JPH11146668A - 駆動装置 - Google Patents
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- JPH11146668A JPH11146668A JP9307376A JP30737697A JPH11146668A JP H11146668 A JPH11146668 A JP H11146668A JP 9307376 A JP9307376 A JP 9307376A JP 30737697 A JP30737697 A JP 30737697A JP H11146668 A JPH11146668 A JP H11146668A
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
- H02N2/025—Inertial sliding motors
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
置に関係なく、駆動摩擦部材と固定摩擦部材との間に略
一定の摩擦力が付与される駆動装置を提供する。 【解決手段】 圧電素子22の積層方向各端に移動体2
4と駆動摩擦部材26とが固着してなる駆動ユニット2
0を、駆動摩擦部材26の移動経路に沿って適宜間隔で
形成した切り欠き14sにより分割された複数の分割当
接片15を有する一対の固定摩擦部材14の間に配置す
る。各分割当接片15は、駆動摩擦部材26の移動経路
内にわずかに入り込むように配列され、駆動摩擦部材2
6に当接すると弾性変形してたわみ、その反力で駆動摩
擦部材26を付勢する。この付勢力が駆動摩擦部材26
の位置に関係なく略一定となるようにする。
Description
詳しくは、圧電素子等の電気機械変換素子を用いた駆動
装置に関し、例えば、XY駆動テーブル、カメラの撮影
レンズや走査型トンネル電子顕微鏡のプローブの精密駆
動に好適な駆動装置に関する。
電リニアアクチュエータを用いて、サブμmオーダの高
分解能を達成した駆動装置を本出願人は提案している。
に示した駆動装置1は、ベース2の上面2sに固定され
た一対の固定摩擦部材4,6の間の空間9に駆動ユニッ
ト20を挟持して摩擦結合するようにしたものである。
一方の固定摩擦部材6は、支持ばね8を介してベース2
に支持され、他方の固定摩擦部材4側に付勢されるよう
になっている。
被駆動部材、たとえばレンズやステージ等に結合され質
量が相対的に大きい移動体24と、圧電素子22と、質
量が相対的に小さい駆動摩擦部材26とからなる。圧電
素子22の伸縮方向の一方の端面は、移動体24に固着
結合され、他方の端面は、駆動摩擦部材26の一方の軸
端面に固着結合されている。駆動摩擦部材26は、圧電
素子24の伸縮方向に移動自在に、移動体24に支持さ
れている。
械変換素子の一種であって、電圧を印加すると体積が変
化する複数の圧電板が積層されてなり、印加される電圧
の変化によって積層方向に伸縮するようになっている。
移動体24は、大略柱状の形状を有し、その上面に、不
図示の被駆動部材を取り付けるためのねじ穴24a,2
4bを有する。また、移動体24はその上面から切り欠
かれ、2つの凹部24s,24tが形成されていて、そ
れぞれに圧電素子22と駆動摩擦部材26とが配置され
るようになっている。駆動摩擦部材26は、円筒形状の
本体部26sの両端に軸部26tが突設されてなり、各
軸部26tが軸方向移動自在に移動体24に支持され
て、一方の軸部26tは圧電素子22に固着結合してい
る。駆動摩擦部材26の本体部26sは、圧電素子22
および移動体24より幅が大きく、図1(II)に示すよ
うに、本体部26sの外周面は、一対の固定摩擦部材
4,6の対向する面4s,6sに当接するようになって
いる。
パルス発生回路が接続され、鋸歯状、全波整流波状等の
適宜波形のパルス電圧が圧電素子22に加えられる。た
とえば、圧電素子22が伸びるときと縮むときとで速度
が異なり、駆動摩擦部材26と固定摩擦部材4,6との
間に逆向きで大きさの異なる滑りが生じるようにして、
あるいは、圧電素子22が伸びるときまたは縮むときの
いずれか一方でのみ滑りが生じ、他方では滑りが生じな
いようにして、駆動摩擦部材26、したがって移動体2
4および被駆動部材を固定摩擦部材4,6に沿って移動
させる。
部材4,6に対する駆動ユニット20の位置が相対的に
変化すると、固定摩擦部材6の弾性変形や傾きの変化等
によって、駆動摩擦部材26が固定摩擦部材4,6から
受ける押圧力の大きさが変化し、駆動摩擦部材26と固
定摩擦部材4,6との間の摩擦力が変化して駆動条件が
変化する。その結果、駆動摩擦部材26と固定摩擦部材
4,6との相対的な位置によって、駆動速度や駆動力が
変化する。
解決しようとする技術的課題は、駆動摩擦部材と固定摩
擦部材との相対的な位置に関係なく、駆動摩擦部材と固
定摩擦部材との間に略一定の摩擦力が付与される駆動装
置を提供することである。
るために、本発明は、駆動パルス発生手段に接続されて
伸縮する電気機械変換素子と、上記電気機械変換素子の
伸縮方向一端に固着結合された移動体と、上記電気機械
変換素子の伸縮方向他端に固着結合された駆動摩擦部材
と、上記駆動摩擦部材に摩擦結合し、上記移動体の移動
方向に動かぬように固定された固定摩擦部材とを備え、
上記駆動パルス発生手段により上記電気機械変換素子に
伸縮変位を発生させて上記駆動摩擦部材を駆動し、上記
移動体を所定方向に移動させる駆動装置において、上記
固定摩擦部材は、上記駆動摩擦部材に当接する微少部分
およびその近傍部分が上記駆動摩擦部材により部分的に
待避させられ、その反力でその微少部分およびその近傍
部分が略一定の大きさの付勢力で上記駆動摩擦部材を付
勢するように構成されたことを本質的特徴とする。具体
的には、以下のように種々の態様で構成される。
て伸縮する電気機械変換素子と、上記電気機械変換素子
の伸縮方向一端に固着結合された移動体と、上記電気機
械変換素子の伸縮方向他端に固着結合された駆動摩擦部
材と、上記駆動摩擦部材の移動経路に沿って延在しかつ
上記移動体の移動方向に動かぬように固定されかつ上記
駆動摩擦部材を挟持して上記駆動摩擦部材に摩擦結合す
る2列の固定摩擦部材とを備え、上記駆動パルス発生手
段により上記電気機械変換素子に伸縮変位を発生させて
上記駆動摩擦部材を駆動し、上記移動体を所定方向に移
動させるタイプの駆動装置においては、上記固定摩擦部
材の少なくとも一方は、上記駆動摩擦部材の移動経路内
にわずかに入り込むようにして上記駆動摩擦部材の移動
経路に沿って配列された複数の分割当接部を有する。そ
して、上記固定摩擦部材の上記各分割当接部が上記駆動
摩擦部材に当接して上記駆動摩擦部材の移動経路内から
後退するときに、この分割当接部を上記駆動摩擦部材に
付勢する付勢手段を備える。
部を駆動摩擦部材に付勢する。この付勢力は、各分割当
接部について略一定とすることができる。駆動摩擦部材
と固定摩擦部材との間の摩擦力は、分割当接部が駆動摩
擦部材を付勢する付勢力に比例する。
との相対的な位置に関係なく、駆動摩擦部材と固定摩擦
部材との間に略一定の摩擦力が付与されるようにするこ
とができる。
動摩擦部材の移動経路に沿ってその一部に適宜間隔で複
数の切り欠きが設けられ、この切り欠きによって分割さ
れた複数の分割当接片がそれぞれ上記駆動摩擦部材の移
動経路内にわずかに入り込むようにして上記駆動摩擦部
材の移動経路に沿って配列される。そして、上記各分割
当接片は、上記駆動摩擦部材に当接すると弾性変形して
上記駆動摩擦部材の移動経路内から後退し、その反力で
上記駆動摩擦部材を付勢する。
接片は弾力的に変形し、付勢手段としても機能する。各
分割片は、固定摩擦部材の基部に共通して結合してお
り、この基部を固定すれば、各分割当接片を所定位置に
配列することできる。したがって、部材の点数が少な
く、構成が簡単であり、組み立てが容易である。
当接部は、上記駆動摩擦部材の移動経路内にわずかに入
り込むようにして上記駆動摩擦部材の移動経路に沿って
それぞれ配列された複数の分割固定摩擦部材である。上
記付勢手段は、上記各分割固定摩擦部材をそれぞれ上記
駆動摩擦部材の移動経路内に付勢する複数のばね部材で
ある。
ばね部材でそれぞれ付勢されるので、各分割固定摩擦部
材毎に、駆動摩擦部材を付勢する付勢力を調整すること
が容易である。
部材とすれば、分割固定摩擦部材の摩擦係数とばね部材
のばね定数とがそれぞれ最適になるように、容易に構成
できる。一方、分割固定摩擦部材とばね部材とを一部材
で一体的に構成すれば、部品点数が少なくなり、組み立
て作業を簡略化できる。
続されて伸縮する電気機械変換素子と、上記電気機械変
換素子の伸縮方向一端に固着結合された移動体と、上記
電気機械変換素子の伸縮方向他端に固着結合された駆動
摩擦部材と、上記駆動摩擦部材の移動経路に沿って延在
しかつ上記移動体の移動方向に動かぬように固定されか
つ上記駆動摩擦部材に摩擦結合する固定摩擦部材とを備
え、上記駆動パルス発生手段により上記電気機械変換素
子に伸縮変位を発生させて上記駆動摩擦部材を駆動し、
上記移動体を所定方向に移動させるタイプの駆動装置に
おいては、上記固定摩擦部材は、上記駆動摩擦部材の外
径より若干小さい内径を有しかつ長手方向にスリットが
形成された管状部材であり、この管状部材の内部に上記
駆動摩擦部材が配置される。そして、上記管状部材は、
上記駆動摩擦部材に当接して弾性変形し上記スリットが
部分的に押し広げられ、その反力で上記駆動摩擦部材を
締め付け、上記駆動摩擦部材に摩擦結合する。
質、スリットの間隔などをたとえば略均一にして、管状
部材が駆動摩擦部材を締め付ける締め付け力が駆動摩擦
部材の位置に拘わらず略一定となるようにすることが容
易である。
との相対的な位置に関係なく、駆動摩擦部材と固定摩擦
部材との間に略一定の摩擦力が付与されるようにするこ
とができる。
3次元的に駆動することも容易である。
実施形態について、図2〜図5を参照しながら説明す
る。
て、図2の斜視図を参照しながら説明する。
摩擦部材14によって駆動ユニット20を挟持してな
る。駆動ユニット20は、図1に示した従来例と略同様
に構成され、駆動摩擦部材26の本体部26sが固定摩
擦部材14の対向する面の間に挟持されるようになって
いる。一対の固定摩擦部材14は、互いの間隔が等しく
なるように平行に配置され、ベース12の上面12sに
固定される。
端から第1片14aおよび第3片14cが伸びており、
断面コ字状形状を有する。
3片14cに対して直角に延在する切り欠き14sが適
宜間隔で設けられ、この切り欠き14sによって複数の
分割当接片15が櫛状に形成されている。各固定摩擦部
材14は、その第1および第3片14a,14cが互い
に反対方向に延在するよう配置され、各第2片14bが
駆動摩擦部材26の移動経路内にそれぞれわずかに入り
込むようにして、各第3片14cがベース12の上面1
2sに固定される。
は、他方の固定摩擦部材14の分割当接片15に対して
接離方向にたわむようになっている。そして、各分割当
接片15は、その第2片14bの部分が駆動摩擦部材2
6の本体部26sに当接すると、たわんで駆動摩擦部材
26の移動経路内から後退する。各分割片15の接離方
向のばね定数が略一定となるように切り欠き14sを設
けている。
との相対的な位置に関係なく、駆動摩擦部材と固定摩擦
部材との間に略一定の摩擦力が付与される。
いて、図3の斜視図を参照しながら説明する。
材16を一定距離を設けて配置し、その間に、従来例と
略同様に構成した駆動ユニット20を配置している。
を支持ばね16cでそれぞれ支持し、付勢力を与えるよ
うにしている。すなわち、各固定摩擦部材16は、一つ
の基部16bと、基部16bに沿って配置された複数の
分割片16aとが、それぞれ支持ばね16cによって、
大略、断面L字状に結合してなる。基部16bは、ベー
ス12の上面12sに固定される。各分割片16aは、
隣接する分割片16a同士の間に隙間16sが設けられ
ている。各分割片16aは、他方の固定摩擦部材16の
分割片16aと所定距離を設けて対向するように、支持
ばね16cに支持されている。各分割片16aは、駆動
摩擦部材26の移動経路内にわずかに入り込むようにな
っている。支持ばね16cは、適当なばね定数を有す
る。すなわち、各分割片16aが駆動ユニット20の駆
動摩擦部材26の本体部26sに当接して駆動摩擦部材
26の移動経路内から後退するとき、その分割片16a
を支持する支持ばね16cの弾性により、駆動摩擦部材
26に一定の付勢力を与えるようになっている。
との相対的な位置に関係なく、駆動摩擦部材と固定摩擦
部材との間に一定の摩擦力が付与される。
いて、図4の斜視図を参照しながら説明する。
材18を一定距離を設けて配置し、その間に、従来例と
略同様に構成した駆動ユニット20を配置している。
隙間18sを設けて2列に配列された複数の板ばね片1
8pからなる。各板ばね片18pは、横片18bと縦片
18aとが、大略断面L字状に伸びている。各板ばね片
18pは、縦片18aが他方の列の縦片18aと所定距
離を設けて対向し、横片18bが他方の列の横片18b
とは反対側に延在するようにして、横片18bがベース
12の上面12sに固定される。各列の縦片18aは、
駆動摩擦部材26の移動経路内にわずかに入り込むよう
に配置され、互いに接離する方向にたわむようになって
いる。各板ばね片18pは、適当なばね定数を有し、縦
片18aが駆動摩擦部材26に当接するとき、略一定の
付勢力を駆動摩擦部材26に与えるようになっている。
との相対的な位置に関係なく、駆動摩擦部材と固定摩擦
部材との間に一定の摩擦力が付与される。
いて、図5の斜視図を参照しながら説明する。
チューブ状の固定摩擦部材19の中に、従来例と大略同
様に構成した駆動ユニット20’を配置してなる。
摩擦部材19内を障害なく移動できるように、移動体2
4’および駆動摩擦部材26’の外形が丸くなってい
る。固定摩擦部材19は、軸方向にスリット19sが設
けられた金属管である。固定摩擦部材19の内径は、駆
動ユニット20’、すなわち駆動摩擦部材26’の外径
より若干小さくなっている。そのため、固定摩擦部材1
9が駆動ユニット20の駆動摩擦部材26’と摩擦結合
する位置の近傍部分では、スリット19sの間隔が広げ
られ、固定摩擦部材19は駆動摩擦部材26’を締め付
け、駆動ユニット20’の駆動摩擦部材26’の外周面
に固定摩擦部材19の内周面から付勢力が作用する。こ
の付勢力の大きさが、駆動摩擦部材26’と固定摩擦部
材19との軸方向相対位置に拘わらず略一定となるよう
に、スリット19sを設けている。
との相対的な位置に関係なく、駆動摩擦部材と固定摩擦
部材との間に一定の摩擦力が付与される。
いて、図6の斜視図を参照しながら説明する。
態にさらに改良を加えたものである。すなわち、図2に
示す実施形態では各分割当接片15を構成する固定摩擦
部材14の第2片14b同士の間に切り欠き14sが形
成されており、そのために駆動摩擦部材26はこの切り
欠き14sに引っかかることがないような形状に形成さ
れている。本実施形態では、各固定摩擦部材14の第2
片14b同士の向かい合う面(すなわち、駆動摩擦部材
26が当接する面)にシート状の金属板80を設置して
いる。この金属板80は固定摩擦部材14と駆動摩擦部
材26の間に挟まれ、両者の間にスムーズな滑りを生じ
させるものである。この金属板80の作用により、駆動
摩擦部材26は切り欠き14sに引っかかることがない
ため、駆動摩擦部材26は任意の形状に形成することが
でき、設計の自由度が向上する。また、金属板80の材
質、表面形状を適宜選択することで、駆動摩擦部材26
の移動の特性を決めることもできる。
10c,10dは、駆動摩擦部材26,26’と固定摩
擦部材14,16,18,19との相対的な位置に関係
なく一定の摩擦力を付与するので、駆動速度や駆動力が
一定となり、安定した駆動が可能となる。また、直線駆
動に限らず、曲線に沿って駆動するように構成すること
も容易である。上記各実施形態では固定摩擦部材が曲線
状の移動路を形成しているが、図1に示す従来例と同様
に直線状の移動路を形成するようにしてもよい。
ものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
る。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
擦部材、ばね部材) 18s 隙間 19 固定摩擦部材(管状部材) 19s スリット 20,20’ 駆動ユニット 22 圧電素子 24,24’ 移動体 26,26’ 駆動摩擦部材 80 金属板
Claims (5)
- 【請求項1】 駆動パルス発生手段に接続されて伸縮す
る電気機械変換素子と、上記電気機械変換素子の伸縮方
向一端に固着結合された移動体と、上記電気機械変換素
子の伸縮方向他端に固着結合された駆動摩擦部材と、上
記駆動摩擦部材の移動経路に沿って延在しかつ上記移動
体の移動方向に動かぬように固定されかつ上記駆動摩擦
部材を挟持して上記駆動摩擦部材に摩擦結合する2列の
固定摩擦部材とを備え、上記駆動パルス発生手段により
上記電気機械変換素子に伸縮変位を発生させて上記駆動
摩擦部材を駆動し、上記移動体を所定方向に移動させる
駆動装置において、 上記固定摩擦部材の少なくとも一方は、上記駆動摩擦部
材の移動経路内にわずかに入り込むようにして上記駆動
摩擦部材の移動経路に沿って配列された複数の分割当接
部を有し、 上記固定摩擦部材の上記各分割当接部が上記駆動摩擦部
材に当接して上記駆動摩擦部材の移動経路内から後退す
るときに、該分割当接部を上記駆動摩擦部材に付勢する
付勢手段を備えたことを特徴とする、駆動装置。 - 【請求項2】 上記固定摩擦部材は、上記駆動摩擦部材
の移動経路に沿ってその一部に適宜間隔で複数の切り欠
きが設けられ、該切り欠きによって分割された複数の分
割当接片がそれぞれ上記駆動摩擦部材の移動経路内にわ
ずかに入り込むようにして上記駆動摩擦部材の移動経路
に沿って配列され、 上記各分割当接片は、上記駆動摩擦部材に当接すると弾
性変形して上記駆動摩擦部材の移動経路内から後退し、
その反力で上記駆動摩擦部材を付勢することを特徴とす
る、請求項1記載の駆動装置。 - 【請求項3】 上記固定摩擦部材の上記分割当接部は、
上記駆動摩擦部材の移動経路内にわずかに入り込むよう
にして上記駆動摩擦部材の移動経路に沿ってそれぞれ配
列された複数の分割固定摩擦部材であり、 上記付勢手段は、上記各分割固定摩擦部材をそれぞれ上
記駆動摩擦部材の移動経路内に付勢する複数のばね部材
であることを特徴とする、請求項1記載の駆動装置。 - 【請求項4】 駆動パルス発生手段に接続されて伸縮す
る電気機械変換素子と、上記電気機械変換素子の伸縮方
向一端に固着結合された移動体と、上記電気機械変換素
子の伸縮方向他端に固着結合された駆動摩擦部材と、上
記駆動摩擦部材の移動経路に沿って延在しかつ上記移動
体の移動方向に動かぬように固定されかつ上記駆動摩擦
部材に摩擦結合する固定摩擦部材とを備え、上記駆動パ
ルス発生手段により上記電気機械変換素子に伸縮変位を
発生させて上記駆動摩擦部材を駆動し、上記移動体を所
定方向に移動させる駆動装置において、 上記固定摩擦部材は、上記駆動摩擦部材の外径より若干
小さい内径を有しかつ長手方向にスリットが形成された
管状部材であり、該管状部材の内部に上記駆動摩擦部材
が配置され、 上記管状部材は、上記駆動摩擦部材に当接して弾性変形
し上記スリットが部分的に押し広げられ、その反力で上
記駆動摩擦部材を締め付け、上記駆動摩擦部材に摩擦結
合することを特徴とする、駆動装置。 - 【請求項5】 駆動パルス発生手段に接続されて伸縮す
る電気機械変換素子と、上記電気機械変換素子の伸縮方
向一端に固着結合された移動体と、上記電気機械変換素
子の伸縮方向他端に固着結合された駆動摩擦部材と、上
記駆動摩擦部材に摩擦結合し、上記移動体の移動方向に
動かぬように固定された固定摩擦部材とを備え、上記駆
動パルス発生手段により上記電気機械変換素子に伸縮変
位を発生させて上記駆動摩擦部材を駆動し、上記移動体
を所定方向に移動させる駆動装置において、 上記固定摩擦部材は、上記駆動摩擦部材に当接する微少
部分およびその近傍部分が上記駆動摩擦部材により部分
的に待避させられ、その反力で該微少部分およびその近
傍部分が略一定の大きさの付勢力で上記駆動摩擦部材を
付勢するように構成されたことを特徴とする、駆動装
置。
Priority Applications (2)
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