(57)【要約】【課題】２つの移動体を駆動する場合の配線を省線化することのできる慣性駆動アクチュエータを提供する。【解決手段】１つの電磁石と、電磁石の磁束発生方向に配置された第１移動体と、電磁石の磁束発生方向に配置された第２移動体と、変位発生手段と、電磁石及び変位発生手段を駆動する駆動回路と、を有し、変位発生手段が発生する変位に対して、電磁石から第１移動体及び第２移動体に働く磁力を制御することによって、第１移動体及び第２移動体に対する摩擦を制御する慣性駆動アクチュエータであって、第１移動体及び第２移動体を永久磁石とし、第１移動体及び第２移動体の磁極を互いに逆向きとし、第１移動体及び第２移動体は変位発生手段による変位方向に並んで配置され、１つの電磁石による第１移動体及び第２移動体の移動範囲が同一平面内において一部重複している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの電磁石と、
前記電磁石の磁束発生方向に配置された第１移動体と、
前記電磁石の磁束発生方向に配置された第２移動体と、
変位発生手段と、
前記電磁石及び前記変位発生手段を駆動する駆動回路と、
を有し、
前記変位発生手段が発生する変位に対して、前記電磁石から前記第１移動体及び第２移動体に働く磁力を制御することによって、前記第１移動体及び前記第２移動体に対する摩擦を制御する慣性駆動アクチュエータであって、
前記第１移動体及び前記第２移動体を永久磁石とし、
前記第１移動体及び前記第２移動体の磁極を互いに逆向きとし、
前記第１移動体及び前記第２移動体は前記変位発生手段による変位方向に並んで配置され、
前記１つの電磁石による前記第１移動体及び前記第２移動体の移動範囲が同一平面内において一部重複していることを特徴とする慣性駆動アクチュエータ。
【請求項２】
前記電磁石が前記変位発生手段に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１移動体及び前記第２移動体と、前記電磁石と、の間に中間部材が配置され、前記中間部材に前記変位発生手段が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【請求項４】
前記電磁石と前記中間部材が前記変位発生手段に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【請求項５】
前記電磁石と前記中間部材が互いに接続されていることを特徴とする請求項４に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【請求項６】
前記中間部材が前記電磁石と前記変位発生手段との間に介在することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【請求項７】
前記第１移動体及び前記第２移動体上にそれぞれ磁性体を配置することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【請求項８】
前記第１移動体及び前記第２移動体と、前記磁性体と、を互いに接続することを特徴とする請求項７に記載の慣性駆動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性駆動アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、特許文献１記載の従来の慣性駆動アクチュエータの構成を示す斜視図である。図６に示す従来の慣性駆動アクチュエータにおいては、圧電素子９０２の一端が固定部材９０１に固定され、他端は振動基板９０３の一端に固定されている。振動基板９０３上には圧電素子９０２の振動方向に移動可能な移動体９０４が配置されている。移動体９０４は、吸着部９０４ａとコイル９０５と突起９０７とで構成される。突起９０７は、吸着部９０４ａの振動基板９０３と対向する面と反対側に設けられる。また、突起９０７にはコイル９０５が形成されている。
【０００３】
駆動回路９２０は、圧電素子９０２とコイル９０５とにそれぞれ接続される。ここで、固定部材９０１又は振動基板９０３は、磁性体からなっており、吸着部９０４ａもまた磁性体である。吸着部９０４ａの底面は振動基板９０３に接触しており、コイル９０５に電流を印加すると磁界が発生する。発生した磁界は磁性体である移動体９０４を通るため、吸着部９０４ａにも磁界を生じる。吸着部９０４ａに発生した磁界によって、振動基板９０３又は固定部材９０１に対し磁気吸着力が発生する。これにより、移動体９０４と振動基板９０３とが互いに密着し、その間に摩擦力が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７７９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来の慣性駆動アクチュエータにおいては、通常１つの移動体に対して１つの電磁石が必要となるため、２つの移動体を使用した場合には、２つの電磁石が必要となる。このような構成では、各移動体の移動範囲は対応する電磁石の上のみに限定され、各移動範囲を共有することができない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、２つの移動体を駆動する場合に、各移動体が移動範囲を共有することのできる慣性駆動アクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、１つの電磁石と、電磁石の磁束発生方向に配置された第１移動体と、電磁石の磁束発生方向に配置された第２移動体と、変位発生手段と、電磁石及び変位発生手段を駆動する駆動回路と、を有し、変位発生手段が発生する変位に対して、電磁石から第１移動体及び第２移動体に働く磁力を制御することによって、第１移動体及び第２移動体に対する摩擦を制御する慣性駆動アクチュエータであって、第１移動体及び第２移動体を永久磁石とし、第１移動体及び第２移動体の磁極を互いに逆向きとし、第１移動体及び第２移動体は変位発生手段による変位方向に並んで配置され、１つの電磁石による第１移動体及び第２移動体の移動範囲が同一平面内において一部重複していることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいては、電磁石が変位発生手段に接続されていることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいては、第１移動体及び第２移動体と、電磁石と、の間に中間部材が配置され、中間部材に変位発生手段が接続されていることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいては、電磁石と中間部材が変位発生手段に接続されていることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいては、電磁石と中間部材が互いに接続されていることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいては、中間部材が電磁石と変位発生手段との間に介在することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいては、第１移動体及び第２移動体上にそれぞれ磁性体を配置することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータにおいては、第１移動体及び第２移動体と、磁性体と、を互いに接続することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、２つの移動体を駆動する場合に配線を省線化することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図２】第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図３】第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図４】第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図５】第４実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す正面図である。
【図６】従来の慣性駆動アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る慣性駆動アクチュエータの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１００の構成を示す側面図である。
第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１００は、１つの電磁石１１０と、第１移動体１２０と、第２移動体１３０と、変位発生手段としての圧電素子１４０と、駆動回路１６０と、を備える。
【００１８】
電磁石１１０は、芯材１１１にコイル１１２を巻いた構成であり、電磁石１１０からは、図１の上下方向に磁束が出る。コイル１１２を構成する導線の両端１１２ａ、１１２ｂは駆動回路１６０の２つの端子１６１、１６２にそれぞれ接続されている。図示しないが、駆動回路１６０は圧電素子１４０にも接続されている。駆動回路１６０は、電磁石１１０及び圧電素子１４０を駆動する。
【００１９】
芯材１１１の上面１１３上には、第１移動体１２０及び第２移動体１３０が左右に並んで載置されている。第１移動体１２０と第２移動体１３０は、永久磁石であり、磁極が互いに逆向きになるように載置されている。具体的には、第１移動体１２０では、芯材１１１の上面１１３側に配置される下面１２２側にＳ極を、上面１２１側にＮ極を配置している。第２移動体１３０では、芯材１１１の上面１１３側に配置される下面１３２側にＮ極を、上面１３１側にＳ極１３１を配置している。
【００２０】
したがって、第１移動体１２０と第２移動体１３０は、電磁石１１０の磁束発生方向に沿ってＮ極とＳ極が配置されている。電磁石１１０を駆動させて磁束を発生させると、第１移動体１２０と第２移動体１３０の一方は電磁石１１０に吸着し、他方は電磁石１１０に対して反発する。
【００２１】
芯材１１１の一方の側面１１４には、圧電素子１４０の一方の側面１４２が接続されている。圧電素子１４０の他方の側面１４１は固定部材１５０に接続されている。圧電素子１４０が駆動回路１６０によって駆動されると、圧電素子１４０に接続された電磁石１１０は固定部材１５０から離れる方向に変位する。ここで、第１移動体１２０及び第２移動体１３０は圧電素子１４０による変位方向に並んで配置されている。
【００２２】
また、芯材１１１の他方の側面１１５は、不図示の弾性部材に接続されている。この弾性部材は、その弾性力によって、電磁石１１０を固定部材１５０側へ付勢している。
固定部材１５０と圧電素子１４０の間、圧電素子１４０と芯材１１１の間、及び、芯材１１１と弾性部材の間の接続は、例えば接着によってそれぞれ行っている。
【００２３】
以上の構成においては、圧電素子１４０が発生する変位に対して、電磁石１１０から第１移動体１２０及び第２移動体１３０に働く磁力を制御することによって、第１移動体１２０及び第２移動体１３０に対する摩擦を独立して制御する。
【００２４】
ここで、電磁石の磁束によって移動体の摩擦を制御する慣性駆動アクチュエータにおいて、従来は、移動体１つに対し１つの電磁石が必要であった。そのため、２つの移動体を独立制御するためには、２つの電磁石が必要であり、２組（往復４本）の配線が必要であった。
これに対して、第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００においては、１つの電磁石１１０によって２つの移動体１２０、１３０に働く磁力を独立制御している。このような制御により、第１移動体１２０及び第２移動体１３０の移動を互いに独立して制御することができる。
【００２５】
さらに、１つの電磁石１１０によって２つの移動体１２０、１３０に働く磁力を制御できるため、第１移動体１２０の移動範囲Ａ１２０と第２移動体１３０の移動範囲Ａ１３０が芯材１１１の上面１１３上において一部重複している。別言すると、１つの電磁石１１０による第１移動体１２０及び第２移動体１３０の移動範囲が同一平面内において一部重複している。これにより、２つの移動体１２０、１３０の移動範囲を共有させることができ、従来の慣性駆動アクチュエータにおいて２つの移動体を使用した場合に比して、移動体の移動範囲を広げることができる。
【００２６】
例えば、第１移動体１２０を左方向へ、第２移動体１３０を右方向へそれぞれ移動させる場合について説明する。
まず、駆動回路１６０の端子１６２から端子１６１へ電流を印加する。すると電磁石１１０の磁束は、第１移動体１２０及び第２移動体１３０と対向する上面１１３がＮ極、下面がＳ極となる。このため、第１移動体１２０は電磁石１１０に吸着し、第２移動体１３０は反発する。この状態において、圧電素子１４０へ駆動回路１６０より電圧を印加することにより、圧電素子１４０を伸長させる。このとき、圧電素子１４０は、側面１４１が固定部材１５０に接続されているため、図１の右方向へは伸長せず、電磁石１１０側へ伸張する。したがって、電磁石１１０は圧電素子１４０の伸長に伴い図１の左方向に変位する。第１移動体１２０は、電磁石１１０に吸着しているため芯材１１１の上面１１３との摩擦が強固であることから、電磁石１１０と共に圧電素子１４０の伸長方向へ、すなわち左方向へ変位する。それに対し、第２移動体１３０は、電磁石１１０と反発しているため芯材１１１の上面１１３との摩擦が弱いことから圧電素子１４０の伸長に対し、慣性によりその場に留まる。
【００２７】
次に、駆動回路１６０の端子１６１から端子１６２へ電流を印加すると、電磁石１１０の磁束は、第１移動体１２０及び第２移動体１３０と対向する上面１１３がＳ極、下面がＮ極となる。このため、第１移動体１２０は電磁石１１０に対して反発し、第２移動体１３０は電磁石１１０に吸着する。この状態において、駆動回路１６０から圧電素子１４０へ印加する電圧を０Ｖとすると、圧電素子１４０は収縮する。芯材１１１は、その一方の側面１１４が圧電素子１４０に接着され、かつ、他方の側面１１５が弾性部材に押圧されているため、圧電素子１４０の収縮により電磁石１１０が収縮方向に変位する。これにより、第２移動体１３０は、電磁石１１０と吸着しているため芯材１１１の上面１１３との摩擦が強固であることから、電磁石１１０と共に、圧電素子１４０の収縮方向へ、すなわち右方向へ変位する。それに対し第１移動体１２０は、電磁石１１０と反発し摩擦が弱いため圧電素子１４０の収縮に対し、慣性によりその場に留まる。
【００２８】
以上のような、２つの移動体１２０、１３０への電流の印加、及び、圧電素子１４０への電圧の印加を繰り返すことにより、第１移動体１２０を左方向へ、第２移動体１３０を右方向へそれぞれ移動させることができる。
これに対して、２つの移動体１２０、１３０への電流の印加、及び、圧電素子１４０への電圧の印加の組み合わせを逆にすることにより、第１移動体１２０を右方向へ、第２移動体１３０を左方向へそれぞれ移動させることができる。
【００２９】
したがって、圧電素子１４０の伸縮と電磁石１１０の駆動を繰り返すことにより、２つの移動体１２０、１３０を任意の方向へそれぞれ移動させることが可能となる。別言すると、変位発生手段としての圧電素子１４０が発生する変位に対して、電磁石１１０から第１移動体１２０及び第２移動体１３０に働く磁力を制御することによって、第１移動体１２０及び第２移動体１３０に対する摩擦を独立して制御することができる。したがって、１つの電磁石１１０によって第１移動体１２０及び第２移動体１３０を互いに独立して制御することができる。
【００３０】
また、電磁石１１０を駆動させていないときの、電磁石１１０（芯材１１１の上面１１３）に対する、第１移動体１２０と第２移動体１３０の摩擦状態は、構成により変化するが、摩擦力が強い場合は、電磁石１１０と第１移動体１２０又は第２移動体１３０の反発により摩擦力を低下させる状態を主に使用し、摩擦力が弱い場合は、電磁石１１０と第１移動体１２０又は第２移動体１３０の吸着による摩擦力を増加させる状態を主に使用するとよい。
【００３１】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ２００の構成を示す側面図である。
第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータにおいては、第１移動体１２０及び第２移動体１３０と、電磁石１１０と、の間に中間部材２７０が配置され、中間部材２７０に変位発生手段としての圧電素子２４０が接続されている点が第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１００と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１００と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
電磁石１１０の芯材１１１を磁性体とすると、磁石である第１移動体１２０及び第２移動体１３０との間の摩擦が大きすぎる場合がある。このような場合に、電磁石１１０に磁束を発生させた状態で圧電素子２４０を伸縮させると、電磁石１１０との反発によってその場に留まるべき移動体が、芯材１１１との摩擦が大きいために圧電素子２４０とともに変位してしまうおそれがある。そのような事態を避けるため、中間部材２７０を配置することにより、芯材１１１と第１移動体１２０及び第２移動体１３０との間の摩擦を調整する。
【００３３】
また、中間部材２７０の側面２７２に圧電素子２４０の一方の側面２４２が接続されている。圧電素子２４０の他方の側面２４１は固定部材１５０に接続されている。側面２４１、２４２の接続は例えば接着によって行う。
第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００においては、圧電素子１４０を芯材１１１の側面に接続して電磁石１１０を変位させていたのに対して、第２実施形態の慣性駆動アクチュエータ２００においては、圧電素子２４０を中間部材２７０の側面２７２に接続している。
中間部材２７０を電磁石１１０の芯材１１１に固定せず、その上面１１３上で左右に移動可能とすると、中間部材２７０の側面２７２と圧電素子２４０の側面２４２が略同一の面積であるため、圧電素子２４０の変位が効率良く中間部材２７０に伝わりやすい。
【００３４】
さらに、第１移動体１２０の移動範囲Ａ１２０と第２移動体１３０の移動範囲Ａ１３０は、芯材１１１の上面１１３に略対応する中間部材２７０の上面２７１上において一部重複している。これにより、２つの移動体１２０、１３０の移動範囲を共有させることができ、従来の慣性駆動アクチュエータにおいて２つの移動体を使用した場合に比して、移動体の移動範囲を広げることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００３５】
（第３実施形態）
図３は、第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ３００の構成を示す側面図である。
第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ３００においては、電磁石１１０及び中間部材２７０が、変位発生手段としての圧電素子３４０に接続されている点が第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ２００と異なる。その他の構成は第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ２００と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
慣性駆動アクチュエータ３００においては、圧電素子３４０の一方の側面３４２に、中間部材２７０の側面２７２及び芯材１１１の側面１１４が接続されている。また、圧電素子３４０の他方の側面３４１は、固定部材１５０に接続されている。これらの接続は例えば接着によって行う。
【００３７】
中間部材２７０は、コーティングによって芯材１１１の上面１１３に形成してもよいし、芯材１１１とは別個の部材で構成してもよい。後者の場合、中間部材２７０は、芯材１１１に対して、例えば接着によって接続することが好ましい。
以上の構成により、圧電素子３４０を伸縮させると電磁石１１０及び中間部材２７０は伸縮に対応する方向に変位する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第２実施形態と同様である。
【００３８】
（第４実施形態）
図４は、第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４００の構成を示す側面図である。
第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４００においては、中間部材４７０が電磁石１１０と圧電素子４４０との間に介在している点が第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ１００と異なる。その他の構成は第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータと同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
中間部材４７０は、第２実施形態の中間部材２７０と同様に、芯材１１１の上面１１３上に設けることにより、芯材１１１と第１移動体１２０及び第２移動体１３０との間の摩擦を調整する。
【００４０】
さらに、中間部材４７０は、圧電素子４４０との間に側壁４７２を備えている。この側壁４７２は、電磁石１１０と圧電素子４４０との間に介在し、一方の側面４７３は圧電素子４４０の側面４４２に接続され、他方の側面４７４は芯材１１１の側面１１４に接続されている。また、圧電素子４４０の他方の側面４４１は、固定部材１５０に接続されている。これらの接続は、例えば接着によって行う。
【００４１】
このような構成により、芯材１１１の側面を中間部材４７０で覆うと、中間部材４７０と圧電素子４４０の接触面積を増やすことができ、これにより中間部材４７０を効率的に変位させることができ、第１移動体１２０及び第２移動体１３０を所望位置に確実に変位させることができる。
【００４２】
さらに、第１移動体１２０の移動範囲Ａ１２０と第２移動体１３０の移動範囲Ａ１３０は、芯材１１１の上面１１３に略対応する範囲で、中間部材４７０の上面４７１上において一部重複している。これにより、２つの移動体１２０、１３０の移動範囲を共有させることができ、従来の慣性駆動アクチュエータにおいて２つの移動体を使用した場合に比して、移動体の移動範囲を広げることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第２実施形態と同様である。
【００４３】
図５は、第４実施形態の変形例に係る慣性駆動アクチュエータの構成を示す正面図である。図５は、芯材１１１の側面１１５側からみた図である。
図５に示す変形例では、第１移動体１２０上に磁性体４８０を配置している。磁性体４８０は、第１移動体１２０の上面１２１上に載置した上壁４８１と、この上壁４８１の両端から下方にそれぞれ延びる側壁４８２、４８３と、から構成される。側壁４８２、４８３は、電磁石１１０の芯材１１１まで覆うような形状を備える。磁性体４８０は、第１移動体１２０の上面１２１に対して、磁気吸着させてもよいし、例えば接着により接続してもよい。
また、図５には図示しないが、第２移動体１３０に対しても、磁性体４８０と同様の磁性体を配置する。
このような構成により、第１移動体１２０及び第２移動体１３０と電磁石１１０の磁束を閉じることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明に係る慣性駆動アクチュエータは、２つの移動体を駆動する慣性駆動アクチュエータに有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１００    慣性駆動アクチュエータ
１１０    電磁石
１１１    芯材
１１２    コイル
１１３    上面
１１４、１１５  側面
１２０    第１移動体
１３０    第２移動体
１４０    圧電素子
１４１、１４２  側面
１５０    固定部材
１６０    駆動回路
２００    慣性駆動アクチュエータ
２４０    圧電素子
２４１、２４２  側面
２７０    中間部材
２７１    上面
２７２    側面
３００    慣性駆動アクチュエータ
３４０    圧電素子
３４１、３４２  側面
４００    慣性駆動アクチュエータ
４４０    圧電素子
４４１、４４２  側面
４７０    中間部材
４７１    上面
４７２    側壁
４７３、４７４  側面
【図１】
2013066276.tif 000003
【図２】
2013066276.tif 000004
【図３】
2013066276.tif 000005
【図４】
2013066276.tif 000006
【図５】
2013066276.tif 000007
【図６】
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