JPH0889894A - グリップ型リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 グリップ部によるグリップ力が均等に発生
し、かつグリップ力の強いグリップ型リニアアクチュエ
ータを提供する。 【構成】 圧電素子Ａの両端には変位を拡大してグリッ
プ部１２に伝達するアーム１１が弾性ヒンジｈ12を介し
て接続されている。グリップ部１２はグリッブ面１２ａ
の向きを調整する弾性方位調整部１２ｂを備える。圧電
素子Ａは弾性接続部１３を介して圧電素子Ｂの取付部１
６に接続されている。圧電素子ＡのＯＮでグリップ部が
移動し弾性方位調整部１２ｂで移動体に面接触するよう
に自動調整される。２つのグリップ部においてグリップ
力に差があると、弾性接続部１３が撓み大きい方から小
さい方へアーム１１、圧電素子Ａが左もしくは右に移動
し均等なグリップ力となる。このグリップ状態で圧電素
子ＢがＯＮ、ＯＦＦされると圧電素子Ｂからの発生する
力、若しくは板ばね１７の収縮力により、グリップ部と
共に移動体を上、若しくは下に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子、磁歪素子、
形状記憶合金等を駆動源に用いたグリップ型リニアアク
チュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧電素子を駆動源として用いたリ
ニアアクチュエータには、（１）圧電素子をそのまま利
用する方法と、（２）圧電素子により励振された弾性体
と移動体間の摩擦を利用する方法が知られている。しか
し、上記（１）の方法は変位量が小さく大きなストロー
クが得られないこと、上記（２）の方法はエネルギー効
率が悪く、大きな推力を発生できないこと等の欠点があ
った。そこで、本願発明者は、大きな推力を発生させる
ことができ、かつ、微小な変位量の制御ができると共
に、大きなストロークをも達成可能なグリップ型リニア
アクチュエータを開発し、特願平６−１２９８６７号と
してすでに特許出願した。

【０００３】図４はこの特願平６−１２９８６７号に係
わる発明のグリップ型リニアアクチュエータの一例の平
面図である。このグリップ型リニアアクチュエータは、
数箇所に弾性ヒンジｈ１〜ｈ５を有する構造体１と該構
造体１に取り付けられたグリップ用圧電素子Ａ、及び移
動用圧電素子Ｂで構成されている。上記構造体１は弾性
を有する金属やプラスチック等の一体的に弾性材料で構
成され、該構造体１をベースに取り付け固着するための
取付け孔３，３を有する支持部１ｃと、該支持部１ｃの
両端に弾性ヒンジｈ３〜ｈ５、ｈ３〜ｈ５を介して揺動
部１ａ，１ａが支持部１ｃの中心線を対称軸として対称
に連設されている。該揺動部１ａ，１ａの他端側には弾
性ヒンジｈ１，ｈ１を介してグリップ用圧電素子Ａが取
付けられている。また、揺動部１ａ，１ａには、上記弾
性ヒンジｈ３〜ｈ５、ｈ３〜ｈ５よりやや他端側（上記
グリップ用圧電素子Ａの取付け側）には、移動させよう
とする移動体を圧接保持する稜線が円弧状のグリップ部
２，２が設けられている。さらに、構造体１は上記グリ
ップ部２，２とグリップ用圧電素子Ａが取付けられた弾
性ヒンジｈ１，ｈ１の中間点よりもやや弾性ヒンジｈ
１，ｈ１側よりの位置で両揺動部１ａ，１ａを弾性ヒン
ジｈ２，ｈ２を介して結合保持する結合部１ｂを備えて
いる。そして、該結合部１ｂと上記支持部１ｃとの間に
移動用圧電素子Ｂが固着されている。

【０００４】グリップ用圧電素子Ａに電圧が印加されな
いオフの状態では、グリップ部２は移動体を押圧保持す
る位置に移動し保持される。グリップ用圧電素子Ａに電
圧が印加されたオンの状態では、弾性ヒンジｈ２，ｈ２
を支点として揺動部１ａ，１ａが揺動してグリップ部２
の位置を移動体から離し、移動体を押圧保持しない位置
（図１において内側に移動した位置）に保持される。ま
た、移動用圧電素子Ｂに対する電圧印加のオン／オフに
より、結合部１ｂを介して弾性ヒンジｈ３〜ｈ５、ｈ３
〜ｈ５で撓みながら揺動部１ａ，１ａが移動体４の移動
方向（図１において上下方向）に移動してグリップ部２
を移動させる。その結果、グリップ用圧電素子Ａ、移動
用圧電素子Ｂのオン／オフを制御することによって、グ
リップ部２で移動体をグリップして移動体を移動方向に
移動させ、グリップ部を移動体から離した状態で該グリ
ップ部を元の位置に戻す動作を繰り返し行うことによっ
て、移動体を直線移動させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したグリップ型リ
ニアアクチュエータにおいては、弾性ヒンジｈ３〜ｈ
５，ｈ３〜ｈ５が、揺動部１ａ，１ａと支持部１ｃとを
連結している。また、移動用圧電素子Ｂの一端が固定さ
れた結合部１ｂの両端に設けた弾性ヒンジ部ｈ２，ｈ２
は、揺動部１ａ，１ａの揺動の支点となると共に移動用
圧電素子Ｂの作動により揺動部１ａ，１ａ、グリップ部
２，２を介して移動体を移動させる連結部を構成してい
る。そのため、グリップ部の位置（特にグリップ方向の
位置で図４の左右方向の位置）は、グリップ型リニアア
クチュエータの取付位置によって決定される。

【０００６】揺動部１ａ，１ａ、グリップ部２，２の対
称軸と、移動体の対象中心線が一致するようにグリップ
型リニアアクチュエータをベースに固定すれば、両グリ
ップ部２，２におけるグリップ力は均等となるが、左右
どちらか一方にずれて固定されると両グリップ部２，２
のグリップ力に不均衡が生じたり、片側のみが移動体を
グリップすることになり、両側のグリップ部２，２が均
等にグリップした場合と比べ、著しく移動体の保持力を
低減させ、駆動推力を低下させるという問題がある。一
方、グリップ型リニアアクチュエータの対称軸線が移動
体の対象中心線上が厳密に一致するように取付けること
も難しい。

【０００７】また、移動体の推力を決定するグリップ力
は、グリップ部と移動体間の静摩擦力により決定される
が、上述したグリップ型リニアアクチュエータは、グリ
ップ部２，２の運動が厳密に移動体のグリップ面に対し
て垂直でなくとも確実にグリップするように、グリップ
部２，２の稜線は円弧状に形成されている。そのため、
グリップ部２，２と移動体との接触面積が小さく、静摩
擦力が小さくなることから、十分なグリップ力を得るこ
とができないという問題がある。そこで、本発明の目的
は両側のグリップ部によるグリップ力が均等に発生し、
かつグリップ力の強いグリップ型リニアアクチュエータ
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、グリップ用圧
電素子と該グリップ用圧電素子への電圧印加、及び印加
解除のどちらか一方の状態で移動体を押圧保持するグリ
ップ部を有するグリップ手段と、該グリップ手段を移動
体の移動方向に移動させる移動用圧電素子で構成された
移動用弾性機構手段とを有し、上記移動用弾性機構手段
に上記グリップ手段が弾性接続部で接続し、グリップ手
段自体が該弾性接続部を介してグリップ方向に移動可能
にする。グリップ手段にグリップ用圧電素子の変位を拡
大してグリップ部を移動させるグリップ変位拡大機構部
を設ける。特に、グリップ手段は、このグリップ型リニ
アアクチュエータが移動体の移動方向の線に対して線対
称をなしグリップ部が線対称に設けられ、中心部に上記
グリップ用圧電素子が取付けられ、移動用弾性機構手段
の移動用圧電素子は該移動用圧電素子の作動方向の中心
線と上記移動体の移動方向の線とがほぼ平行になるよう
にグリップ手段のほぼ中間位置に配置するようにする。

【０００９】また、移動用弾性機構手段に移動用圧電素
子の一端を固着する移動用圧電素子取付部と該移動用圧
電素子取付部に一端が固着されたばねを設け、移動用圧
電素子の他端及びばねの他端は該グリップ型リニアアク
チュエータをベースに取付ける取付部に固着する。さら
に、上記ばねを板ばねで構成し、移動用圧電素子の中心
線を対称軸として両側に対象に配置する。

【００１０】グリップ手段のグリップ部を移動体をグリ
ップするグリップ面とグリップ面方位を調整する弾性方
位調整部で構成し、グリップ時にグリップ面で面接触さ
せて静摩擦力を増大させる。また、上記グリップ変位拡
大機構部の一態様は、先端にグリップ部が設けられる一
対のアームと、該アームの基端側に該アームと上記グリ
ップ用圧電素子の端部とを夫々接続する弾性ヒンジと上
記アームを夫々弾性ヒンジで連設する連結部で構成し、
グリップ用圧電素子の変位をアームの揺動によって拡大
しグリップ部に伝達するようにする。

【００１１】さらに、上述したグリップ型リニアアクチ
ュエータを２つ使用し、このグリップ型リニアアクチュ
エータをベースに取付ける取付部を共通化する。特に望
ましくは、移動用圧電素子及びグリップ用圧電素子以外
の部分は一体的に成形する。また、上記グリップ用又は
移動用の圧電素子に代えてどちらか一方、若しくは両方
を磁気の変化によって変形する磁歪素子もしくは熱によ
って変形する形状記憶合金を用いることもできる。

【００１２】

【作用】圧電素子を用いた例で説明すると、グリップ用
圧電素子への電圧印加、及び印加解除によって、上記グ
リップ部が移動体を押圧保持するグリップ状態か、該押
圧保持を解く非グリップ状態となる。そこで、上記グリ
ップ部が移動体をグリップしている時に移動用圧電素子
への電圧印加、若しくはその電圧印加解除によりグリッ
プ部と共にグリップ手段を移動させれば、グリップ部で
グリップされた移動体も移動することになる。そして、
グリップ部が移動体の押圧保持を解除している非グリッ
プ時にグリップ手段を戻す。この動作を繰り返すことに
よって移動体を長いストローク移動させることができ
る。このように、移動用圧電素子の電圧印加及び該印加
の解除によって該移動用圧電素子によって駆動されるグ
リップ部（グリップ手段）は移動体の移動方向に往復運
動させ、この往復運動の往動若しくは復動にのみ上記グ
リップ部が移動体をグリップするように選択的にグリッ
プ用圧電素子を駆動すれば、移動体を選択方向に移動さ
せることができる。

【００１３】グリップ手段にグリップ変位拡大機構を設
けることによってグリップ用圧電素子の変位を拡大して
グリップ部に伝達する。特に、移動体の対称中心線（移
動体の移動方向を示し、移動体がグリップされる点の対
称中心線）と、グリップ型リニアアクチュエータの中心
線が一致せず、ずれて該グリップ型リニアアクチュエー
タが取付けられているとしても、グリップ手段は移動用
弾性機構手段に弾性接続部を介して接続されているだけ
であるから、上記ずれによりグリップ時に左右のグリッ
プ部によるグリップ力に差異が生じても、移動体から受
けるグリップ力の反作用により、グリップ力の大きい方
から小さい方へグリップ手段自体がグリップ方向に移動
して、両グリップ部のグリップ力が均等になり、グリッ
プ力がバランスがとれた位置に保持される。すなわち、
上記弾性接続部によりグリップ手段のセンタリング機能
が生じるから、両グリップ部は均等なグリップ力で移動
体をグリップすることができる。

【００１４】また、グリップ部の移動体に当接する位置
を平面とし、かつ、グリップ力の反力で弾性変形してグ
リップ面の方位を調整する弾性方位調整部を備えている
から、グリップしたとき、グリップ力により弾性方位調
整部が撓みグリップ面が移動体の面と面接触することと
なるから、静摩擦力を増大させる。

【００１５】２つのグリップ型リニアアクチュエータを
用いる場合には、一方のアクチュエータのグリップ部に
より移動体を把持し移動させている間に、他方のアクチ
ュエータはそのグリップ部による移動体の保持を解き、
グリップ部のみを移動復帰させる。この運動を交互に２
つのグリップ型リニアアクチュエータに行なわせれば、
移動体の移動速度は２倍の速度となる。また、移動体は
常にグリップ部で保持されることになるので安定した移
動体の送りを実現できる。

【００１６】なお、圧電素子の代わりに磁歪素子もしく
は形状記憶合金を用いたときには、電気の代わりに磁界
または熱を用いて駆動制御する点が相違するのみであ
る。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の平面図、図２
は同実施例の使用状態を示す正面図である。本実施例の
グリップ型リニアアクチュエータは、一体的に構成され
た構造体１０と該構造体１０に取り付けられたグリップ
用圧電素子Ａ、及び移動用圧電素子Ｂで構成されてい
る。構造体１０は弾性を有する金属やプラスチック等の
弾性材料で構成され、図１に示すように、図１において
左右対称（移動体の移動方向の線に対して線対称）の形
状をしており、切込み溝等によって厚みを薄くした部分
で弾性ヒンジｈ10〜ｈ13が形成され一体的な構成となっ
ている。該構造体１０は、移動させる移動体２０（図２
参照）をグリップするグリップ手段と、該グリップ手段
を移動体２０の移動方向に移動させる移動用弾性機構手
段と、該移動用弾性機構手段と上記グリップ手段とを結
合する弾性接続部と、該グリップ型リニアアクチュエー
タを移動体２０を移送する移送面ベースに取付ける取付
部１８で構成されている。

【００１８】構造体１０の取付部１８は２つの取付け孔
１８ａ，１８ａを備え、該孔１８ａ，１８ａにボルト等
を挿入してベースに固定することによってこのグリップ
型リニアアクチュエータを移動体移送面に取付けるよう
になっている。

【００１９】移動用弾性機構手段は、移動用圧電素子Ｂ
を取付ける移動用圧電素子取付部１６と該移動用圧電素
子取付部１６の両端に設けられた連続円弧状の板ばね１
７，１７で構成されている。移動用圧電素子Ｂの一端が
上記移動用圧電素子取付部１８に取付けられ他端は上記
取付部１８に取付けられ、上記連続円弧状の板ばね１
７，１７の他端も上記取付部１８に取付けられており、
移動用圧電素子Ｂがこの板ばね１７，１７によって予圧
が与えられる状態で取付けられている。

【００２０】グリップ手段は、一対のアーム１１，１１
と各アーム１１，１１の基端側に設けられた弾性ヒンジ
ｈ13，ｈ13を介して連設されたアーム支持部１４と、各
アーム１１，１１の先端に設けられるグリップ部１２，
１２と弾性ヒンジｈ13，ｈ13間で弾性ヒンジｈ13，ｈ13
側に近い位置に設けられた弾性ヒンジｈ12，ｈ12でグリ
ップ変位拡大機構部を有し、上記各アーム１１，１１の
先端にグリップ部１２，１２が設けられ、上記弾性ヒン
ジｈ12，ｈ12を介してグリップ用圧電素子取付部１３，
１３が連設され、上記グリップ用圧電素子取付部１３，
１３間にグリップ用圧電素子Ａの取付けられた構成とな
っている。このグリップ手段は、このグリップ型リニア
アクチュエータの中心線を対称軸として線対称に形成さ
れている。

【００２１】弾性機構手段１５，１５は、上記移動用圧
電素子取付部１６の両端に夫々弾性ヒンジｈ10，ｈ10を
介して接続されると共に、弾性ヒンジｈ11，ｈ11を介し
て夫々上記グリップ用圧電素子取付部１３，１３に連設
している。

【００２２】また、上記各グリップ部は、移動体２０の
グリップ面をグリップするためのグリップ面（接触平
面）１２ａ，１２ａと該グリップ面１２ａ，１２ａの方
位をグリップ力の反力で弾性変形して調整するための幾
分肉厚が薄く形成された弾性方位調整部１２ｂ，１２ｂ
で構成されている。

【００２３】グリップ用圧電素子Ａに電圧が印加されて
いないオフの状態では、図１に示すように、グリップ部
１２，１２のグリップ面１２ａ，１２ａは移動体２０の
グリップ面から離れた状態に保持されるが、グリップ用
圧電素子Ａに電圧が印加されたオンの状態では、グリッ
プ用圧電素子Ａが図１で左右方向に伸長し、弾性ヒンジ
ｈ13，ｈ13を支点としてアーム１１，１１を揺動させて
グリップ部１２，１２のグリップ面１２ａ，１２ａを移
動体２０のグリップ面に押圧しグリップ力を発生させ
る。この際、このグリップ型リニアアクチュエータ取付
精度が悪く、移動体２０の２つのグリップ面間の中心線
とこのグリップ型リニアアクチュエータの中心線（対称
軸線）が一致せずずれているような場合、上記２つのグ
リップ部１２，１２によるグリップ力が不均衡になった
り、一方のグリップ部のグリップ面が移動体のグリップ
面に当接しないような場合が生じるが、このような場合
でも、グリップ力の反力が移動体のグリップ面からグリ
ップ部１２，１２、アーム１１，１１、グリップ用圧電
素子取付部１３，１３を介してグリップ用圧電素子Ａに
伝達され、弾性接続部１５，１５（特に弾性ヒンジｈ1
1，ｈ11）で撓み、グリップ手段自体がグリップ力の強
い方から弱い方に移動し、グリップ力が均等になりバラ
ンスが取れた位置で移動体をグリップすることになる。
すなわちこのグリップ手段自体がセンタリング機能を有
している。

【００２４】また、このセンタリング機能が作動したと
き等において、グリップ部のグリップ面１２ａ，１２ａ
と移動体２０のグリップ面が平行でない場合が生じる
が、この場合でも、グリップ部１２，１２の弾性方位調
整部１２ｂ，１２ｂが弾性変形し、グリップ面１２ａ，
１２ａ全体で移動体のグリップ面を押圧することにな
る。このようにして、このグリップ型リニアアクチュエ
ータは移動体を２つのグリップ部で均等な力で、かつ面
接触により確実にグリップすることになる。

【００２５】一方、移動用圧電素子Ｂに電圧が印加され
てオンになると、移動用圧電素子Ｂが図１中上下方向に
伸長し、取付部１８がベースに固定されていることか
ら、移動用圧電素子取付部１６、弾性接続部１５，１５
を介してグリップ手段を下方に移動させる。すなわち、
グリップ用圧電素子取付部１３，１３、アーム１１，１
１、グリップ部１２，１２、アーム支持部１４及びグリ
ップ用圧電素子Ａを下方に移動させる。その時グリップ
部１２，１２で移動体２０をグリップしておれば、移動
体２０をも下方に移動させる。

【００２６】また、移動用圧電素子Ｂの電圧印加がオフ
になると伸長していた移動用圧電素子Ｂが収縮し、この
移動用圧電素子Ｂの収縮する力と板ばね１７，１７の収
縮力によって移動用圧電素子取付部１６が図１で上方に
移動させられ、弾性接続部１５，１５を介してグリップ
手段を上方に移動させ、グリップ部１２，１２を上方に
移動させることになる。この場合も、グリップ部１２，
１２で移動体をグリップしておれば、移動体は上方に移
動することになる。

【００２７】図２は、以上のように構成されているグリ
ップ型リニアアクチュエータの使用状態を示す正面図で
ある。門型の移動体２０の内部にこのグリップ型リニア
アクチュエータが配置され取付け孔１８ａ，１８ａを介
してベースに固定されている。なお、図２において２
１，２１は上記移動体２０の移動を案内するガイドであ
る。

【００２８】そこで、グリップ用圧電素子Ａへの電圧印
加をオンとして前述したようにグリップ部１２，１２で
移動体２０をグリップした状態で、移動用圧電素子Ｂを
オンにして電圧印加を行うと前述したようにグリップ部
１２，１２は図１において下方へ移動する。そのため、
該グリップ部１２，１２でグリップされた移動体２０も
グリップ部１２，１２と共にガイド２１に沿って移動す
る。次に、グリップ用圧電素子Ａに電圧印加をオフにす
ると共に移動用圧電素子Ｂへの電圧印加をオフにすれ
ば、グリップ用圧電素子Ａの電圧印加オフによりグリッ
プ部１２，１２の移動体２０への押圧保持を解かれ非グ
リップ状態となり、移動用圧電素子Ｂへの電圧印加のオ
フにより、移動用圧電素子Ｂの収縮する力及び板ばね１
７，１７の収縮力によりグリップ手段が復帰し、グリッ
プ部１２，１２は元の位置へ復帰する（図１において上
方へ移動し元の位置に復帰する）が、移動体２０はグリ
ップ部１２，１２でグリップされていないから移動体２
０は復帰することはない。

【００２９】以上のようにグリップ用圧電素子Ａ、移動
用圧電素子Ｂへの電圧印加のオン／オフを繰り返すこと
によって移動体２０を図１において下方向に移動させる
ことができ、この移動を累積することによって長いスト
ロークの移動が可能になる。また、グリップ用圧電素子
Ａ、移動用圧電素子Ｂへの電圧印加のオン／オフの関係
を逆にすると移動体２０を逆方向（図１において上方
向）に移動させることができる。即ち、グリップ用圧電
素子Ａをオフ、移動用圧電素子Ｂをオンとすればグリッ
プ部１２，１２のみが図１において下方に移動し、次
に、グリップ用圧電素子Ａをオン、移動用圧電素子Ｂを
オフとすればグリップ部１２，１２が移動体２０をグリ
ップして板ばね１７，１７及び移動用圧電素子Ｂの力に
より移動体２０を図１において上方に移動させる。この
動作を繰り返すことによって移動体２０を長いストロー
ク移動させることができる。これらの関係を簡易的に表
すと次のようになる。

【００３０】動作１．Ａ−ＯＮ、 Ｂ−ＯＮ 移動
体２０の下方への移動 動作２．Ａ−ＯＦＦ、Ｂ−ＯＦＦ グリップ部のみ上
方に移動 上記動作１、２を繰り返すことにより、移動体２０を図
１において下方に移動させる。

【００３１】動作３．Ａ−ＯＦＦ、Ｂ−ＯＮ グリ
ップ部のみ下方に移動 動作４．Ａ−ＯＮ、 Ｂ−ＯＦＦ 移動体２０の上方
への移動 上記動作３、４を繰り返すことによって移動体２０を図
１において上方に移動させる。

【００３２】図３は本発明の第２の実施例である。この
実施例は、上述した第１の実施例のグリップ型リニアア
クチュエータの取付部１８を共用し、第１実施例におけ
る他の部分（グリップ手段、移動用弾性機構手段、弾性
接続部等）を取付部の両側に配置したグリップ型リニア
アクチュエータである。図３に示す例では、一方のグリ
ップ型リニアアクチュエータの構造体を符号１０、他方
の構造体を符号１０´として表し、グリップ用圧電素
子、移動用圧電素子、グリップ部を夫々Ａ，Ｂ、Ａ´，
Ｂ´と表している。また、各構造体のグリップ部を符号
１２，１２、１２´，１２´と表している。各グリップ
型リニアアクチュエータの構成、及び作用は第１の実施
例に記載したものと同一であるから説明を省略する。こ
の実施例ではつぎのように駆動される。 （１）交互に移動体２０をグリップして図３中下方に移
動させる場合 動作１．Ａ−ＯＮ、Ｂ−ＯＮ、Ａ´−ＯＦＦ、Ｂ´−Ｏ
Ｎ グリップ部１２で移動体２０はグリップされ下方向に移
動する。また、グリップ部１２´は移動体２０をグリッ
プせずグリップ部１２´のみが上方向に移動する。 動作２．Ａ−ＯＦＦ、Ｂ−ＯＦＦ、Ａ´−ＯＮ、Ｂ´−
ＯＦＦ グリップ部１２´により移動体２０はグリップされ下方
向に移動する。また、グリップ部１２は移動体２０をグ
リップせずグリップ部１２のみが上方向に移動する。 上記動作１、２を繰り返すことにより、移動体２０はほ
ぼ常にグリップした状態で図３中下方向に移動する。 （２）同時に移動体２０をグリップして図３中下方に移
動させる場合 動作３．Ａ−ＯＮ、 Ｂ−ＯＮ、Ａ´−ＯＮ、Ｂ´−Ｏ
ＦＦ グリップ部１２，１２´で移動体２０はグリップされ下
方向に移動する。 動作４．Ａ−ＯＦＦ、Ｂ−ＯＦＦ、Ａ´−ＯＦＦ、Ｂ´
−ＯＮ グリップ部１２，１２´のみ上方に移動する。 上記動作３、４を繰り返すことによって移動体２０は下
方向に移動する。上記（１）の場合と比較し移動体の移
動速度は上記（１）の１／２の速度となるが、推力は２
倍となる。 （３）交互に移動体２０をグリップして図３中上方に移
動させる場合 動作５．Ａ−ＯＮ、Ｂ−ＯＦＦ、Ａ´−ＯＦＦ、Ｂ´−
ＯＦＦ グリップ部１２で移動体２０はグリップされ上方向に移
動する。また、グリップ部１２´は移動体２０をグリッ
プせずグリップ部１２´のみが下方向に移動。 動作６．Ａ−ＯＦＦ、Ｂ−ＯＮ、Ａ´−ＯＮ、Ｂ´−Ｏ
Ｎ グリップ部１２´により移動体２０はグリップされ上方
向に移動する。また、グリップ部１２は移動体２０をグ
リップせずグリップ部１２のみが下方向に移動。 上記動作５、６を繰り返すことにより、移動体２０はほ
ぼ常にグリップした状態で図３中上方向に移動する。 （４）同時に移動体２０をグリップして図３中上方に移
動させる場合 動作７．Ａ−ＯＮ、 Ｂ−ＯＦＦ、Ａ´−ＯＮ、Ｂ´−
ＯＮ グリップ部１２，１２´で移動体２０はグリップされ上
方向に移動する。 動作８．Ａ−ＯＦＦ、Ｂ−ＯＮ、Ａ´−ＯＦＦ、Ｂ´−
ＯＦＦ グリップ部１２，１２´のみ下方に移動する。 上記動作７、８を繰り返すことによって移動体２０は図
３中上方向に移動する。上記（３）の場合と比較し移動
体の移動速度は上記（３）の１／２の速度となるが、推
力は２倍となる。

【００３３】この第２実施例では、上記（１）、（３）
のように駆動すると、２つのグリップ型リニアアクチュ
エータが交互に移動体２０をグリップして移動体を移動
させ、この間、一方のグリップ型リニアアクチュエータ
が移動体をグリップして移動している間、他方のグリッ
プ型リニアアクチュエータは次にグリップする位置に復
帰しているから、上記動作１，２若しくは動作５，６を
繰り返すことにより、移動体２０は、常にグリップされ
安定した状態で移送されている状態となり、かつ速い速
度で長い距離、一方向もしくは逆方向に移動することに
なる。

【００３４】また、上記（２）、（４）のように駆動す
ると、２つのグリップ型リニアアクチュエータが同時に
移動体２０をグリップして移動体を移動させることにな
るから、上記（１）、（３）の動作のときと比べ２倍の
力で移動体２０を移送することができるが、移送速度は
１／２となる。上記第１、第２の実施例においては、グ
リップ手段にグリップ変位拡大機構部を設けたが、必ず
しも設ける必要もない。この場合には、グリップ用圧電
素子取付部１３，１３にグリップ部が連設されることに
なる。すなわち、グリップ用圧電素子取付部１３，１３
に弾性的に撓む弾性方位調整部を介してグリップ面を構
成するグリップ部を連設すればよい。

【００３５】また、弾性接続部１５，１５を上記第１、
第２の実施例においては２つの弾性ヒンジｈ10、ｈ11を
有するもので構成したが、弾性接続部１５，１５はグリ
ップ用圧電素子Ａやアーム１１，１１等がグリップ作用
方向（図１において左右方向）に移動でき、かつ移動用
圧電素子Ｂからの力をグリップ用圧電素子取付部等に伝
達できる強度を有するものであればよく、上記弾性ヒン
ジｈ10、ｈ11はどちらか一方でもよい。

【００３６】さらに、上記第１、第２の実施例において
は、構造体１０，１０´を一体的に構成したが、それは
製造上の問題からであり、必ずしも一体的に製造する必
要はない。また、板ばね１７，１７も連続円弧状の板ば
ねとしたが、構造体１０、１０´を一体的に構成するこ
とや、連続円弧状にすることによって設計が容易になる
ことから連続円弧状の板ばねとしたものであり、必ずし
も連続円弧状の板ばねにする必要はなく、他の形状のも
のでもよい。また、この板ばねを構造体と一体的に製造
しない場合には、他のばね、例えばコイルばね等を後付
けしてもよい。さらには、図１において移動用圧電素子
Ｂの左右に板ばねを設ける代わりに、移動用圧電素子Ｂ
の上下にばねを配置してもよい。

【００３７】また、上記第１、第２の実施例において
は、グリップ用圧電素子Ａに電圧を印加した状態で移動
体２０をグリップするようにしたが、グリップ用圧電素
子Ａへの電圧解除の状態で移動体をグリップするように
してもよく、例えば、図１においてグリップ部１２，１
２のグリップ面１２ａ，１２ａが内側に向き、移動体を
グリップ部で挟持するようにグリップする場合には、移
動体圧電素子Ｂの両側に設けた板ばねのように、グリッ
プ用圧電素子Ａの両端のグリップ用圧電素子取付部１
３，１３間にばねを調節し、グリップ用圧電素子Ａに予
圧を与えた状態にしておき、このばねの力で移動体をグ
リップするようにすればよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明においては、移動体をグリップす
るグリップ手段自体がセンタリング機能を有しているの
で、移動体の対称中心線（移動体の移動方向を示し、移
動体がグリップされる点の対称中心線）と、このグリッ
プ型リニアアクチュエータの中心線が一致せず、ずれて
該グリップ型リニアアクチュエータが取付けられている
としても、移動体から受けるグリップ力の反作用によ
り、グリップ力の大きい方から小さい方へグリップ手段
自体がグリップ方向に移動して、両グリップ部のグリッ
プ力が均等になり、バランスがとれた位置に保持され、
両グリップ部は均等なグリップ力で移動体をグリップす
ることができる。

【００３９】このセンタリング機能を有することから、
グリップ型リニアアクチュエータの取付精度が大きくな
り、組付けが容易となる。また、グリップ部の弾性方位
調整部でグリップ部のクリップ面が移動体面を押圧する
ように調整されるから、面接触により摩擦抵抗が大きく
なり、移動体を確実に保持することができ、駆動推力が
増大する。また、このグリップ型リニアアクチュエータ
を２つ使用することにより、移動体の移動速度を増大さ
せることも、もしくは駆動推力を増大することもでき、
しかも、２つのグリップ型リニアアクチュエータを共通
化することで、必要面積が小さくなり、小型化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の平面図である。

【図２】同実施例の使用状態を示す正面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の平面図である。

【図４】従来のグリップ型リニアアクチュエータの一例
の平面図である。

【符号の説明】

Ａ グリップ用圧電素子 Ｂ 移動用圧電素子 １０ 構造体 １１ アーム １２ グリップ部 １２ａ グリップ面 １２ｂ 弾性方位調整部 １３ グリップ用圧電素子取付部 １４ アーム支持部 １５ 弾性接続部 １６ 移動用圧電素子取付部 １７ 板ばね １８ 取付部 ２０ 移動体 ｈ10〜ｈ13 弾性ヒンジ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グリップ用圧電素子と該グリップ用圧電
   素子への電圧印加、及び印加解除のどちらか一方の状態
   で移動体を押圧保持するグリップ部を有するグリップ手
   段と、該グリップ手段を移動体の移動方向に移動させる
   移動用圧電素子で構成された移動用弾性機構手段とを備
   え、上記移動用弾性機構手段に上記グリップ手段が弾性
   接続部で接続され、グリップ手段自体が該弾性接続部を
   介してグリップ方向に移動可能にされていることを特徴
   とするグリップ型リニアアクチュエータ。
2. 【請求項２】 上記グリップ手段は上記グリップ用圧電
   素子の変位を拡大してグリップ部を移動させるグリップ
   変位拡大機構部を備えている請求項１記載のグリップ型
   リニアアクチュエータ。
3. 【請求項３】 上記グリップ手段は、移動体の移動方向
   の線に対して線対称をなしグリップ部が線対称に設けら
   れ、中心部に上記グリップ用圧電素子が取付けら、上記
   移動用弾性機構手段の移動用圧電素子は該移動用圧電素
   子の作動方向の中心線と上記移動体の移動方向の線とが
   ほぼ平行になるようにグリップ手段のほぼ中間位置に配
   置されている請求項１若しくは請求項２記載のグリップ
   型リニアアクチュエータ。
4. 【請求項４】 上記移動用弾性機構手段は移動用圧電素
   子の一端を固着した移動用圧電素子取付部と該移動用圧
   電素子取付部に一端が固着されたばねを備え、上記移動
   用圧電素子の他端及び上記ばねの他端は該グリップ型リ
   ニアアクチュエータをベースに取付ける取付部に固着さ
   れている請求項１、請求項２又は請求項３記載のグリッ
   プ型リニアアクチュエータ。
5. 【請求項５】 上記ばねは板ばねで構成され、上記移動
   用圧電素子の中心線を対称軸として両側に対象に配置さ
   れている請求項４記載のグリップ型リニアアクチュエー
   タ。
6. 【請求項６】 上記グリップ手段のグリップ部は、移動
   体をグリップするグリップ面とグリップ面方位を調整す
   る弾性方位調整部で構成されている請求項１乃至請求項
   ５の内いずれか１項に記載のグリップ型リニアアクチュ
   エータ。
7. 【請求項７】 上記グリップ変位拡大機構部は、先端に
   グリップ部が設けられる一対のアームと、該アームの基
   端側に該アームと上記グリップ用圧電素子の端部とを夫
   々接続する弾性ヒンジと上記アームを夫々弾性ヒンジで
   連設する連結部とを備える請求項２乃至請求項６の内い
   ずれか１項に記載のグリップ型リニアアクチュエータ。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７記載のいずれか１
   つのグリップ型リニアアクチュエータが２つ使用され、
   ベースに取付ける取付部が共通化されているグリップ型
   リニアアクチュエータ。
9. 【請求項９】 上記移動用圧電素子及びグリップ用圧電
   素子以外の部分は一体的に成形されている請求項１乃至
   請求項８の内いずれか１項に記載グリップ型リニアアク
   チュエータ。
10. 【請求項１０】 上記グリップ用又は移動用の圧電素子
    に代えてどちらか一方、若しくは両方を磁気の変化によ
    って変形する磁歪素子を用いる請求項１乃至請求項９の
    内いずれか１項に記載のグリップ型リニアアクチュエー
    タ。
11. 【請求項１１】 上記グリップ用又は移動用の圧電素子
    に代えてどちらか一方、若しくは両方を熱によって変形
    する形状記憶合金を用いる請求項１乃至請求項９の内い
    ずれか１項に記載のグリップ型リニアアクチュエータ。