JPH0787756A - 静電アクチュエータ - Google Patents
静電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH0787756A JPH0787756A JP25230293A JP25230293A JPH0787756A JP H0787756 A JPH0787756 A JP H0787756A JP 25230293 A JP25230293 A JP 25230293A JP 25230293 A JP25230293 A JP 25230293A JP H0787756 A JPH0787756 A JP H0787756A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- piezoelectric element
- electrostatic actuator
- elastic body
- 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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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高精度の減速比が得られ、かつ、組立て容易な
ハーモニックドライブ型の静電アクチュエータを得る。 【構成】円筒状のケーシング(1) と、その内周部に絶縁
体を介して一定のピッチで駆動電極が配置された固定子
(2) と、固定子の内径より小さい外径の円柱体または円
筒体とその表面に設けた電極からなる回転子(3) とを備
えた静電アクチュエータの固定子は略円筒状の第１の絶
縁弾性体(21)とその外周部に設けられ略円筒状で円周方
向に変位する圧電素子(22)と内周部に設けた少なくとも
４個の駆動電極(24)と圧電素子の外周部に設けた第２の
絶縁弾性体(23)とを配置した構成にしている。
ハーモニックドライブ型の静電アクチュエータを得る。 【構成】円筒状のケーシング(1) と、その内周部に絶縁
体を介して一定のピッチで駆動電極が配置された固定子
(2) と、固定子の内径より小さい外径の円柱体または円
筒体とその表面に設けた電極からなる回転子(3) とを備
えた静電アクチュエータの固定子は略円筒状の第１の絶
縁弾性体(21)とその外周部に設けられ略円筒状で円周方
向に変位する圧電素子(22)と内周部に設けた少なくとも
４個の駆動電極(24)と圧電素子の外周部に設けた第２の
絶縁弾性体(23)とを配置した構成にしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転駆動装置に用いら
れる静電力を利用した小型アクチュエータに関し、とく
に減速比の調整ができるハーモニックドライブ型の静電
アクチュエータに関する。
れる静電力を利用した小型アクチュエータに関し、とく
に減速比の調整ができるハーモニックドライブ型の静電
アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のハーモニックドライブ型の静電ア
クチュエータの一例を図３に示す（特開平4-105577
号）。中空円筒状をした固定子２の内部に中空円筒状も
しくは中実円筒状をした回転子３が内挿されている。こ
の固定子２は、中空円筒形状をもつ金属性のケーシング
１の内周面を絶縁接着剤からなる絶縁層５で覆い、絶縁
層５の上に湾曲した複数片の駆動電極６をエアギャップ
（溝）をあけて配置し、絶縁層５によって各駆動電極６
をケーシング１に接着固定させたものであり、駆動電極
６の内周面に回転子３の転がり面が形成されている。一
方、回転子３は、回転子電極３１の外周面に絶縁膜３２
を形成したものである。この動作は駆動電極６と回転子
電極との間に印加された電圧によって働く静電吸引力に
より絶縁膜３２を介して回転子３の外周面と固定子２の
駆動電極６とが接しており、駆動電極６の電圧印加位置
を切り換えると、回転子３は固定子２内で歳差運動を行
う。
クチュエータの一例を図３に示す（特開平4-105577
号）。中空円筒状をした固定子２の内部に中空円筒状も
しくは中実円筒状をした回転子３が内挿されている。こ
の固定子２は、中空円筒形状をもつ金属性のケーシング
１の内周面を絶縁接着剤からなる絶縁層５で覆い、絶縁
層５の上に湾曲した複数片の駆動電極６をエアギャップ
（溝）をあけて配置し、絶縁層５によって各駆動電極６
をケーシング１に接着固定させたものであり、駆動電極
６の内周面に回転子３の転がり面が形成されている。一
方、回転子３は、回転子電極３１の外周面に絶縁膜３２
を形成したものである。この動作は駆動電極６と回転子
電極との間に印加された電圧によって働く静電吸引力に
より絶縁膜３２を介して回転子３の外周面と固定子２の
駆動電極６とが接しており、駆動電極６の電圧印加位置
を切り換えると、回転子３は固定子２内で歳差運動を行
う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが，一般的なハ
ーモニックドライブ型の静電アクチュエータでは、固定
子の内面と回転子の外面に互いに噛み合う歯を配置して
いないので、回転子外径をＤr 、固定子内径をＤs とす
ると減速比Ｒは式１で決まる。 Ｒ＝（Ｄs −Ｄr ）／Ｄs ・・・（式１） したがって、従来技術のように剛性の高い固定子と回転
子を用いた場合、減速比Ｒは固定子内径Ｄs と回転子外
径Ｄr の加工精度に依存しまうため、加工誤差が生じた
場合には、所望の減速比を得ることができないという問
題点があった。また、減速比の高い構造にするために
は、固定子内径と回転子外径を極めて接近させなければ
ならない。その際、組立てが困難になるといった問題が
あった。そこで、本発明は高精度の減速比が得られ、か
つ、組立て容易なハーモニックドライブ型の静電アクチ
ュエータを提供することを目的とする。
ーモニックドライブ型の静電アクチュエータでは、固定
子の内面と回転子の外面に互いに噛み合う歯を配置して
いないので、回転子外径をＤr 、固定子内径をＤs とす
ると減速比Ｒは式１で決まる。 Ｒ＝（Ｄs −Ｄr ）／Ｄs ・・・（式１） したがって、従来技術のように剛性の高い固定子と回転
子を用いた場合、減速比Ｒは固定子内径Ｄs と回転子外
径Ｄr の加工精度に依存しまうため、加工誤差が生じた
場合には、所望の減速比を得ることができないという問
題点があった。また、減速比の高い構造にするために
は、固定子内径と回転子外径を極めて接近させなければ
ならない。その際、組立てが困難になるといった問題が
あった。そこで、本発明は高精度の減速比が得られ、か
つ、組立て容易なハーモニックドライブ型の静電アクチ
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】上記問題点を解決するた
め、本発明は円筒状のケーシングと、その内周部に絶縁
体を介して一定のピッチで駆動電極が配置された固定子
と、固定子の内径より小さい外径の円柱体または円筒体
とその表面に設けた電極からなる回転子とを備えた静電
アクチュエータにおいて、固定子は略円筒状の第一絶縁
弾性体とその外周部に設けられ略円筒状で円周方向に変
位する圧電素子と内周部に設けた少なくとも４個の駆動
電極と圧電素子の外周部に設けた第二の絶縁弾性体とを
配置した構成にしている。
め、本発明は円筒状のケーシングと、その内周部に絶縁
体を介して一定のピッチで駆動電極が配置された固定子
と、固定子の内径より小さい外径の円柱体または円筒体
とその表面に設けた電極からなる回転子とを備えた静電
アクチュエータにおいて、固定子は略円筒状の第一絶縁
弾性体とその外周部に設けられ略円筒状で円周方向に変
位する圧電素子と内周部に設けた少なくとも４個の駆動
電極と圧電素子の外周部に設けた第二の絶縁弾性体とを
配置した構成にしている。
【０００５】
【作用】上記手段により、第二絶縁弾性体の外面に設け
た圧電素子に半径方向の電界をかけると圧電素子は円周
方向に伸縮するので、固定子の内径を減少させることが
でる。反対に電界を除くと第二絶縁弾性体のばね力によ
りもとの位置に戻る。したがって、調整電極の印加電圧
の大きさを調整することにより、固定子の内径を任意に
調整することができる。
た圧電素子に半径方向の電界をかけると圧電素子は円周
方向に伸縮するので、固定子の内径を減少させることが
でる。反対に電界を除くと第二絶縁弾性体のばね力によ
りもとの位置に戻る。したがって、調整電極の印加電圧
の大きさを調整することにより、固定子の内径を任意に
調整することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す静電アクチュエータ
の正断面図、図２は図１Ａ−Ａ’線の側断面図である。
図において、１は円筒形状のケーシング、２はケーシン
グ１内に配置した固定子、３は固定子２の内径に対して
小さい外径を持つ回転子で、回転子電極３１の表面に絶
縁膜３２をコーティングしている。４は可撓性の出力軸
である。固定子２は略円筒形状のゴム材からなる第１の
絶縁弾性体２１の外周部に略円筒形状をしたもので、肉
厚方向と直角方向（ｄ３１方向）に収縮する圧電素子２
２を設け、内周部には４個の駆動電極２４を等間隔に配
置している。なお、圧電素子２２の外周部には固定子２
の変形を吸収・支持する第２の絶縁弾性体２３を設けて
いる。つぎに、動作原理を説明する。固定子２の駆動電
極２４１と回転子電極３１間に電圧を印加すると、駆動
電極２４１と回転子電極３１間に静電吸引力が発生し、
回転子３は固定子２の内面と接する。印加電圧を駆動電
極２４１→２４２→２４３→２４４→２４１と順次切り
換えていくこと、回転子３は固定子２の内面を転動す
る。したがって、回転子３の自転を可撓性の出力軸４に
取り出すことにより、減速機として使用することができ
る。いま、減速比Ｒを調整する。固定子２の圧電素子２
２は半径方向の電界を印加することにより、円周方向に
収縮する。圧電素子２２と第１の絶縁弾性体２１とは密
着しているので、第１の絶縁弾性体２１も変形し、駆動
電極２４の内径を減少させる。圧電素子２２の変形量は
印加する電圧に比例するので、この電圧を変えることに
より、固定子２の内径をある範囲内で自由に調整するこ
とができる。所望の減速比を得るため、固定子２の内径
はつぎのように調整する。式１より固定子２の内径およ
び回転子３の外径の設計値をそれぞれＤs 、Ｄr とした
場合、固定子内径の加工誤差をΔＤs 、回転子外径の加
工誤差をΔＤr 、固定子内径の調整代をΔＤs とすれ
ば、実際の減速比Ｒ’は式２によって表される。 Ｒ’＝（Ｄs ＋ΔＤs ＋ΔＤs ’−Ｄr ＋i Ｄr ）／（Ｄr ＋ΔＤr ） ・・・（式２） 式１と式２よりＲ＝Ｒ’とすると、ΔＤs ’＝（Ｄs Δ
Ｄr −Ｄr ΔＤs ）／Ｄr となる。したがって、圧電素
子２２の電極に電圧を印加することによりΔＤs ’分の
内径調整を行えば、所望の減速比を得ることができる。
また、固定子の内径と回転子の外径と差を任意に大きく
とることにより回転子３を挿入しやすくし、回転子３を
挿入した後に圧電素子２２の電圧を印加することにより
減速比を調整することができるので、加工や組立が容易
になる。さらに、組立て後に減速比は電圧調整だけで任
意に変更することができるといった使用も可能である。
なお、圧電素子２２は薄膜にしてもよく、この場合さ
らに小型化できる。また、本実施例では固定子２の電極
数を４個としたが、それ以上の個数を配置してもよい。
る。図１は本発明の一実施例を示す静電アクチュエータ
の正断面図、図２は図１Ａ−Ａ’線の側断面図である。
図において、１は円筒形状のケーシング、２はケーシン
グ１内に配置した固定子、３は固定子２の内径に対して
小さい外径を持つ回転子で、回転子電極３１の表面に絶
縁膜３２をコーティングしている。４は可撓性の出力軸
である。固定子２は略円筒形状のゴム材からなる第１の
絶縁弾性体２１の外周部に略円筒形状をしたもので、肉
厚方向と直角方向（ｄ３１方向）に収縮する圧電素子２
２を設け、内周部には４個の駆動電極２４を等間隔に配
置している。なお、圧電素子２２の外周部には固定子２
の変形を吸収・支持する第２の絶縁弾性体２３を設けて
いる。つぎに、動作原理を説明する。固定子２の駆動電
極２４１と回転子電極３１間に電圧を印加すると、駆動
電極２４１と回転子電極３１間に静電吸引力が発生し、
回転子３は固定子２の内面と接する。印加電圧を駆動電
極２４１→２４２→２４３→２４４→２４１と順次切り
換えていくこと、回転子３は固定子２の内面を転動す
る。したがって、回転子３の自転を可撓性の出力軸４に
取り出すことにより、減速機として使用することができ
る。いま、減速比Ｒを調整する。固定子２の圧電素子２
２は半径方向の電界を印加することにより、円周方向に
収縮する。圧電素子２２と第１の絶縁弾性体２１とは密
着しているので、第１の絶縁弾性体２１も変形し、駆動
電極２４の内径を減少させる。圧電素子２２の変形量は
印加する電圧に比例するので、この電圧を変えることに
より、固定子２の内径をある範囲内で自由に調整するこ
とができる。所望の減速比を得るため、固定子２の内径
はつぎのように調整する。式１より固定子２の内径およ
び回転子３の外径の設計値をそれぞれＤs 、Ｄr とした
場合、固定子内径の加工誤差をΔＤs 、回転子外径の加
工誤差をΔＤr 、固定子内径の調整代をΔＤs とすれ
ば、実際の減速比Ｒ’は式２によって表される。 Ｒ’＝（Ｄs ＋ΔＤs ＋ΔＤs ’−Ｄr ＋i Ｄr ）／（Ｄr ＋ΔＤr ） ・・・（式２） 式１と式２よりＲ＝Ｒ’とすると、ΔＤs ’＝（Ｄs Δ
Ｄr −Ｄr ΔＤs ）／Ｄr となる。したがって、圧電素
子２２の電極に電圧を印加することによりΔＤs ’分の
内径調整を行えば、所望の減速比を得ることができる。
また、固定子の内径と回転子の外径と差を任意に大きく
とることにより回転子３を挿入しやすくし、回転子３を
挿入した後に圧電素子２２の電圧を印加することにより
減速比を調整することができるので、加工や組立が容易
になる。さらに、組立て後に減速比は電圧調整だけで任
意に変更することができるといった使用も可能である。
なお、圧電素子２２は薄膜にしてもよく、この場合さ
らに小型化できる。また、本実施例では固定子２の電極
数を４個としたが、それ以上の個数を配置してもよい。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、固
定子の外周部に圧電素子をもうけ、固定子の内径を調整
できるようにしたので、設計時の減速比に対して誤差が
なく、しかも、組立てが容易なハーモニックドライブ型
の静電アクチュエータを提供できる効果がある。
定子の外周部に圧電素子をもうけ、固定子の内径を調整
できるようにしたので、設計時の減速比に対して誤差が
なく、しかも、組立てが容易なハーモニックドライブ型
の静電アクチュエータを提供できる効果がある。
【図１】本発明の実施例を示す静電アクチュエータの正
断面図である。
断面図である。
【図２】図１Ａ−Ａ’線における側断面図である。
【図３】従来の静電アクチュエータの正断面図である。
１：ケーシング ２：固定子 ２１：第２の絶縁弾性体 ２２：圧電素子 ２３：第２の絶縁弾性体 ２４：駆動電極 ２４１、２４２、２４３、２４４：個々の駆動電極 ３：回転子 ３１：回転子電極 ３２：絶縁膜 ４：出力軸 ５：絶縁層 ６：駆動電極
Claims (1)
- 【請求項１】円筒状のケーシングと、その内周部に絶縁
体を介して一定のピッチで駆動電極が配置された固定子
と、前記固定子の内径より小さい外径の円柱体または円
筒体とその表面に設けた電極からなる回転子とを備えた
静電アクチュエータにおいて、 前記固定子は略円筒状の第１の絶縁弾性体とその外周部
に設けられ略円筒状で円周方向に変位する圧電素子と内
周部に設けた少なくとも４個の駆動電極と前記圧電素子
の外周部に設けた第２の絶縁弾性体とを配置したことを
特徴とする静電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25230293A JPH0787756A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25230293A JPH0787756A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 静電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0787756A true JPH0787756A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=17235363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25230293A Pending JPH0787756A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 静電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787756A (ja) |
-
1993
- 1993-09-13 JP JP25230293A patent/JPH0787756A/ja active Pending
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