JPH09121574A

JPH09121574A - リニア駆動機構

Info

Publication number: JPH09121574A
Application number: JP7300436A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Sakano; 哲朗坂野; Hiroya Terajima; 洋也寺嶋; Koji Hayano; 浩次早野
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1997-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】加工精度を緩和し、効率よくグリップ力を発
生させ、グリップ部の磨耗が発生してもグリップ力を余
り低下させないリニア駆動機構を提供すること。【解決手段】同一形状、寸法の構造体Ａ、Ｂでアクチ
ュエータ１を構成する。移動用圧電素子３によってグリ
ップ部１０を図中左右に移動させ、グリップ用圧電素子
４によってグリップ部１０、１０を図中上下方向に開閉
させる。門形のスライダのばね性のあるグリップ板でグ
リップ部１０、１０を挟む。２つの構造体のグリップ部
を交互に開きスライダのグリップ板を押し開いてグリッ
プし、このグリップしているときの移動用圧電素子の作
用よる変位によりスライダを移動方向（図中左右方向）
に移動させる。グリップ部をスライダのグリップ板が押
圧しているから、グリップ部の変位量がグリップ力とな
りグリップ力を増大させスライダの推力を増す。スライ
ダのグリップ板がグリップ部を押圧する構成であるから
スライダのグリップ面の加工精度を格別高精度に加工す
る必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子、磁歪素
子、形状記憶合金等を用い、大きな推力を発生できる直
線駆動機構に関するもので、高精度位置決め用超小型リ
ニアステージなどの駆動に適したリニア駆動機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子を駆動源としたリニアアクチュ
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、特願平６
−２５６０５０号としてすでに特許出願した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した特願平６−１
２９８６７号、特願平６−２５６０５０号に記載された
グリップ型リニアアクチュエータにおいては、該グリッ
プ型リニアアクチュエータのグリップ部をグリップ用圧
電素子によって移動させ、駆動しようとするスライダ
（直線移動体）をグリップした状態で、移動用圧電素子
を駆動して該グリップ部を微小量スライダ移動方向に移
動させてスライダを直線移動させ、次にグリップ部によ
るスライダのグリップを解きグリップ部をスライダの移
動方向とは逆方向に移動させて元の位置に戻す、という
動作を繰り返すことによってスライダを移動させるもの
である。そのため、グリップ部によるスライダのグリッ
プを解き、リリース状態にあるときには、該グリップ部
はスライダの移動方向とは逆方向に移動するものである
からグリップ部がスライダのグリップ面と接触しないよ
うに空間を有しなければならない。

【０００４】一方、グリップ部がスライダのグリップ面
をグリップしようとして移動するとき、この空間部分の
移動はグリップ力には何等反映されず、無駄な空走距離
である。グリップ部とグリップ面が接触した後、グリッ
プ用圧電素子の作用でさらにグリップ部が移動しようと
するとき、リニアアクチュエータを構成する構造体のブ
リップ部の機構の撓みによってグリップ力が発生するも
のであるから、できるだけ大きなグリップ力を発生させ
るには上記空間（グリップ部の空走距離）を小さくする
必要がある。

【０００５】しかし、スライダに対するグリップ部によ
るグリップ点はスライダの移動によって順次変わるもの
であるから、グリップ部がグリップを解きリリース状態
に在るときにスライダのグリップ面との接触を避けるた
めに上記空間を形成するには、スライダのグリップ面は
非常に高精度に加工する必要がある。例えば、スライダ
を上記出願の実施例に記載された門型のスライダで構成
し、リニアアクチュエータのグリップ部によって門型ス
ライダの内側をグリップする場合にはこの門型スライダ
の内側のグリップ面を高精度に加工し、グリップ面間の
距離を均一にする必要があり、特にリニア駆動機構を小
型化する場合に、グリップ部の変位も小さくなることか
ら、上記スライダのグリップ面間の距離も小さくなりそ
の分加工精度を高精度にする必要がある。さらに、グリ
ップ部の磨耗が進むと上記空間（グリップ部の空走距
離）が大きくなりグリップ力が低下し、それに比例して
推力が低下するという問題もある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記問題点を改
善し、スライダのグリップ面の加工精度を緩和し、効率
よくグリップ力を発生させ、グリップ部の磨耗が発生し
てもグリップ力を余り低下させないリニア駆動機構を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、スライダをグ
リップするグリップ部を有し該グリップ部をスライダの
移動方向に対して直角方向に開閉させるグリップ用圧電
素子と、上記グリップ部をスライダの移動方向に往復動
させると移動用圧電素子とを備える構造体を２個１組と
して少なくとも１組ベースに併設し、上記スライダは該
スライダの移動方向に平行に配置されたグリップ板を有
し、該グリップ板は上記２つの構造体のグリップ部を押
圧するようにばね力が付与され、どちらか一方の構造体
のグリップ部がグリップ用圧電素子の作用により上記グ
リップ板のばね力に抗してグリップ板を移動させたと
き、他方の構造体ののグリップ用圧電素子の作用を逆の
状態にしてグリップ部とグリップ板との接触を解き、グ
リップ部がグリップ板を押圧している構造体の移動用圧
電素子の作用によってグリップ部を移動させてスライダ
を移動させるようにする。

【０００８】これにより、スライダを２つの構造体で交
互にグリップし、グリップしたときのグリップ部の移動
を同一方向になるように各構造体の移動用圧電素子を駆
動することによってスライダを長い距離直線移動させ
る。また、上記構造体は、グリップ部の変位量を拡大す
るために、グリップ用圧電素子の作動による該グリップ
用圧電素子の変位を拡大してグリップ部に伝達する拡大
機構を設ける。さらに、スライダの移動方向中心線と構
造体のグリップ部の開閉方向と垂直な線とがずれて１組
のグリップ部の一方に強く、他方に弱くグリップ板が片
当たりすることを防止し、移動用圧電素子の変位を効率
よくグリップ部に伝達するために構造体をベースに固定
する固定部に対して揺動可能とし、グリップ部がスライ
ダの移動方向と垂直な方向に移動できるようにする。

【０００９】また、構造体は一体的に形成されたフレー
ムと、該フレームにグリップ用圧電素子および移動用圧
電素子を取り付けて構成する。一方の構造体のグリップ
部がグリップ板のばね力に抗してグリップ板を移動させ
たとき他方の構造体のグリップ部がグリップ板の撓み等
によってに接触しないように、該グリップ板のグリップ
部が当接する位置に補強板を固着して撓みを防止し、一
方のグリップ部がグリップ板を移動されたとき他方のグ
リップ部とグリップ板とが非接触になることを確実にす
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。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明のリニア駆動機構の
アクチュエータ１の一例の平面図である。本発明に使用
されるアクチュエータ１は形状、構成及び寸法が同一の
２つの構造体Ａ，Ｂで構成され、各構造体Ａ，Ｂは中心
線（後述するグリップ部の開閉方向に垂直な方向でスラ
イダを搬送する方向の構造体中心線であり、以下この中
心線を構造体中心線という）に対して対象な形状に構成
されている。構造体Ａ、Ｂは弾性を有する金属やプラス
チック等の弾性材料で一体的に成形されたフレーム２と
該フレーム２に固着された移動用圧電素子３、グリップ
用圧電素子４とで構成されている。フレーム２には切込
溝等によって厚みを薄くした部分で弾性ヒンジｈ１〜ｈ
４が形成されている。

【００１１】構造体Ａ、Ｂは大きく３つの機能部分に分
けられる。取付穴５，５にボルト等を挿入して該構造体
Ａ、Ｂをベースに取り付ける固定部Ｆと該固定部Ｆに連
接し該アクチュエータ１で駆動するスライダを移動させ
るためのモーション機構部Ｍ、及びグリップ機構部Ｇに
分けられる。モーション機構部Ｍは、該モーション機構
部Ｍの基部６が弾性ヒンジｈ１を介して固定部Ｆに連接
されている。移動用圧電素子３は該移動用圧電素子３の
伸縮方向中心線と構造体中心線とが一致するように上記
基部６とグリップ機構部Ｇの基部８の間に配置され、該
移動用圧電素子３のそれぞれの端部が基部６、８にそれ
ぞれ固着されている。また該圧電素子３の他方の両端部
側のフレーム２は上記基部６、８間を半円弧状の形状で
連接しこの半円弧状の形状によってばね機構７、７を構
成し、このばね機構７、７によって移動用圧電素子３に
対し圧縮する方向に予圧を与えている。圧電素子は伸び
る方向には大きな力を発生することができるが、縮む方
向には発生力は弱いことから上記ばね機構７、７によっ
て縮む方向の力を補強するようにしている。

【００１２】グリップ機構部Ｇは、上記基部８の両端か
ら伸びたアーム９、９を有し、該アーム９、９の先端外
側に後述するスライダをグリップするグリップ部１０、
１０が設けられている。また上記アーム９、９の中間部
には弾性ヒンジｈ２、ｈ２が設けられている。上記グリ
ップ機構部Ｇの基部８にはグリップ用圧電素子４が該グ
リップ用圧電素子４の伸縮方向中心線と該構造体中心線
とが一致するように固着され、該グリップ用圧電素子４
の他端は接続部１１に固着され、接続部１１と上記量ア
ーム９、９の先端内側間は弾性ヒンジｈ３、ｈ３、リン
ク部１２、１２、弾性ヒンジｈ４、ｈ４を介して接続さ
れている。この接続部１１、弾性ヒンジｈ３、ｈ３、リ
ンク部１２、１２、弾性ヒンジｈ４、ｈ４によって変位
拡大機構を構成し、グリップ用圧電素子４の伸縮（図１
における左右方向）の変位を上記変位拡大機構によって
グリップ部１０、１０の図１中上下方向（スライダをグ
リップするグリップ方向）の変位に拡大伝達する構造と
なっている。

【００１３】移動用圧電素子３に電圧を印加すると該圧
電素子３は伸長し半円弧状形状によるばね機構７、７の
圧縮方向のばね力に抗してグリップ機構部Ｇ自体を図１
中、構造体Ａでは右方向、構造体Ｂでは左方向に移動さ
せ、当然グリップ部１０、１０も同方向に移動させる。
また、移動用圧電素子３への電圧印加をオフにすると該
圧電素子３は縮小すると共に半円弧状形状によるばね機
構７、７の圧縮力によってグリップ機構部Ｇ、及びグリ
ップ部１０、１０を構造体Ａでは左方向に構造体Ｂでは
右方向に移動させることになる。一方グリップ用圧電素
子４を作動させると、該グリップ用圧電素子４の伸縮に
よってリンク１２、１２等の変位拡大機構を介してアー
ム９、９は弾性ヒンジｈ３、ｈ３の位置より開閉し、グ
リップ部１０、１０を図１中上下方向に移動することに
なる。

【００１４】図１においては、構造体Ａに対してのみ符
号を付しているが、構造体Ｂの要素も構造体Ａと同一で
ある。そして、以下構造体Ａと構造体Ｂの各要素を区別
する必要がある場合には、各要素を示す符号に添字ａ、
ｂを付す。例えば、構造体Ａの移動用圧電素子は３ａ、
グリップ用圧電素子は４ａ、グリップ部は１０ａと記
し、構造体Ｂの移動用圧電素子は３ｂ、グリップ用圧電
素子は４ｂ、グリップ部は１０ｂと記載する。本発明の
リニア駆動機構のアクチュエータは上記同一の２つの構
造体Ａ、Ｂによって構成され、構造体中心線が一致し、
アーム９、９の先端面が対向するように、すなわち２つ
の構造体Ａ、Ｂのグリップ部１０ａ、１０ａ、グリップ
部１０ｂ、１０ｂが近接するようにベースに固定される
ものである。

【００１５】なお、固定部Ｆとモーション機構部との間
に弾性ヒンジｈ１を設けているから、２つの構造体Ａ、
Ｂの構造体中心線とスライダの移動方向中心線とずれて
構造体Ａ、Ｂ、スライダが取り付けられたとき、この弾
性ヒンジｈ１の部分でモーション機構部Ｍ及びグリップ
機構部Ｇ全体が曲がりそのずれを吸収し、スライダのグ
リップ板への片当たりすることを防止し、移動用圧電素
子３の変位を効率よくグリップ部に伝達することができ
る。これによりスライダとアクチュエータの取り付け精
度が緩和され取付作業が容易となり、信頼性が向上す
る。

【００１６】このアクチュエータの一例として、２つの
構造体Ａ、Ｂを合わせた長さが２６ｍｍ、幅が６ｍｍ、
厚さが３ｍｍで構成し、移動用、グリップ用の圧電素子
３、４を変位する方向の長さが２ｍｍ、太さが３ｍｍ×
３ｍｍを使用し、圧電素子３，４に電圧を６０ｖかける
と、圧電素子３，４は２μｍ伸長し、グリップ部１０、
１０間はその幅が５μｍ外側に開くものが得られる。本
発明のリニア駆動機構を構成するスライダの一例を図２
に示す。図２（ａ）はスライダ２０の正面図、図２
（ｂ）は側面図である。スライダ２０は門形の形状を
し、基板２１の両側に該スライダ２０の移動方向と平行
になるようにグリップ板２２、２２が平行に固着されて
いる。このグリップ板２２、２２は、金属等のばね性の
ある材料で構成し、２つのグリップ板２２、２２の間隔
は上記アクチュエータ１のグリップ部９ａ（９ｂ）、９
ａ（９ｂ）間よりも狭くなるように構成する。

【００１７】図３はスライダ２０と図１に示したアクチ
ュエータ１を組み合わせたリニア駆動機構の斜視図であ
る。ベース３０にアクチュエータ１が固着され、スライ
ダ２０のグリップ板２２、２２の間にアクチュエータ１
を挟むようにスライダ２０が挿入されてグリップ板２
２、２２によってアクチュエータ１のグリップ部１０、
１０を押圧状態で保持している。なお、スライダ２０を
移動進行方向にガイドするリニアガイド機構をスライダ
の基板２１等に設ける必要があるが、図３では省略して
いる。

【００１８】図４は、アクチュエータ１の２つの構造体
Ａ、Ｂのグリップ用圧電素子４ａ、４ｂ及び移動用圧電
素子３ａ、３ｂに印加する電圧波形を示すもので、両移
動用圧電素子３ａ、３ｂに対しては、同一位相の三角波
波形の電圧を印加し、グリップ用圧電素子４ａとグリッ
プ用圧電素子４ｂに対しては位相を逆転した略台形状の
電圧を印加する。圧電素子３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに電
圧を印加していないアクチュエータ１の非動作中は、２
つの構造体Ａ、Ｂは形状、寸法が同一であるから２つの
構造体Ａ、Ｂのグリップ部１０ａ、１０ａ、及びグリッ
プ部１０ｂ、１０ｂの間隔は同一であり、スライダ２０
のグリップ板２２、２２によって両グリップ部１０ａ。
１０ａ、１０ｂ、１０ｂは均等に押圧され、スライダ２
０はグリップ部１０ａ、１０ａ、１０ｂ、１０ｂで保持
され停止している。

【００１９】そこで、図４に示す用に各圧電素子に電圧
が印加されたとすると、まず、構造体Ａのグリップ用圧
電素子４ａ、４ａに略台形波の電圧が印加され、その結
果リンク１２、１２等の変位拡大機構を介してグリップ
部１０ａ、１０ａは外方向に変位しスライダ２０のグリ
ップ板２２を押し開く。その結果、構造体Ｂのグリップ
部１０ｂ、１０ｂは、当該構造体Ｂのグリップ用圧電素
子４ｂに電圧が印加されていないから、該グリップ部１
０ｂ、１０ｂとグリップ板２２、２２との当接が解かれ
リリース状態となり、スライダは構造体Ａのグリップ部
１０ａ、１０ａによってのみでグリップされることにな
る。なお、以下グリップ用圧電素子４に電圧が印加され
グリップ部１０、１０が外方向に変位する状態をグリッ
プ部が開くと表現し、グリップ用圧電素子４への電圧印
加が解かれグリップ部１０、１０が内方向に変位する状
態をグリップ部が閉じると表現する。

【００２０】一方、構造体のＡのグリップ用圧電素子４
ａに電圧が印加されると略同時に移動用圧電素子３ａ、
３ｂに三角波形状の電圧が印加され、該電圧が上昇する
につれて移動用圧電素子３ａ、３ｂは伸長し、構造体Ａ
のグリップ部１０ａ、１０ａは、図１において右方向に
移動する。また、構造体Ｂのグリップ部１０ｂ、１０ｂ
は、構造体Ｂが構造体Ａとは逆方向に配設されているか
ら左方向に移動する。構造体Ａのグリップ部１０ａ、１
０ａはスライダ２０をグリップし構造体Ｂのグリップ部
１０ｂ、１０ｂはスライダ２０をリリースしているか
ら、スライダ２０は構造体Ａのグリップ部１０ａ、１０
ａと共に図１中右方向に移動する。

【００２１】次に、構造体Ａのグリップ用圧電素子４ａ
の電圧印加がオフになると共に構造体Ｂのグリップ用圧
電素子４ｂに電圧が印加され、構造体Ｂのグリップ部１
０ｂ、１０ｂは開き、スライダ２０をグリップし、構造
体Ａのグリップ部１０ａ、１０ａは閉じ、スライダ２０
をリリースする。これと同期して移動用圧電素子３ａ、
３ｂに印加される電圧が減少を開始すると、移動用圧電
素子３ａ、３ｂは縮小し構造体Ａのグリップ部１０ａ、
１０ａは左方向に移動し、構造体Ｂのグリップ部１０
ｂ、１０ｂは右方向に移動する。スライダ２０は構造体
Ｂのグリップ部１０ｂ、１０ｂでグリップされ、構造体
Ａのグリップ部１０ａ、１０ａとはリリースされている
から、スライダ２０は、図１において右方向に移動する
ことになる。以下この移動用圧電素子３ａ、３ｂに印加
する三角波電圧の１周期（グリップ用圧電素子４ａ、４
ｂへの電圧印加のオンオフを１周期）とする動作を、繰
り返すことによってスライダ２０を図１において右方向
に長い距離移動させることができる。

【００２２】また、グリップ用圧電素子４ａ、４ｂへの
電圧印加を逆相にすれば、すなわち、移動用圧電素子３
ａ、３ｂに印加する三角波電圧が上昇する区間に、構造
体Ｂのグリップ用圧電素子４ｂに電圧を印加し、構造体
Ａのグリップ用圧電素子４ａへの電圧印加をオフし、三
角波電圧が減少する区間に、構造体Ｂのグリップ用圧電
素子４ｂへの電圧印加をオフにし、構造体Ａのグリップ
用圧電素子４ａに電圧を印加すれば、スライダ２０は図
１において左方向に移動することになる。

【００２３】先に示した例で、圧電素子３、４に６０Ｖ
の電圧を印加し、移動用圧電素子３が２μｍ変位し、印
加する電圧波形の周波数を１ｋＨｚとしたとき、スライ
ダ２０の移動速度は４ｍｍ／ｓｅｃとなる。

【００２４】図５は、本発明のリニア駆動機構のアクチ
ュエータを構成する構造体の別な形態を示すものであ
る。図１に示した構造体Ａ若しくはＢと同一構成の部分
は同一の符号を付している。この図５で示す構造体も金
属やプラスチック等の弾性材料で一体的に成形されたフ
レームと該フレームに固着された移動用圧電素子３、グ
リップ用圧電素子４で構成され、固定部Ｆの構成、モー
ション機構部Ｍの構成は図１で示す構造体Ａ若しくはＢ
と同一であり、グリップ機構Ｇが異なるものである。グ
リップ機構部Ｇの基部８の両端からのびたアーム１５、
１５は略中間部に設けられた弾性ヒンジｈ５、ｈ５より
先端側は幅広く内側に伸びて形成され、弾性ヒンジｈ
６、ｈ６を介してグリップ用圧電素子４の伸縮方向の面
に固着されている。そして、上記アーム１５、１５の先
端外側端にはグリップ部１６、１６が設けられた構造と
なっている。この図５で示す構造体はグリップ用圧電素
子４の変位を拡大してグリップ部１６、１６に伝達する
変位拡大機構がシンプルに構成され、グリップ用圧電素
子４の変位を拡大してグリップ部１６、１６に伝達し、
グリップ部１６、１６を開閉される構成となっている。

【００２５】この図５に示す構造体を図１の構造体Ａ及
びＢの代わりに用いてアクチュエータを構成しリニア駆
動機構を構成しても、このリニア駆動機構の動作は前述
した図１のアクチュエータで構成されるリニア駆動機構
と同一である。図６は、さらに別の構造体の構成を示す
図である。この構造体も固定部Ｆ、モーション機構部Ｍ
の構成は図１に示す構造体と同一であり、グリップ機構
部Ｇの構成が異なるものである。グリップ基部８の両側
に弾性ヒンジｈ７、ｈ７を介してアーム１７、１７が伸
び、該アーム１９、１９の先端外側端にはグリップ部１
８、１８が設けられ上記アームの内側はグリップ用圧電
素子４の伸縮方向端面が固着されている。グリップ用圧
電素子４の作動によってグリップ部１８、１８が開閉す
るもので、図１及び図５に示す構造体と比較しグリップ
圧電素子４の伸縮方向がグリップ部１８、１８の開閉方
向と同一方向となるようにグリップ用圧電素子４が配置
され、変位の拡大機構がない点で相違するものである。
この構造体では、変位拡大機構がないことからグリップ
圧電素子４の変位をグリップ部１８、１８に拡大して伝
達しないが、グリップ部の強度を大きくすることができ
る。グリップ用圧電素子４の変位がそのままグリップ部
１８、１８にそのまま伝達され、グリップ力はスライダ
２０のグリップ板２２、２２のばね力によって決まり、
グリップ機構部の剛性を大きくする必要がないから、特
に小型のアクチュエータを構成する場合に適する。

【００２６】この図６に示す構造体を図１の構造体Ａ及
びＢの代わりに用いてアクチュエータを構成しリニア駆
動機構を構成した場合も、このリニア駆動機構の動作は
前述した図１のアクチュエータで構成されるリニア駆動
機構と同一である。図７は、スライダの別の形態を示す
図で、図６（ａ）は正面図、図７（ｂ）は側面図であ
る。このスライダ２０は図２示すようなスライダにおい
てグリップ板２２、２２が薄くて撓み安い場合におい
て、アクチュエータの一方の構造体のグリップ部が開い
てグリップ板２２、２２を押し開いたとき、グリップ板
の撓みのために、他方の構造体の閉じているグリップ部
に当接し、リリース状態にならないことを避けるため
に、グリップ部が当接するグリップ板２２、２２の箇所
に補強板２３、２３を固着したものである。これによ
り、一方のグリップ部が開いたとき他方の閉じたグリッ
プ部とグリップ板の当接を解除しリリースを確実にする
ものである。また、上記補強板２３、２３はセラミック
などの固い素材で構成し磨耗を防止し信頼性を向上させ
ることができる。

【００２７】以上のように本発明のリニア駆動機構は、
２つの構造体Ａ、Ｂのグリップ用圧電素子４に電圧が印
加されずグリップ部１０、１０が閉じているときでも、
スライダ２０のグリップ板２２、２２によってグリップ
部１０，１０は押圧され、グリップ力が発生している。
そのため、リニア駆動機構を停止した状態、すなわちア
クチュエータ１の駆動を停止した状態でもスライダ２０
はフリーとならず保持されているから、スライダ２０を
保持するためにブレーキ等を設ける必要はない。

【００２８】また、一方の構造体のグリップ用圧電素子
４に電圧を印加しグリップ部を開く場合、グリップ部１
０、１０はスライダ２０のグリップ板２２、２２により
押圧されている状態から開くものであるから、グリップ
用圧電素子４の移動変位に対応するグリップ部の移動に
は、空走距離がなく、グリップ用圧電素子４の全移動変
位をグリップ力発生に寄与させることができる。グリッ
プ力はスライダのグリップ板２２、２２の弾性力によっ
て発生することから大きなグリップ力を発生させること
ができる。移動用圧電素子３の伸縮による力をグリップ
部１０、１０とグリップ板２２、２２の摩擦力を介して
スライダ２０に伝達し移動させるものであるから、スラ
イダ２０の推力はグリップ力にほぼ比例することにな
り、グリップ力が大きくなることによりスライダの推力
も大きくすることができる。

【００２９】また、アクチュエータのグリップ機構部は
グリップ板の押圧力に対向できる強度を確保すればよい
ので、アクチュエータを小型化することができ、超小型
のリニア駆動機構を構成することができる。なお、アク
チュエータを構成する２つの構造体は、図１、図５、図
６で示した構造のもの以外にも、すでに、特願平６−１
２９８６７号、特願平６−２５６０５０号で提案してい
る構造体で構成してもよい。また、アクチュエータを駆
動する駆動源として、上記例では、圧電素子を用いた
が、磁気の変化によって変形する磁歪素子、若しくは熱
によって変形する形状記憶合金等を圧電素子の代わりに
用いてもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、スライダのグリップ板がアク
チュエータのグリップ部を押圧する構造となっているの
で、グリップ部を駆動するグリップ用圧電素子の変位が
すべてグリップ力の増大として寄与するから、グリップ
力を大きくすることができる。その結果スライダの推力
を増大することができる。またグリップ部に磨耗が生じ
てもグリップ力は格別低下しない。そして、スライダの
グリップ板のばね力によってグリップ力を発生させるも
のであるから、アクチュエータの剛性を小さくすること
も可能になりアクチュエータの小型化が可能となる。そ
の結果リニア駆動機構自体を小型化することができる。
また、スライダのグリップ板でグリップ部を押圧する構
造とし、アクチュエータを構成する２つの構造体のグリ
ップ部で交互にグリップ板を押し開いてグリップしスラ
イダを移動させるものであるから、グリップ板間の距離
を正確に加工する必要はなく、加工も容易となる。さら
に、アクチュエータの駆動が停止している状態でもスラ
イダは２つの構造体のグリップでグリップされているか
らスライダはフリーとならず保持されることになり、ブ
レーキ装置を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニア駆動機構の一実施形態のアクチ
ュエータの平面図である。

【図２】同実施形態におけスライダの正面図と側面図で
ある。

【図３】同実施形態の斜視図である。

【図４】同実施形態における圧電素子駆動電圧波形を示
す図である。

【図５】アクチュエータを構成する構造体の別な形態の
平面図である。

【図６】アクチュエータを構成する構造体の他の別な形
態の平面図である。

【図７】スライダのグリップ板に補強板を固着した形態
を示す図である。

【符号の説明】

１アクチュエータＡ構造体Ｂ構造体２フレーム３移動用圧電素子４グリップ用圧電素子５取付孔Ｆ固定部Ｍモーション機構部Ｇグリップ機構部１０、１６、１８グリップ部ｈ１〜ｈ７弾性ヒンジ１６移動用圧電素子固定部２０スライダ２１基盤２２グリップ板２３補強板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スライダをグリップするグリップ部を有
し該グリップ部をスライダの移動方向に対して直角方向
に開閉させるグリップ用圧電素子と、上記グリップ部を
スライダの移動方向に往復動させると移動用圧電素子と
を備える構造体を２個１組としてアクチュエータを構成
し、少なくとも１つのアクチュエータをベースに併設
し、上記スライダは該スライダの移動方向に平行に配置
されたグリップ板を有し、該グリップ板は上記２つの構
造体のグリップ部を押圧するようにばね力が付与され、
どちらか一方の構造体のグリップ部がグリップ用圧電素
子の作用により上記グリップ板のばね力に抗してグリッ
プ板を移動させたとき、他方の構造体のグリップ用圧電
素子の作用を逆の状態にしてグリップ部とグリップ板と
の接触を解き、グリップ部がグリップ板を押圧している
構造体の移動用圧電素子の作用によってグリップ部を移
動させてスライダを移動させるリニア駆動機構。
【請求項２】上記構造体は上記グリップ用圧電素子の
作動による該グリップ用圧電素子の変位を拡大してグリ
ップ部に伝達する拡大機構を備える請求項１記載のリニ
ア駆動機構。
【請求項３】上記構造体のグリップ部は該上記構造体
をベースに固定する固定部に対して揺動可能とし、グリ
ップ部がスライダの移動方向と垂直な方向に移動できる
ようにした請求項１又は請求項２記載のリニア駆動機
構。
【請求項４】上記構造体は一体的に形成されたフレー
ムにグリップ用圧電素子および移動用圧電素子が取り付
けられている請求項１、請求項２又は請求項３記載のリ
ニア駆動機構。
【請求項５】上記スライダのグリップ板にはグリップ
部が当接する位置に補強板が固着されている請求項１、
請求項２、請求項３又は請求項４記載のリニア駆動機
構。
【請求項６】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５の内
いずれか１項に記載のリニア駆動機構。
【請求項７】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５の内いず
れか１項に記載のリニア駆動機構。