JP2013066275A - Inertial drive actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、慣性駆動アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an inertial drive actuator.
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。
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a conventional inertial drive actuator described in Patent Document 1. As shown in FIG. In the conventional inertial drive actuator shown in FIG. 6, one end of the
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。
The
上述の従来の慣性駆動アクチュエータにおいては、電磁石によって摩擦力を制御するために、1つの移動体に対し1組の配線が必要となる。別言すると、1つの移動体に対する摩擦力制御のために、往復で2本の配線が必要となる。このため、2つの移動体を使用する場合には、2組(往復で4本)の配線が必要となる。 In the above-described conventional inertial drive actuator, in order to control the frictional force by the electromagnet, one set of wiring is required for one moving body. In other words, two wires are required for reciprocation in order to control the frictional force for one moving body. For this reason, when two moving bodies are used, two sets (four in a reciprocating manner) of wiring are required.
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ことを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an inertial drive actuator capable of saving the wiring when driving two moving bodies.
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つの電磁石によって第1移動体及び第2移動体を互いに独立して制御することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an inertial drive actuator according to the present invention includes one electromagnet, a first moving body arranged in the direction of magnetic flux generation of the electromagnet, and the direction of magnetic flux generation of the electromagnet. And a drive circuit that drives the electromagnet and the displacement generating means, and the first moving body and the second movement from the electromagnet with respect to the displacement generated by the displacement generating means. An inertial drive actuator that controls friction with respect to the first moving body and the second moving body by controlling a magnetic force acting on the body, wherein the first moving body and the second moving body are permanent magnets, and the first moving body and The magnetic poles of the second moving body are opposite to each other, the first moving body and the second moving body are arranged side by side in the displacement direction by the displacement generating means, and the first moving body and the second moving body are independent from each other by one electromagnet. Control It is characterized in that.
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。 In the inertial drive actuator according to the present invention, it is preferable that the electromagnet is connected to the displacement generating means.
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。 In the inertial drive actuator according to the present invention, it is preferable that an intermediate member is disposed between the first moving body and the second moving body and the electromagnet, and a displacement generating means is connected to the intermediate member.
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。 In the inertial drive actuator according to the present invention, the electromagnet and the intermediate member are preferably connected to the displacement generating means.
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。 In the inertial drive actuator according to the present invention, the electromagnet and the intermediate member are preferably connected to each other.
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。 In the inertial drive actuator according to the present invention, the intermediate member is preferably interposed between the electromagnet and the displacement generating means.
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。 In the inertial drive actuator according to the present invention, it is preferable to dispose a magnetic body on each of the first moving body and the second moving body.
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。 In the inertial drive actuator according to the present invention, it is preferable that the first moving body, the second moving body, and the magnetic body are connected to each other.
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。 The inertial drive actuator according to the present invention has an effect that wiring can be saved when two moving bodies are driven.
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。
Embodiments of an inertial drive actuator according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment.
(First embodiment)
FIG. 1 is a side view showing the configuration of the
The
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。
The
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。
On the
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。
Therefore, the first moving
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。
One
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。
The
Connections between the
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。
In the above configuration, the first moving
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。
Here, in the inertial drive actuator that controls the friction of the moving body by the magnetic flux of the electromagnet, conventionally, one electromagnet is required for each moving body. Therefore, in order to independently control the two moving bodies, two electromagnets are necessary, and two sets (four reciprocating wires) of wiring are necessary.
In contrast, in the
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。
For example, a case where the first moving
First, a current is applied from the
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。
Next, when a current is applied from the
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。
By repeatedly applying the current to the two moving
On the other hand, by reversing the combination of the application of current to the two moving
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。
Therefore, by repeatedly expanding and contracting the
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。
In addition, the friction state of the first moving
(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。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a side view showing the configuration of the
In the inertial drive actuator according to the second embodiment, an
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。
If the
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。
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。
In addition, one
In the
If the
In addition, about another structure, an effect | action, and an effect, it is the same as that of 1st Embodiment.
(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。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a side view showing the configuration of the
The
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。
In
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。
The
With the above configuration, when the
In addition, about another structure, an effect | action, and an effect, it is the same as that of 2nd Embodiment.
(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。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a side view showing the configuration of the
The
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。
Similar to the
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。
Further, the
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。
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。
With such a configuration, when the side surface of the
In addition, about another structure, an effect | action, and an effect, it is the same as that of 2nd Embodiment.
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。
FIG. 5 is a front view showing a configuration of an inertial drive actuator according to a modification of the fourth embodiment. FIG. 5 is a view of the
In the modification shown in FIG. 5, the
Although not shown in FIG. 5, a magnetic body similar to the
With such a configuration, the magnetic fluxes of the first moving
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。 As described above, the inertial drive actuator according to the present invention is useful as an inertial drive actuator that drives two moving bodies.
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
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
472 側壁
473、474 側面
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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つの電磁石によって前記第1移動体及び前記第2移動体を互いに独立して制御することを特徴とする慣性駆動アクチュエータ。 One electromagnet,
A first moving body arranged in the direction of magnetic flux generation of the electromagnet;
A second moving body disposed in the direction of magnetic flux generation of the electromagnet;
A displacement generating means;
A drive circuit for driving the electromagnet and the displacement generating means;
Have
The friction with respect to the first moving body and the second moving body is controlled by controlling the magnetic force acting on the first moving body and the second moving body from the electromagnet with respect to the displacement generated by the displacement generating means. An inertial drive actuator,
The first moving body and the second moving body are permanent magnets,
The magnetic poles of the first moving body and the second moving body are opposite to each other,
The first moving body and the second moving body are arranged side by side in the displacement direction by the displacement generating means,
An inertial drive actuator, wherein the first moving body and the second moving body are controlled independently of each other by the one electromagnet.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141202 |