JPH09215353A - 電気機械変換素子を使用した駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動部材とこれに摩擦結合された移動部材と
の間に安定した摩擦力を確保できる電気機械変換素子を
使用した駆動機構を提供する。 【解決手段】 移動ステ−ジ３０のアクチエ−タ１０は
圧電素子１７の一端に駆動軸１６を固定結合し、駆動軸
１６にスライダブロツク１８を摩擦結合させて構成され
る。移動ステ−ジ３０は基台３１上にアクチエ−タ１０
を配置し、テ−ブル３４とスライダブロツク１８を連結
部材３５で結合して構成される。スライダブロツク１８
の溝部１８ｂは駆動軸１６の軸心に対して点対称に形成
されるから、連結部材を経てテ−ブルからスライダブロ
ツクに作用する負荷は駆動軸に対して均等に作用し、負
荷による回転モ−メントは発生せず、駆動軸とスライダ
ブロツクとの間に負荷による新たな摩擦力は生じること
なく、駆動部材とこれに摩擦結合された移動部材との間
に安定した摩擦力を確保することができる。

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、電気機械変換素
子を駆動源とする駆動機構に関し、特に精密測定用ＸＹ
テ−ブル、オ−バ−ヘツドプロジエクタ−、原稿台、顕
微鏡の載物台など精度の高い移動ステ−ジの駆動に適し
た電気機械変換素子を使用した駆動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】精密部品の製造や測定のために、対象と
する部品を載置するテ−ブルをＸ軸方向に高精度で移動
させるＸテ−ブルや、ＸＹ軸平面で移動させるＸＹテ−
ブルが広く利用されている。この種の移動テ−ブルは、
支持台上にテ−ブルをＸ軸方向、Ｙ軸方向に案内する案
内部を設けると共に、精密に加工された送りねじを使用
したマイクロメ−タによりテ−ブルを案内に沿つてＸ軸
方向、Ｙ軸方向に移動させる構成を採用したものが一般
的で、マイクロメ−タを駆動するためにパルスモ−タ等
を使用し、位置の検出には精密送りねじの回転角をエン
コ−ダで検出するオ−トマイクロ機構を使用した移動テ
−ブルが広く知られている。

【０００３】ところで、上記したマイクロメ−タを使用
した移動テ−ブルでは、テ−ブルの移動に送りねじを利
用するため、送りねじのバツクラツシュなどによる誤差
の発生が不可避で、サブミクロン単位の位置決めには適
当でない。また、マイクロメ−タをパルスモ−タで駆動
するオ−トマイクロ機構では、パルスモ−タと送りねじ
との間に減速ギヤ機構を介在させることになるが、この
場合、減速ギヤ機構のバツクラツシュなども加わり、移
動精度が低下するなどの不都合があるばかりでなく、高
速駆動に適した構成ではない。さらに、パルスモ−タや
減速ギヤ機構がテ−ブルの外側に大きく突出するから、
移動テ−ブルを小型に纏めることが困難となる。

【０００４】そこで、上記した種々の課題を解決する手
段として、本出願人は、電気機械変換素子を使用したア
クチエ−タ、即ち電気機械変換素子に固着結合された駆
動部材に移動部材を摩擦結合させ、電気機械変換素子に
鋸歯状波形の駆動パルスを印加して速度の異なる伸縮方
向の変位を発生させ、駆動部材に摩擦結合された移動部
材を所定の方向に移動させるアクチエ−タを応用した移
動テ−ブルを提案した（特願平７−１６４５７２号参
照）。

【０００５】図１２は、上記した電気機械変換素子を使
用したアクチエ−タを応用した移動ステ−ジの一例を示
す側面断面図である。図１２において、１０１はフレ−
ム、１０３、１０３ａ、１０４は支持ブロツク、１０６
は駆動軸で、駆動軸１０６は支持ブロツク１０３ａと支
持ブロツク１０４により軸方向に移動自在に支持されて
いる。１０５は圧電素子で、その一端は支持ブロツク１
０３に接着固定され、他端は駆動軸１０６の一端に接着
固定される。駆動軸１０６は圧電素子１０５の厚み方向
の変位により軸方向（矢印ａ方向、及びこれと反対方
向）に変位可能に支持されている。

【０００６】１０２はスライダブロツクで、横方向に駆
動軸１０６が貫通している。スライダブロツク１０２の
駆動軸１０６が貫通している下部には開口部１０２ａが
形成され、駆動軸１０６の下半分が露出している。ま
た、この開口部１０２ａには駆動軸１０６の下半分に当
接するパツド１０８が嵌挿され、パツド１０８には下部
に突起１０８ａ（図１３参照）が設けられており、パツ
ド１０８の突起１０８ａが板ばね１０９により押し上げ
られ、パツド１０８には駆動軸１０６に当接する上向き
の付勢力Ｆが与えられている。図１３は駆動軸１０６
と、スライダブロツク１０２及びパツド１０８との摩擦
結合部分の構成を示す断面図である。

【０００７】１１０は物品を載置するテ−ブルで、スラ
イダブロツク１０２に小ねじ１１１で固定されている。

【０００８】以上の構成により、パツド１０８を含むス
ライダブロツク１０２と駆動軸１０６とは板ばね１０９
の付勢力Ｆにより圧接され、摩擦結合している。

【０００９】次に、その動作を説明する。まず、圧電素
子１０５に図１４の（ａ）に示すような緩やかな立上り
部分と急速な立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パルスを印
加すると、駆動パルスの緩やかな立上り部分では、圧電
素子１０５が緩やかに厚み方向に伸び変位し、圧電素子
１０５に結合する駆動軸１０６も矢印ａ方向に緩やかに
変位する。このとき、駆動軸１０６に摩擦結合したスラ
イダブロツク１０２は摩擦結合力により駆動軸１０６と
共に矢印ａ方向に移動する。

【００１０】次に、駆動パルスの急速な立下り部分で
は、圧電素子１０５が急速に厚み方向に縮み変位し、圧
電素子１０５に結合する駆動軸１０６も矢印ａと反対方
向に急速に変位する。このとき、駆動軸１０６に摩擦結
合したスライダブロツク１０２は慣性力により摩擦結合
力に打ち勝つて実質的にその位置に留まり、移動しな
い。圧電素子１０５に前記駆動パルスを連続的に印加す
ることにより、スライダブロツク１０２、及びスライダ
ブロツク１０２に固着されているテ−ブル１１０を連続
的に矢印ａ方向に移動させることができる。

【００１１】なお、ここでいう実質的とは、矢印ａ方向
と、これと反対方向のいずれにおいてもスライダブロツ
ク１０２と駆動軸１０６との間の摩擦結合面に滑りを生
じつつ追動し、駆動時間の差によつて全体として矢印ａ
方向に移動するものも含まれる。

【００１２】スライダブロツク１０２、及びテ−ブル１
１０を先と反対方向（矢印ａと反対方向）に移動させる
には、圧電素子１０５に印加する鋸歯状波駆動パルスの
波形を変え、図１４の（ｂ）に示すような急速な立上り
部分と緩やかな立下り部分からなる駆動パルスを印加す
れば達成できる。

【００１３】この移動ステ−ジは、減速ギヤ機構を使用
しないため精度が高く、全体を小型に纏めることができ
るなどの特徴を有する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記した電気機械変換
素子を使用したアクチエ−タ、即ち電気機械変換素子に
固着結合された駆動部材に移動部材を摩擦結合させ、電
気機械変換素子に鋸歯状波形の駆動パルスを印加して速
度の異なる伸縮方向の変位を発生させ、駆動部材に摩擦
結合された移動部材を所定の方向に移動させる駆動機構
では、駆動部材と移動部材との間の摩擦力の大きさが、
駆動速度、推力、駆動効率などの駆動特性を決定する大
きな要因となるから、摩擦力の大きさを所定の一定値に
保つように構成することが求められる。

【００１５】一方、以上説明した移動ステ−ジなどで
は、テ−ブルに乗せる物品により駆動機構に対する負荷
が変動するが、特に問題となるのは片寄つた負荷が移動
部材に加わり回転モ−メントが発生すると、回転モ−メ
ントに基づいて駆動部材と移動部材との間に新たな摩擦
力が発生し、摩擦力の大きさが変動することである。

【００１６】即ち、図１０は駆動部材である駆動軸１６
とこれに摩擦結合された移動部材であるスライダブロツ
ク１８の摩擦結合付近を示した平面図で、図示しないテ
−ブルから延びた連結部材３５がスライダブロツク１８
の一方の溝１８ｂ（図１０では上側）に係合している例
を示す。この場合、テ−ブルからスライダブロツク１８
に作用する力を２Ｗ、駆動軸１６の中心線とスライダブ
ロツク１８に作用する負荷の作用点との間隔をｄとする
と、スライダブロツクには回転モ−メント２Ｗｄが発生
する。スライダブロツクと駆動軸とは緩みなく嵌合して
いるから、スライダブロツクに作用する回転モ−メント
の作用点の間隔をＬとすると、駆動軸には抗力Ｔ＝Ｗｄ
／Ｌが発生する。

【００１７】この抗力Ｔにより、駆動軸とスライダブロ
ツクとの間には、Ｆ＝２μＷｄ／Ｌの摩擦力が発生す
る。この摩擦力は、駆動機構の駆動部材と移動部材との
間にばね等の手段で当初から付与してある摩擦力とは別
であり、当初から付与してある摩擦力に付加されること
になるから、駆動機構の駆動特性に大きな影響を与える
結果となる。

【００１８】この発明は、このような、駆動機構に加わ
る負荷により駆動部材と移動部材との間に新たな摩擦力
を発生させることなく、安定した摩擦力を確保すること
ができる電気機械変換素子を使用した駆動機構を提供す
ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、基台と、基台にその伸縮方向の一端が固
定され他端に駆動部材が固定された電気機械変換素子
と、前記電気機械変換素子に一端が固定され電気機械変
換素子の伸縮方向に移動可能に支持された駆動部材と、
前記駆動部材に摩擦結合された第１の移動部材と、伸び
変位と縮み変位の大きさが異なるように前記電気機械変
換素子を駆動制御する駆動制御手段とを備えた電気機械
変換素子を使用した駆動機構において、前記第１の移動
部材に係合して該第１の移動部材と一体的に移動する第
２の移動部材を備え、第１の移動部材と第２の移動部材
とは前記駆動部材に対して点対称の位置で係合している
ことを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】この発明の電気機械変換素子を使
用した駆動機構の実施の形態は、図１に示す構成のもの
で、フレ−ム（基台）１１上の支持ブロツク１３、１
４、１５、駆動軸（駆動部材）１６、圧電素子（電気機
械変換素子）１７、スライダブロツク（第１の移動部
材）１８、及びスライダブロツク（第１の移動部材）に
嵌挿され、一体に移動する連結部材（第２の移動部材）
３５（図５参照）などから構成される。

【００２１】圧電素子１７の一端は支持ブロツク１５に
接着固定され、他の端は駆動軸１６の一端に接着固定さ
れる。駆動軸１６は圧電素子１７の厚み方向の変位が生
じたとき軸方向（矢印ａ方向、及びこれと反対方向）に
変位可能に、支持ブロツク１３、１４により支持されて
いる。スライダブロツク１８に嵌挿される連結部材３５
はテ−ブル３４と連結され、テ−ブルを移動させる（図
５参照）。

【００２２】ここで、スライダブロツク（第１の移動部
材）１８の溝部１８ｂは、駆動軸１６の軸心に対して点
対称に形成されている。これにより、連結部材（第２の
移動部材）３５を経てスライダブロツク１８に作用する
負荷Ｗ1 、Ｗ2 （Ｗ1 ＝Ｗ2）は駆動軸１６の軸心に対
して均等に作用し、負荷Ｗ1 による回転モ−メントＷ1
ｄと、負荷Ｗ2 による回転モ−メントＷ2 ｄとは回転方
向が異なるために打ち消し合い、回転モ−メントは発生
しない。

【００２３】したがつて、前記したスライダブロツクの
溝部が非対称に形成されている場合のように、スライダ
ブロツクに作用する負荷に基づく回転モ−メントによつ
て駆動軸とスライダブロツクとの間に新たな摩擦力が発
生することがなく、駆動特性は板ばね２０の付勢力によ
り発生する摩擦力のみにより決定される。

【００２４】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
まず、この発明の第１実施例を説明する。図１はこの発
明の第１実施例のアクチエ−タを分解して示す斜視図、
図２は駆動軸とスライダブロツク、及びパツドとの接触
部分の構成を示す断面図、図３はアクチエ−タを組み立
てた状態を示す斜視図である。

【００２５】図１乃至図３において、アクチエ−タ１０
は、フレ−ム１１、支持ブロツク１３、１４、１５、駆
動軸１６、圧電素子１７、スライダブロツク１８などか
ら構成される。駆動軸１６は支持ブロツク１３と支持ブ
ロツク１４により軸方向に移動自在に支持されている。
圧電素子１７の一端は支持ブロツク１５に接着固定さ
れ、他の端は駆動軸１６の一端に接着固定される。駆動
軸１６は圧電素子１７の厚み方向の変位が生じたとき軸
方向（矢印ａ方向、及びこれと反対方向）に変位可能に
支持されている。

【００２６】スライダブロツク１８には横方向に駆動軸
１６が貫通し、駆動軸１６が貫通している上部には開口
部１８ａが形成され、駆動軸１６の上半分が露出してい
る。また、この開口部１８ａには駆動軸１６の上半分に
当接するパツド１９が嵌挿され、パツド１９には、その
上部に突起１９ａが設けられており、パツド１９の突起
１９ａが板ばね２０により押し下げられ、パツド１９に
は駆動軸１６に当接する下向きの付勢力Ｆが与えられて
いる。なお、２０ａは板ばね２０をスライダブロツク１
８に固定するねじで、ねじ２０ａの締め付け量を調整す
ることで、付勢力Ｆを調整することができる。この構成
により、パツド１９を含むスライダブロツク１８と駆動
軸１６とは板ばね２０の付勢力Ｆにより圧接され、適当
な摩擦力で摩擦結合している。

【００２７】スライダブロツク１８には、後述するテ−
ブル３４とスライダブロツク１８を結合させる連結部材
３５（図５参照）が嵌挿される溝部１８ｂが駆動軸１６
に対して点対称に形成されており、溝部１８ｂにはさら
に凸部１８ｃが左右に形成されている。図４はスライダ
ブロツク１８を駆動軸１６に対して垂直な平面に沿つて
切断した断面図で、駆動軸１６に対して溝部１８ｂ及び
凸部１８ｃが点対称に形成されている状態が示されてい
る。駆動軸１６に対して溝部１８ｂが点対称に形成され
ている理由は、発明の課題において説明した通りである
が、後でさらに説明する。

【００２８】次に、その動作を説明する。まず、圧電素
子１７に図１４の（ａ）に示すような緩やかな立上り部
分と急速な立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パルスを印加
すると、駆動パルスの緩やかな立上り部分では、圧電素
子１７が緩やかに厚み方向に伸び変位し、圧電素子１７
に結合する駆動軸１６も正方向（矢印ａ方向）に緩やか
に変位する。このとき、駆動軸１６に摩擦結合したスラ
イダブロツク１８は摩擦結合力により駆動軸１６と共に
正方向に移動する。

【００２９】駆動パルスの急速な立下り部分では、圧電
素子１７が急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子１７
に結合する駆動軸１６も負方向（矢印ａと反対方向）に
急速に変位する。このとき、駆動軸１６に摩擦結合した
スライダブロツク１８は慣性力により摩擦結合力に打ち
勝つて実質的にその位置に留まり移動しない。圧電素子
１７に前記駆動パルスを連続的に印加することにより、
スライダブロツク１８を連続的に正方向に移動させるこ
とができる。

【００３０】なお、ここでいう実質的とは、正方向と、
これと反対方向のいずれにおいてもスライダブロツク１
８と駆動軸１６との間の摩擦結合面に滑りを生じつつ追
動し、駆動時間の差によつて全体として矢印ａ方向に移
動するものも含まれる。

【００３１】スライダブロツク１８を先と反対方向（矢
印ａと反対方向）に移動させるには、圧電素子１７に印
加する鋸歯状波駆動パルスの波形を変え、図１４の
（ｂ）に示すような急速な立上り部分と緩やかな立下り
部分からなる駆動パルスを印加すれば達成できる。

【００３２】図５は、前記したアクチエ−タを使用して
構成したＸ軸移動ステ−ジ３０を分解して示した斜視図
である。図５において、３１は基台、３２は基台３１の
側縁に設けたリニアボ−ルベアリング、３４は物品を載
置するテ−ブルで、その下面にはリニアボ−ルベアリン
グ３２に係合するスライド部３３が設けられている。ま
た、基台３１上には、その中央部分に先に説明したアク
チエ−タ１０が配置固定されている。

【００３３】基台３１の側縁に設けた２本のリニアボ−
ルベアリング３２は公知のものであり、平行に配置さ
れ、テ−ブル３４の下側側縁に平行に配置された２本の
スライド部３３と係合し、基台３１に対しテ−ブル３４
を平行移動可能に支持する。

【００３４】テ−ブル３４には、その中央部分にアクチ
エ−タ１０のスライダブロツク１８の溝部１８ｂに嵌挿
される連結部材３５がねじ３６により固定されている。
この構成により、テ−ブル３４とアクチエ−タ１０のス
ライダブロツク１８とは、スライダブロツク１８の移動
方向には一体に移動するが、スライダブロツク１８とテ
−ブル３４との間隔の変動や、スライダブロツク１８に
対するテ−ブル３４の蛇行は許容される。また、テ−ブ
ル３４と連結部材３５とを別部材で構成し、ねじで固定
する構成とすることで組み立て作業を容易に行うことが
できる。

【００３５】また、テ−ブル３４には、板ばね２０をス
ライダブロツク１８に固定するねじ２０ａの締め付け量
を調整するための調整用の穴３７が設けられている。ね
じ２０ａの真上に穴３７が位置するようにテ−ブル３４
を移動すれば、穴３７からドライバ−を挿入してねじ２
０ａを回動し、板ばね２０の付勢力Ｆ、即ちパツド１９
を含むスライダブロツク１８と駆動軸１６との間の摩擦
力を調整することができる。なお、スライダブロツク１
８を上下反対にし、基台３１にねじ２０ａの締め付け量
を調整するための調整用の穴を設けるようにしてもよ
い。

【００３６】テ−ブル３４の位置を検出するため、この
移動ステ−ジ３０には公知の強磁性体薄膜磁気抵抗素子
を使用した位置センサ（以下ＭＲセンサという）が設け
てある。即ち３９は所定間隔でＮ及びＳの磁極を着磁し
た着磁ロツド、３８は磁気抵抗素子で、着磁ロツド３９
をテ−ブル３４の裏面に固定し、基台３１上で、テ−ブ
ル３４の裏面の着磁ロツド３９に対向する位置に、磁気
抵抗素子３８が固定されている。テ−ブル３４の移動に
より着磁ロツド３９が磁気抵抗素子３８上を移動すると
き、磁気抵抗素子３８の磁気抵抗は着磁ロツド３９の磁
極ピツチに応じて周期的に変化するから、その周期を計
数することにより、テ−ブル３４の位置と移動距離を検
出することができる。

【００３７】基台３１に対するテ−ブル３４の移動範囲
を規制するため、基台３１には規制ブロツク４１が固定
され、テ−ブル３４の裏面には規制ブロツク４２及び４
３がねじ４５等の固定手段により取り付けられている。
基台３１に対してテ−ブル３４が矢印ａ方向に限界位置
まで移動すると、テ−ブル３４側の規制ブロツク４２が
基台３１の規制ブロツク４１に当接して移動を規制す
る。また、基台３１に対してテ−ブル３４が矢印ａと反
対方向に限界位置まで移動すると、テ−ブル３４側の規
制ブロツク４３が基台３１の規制ブロツク４１に当接し
て移動範囲を規制する。そして、スライダブロツク１８
が移動したとき、スライダブロツク１８が支持ブロツク
１３或いは支持ブロツク１４に当接する直前に規制ブロ
ツク４２或いは４３が基台３１の規制ブロツク４１に当
接するように当接位置を設定する。これによりテ−ブル
３４を手動で移動させても、スライダブロツク１８が支
持ブロツク１３或いは１４に当接することがないから、
圧電素子、スライダ、駆動軸などを破損したり、圧電素
子と支持ブロツクの接合部分や圧電素子と駆動軸の接合
部分を破損するおそれがない。

【００３８】また、前記した規制ブロツクによるほか、
アクチエ−タの支持ブロツク１４のスライダブロツク１
８側、及び支持ブロツク１３のスライダブロツク１８側
には、駆動軸１６の周囲にゴム環を嵌挿しておいてもよ
く、この構成によれば、万一スライダブロツクが支持ブ
ロツクに当たつたとしても、その衝撃を緩和し、且つ衝
撃音を減少させることができる。

【００３９】次に、この発明の第２実施例のアクチエ−
タを説明する。図６は第２実施例のアクチエ−タを構成
部材を分解して示す斜視図、図７はアクチエ−タを組み
立てた状態を示す斜視図で、このアクチエ−タは圧電素
子が基台とカバ−により密閉され、高湿度環境での使
用、或いは水中での使用に適した構成のものである。

【００４０】図６において、アクチエ−タ５０は、基台
５１、支持ブロツク５２、圧電素子１７を収容し、且つ
駆動軸１６を支持する支持ブロツクを兼ねた圧電素子室
５３、駆動軸１６、スライダブロツク１８、その他から
構成される。圧電素子室５３の開口部５３ａの周辺には
パツキング５３ｂが配置され、圧電素子室５３を閉鎖す
るカバ−５４を圧電素子室５３にねじ５５により固定す
ると、圧電素子室５３の開口部５３ａはパツキング５３
ｂにより気密封止されるよう構成されている。

【００４１】圧電素子室５３には圧電素子１７が収容さ
れ、圧電素子１７の一端は圧電素子室５３の側壁に接着
固定される。また、圧電素子室５３には駆動軸１６が貫
通する穴５３ｃが形成されており、穴５３ｃを経て内部
に貫通した駆動軸１６の端部が圧電素子１７の一端に接
着固定される。穴５３ｃと駆動軸１６との間にはＯリン
グなどのパツキング部材が嵌装され、圧電素子室５３の
気密性が確保されるように構成されている。カバ−５４
に設けられたねじ穴５６は、圧電素子室５３に乾燥空
気、或いは窒素ガスなどのガスを封入するときの封入口
で、ガスを封入後パツキング部材５７をねじ５８で固定
することにより封止される。

【００４２】駆動軸１６とスライダブロツク１８（パツ
ド１９、板ばね２０などを含む）に関する構成部分は第
１実施例と同一の構成であるから、第１実施例と同一符
号を付して説明は省略する。

【００４３】次に、この発明の第３実施例としてＸＹ軸
移動ステ−ジを説明する。図８は、先に説明した第１実
施例のＸ軸移動ステ−ジを２段に重ねて構成したＸＹ軸
移動ステ−ジの構成を示す一部分解した斜視図である。

【００４４】このＸＹ軸移動ステ−ジは、Ｘ軸移動ステ
−ジを２つ準備し、第１のＸ軸移動ステ−ジを裏返して
基台が上になるように配置し、その基台の上に第２のＸ
軸移動ステ−ジの基台を第１の移動ステ−ジの基台に対
して９０°角度をずらして配置固定したものである。そ
れぞれのＸ軸移動ステ−ジは第１実施例のものと同一で
あるから、同一符号を付して説明は省略した。

【００４５】この構成により、容易にＸＹ軸移動ステ−
ジを構成することができるとともに、板ばね２０をスラ
イダブロツク１８に固定するねじ２０ａの締め付け量を
調整するためにテ−ブル３４に設けられた調整用の穴３
７が、ＸＹ軸移動ステ−ジの上下両面にくるから、板ば
ね２０の付勢力Ｆ、即ちパツド１９を含むスライダブロ
ツク１８と駆動軸１６との間の摩擦力を容易に調整する
ことができる。

【００４６】図９は、負荷と摩擦力、及び駆動速度の関
係を示したもので、負荷が一定の場合（Ｗ1 ）、ある摩
擦力Ｆ1 において駆動速度は最大値Ｖ1 を示し、摩擦力
がそれよりも大きくとも小さくとも駆動速度は低下する
ことを示している。また、負荷が大きくなると駆動速度
は低下することを示している。即ち、負荷がＷ1 からこ
れよりも大きいＷ2 に変化すると、駆動速度はＶ1 から
これよりも遅いＶ2 に低下することを示している。

【００４７】次に、第１実施例において、アクチエ−タ
の駆動軸に対して、テ−ブルとスライダブロツクを結合
させる連結部材を嵌挿する溝部が駆動軸に対して点対称
に形成されている理由について説明する。

【００４８】まず、連結部材を嵌挿する溝部が駆動軸に
対して点対称に形成されていない場合について説明す
る。図１０は、アクチエ−タのスライダブロツク部分の
平面図で、スライダブロツク１８の溝部１８ｂが一方
（図１０では上側）のみにあり、駆動軸１６の中心線に
対してスライダブロツク１８の溝部１８ｂが非対称に形
成されている。

【００４９】この場合は、連結部材３５はスライダブロ
ツク１８の上側の溝部１８ｂに嵌挿されるから、テ−ブ
ルからスライダブロツク１８に作用する負荷を２Ｗ、駆
動軸１６の中心線とスライダブロツク１８に作用する負
荷の作用点との間隔をｄとすると、スライダブロツク１
８には回転モ−メント２Ｗｄが発生する。しかし、スラ
イダブロツク１８と駆動軸１６とは緩みなく嵌合してい
るから、駆動軸１６には抗力Ｔ＝Ｗｄ／Ｌが発生する。
但し、Ｌはスライダブロツク１８に作用する回転モ−メ
ントの作用点の間隔とする。

【００５０】この抗力Ｔにより、駆動軸とスライダブロ
ツクとの間に発生する摩擦力は Ｆ＝２ｆ1 ＝２μＴ＝２μＷｄ／Ｌ で表される。この摩擦力は、板ばね２０の付勢力により
発生する摩擦力とは別のものであり、板ばね２０の付勢
力により発生する摩擦力に付加されるから、駆動特性に
大きな影響を与える。但し、上記ｄがＬに比較して十分
に小さい場合は、抗力Ｔの値は無視できる程度に小さく
なり、駆動特性に大きな影響を与えることはない。

【００５１】次に、連結部材を嵌挿する溝部が駆動軸に
対して点対称に形成されている場合について説明する。
図１１は、アクチエ−タのスライダブロツク部分の平面
図で、スライダブロツク１８の溝部１８ｂが駆動軸に対
して点対称（図１１では上下両側）に形成されている。

【００５２】この場合は、連結部材３５はスライダブロ
ツク１８の２つの溝部１８ｂに嵌挿されるから、テ−ブ
ルからスライダブロツク１８に作用する負荷Ｗ1 、Ｗ2
（Ｗ1 ＝Ｗ2 ）は駆動軸１６の中心線に対して点対称
（図１１では上下両側）に均等に作用し、負荷Ｗ1 によ
る回転モ−メントＷ1 ｄと、負荷Ｗ2 による回転モ−メ
ントＷ2 ｄとは回転方向が異なるために打ち消し合い、
回転モ−メントは発生しない。

【００５３】したがつて、前記したスライダブロツクの
溝部が非対称に形成されている場合のように、テ−ブル
からスライダブロツクに作用する負荷によつて駆動軸と
スライダブロツクとの間に新たな摩擦力が発生すること
がなく、駆動特性は板ばね２０の付勢力により発生する
摩擦力のみにより決定される。

【００５４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、この発明
の電気機械変換素子を使用した駆動機構は、駆動部材に
摩擦結合された第１の移動部材と、第１の移動部材に係
合して第１の移動部材と一体的に移動する第２の移動部
材とを備え、第１の移動部材と第２の移動部材とは駆動
部材に対して点対称の位置で係合させたから、第２の移
動部材から第１の移動部材に作用する負荷によつても第
１の移動部材に回転モ−メントを発生させることがな
く、駆動部材とこれに摩擦結合された第１の移動部材と
の間に新たな摩擦力を生じることはない。

【００５５】これにより、電気機械変換素子を使用した
駆動機構において、駆動部材とこれに摩擦結合された第
１の移動部材との間に負荷に基づく新たな摩擦力を発生
させることなく安定した摩擦力を確保し、安定した駆動
特性を持つ電気機械変換素子を使用した駆動機構を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のアクチエ−タの構成を示す分解斜
視図。

【図２】図１に示すアクチエ−タの摩擦結合部分の拡大
断面図。

【図３】図１に示すアクチエ−タの組み立て状態を示す
斜視図。

【図４】図１に示すアクチエ−タのスライダブロツクの
溝部付近の断面図。

【図５】第１実施例のＸ軸移動ステ−ジの構成を示す分
解斜視図。

【図６】第２実施例のアクチエ−タの構成を示す分解斜
視図。

【図７】図６に示すアクチエ−タの組み立て状態を示す
斜視図。

【図８】第３実施例のＸＹ軸移動ステ−ジの構成を示す
分解斜視図。

【図９】アクチエ−タの負荷と摩擦力、及び駆動速度の
関係を示した図。

【図１０】テ−ブルとスライダブロツクを結合させる連
結部材に作用する負荷とスライダブロツクに生ずる反力
を説明する図（その１）。

【図１１】テ−ブルとスライダブロツクを結合させる連
結部材に作用する負荷とスライダブロツクに生ずる反力
を説明する図（その２）。

【図１２】従来の移動テ−ブルの構成を示す断面図。

【図１３】図１２に示す移動テ−ブルのアクチエ−タの
摩擦結合部分の拡大断面図。

【図１４】圧電素子に印加する駆動パルスの波形を説明
する図。

【符号の説明】

１０ アクチエ−タ １１ フレ−ム １３、１４、１５ 支持ブロツク １６ 駆動軸 １７ 圧電素子 １８ スライダブロツク １９ パツド ２０ 板ばね ３０ 移動ステ−ジ ３１ 基台 ３２ リニアボ−ルベアリング ３３ スライド部 ３４ テ−ブル ３５ 連結部材 ３８ 磁気抵抗素子 ３９ 着磁ロツド ４１ 規制ブロツク（基台側） ４２、４３ 規制ブロツク（テ−ブル側） ５０ アクチエ−タ ５２ 支持ブロツク ５３ 圧電素子室 ５４ カバ−

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 賢司 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 谷尻 靖 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 岡田 浩幸 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台と、 基台にその伸縮方向の一端が固定され他端に駆動部材が
   固定された電気機械変換素子と、 前記電気機械変換素子に一端が固定され電気機械変換素
   子の伸縮方向に移動可能に支持された駆動部材と、 前記駆動部材に摩擦結合された第１の移動部材と、 伸び変位と縮み変位の大きさが異なるように前記電気機
   械変換素子を駆動制御する駆動制御手段とを備えた電気
   機械変換素子を使用した駆動機構において、 前記第１の移動部材に係合して該第１の移動部材と一体
   的に移動する第２の移動部材を備え、第１の移動部材と
   第２の移動部材とは前記駆動部材に対して点対称の位置
   で係合していることを特徴とする電気機械変換素子を使
   用した駆動機構。