(57)【要約】  【課題】構造簡単で小型化が容易であり、且つ消費電力が少なく、高精度の移動制御可能な蠕動型アクチュエータを提供すること。  【解決手段】一対の突出部６a, ６bを有する非磁性体よりなる保持枠体６と、保持枠体６に取り付けられ一対の離間した脚部１A,１Bの外側面が前記一対の突出部６a, ６bに当接せしめられた弾性ヨーク１と、弾性ヨーク１の脚部１A,１Bにそれぞれ巻装された励磁コイル２及び３と、一端が弾性ヨーク１の脚部１Aに固着され他端面が脚部１Bの内側面に対して所定の磁気ギャップを有するように対向配置されたアーマチュア４と、アーマチュア４に巻装された励磁コイル５と、弾性ヨーク１の両脚部を摺動可能に担持する磁性体よりなる案内レール７と、保持枠体６をレール７に向けて弾圧する弾機手段８とを備えている。アーマチュア４に吸引されて変形された脚部１Bの復元力により、ヨーク１は保持枠６と共に１ステップ歩進させられる。【選択図】図２
2009100493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離間した一対の突出部を有する非磁性体よりなる保持枠体と、該保持枠体に取り付けられていて常態にある一対の離間した脚部の外側面が前記一対の突出部にそれぞれ当接せしめられた弾性ヨークと、該弾性ヨークの両脚部にそれぞれ巻装された第１及び第２励磁コイルと、一端が前記弾性ヨークの一方の脚部に固着され他端面が他方の脚部の内側面に対して所定の磁気ギャップを有するように対向配置されたアーマチュアと、該アーマチュアに巻装された第３励磁コイルと、前記弾性ヨークの両脚部を摺動可能に担持する磁性体よりなる案内レールと、前記保持枠体を前記案内レールに向けて弾圧する弾機手段とを備え、前記第１の励磁コイルの付勢により前記弾性体ヨークの前記一方の脚部が前記案内レールに吸着され、続く前記第３の励磁コイルの付勢により前記アーマチュアが前記弾性体ヨークの前記他方の脚部を吸引して変形させ、続いて前記第１の励磁コイルと前記第３の励磁コイルを消磁させると同時に前記第２の励磁コイルを付勢して前記他方の脚部を前記案内レールに吸着させると同時に常態へ復元させ、その復元力により前記弾性体ヨークを前記保持枠と共に１ステップ歩進させるようにした蠕動型アクチュエータ。
【請求項２】
磁性体よりなる案内レールにより担持された対向する一対の脚部を有する弾性体ヨークと、一端が前記弾性体ヨークの一方の脚部に固着され他端が前記弾性体ヨークの他方の脚部との間に磁気ギャップを有するように配置されたアーマチュアと、前記脚部の一方に巻装された第１の励磁コイルと、前記脚部の他方に巻装された第２の励磁コイルと、前記アーマチュアに巻装された第３の励磁コイルと、前記弾性体ヨークに固着され常態において前記一対の脚部の外側面にそれぞれ当接する突出部を有していて前記脚部底面を前記案内レールに弾接せしめ得る非磁性体よりなる保持枠体とを備え、前記第１の励磁コイルの付勢により前記弾性体ヨークの前記一方の脚部が前記案内レールに吸着され、続く前記第３の励磁コイルの付勢により前記アーマチュアが前記弾性体ヨークの前記他方の脚部を吸引して変形させ、続いて前記第１の励磁コイルと前記第３の励磁コイルを消磁させると同時に前記第２の励磁コイルを付勢して前記他方の脚部を前記案内レールに吸着させると同時に常態へ復元させ、その復元力により前記弾性体ヨークを前記保持枠体と共に１ステップ歩進させるようにした蠕動型アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１，第２及び第３励磁コイルを前記所定の順序で繰り返し付勢し得る制御手段を更に備えた請求項１又は２に記載の蠕動式アクチュエータ。
【請求項４】
前記弾性ヨークの一対の離間した脚部間に磁気抵抗を生じせしめる手段が設けられている請求項１乃至３の何れかに記載の蠕動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記一対の脚部の下端面に、前記案内レールとの間に実質上等しい所定の機械的摩擦力を生じせしめ得る手段が設けられている請求項１乃至４の何れかに記載の蠕動型アクチュエータ。
【請求項６】
前記案内レールの表面に、前記一対の脚部の下端面との間に所定の機械的摩擦力を生ぜしめ得る手段が設けられている請求項１乃至５の何れかに記載の蠕動型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被動部材を微細ピッチで蠕動移動させ得る蠕動型アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話用カメラのオートズーム機構や医療用マイクロマシン等における駆動手段として、リニアアクチュエータ、超音波アクチュエータ、ピエゾアクチュエータ、極小型ステッピングモータ等各種の形式のものが提案されている。この内、蠕動型のアクチュエータとしては、真空圧駆動方式のもの、ピエゾアクチュエータ方式のもの、形状記憶合金を利用した駆動方式のもの、磁性流体を封入した弾性チューブと移動磁界を利用した駆動方式のもの（例えば、特許文献１参照）等が知られている。
【特許文献１】特開２００２−３６１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これらのものは、構造が複雑であったり、大型化し易かったり、製作が難しかったり、故障し易かったり、消費電力が大きかったりして、特に携帯電話用カメラの変倍用アクチュエータの如き超小型で高精度の移動制御を必要とする機器用としては不向きであった。即ち、ピエゾアクチュエータ方式のものでは、昇圧回路の如き附属装置を必要とし、また高圧のため絶縁処理を必要としたりして、装置全体の占めるスペースが大きくならざるを得なかった。また、ステッピングモータ等は永久磁石を用いるため、装置内にごみ等を吸引し易く、特に極小型光学機器においては問題を生じることがあった。また、微小変位をねじ棒の回転で行わせるようにしたものでは、バックラッシュを除去するのにばね等を使用せざるを得ないため、消費電力が大きくなり、精密制御も難しくなるという問題もあった。
【０００４】
本発明は、上記の如き従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構造簡単で小型化が容易であり、且つ消費電力が少なく、高精度の移動制御可能な蠕動型アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明による蠕動型アクチュエータは、離間した一対の突出部を有する非磁性体よりなる保持枠体と、該保持枠体に取り付けられていて常態にある一対の離間した脚部の外側面が前記一対の突出部にそれぞれ当接せしめられた弾性ヨークと、該弾性ヨークの両脚部にそれぞれ巻装された第１及び第２励磁コイルと、一端が前記弾性ヨークの一方の脚部に固着され他端面が他方の脚部の内側面に対して所定の磁気ギャップを有するように対向配置されたアーマチュアと、該アーマチュアに巻装された第３励磁コイルと、前記弾性ヨークの両脚部を摺動可能に担持する磁性体よりなる案内レールと、前記保持枠体を前記案内レールに向けて弾圧する弾機手段とを備え、前記第１の励磁コイルの付勢により前記弾性体ヨークの前記一方の脚部が前記案内レールに吸着され、続く前記第３の励磁コイルの付勢により前記アーマチュアが前記弾性体ヨークの前記他方の脚部を吸引して変形させ、続いて前記第１の励磁コイルと前記第３の励磁コイルを消磁させると同時に前記第２の励磁コイルを付勢して前記他方の脚部を前記案内レールに吸着させると同時に常態へ復元させ、その復元力により前記弾性体ヨークを前記保持枠と共に１ステップ歩進させるようになっている。
【０００６】
また、本発明による蠕動型アクチュエータは、磁性体よりなる案内レールにより担持された対向する一対の脚部を有する弾性体ヨークと、一端が前記弾性体ヨークの一方の脚部に固着され他端が前記弾性体ヨークの他方の脚部との間に磁気ギャップを有するように配置されたアーマチュアと、前記脚部の一方に巻装された第１の励磁コイルと、前記脚部の他方に巻装された第２の励磁コイルと、前記アーマチュアに巻装された第３の励磁コイルと、前記弾性体ヨークに固着され常態において前記一対の脚部の外側面にそれぞれ当接する突出部を有していて前記脚部底面を前記案内レールに弾接せしめ得る非磁性体よりなる保持枠体とを備え、前記第１の励磁コイルの付勢により前記弾性体ヨークの前記一方の脚部が前記案内レールに吸着され、続く前記第３の励磁コイルの付勢により前記アーマチュアが前記弾性体ヨークの前記他方の脚部を吸引して変形させ、続いて前記第１の励磁コイルと前記第３の励磁コイルを消磁させると同時に前記第２の励磁コイルを付勢して前記他方の脚部を前記案内レールに吸着させると同時に常態へ復元させ、その復元力により前記弾性体ヨークを前記保持枠体と共に１ステップ歩進させるようになっている。
【０００７】
また、本発明による蠕動式アクチュエータは、前記第１，第２及び第３励磁コイルを前記所定の順序で繰り返し付勢し得る制御手段を更に備えている。
【０００８】
本発明によれば、前記弾性ヨークの一対の離間した脚部間に磁気抵抗を生じせしめる手段が設けられている。
【０００９】
また、本発明によれば、前記一対の脚部の下端面に、前記案内レールとの間に実質上等しい所定の機械的摩擦力を生じせしめ得る手段が設けられている。
【００１０】
また、本発明によれば、前記案内レールの表面に、前記一対の脚部の下端面との間に所定の機械的摩擦力を生ぜしめ得る手段が設けられている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アクチュエータは、非磁性体よりなる保持枠体と、弾性ヨークと、該ヨークに巻装された二つの励磁コイルと、アーマチュアと、該アーマチュアに巻装された励磁コイルとを組み合わせることにより構成され得るから、構造が極めて簡素で、小型・軽量化に適し、量産化に適する。また、耐久性に優れ、各励磁コイルへの付勢電流を適宜変調制御することにより、高精度の蠕動駆動を実現し得るアクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明する。
図１は案内レールとエンジン部分の概略構成を示す斜視図、図２はエンジン部分に保持枠体を組み付けてなる本発明アクチュエータの一実施例の概略側面図である。
【００１３】
図中、１は一対の脚部１A，１Bと開口１aを穿設した頂部１Cを有するコ字形の弾機性を有する磁性板よりなるヨーク、２は脚部１Aに巻装された励磁コイル、３は脚部１Bに巻装された励磁コイル、４は一端が溶接等により脚部１Aに固着され他端面が所定の磁気ギャップをもって脚部１Bの内側面に対向するように延びた板状の磁性体よりなるアーマチュア、５はアーマチュアに巻装された励磁コイル、６は頂部がスポット鎔接等によりヨーク１の頂部１Cに固着され対向する一対の脚部にヨーク１の脚部１Aと１Bの外側面に離間可能にそれぞれ当接する突起部６a，６bを有する保持枠体、７はヨーク１の両脚部底面を支持する磁性板よりなるレール、８は保持枠体６即ちヨーク１をレール７に向けて調節可能に弾圧する弾機手段である。
【００１４】
ヨーク１、アーマチュア４及びレール７は、磁気回路を構成する必要があり且つ機能上の必要性から、磁気回路的・機械特性的に最適値を有する軟質磁石材料である電磁鋼板で構成するのが好ましい。特に、ヨーク１は、両脚部１A及び１Bが外方への開き習性を保持枠体６の突起部６a，６bにより抑止する状態で組み込む必要があることから、高い飽和磁束密度と高い周波性特性を有し且つ剛性等の優れた機械的特性を有する電磁鋼帯で形成するのが好ましい。
【００１５】
本アクチュエータが、特に意図する超小型機器等の駆動源として使用される場合、例えば、板厚０.２ｍｍで幅２.２ｍｍの電磁鋼帯製ヨーク１と、板厚０.３５ｍｍで幅３ｍｍ長さ４.６ｍｍの電磁鋼板製アーマチュア４と、板厚１ｍｍで高さ５.２ｍｍそして突起部６a，６b間の距離５ｍｍのジュラルミン製保持枠体６が使用される。そして、図示した実施例の場合、突起部６a，６bの対向端面は前記所定の磁気ギャップを確保するため研磨仕上げされ、また、ヨーク１の脚部１Aの底面もレール７の表面との接触を円滑にするため研磨仕上げされる。これに対して、ヨーク１の脚部１Bの底面はレール７の表面との間に所定の機械的摩擦力が生じ得るように加工処理される。
【００１６】
本発明に係るアクチュエータは、上記のように構成されているから、最初に
励磁コイル２が付勢されると、ヨーク１とレール７を介して磁路が形成され、ヨーク１は弾機手段８の押圧力と相俟ってレール７に吸着される。この場合、開口１aの存在により磁路に磁気抵抗が生じる結果となるため、脚部１Bとレール７との間に生じる吸着力よりも脚部１Aとレール７との間に生じる吸着力の方が強い。次に、この状態で励磁コイル５が付勢されると、ヨーク１の脚部１Bは自己の習性に抗しアーマチュア４に引き寄せられて図２に鎖線で示す如く弾性変形し、突出部６bに向かう所定の大きさの弾発力が蓄積される。この場合、ヨーク１の脚部１Aはレール７に吸着されたままである。この状態で、次に、励磁コイル２が除勢されると同時に励磁コイル３が付勢される。従って、脚部１Bは変形したままレール７に所定の強さで吸着し、一方、脚部１Aとレール７との吸着力は弱まる。次に、この状態で励磁コイル５が除勢されると、脚部１Bは蓄えられた弾発力により突出部６bに当接するまで（実線図示位置まで）復元する。この場合、脚部１Bはレール７に吸着したままであるから、脚部１Bの有する上記弾発力即ち復元力により、保持枠体６はヨーク１と共にレール７上を脚部１Bの変位分α即ち１ピッチだけ矢印方向へ移動する結果となる。
【００１７】
かくして、本アクチュエータの１回の移動運動を終了するが、適宜のパルス電流発生装置を用いて励磁コイル２、３及び５への付勢及び除勢を上記の順序で繰り返えせば、本アクチュエータは矢印方向へ極小ピッチの蠕動運動を実現することができる。
【００１８】
なお、以上は本アクチュエータの矢印方向への蠕動運動について説明したが、最初に励磁コイル３を付勢した状態で、次に励磁コイル５を付勢して脚部１Bを変形させ、次に励磁コイル２を付勢すると同時に励磁コイル３及び５を除勢するようにパルス電流を繰り返し供給するようにすれば、本アクチュエータを反矢印方向へ蠕動運動させることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
以上の説明から明らかなように、本発明によるアクチュエータは、低電圧電源を用いて、必要に応じ（１/１０）ｍｍ単位の微小ピッチで強力且つ確実な蠕動運動を実現しうるから、携帯電話用カメラの変培装置の如き正確な微小変位運動を必要とする機器等における利用価値は、極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】案内レールとエンジン部分の概略構成を示す斜視図である。
【図２】エンジン部分に保持枠体を組み付けてなる本発明アクチュエータの一実施例の概略側面図である。
【図３】図２の平面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１                            ヨーク
１A, １B                      脚部
１a                           開口
１C                           頂部
２，３，５                    励磁コイル
４                            アーマチュア
６                            保持枠体
６a, ６b                      突出部
７                            レール
８                            弾機手段
α                            変位分
【図１】
2009100493.tif 000003
【図２】
2009100493.tif 000004
【図３】
2009100493.tif 000005