(57)【要約】 【課題】  簡単な構造で装置の低背化と移動ストロークの拡大が可能なだけでなく、移動速度の速いアクチュエータおよび当該アクチュエータを用いた位置決め装置を提供する。【解決手段】  被駆動部材３５を樹脂等の密度の小さな材料で作製することで自走型アクチュエータの自重を低減し、電気機械変換素子の圧電セラミック素子１１，１２，１３，１４と被駆動部材３５との間に重錘部材２１，２２，２３，２４を配置することで、電気機械変換素子の振動を磁石３１，３２に効率良く伝達するよう構成する。【選択図】  図１
2010166754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの電気機械変換素子の、各々の変位方向の一端が磁石に固定されてなる駆動体と、該電気機械変換素子の変位方向の他端が固定されている被駆動部材と、該磁石に対して磁力によって吸着可能な固定部材とから構成され、前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせて振動させることにより、前記被駆動部材と前記駆動体からなる移動体が前記固定部材に対して移動するアクチュエータであって、前記被駆動部材は樹脂等の密度の低い材質であり、前記被駆動部材と前記電気機械変換素子との間に重錘部材を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記重錘部材の重量が、前記磁石の重量に対して６３５倍未満であることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
少なくとも２つの電気機械変換素子の、各々の変位方向の一端が磁石に固定されてなる駆動体と、該電気機械変換素子の変位方向の他端が固定されている被駆動部材と、該磁石に対して磁力によって吸着可能な固定部材とから構成され、前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせて振動させることにより、前記被駆動部材と前記駆動体からなる移動体が前記固定部材に対して移動するアクチュエータを用いた位置決め装置であって、前記被駆動部材は樹脂等の密度の低い材質であり、前記被駆動部材と前記電気機械変換素子との間に重錘部材を有することを特徴とするアクチュエータを用いた位置決め装置。
【請求項４】
前記重錘部材の重量が、前記磁石の重量に対して６３５倍未満であることを特徴とする、請求項３に記載のアクチュエータを用いた位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせて振動させることで移動部材を移動するためのインパクト式アクチュエータおよび当該アクチュエータを用いた位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ−Ｙテーブルなどの平面上の位置決め装置としては、ステッピングモータやボイスコイルモータなどの電磁方式による駆動が一般的に用いられていたが、近年の電子機器の小型化に伴い、アクチュエータとして圧電素子などの電気機械変換素子を駆動方式に用いることで、位置決め装置そのものを小型化しようとする開発が活発に行われている。
【０００３】
たとえば、特許文献１および特許文献２に開示されているように、圧電素子を伸びと縮みの速度を異ならせて振動させることで、被駆動部材を移動させるインパクト駆動と呼ばれる方式を用いた構造が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１および２に開示されている方法においては、駆動部材の長さに被駆動部材の可動範囲が限定され、動作ストロークを大きくできないという問題があった。また、Ｘ−Ｙの２次元に移動可能とするために、固定部材に対して２つの駆動部材と被駆動部材が必要であり、駆動装置の厚さを薄くすることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１１０９１９号公報
【特許文献２】特開２００６−８１３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらを解決し、移動ストロークを大きくでき、かつ簡単な構造で装置の低背化を可能とする方法としては、本発明者らは図６に示すアクチュエータ７６の構造を提案している。図６は、参考例のアクチュエータの基本構成を示したもので、図６（ａ）は上面方向からの外観平面図に関するもの、図６（ｂ）は図６（ａ）の側面図（Ａ４方向矢視図）に関するものである。略直方体の磁石６１の直交する２面の各々に、電気機械変換素子としての積層型圧電セラミックによる圧電セラミック素子５１および５２の変位方向の一端を、エポキシ樹脂等を用いて磁石６１に接着してなる駆動体７１と、これと同じ構成の駆動体７２（磁石６２と圧電セラミック素子５３，５４からなる）と、これらの圧電セラミック素子５１，５２，５３，５４の変位方向の他端がエポキシ樹脂等を用いて接着されている被駆動部材６５と、磁石６１，６２に対して磁力によって吸着可能な固定部材６６とから構成され、圧電セラミック素子５１，５２，５３，５４の伸びと縮みの速度を異ならせて振動させることにより、被駆動部材６５と駆動体７１，７２からなる移動体７３を固定部材６６に対して移動させる機構を有している。すなわち、同じ平面に配置された駆動体７１，７２によって、固定部材６６の平面上をＸ−Ｙ方向の２次元に並進移動可能な自走型のアクチュエータ７６である。
【０００７】
本発明者らの提案による図６の参考例のアクチュエータは、公知の従来技術と比較して、移動ストロークを大きくでき、かつ、簡単で装置の低背化が可能な構造であるが、長いストローク動作における移動速度に関しては十分とは言えない。
【０００８】
図６のアクチュエータは、伸長時と縮小時とで異なる速度で伸縮をする電圧を圧電セラミック素子５１，５２，５３，５４に印加して伸縮時間の差による摩擦と滑りを利用したインパクト駆動方式を用いている。図７は、参考例のアクチュエータに係る駆動方法を説明するものであり、圧電セラミック素子に印加する時間に対する駆動電圧、圧電セラミック素子の変位量、移動体の移動量の関係を示したタイミングチャートである。なお、圧電セラミック素子５４には圧電セラミック素子５１と上下対称な駆動電圧が印加されている。
【０００９】
図７を用いて、インパクト駆動による移動機構について説明する。図７に示されるように三角波状の入力電圧（駆動電圧）波形について、傾きが異なる時間ｔ１、ｔ２をｔ１＞ｔ２なる関係となるように設定すると、圧電セラミック素子５１の変位量は時間ｔ１をかけてゆっくりと伸び、時間ｔ２で急速に縮む。ここで、固定部材６６と磁石６１との間に発生する最大静止摩擦力以上の加速度が得られるように時間ｔ２を設定すれば、時間ｔ１では磁石６１は固定部材６６に吸着した状態で、圧電セラミック素子５１の伸びにより被駆動部材６５だけが移動し、時間ｔ２では固定部材６６と磁石６１との間で滑りが生じる。そのため、１サイクルの駆動電圧により、時間ｔ１の間の伸び量だけ、移動体７３は固定部材６６に対して、圧電セラミック素子５１の伸び方向（図６のＹ軸方向）に移動する。これを連続的に繰り返せば、移動体７３は、固定部材６６に対して一方向に連続的に移動する。
【００１０】
すなわち、インパクト駆動では、時間ｔ１の伸び量が大きいほど、移動体７３の固定部材６６に対する移動量は大きいため、自走式アクチュエータの移動速度も速くなる。別の言い方をすれば、圧電セラミック素子５１の振動を磁石６１に効率良く伝達することで、移動速度は向上する。圧電セラミック素子５２と磁石６１、圧電セラミック素子５３，５４と磁石６２についても、同様に説明することができる。説明は、繰返しの記述となるため割愛する。
【００１１】
図６に示すアクチュエータにおいて、被駆動部材６５の材質として鉄鋼（ＳＵＳ）などの高密度材料を選定すれば、圧電セラミック素子５１，５２，５３，５４の振動を磁石６１，６２に効率よく伝達することができるが、自走型アクチュエータの自重が増加し、速度が低下してしまう。一方、被駆動部材６５の材質として樹脂などの低密度で柔らかい材料を選定した場合には、圧電セラミック素子５１，５２，５３，５４の振動を磁石６１，６２に十分に伝えることができず、十分な移動速度が得られない。
【００１２】
この状況にあって、本発明の課題は、簡単な構造で装置の低背化と移動ストロークの拡大が可能なだけでなく、移動速度の速いアクチュエータおよび当該アクチュエータを用いた位置決め装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、上記課題を解決するために、被駆動部材を樹脂等の密度の小さな材料で作製することで自走型アクチュエータの自重を低減し、電気機械変換素子と被駆動部材との間に重錘部材を配置することで、電気機械変換素子の振動を磁石に効率良く伝達している。
【００１４】
本発明によれば、少なくとも２つの電気機械変換素子の、各々の変位方向の一端が磁石に固定されてなる駆動体と、該電気機械変換素子の変位方向の他端が固定されている被駆動部材と、前記磁石に対して磁力によって吸着可能な固定部材とから構成され、前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせて振動させることにより、前記被駆動部材と前記駆動体からなる移動体が前記固定部材に対して移動するアクチュエータであって、前記被駆動部材は樹脂等の密度の低い材質であり、前記被駆動部材と前記電気機械変換素子との間に重錘部材を有することを特徴とするアクチュエータが得られる。
【００１５】
本発明によれば、前記重錘部材の重量が、前記磁石の重量に対して６３５倍未満であることを特徴とするアクチュエータが得られる。
【００１６】
本発明によれば、少なくとも２つの電気機械変換素子の、各々の変位方向の一端が磁石に固定されてなる駆動体と、該電気機械変換素子の変位方向の他端が固定されている被駆動部材と、該磁石に対して磁力によって吸着可能な固定部材とから構成され、前記電気機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせて振動させることにより、前記被駆動部材と前記駆動体からなる移動体が前記固定部材に対して移動するアクチュエータを用いた位置決め装置であって、前記被駆動部材は樹脂等の密度の低い材質であり、前記被駆動部材と前記電気機械変換素子との間に重錘部材を有することを特徴とするアクチュエータを用いた位置決め装置が得られる。
【００１７】
本発明によれば、前記重錘部材の重量が、前記磁石の重量に対して６３５倍未満であることを特徴とする、アクチュエータを用いた位置決め装置が得られる。
【００１８】
前記被駆動部材としては、ポリカーボネートなどの密度が低く、加工性に優れた樹脂材料が望ましい。
【００１９】
前記重錘部材としては、タングステン合金や鉄鋼（ＳＵＳ）などの高密度でヤング率が高く、加工性に優れた金属材料が望ましい。
【００２０】
前記磁石部材としては、ネオジウム系、またはサマリウム系などの強い吸着力が発生可能な磁性材料が望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明においては、インパクト駆動方式によって、被駆動部材と駆動体からなる移動体が、固定部材に対して移動するが、被駆動部材を低密度な樹脂材料で作製し、被駆動部材と電機機械変換素子との間に、高密度な重錘部材を配置するため、自走式アクチュエータの自重を低減しながら、電気機械変換素子の振動を効率良く磁石に伝達することができる。
【００２２】
なお、重錘部材の重量を、磁石の重量に対して６３５倍未満とすることで、電気機械変換素子の振動を磁石に効率的に伝え、かつ、自走式アクチュエータの自重増加を抑えることができるため、良好な移動速度で駆動することが可能となる。
【００２３】
以上のように、本発明により、簡単な構造で装置の低背化と移動ストロークの拡大が可能なだけでなく、移動速度の大きな自走式アクチュエータまたは該アクチュエータを用いた位置決め装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のアクチュエータの基本構成を示したもので、図１（ａ）は上面方向からの外観平面図に関するもの、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図（Ａ１方向矢視図）に関するものである。
【図２】本発明のアクチュエータの駆動方法を説明する図を示したもので、図２（ａ）は移動状況の簡略図、図２（ｂ）は圧電セラミック素子１１のタイムチャート、図２（ｃ）は圧電セラミック素子１４のタイムチャート、図２（ｄ）は移動体のタイムチャートである。
【図３】本発明の実施例のアクチュエータの評価条件の説明図で、図３（ａ）は駆動電圧波形、図３（ｂ）は駆動周波数条件を示したものである。
【図４】比較例１および本発明の実施例１から４のアクチュエータについて、移動速度を評価した結果である。
【図５】比較例１のアクチュエータについて、被駆動部材の重量と移動速度の関係を示したものである。
【図６】参考例のアクチュエータの基本構成を示したもので、図６（ａ）は上面方向からの外観平面図に関するもの、図６（ｂ）は図６（ａ）の側面図（Ａ４方向矢視図）に関するものである。
【図７】参考例のアクチュエータに係る駆動方法を説明するものであり、圧電セラミック素子に印加する時間に対する駆動電圧、圧電セラミック素子の変位量、移動体の移動量の関係を示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明のアクチュエータまたは該アクチュエータを用いた位置決め装置は、被駆動部材を樹脂等の密度の小さな材料で作製することで自走型アクチュエータの自重を低減し、電気機械変換素子と被駆動部材との間に重錘部材を配置することで、電気機械変換素子の振動を磁石に効率良く伝達している。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明のアクチュエータの基本構成を示したものであり、図１（ａ）は上面方向からの外観平面図に関するもの、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図（Ａ１方向矢視図）に関するものである。図１においても、図６のアクチュエータと同様に、略直方体の磁石３１の直交する２面の各々に、電気機械変換素子としての圧電セラミック素子１１および１２の変位方向(図１の矢印方向)の一端を、エポキシ樹脂等を用いて接着してなる駆動体４１と、これと同じ構成の駆動体４２（磁石３２と圧電セラミック素子１３，１４からなる）と、これらの圧電セラミック素子１１，１２，１３，１４の変位方向の他端がエポキシ樹脂等を用いて重錘部材２１，２２，２３，２４と接着され、その重錘部材２１，２２，２３，２４の他端がエポキシ樹脂等を用いて接着されている被駆動部材３５と、磁石３１，３２に対して磁力によって吸着可能な固定部材３６とから構成され、圧電セラミック素子１１，１２，１３，１４の伸びと縮みの速度を異ならせて振動させることにより、被駆動部材３５と駆動体４１，４２からなる移動体４３を固定部材３６に対して移動させる機構を有している。但し、本実施の形態では、被駆動部材３５は構造材としての強度は必要だが、自重が軽いほど望ましいので、ポリカーボネートなどの低密度な樹脂材料で、重錘部材２１，２２，２３，２４は鉄鋼等の高密度材料で作製されている。また、重錘部材２１，２２，２３，２４の重量は、磁石３１，３２の６３５倍未満の範囲である。
【００２８】
圧電セラミック素子１１，１２，１３，１４は、同じ形状であり、かつ、所定の電圧に対する変位量も同じであると良い。所定の変位を発生できれば材質や構造を適宜選択できるものであるが、小型で駆動電圧を小さくできることから積層型圧電セラミックを用いるものとする。
【００２９】
磁石３１，３２は、同じ材質からなり、同じ形状で、同じ表面粗さと同じ吸着力を有することが望ましい。磁石３１，３２の材質は特に限定されないが、強い吸着力が発生可能なネオジウム系またはサマリウム系とすることが好ましい。
【００３０】
重錘部材２１，２２，２３，２４は、形状は特に限定されないが、材質としては、鉄鋼などの高密度材料が望ましい。さらに、重錘部材２１，２２，２３，２４は、高密度材料のタングステン合金等とすることが好ましい。
【００３１】
被駆動部材３５と固定部材３６は直接、接触していないことが望ましい。被駆動部材３５と固定部材３６を接触させるように構成することでも、本発明の効果は得られるが、移動時の摩擦力の増加による速度低下が生じやすくなる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例を挙げ、本発明のアクチュエータについて、図面を参照して具体的に説明する。
【００３３】
アクチュエータ４６の構造は実施の形態で説明した図１と同様である。圧電セラミック素子１１，１２，１３，１４として、断面寸法が縦０．９ｍｍ×横０．９ｍｍ、高さ１．２ｍｍ の圧電積層型セラミックを準備した。これらの圧電セラミック素子の変位発生方向(図１の矢印方向)は、積層方向である。磁石３１，３２として、断面寸法が縦１．２ｍｍ×横１．０ｍｍ、高さ１．５ｍｍ、重量０．０１４ｇのネオジム系磁石を準備した。重錘部材２１，２２，２３，２４としては、断面形状が台形（上底１．２ｍｍ、下底２．４ｍｍ、高さ１．２ｍｍ）で、厚さ０．５ｍｍのタングステン合金を準備した。圧電セラミック素子１１，１２の変位発生方向の一方の端面側に対して、作製後に被駆動部材３５と固定部材３６が接触しないような位置に磁石３１を熱硬化性エポキシ樹脂で接着し、圧電セラミック素子１１のもう一方の端面に重錘部材２１を、圧電セラミック素子１２のもう一方の端面に重錘部材２２を熱硬化性エポキシ樹脂で接着して、駆動体４１とした。駆動体４２については、圧電セラミック素子１３，１４と磁石３２と重錘部材２３，２４により、駆動体４２と同様にして作製した。
【００３４】
これらの駆動体４１，４２を、図１に示す配置で、被駆動部材３５にエポキシ樹脂を用いて接着して移動体４３とした。被駆動部材３５は、ポリカーボネート製で、縦２２ｍｍ×横２２ｍｍ×厚さ２．０ｍｍの矩形の平板から、駆動体４１，４２を配置する部分として対角上の６ｍｍ×６ｍｍの部分を矩形に切り取った形状であり、重量は１．２４ｇであった。
【００３５】
移動体４３は、磁石に吸着可能なＳＵＳ４３０からなる固定部材３６に、磁石３１，３２の磁力により吸着しており、圧電セラミック素子１１に伸びと縮みの速度を異ならせるような駆動電圧を印加し、同時に、圧電セラミック素子１３に圧電セラミック素子１１と伸びと縮みの速度が反転するように駆動電圧を印加することで、移動体４３は固定部材３６に対して、図１のＹ方向へと移動する。同様に、圧電セラミック素子１２と圧電セラミック素子１４に伸びと縮みの速度が反転するように駆動電圧を印加すると、移動体４３は固定部材３６に対して、図１のＸ方向へと移動する。
【００３６】
駆動方法について、図２を使用して詳細に説明する。図２は、本発明のアクチュエータの駆動方法を説明する図を示したもので、図２（ａ）は移動状況の簡略図、図２（ｂ）は圧電セラミック素子１１のタイムチャート、図２（ｃ）は圧電セラミック素子１４のタイムチャート、図２（ｄ）は移動体のタイムチャートである。Ｙ方向の移動させる場合について説明する。圧電セラミック素子１１，１４に、図２（ｂ）、図２（ｃ）のタイムチャートのように、ｔ１の時間において駆動電圧を印加すると、圧電セラミック素子１１が伸び、圧電セラミック素子１４が縮み、移動体４３はゆっくり+Ｙ方向に移動する。このとき磁石３１，３２は、固定部材３６と磁力により吸着された状態で移動しない。また、圧電セラミック素子１１，１４に、図２（ｂ）、図２（ｃ）のタイムチャートのように、ｔ２の時間において駆動電圧を印加すると、圧電セラミック素子１１が縮み、圧電セラミック素子１４が伸びるが、磁石３１，３２と固定部材３６との最大静止摩擦力以上の加速度で圧電セラミックス素子１１，１４の急速な変化のため、磁石３１，３２と固定部材３６との間で滑りが生じるために移動体４３は−Ｙ方向に移動することはできない。よって、図２（ｄ）に示す移動体４３の移動になる。なお、駆動方向を反転させるには、圧電セラミック素子１１，１４に印加する駆動電圧の極性を反対にすれば良い。同様に、圧電セラミックス素子１２，１３により、Ｘ方向の移動を行うことができる。
【００３７】
図２では、三角波状の入力電圧（駆動電圧）波形を与えた場合の駆動について説明したが、各部品形状に応じて周波数を調整した矩形波状の入力電圧（駆動電圧）を印加するようにしても、同様に圧電セラミック素子を振動させることができる。本実施例においては、駆動電圧として矩形波を印加した。
【００３８】
図３は、本発明の実施例のアクチュエータの評価条件の説明図で、図３（ａ）は駆動電圧波形、図３（ｂ）は駆動周波数条件を示したものである。駆動条件として、印加電圧を±３Ｖとして、駆動周波数は後述する各評価用移動体が共通して動作することが可能な６５ｋＨｚ、移動体の共振周波数を測定しその数値から算出した正の電圧（＋３Ｖ）を印加する時間を共振周期とし、残りの時間に負の電圧（−３Ｖ）を印加した。なお、駆動方向を反転させるには、正の電圧と負の電圧を印加する時間を逆にすればよい。評価用の移動体の共振周波数は、インピーダンスアナライザ（４１９４Ａ：ヒューレットパッカード製）を用いて測定して求めた。
【００３９】
また、図６に記載のアクチュエータとの比較のために、図６の構造のアクチュエータについても同様に作製および評価し、比較例１とした。なお、圧電セラミック素子、磁石、被駆動部材、固定部材のいずれについても、上記の実施例と同じ形状および特性を有するものを使用し、駆動電圧についても上記の実施例と同様に設定した。
【００４０】
なお、重錘部材２１，２２，２３，２４の厚さについては、実施例に示す０．５ｍｍに加えて、１．３ｍｍ，２．５ｍｍ，４．０ｍｍの３種類を用意し、それぞれを用いた場合について、実施例１、２，３，４とした。各実施例における重錘部材の重量は、厚さの小さい方から順に、０．０１８ｇ，０．０４５ｇ，０．０８４ｇ，０．１４０ｇであった。
【００４１】
比較例１と実施例１から４のアクチュエータの各駆動体に、実施例同様に駆動電圧を印加した場合の各移動体の移動速度を測定した。移動速度は、レーザー変位計によって測定した移動量と、電圧印加時間から求めた。
【００４２】
図４は、比較例１および本発明の実施例１から４のアクチュエータについて、移動速度を評価した結果である。移動方向はＹ方向であり、評価したストロークは５ｍｍである。なお、作製したアクチュエータはいずれもＸ−Ｙ方向に駆動可能だが、Ｘ方向への駆動は、Ｙ方向への駆動と比較して移動方向が略９０度異なるだけで、動作上の原理は同一であるため割愛する。
【００４３】
図４に示されるとおり、重錘部材を配置しない比較例１に比べて、重錘部材を配置した実施例１から４では、いずれも移動速度が向上しているので、重錘部材は必要である。また、重錘部材が重い方が移動速度は大きいが、重くなるにつれて移動速度の増加量は徐々に減少し、実施例３と４の移動速度はほとんど変わらなくなる。
【００４４】
次に、被駆動部材の重量とアクチュエータの移動速度との関係について調べた。すなわち、比較例１に示されるアクチュエータの被駆動部材６５の上面に錘を載せることで、擬似的に被駆動部材の重量を増加させ、各重量での移動速度を測定した。この結果を図５に示す。図５は、比較例１のアクチュエータについて、被駆動部材の重量と移動速度の関係を示したものである。なお、図５の縦軸は、錘を載せないときの移動速度を１００％としたときの（各重量での）速度の割合（％）であり、横軸は被駆動部材６５の上面に載せた錘の重量（ｇ）である。
【００４５】
図５より、被駆動部材の重量が増加するにつれて、移動速度が減少していることがわかる。線形近似曲線を作成した場合のＲ２乗値（重相関係数）は０．９７であり、被駆動部材の重量と移動速度との間に強い線形性があるといえる。また線形近似曲線の数式は、Ｙ＝−２．２Ｘ＋１００（％）であるので、被駆動部材の重量が１ｇ増加するにつれて、移動速度は２．２％ずつ減少する。
【００４６】
ここで、比較例１に示されるアクチュエータの被駆動部材６５を一般的なＳＵＳ材（例えばＳＵＳ３０４、密度７．９３ｇ／ｃｍ3）で作製した場合、その重量は６．５６ｇとなる。すなわち、ポリカーボネートで作製した被駆動部材の重量（１．２４ｇ）に比べて、５．３２ｇの重量増加となり、移動速度が約１２％低下する。
【００４７】
また、上述のとおり、図１に示すアクチュエータにおいて、重錘部材を重くすることで移動速度が増加し、実施例４に示される条件付近にて移動速度が飽和することが示された。しかしながら、重錘部材をさらに重くすると、図５に示されるように速度低下が引き起こされる。重錘部材を配置しない場合（比較例１）の移動速度まで低下する条件は、図５で導出された線形近似式Ｙ＝−２．２Ｘ＋１００（％）と、比較例１の移動速度１．７ｍｍ／ｓｅｃと実施例４の移動速度７．８ｍｍ／ｓｅｃから、３５．６ｇと算出される。ただし、これは４つの重錘部材の合計重量であるから、１つあたりに換算すると８．９ｇとなり、磁石に対して約６３５倍の重量である。
【００４８】
以上、説明したように、本発明によれば、被駆動部材に低密度の樹脂材料を使用し、電気機械変換素子と被駆動部材との間に重錘部材を配置することで、電気機械変換素子の振動を磁石に効率的に伝え、かつ、自走式アクチュエータの自重増加を抑えることができるため、良好な移動速度で駆動することが可能となる。
【００４９】
以上述べたことから、本発明では、比較例に対しては移動速度が大きく、簡単な構造で装置の低背化と移動ストロークの拡大が可能な自走式アクチュエータまたは該アクチュエータを用いた位置決め装置を得ることができる。
【００５０】
なお、本発明は上記の実施の形態や実施例に限定されるものではないことは言うまでもなく、被駆動部材および重錘部材の材料、形状、寸法などは他の部分の形状や重量に応じて変更することができる。また、アクチュエータや該アクチュエータを用いた位置決め装置の用途に応じて、圧電素子や磁石の構造や形状、材質、固定部材の材質、形状などを選択、設計することができる。
【００５１】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
上記した実施形態では、本発明の各アクチュエータはＸ−Ｙテーブルなどの平面上の位置決め装置に適用可能である旨説明したが、本発明は、何等、これに限定されることなく、位置決めを行う必要があるすべての構造に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１１、１２、１３、１４    圧電セラミック素子
２１、２２、２３、２４    重錘部材
３１、３２  磁石
３５    被駆動部材
３６    固定部材
４１、４２    駆動体
４３    移動体
４６    アクチュエータ
５１、５２、５３、５４    圧電セラミック素子
６１、６２    磁石
６５    被駆動部材
６６    固定部材
７１、７２    駆動体
７３    移動体
７６    アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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