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JP2010074900A - Drive unit - Google Patents

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JP2010074900A
JP2010074900A JP2008237436A JP2008237436A JP2010074900A JP 2010074900 A JP2010074900 A JP 2010074900A JP 2008237436 A JP2008237436 A JP 2008237436A JP 2008237436 A JP2008237436 A JP 2008237436A JP 2010074900 A JP2010074900 A JP 2010074900A
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JP
Japan
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electric field
elements
drive source
movable
electrodes
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Application number
JP2008237436A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Seno
眞透 瀬野
Kanji Hata
寛二 秦
Masayuki Kajiyama
正行 梶山
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive unit which can obtain a relatively-large displacement amount by using a passive element which generates a relatively-small displacement amount of ER gel, or the like. <P>SOLUTION: A plurality of elements 11A, 11B which contract in directions parallel with electric fields when the electric fields are applied, and in directions different from the directions parallel with the electric fields are used in an actuator. A movable part 3 is supported in a prescribed direction so as to advance and retreat and is moved by the deformation of the elements caused by the application of the electric fields and the removal of the electric fields. The electric fields applied to the elements are generated by a plurality of electrodes 12A, 12B which are arranged so as to sandwich the elements, and a power supply 6 which feeds DC power to the electrodes. A control part 7 controls power fed to the electrodes 12 from the power supply 6 so that the electric fields are generated intermittently at prescribed cycles. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、駆動装置に関する。更に詳しくは、圧電体やERゲルなどの比較的変位量の小さい素子を使用した駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device. More specifically, the present invention relates to a drive device using an element with a relatively small displacement such as a piezoelectric body or ER gel.

近年、微小且つ正確な作動が求められる機構のアクチュエータおよびセンサを構成する素子として圧電素子(ピエゾ素子)が広く使用されている(例えば、特許文献1参照)。ピエゾ素子は、機械的エネルギーを加えると電気的エネルギーを発生し(圧電効果)、逆に電気的エネルギーを加えると機械的エネルギーを発生する(逆圧電効果)性質を有する材料から構成された受動素子である。例えば、チタン酸バリウム等の強誘電体材料に約106V/mの電界を与えると、全長に対して、0.001程度の歪みが生じる。そのような変位を利用して弁の開閉や、スイッチのオン・オフが行われる。 In recent years, piezoelectric elements (piezo elements) have been widely used as elements constituting actuators and sensors of mechanisms that require minute and accurate operation (see, for example, Patent Document 1). A piezo element is a passive element made of a material that has the property of generating electrical energy when applying mechanical energy (piezoelectric effect) and conversely generating mechanical energy when applying electrical energy (reverse piezoelectric effect). It is. For example, when an electric field of about 10 6 V / m is applied to a ferroelectric material such as barium titanate, a distortion of about 0.001 occurs with respect to the entire length. Such displacement is used to open and close the valve and turn the switch on and off.

また、近年、電界の印加により見かけの粘弾性が高速、かつ可逆的に大きく変化する特性(エレクトロレオロジー効果)を有するER流体が、応答性が極めて良好であり、特性変化の幅が広い等の理由により、様々な分野への応用が可能なものとして注目を集めている。そして、上記ER流体を、取り扱いを容易にするためにゲル化したERゲルをアクチュエータの素子として利用することに関する提案が種々なされている(例えば、特許文献2参照)。   In recent years, an ER fluid having a characteristic (electrorheological effect) in which apparent viscoelasticity is reversibly greatly changed by application of an electric field is very responsive and has a wide range of characteristic changes. For the reason, it is attracting attention as being applicable to various fields. Various proposals have been made on using an ER gel obtained by gelling the ER fluid in order to facilitate handling as an actuator element (see, for example, Patent Document 2).

特開平4−81907号公報JP-A-4-81907 特開平6−74212号公報JP-A-6-74212

上述したとおり、ピエゾ素子は、素子やセンサとして現在広く利用されているが、ER流体ないしはERゲルについては、現状では、クラッチやダンパなど一部の機器への応用が考えられているだけであり、未だ広く利用されているとは言い難い。その原因は、ERゲルは、ピエゾ素子と比較すると、応答性が遅いために、応用できる範囲が限定されるからであると考えられる。
反面、ERゲルは、変位量はピエゾ素子と比較すると大きいために、それを各種分野でアクチュエータとして応用する技術が確立されれば、そのようなアクチュエータは非常に有用なデバイスとなり得る。また、そのような技術の開発は、ERゲルについてのみならず、同様の性質を有するピエゾ素子についても新たな応用の可能性を切り開くものとして期待される。また、近年、ERゲルの材料については研究が進み、応答性も向上している。したがって、ERゲルをアクチュエータとして応用し得る範囲もますます広がることが予想されるために、そのような技術の開発は急務となっている。
As described above, piezo elements are currently widely used as elements and sensors, but ER fluids or ER gels are currently only considered to be applied to some devices such as clutches and dampers. It is hard to say that it is still widely used. The reason is considered that ER gel is slow in response as compared with a piezo element, so that the applicable range is limited.
On the other hand, since the displacement amount of ER gel is larger than that of a piezo element, if a technique for applying it as an actuator in various fields is established, such an actuator can be a very useful device. The development of such technology is expected not only for ER gels but also for piezo elements having similar properties, which will open up new possibilities for application. In recent years, research on materials for ER gels has progressed, and responsiveness has also improved. Therefore, since it is expected that the range in which ER gel can be applied as an actuator is expected to expand more and more, the development of such a technology is urgently needed.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ERゲル等の比較的小さな変位量を発生する受動素子を使用して、比較的大きな変位量を得ることが可能な駆動装置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 problems, and provides a drive device that can obtain a relatively large amount of displacement using a passive element that generates a relatively small amount of displacement, such as an ER gel. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、電界を印加したときに前記電界と平行な方向に収縮し且つ前記電界と平行な方向とは異なる方向に伸張する、複数の素子を使用した駆動装置であって、
所定方向に進退可能に支持され、前記電界の印加およびその除去による前記素子の変形により移動される可動部と、
前記素子に印加される電界を発生する電界発生手段と、
前記電界発生手段が、所定周期で前記電界を間欠的に発生するよう制御する制御手段と、
を具備する。
In order to achieve the above object, the driving device of the present invention uses a plurality of elements that contract in a direction parallel to the electric field and expand in a direction different from the direction parallel to the electric field when an electric field is applied. Drive device,
A movable part supported so as to be able to advance and retreat in a predetermined direction, and moved by deformation of the element by applying and removing the electric field;
An electric field generating means for generating an electric field applied to the element;
Control means for controlling the electric field generating means to intermittently generate the electric field at a predetermined period;
It comprises.

ここで、本発明の駆動装置においては、前記制御手段は、前記可動部の移動速度に応じて前記電界の強度および前記電界を発生する周期の少なくとも一方を調節するのが好ましい。
また、前記素子が、前記変形により前記可動部に及ぼす力の前記所定方向の成分が正となるグループと、前記力の前記所定方向の成分が負となるグループとに区分されているのが好ましい。
Here, in the driving apparatus of the present invention, it is preferable that the control means adjusts at least one of the intensity of the electric field and the period for generating the electric field according to the moving speed of the movable part.
The element is preferably divided into a group in which the component in the predetermined direction of the force exerted on the movable part by the deformation is positive and a group in which the component in the predetermined direction of the force is negative. .

また、前記素子は、前記各グループ内において互いに平行且つ前記所定方向と平行に並んでいるのが好ましい
また、前記素子のそれぞれのグループが、互いに平行に並んでいるのも好ましい。
また、前記素子のそれぞれのグループが、前記所定方向と平行な1つの直線上に並んでいるのが好ましい。
The elements are preferably arranged in parallel to each other and in parallel to the predetermined direction in each group, and the groups of the elements are preferably arranged in parallel to each other.
Moreover, it is preferable that each group of the elements is arranged on one straight line parallel to the predetermined direction.

また、前記可動部は、前記電界が前記素子に印加されたときの前記電界と平行な方向とは異なる方向への前記素子の伸張により駆動されるのも好ましい。
また、前記可動部は、前記電界の印加により前記電界と平行な方向に収縮した前記素子が、前記印加された電界の除去により元の状態に復帰するときの前記素子の変形により駆動されるのも好ましい。
Further, it is preferable that the movable portion is driven by extension of the element in a direction different from a direction parallel to the electric field when the electric field is applied to the element.
The movable part is driven by deformation of the element when the element contracted in a direction parallel to the electric field by application of the electric field returns to the original state by removal of the applied electric field. Is also preferable.

また、前記電界発生手段が、前記素子を間に挟んで互いに略平行となるように配設された一対の電極を含み、
前記一対の電極の少なくとも一方は、前記電界の印加およびその除去による前記素子の変形に追従して移動可能に設けられているのが好ましい。
また、前記移動可能に設けられた電極が、前記素子の変形に追従して移動するように付勢されているのも好ましい。
Further, the electric field generating means includes a pair of electrodes disposed so as to be substantially parallel to each other with the element interposed therebetween,
It is preferable that at least one of the pair of electrodes is provided so as to be movable following the deformation of the element due to the application and removal of the electric field.
It is also preferable that the movable electrode is biased so as to move following the deformation of the element.

また、前記素子が、圧電体から構成されるのも好ましい。
また、前記素子が、電場下で電気分極する微粒子を分散してなるER流体をゲル化したERゲルから構成されるのも好ましい。
Moreover, it is preferable that the element is composed of a piezoelectric body.
Moreover, it is also preferable that the element is composed of an ER gel obtained by gelling an ER fluid in which fine particles that are electrically polarized under an electric field are dispersed.

また、前記電界発生手段が、前記複数の素子のそれぞれに個別に印加される電界を発生する個別の電界発生手段を有し、
前記制御手段が、前記個別の電界発生手段が所定周期且つ所定の位相差の下で前記電界を間欠的に発生するように制御するのも好ましい。
Further, the electric field generating means has individual electric field generating means for generating an electric field applied individually to each of the plurality of elements,
It is also preferable that the control means controls the individual electric field generating means to intermittently generate the electric field with a predetermined period and a predetermined phase difference.

本発明の駆動装置は、電界を印加したときにその電界と平行な方向に収縮し且つその電界と平行な方向とは異なる方向に伸張する、複数の素子と、所定方向に進退可能に支持され、上記電界の印加およびその除去による上記素子の変形により移動される可動部とを備えている。また、本発明の駆動装置は、上記素子に印加される上記電界を発生する電界発生手段と、上記電界発生手段が、所定周期で上記電界を間欠的に発生するよう制御する制御手段とを備えている。上記所定方向に進退可能に支持された可動部を、伸張・収縮を繰り返すように制御手段の制御により電界が印加・除去される素子により駆動するので、素子の小さな変形により可動部を大きく変位させることができる。
ここで、応答の極めて速い、例えばERゲルを素子として使用し、電界の印加・除去を繰り返す周波数を大きくすることにより可動部を高速に移動させることも可能である。
The drive device of the present invention is supported by a plurality of elements that contract in a direction parallel to the electric field when applied with an electric field and extend in a direction different from the direction parallel to the electric field, and are capable of moving back and forth in a predetermined direction. And a movable part that is moved by deformation of the element by applying and removing the electric field. The drive device of the present invention includes an electric field generating means for generating the electric field applied to the element, and a control means for controlling the electric field generating means to intermittently generate the electric field at a predetermined period. ing. Since the movable part supported so as to be able to advance and retreat in the predetermined direction is driven by an element to which an electric field is applied / removed by control of the control means so as to repeatedly expand and contract, the movable part is greatly displaced by small deformation of the element. be able to.
Here, it is possible to move the movable part at a high speed by using an ER gel having a very fast response, for example, as an element and increasing the frequency at which the application and removal of the electric field is repeated.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
〈実施の形態1〉
図1は、本発明の実施の形態1に係る駆動装置の概略構成を示す斜視図である。図2は、駆動装置を、駆動源部が設けられた側から見た側面図である。図3は、駆動源部の正方向駆動源部および逆方向駆動源部をそれぞれ上方および側方から見た二面図である。
駆動装置1は、複数のアクチュエータを含む駆動源部2と、駆動源部2により所定方向に進退するよう直線的に駆動される可動部3と、可動部3の位置に応じた信号を出力するリニア・エンコーダ4と、可動部3を上記所定方向に進退可能に支持するとともに、駆動源部2およびリニア・エンコーダ4を支持する支持部5と、駆動源部2に直流電力を供給する電源部6と、駆動源部2および電源部6を制御する制御部7とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a drive device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a side view of the drive device as viewed from the side where the drive source unit is provided. FIG. 3 is a two-side view of the forward drive source portion and the reverse drive source portion of the drive source portion as seen from above and from the side.
The drive device 1 outputs a drive source unit 2 including a plurality of actuators, a movable unit 3 that is linearly driven by the drive source unit 2 to advance and retreat in a predetermined direction, and a signal corresponding to the position of the movable unit 3. The linear encoder 4 and the movable unit 3 are supported so as to be able to advance and retreat in the predetermined direction, and the support unit 5 that supports the drive source unit 2 and the linear encoder 4, and the power source unit that supplies DC power to the drive source unit 2 6, and a control unit 7 that controls the drive source unit 2 and the power supply unit 6.

駆動源部2は、図2に示すように、可動部3を所定方向(例えば図2の右方向、以下正方向という)に駆動する正方向駆動源部2Aと、可動部3を上記所定方向とは逆の方向(例えば図2の左方向、以下逆方向という)に駆動する逆方向駆動源部2Bとから構成されている。これと対応して、電源部6は、正方向駆動用電源6A(図3参照)と、逆方向駆動用電源6Bとを含んでいる。   As shown in FIG. 2, the drive source unit 2 includes a positive direction drive source unit 2A that drives the movable unit 3 in a predetermined direction (for example, the right direction in FIG. 2, hereinafter referred to as a positive direction), and the movable unit 3 in the predetermined direction. And a reverse direction drive source unit 2B that drives in the opposite direction (for example, the left direction in FIG. 2, hereinafter referred to as the reverse direction). Correspondingly, the power supply unit 6 includes a forward drive power source 6A (see FIG. 3) and a reverse drive power source 6B.

図3に示すように、正方向駆動源部2Aおよび逆方向駆動源部2Bは、それぞれ、ERゲルからなる複数の素子11Aまたは11Bと、素子11A、11Bに電界を印加するための複数の電極12Aまたは12Bと、制御部7により制御されるスイッチ13Aまたは13Bと、素子11A、11Bおよび電極12A、12Bが一方の面に取り付けられる板状の基部14Aまたは14Bと、素子11A、11Bの間に配された絶縁板15Aまたは15Bとを備えている。これら正方向駆動源部2Aの基部14Aと逆方向駆動源部2Bの基部14Bとは同一の平面上に位置し、正方向駆動源部2Aと逆方向駆動源部2Bとは互いに平行に横に並んでいる。   As shown in FIG. 3, the forward direction drive source unit 2A and the reverse direction drive source unit 2B each include a plurality of elements 11A or 11B made of ER gel and a plurality of electrodes for applying an electric field to the elements 11A and 11B. 12A or 12B, a switch 13A or 13B controlled by the controller 7, a plate-like base 14A or 14B on which the elements 11A and 11B and the electrodes 12A and 12B are attached to one surface, and the elements 11A and 11B And an insulating plate 15A or 15B. The base part 14A of the forward direction drive source part 2A and the base part 14B of the backward direction drive source part 2B are located on the same plane, and the forward direction drive source part 2A and the backward direction drive source part 2B are parallel to each other. Are lined up.

以下、ERゲルから構成されるアクチュエータの作動原理を、図4および図5を参照して説明する。図4は、ERゲルに電界が印加されていない状態を示す、ERゲルを素子として使用したアクチュエータのモデルの正面図である。図5は、ERゲルに電界が印加された状態を示す、ERゲルを素子として使用したアクチュエータのモデルの正面図である。   Hereinafter, the operation principle of the actuator composed of the ER gel will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a front view of an actuator model using an ER gel as an element, showing a state where an electric field is not applied to the ER gel. FIG. 5 is a front view of an actuator model using an ER gel as an element, showing a state in which an electric field is applied to the ER gel.

ERゲルは、電界の印加によって見かけの粘弾性が高速、かつ可逆的に大きく変化する性質を有するER流体(Electro-rheological Fluid)を、取り扱いを容易とするためにゲル化したものである。本実施の形態1においては、図4に示すように、電場下で分極する微粒子(以下、ER粒子という)21を分散した粒子分散系ER流体からなるERゲルをアクチュエータの素子11として使用している。図4の例においては、素子11は角柱形状に成形され、その1つの幅方向(図の左右方向)の両側に電極12が配され、他の1つの幅方向(紙面に垂直な方向)の両側には図示しない板状の絶縁体が密着するように固定して配置されている。素子11、電極12、および上記絶縁体は板状の絶縁体からなる基部14の一方の面に立設されている。
なお、本実施の形態においては、素子11を角柱形状に形成しているが、シート状や板状に形成された素子11を使用しても同様の効果を奏することができる。
The ER gel is obtained by gelling an ER fluid (Electro-rheological Fluid) having a property that the apparent viscoelasticity is reversibly greatly changed by application of an electric field in order to facilitate handling. In the first embodiment, as shown in FIG. 4, an ER gel composed of a particle-dispersed ER fluid in which fine particles (hereinafter referred to as ER particles) 21 polarized under an electric field are dispersed is used as the actuator element 11. Yes. In the example of FIG. 4, the element 11 is formed in a prismatic shape, electrodes 12 are arranged on both sides in one width direction (left-right direction in the figure), and the other one in the width direction (direction perpendicular to the paper surface). On both sides, plate-like insulators (not shown) are fixedly disposed so as to be in close contact with each other. The element 11, the electrode 12, and the insulator are erected on one surface of a base portion 14 made of a plate-like insulator.
In the present embodiment, the element 11 is formed in a prismatic shape, but the same effect can be obtained even if the element 11 formed in a sheet shape or a plate shape is used.

ER粒子21は例えば径が10〜20μm程度の有機無機複合体からなる粒子であり、電場下で分極する。分極した各ER粒子21は分極した方向(電界の方向)に互いに引きつけ合う。ER粒子21が電界の方向に互いに引きつけ合うと、図5に示すように、ER粒子21が分散されてなるERゲルは、その方向(図に白抜きの矢印22により示している)に圧縮される。その結果、ERゲルからなる素子11は、体積は一定であるために電界の方向と垂直な方向(図に白抜きの矢印23により示している)に伸張する。   The ER particles 21 are particles made of an organic-inorganic composite having a diameter of about 10 to 20 μm, for example, and are polarized under an electric field. The polarized ER particles 21 attract each other in the polarized direction (electric field direction). When the ER particles 21 attract each other in the direction of the electric field, as shown in FIG. 5, the ER gel in which the ER particles 21 are dispersed is compressed in that direction (indicated by the white arrow 22 in the figure). The As a result, since the element 11 made of ER gel has a constant volume, it extends in a direction perpendicular to the direction of the electric field (indicated by a white arrow 23 in the figure).

本実施の形態1の素子11A、11Bは、上述した性質を有するERゲルを側面が平行四辺形である角柱形状に成形したものである。ここで、正方向駆動源部2Aに含まれる全ての素子11Aは、それぞれの長手方向が、可動部3が進退駆動される方向(以下、単に駆動方向という)と垂直な方向から正方向に傾いて上記駆動方向と斜めに交わるように、基部14Aに立設されている。また、正方向駆動源部2Aに含まれる全ての素子11Aは、互いに平行に上記駆動方向に1列に並ぶように配設されている。   The elements 11A and 11B of the first embodiment are formed by molding the ER gel having the above-described properties into a prismatic shape whose side surface is a parallelogram. Here, all the elements 11A included in the positive direction drive source section 2A are inclined in the positive direction from the direction perpendicular to the direction in which the movable section 3 is driven to advance and retract (hereinafter simply referred to as the drive direction). The base 14A is erected so as to cross the drive direction obliquely. Further, all the elements 11A included in the positive direction drive source unit 2A are arranged in parallel with each other so as to be arranged in a line in the drive direction.

一方、逆方向駆動源部2Bに含まれる全ての素子11Bは、それぞれの長手方向が、上記駆動方向と垂直な方向から逆方向に傾いて上記駆動方向と斜めに交わるように、基部14Bに立設されている。また、逆方向駆動源部2Bに含まれる全ての素子11Bは、互いに平行に上記駆動方向に1列に並ぶように配設されている。   On the other hand, all the elements 11B included in the reverse direction drive source unit 2B stand on the base portion 14B so that their longitudinal directions are inclined in the reverse direction from the direction perpendicular to the drive direction and obliquely intersect the drive direction. It is installed. Further, all the elements 11B included in the reverse direction drive source unit 2B are arranged in parallel with each other so as to be aligned in a line in the drive direction.

ここで、図3に示すように、正方向駆動源部2Aの素子11Aは、列に並ぶ方向の両側を絶縁板15Aにより挟まれている。そして、列に並ぶ方向と垂直な方向の両側は、それぞれが素子11Aと密着するように配設された電極12Aにより挟まれている。素子11Aの両側の電極12Aの一方は、スイッチ13Aを介して、負極が接地された正方向駆動用電源6Aの正極端子と接続されている。素子11Aの両側の電極12Aの他方は接地されている。また、素子11Aの両側の電極12Aの少なくとも一方は、素子11Aが変形したときにも両方の電極12Aが素子11Aとの密着状態を保つように、移動可能に設けられている。   Here, as shown in FIG. 3, the elements 11 </ b> A of the positive direction drive source unit 2 </ b> A are sandwiched by the insulating plates 15 </ b> A on both sides in the row direction. Then, both sides in the direction perpendicular to the row direction are sandwiched between electrodes 12A arranged so as to be in close contact with the element 11A. One of the electrodes 12A on both sides of the element 11A is connected via a switch 13A to a positive terminal of a positive direction driving power source 6A whose negative electrode is grounded. The other of the electrodes 12A on both sides of the element 11A is grounded. In addition, at least one of the electrodes 12A on both sides of the element 11A is movably provided so that both the electrodes 12A are kept in close contact with the element 11A even when the element 11A is deformed.

また、逆方向駆動源部2Bの素子11Bは、列に並ぶ方向の両側を絶縁板15Bにより挟まれている。そして、列に並ぶ方向と垂直な方向の両側は、それぞれが素子11Bと密着するように配設された電極12Bにより挟まれている。素子11Bの両側の電極12Bの一方は、スイッチ13Bを介して、負極が接地された逆方向駆動用電源6Bの正極端子と接続されている。素子11Bの両側の電極12Bの他方は接地されている。また、素子11Bの両側の電極12Bの少なくとも一方は、素子11Bが変形したときにも両方の電極12Bが素子11Bとの密着状態を保つように、移動可能に設けられている。   Further, the elements 11B of the reverse direction drive source unit 2B are sandwiched between both sides in the row direction by the insulating plates 15B. Then, both sides in a direction perpendicular to the direction in which the rows are arranged are sandwiched between electrodes 12B arranged so as to be in close contact with the element 11B. One of the electrodes 12B on both sides of the element 11B is connected via a switch 13B to the positive terminal of the reverse drive power supply 6B whose negative electrode is grounded. The other of the electrodes 12B on both sides of the element 11B is grounded. Further, at least one of the electrodes 12B on both sides of the element 11B is provided so as to be movable so that both the electrodes 12B are kept in close contact with the element 11B even when the element 11B is deformed.

なお、図3の例においては、素子11Aおよび11Bの両方に、接地された電極と正電位の電極とによる電界を印加するものとしているが、素子11Aおよび11Bの一方には接地された電極と負電位の電極とによる電界を印加するものとしてもよい。また、素子11Aおよび11Bの両方に接地された電極と負電位の電極とによる電界を印加するものとしてもよい。また、電極が接地されていることも必須ではなく、正電位の電極と負電位の電極とによる電界を素子11Aおよび11Bの両方または一方に印加するものとしてもよい。以上のことは図4および図5の場合においても同様である。以上要するに、素子11Aおよび11Bのそれぞれを間に挟む各電極の間に電位差が存在すれば、本発明の駆動装置を正常に動作させることが可能である。   In the example of FIG. 3, an electric field is applied to both the elements 11A and 11B by a grounded electrode and a positive potential electrode, but one of the elements 11A and 11B has a grounded electrode and An electric field generated by a negative potential electrode may be applied. Moreover, it is good also as what applies the electric field by the electrode grounded and the electrode of negative potential to both element 11A and 11B. It is not essential that the electrode is grounded, and an electric field generated by a positive potential electrode and a negative potential electrode may be applied to both or one of the elements 11A and 11B. The above is the same in the case of FIG. 4 and FIG. In short, if there is a potential difference between the electrodes sandwiching each of the elements 11A and 11B, the drive device of the present invention can be operated normally.

また、電源部6の正方向駆動用電源6Aおよび逆方向駆動用電源6Bは、制御部7の制御によりそれぞれ独立して電圧を調節し得るように構成されている。   Further, the forward driving power source 6A and the backward driving power source 6B of the power source unit 6 are configured to be able to independently adjust the voltage under the control of the control unit 7.

ここで、正方向駆動源部2Aおよび逆方向駆動源部2Bの全ての素子11A、11Bは、対応するスイッチ13Aまたは13Bが「オン」となると、両側の電極12Aまたは12Bから電界が印加される。これにより、素子11A、11Bは長手方向に伸張し、頂部が可動部3と接触する。対応するスイッチ13Aまたは13Bが「オフ」となると、上記印加された電界は除去され、長手方向の長さが元の長さに戻り、各素子11A、11Bの頂部は可動部3から離間する。   Here, the electric fields are applied to all the elements 11A and 11B of the forward drive source unit 2A and the reverse drive source unit 2B from the electrodes 12A or 12B on both sides when the corresponding switch 13A or 13B is turned on. . As a result, the elements 11A and 11B extend in the longitudinal direction, and the tops are in contact with the movable part 3. When the corresponding switch 13A or 13B is turned off, the applied electric field is removed, the length in the longitudinal direction returns to the original length, and the tops of the elements 11A and 11B are separated from the movable part 3.

また、正方向駆動源部2Aにおいて対応するスイッチ13Aが「オン」となり、素子11Aが長手方向に伸張して頂部が可動部3と接触すると、このときに素子11Aから可動部3に加わる力の正方向の成分は正となり、これにより可動部3が正方向に駆動される。一方、逆方向駆動源部2Bにおいて対応するスイッチ13Bが「オン」となり、素子11Bが長手方向に伸張して頂部が可動部3と接触すると、このときに素子11Bから可動部3に加わる力の正方向の成分は負となり、言い換えれば逆方向の成分が正となり、これにより可動部3が逆方向に駆動される。
以上のように、正方向駆動源部2Aおよび逆方向駆動源部2Bの全ての素子11A、11Bのそれぞれは、これを挟む両側の電極12Aまたは12B、基部14Aまたは14B、並びに絶縁板15Aまたは15Bとともに1つのアクチュエータを構成している。
In addition, when the corresponding switch 13A is turned “ON” in the positive direction drive source unit 2A and the element 11A extends in the longitudinal direction and the top part contacts the movable part 3, the force applied to the movable part 3 from the element 11A at this time The component in the positive direction becomes positive, and thereby the movable part 3 is driven in the positive direction. On the other hand, when the corresponding switch 13B is turned on in the reverse direction drive source unit 2B and the element 11B expands in the longitudinal direction and the top part contacts the movable part 3, the force applied to the movable part 3 from the element 11B at this time The component in the positive direction is negative, in other words, the component in the reverse direction is positive, thereby driving the movable part 3 in the reverse direction.
As described above, all of the elements 11A and 11B of the forward direction drive source unit 2A and the reverse direction drive source unit 2B include the electrodes 12A or 12B on both sides, the base portions 14A or 14B, and the insulating plates 15A or 15B. In addition, one actuator is configured.

次に、以上の構成の駆動装置1の動作を説明する。駆動装置1において可動部3を正方向に駆動する場合には、図6に示すように、制御部7の制御により逆方向駆動源部2Bのスイッチ13Bは「オフ」とされる。これにより、逆方向駆動源部2Bの全ての素子11Bは、頂部が可動部3から離間した状態となる。   Next, the operation of the drive device 1 having the above configuration will be described. When the movable unit 3 is driven in the forward direction in the driving device 1, the switch 13B of the reverse direction driving source unit 2B is turned off by the control of the control unit 7, as shown in FIG. Thereby, all the elements 11B of the reverse direction drive source unit 2B are in a state in which the tops are separated from the movable unit 3.

一方、正方向駆動源部2Aのスイッチ13Aは、図8に示すように、所定周期でオン・オフを繰り返すように制御される。この結果、正方向駆動源部2Aの素子11Aは、スイッチ13Aが「オン」となったときに長手方向に伸張し、頂部が可動部3と接触して、可動部3を正方向に駆動し、スイッチ13が「オフ」となったときに上記伸張が解除されて元の長さに戻ることを繰り返す。これにより、可動部3が正方向に移動していく。   On the other hand, as shown in FIG. 8, the switch 13A of the positive direction drive source unit 2A is controlled to be repeatedly turned on and off at a predetermined cycle. As a result, the element 11A of the positive direction drive source unit 2A expands in the longitudinal direction when the switch 13A is “ON”, and the top part contacts the movable unit 3 to drive the movable unit 3 in the positive direction. When the switch 13 is turned “OFF”, the extension is released and the original length is returned. Thereby, the movable part 3 moves in the forward direction.

逆に、駆動装置1において可動部3を逆方向に駆動する場合には、図7に示すように、正方向駆動源部2Aのスイッチ13Aは「オフ」とされる。これにより、正方向駆動源部2Aの全ての素子11Aは、頂部が可動部3から離間した状態となる。   On the other hand, when the movable unit 3 is driven in the reverse direction in the drive device 1, the switch 13A of the forward direction drive source unit 2A is turned off as shown in FIG. Thereby, all the elements 11 </ b> A of the positive direction drive source unit 2 </ b> A are in a state in which the tops are separated from the movable unit 3.

一方、逆方向駆動源部2Bのスイッチ13Bは、図8に示したように、所定周期でオン・オフを繰り返すように制御される。この結果、逆方向駆動源部2Bの素子11Bは、スイッチ13Bが「オン」となったときに長手方向に伸張し、頂部が可動部3と接触して、可動部3を逆方向に駆動し、スイッチ13が「オフ」となったときに上記伸張が解除されて元の長さに戻ることを繰り返す。これにより、可動部3が逆方向に移動していく。   On the other hand, as shown in FIG. 8, the switch 13B of the reverse direction drive source unit 2B is controlled to be repeatedly turned on and off at a predetermined cycle. As a result, the element 11B of the reverse direction drive source section 2B expands in the longitudinal direction when the switch 13B is turned “on”, and the top portion contacts the movable section 3 to drive the movable section 3 in the reverse direction. When the switch 13 is turned “OFF”, the extension is released and the original length is returned. Thereby, the movable part 3 moves in the reverse direction.

ここで、可動部3の移動速度は、正方向駆動源部2Aのスイッチ13Aまたは逆方向駆動源部2Bのスイッチ13Bのオン・オフを繰り返す周期を調節することにより増減される。より具体的には、可動部3の移動速度を速くする場合は、オン・オフされる正方向駆動源部2Aのスイッチ13Aまたは逆方向駆動源部2Bのスイッチ13Bのオン・オフの周期を短くする。可動部3の移動速度を遅くする場合はその周期を長くする。   Here, the moving speed of the movable part 3 is increased or decreased by adjusting the cycle in which the switch 13A of the forward direction drive source part 2A or the switch 13B of the reverse direction drive source part 2B is repeatedly turned on and off. More specifically, when the moving speed of the movable part 3 is increased, the ON / OFF cycle of the switch 13A of the forward direction drive source part 2A to be turned on / off or the switch 13B of the reverse direction drive source part 2B is shortened. To do. When the moving speed of the movable part 3 is slowed, the cycle is lengthened.

また、可動部3の移動速度は、正方向駆動用電源6Aまたは逆方向駆動用電源6Bの電圧を調節することによっても増減することができる。より具体的には、可動部3の移動速度を速くする場合は、オン・オフされる正方向駆動用電源6Aまたは逆方向駆動用電源6Bの電圧を高くし、可動部3の移動速度を遅くする場合はその電圧を低くする。
なお、本実施の形態1の駆動装置、および以下の各実施の形態の駆動装置は、位置決め装置として使用することができる。
Further, the moving speed of the movable portion 3 can be increased or decreased by adjusting the voltage of the forward driving power source 6A or the backward driving power source 6B. More specifically, when the moving speed of the movable part 3 is increased, the voltage of the forward driving power supply 6A or the reverse driving power supply 6B that is turned on / off is increased, and the moving speed of the movable part 3 is decreased. If so, lower the voltage.
In addition, the drive device of this Embodiment 1 and the drive device of each following embodiment can be used as a positioning device.

〈実施の形態2〉
次に、図9を参照して、本発明の実施の形態2を説明する。実施の形態2は、実施の形態1を改変したものであり、以下、実施の形態1とは異なる部分のみを説明し、同一の部分は説明を省略する。
<Embodiment 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is a modification of the first embodiment. Hereinafter, only parts different from the first embodiment will be described, and description of the same parts will be omitted.

図9に示すように、本実施の形態2においては、正方向駆動源部2Aと逆方向駆動源部2Bとが、可動部3の駆動方向(図9の左右方向)と平行な1つの直線上に並ぶように配設されて、駆動源部2Gを構成している。
駆動源部2Gにより可動部3を駆動するときの制御部7の制御は実施の形態1と同様である。
As shown in FIG. 9, in the second embodiment, the forward direction drive source unit 2 </ b> A and the reverse direction drive source unit 2 </ b> B are one straight line parallel to the drive direction of the movable unit 3 (left and right direction in FIG. 9). The drive source unit 2G is arranged so as to be lined up.
The control of the control unit 7 when the movable unit 3 is driven by the drive source unit 2G is the same as in the first embodiment.

以上のように、正方向駆動源部2Aと逆方向駆動源部2Bとを、可動部3の駆動方向と平行な1つの直線上に並ぶように配設した場合にも、実施の形態1と同様の制御により可動部3を所定方向に進退駆動することができる。   As described above, even when the forward direction drive source unit 2A and the reverse direction drive source unit 2B are arranged on a single straight line parallel to the drive direction of the movable unit 3, By the same control, the movable part 3 can be driven back and forth in a predetermined direction.

〈実施の形態3〉
次に、図10を参照して、本発明の実施の形態3を説明する。実施の形態3は、実施の形態1を改変したものであり、以下、実施の形態1とは異なる部分のみを説明し、同一の部分は説明を省略する。
<Embodiment 3>
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is a modification of the first embodiment. Hereinafter, only parts different from the first embodiment will be described, and description of the same parts will be omitted.

図10に示すように、本実施の形態3においては、正方向駆動源部2Cおよび逆方向駆動源部2Dは、素子11が列に並ぶ方向とは垂直な方向におけるそれぞれの素子11の両側に電極12が配され、それぞれの素子11の上記列に並ぶ方向の両側には絶縁体15が配されている。それぞれの素子11の両側の電極12の一方の電極12はスイッチ13Aまたは13Bを介して、負極が接地された正方向駆動用電源6Aまたは逆方向駆動源部6Bの正極端子と接続される。他方の電極12は接地される。   As shown in FIG. 10, in the third embodiment, the forward direction drive source unit 2C and the reverse direction drive source unit 2D are provided on both sides of each element 11 in a direction perpendicular to the direction in which the elements 11 are arranged in a row. Electrodes 12 are disposed, and insulators 15 are disposed on both sides in the direction in which the respective elements 11 are arranged in the row. One electrode 12 of the electrodes 12 on both sides of each element 11 is connected via a switch 13A or 13B to the positive terminal of the forward drive power source 6A or the reverse drive source unit 6B whose negative electrode is grounded. The other electrode 12 is grounded.

そして、それぞれの素子11の両側の電極12の一方の電極(例えば正方向駆動用電源6Aまたは逆方向駆動源部6Bの正極端子と接続された方の電極12)は、素子11に向かってスプリング17により付勢され、他方の電極12は基部14(図示省略している)に固定されている。   Then, one of the electrodes 12 on both sides of each element 11 (for example, the electrode 12 connected to the positive terminal of the forward drive power source 6A or the reverse drive source unit 6B) is springed toward the element 11. The other electrode 12 is fixed to a base portion 14 (not shown).

このように、本実施の形態においては、それぞれの素子11と、その両側の電極12と、基部14と、スプリング17とが1つのアクチュエータを構成している。   Thus, in the present embodiment, each element 11, the electrodes 12 on both sides thereof, the base 14 and the spring 17 constitute one actuator.

以上の構成の正方向駆動源部2Cおよび逆方向駆動源部2Dを実施の形態1または実施の形態2におけると同様に配置し、実施の形態1におけると同様に正方向駆動源部2Cおよび逆方向駆動源部2Dを制御することにより、可動部3を駆動することができる。   The forward direction drive source unit 2C and the reverse direction drive source unit 2D having the above-described configuration are arranged in the same manner as in the first or second embodiment, and the forward direction drive source unit 2C and the reverse direction are the same as in the first embodiment. The movable part 3 can be driven by controlling the direction drive source part 2D.

このように、素子11を間に挟んで対向配置される一対の電極12の少なくとも一方の電極12を素子11に向かって付勢するものとしているのは、電界の印加およびその除去により素子11が変形したときにも、素子11と密着するように配設された電極12が素子11から離間するのをより確実に防止するためである。これにより、駆動装置の動作の安定化を図ることができる。   In this manner, at least one electrode 12 of the pair of electrodes 12 arranged to face each other with the element 11 interposed therebetween is biased toward the element 11 because the element 11 is applied by applying and removing the electric field. This is because the electrode 12 disposed so as to be in close contact with the element 11 can be more reliably prevented from being separated from the element 11 even when deformed. Thereby, the operation of the drive device can be stabilized.

なお、図10の例においても、素子11を間に挟んで対向配置される電極12の間に所定の電位差さえ存在すれば、各電極12がどのような電位とされてもよいことは実施の形態1と同様である。   In the example of FIG. 10 as well, each electrode 12 may have any potential as long as there is a predetermined potential difference between the electrodes 12 that are opposed to each other with the element 11 therebetween. This is the same as the first embodiment.

〈実施の形態4〉
次に、図11および図12を参照して、本発明の実施の形態4を説明する。実施の形態4は、実施の形態1を改変したものであり、以下、実施の形態1とは異なる部分のみを説明し、同一の部分は説明を省略する。
<Embodiment 4>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11 and FIG. The fourth embodiment is a modification of the first embodiment. Hereinafter, only parts different from the first embodiment will be described, and description of the same parts will be omitted.

図11に示すように、本実施の形態4においては、駆動源部2Hは、可動部3を正方向に駆動するグループの素子11Aと、可動部3を逆方向に駆動するグループの素子11Bとの両方を含んでいる。
可動部3を正方向に駆動するグループの素子11Aは、長手方向が、可動部3の駆動方向と垂直な方向から正方向に傾いて、上記駆動方向と斜めに交わるように配設されている。また、可動部3を逆方向に駆動するグループの素子11Bは、長手方向が、可動部3の駆動方向と垂直な方向から逆方向に傾いて、上記駆動方向と斜めに交わるように配設されている。
As shown in FIG. 11, in the fourth embodiment, the drive source section 2H includes a group of elements 11A that drive the movable section 3 in the forward direction, and a group of elements 11B that drive the movable section 3 in the reverse direction. Including both.
The elements 11A of the group that drives the movable part 3 in the forward direction are arranged such that the longitudinal direction is inclined in the positive direction from the direction perpendicular to the drive direction of the movable part 3 and obliquely intersects the drive direction. . Further, the elements 11B of the group that drives the movable part 3 in the reverse direction are arranged so that the longitudinal direction is inclined in the reverse direction from the direction perpendicular to the drive direction of the movable part 3 and obliquely intersects the drive direction. ing.

上記2つのグループの素子11Aおよび11Bは、可動部3の駆動方向と平行な方向に1列に交互に並ぶように設けられる。素子11Aの上記列の方向の両側には絶縁板15Aが配される。また、素子11Aの上記列の方向と垂直な方向の両側には電極12Aが配される。両側に配された電極12Aの一方の電極12Aは、負極が接地された正方向駆動用電源6Aの正極端子とスイッチ13Aを介して接続される。他方の電極12Aは接地される。   The two groups of elements 11 </ b> A and 11 </ b> B are provided so as to be alternately arranged in a line in a direction parallel to the driving direction of the movable portion 3. Insulating plates 15A are arranged on both sides of the element 11A in the row direction. Further, electrodes 12A are arranged on both sides of the element 11A in the direction perpendicular to the direction of the row. One electrode 12A of the electrodes 12A arranged on both sides is connected via a switch 13A to a positive terminal of a positive direction driving power supply 6A whose negative electrode is grounded. The other electrode 12A is grounded.

一方、素子11Bの上記列の方向の両側には絶縁板15Bが配される。また、素子11Bの上記列の方向と垂直な方向の両側には電極12Bが配される。両側に配された電極12Bの一方の電極12Bは、負極が接地された逆方向駆動用電源6Bの正極端子とスイッチ13Bを介して接続される。他方の電極12Bは接地される。上記2つのスイッチ13Aおよび13Bが「オフ」であるときにはいずれの素子11A、11Bにも電界は印加されず、素子11Aおよび11Bの頂部はいずれも可動部3から離間した状態となっている。そして、素子11A、11B並びに電極12A、12Bは1つの板状の基部14Cの一方の面に設けられる。   On the other hand, insulating plates 15B are disposed on both sides of the element 11B in the row direction. Further, electrodes 12B are disposed on both sides of the element 11B in the direction perpendicular to the row direction. One electrode 12B of the electrodes 12B arranged on both sides is connected via a switch 13B to a positive terminal of a reverse drive power supply 6B whose negative electrode is grounded. The other electrode 12B is grounded. When the two switches 13A and 13B are “off”, no electric field is applied to any of the elements 11A and 11B, and the tops of the elements 11A and 11B are both separated from the movable part 3. The elements 11A and 11B and the electrodes 12A and 12B are provided on one surface of one plate-like base portion 14C.

正方向駆動用電源6Aの正極端子と電極12Aとを接続する接続ラインに設けられたスイッチ13Aを「オン」とすると、素子11Aに電界が印加され、素子11Aが長手方向に伸張して、素子11Aの頂部が可動部3と接触し、可動部3が正方向に駆動される。一方、逆方向駆動用電源6Bの正極端子と電極12Bとを接続する接続ラインに設けられたスイッチ13Bを「オン」とすると、素子11Bに電界が印加され、素子11Bが長手方向に伸張して、素子11Bの頂部が可動部3と接触し、可動部3が逆方向に駆動される。   When the switch 13A provided in the connection line connecting the positive terminal of the positive direction driving power source 6A and the electrode 12A is turned “ON”, an electric field is applied to the element 11A, and the element 11A expands in the longitudinal direction. The top part of 11A contacts the movable part 3, and the movable part 3 is driven in the forward direction. On the other hand, when the switch 13B provided in the connection line connecting the positive terminal of the reverse drive power source 6B and the electrode 12B is turned “ON”, an electric field is applied to the element 11B, and the element 11B expands in the longitudinal direction. The top of the element 11B comes into contact with the movable part 3, and the movable part 3 is driven in the reverse direction.

次に、以上の構成の本実施形態装置の動作を説明する。
可動部3を正方向に駆動する場合には、図12に示すように、逆方向駆動用電源6Bの正極端子と極板12Bとの間に設けられたスイッチ13Bを「オフ」とする一方、正方向駆動用電源6Aの正極端子と極板12Aとの間に設けられたスイッチ13Aのオン・オフを、図8により示したように、所定周期で繰り返すように制御する。
Next, the operation of the apparatus of the present embodiment having the above configuration will be described.
When the movable part 3 is driven in the forward direction, as shown in FIG. 12, the switch 13B provided between the positive terminal of the reverse direction driving power source 6B and the electrode plate 12B is turned “off”, As shown in FIG. 8, on / off of the switch 13A provided between the positive terminal of the positive direction driving power source 6A and the electrode plate 12A is controlled to be repeated at a predetermined cycle.

一方、可動部3を逆方向に駆動する場合には、正方向駆動用電源6Aの正極端子と極板12Aとの間に設けられたスイッチ13Aを「オフ」とする一方、逆方向駆動用電源6Bの正極端子と極板12Bとの間に設けられたスイッチ13Bのオン・オフを、図8により示したように、所定周期で繰り返すように制御する。   On the other hand, when the movable part 3 is driven in the reverse direction, the switch 13A provided between the positive terminal of the positive direction drive power supply 6A and the electrode plate 12A is turned off, while the reverse direction drive power supply As shown in FIG. 8, on / off of the switch 13B provided between the positive terminal of 6B and the electrode plate 12B is controlled to repeat at a predetermined cycle.

このように、本発明においては、駆動源部2Hに、可動部3を正方向に駆動する素子11Aと、可動部3を逆方向に駆動する素子11Bとを1列に並ぶように交互に設けた構成とした場合にも、実施の形態1と同様の制御により可動部3を所定方向に進退駆動することができる。   As described above, in the present invention, the drive source unit 2H is alternately provided with the elements 11A for driving the movable part 3 in the forward direction and the elements 11B for driving the movable part 3 in the reverse direction so as to be arranged in a line. Even in this configuration, the movable part 3 can be driven back and forth in a predetermined direction by the same control as in the first embodiment.

なお、本実施の形態においても、素子11A、11Bを間に挟んで対向配置される電極12A、12Bの間に所定の電位差さえ存在すれば、各電極12A、12Bがどのような電位とされてもよいことは実施の形態1におけると同様である。   Also in this embodiment, as long as a predetermined potential difference exists between the electrodes 12A and 12B that are arranged to face each other with the elements 11A and 11B interposed therebetween, what kind of potential the electrodes 12A and 12B are at. It is the same as in the first embodiment.

〈実施の形態5〉
次に、図13〜図15を参照して、本発明の実施の形態5を説明する。実施の形態5は、実施の形態1を改変したものであり、以下、実施の形態1とは異なる部分のみを説明し、同一の部分は説明を省略する。
<Embodiment 5>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fifth embodiment is a modification of the first embodiment. Hereinafter, only parts different from the first embodiment will be described, and description of the same parts will be omitted.

図13に示すように、本実施の形態5においては、駆動源部は、実施の形態1と同様に、可動部3を正方向に駆動する正方向駆動源部2Eと、可動部3を逆方向に駆動する逆方向駆動源部2Fとを含んでいる。
正方向駆動源部2Eおよび逆方向駆動源部2Fにおいては、基部14A、14Bに代えて電極12Cまたは12Dの上に、素子11Aまたは11Bが、実施の形態1および2におけると同様にして、長手方向が駆動方向に対して斜めとなるように設けられている。
As shown in FIG. 13, in the fifth embodiment, the drive source unit reverses the positive direction drive source unit 2 </ b> E that drives the movable unit 3 in the forward direction and the movable unit 3 in the same manner as in the first embodiment. And a reverse drive source unit 2F for driving in the direction.
In the forward direction drive source unit 2E and the reverse direction drive source unit 2F, the element 11A or 11B is arranged on the electrode 12C or 12D instead of the bases 14A and 14B in the same manner as in the first and second embodiments. The direction is provided so as to be oblique to the driving direction.

正方向駆動源部2Eの電極12Cは、スイッチ13Aを介して、負極が接地された正方向駆動用電源6Aの正極端子と接続されている。また、逆方向駆動源部2Fの電極12Dは、スイッチ13Bを介して、負極が接地された逆方向駆動用電源6Bの正極端子と接続されている。   The electrode 12C of the positive direction drive source unit 2E is connected via a switch 13A to a positive terminal of a positive direction drive power supply 6A whose negative electrode is grounded. The electrode 12D of the reverse drive source unit 2F is connected via a switch 13B to the positive terminal of the reverse drive power supply 6B whose ground is negative.

正方向駆動源部2Eおよび逆方向駆動源部2Fのそれぞれにおいては、素子11A、11Bが、可動部3の駆動方向と平行な方向に列をなすように、互いに平行に並んでいる。また、それぞれの素子11A、11Bの上記列の方向の両側には絶縁板15Aまたは15Bが配されている。また、図示はされていないが、それぞれの素子11A、11Bの上記列の方向と垂直な方向の両側にも絶縁板が配設されている。そして、それぞれの素子11A、11Bの頂部には、接地された電極12Eまたは12Fが載置されている。   In each of the forward direction drive source unit 2E and the reverse direction drive source unit 2F, the elements 11A and 11B are arranged in parallel to each other so as to form a row in a direction parallel to the drive direction of the movable unit 3. Insulating plates 15A or 15B are disposed on both sides of the respective elements 11A and 11B in the row direction. Although not shown, insulating plates are also provided on both sides of each element 11A, 11B in the direction perpendicular to the direction of the row. A grounded electrode 12E or 12F is placed on the top of each of the elements 11A and 11B.

次に、図14および図15を参照して、ERゲルから構成された本実施の形態のアクチュエータの作動原理を説明する。図14は、ERゲルに電界が印加された状態を示す、ERゲルを素子として使用したアクチュエータのモデルの正面図である。図15は、ERゲルに電界が印加されていない状態を示す、ERゲルを素子として使用したアクチュエータのモデルの正面図である。   Next, with reference to FIG. 14 and FIG. 15, the operation principle of the actuator of the present embodiment configured from ER gel will be described. FIG. 14 is a front view of an actuator model using an ER gel as an element, showing a state in which an electric field is applied to the ER gel. FIG. 15 is a front view of an actuator model using an ER gel as an element, showing a state where an electric field is not applied to the ER gel.

図14に示すように、ER粒子21を分散したERゲルを角柱状に成形してなる素子11は、一方の幅方向の両側が一対の絶縁板15により挟まれている。また、図示はされていないが、素子11の他方の幅方向の両側も一対の絶縁板により挟まれている。
そして、素子11および各絶縁板は板状の一方の電極12の上に固定されており、素子11の上には他方の電極12が載置されている。この構成により、素子11の長手方向に電界を印加すると、ER粒子21は電界の方向に分極する。分極した各ER粒子21は分極した方向(電界の方向)に互いに引きつけ合う。ER粒子21が電界の方向に互いに引きつけ合うと、ER粒子21が分散されたERゲルからなる素子11は、長手方向に縮む。
一方、図15に示すように、上記印加した電界を除去すると、素子11は、長手方向の長さが元の長さに戻る。
As shown in FIG. 14, in the element 11 formed by forming an ER gel in which ER particles 21 are dispersed into a prism shape, both sides in one width direction are sandwiched between a pair of insulating plates 15. Although not shown, both sides of the other width direction of the element 11 are sandwiched between a pair of insulating plates.
The element 11 and each insulating plate are fixed on one plate-like electrode 12, and the other electrode 12 is placed on the element 11. With this configuration, when an electric field is applied in the longitudinal direction of the element 11, the ER particles 21 are polarized in the direction of the electric field. The polarized ER particles 21 attract each other in the polarized direction (electric field direction). When the ER particles 21 attract each other in the direction of the electric field, the element 11 made of ER gel in which the ER particles 21 are dispersed contracts in the longitudinal direction.
On the other hand, as shown in FIG. 15, when the applied electric field is removed, the length of the element 11 returns to the original length.

上述した作動原理により、正方向駆動源部2Eおよび逆方向駆動源部2Fのスイッチ13Aまたは13Bが「オン」となると、それぞれの素子11A、11Bは長手方向に電界が印加され、長手方向に収縮する。このとき、それぞれの素子11A、11Bの頂部は可動部3から離間している。
一方、正方向駆動源部2Eおよび逆方向駆動源部2Fのスイッチ13Aまたは13Bが「オフ」となると、それぞれの素子11A、11Bの長手方向の長さは元の長さに戻る。このとき、それぞれの素子11A、11Bの頂部は可動部3と接触する。
When the switch 13A or 13B of the forward drive source unit 2E and the reverse drive source unit 2F is turned “ON” according to the operation principle described above, an electric field is applied to the elements 11A and 11B in the longitudinal direction and contracts in the longitudinal direction. To do. At this time, the top portions of the respective elements 11 </ b> A and 11 </ b> B are separated from the movable portion 3.
On the other hand, when the switch 13A or 13B of the forward direction drive source unit 2E and the reverse direction drive source unit 2F is turned off, the lengths of the elements 11A and 11B in the longitudinal direction return to the original lengths. At this time, the top portions of the respective elements 11 </ b> A and 11 </ b> B are in contact with the movable portion 3.

次に、以上の構成の本実施形態装置の動作を説明する。
可動部3を正方向に駆動する場合には、逆方向駆動用電源6Bと極板12Dとの間に設けられたスイッチ13Bを「オン」とし、逆方向駆動源部2Fの素子11Bの頂部を可動部3から離間させる一方、正方向駆動用電源6Aと極板12Cとの間に設けられたスイッチ13Aのオン・オフを、図8により示したように、所定周期で繰り返すように制御する。
また、可動部3を逆方向に駆動する場合には、正方向駆動用電源6Aと極板12Cとの間に設けられたスイッチ13Aを「オン」とし、正方向駆動源部2Eの素子11Aの頂部を可動部3から離間させる一方、逆方向駆動用電源6Bの正極端子と極板12Dとの間に設けられたスイッチ13Bのオン・オフを、図8により示したように、所定周期で繰り返すように制御する。
Next, the operation of the apparatus of the present embodiment having the above configuration will be described.
When the movable unit 3 is driven in the forward direction, the switch 13B provided between the reverse drive power source 6B and the electrode plate 12D is turned “ON”, and the top of the element 11B of the reverse drive source unit 2F is turned on. On the other hand, the switch 13A provided between the positive driving power supply 6A and the electrode plate 12C is controlled to be turned on and off at a predetermined cycle as shown in FIG.
Further, when the movable part 3 is driven in the reverse direction, the switch 13A provided between the positive direction driving power source 6A and the electrode plate 12C is turned “ON”, and the element 11A of the positive direction driving source part 2E is turned on. While the top portion is separated from the movable portion 3, the switch 13B provided between the positive terminal of the reverse drive power source 6B and the electrode plate 12D is repeatedly turned on and off at a predetermined cycle as shown in FIG. To control.

このように、本発明においては、素子11A、11Bの長手方向に電界を印加するものとした場合にも、電界の印加により長手方向に収縮した素子11が元の長さに戻るときの力を利用して可動部3を所定方向に進退駆動することができる。   As described above, in the present invention, even when the electric field is applied in the longitudinal direction of the elements 11A and 11B, the force when the element 11 contracted in the longitudinal direction by the application of the electric field returns to the original length. Utilizing this, the movable part 3 can be driven back and forth in a predetermined direction.

なお、本実施の形態においても、素子11A、11Bを間に挟んで対向配置される一対の電極12Cと12E、または12Dと12Fとの間に所定の電位差さえ存在すれば、各電極がどのような電位とされてもよいことは実施の形態1におけると同様である。以上のことは図14および図15の場合においても同様である。   In the present embodiment, as long as a predetermined potential difference exists between the pair of electrodes 12C and 12E or 12D and 12F that are opposed to each other with the elements 11A and 11B sandwiched therebetween, how each electrode is changed. It is the same as in Embodiment 1 that the potential may be set to a different potential. The above is the same in the case of FIG. 14 and FIG.

〈実施の形態6〉
次に、図16〜図18を参照して、本発明の実施の形態6を説明する。実施の形態6は、実施の形態1を改変したものであり、以下、実施の形態1とは異なる部分のみを説明し、同一の部分は説明を省略する。
<Embodiment 6>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The sixth embodiment is a modification of the first embodiment, and only the parts different from the first embodiment will be described below, and the description of the same parts will be omitted.

図16に示すように、本実施の形態6においては、駆動源2Iは、板状の基部14Dの一方の面に垂直に立設された複数の素子11Cを含んでいる。それぞれの素子11Cは、側面が長方形である角柱形状にERゲルを成形したものであり、可動部3の駆動方向と平行な方向に列をなすように並んでいる。   As shown in FIG. 16, in the sixth embodiment, the drive source 2I includes a plurality of elements 11C that are erected vertically on one surface of the plate-like base portion 14D. Each element 11 </ b> C is formed by forming ER gel into a prismatic shape having a rectangular side surface, and is arranged in a row in a direction parallel to the driving direction of the movable portion 3.

それぞれの素子11Cの上記列の方向の両側には、絶縁板15Cが配されている。また、それぞれの素子11Cの上記列の方向と垂直な方向の両側には電極12Gが配されている。両側に配された電極12Gの一方は、負極が接地された駆動用電源6Cの正極端子とスイッチ13C、13Dおよび13Eのいずれかを介して接続される。電極12Gの他方は接地される。そして、全ての素子11D、電極12G、並びに絶縁板15Cは、1つの板状の基部14Dの一方の面に設けられている。   Insulating plates 15C are arranged on both sides of each element 11C in the row direction. Further, electrodes 12G are arranged on both sides of each element 11C in the direction perpendicular to the direction of the row. One of the electrodes 12G arranged on both sides is connected to the positive terminal of the driving power supply 6C whose negative electrode is grounded via any one of the switches 13C, 13D, and 13E. The other of the electrodes 12G is grounded. All the elements 11D, the electrodes 12G, and the insulating plate 15C are provided on one surface of one plate-like base portion 14D.

制御部7は、図17および図18に示すように、スイッチ13C〜13Eを所定周期且つ所定の位相差の下で順次オン・オフするように制御を行う。なお、上述したとおり、本実施の形態においては、電源部は駆動用電源6Cのみから構成されている。   As illustrated in FIGS. 17 and 18, the control unit 7 performs control so that the switches 13 </ b> C to 13 </ b> E are sequentially turned on / off with a predetermined period and a predetermined phase difference. Note that, as described above, in the present embodiment, the power supply unit is configured only from the driving power supply 6C.

次に、以上の構成の本実施形態装置の動作を説明する。
可動部3を正方向に駆動する場合には、図17に示すように、正方向における後側の素子11Cに対応するスイッチから所定の位相差で順次オン・オフの繰り返しを開始するように制御を行う。図示例によれば、スイッチ13C、13Dおよび13Eが、この順にオン・オフの繰り返しを開始するように制御を行う。このように制御することで、正方向における後側の素子11Cから所定の時間差で頂部が順次可動部3と当接することが繰り返される。これにより、可動部3が正方向に駆動される。
Next, the operation of the apparatus of the present embodiment having the above configuration will be described.
When the movable unit 3 is driven in the forward direction, as shown in FIG. 17, control is performed so that the repetition of ON / OFF is sequentially started with a predetermined phase difference from the switch corresponding to the rear element 11C in the forward direction. I do. According to the illustrated example, the switches 13 </ b> C, 13 </ b> D, and 13 </ b> E perform control so as to start repetition of on / off in this order. By controlling in this way, it is repeated that the top part sequentially contacts the movable part 3 with a predetermined time difference from the rear element 11C in the positive direction. Thereby, the movable part 3 is driven in the forward direction.

また、可動部3を逆方向に駆動する場合には、図18に示すように、逆方向における後側の素子11Cに対応するスイッチから所定の位相差で順次オン・オフの繰り返しを開始するように制御を行う。図示例によれば、スイッチ13C、13Dおよび13Eが、これとは逆の順にオン・オフの繰り返しを開始するように制御を行う。このように制御することで、逆方向における後側の素子11Cから所定の時間差で頂部が順次可動部3と当接することが繰り返される。これにより、可動部3が逆方向に駆動される。   Further, when the movable portion 3 is driven in the reverse direction, as shown in FIG. 18, the repetition of ON / OFF is sequentially started with a predetermined phase difference from the switch corresponding to the rear element 11C in the reverse direction. To control. According to the illustrated example, the switches 13 </ b> C, 13 </ b> D, and 13 </ b> E perform control so as to start repetition of on / off in the reverse order. By controlling in this way, it is repeated that the top part sequentially contacts the movable part 3 with a predetermined time difference from the rear element 11C in the reverse direction. Thereby, the movable part 3 is driven in the reverse direction.

以上のように、素子11Cの長手方向が可動部3の駆動方向と垂直となるように素子11を配設した場合にも、所定の周期且つ所定の位相差の下で各素子11Cに電界を間欠的に印加するものとすることによって可動部3を所定方向に進退駆動することが可能となる。   As described above, even when the element 11 is arranged so that the longitudinal direction of the element 11C is perpendicular to the driving direction of the movable portion 3, an electric field is applied to each element 11C with a predetermined period and a predetermined phase difference. By applying intermittently, the movable part 3 can be driven back and forth in a predetermined direction.

なお、本実施の形態においても、素子11Cを間に挟んで対向配置される一対の電極12Gの間に所定の電位差さえ存在すれば、各電極がどのような電位とされてもよいことは実施の形態1におけると同様である。   In the present embodiment as well, it is possible that each electrode may have any potential as long as a predetermined potential difference exists between the pair of electrodes 12G arranged to face each other with the element 11C interposed therebetween. The same as in the first embodiment.

〈実施の形態7〉
次に、図19〜図23を参照して、本発明の実施の形態7を説明する。図19は、本発明の実施の形態7に係る駆動装置の概略構成を示す斜視図である。図20は、駆動装置の駆動源部の詳細を示す、上記駆動装置の側面図である。図21は、駆動装置の制御系統および電力系統の詳細を示す回路図である。図22および図23は、制御部によるスイッチのオン・オフの制御動作を示すグラフである。
<Embodiment 7>
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 19 is a perspective view showing a schematic configuration of the drive apparatus according to Embodiment 7 of the present invention. FIG. 20 is a side view of the drive device, showing details of the drive source section of the drive device. FIG. 21 is a circuit diagram showing details of a control system and a power system of the drive device. 22 and 23 are graphs showing the control operation of turning on / off the switch by the control unit.

図19に示すように、駆動装置1Aは、複数のアクチュエータを含む駆動源部2Jと、駆動源部2Jにより回転されて所定方向に進退するよう直線的に駆動される丸軸状の可動部3Aと、可動部3Aの位置に応じた信号を出力するリニア・エンコーダ4と、可動部3Aを回転可能且つ軸方向に進退可能に支持するとともに、リニア・エンコーダ4を支持する支持部5Aと、駆動源部2Jに直流電力を供給する電源部6Dと、駆動源部2Jおよび電源部6Dを制御する制御部7とを備えている。   As shown in FIG. 19, the drive device 1A includes a drive source unit 2J including a plurality of actuators, and a round shaft-shaped movable unit 3A that is linearly driven so as to advance and retract in a predetermined direction by being rotated by the drive source unit 2J. And a linear encoder 4 that outputs a signal corresponding to the position of the movable portion 3A, a support portion 5A that supports the linear encoder 4 and supports the movable portion 3A so that the movable portion 3A can rotate and advance and retreat in the axial direction. A power supply unit 6D that supplies DC power to the source unit 2J and a control unit 7 that controls the drive source unit 2J and the power supply unit 6D are provided.

ここで、可動部3Aは、周面に雄ねじ25が形成されている。支持部5Aは、可動部3Aの雄ねじ25と螺合する図示しない雌ねじが形成されたねじ孔26を有しており、可動部3Aが軸周りに回転すると、回転の向きに応じて図19の右方向あるいは左方向に移動する。説明の便宜上、図19の右方向を正方向、左方向を逆方向と規定し、図20において可動部3Aが時計回りに回転したときに可動部3Aは正方向に移動し、反時計回りに回転したときに逆方向に移動するものとして以下の説明を行う。   Here, the movable portion 3A has a male screw 25 formed on the peripheral surface. The support portion 5A has a screw hole 26 in which a female screw (not shown) that is screwed with the male screw 25 of the movable portion 3A is formed. When the movable portion 3A rotates around the axis, the support portion 5A shown in FIG. Move to the right or left. For convenience of explanation, the right direction in FIG. 19 is defined as the forward direction, and the left direction is defined as the reverse direction. In FIG. 20, when the movable portion 3A rotates clockwise, the movable portion 3A moves in the positive direction and counterclockwise. The following description will be given on the assumption that it moves in the reverse direction when it rotates.

駆動源部2Jは、図20および図21に示すように、可動部3Aの周りに所定の角度ピッチ(図示例では90度ピッチ)で配設される、複数(図示例では4つ)の素子11Dを含んでいる。素子11Dは、ERゲルを、側面が長方形である角柱形状に成形したものであり、それぞれの1つの幅方向の両側には電界を印加するための電極12Iが配されている。また、図示はされていないが、それぞれの素子11Dの他の1つの幅方向(紙面に垂直な方向)の両側には絶縁板が配置されている。また、それぞれの素子11Dとその両側の電極12Iとは、素子11Dの長手方向が可動部3Aの90度毎の径方向と平行になるように板状の基部14Eにそれぞれ立設されている。このように、それぞれの素子11Dと、その両側の電極12Iおよび絶縁板と、基部14Eとの各組が、複数のアクチュエータ17A、17B、17Cおよび17Dを構成している。   As shown in FIGS. 20 and 21, the drive source unit 2J includes a plurality of (four in the illustrated example) elements disposed at a predetermined angular pitch (90 ° pitch in the illustrated example) around the movable unit 3A. 11D is included. The element 11D is formed by molding ER gel into a prismatic shape having a rectangular side surface, and electrodes 12I for applying an electric field are arranged on both sides in one width direction. Although not shown, insulating plates are arranged on both sides in the other width direction (direction perpendicular to the paper surface) of each element 11D. Each element 11D and the electrodes 12I on both sides thereof are erected on a plate-like base portion 14E so that the longitudinal direction of the element 11D is parallel to the radial direction every 90 degrees of the movable portion 3A. Thus, each set of the element 11D, the electrodes 12I and insulating plates on both sides thereof, and the base portion 14E constitutes a plurality of actuators 17A, 17B, 17C and 17D.

また、複数のアクチュエータ17A〜17Dのそれぞれの素子11Dの両側の電極12Iの一方は、図21に示すスイッチ13F〜13Iのいずれかを介して、負極が接地された電源6F〜6Iのいずれかの正極端子とそれぞれ接続されている。また、それぞれの素子11Dの両側の電極12Iの他方は接地されている。このように本実施の形態においては、電源6F〜6Iが電源部6Jを構成している。   One of the electrodes 12I on both sides of each element 11D of each of the actuators 17A to 17D is either one of the power supplies 6F to 6I whose negative electrode is grounded via any of the switches 13F to 13I shown in FIG. Each is connected to a positive terminal. The other of the electrodes 12I on both sides of each element 11D is grounded. Thus, in this Embodiment, the power supplies 6F-6I comprise the power supply part 6J.

そして、スイッチ13F〜13Iのいずれかを「オン」とすることによりアクチュエータ17A〜17Dのいずれかの素子11Dに電界が印加され、当該アクチュエータの素子11Dが長手方向に伸張してその頂部が可動部3Aと接触する。一方、上記電界が除去されると当該アクチュエータの素子11Dの長手方向の伸張が解除されて、その頂部は可動部3Aから離間される。制御部7は、図22および図23に示すように、スイッチ13F〜13Iを所定周期且つ所定の位相差の下で順次オン・オフするように制御を行う。   When any of the switches 13F to 13I is turned “ON”, an electric field is applied to any one of the elements 11D of the actuators 17A to 17D, and the element 11D of the actuator expands in the longitudinal direction, and the top thereof is a movable part. Contact 3A. On the other hand, when the electric field is removed, the longitudinal extension of the element 11D of the actuator is released, and the top portion is separated from the movable portion 3A. As shown in FIGS. 22 and 23, the control unit 7 performs control so that the switches 13F to 13I are sequentially turned on and off with a predetermined period and a predetermined phase difference.

以下、スイッチ13Fが「オン」となるとアクチュエータ17Aの素子11Dに電界が印加され、スイッチ13Gが「オン」となるとアクチュエータ17Bの素子11Dに電界が印加され、スイッチ13Hが「オン」となるとアクチュエータ17Cの素子11Dに電界が印加され、スイッチ13Iが「オン」となるとアクチュエータ17Dの素子11Dに電界が印加されるように、配線がなされているものとして、本実施の形態の駆動装置の動作を説明する。   Hereinafter, an electric field is applied to the element 11D of the actuator 17A when the switch 13F is turned on, an electric field is applied to the element 11D of the actuator 17B when the switch 13G is turned on, and an actuator 17C when the switch 13H is turned on. The operation of the driving device according to the present embodiment will be described on the assumption that wiring is provided so that an electric field is applied to the element 11D of the actuator 17D and the electric field is applied to the element 11D of the actuator 17D when the switch 13I is turned on. To do.

可動部3Aを正方向に駆動する場合には、図22に示すように、スイッチ13F、13G、13H、および13Iがこの順に所定の位相差で順次オン・オフの繰り返しを開始するように制御する。このように制御することで、アクチュエータ17A〜17Dは、図20における時計回りに順次頂部が可動部3Aの周面と当接していく。これにより、可動部3は図20における時計回りに回転し、その結果、正方向に駆動される。   When the movable portion 3A is driven in the forward direction, as shown in FIG. 22, the switches 13F, 13G, 13H, and 13I are controlled so as to sequentially start ON / OFF repeatedly with a predetermined phase difference in this order. . By controlling in this way, the tops of the actuators 17A to 17D sequentially contact the peripheral surface of the movable portion 3A in the clockwise direction in FIG. As a result, the movable portion 3 rotates clockwise in FIG. 20, and as a result, is driven in the positive direction.

一方、可動部3Aを逆方向に駆動する場合には、図23に示すように、スイッチ13F、13G、13H、および13Iがこれとは逆の順に所定の位相差で順次オン・オフの繰り返しを開始するように制御する。このように制御することで、アクチュエータ17A〜17Dは、図20における反時計回りに順次頂部が可動部3Aの周面と当接していく。これにより、可動部3は図20における反時計回りに回転し、その結果、逆方向に駆動される。また、可動部3の回転速度は、前記各スイッチ13F、13G、13H、および13Iをオン・オフする周期を変更するか、または電源6F〜6Iの電圧値を変更することにより調節することが可能である。   On the other hand, when the movable portion 3A is driven in the reverse direction, as shown in FIG. 23, the switches 13F, 13G, 13H, and 13I are repeatedly turned on and off sequentially with a predetermined phase difference in the reverse order. Control to start. By controlling in this way, the tops of the actuators 17A to 17D sequentially come into contact with the peripheral surface of the movable part 3A in the counterclockwise direction in FIG. Thereby, the movable part 3 rotates counterclockwise in FIG. 20, and as a result, is driven in the reverse direction. Further, the rotational speed of the movable part 3 can be adjusted by changing the cycle of turning on / off the switches 13F, 13G, 13H, and 13I or changing the voltage values of the power supplies 6F to 6I. It is.

以上のように、ERゲルからなる素子11Dにより丸軸状の可動部を回転するように駆動することも可能であり、その回転により可動部を軸方向に駆動することも可能である。   As described above, the element 11D made of ER gel can be driven to rotate the round shaft-shaped movable part, and the movable part can be driven in the axial direction by the rotation.

なお、本実施の形態においても、素子11Dを間に挟んで対向配置される一対の電極12Iの間に所定の電位差さえ存在すれば、各電極がどのような電位とされてもよいことは実施の形態1におけると同様である。   In the present embodiment as well, it is possible that each electrode may have any potential as long as a predetermined potential difference exists between the pair of electrodes 12I arranged to face each other with the element 11D interposed therebetween. The same as in the first embodiment.

また、上記各実施の形態においては、ERゲルに印加する電場の大きさは、実機における絶縁の困難性を考慮して、3KV/mm以下とするのが望ましい。このような電場を印加することで、μオーダでのERゲルの収縮が発生し、上記各実施の形態により開示したような駆動動作を安定して実現することができる。
以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、上記各実施の形態においては、1軸方向の駆動のみとしたが、上記実施の形態のいずれかの駆動装置を2つ以上組み合わせることによって、2軸、3軸の駆動装置を実現することも可能である。
また、アクチュエータの素子はERゲルに限らず、ピエゾ素子を用いても同様の効果を得ることができる。ピエゾ素子においても、電界を印加されたときおよびその電界を除去されたときの挙動は、ERゲルとほぼ同じだからである。
In each of the above embodiments, the magnitude of the electric field applied to the ER gel is desirably 3 KV / mm or less in consideration of the difficulty of insulation in an actual machine. By applying such an electric field, contraction of the ER gel occurs in the order of μ, and the driving operation as disclosed in the above embodiments can be stably realized.
As mentioned above, although this invention was demonstrated by embodiment, this invention is not limited to these, A various change is possible. For example, in each of the above-described embodiments, only the driving in one axis direction is performed, but a two-axis or three-axis driving device is realized by combining two or more driving devices in any of the above-described embodiments. Is also possible.
The actuator element is not limited to the ER gel, and the same effect can be obtained by using a piezoelectric element. This is because the behavior of a piezoelectric element when an electric field is applied and when the electric field is removed is almost the same as that of an ER gel.

ただし、圧電素子においては、熱による膨張がERゲルよりも大きいために、より厳格な温度管理が必要となる。この点、ERゲルをアクチュエータの素子として使用することによって、温度管理を簡単にすることができる。   However, in the piezoelectric element, since thermal expansion is larger than that of the ER gel, stricter temperature management is required. In this regard, temperature management can be simplified by using the ER gel as an actuator element.

また、スイッチをオン・オフする周波数が100Hzを超えると、圧電素子においては発熱が大きくなり、素子の破壊に至る危険性が増大する。したがって、圧電素子を使用する場合には冷却手段が必要となる。一方、ERゲルを使用する場合には、より大きな周波数に達するまでそのような冷却手段は不要となる。   In addition, when the frequency for turning on / off the switch exceeds 100 Hz, the heat generated in the piezoelectric element increases and the risk of destruction of the element increases. Therefore, when using a piezoelectric element, a cooling means is required. On the other hand, when using ER gel, such a cooling means is unnecessary until a higher frequency is reached.

また、圧電効果は温度が1度下がる毎に0.2%減少することから、絶対零度に近い極低温の温度領域においては、常温に比べて圧電効果は約30%低下する。これに対して、ERゲルは絶対零度に近い極低温の温度領域においても効率は低下しない。したがって、ERゲルをアクチュエータの素子として使用することによって、極低温の環境下でも動作する駆動装置を実現することができる。   In addition, since the piezoelectric effect decreases by 0.2% every time the temperature decreases, the piezoelectric effect decreases by about 30% in the extremely low temperature range close to absolute zero compared to the normal temperature. On the other hand, the efficiency of the ER gel does not decrease even in the extremely low temperature range close to absolute zero. Therefore, by using ER gel as an actuator element, it is possible to realize a drive device that operates even in a cryogenic environment.

本発明の駆動装置によれば、ERゲルなどの比較的変形の小さい素子を使用して、変位量の大きい駆動装置を実現することができる。   According to the drive device of the present invention, it is possible to realize a drive device with a large amount of displacement using an element with relatively small deformation such as ER gel.

本発明の実施の形態1に係る駆動装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the drive device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の装置を、駆動源部が設けられた側から見た側面図である。It is the side view which looked at the apparatus of FIG. 1 from the side in which the drive source part was provided. 駆動源部の正方向駆動源部および逆方向駆動源部をそれぞれ側方および上方から見た二面図である。It is the two views which looked at the normal direction drive source part and reverse direction drive source part of the drive source part from the side and the upper part, respectively. 同装置のERゲルに電界が印加されていない状態を示す、ERゲルを素子として使用したアクチュエータのモデルの正面図である。It is a front view of the model of the actuator which uses the ER gel as an element which shows the state where the electric field is not applied to ER gel of the apparatus. 同装置のERゲルに電界が印加された状態を示す、ERゲルを素子として使用したアクチュエータのモデルの正面図である。It is a front view of the model of the actuator which uses the ER gel as an element which shows the state where the electric field was applied to ER gel of the apparatus. 図3の装置の可動部を正方向に駆動するときの駆動源部の状態を模式的に示す二面図である。FIG. 4 is a two-side view schematically showing a state of a drive source unit when a movable part of the apparatus of FIG. 3 is driven in a positive direction. 可動部を逆方向に駆動するときの駆動源部の状態を模式的に示す二面図である。It is a two-plane figure which shows typically the state of the drive source part when driving a movable part to a reverse direction. 駆動源部のスイッチをオン・オフする制御の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the control which turns on / off the switch of a drive source part. 本発明の実施の形態2に係る駆動装置を、駆動源部が設けられた側から見た側面図である。It is the side view which looked at the drive device which concerns on Embodiment 2 of this invention from the side in which the drive source part was provided. 本発明の実施の形態3に係る駆動装置の駆動源部の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the drive source part of the drive device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る駆動装置の駆動源部の正方向駆動源部および逆方向駆動源部をそれぞれ側方および上方から見た二面図である。It is the two views which looked at the forward direction drive source part and reverse direction drive source part of the drive source part of the drive device which concern on Embodiment 4 of this invention from the side and the upper direction, respectively. 図11の装置の動作例を示す二面図である。FIG. 12 is a two-view diagram illustrating an operation example of the apparatus of FIG. 11. 本発明の実施の形態5に係る駆動装置の駆動源部の概略構成を示す側面図である。It is a side view which shows schematic structure of the drive source part of the drive device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 同装置のERゲルに電界が印加されていない状態を示す、ERゲルを素子として使用したアクチュエータのモデルの正面図である。It is a front view of the model of the actuator which uses the ER gel as an element which shows the state where the electric field is not applied to ER gel of the apparatus. 同装置のERゲルに電界が印加された状態を示す、ERゲルを素子として使用したアクチュエータのモデルの正面図である。It is a front view of the model of the actuator which uses the ER gel as an element which shows the state where the electric field was applied to ER gel of the apparatus. 本発明の実施の形態6に係る駆動装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows schematic structure of the drive device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 同装置の駆動源部のスイッチをオン・オフする制御の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the control which turns on / off the switch of the drive source part of the apparatus. 同装置の駆動源部のスイッチをオン・オフする制御の別の一例を示すグラフである。It is a graph which shows another example of the control which turns on / off the switch of the drive source part of the apparatus. 本発明の実施の形態7に係る駆動装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the drive device which concerns on Embodiment 7 of this invention. 同装置の駆動源部の概略構成を示す側面図である。It is a side view which shows schematic structure of the drive source part of the apparatus. 同装置の制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the apparatus. 同装置の駆動源部のスイッチをオン・オフする制御の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the control which turns on / off the switch of the drive source part of the apparatus. 同装置の駆動源部のスイッチをオン・オフする制御の別の一例を示すグラフである。It is a graph which shows another example of the control which turns on / off the switch of the drive source part of the apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 駆動装置
2 駆動源部
3 可動部
6 電源部
7 制御部
11 素子
12 電極
13 スイッチ
14 基部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drive device 2 Drive source part 3 Movable part 6 Power supply part 7 Control part 11 Element 12 Electrode 13 Switch 14 Base

Claims (13)

電界を印加したときに前記電界と平行な方向に収縮し且つ前記電界と平行な方向とは異なる方向に伸張する、複数の素子を使用した駆動装置であって、
所定方向に進退可能に支持され、前記電界の印加およびその除去による前記素子の変形により移動される可動部と、
前記素子に印加される電界を発生する電界発生手段と、
前記電界発生手段が、所定周期で前記電界を間欠的に発生するよう制御する制御手段と、
を具備した駆動装置。
A driving device using a plurality of elements that contracts in a direction parallel to the electric field and extends in a direction different from the direction parallel to the electric field when an electric field is applied,
A movable part supported so as to be able to advance and retreat in a predetermined direction and moved by deformation of the element by applying and removing the electric field;
An electric field generating means for generating an electric field applied to the element;
Control means for controlling the electric field generating means to intermittently generate the electric field at a predetermined period;
A drive device comprising:
前記制御手段は、前記可動部の移動速度に応じて前記電界の強度および前記電界を発生する周期の少なくとも一方を調節する請求項1記載の駆動装置。   The driving device according to claim 1, wherein the control unit adjusts at least one of the intensity of the electric field and a period of generating the electric field according to a moving speed of the movable part. 前記素子が、前記変形により前記可動部に及ぼす力の前記所定方向の成分が正となるグループと、前記力の前記所定方向の成分が負となるグループとに区分されている請求項1または2記載の駆動装置。   The element is divided into a group in which a component in the predetermined direction of a force exerted on the movable part by the deformation is positive and a group in which a component in the predetermined direction of the force is negative. The drive device described. 前記素子は、前記各グループ内において互いに平行且つ前記所定方向と平行に並んでいる請求項1〜3のいずれかに記載の駆動装置。   The driving device according to claim 1, wherein the elements are arranged in parallel to each other and in the predetermined direction in each group. 前記素子のそれぞれのグループが、互いに平行に並んでいる請求項4記載の駆動装置。   The driving device according to claim 4, wherein each group of the elements is arranged in parallel to each other. 前記素子のそれぞれのグループが、前記所定方向と平行な1つの直線上に並んでいる請求項4記載の駆動装置。   The driving device according to claim 4, wherein each group of the elements is arranged on one straight line parallel to the predetermined direction. 前記可動部は、前記電界が前記素子に印加されたときの前記電界と平行な方向とは異なる方向への前記素子の伸張により駆動される請求項1〜6のいずれかに記載の駆動装置。   The driving device according to claim 1, wherein the movable portion is driven by extension of the element in a direction different from a direction parallel to the electric field when the electric field is applied to the element. 前記可動部は、前記電界の印加により前記電界と平行な方向に収縮した前記素子が、前記印加された電界の除去により元の状態に復帰するときの前記素子の変形により駆動される請求項1〜6のいずれかに記載の駆動装置。   2. The movable portion is driven by deformation of the element when the element contracted in a direction parallel to the electric field by application of the electric field returns to the original state by removal of the applied electric field. The drive apparatus in any one of -6. 前記電界発生手段が、前記素子を間に挟んで互いに略平行となるように配設された一対の電極を含み、
前記一対の電極の少なくとも一方は、前記電界の印加およびその除去による前記素子の変形に追従して移動可能に設けられている請求項1〜8のいずれかに記載の駆動装置。
The electric field generating means includes a pair of electrodes disposed so as to be substantially parallel to each other with the element interposed therebetween,
9. The driving device according to claim 1, wherein at least one of the pair of electrodes is provided so as to be able to move following the deformation of the element by applying and removing the electric field.
前記移動可能に設けられた電極が、前記素子の変形に追従して移動するように付勢されている請求項9記載の駆動装置。   The drive device according to claim 9, wherein the movable electrode is biased so as to move following the deformation of the element. 前記素子が、圧電体から構成される請求項1〜10のいずれかに記載の駆動装置。   The drive device according to claim 1, wherein the element is made of a piezoelectric body. 前記素子が、電場下で電気分極する微粒子を分散してなるER流体をゲル化したERゲルから構成される請求項1〜10のいずれかに記載の駆動装置。   The drive device according to any one of claims 1 to 10, wherein the element is composed of an ER gel obtained by gelling an ER fluid obtained by dispersing fine particles that are electrically polarized under an electric field. 前記電界発生手段が、前記複数の素子のそれぞれに個別に印加される電界を発生する個別の電界発生手段を有し、
前記制御手段が、前記個別の電界発生手段が所定周期且つ所定の位相差の下で前記電界を間欠的に発生するように制御する請求項1〜12のいずれかに記載の駆動装置。
The electric field generating means includes individual electric field generating means for generating an electric field individually applied to each of the plurality of elements;
The driving device according to any one of claims 1 to 12, wherein the control unit controls the individual electric field generation unit to intermittently generate the electric field at a predetermined cycle and a predetermined phase difference.
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