JPH09121565A - 精密送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度や再現性が非常に高い精密送り装置を提
供すること。 【解決手段】 円柱状であって、端面に出力軸１４を有
し、前記出力軸と共に回転可能な回転子１２と、前記回
転子を収納可能な円筒状であって、内周面の周方向に少
なくとも３相の電極パターンを有する固定子１１とを備
える。そして、前記電極パターンに電圧を印加すること
により、前記回転子と共に前記出力軸を回転させて送り
の対象物を高精度に送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、送りの対象物を
高精度に送ることができる精密送り装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の送り装置としては、回転型の動力
発生装置にボールネジを組み合わせたものが通常用いら
れている。この回転型の動力発生装置には、一般的に磁
気モータが用いられる。ところが、送り装置の送り精度
を高めるには、磁気モータのマグネットの着磁やヨーク
の極数を上げる必要があり、送り精度の向上には一定の
限界があった。また、磁気モータは、外装ケース、ボビ
ン、コイル、マグネット、軸受け等から成る比較的多部
品の装置であって、一定の厚みを持つ金属製の装置であ
ることから、送り装置自体が重くなる傾向にある。この
ため、磁気モータを高速回転させたときに、送り装置が
慣性力で目標位置を越えることがあり、再現性の高い送
りが困難であるという欠点があった。

【０００３】そこで、近年、静電アクチュエータを直進
運動させて送り装置としたものが考案されている。図２
０（ａ）は、静電アクチュエータを用いた送り装置の概
略を示す図である。この送り装置は、電気的に高抵抗体
の材料で成るか、高抵抗膜で覆われた移動子２を、３相
の電極３ａ，３ｂ，３ｃが表面部分に所定の間隔で配設
された絶縁体で成る固定子１上に載置した構成となって
いる。

【０００４】このような構成において、その動作例を説
明する。先ず、図２０（ａ）に示すように、固定子１の
各電極１ａ，１ｂ，１ｃに電圧＋Ｖ，−Ｖ，０を印加す
る。すると、移動子２内で電荷が移動し、同図（ｂ）に
示すように、移動子２が正負に帯状に帯電する。ここ
で、固定子１の各電極１ａ，１ｂ，１ｃへの印加電圧
を、同図（ｃ）に示すように−Ｖ，＋Ｖ，−Ｖに切り替
えると、固定子１の各電極１ａ，１ｂ，１ｃの電荷は瞬
時に入れ替わるが、移動子２の電荷は高い抵抗に妨げら
れ、暫く元の位置に留まる。従って、固定子１の各電極
１ａ，１ｂ，１ｃの電荷と、移動子２の電荷との間の作
用により、移動子２に垂直の反発力と右向きの駆動力が
発生する。そして、同図（ｄ）に示すように、移動子２
は、電極１ピッチ程度動く。以上の操作を繰り返すこと
により、移動子２を連続移動させることができる。この
送り装置によれば、磁気モータを用いた送り装置よりも
精度が高く、再現性の高い送りが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の静電ア
クチュエータを用いた送り装置では、移動子２の最小移
動距離は、固定子１の各電極１ａ，１ｂ，１ｃのピッチ
で決まる。ところが、このピッチを小さくすることには
限界があるため、より高精度の送りを実現することが困
難であった。また、ピッチより小さな距離で移動子２の
送りを制御することが困難であるため、再現性のさらに
高い送りが困難であるという欠点があった。

【０００６】この発明は、上記課題を解消するためにな
されたものであり、精度や再現性が非常に高い精密送り
装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
あっては、円柱状であって、端面に出力軸を有し、前記
出力軸と共に回転可能な回転子と、前記回転子を収納可
能な円筒状であって、内周面の周方向に少なくとも３相
の電極パターンを有する固定子とを備え、前記電極パタ
ーンに電圧を印加することにより、前記回転子と共に前
記出力軸を回転させて送りの対象物を高精度に送ること
により達成される。

【０００８】上記構成によれば、電極パターンに＋，−
あるいは０の電圧を印加することにより、静電力を発生
させて回転子及びこの回転子に連結された出力軸を回転
させ、その動力を送りの対象物に伝達するようにしてお
り、電極パターンのピッチを細かくすることにより、高
精度の送りを行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施の形
態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に
述べる実施の形態は、この発明の好適な具体例であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、こ
の発明の範囲は、以下の説明において特にこの発明を限
定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるも
のではない。

【００１０】図１は、この発明の精密送り装置の一実施
形態である出力軸送り装置の概略を示す一部断面斜視図
である。この出力軸送り装置１０は、円筒状の固定子１
１及び円柱状の回転子１２が収納された円筒状の外装ケ
ース１３並びに回転子１２に固定された出力軸１４を備
えている。固定子１１は、絶縁体の基板で成り、その内
周面には図２の一部断面斜視図に示すように、所定の間
隔のピッチで３相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の電極１１ａ，
１１ｂ，１１ｃが形成されている。

【００１１】Ａ相及びＢ相の電極１１ａ，１１ｂは、そ
れぞれ一端部が結線され、各結線部１１１ａ，１１１ｂ
から固定子１１の各端面に向かって引出し線１１２ａ，
１１２ｂが形成されている。そして、Ａ相の電極１１ａ
の引出し線１１２ａは、図３に示すように、固定子１１
の一端面から外周面に回り込んで他端面まで形成されて
いる。Ｂ相の電極１１ｂの引出し線１１２ｂは、固定子
１１の他端面から外周面に回り込んで形成されている。
Ｃ相の電極１１ｃは、Ａ相及びＢ相の電極１１ａ，１１
ｂに囲まれているので、Ｃ相の各電極１１ｃの一端にて
固定子１１の内周面から外周面に貫く穴が設けられ、各
穴を介して固定子１１の外周面上で結線され、この結線
部１１１ｃから固定子１１の他端面に向かって引出し線
１１２ｃが形成されている。そして、固定子１１は、外
装ケース１３の内周面に固定され、固定子１１の他端面
に集められた各引出し線１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ
の端部に電圧が印加されるようになっている。尚、電極
を形成した薄膜基板を絶縁体で成る固定子の表面に貼り
付けるようにしても良い。

【００１２】回転子１２は、高抵抗体で成り、固定子１
１の内周側に所定の間隔を開けて配置されている。尚、
高抵抗体で成る材料を絶縁体で成る回転子に貼り付ける
ようにしても良い。また、回転子と出力軸を一体で成形
しても良い。外装ケース１３の一端面は蓋１３１により
塞がれている。他端面には、出力軸１４が突き出る穴が
設けられ、さらに出力軸１４を支持する軸受け１５が固
定されている。そして、出力軸１４と軸受け１５とが噛
み合うように、出力軸１４の外周面には、おねじ（リー
ド・スクリュウ）が形成され、軸受け１５の内周面に
は、めねじが形成されている。尚、出力軸１４の開放端
部に連結部１４１を設け、移動台等の移動体に連結でき
るようにしても良い。

【００１３】このような構成において、その動作例を説
明する。先ず、固定子１１の各電極１１ａ，１１ｂ，１
１ｃに電圧＋Ｖ，−Ｖ，０を印加する。すると、回転子
１２内で電荷が移動し、回転子１２が正負に帯状に帯電
する。ここで、固定子１１の各電極１１ａ，１１ｂ，１
１ｃへの印加電圧を、−Ｖ，＋Ｖ，−Ｖに切り替える
と、固定子１１の各電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃの電荷
は瞬時に入れ替わるが、回転子１２の電荷は高い抵抗に
妨げられ、暫く元の位置に留まる。従って、固定子１１
の各電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃの電荷と、回転子１２
の電荷との間の作用により、回転子１２に垂直の反発力
と回転の駆動力が発生する。そして、回転子１２は、電
極１ピッチ程度動く。以上の操作を繰り返すことによ
り、回転子１２を連続回転させることができる。この回
転子１２の回転運動は、そのまま出力軸１４の回転運動
となるが、軸受け１５のリードにより直線運動に変換さ
れる。従って、出力軸１４は軸方向に連続移動する。
尚、固定子１１の各電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃへの印
加電圧を上述とは逆方向に掛ければ、回転子１２の回転
運動は逆方向となるので、出力軸１４の移動も逆方向と
なる。

【００１４】図４は、この発明の精密送り装置の別の実
施形態であるナット送り装置の概略を示す斜視図であ
る。このナット送り装置２０は、円筒状の固定子２１及
び円柱状の回転子２２が収納された円筒状の外装ケース
２３並びに外装ケース２３の一端面に固定された送り機
構２４を備えている。固定子２１及び回転子２２は、上
述した実施形態と同一構成である。外装ケース２３の他
端面は蓋２３１により塞がれている。外装ケース２３の
一端面には、送り機構２４を構成する出力軸２４１が突
き出る穴が設けられている。

【００１５】送り機構２４は、次のような構成となって
いる。断面がＵ字状の固定台２４２の一端面が外装ケー
ス２３の他端面に固定されている。固定台２４２の他端
面には出力軸２４１を支持する軸受け２４３が固定され
ており、固定台２４２の両端面間で出力軸２４１が回転
可能に支持されるようになっている。尚、固定台２４２
の一端面にも出力軸２４１を支持する軸受けを固定すれ
ば、出力軸２４１の回転をよりスムースに行うことがで
きる。出力軸２４１の外周面には、おねじ（リード・ス
クリュウ）が形成されており、出力軸２４１の軸方向に
移動する移動ナット２４４がおねじに噛み合わされてい
る。そして、移動ナット２４４の回転を防止するための
棒状のナット回転止め２４５が、移動ナット２４４の張
出部２４４ａを貫通して固定台２４２の両端面間に固定
支持されている。尚、移動ナット２４４の上部に連結部
２４４ｂを設け、移動台等の移動体に連結できるように
しても良い。

【００１６】このような構成において、その動作例を説
明する。先ず、固定子２１の各電極に電圧＋Ｖ，−Ｖ，
０を印加する。すると、回転子２２内で電荷が移動し、
回転子２２が正負に帯状に帯電する。ここで、固定子２
１の各電極への印加電圧を、−Ｖ，＋Ｖ，−Ｖに切り替
えると、固定子２１の各電極の電荷は瞬時に入れ替わる
が、回転子２２の電荷は高い抵抗に妨げられ、暫く元の
位置に留まる。従って、固定子２１の各電極の電荷と、
回転子２２の電荷との間の作用により、回転子２２に垂
直の反発力と回転の駆動力が発生する。そして、回転子
２２は、電極１ピッチ程度動く。以上の操作を繰り返す
ことにより、回転子２２を連続回転させることができ
る。この回転子２２の回転運動は、そのまま出力軸２４
１の回転運動となるが、移動ナット２４４のリードによ
り直線運動に変換される。従って、移動ナット２４４は
出力軸２４１の軸方向に連続移動する。尚、固定子２１
の各電極への印加電圧を上述とは逆方向に掛ければ、回
転子２２の回転運動は逆方向となるので、移動ナット２
４４の移動も逆方向となる。

【００１７】以上の精密送り装置は、固定子側にのみ電
極を形成する片側電極方式のものであるが、固定子側及
び回転子側の両方に電極を形成する両側電極方式のもの
も上記出力軸送り装置及びナット送り装置に適用できる
ので、以下にその構成を説明する。

【００１８】図５及び図６は、図１及び図４に示す出力
軸送り装置１０及びナット送り装置２０の回転子１２
（２２）及び固定子１１（２１）と同様の回転子及び固
定子における電極の形成例を示す斜視図及び一部断面斜
視図である。回転子３２の外周面には、所定の間隔のピ
ッチで電極３２ａが形成されている。電極３２ａは、出
力軸３４側の一端部が結線されている。さらに、出力軸
３４の外周面全体及び回転子３２の出力軸３４側の一端
面全体にも電極３２１ａが形成され、結線部３２１ｂと
接続されている。

【００１９】固定子３１の内周面には、回転子３２の電
極３２ａのピッチと同一の所定の間隔のピッチで２相
（Ａ相、Ｂ相）の電極３１ａ，３１ｂが交互に形成され
ている。Ａ相及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂは、それぞ
れ一端部が結線され、各結線部３１１ａ，３１１ｂから
固定子３１の各端面に向かって引出し線３１２ａ，３１
２ｂが形成されている。そして、Ａ相の電極３１ａの引
出し線３１２ａは、図３と同様に、固定子３１の一端面
から外周面に回り込んで他端面まで形成されている。Ｂ
相の電極３１ｂの引出し線３１２ｂは、固定子３１の他
端面から外周面に回り込んで形成されている。そして、
例えば出力軸３４の開放端部及び固定子３１の他端面に
集められた各引出し線３１２ａ，３１２ｂの端部に電圧
が印加されるようになっている。尚、電極を形成した薄
膜基板を絶縁体で成る回転子及び固定子の表面に貼り付
けるようにしても良い。

【００２０】このような構成において、各電極の配線パ
ターンの第１の実施形態の動作例を図７〜図９を用いて
説明する。図７は、回転子３２側の電極３２ａと固定子
３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂを展開した
ときの配線パターンを示す図である。回転子３２側の電
極３２ａと固定子３１側のＡ相の電極３１ａは同位相に
形成され、固定子３１側のＢ相の電極３１ｂは、上記電
極に対して１／４波長ずれて形成されている。図８は、
固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂに通
電する電圧波形を示す図であり、各時点ａ〜ｆにおける
回転子３２の位置関係を図９で説明する。尚、図９の２
つ分の枡目が印加する電圧の１波長に相当する。

【００２１】初期状態において、回転子３２側の電極３
２ａに正の電圧を印加し、回転子３２側の電極３２ａを
正の電荷で帯電させておくと共に、固定子３１側のＡ相
及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂに電圧−Ｖ，０を印加
し、固定子３１側のＡ相の電極３１ａを負の電荷で帯電
させておく（図９（ａ））。先ず、固定子３１側のＡ相
及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂへの印加電圧を、０，−
Ｖに切り替えると、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極
３１ａ，３１ｂの電荷は瞬時に入れ替わる（図９
（ｂ））。ここで、回転子３２側の電極３２ａの正の電
荷と、固定子３１側のＢ相の電極３１ｂの負の電荷との
間の作用により、回転子３２に垂直の吸引力と回転の駆
動力が発生する。そして、回転子３２は、電極１／２ピ
ッチ程度動く。

【００２２】次に、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極
３１ａ，３１ｂへの印加電圧を、＋Ｖ，０に切り替える
と、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂ
の電荷は瞬時に入れ替わる（図９（ｃ））。ここで、回
転子３２側の電極３２ａの正の電荷と、固定子３１側の
Ａ相の電極３１ａの正の電荷との間の作用により、回転
子３２に垂直の反発力と回転の駆動力が発生する。そし
て、回転子３２は、電極１／２ピッチ程度動く。次に、
固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂへの
印加電圧を、０，＋Ｖに切り替えると、固定子３１側の
Ａ相及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂの電荷は瞬時に入れ
替わる（図９（ｄ））。ここで、回転子３２側の電極３
２ａの正の電荷と、固定子３１側のＢ相の電極３１ｂの
正の電荷との間の作用により、回転子３２に垂直の反発
力と回転の駆動力が発生する。そして、回転子３２は、
電極１／２ピッチ程度動く。

【００２３】次に、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極
３１ａ，３１ｂへの印加電圧を、−Ｖ，０に切り替える
と、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂ
の電荷は瞬時に入れ替わる（図９（ｅ））。ここで、回
転子３２側の電極３２ａの正の電荷と、固定子３１側の
Ａ相の電極３１ａの負の電荷との間の作用により、回転
子３２に垂直の吸引力と回転の駆動力が発生する。そし
て、回転子３２は、電極１／２ピッチ程度動く。

【００２４】さらに、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電
極３１ａ，３１ｂへの印加電圧を、０，−Ｖに切り替え
ると、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ，３１
ｂの電荷は瞬時に入れ替わる（図９（ｆ））。この状態
で図９（ｂ）の位置関係に戻ることになる。ここで、回
転子３２側の電極３２ａの正の電荷と、固定子３１側の
Ａ相の電極３１ａの負の電荷との間の作用により、回転
子３２に垂直の吸引力と回転の駆動力が発生する。そし
て、回転子３２は、電極１／２ピッチ程度動く。以上の
操作を繰り返すことにより、回転子３２を連続回転させ
ることができる。尚、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電
極３１ａ，３１ｂへの印加電圧を上述とは逆方向に掛け
るか、あるいは回転子３２側の電極３２ａに負の電圧を
掛けることにより、回転子３２の回転運動を逆方向とす
ることができる。

【００２５】次に、各電極の配線パターンの第２の実施
形態の動作例を図１０〜図１２を用いて説明する。図１
０は、回転子３２側の電極３２ａと固定子３１側のＡ相
及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂを展開したときの配線パ
ターンを示す図である。回転子３２側の電極３２ａと固
定子３１側のＡ相の一方の電極３１ａ１は同位相に形成
され、固定子３１側のＡ相の他方の電極３１ａ１及びＢ
相の各電極３１ｂ１，３１ｂ２は、上記電極に対して順
次１／４波長ずれて形成されている。図１１は、固定子
３１側のＡ相及びＢ相の一方の電極３１ａ１，３１ｂ１
に通電する電圧波形を示す図であり、各時点ａ〜ｆにお
ける回転子３２の位置関係を図１２で説明する。尚、図
１２の回転子３２側の電極３２ａは、２つ分の枡目が印
加する電圧の１波長に相当し、固定子３１側のＡ相及び
Ｂ相の各電極３１ａ１，３１ａ２，３１ｂ１，３１ｂ２
は、４つ分の枡目が印加する電圧の１波長に相当する。

【００２６】初期状態において、回転子３２側の電極３
２ａに正の電圧を印加し、回転子３２側の電極３２ａを
正の電荷で帯電させておくと共に、固定子３１側のＡ相
の電極３１ａ１，３１ａ２に電圧−Ｖ，＋Ｖを印加し、
Ｂ相３１ｂ１，３１ｂ２に電圧０，０を印加し、固定子
３１側のＡ相の電極３１ａ１，３１ａ２を負及び正の電
荷で帯電させておく（図１２（ａ））。先ず、固定子３
１側のＡ相の電極３１ａ１，３１ａ２への印加電圧を、
０，０に切り替えると同時に、Ｂ相の電極３１ｂ１，３
１ｂ２への印加電圧を、−Ｖ，＋Ｖに切り替えると、固
定子３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ１，３１ａ２，
３１ｂ１，３１ｂ２の電荷は瞬時に入れ替わる（図１２
（ｂ））。ここで、回転子３２側の電極３２ａの正の電
荷と、固定子３１側のＢ相の一方の電極３１ｂ１の負の
電荷との間の作用により、回転子３２に垂直の吸引力と
回転の駆動力が発生する。そして、回転子３２は、電極
１／２ピッチ程度動く。

【００２７】次に、固定子３１側のＡ相の電極３１ａ
１，３１ａ２への印加電圧を、＋Ｖ，−Ｖに切り替える
と同時に、Ｂ相の電極３１ｂ１，３１ｂ２への印加電圧
を、０，０に切り替えると、固定子３１側のＡ相及びＢ
相の電極３１ａ１，３１ａ２，３１ｂ１，３１ｂ２の電
荷は瞬時に入れ替わる（図１２（ｃ））。ここで、回転
子３２側の電極３２ａの正の電荷と、固定子３１側のＡ
相の一方の電極３１ａ１の正の電荷及び他方の電極３１
ａ２の負の電荷との間の作用により、回転子３２に垂直
の反発力及び吸引力と回転の駆動力が発生する。そし
て、回転子３２は、電極１／２ピッチ程度動く。次に、
固定子３１側のＡ相の電極３１ａ１，３１ａ２への印加
電圧を、０，０に切り替えると同時に、Ｂ相の電極３１
ｂ１，３１ｂ２への印加電圧を、＋Ｖ，−Ｖに切り替え
ると、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ１，３
１ａ２，３１ｂ１，３１ｂ２の電荷は瞬時に入れ替わる
（図１２（ｄ））。ここで、回転子３２側の電極３２ａ
の正の電荷と、固定子３１側のＢ相の一方の電極３１ｂ
１の正の電荷及び他方の電極３１ｂ２の負の電荷との間
の作用により、回転子３２に垂直の反発力及び吸引力と
回転の駆動力が発生する。そして、回転子３２は、電極
１／２ピッチ程度動く。

【００２８】次に、固定子３１側のＡ相の電極３１ａ
１，３１ａ２への印加電圧を、−Ｖ，＋Ｖに切り替える
と同時に、Ｂ相の電極３１ｂ１，３１ｂ２への印加電圧
を、０，０に切り替えると、固定子３１側のＡ相及びＢ
相の電極３１ａ１，３１ａ２，３１ｂ１，３１ｂ２の電
荷は瞬時に入れ替わる（図１２（ｅ））。ここで、回転
子３２側の電極３２ａの正の電荷と、固定子３１側のＡ
相の一方の電極３１ａ１の負の電荷及び他方の電極３１
ａ２の正の電荷との間の作用により、回転子３２に垂直
の吸引力及び反発力と回転の駆動力が発生する。そし
て、回転子３２は、電極１／２ピッチ程度動く。

【００２９】さらに、固定子３１側のＡ相の電極３１ａ
１，３１ａ２への印加電圧を、０，０に切り替えると同
時に、Ｂ相の電極３１ｂ１，３１ｂ２への印加電圧を、
−Ｖ，＋Ｖに切り替えると、固定子３１側のＡ相及びＢ
相の電極３１ａ１，３１ａ２，３１ｂ１，３１ｂ２の電
荷は瞬時に入れ替わる（図１２（ｆ））。この状態で図
１２（ｂ）の位置関係に戻ることになる。ここで、回転
子３２側の電極３２ａの正の電荷と、固定子３１側のＢ
相の一方の電極３１ｂ１の負の電荷との間の作用によ
り、回転子３２に垂直の吸引力と回転の駆動力が発生す
る。そして、回転子３２は、電極１／２ピッチ程度動
く。以上の操作を繰り返すことにより、回転子３２を連
続回転させることができる。尚、固定子３１側のＡ相及
びＢ相の電極３１ａ１，３１ａ２，３１ｂ１，３１ｂ２
への印加電圧を上述とは逆方向に掛けるか、あるいは回
転子３２側の電極３２ａに負の電圧を掛けることによ
り、回転子３２の回転運動を逆方向とすることができ
る。

【００３０】次に、各電極の配線パターンの第３の実施
形態の動作例を図１３、図１４、図１６及び図１７を用
いて説明する。図１３は、回転子３２側の電極３２ａと
固定子３１側のＡ相，Ｂ相及びＣ相の電極３１ａ，３１
ｂ，３１ｃを展開したときの配線パターンを示す図であ
る。固定子３１側のＡ相，Ｂ相及びＣ相の電極３１ａ，
３１ｂ，３１ｃが１波長分に形成され、回転子３２側の
電極３２ａが上記１波長分に相当するように形成されて
いる。図１４は、固定子３１側のＡ相，Ｂ相及びＣ相の
電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃに通電する電圧波形、即ち
１波長内で順次１２０°づつオンとなる波形を示す図で
あり、各時点ａ〜ｇにおける回転子３２の位置関係を図
１６及び図１７で説明する。

【００３１】初期状態において、回転子３２側の電極３
２ａに負の電圧を印加し、回転子３２側の電極３２ａを
負の電荷で帯電させておくと共に、固定子３１側のＡ
相，Ｂ相及びＣ相の電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃへの印
加電圧を、オン、オフ、オンにして、固定子３１側のＡ
相及びＣ相の電極３１ａ，３１ｃを正の電荷で帯電させ
ておく（図１６（ａ））。先ず、固定子３１側のＣ相の
電極３１ｃへの印加電圧を、オフからオンに切り替える
と、固定子３１側のＣ相の電極３１ｃの電荷は瞬時に入
れ替わる（図１６（ｂ））。ここで、回転子３２側の電
極３２ａの負の電荷と固定子３１側のＡ相の電極３１ａ
の正の電荷との間の作用により、回転子３２に垂直の吸
引力と回転の駆動力が発生する。そして、回転子３２
は、電極１／４ピッチ程度動く。

【００３２】次に、固定子３１側のＢ相の電極３１ｂへ
の印加電圧を、オフからオンに切り替えると、固定子３
１側のＢ相の電極３１ｂの電荷は瞬時に入れ替わる（図
１６（ｃ））。ここで、回転子３２側の電極３２ａの負
の電荷と、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ，
３１ｂの正の電荷との間の作用により、回転子３２に垂
直の吸引力と回転の駆動力が発生する。そして、回転子
３２は、電極１／４ピッチ程度動く。次に、固定子３１
側のＡ相の電極３１ａへの印加電圧を、オンからオフに
切り替えると、固定子３１側のＡ相の電極３１ａの電荷
は瞬時に入れ替わる（図１６（ｄ））。ここで、回転子
３２側の電極３２ａの負の電荷と、固定子３１側のＢ相
の電極３１ｂの正の電荷との間の作用により、回転子３
２に垂直の吸引力と回転の駆動力が発生する。そして、
回転子３２は、電極１／４ピッチ程度動く。

【００３３】次に、固定子３１側のＣ相の電極３１ｃへ
の印加電圧を、オフからオンに切り替えると、固定子３
１側のＣ相の電極３１ｃの電荷は瞬時に入れ替わる（図
１７（ｅ））。ここで、回転子３２側の電極３２ａの負
の電荷と、固定子３１側のＡ相及びＣ相の電極３１ａ，
３１ｃの正の電荷との間の作用により、回転子３２に垂
直の吸引力と回転の駆動力が発生する。そして、回転子
３２は、電極１／４ピッチ程度動く。次に、固定子３１
側のＢ相の電極３１ｂへの印加電圧を、オンからオフに
切り替えると、固定子３１側のＢ相の電極３１ｂの電荷
は瞬時に入れ替わる（図１７（ｆ））。ここで、回転子
３２側の電極３２ａの負の電荷と、固定子３１側のＣ相
の電極３１ｃの正の電荷との間の作用により、回転子３
２に垂直の吸引力と回転の駆動力が発生する。そして、
回転子３２は、電極１／４ピッチ程度動く。

【００３４】さらに、固定子３１側のＡ相の電極３１ａ
への印加電圧を、オフからオンに切り替えると、固定子
３１側のＡ相の電極３１ａの電荷は瞬時に入れ替わる
（図１７（ｇ））。この状態で図１６（ａ）の位置関係
に戻ることになる。ここで、回転子３２側の電極３２ａ
の負の電荷と、固定子３１側のＡ相及びＣ相の電極３１
ａ，３１ｃの正の電荷との間の作用により、回転子３２
に垂直の吸引力と回転の駆動力が発生する。そして、回
転子３２は、電極１／４ピッチ程度動く。以上の操作を
繰り返すことにより、回転子３２を連続回転させること
ができる。尚、固定子３１側のＡ相，Ｂ相及びＣ相の電
極３１ａ，３１ｂ，３１ｃへの印加電圧を上述とは逆方
向に掛けるか、あるいは回転子３２側の電極３２ａに正
の電圧を掛けることにより、回転子３２の回転運動を逆
方向とすることができる。

【００３５】次に、各電極の配線パターンの第４の実施
形態の動作例を図１３、図１５、図１８及び図１９を用
いて説明する。図１３は、回転子３２側の電極３２ａと
固定子３１側のＡ相，Ｂ相及びＣ相の電極３１ａ，３１
ｂ，３１ｃを展開したときの配線パターンを示す図であ
る。固定子３１側のＡ相，Ｂ相及びＣ相の電極３１ａ，
３１ｂ，３１ｃが１波長分に形成され、回転子３２側の
電極３２ａが上記１波長分に相当するように形成されて
いる。図１５は、固定子３１側のＡ相，Ｂ相及びＣ相の
電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃに通電する電圧波形、即ち
１波長内で順次１２０°づつずれ、かつ１８０°分正負
となる波形を示す図であり、各時点ａ〜ｇにおける回転
子３２の位置関係を図１８及び図１９で説明する。

【００３６】初期状態において、回転子３２側の電極３
２ａに負の電圧を印加し、回転子３２側の電極３２ａを
負の電荷で帯電させておくと共に、固定子３１側のＡ
相，Ｂ相及びＣ相の電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃへの印
加電圧を、０，−Ｖ，＋Ｖにして、固定子３１側のＢ相
及びＣ相の電極３１ｂ，３１ｃを負及び正の電荷で帯電
させておく（図１８（ａ））。先ず、固定子３１側のＡ
相及びＣ相の電極３１ａ，３１ｃへの印加電圧を、＋
Ｖ，０に切り替えると、固定子３１側のＡ相及びＣ相の
電極３１ａ，３１ｃの電荷は瞬時に入れ替わる（図１８
（ｂ））。ここで、回転子３２側の電極３２ａの負の電
荷と、固定子３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ，３１
ｂの正及び負の電荷との間の作用により、回転子３２に
垂直の吸引力及び反発力と回転の駆動力が発生する。そ
して、回転子３２は、電極１／４ピッチ程度動く。

【００３７】次に、固定子３１側のＢ相及びＣ相の電極
３１ｂ，３１ｃへの印加電圧を、０，−Ｖに切り替える
と、固定子３１側のＢ相及びＣ相の電極３１ｂ，３１ｃ
の電荷は瞬時に入れ替わる（図１８（ｃ））。ここで、
回転子３２側の電極３２ａの負の電荷と、固定子３１側
のＡ相及びＣ相の電極３１ａ，３１ｃの正及び負の電荷
との間の作用により、回転子３２に垂直の吸引力及び反
発力と回転の駆動力が発生する。そして、回転子３２
は、電極１／４ピッチ程度動く。次に、固定子３１側の
Ａ相及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂへの印加電圧を、
０，＋Ｖに切り替えると、固定子３１側のＡ相及びＢ相
の電極３１ａ，３１ｂの電荷は瞬時に入れ替わる（図１
８（ｄ））。ここで、回転子３２側の電極３２ａの負の
電荷と、固定子３１側のＢ相及びＣ相の電極３１ｂ，３
１ｃの正及び負の電荷との間の作用により、回転子３２
に垂直の吸引力及び反発力と回転の駆動力が発生する。
そして、回転子３２は、電極１／４ピッチ程度動く。

【００３８】次に、固定子３１側のＡ相及びＣ相の電極
３１ａ，３１ｃへの印加電圧を、−Ｖ，０に切り替える
と、固定子３１側のＡ相及びＣ相の電極３１ａ，３１ｃ
の電荷は瞬時に入れ替わる（図１９（ｅ））。ここで、
回転子３２側の電極３２ａの負の電荷と、固定子３１側
のＡ相及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂの負及び正の電荷
との間の作用により、回転子３２に垂直の反発力及び吸
引力と回転の駆動力が発生する。そして、回転子３２
は、電極１／４ピッチ程度動く。次に、固定子３１側の
Ｂ相及びＣ相の電極３１ｂ，３１ｃへの印加電圧を、
０，＋Ｖに切り替えると、固定子３１側のＢ相及びＣ相
の電極３１ｂ，３１ｃの電荷は瞬時に入れ替わる（図１
９（ｆ））。ここで、回転子３２側の電極３２ａの負の
電荷と、固定子３１側のＡ相及びＣ相の電極３１ａ，３
１ｃの負及び正の電荷との間の作用により、回転子３２
に垂直の反発力及び吸引力と回転の駆動力が発生する。
そして、回転子３２は、電極１／４ピッチ程度動く。

【００３９】さらに、固定子３１側のＡ相の電極３１ａ
への印加電圧を、オフからオンに切り替えると、固定子
３１側のＡ相及びＢ相の電極３１ａ，３１ｂの電荷は瞬
時に入れ替わる（図１９（ｇ））。この状態で図１８
（ａ）の位置関係に戻ることになる。ここで、回転子３
２側の電極３２ａの負の電荷と、固定子３１側のＢ相及
びＣ相の電極３１ｂ，３１ｃの負及び正の電荷との間の
作用により、回転子３２に垂直の吸引力と回転の駆動力
が発生する。そして、回転子３２は、電極１／４ピッチ
程度動く。以上の操作を繰り返すことにより、回転子３
２を連続回転させることができる。尚、固定子３１側の
Ａ相，Ｂ相及びＣ相の電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃへの
印加電圧を上述とは逆方向に掛けるか、あるいは回転子
３２側の電極３２ａに正の電圧を掛けることにより、回
転子３２の回転運動を逆方向とすることができる。尚、
上述した各実施形態における配線パターンに通電する各
電圧の変位点をそれぞれ短時間重なるようにすれば、変
位点において回転子の回転が停止するような事態を防止
することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
部品点数が少なく機構が簡単なため、小型・軽量化、組
み立て工数の低減及び低価格化を図ることが可能とな
る。また、制御の容易化及び消費電力の低減も達成する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の精密送り装置の一実施形態である出
力軸送り装置の概略を示す一部断面斜視図。

【図２】図１に示す精密送り装置の主要部を示す一部断
面斜視図。

【図３】図１に示す精密送り装置の主要部を示す斜視
図。

【図４】この発明の精密送り装置の別の実施形態である
ナット送り装置の概略を示す一部断面斜視図。

【図５】この発明の精密送り装置の別の方式による主要
部を示す斜視図。

【図６】この発明の精密送り装置の別の方式による主要
部を示す一部断面斜視図。

【図７】図５及び図６に示す精密送り装置の電極パター
ンの第１の実施形態を示す図。

【図８】図７に示す電極パターンに印加する電圧波形を
示す図。

【図９】図７に示す精密送り装置の動作例を示す図。

【図１０】図５及び図６に示す精密送り装置の電極パタ
ーンの第２の実施形態を示す図。

【図１１】図１０に示す電極パターンに印加する電圧波
形を示す図。

【図１２】図１０に示す精密送り装置の動作例を示す
図。

【図１３】図５及び図６に示す精密送り装置の電極パタ
ーンの第３及び第４の実施形態を示す図。

【図１４】図１３に示す電極パターンに印加する電圧波
形を示す図。

【図１５】図１３に示す電極パターンに印加する別の電
圧波形を示す図。

【図１６】図１０に示す精密送り装置の第３の実施形態
の動作例を示す第１の図。

【図１７】図１０に示す精密送り装置の第３の実施形態
の動作例を示す第２の図。

【図１８】図１０に示す精密送り装置の第４の実施形態
の動作例を示す第１の図。

【図１９】図１０に示す精密送り装置の第４の実施形態
の動作例を示す第２の図。

【図２０】従来の精密送り装置の一例を示す図。

【符号の説明】

１０ 出力軸送り装置 １１、２１ 固定子 １２、２２ 回転子 １３、２３ 外装ケース １４、２４１ 出力軸 １５、２４３ 軸受け ２０ ナット送り装置 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３
２ａ電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状であって、端面に出力軸を有し、
   前記出力軸と共に回転可能な回転子と、 前記回転子を収納可能な円筒状であって、内周面の周方
   向に少なくとも３相の電極パターンを有する固定子とを
   備え、 前記電極パターンに電圧を印加することにより、前記回
   転子と共に前記出力軸を回転させて送りの対象物を高精
   度に送ることを特徴とする精密送り装置。
2. 【請求項２】 円柱状であって、端面に出力軸を有し、
   前記出力軸と共に回転可能であり、外周面の周方向に少
   なくとも２相の電極パターンを有する回転子と、 前記回転子を収納可能な円筒状であって、内周面の周方
   向に電極パターンを有する固定子とを備え、 前記各配線パターンに電圧を印加することにより、前記
   回転子と共に前記出力軸を回転させて送りの対象物を高
   精度に送ることを特徴とする精密送り装置。