信号によりその軸方向に伸縮する性質
を有する材料から成り、その内側に本発明で動かす可動
軸Dを滑動する穴部を有する。
【0015】A及びBはロック部であり、制御信号によ
り、その中心に対して径方向に伸縮する性質を有する材
料から成り、必要に応じて制御信号により内側に滑動す
る可動片Dをロックするものである。ロック部A、Bは
駆動部Cの両端に固着されており、駆動部Cと一体化し
て移動する。
り、その中心に対して径方向に伸縮する性質を有する材
料から成り、必要に応じて制御信号により内側に滑動す
る可動片Dをロックするものである。ロック部A、Bは
駆動部Cの両端に固着されており、駆動部Cと一体化し
て移動する。
【0016】Dは可動軸であって、本発明のステッピン
グアクチュエータによって左方向あるいは右方向に移動
する。
グアクチュエータによって左方向あるいは右方向に移動
する。
【0017】
【作用】本発明の構造のステッピングアクチュエータに
おいて、まずロック部Aを作動し、可動軸をロック部A
によってロックし、ロック部Bは開放の状態で、駆動部
Cに制御信号を送出して駆動部Cを伸長する。
おいて、まずロック部Aを作動し、可動軸をロック部A
によってロックし、ロック部Bは開放の状態で、駆動部
Cに制御信号を送出して駆動部Cを伸長する。
【0018】駆動部Cが軸方向に平行に微少量だけ伸長
すると、それに伴いロック部A、Bもともに軸方向に同
様量だけ移動する。この時ロック部Aは作動しているの
で、可動軸Dはロック部Aとともに微少量左方向に移動
する。
すると、それに伴いロック部A、Bもともに軸方向に同
様量だけ移動する。この時ロック部Aは作動しているの
で、可動軸Dはロック部Aとともに微少量左方向に移動
する。
【0019】駆動部Cが伸び切った点で、印加電圧を解
除してロック部Aを開放し、次にロック部Bに電圧を印
加してロック部Bで可動軸Dをロックする。次に駆動部
Cの制御信号を開放し、駆動部Cを元の位置まで収縮さ
せる。
除してロック部Aを開放し、次にロック部Bに電圧を印
加してロック部Bで可動軸Dをロックする。次に駆動部
Cの制御信号を開放し、駆動部Cを元の位置まで収縮さ
せる。
【0020】駆動部Cの収縮とともに、ロック部A、B
はともに元の位置に戻るが、この時ロック部Bは作動し
ているので、可動軸Dとともにさらに左方向に移動す
る。これにより本体部1の1回の伸長・収縮により、可
動軸Dは左方向に移動したことになる。
はともに元の位置に戻るが、この時ロック部Bは作動し
ているので、可動軸Dとともにさらに左方向に移動す
る。これにより本体部1の1回の伸長・収縮により、可
動軸Dは左方向に移動したことになる。
【0021】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。 (1) 第1実施例 図2は、本発明の第1実施例のステッピングアクチュエ
ータ1の斜視図、図3、図4は、図2に示すステッピン
グアクチュエータの動作説明図である。
ータ1の斜視図、図3、図4は、図2に示すステッピン
グアクチュエータの動作説明図である。
【0022】図2〜図4において、図1と同一符号のも
のは同一部分を示す。Cは本実施例のステッピングアク
チュエータ1の駆動部であって、例えばPb(Ti 、Z
r)O3 系セラミックスの如き圧電特性を有する材料か
ら成る中空のパイプ状の形状を有する。1−1、1−2
は駆動部Cに電圧を印加するための電極を示し、駆動部
Cは電圧を印加することによりその軸方向に伸長するも
のである。
のは同一部分を示す。Cは本実施例のステッピングアク
チュエータ1の駆動部であって、例えばPb(Ti 、Z
r)O3 系セラミックスの如き圧電特性を有する材料か
ら成る中空のパイプ状の形状を有する。1−1、1−2
は駆動部Cに電圧を印加するための電極を示し、駆動部
Cは電圧を印加することによりその軸方向に伸長するも
のである。
【0023】A、Bはロック部を示し、2−1、2−
2、3−1、3−2はそれぞれロック部A、Bに設けら
れた電極を示す。ロック部A、Bは、例えばPb
(Ti 、Zr)O3 系セラミックスの如き圧電特性を有
する材料から成り、可動軸Dを滑動しつつ保持する中空
部を有する。2−1、2−2、3−1、3−2は電極を
示し、2−1、2−2あるいは3−1、3−2に電圧を
印加することにより、ロック部AあるいはBはその径方
向に収縮しシャフトDを押えつけてロックするものであ
る。
2、3−1、3−2はそれぞれロック部A、Bに設けら
れた電極を示す。ロック部A、Bは、例えばPb
(Ti 、Zr)O3 系セラミックスの如き圧電特性を有
する材料から成り、可動軸Dを滑動しつつ保持する中空
部を有する。2−1、2−2、3−1、3−2は電極を
示し、2−1、2−2あるいは3−1、3−2に電圧を
印加することにより、ロック部AあるいはBはその径方
向に収縮しシャフトDを押えつけてロックするものであ
る。
【0024】Dは可動軸を示し、本発明によって微少量
づつその位置を移動する可動片である。本実施例におい
ては一層構造の本体部1の両端にロック部A、Bが固着
され、可動軸Dは各部に電圧を印加しない時には駆動部
C、ロック部A、Bによって滑動する状態で保持されて
いる。
づつその位置を移動する可動片である。本実施例におい
ては一層構造の本体部1の両端にロック部A、Bが固着
され、可動軸Dは各部に電圧を印加しない時には駆動部
C、ロック部A、Bによって滑動する状態で保持されて
いる。
【0025】次に図2、図3を参照しつつ本実施例にお
いて左方向に可動軸Dを駆動する場合の動作の概略を説
明する。 (1) まずロック部Aの電極2−1、2−2に電圧を印加
し、ロック部AによりシャフトDを押え込み、ロック部
AとシャフトDが一体となって移動するようにする。こ
の時、駆動部Cとロック部Bは、電圧を印加せず、ロッ
ク部Bは開放されている(図3(a)参照)。
いて左方向に可動軸Dを駆動する場合の動作の概略を説
明する。 (1) まずロック部Aの電極2−1、2−2に電圧を印加
し、ロック部AによりシャフトDを押え込み、ロック部
AとシャフトDが一体となって移動するようにする。こ
の時、駆動部Cとロック部Bは、電圧を印加せず、ロッ
ク部Bは開放されている(図3(a)参照)。
【0026】(2) 次にロック部Aを作動したまま、駆動
部Cに電圧を印加する。これにより駆動部Cは軸方向、
即ち可動軸Dの左右方向に伸長する。この時ロック部A
は可動軸Dとともに、駆動部Cが左方向に伸長した分d
だけ左方向に移動する(図3(b)参照)。
部Cに電圧を印加する。これにより駆動部Cは軸方向、
即ち可動軸Dの左右方向に伸長する。この時ロック部A
は可動軸Dとともに、駆動部Cが左方向に伸長した分d
だけ左方向に移動する(図3(b)参照)。
【0027】(3) 本体部1が伸び切った点で、ロック部
Bに電圧を印加し、ロック部Bを作動させ、ロック部B
により可動軸Dを押えこみ、ロック部Aの電圧印加を停
止し、ロック部Aを開放する(図3(c)参照)。
Bに電圧を印加し、ロック部Bを作動させ、ロック部B
により可動軸Dを押えこみ、ロック部Aの電圧印加を停
止し、ロック部Aを開放する(図3(c)参照)。
【0028】(4) 次に駆動部Cの電圧印加を停止する。
これにより駆動部Cは元の長さまで収縮し、これととも
にロック部A、Bも元の位置に戻る。しかし、ロック部
Bは可動軸Dを押さえ込んだまま左方向に収縮するの
で、可動軸Dはロック部Bが移動した分dだけさらに左
方向に移動する。
これにより駆動部Cは元の長さまで収縮し、これととも
にロック部A、Bも元の位置に戻る。しかし、ロック部
Bは可動軸Dを押さえ込んだまま左方向に収縮するの
で、可動軸Dはロック部Bが移動した分dだけさらに左
方向に移動する。
【0029】その結果、可動軸Dは始めの位置より2d
だけ左方向に移動したことになる(図3(d)参照)。
以下同様のステップをくり返して、可動軸Dを左方向に
微少量づつ駆動できる。
だけ左方向に移動したことになる(図3(d)参照)。
以下同様のステップをくり返して、可動軸Dを左方向に
微少量づつ駆動できる。
【0030】ここで駆動部Cが電圧印加によって伸長す
る変位量dは、ごく微小な量であり、1回のステップに
よって駆動する可動軸の変位量2dも非常に小さく、例
えば100〜200Vの電圧の印加により数μm程度の
駆動が可能となる。
る変位量dは、ごく微小な量であり、1回のステップに
よって駆動する可動軸の変位量2dも非常に小さく、例
えば100〜200Vの電圧の印加により数μm程度の
駆動が可能となる。
【0031】さらに、1つのシーケンスを複数回繰り返
すことにより、可動軸Dの移動の長ストローク化もはか
れることはいうまでもない。また、右方向へ駆動する場
合には、同様の構成のステッピングアクチュエータ1に
おいてロック部A、Bの作動の順序を変えることによっ
て実現できる。
すことにより、可動軸Dの移動の長ストローク化もはか
れることはいうまでもない。また、右方向へ駆動する場
合には、同様の構成のステッピングアクチュエータ1に
おいてロック部A、Bの作動の順序を変えることによっ
て実現できる。
【0032】これを図4によって説明する。まずロック
部Bに電圧印加して、ロック部Bと可動軸Dを一体化
し、ロック部Aは開放する(図4(a)参照)。次に駆
動部Cに電圧を印加して、駆動部Cを伸長する。これに
よりロック部Bとともに可動軸Dは右方向へ本体部1が
伸長した分だけ移動する(図4(b)参照)。
部Bに電圧印加して、ロック部Bと可動軸Dを一体化
し、ロック部Aは開放する(図4(a)参照)。次に駆
動部Cに電圧を印加して、駆動部Cを伸長する。これに
よりロック部Bとともに可動軸Dは右方向へ本体部1が
伸長した分だけ移動する(図4(b)参照)。
【0033】本体部1が伸び切ったところで、ロック部
Bの電圧印加を停止し可動軸Dを開放し、ロック部Aに
電圧を印加して可動軸Dとロック部Aを一体化する(図
4(c)参照)。
Bの電圧印加を停止し可動軸Dを開放し、ロック部Aに
電圧を印加して可動軸Dとロック部Aを一体化する(図
4(c)参照)。
【0034】次に駆動部の電圧印加を停止すると、駆動
部Cが収縮して元の位置に戻るとともに、ロック部Aも
右方向に駆動部Cが収縮した分だけ移動する。従って、
ロック部Aとともに可動軸Dも右方向に移動する(図4
(d)参照)。
部Cが収縮して元の位置に戻るとともに、ロック部Aも
右方向に駆動部Cが収縮した分だけ移動する。従って、
ロック部Aとともに可動軸Dも右方向に移動する(図4
(d)参照)。
【0035】また、図3で説明したと同様のシーケンス
で、駆動部Cを逆極性にするのみで、図3の場合と反対
方向即ち右方向に可動軸を移動することも可能である。
即ち、駆動部Cの電圧印加を逆極性にすることにより、
駆動部Cが収縮し、これにより可動軸Dを右方向に移動
することができる。
で、駆動部Cを逆極性にするのみで、図3の場合と反対
方向即ち右方向に可動軸を移動することも可能である。
即ち、駆動部Cの電圧印加を逆極性にすることにより、
駆動部Cが収縮し、これにより可動軸Dを右方向に移動
することができる。
【0036】同様に図4で説明した右方向へ駆動するシ
ーケンスにおいても、駆動部Cを逆極性に電圧印加する
のみで、左方向へ駆動することも可能になる。このよう
にして、本発明によれば、印加電圧の大きさや周期を変
えることにより単位ステップあたりの微少移動量を調整
することができる、微少駆動可能なステッピングアクチ
ュエータを提供できる。
ーケンスにおいても、駆動部Cを逆極性に電圧印加する
のみで、左方向へ駆動することも可能になる。このよう
にして、本発明によれば、印加電圧の大きさや周期を変
えることにより単位ステップあたりの微少移動量を調整
することができる、微少駆動可能なステッピングアクチ
ュエータを提供できる。
【0037】(2) 第2実施例 第1実施例においては、図2〜図4からも明らかなよう
に、駆動部Cの形状は一層構造のパイプ状である。
に、駆動部Cの形状は一層構造のパイプ状である。
【0038】本発明はこれに限られるものではなく、例
えば図5に示す如く、積層形のものでもよい。図5は積
層タイプのステッピングアクチュエータ20の一例を示
し、図5(a)はその斜視図、図5(b)は駆動部の分
解説明図である。
えば図5に示す如く、積層形のものでもよい。図5は積
層タイプのステッピングアクチュエータ20の一例を示
し、図5(a)はその斜視図、図5(b)は駆動部の分
解説明図である。
【0039】図5において、21、22・・・は各々板
状駆動部であって、例えばPb(T i 、Zr)O3 系セ
ラミックスの如き圧電特性を有する材料から成り、可動
軸Dを滑動・保持する穴部D´を有する円板状である。
状駆動部であって、例えばPb(T i 、Zr)O3 系セ
ラミックスの如き圧電特性を有する材料から成り、可動
軸Dを滑動・保持する穴部D´を有する円板状である。
【0040】板状駆動部21、22・・・の両面には電
極21−1、21−2、22−1、22−2・・・が形
成されており、各板上本体部21、22・・・は並列に
結合されて一体化している。
極21−1、21−2、22−1、22−2・・・が形
成されており、各板上本体部21、22・・・は並列に
結合されて一体化している。
【0041】31、32・・・は絶縁物から成るスペー
サであって、各板状駆動部21、22・・・の間に挿入
され、各板状本体部間を絶縁する。本体部をこのような
形状にすることにより、低電圧駆動が可能となる。ま
た、駆動力の増大が期待できる。
サであって、各板状駆動部21、22・・・の間に挿入
され、各板状本体部間を絶縁する。本体部をこのような
形状にすることにより、低電圧駆動が可能となる。ま
た、駆動力の増大が期待できる。
【0042】(3) 第3実施例 また、駆動部は、前記第2実施例の如く板状の駆動部で
なく、複数個の棒状駆動部から構成されてもよい。
なく、複数個の棒状駆動部から構成されてもよい。
【0043】図6にこの棒状駆動部を有するステッピン
グアクチュエータ30の一例を示し、(a)は斜視図、
(b)に断面説明図を示す。図6において、41、42
・・・は棒状駆動部であって、例えばPb(Ti 、Z
r)O3 系セラミックスの如き圧電特性を有する材料か
ら成る。51、52は棒状駆動部41、42・・・の支
持部である。なお、図6の場合は、例えば6本の棒状駆
動部を使用した例を示す。
グアクチュエータ30の一例を示し、(a)は斜視図、
(b)に断面説明図を示す。図6において、41、42
・・・は棒状駆動部であって、例えばPb(Ti 、Z
r)O3 系セラミックスの如き圧電特性を有する材料か
ら成る。51、52は棒状駆動部41、42・・・の支
持部である。なお、図6の場合は、例えば6本の棒状駆
動部を使用した例を示す。
【0044】2、3はロック部、2−1、2−2、3−
1、3−2、40−1、40−2・・・は各電極を示
す。本実施例の如く複数の棒状駆動部41、42・・・
を用いることにより大型化、強力化を実現することがで
きる。
1、3−2、40−1、40−2・・・は各電極を示
す。本実施例の如く複数の棒状駆動部41、42・・・
を用いることにより大型化、強力化を実現することがで
きる。
【0045】また、これらの第1実施例〜第3実施例に
おいて、駆動部Cの両端に設けたロック部に電圧を印加
するための電極として、各端部よりリード線をとり出す
形状のものを示したが、本発明は、これら電極の構成も
前記のものに限られるものではない。
おいて、駆動部Cの両端に設けたロック部に電圧を印加
するための電極として、各端部よりリード線をとり出す
形状のものを示したが、本発明は、これら電極の構成も
前記のものに限られるものではない。
【0046】即ち、図7(a)に示す如く、ロック部2
の両側面部に電極71、72を形成するもの、ロック部
2の外周面部と内周面部に電極73、74を形成するも
のでもよい。
の両側面部に電極71、72を形成するもの、ロック部
2の外周面部と内周面部に電極73、74を形成するも
のでもよい。
【0047】更に、ロック部2、3の印加電圧に対する
伸縮は極性によって逆転することは言うまでもないが、
いずれの場合も、伸縮は図7の矢印で示す如くシャフト
を押し込んだり、離したりする径方向に伸縮するもので
ある。
伸縮は極性によって逆転することは言うまでもないが、
いずれの場合も、伸縮は図7の矢印で示す如くシャフト
を押し込んだり、離したりする径方向に伸縮するもので
ある。
【0048】(4) 第4実施例 本発明の更に他の実施例を図8によって説明する。図8
は第4実施例の構成説明図であって、これはロック部の
一方を省き、摩擦部で可動軸Dを保持するものである。
は第4実施例の構成説明図であって、これはロック部の
一方を省き、摩擦部で可動軸Dを保持するものである。
【0049】図8において、図2と同一符号のものは同
一部分を示し、81は固定部、82は摩擦部を示す。固
定部81は、このステッピングアクチュエータ50の駆
動部Cを固定し、該固定部より右方向に駆動部Cが伸縮
しないように固定支持するものである。
一部分を示し、81は固定部、82は摩擦部を示す。固
定部81は、このステッピングアクチュエータ50の駆
動部Cを固定し、該固定部より右方向に駆動部Cが伸縮
しないように固定支持するものである。
【0050】摩擦部82は、可動軸Dを保持するととも
に、後述のように、可動軸Dの不要の滑動を阻止するも
のである。図8に示す構成の実施例の動作の概略を図9
によって説明する。
に、後述のように、可動軸Dの不要の滑動を阻止するも
のである。図8に示す構成の実施例の動作の概略を図9
によって説明する。
【0051】(1) 可動軸Dの左方向移動 ロック部Aに電圧を印加し、ロック部Aによって可動軸
Dを押さえ込んでから、駆動部Cに電圧を印加する(図
9(a)参照)。
Dを押さえ込んでから、駆動部Cに電圧を印加する(図
9(a)参照)。
【0052】駆動部Cは電圧印加により伸長するが、固
定部81によって、右方向への伸長は阻止され、左方向
にのみ伸長する。これにより駆動部Cとともに左方向に
移動するロック部Aに押し込まれた可動軸Dも、駆動部
Cの伸長した分d1 だけ左方向に移動する(図9(b)
参照)。
定部81によって、右方向への伸長は阻止され、左方向
にのみ伸長する。これにより駆動部Cとともに左方向に
移動するロック部Aに押し込まれた可動軸Dも、駆動部
Cの伸長した分d1 だけ左方向に移動する(図9(b)
参照)。
【0053】次に、ロック部Aの電圧印加を停止し、ロ
ック部AとシャフトDを開放した後、駆動部Cの電圧印
加を停止する。これにより駆動部Cは、ロック部Aとと
もに元の位置に収縮移動するが、可動軸Dはロック部A
が開放されているため左方向に移動したままであり、結
果的にシャフトDは元の位置よりd1 だけ左方向に移動
したことになる(図9(c)参照)。
ック部AとシャフトDを開放した後、駆動部Cの電圧印
加を停止する。これにより駆動部Cは、ロック部Aとと
もに元の位置に収縮移動するが、可動軸Dはロック部A
が開放されているため左方向に移動したままであり、結
果的にシャフトDは元の位置よりd1 だけ左方向に移動
したことになる(図9(c)参照)。
【0054】以上のシーケンスを単位ステップとして同
様のステップをくり返すことにより可動軸Dのステッピ
ングが可能となる。 (2) 可動軸Dの右方向移動 可動軸Dを右方向に移動させる場合の動作を図10によ
って説明する。
様のステップをくり返すことにより可動軸Dのステッピ
ングが可能となる。 (2) 可動軸Dの右方向移動 可動軸Dを右方向に移動させる場合の動作を図10によ
って説明する。
【0055】ロック部Aに電圧を印加せず、開放したま
ま(図10(a)参照)、駆動部Cに電圧を印可する。
すると駆動部Cは固定部81によって固定されているの
で、左方向にのみ伸長する。しかし、この時可動軸Dは
ロック部Aによってロックされておらず、可動軸Dに対
して設けられた摩擦部82の働きによって可動軸Dが滑
動することが阻止され動かない(図10(b)参照)。
ま(図10(a)参照)、駆動部Cに電圧を印可する。
すると駆動部Cは固定部81によって固定されているの
で、左方向にのみ伸長する。しかし、この時可動軸Dは
ロック部Aによってロックされておらず、可動軸Dに対
して設けられた摩擦部82の働きによって可動軸Dが滑
動することが阻止され動かない(図10(b)参照)。
【0056】この状態でロック部Aに電圧を印加してか
ら、駆動部Cの電圧印加を停止する。すると、駆動部C
は元の位置に収縮するが、この時ロック部Aとともに可
動軸Dも右方向へd2 だけ移動する(図10(c)参
照)。
ら、駆動部Cの電圧印加を停止する。すると、駆動部C
は元の位置に収縮するが、この時ロック部Aとともに可
動軸Dも右方向へd2 だけ移動する(図10(c)参
照)。
【0057】以上のシーケンスを単位ステップとしてく
り返すことにより可動軸Dは右方向にd2 づつ移動す
る。なお、この実施例の場合も、第1実施例と同様に、
図9で説明したと同様のシーケンスで駆動部Cを逆極性
に印加することにより、可動軸Dを右方向に移動するこ
とが出来る。
り返すことにより可動軸Dは右方向にd2 づつ移動す
る。なお、この実施例の場合も、第1実施例と同様に、
図9で説明したと同様のシーケンスで駆動部Cを逆極性
に印加することにより、可動軸Dを右方向に移動するこ
とが出来る。
【0058】即ち、駆動部Cの印加電圧を逆極性にする
ことにより、駆動部Cが収縮し、この時電圧を印加され
たロック部Aとともに可動軸Dが右方向に移動する。次
に印加電圧を解除してロック部Aと駆動部Cが元の位置
にもどっても、摩擦部82によって可動軸Dの滑動は阻
止され、右方向に移動したままで止まる。
ことにより、駆動部Cが収縮し、この時電圧を印加され
たロック部Aとともに可動軸Dが右方向に移動する。次
に印加電圧を解除してロック部Aと駆動部Cが元の位置
にもどっても、摩擦部82によって可動軸Dの滑動は阻
止され、右方向に移動したままで止まる。
【0059】同様に図10で説明したと同じシーケンス
で、駆動部Cの印加電圧を逆極性にすることにより、可
動軸Dが左方向に移動できることはもちろんである。ま
た、印加電圧を例えばマイナス側からプラス側にまで変
化する両極性のものを用いると、単位ステップの移動距
離を今までの印加電圧の約2倍程度に大きくすることも
可能である。
で、駆動部Cの印加電圧を逆極性にすることにより、可
動軸Dが左方向に移動できることはもちろんである。ま
た、印加電圧を例えばマイナス側からプラス側にまで変
化する両極性のものを用いると、単位ステップの移動距
離を今までの印加電圧の約2倍程度に大きくすることも
可能である。
【0060】図11、図12に本発明の応用例をいくつ
か紹介する。図11(a)の装置は、駆動部1とロック
部A、Bから構成されるステッピングアクチュエータ1
によって、ステップ移動される可動片5、6より大きい
駆動対象物9を移動させるものである。
か紹介する。図11(a)の装置は、駆動部1とロック
部A、Bから構成されるステッピングアクチュエータ1
によって、ステップ移動される可動片5、6より大きい
駆動対象物9を移動させるものである。
【0061】ステッピングアクチュエータ1は任意の位
置で固定した状態で、可動片5、6を左あるいは右に移
動する。これに従って、可動片5、6に連結した駆動対
象物保持部7、8により保持された駆動対象物9を左あ
るいは右に移動することができる。
置で固定した状態で、可動片5、6を左あるいは右に移
動する。これに従って、可動片5、6に連結した駆動対
象物保持部7、8により保持された駆動対象物9を左あ
るいは右に移動することができる。
【0062】この時、可動片5、6はステッピングアク
チュエータ1の内部で連結している場合はもちろんであ
るが、可動片5、6がステッピングアクチュエータの内
部で摺動するように嵌合していてもよい。
チュエータ1の内部で連結している場合はもちろんであ
るが、可動片5、6がステッピングアクチュエータの内
部で摺動するように嵌合していてもよい。
【0063】また本応用例による駆動対象物は棒状、板
状など駆動対象物保持部7、8によって保持、移動でき
るものであれば、特にその形状を限定するものではな
い。さらに別の応用例として、本発明のステッピングア
クチュエータ1を、液状あるいは気体を微少量づつ送出
するマイクロポンプに応用した例を図11(b)に示
す。
状など駆動対象物保持部7、8によって保持、移動でき
るものであれば、特にその形状を限定するものではな
い。さらに別の応用例として、本発明のステッピングア
クチュエータ1を、液状あるいは気体を微少量づつ送出
するマイクロポンプに応用した例を図11(b)に示
す。
【0064】図11(b)において、100はマイクロ
ポンプ、101はベローズ、102は第1の弁、103
は第1の管、104は第2の弁、105は第2の管を示
す。図11(b)に示す構造にすることにより、本発明
のステッピングアクチュエータ1をマイクロポンプ10
0に連動させ、ステッピングアクチュエータ1による可
動軸Dの上下に従ってベローズ101を連動させて、第
1の弁102、第2の弁104の開閉を制御するもので
ある。
ポンプ、101はベローズ、102は第1の弁、103
は第1の管、104は第2の弁、105は第2の管を示
す。図11(b)に示す構造にすることにより、本発明
のステッピングアクチュエータ1をマイクロポンプ10
0に連動させ、ステッピングアクチュエータ1による可
動軸Dの上下に従ってベローズ101を連動させて、第
1の弁102、第2の弁104の開閉を制御するもので
ある。
【0065】この場合、ステッピングアクチュエータ1
の材質、形状、印加電圧によって基本伸縮量、即ち単位
ステップ量が決まる。またアクチュエータ形成後は材
質、形状は固定されるので、単位ステップ量は印加電圧
により変化することが出来る。
の材質、形状、印加電圧によって基本伸縮量、即ち単位
ステップ量が決まる。またアクチュエータ形成後は材
質、形状は固定されるので、単位ステップ量は印加電圧
により変化することが出来る。
【0066】さらに、可動軸Dを連続して何ステップづ
つか送りながら往復連動させることによってストローク
が決まる。さらに他の応用例として、図12(a)に、
今までの実施例で可動軸として説明したシャフトを固定
してステッピングアクチュエータ1を移動させる場合の
構成を示す。
つか送りながら往復連動させることによってストローク
が決まる。さらに他の応用例として、図12(a)に、
今までの実施例で可動軸として説明したシャフトを固定
してステッピングアクチュエータ1を移動させる場合の
構成を示す。
【0067】図12(a)において、本発明のステッピ
ングアクチュエータ1は可動にされ、シャフト90が9
0−1、90−2において固定されている。従って、ス
テッピングアクチュエータ1自身がシャフト90に沿っ
て微少量づつ左あるいは右に移動するものである。
ングアクチュエータ1は可動にされ、シャフト90が9
0−1、90−2において固定されている。従って、ス
テッピングアクチュエータ1自身がシャフト90に沿っ
て微少量づつ左あるいは右に移動するものである。
【0068】この構成のものは濃淡画像やカラー画像の
ような画をプリントする場合に有効である。他の応用例
として、図12(b)には、可動片であるシャフトが直
線でなく、リング状の形状の場合の構成を示す。
ような画をプリントする場合に有効である。他の応用例
として、図12(b)には、可動片であるシャフトが直
線でなく、リング状の形状の場合の構成を示す。
【0069】図12(b)において、本発明のステッピ
ングアクチュエータ1がリング状の可動片110のわん
曲率に対して十分小さければ、本発明のステッピングア
クチュエータ1を固定して作動させることにより、リン
グ状の可動片110を微少量づつ移動させることもでき
る。
ングアクチュエータ1がリング状の可動片110のわん
曲率に対して十分小さければ、本発明のステッピングア
クチュエータ1を固定して作動させることにより、リン
グ状の可動片110を微少量づつ移動させることもでき
る。
【0070】
【発明の効果】本発明のステッピングアクチュエータは
小型で低消費電力でごく微少量づつ可動片を移動させる
ことの出来るステッピングアクチュエータであり、ステ
ップを繰り返すことにより任意の長さのストロークの移
動も可能である。
小型で低消費電力でごく微少量づつ可動片を移動させる
ことの出来るステッピングアクチュエータであり、ステ
ップを繰り返すことにより任意の長さのストロークの移
動も可能である。
【0071】また、印加電圧の極性を逆にすることやロ
ック機構の作動の順序を変えるなどごく簡易な操作によ
って可動片の移動方向や単位ステップの変位量を変える
ことも出来る。
ック機構の作動の順序を変えるなどごく簡易な操作によ
って可動片の移動方向や単位ステップの変位量を変える
ことも出来る。
【0072】さらに本発明のものは電磁力を利用してい
ないため、漏洩磁束を嫌う環境でも十分使用することが
出来る。その上、低消費電力であるために装置の発熱量
も少なく高密度実装も容易に実現できるなど、工業的な
利益にははかりしれないものがある。
ないため、漏洩磁束を嫌う環境でも十分使用することが
出来る。その上、低消費電力であるために装置の発熱量
も少なく高密度実装も容易に実現できるなど、工業的な
利益にははかりしれないものがある。
【図1】本発明の発明原理説明図である。
【図2】本発明の一実施例の構成説明図である。
【図3】本発明の一実施例の動作説明図である
【図4】本発明の一実施例の他の動作説明図である。
【図5】本発明の第2実施例の構成説明図である。
【図6】本発明の第3実施例の構成説明図である。
【図7】本発明の装置の電極の形状説明図である。
【図8】本発明の第4実施例の構成説明図である。
【図9】本発明の第4実施例の動作説明図である。
【図10】本発明の第4実施例の他の動作説明図であ
る。
る。
【図11】本発明の応用例の構成説明図である。
【図12】本発明の第2の応用例の構成説明図である。
A ロック部 B ロック部 C 駆動部 D 可動片
【手続補正書】
【提出日】平成5年6月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正内容】
【0036】同様に図4で説明した右方向ヘ駆動するシ
ーケンスにおいても、駆動部Cを逆極性に電圧印加する
のみで、左方向へ駆動することも可能になる。このよう
にして、本発明によれば、印加電圧の大きさや周期を変
えることにより単位ステップあたりの微少移動量を調整
することができる、微少駆動可能なステッピングアクチ
ュエータを提供できる。なお、この実施例の駆動部C
は、固定されていないが、駆動部Cの一部を固定する
か、全体を弾性的に固定してもよい。
ーケンスにおいても、駆動部Cを逆極性に電圧印加する
のみで、左方向へ駆動することも可能になる。このよう
にして、本発明によれば、印加電圧の大きさや周期を変
えることにより単位ステップあたりの微少移動量を調整
することができる、微少駆動可能なステッピングアクチ
ュエータを提供できる。なお、この実施例の駆動部C
は、固定されていないが、駆動部Cの一部を固定する
か、全体を弾性的に固定してもよい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0044
【補正方法】変更
【補正内容】
【0044】A、Bはロック部、2−1、2−2、3−
1、3−2、40−1、40−2・・・は各電極を示
す。本実施例の如く複数の棒状駆動部41、42・・・
を用いることにより大型化、強力化を実現することがで
きる。
1、3−2、40−1、40−2・・・は各電極を示
す。本実施例の如く複数の棒状駆動部41、42・・・
を用いることにより大型化、強力化を実現することがで
きる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0046
【補正方法】変更
【補正内容】
【0046】即ち、図7(a)に示す如く、ロック部A
の両側面部に電極71、72を形成するもの、ロック部
Aの外周面部と内周面部に電極73、74を形成するも
のでもよい。
の両側面部に電極71、72を形成するもの、ロック部
Aの外周面部と内周面部に電極73、74を形成するも
のでもよい。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0047
【補正方法】変更
【補正内容】
【0047】更に、ロック部A、Bの印加電圧に対する
伸縮は極性によって逆転することは言うまでもないが、
いずれの場合も、伸縮は図7の矢印で示す如くシャフト
を押し込んだり、離したりする径方向に伸縮するもので
ある。
伸縮は極性によって逆転することは言うまでもないが、
いずれの場合も、伸縮は図7の矢印で示す如くシャフト
を押し込んだり、離したりする径方向に伸縮するもので
ある。
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年10月7日
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
Claims (2)
- 【請求項1】 可動体を微少量づつ移動させるステッピ
ングアクチュエータにおいて、 制御信号により、その可動体の移動方向に伸縮する圧電
体の駆動部Cと、 該駆動部Cの端部に固着して形成され、制御信号により
その可動体の移動方向と直角方向に伸縮する圧電体のロ
ック部Aを具備し、 駆動部C、ロック部Aは内側に可動体を滑動保持し、駆
動部Cの動きに応じてロック部Aが該可動体をロックす
ることによって、可動体を微少量づつ移動することを特
徴とするステッピングアクチュエータ。 - 【請求項2】 前記駆動部Cのいずれか一端にロック部
Aを固着して形成し、他端を固定するとともに、他端側
の可動体の任意の位置に摩擦部82を形成することを特
徴とする請求項1記載のステッピングアクチュエータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4149050A JPH0690571A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | ステッピングアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4149050A JPH0690571A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | ステッピングアクチュエータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0690571A true JPH0690571A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=15466560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4149050A Pending JPH0690571A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | ステッピングアクチュエータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0690571A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7370741B2 (en) | 2002-01-21 | 2008-05-13 | Nsk Ltd. | Engine start roller clutch-housed type rotation transmission device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5561025A (en) * | 1978-10-30 | 1980-05-08 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Mask alignment device |
-
1992
- 1992-06-09 JP JP4149050A patent/JPH0690571A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5561025A (en) * | 1978-10-30 | 1980-05-08 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Mask alignment device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7370741B2 (en) | 2002-01-21 | 2008-05-13 | Nsk Ltd. | Engine start roller clutch-housed type rotation transmission device |
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