JP2607560B2 - Linear actuator - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体設備などで用いられる精密位置決め
用の精密ステージなどでその駆動源となる微小駆動用の
リニアアクチユエータに関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a minute drive linear actuator which serves as a drive source for a precision positioning precision stage used in semiconductor equipment and the like.

従来の技術 近年、リニアアクチユエータは、その動きがロータリ
ーアクチユエータの回転運動と異なり、直線運動をする
ため、駆動力が直接に直線運動として取り出すことがで
き、このため種々の産業分野において多く用いられるよ
うになつてきている。リニアアクチユエータとして、リ
ニアモータ、リニアパルスモータ、圧電セラミツクスア
クチユエータなどが実用化さ、微小駆動、精密位置決め
としては、特に、積層圧電セラミツクスアクチユエータ
が数多く用いられている。2. Description of the Related Art In recent years, linear actuators have a linear motion in which the motion is different from the rotary motion of a rotary actuator, so that the driving force can be directly taken out as a linear motion. It is becoming increasingly used. As the linear actuator, a linear motor, a linear pulse motor, a piezoelectric ceramic actuator, and the like have been put into practical use, and as the fine drive and precision positioning, a large number of laminated piezoelectric ceramic actuators have been particularly used.

以下、第８図および第９図を参照しながら、上述した
従来のリニアアクチユエータである積層圧電セラミツク
スアクチユエータの一例について説明する。Hereinafter, an example of the above-described laminated piezoelectric ceramic actuator, which is the conventional linear actuator, will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.

第８図は従来のリニアアクチユエータである積層圧電
セラミツクスアクチユエータの構造を示す構成図であ
る。第８図において、１は圧電セラミツクスのグリーン
シート、２は圧電セラミツクスグリーンシート１に印刷
された金属電極材であり、内部電極となる。３は内部電
極２と電気的に結合する外部電極である。４は内部電極
２と外部電極３とを電気的に絶縁させる絶縁体、5aおよ
び5bは外部電極３のそれぞれから引き出された電源用端
子線であり、圧電セラミツクスグリーンシート１を積層
して形成した積層圧電セラミツクスアクチユエータ６を
伸縮駆動させるための駆動電源７に接続されている。FIG. 8 is a configuration diagram showing a structure of a laminated piezoelectric ceramic actuator which is a conventional linear actuator. In FIG. 8, reference numeral 1 denotes a piezoelectric ceramic green sheet, and reference numeral 2 denotes a metal electrode material printed on the piezoelectric ceramic green sheet 1 and serves as an internal electrode. Reference numeral 3 denotes an external electrode electrically coupled to the internal electrode 2. Reference numeral 4 denotes an insulator that electrically insulates the internal electrode 2 from the external electrode 3. Reference numerals 5a and 5b denote power supply terminal wires drawn from each of the external electrodes 3, and are formed by laminating the piezoelectric ceramic green sheets 1. It is connected to a drive power source 7 for driving the laminated piezoelectric ceramic actuator 6 to expand and contract.

以上のように構成された従来のリニアアクチユエータ
である積層圧電セラミツクスアクチユエータ６につい
て、以下その動作を説明する。The operation of the laminated piezoelectric ceramic actuator 6, which is a conventional linear actuator configured as described above, will be described below.

駆動電源７より、外部電極３に電圧を印加すると、圧
電セラミツクスグリーンシート１に印刷された内部電極
２にも電圧が印加される。このとき、各圧電セラミツク
スグリーンシート１には一定方向の電界が加わり、電歪
効果により各圧電セラミツクスグリーンシート１に一定
方向の歪が発生する。この歪量は圧電セラミツクスグリ
ーンシート１の積層枚数に比例しており、積層圧電セラ
ミツクスアクチユエータ６の変位量として直線的に取り
出せる。また、積層圧電セラミツクスアクチユエータ６
が伸びた状態で、上記とは逆向きの電圧を駆動電源７よ
り外部電極３に印加すると、積層圧電セラミツクスアク
チユエータ６は縮む方向に駆動される。When a voltage is applied from the drive power supply 7 to the external electrodes 3, a voltage is also applied to the internal electrodes 2 printed on the piezoelectric ceramic green sheet 1. At this time, an electric field in a certain direction is applied to each of the piezoelectric ceramic green sheets 1, and a strain in each of the piezoelectric ceramic green sheets 1 is generated by an electrostriction effect. The amount of distortion is proportional to the number of laminated piezoelectric ceramic green sheets 1 and can be linearly extracted as the amount of displacement of the laminated piezoelectric ceramic actuator 6. Also, the laminated piezoelectric ceramic actuator 6
When a voltage in a direction opposite to that described above is applied to the external electrodes 3 from the drive power supply 7 in a state where is stretched, the laminated piezoelectric ceramic actuator 6 is driven in a contracting direction.

第９図は、その一例として、積層圧電セラミツクスア
クチユエータ６（圧電セラミツクスグリーンシート素子
断面積25mm²、長さ18mm）に、駆動電源７より100Vを印
加したときの変位量を示す図で、縦軸に変位量を示し、
横軸に電圧を示す。第９図において、矢印方向ｃは印加
電圧を徐々に増加して行くときの変位量を示し、矢印方
向ｄは電圧を徐々に減少させて行くときの変位量を示し
ている。FIG. 9 is a diagram showing, as an example, a displacement amount when 100 V is applied from the driving power supply 7 to the laminated piezoelectric ceramic actuator 6 (piezoelectric ceramic green sheet element cross-sectional area 25 mm ² , length 18 mm). The vertical axis shows the displacement,
Voltage is shown on the horizontal axis. In FIG. 9, an arrow direction c indicates a displacement amount when the applied voltage is gradually increased, and an arrow direction d indicates a displacement amount when the voltage is gradually decreased.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、駆動電源７の印
加電圧に対して、積層圧電セラミツクスアクチユエータ
６の伸縮量が非常に小さいという問題点があった。そこ
で、この伸縮量を大きくするためには、印加電圧をさら
に高くするか、もしくは圧電セラミツクスグリーンシー
ト１をさらに多く積層せねばならず、駆動電源７の大型
化、アクチユエータの大型化とともにコスト高にもなる
という問題点を有していた。Problems to be Solved by the Invention However, the above configuration has a problem that the amount of expansion and contraction of the laminated piezoelectric ceramic actuator 6 is very small with respect to the applied voltage of the driving power supply 7. Therefore, in order to increase the amount of expansion and contraction, it is necessary to further increase the applied voltage or to stack more piezoelectric ceramic green sheets 1, which results in an increase in the size of the drive power supply 7 and the size of the actuator, thereby increasing the cost. Had the problem that

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、直線
的な微小変位量を一定方向に連続加算して、より大きな
変位量として取り出せるようにしたリニアアクチユエー
タを提供することを目的とするものである。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a linear actuator in which linear small displacements are continuously added in a certain direction, and can be taken out as a larger displacement. Is what you do.

問題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のリニアアクチユ
エータは、磁極歯を有する棒状ヨーク材と、前記磁極歯
に取り付けた多層巻きコイルと、前記コイルに電流を印
加するコイル電源と、前記棒状ヨーク材に取り付けた圧
電セラミツクスと、前記圧電セラミツクスを伸縮駆動さ
せて前記棒状ヨーク材を微小変化させる駆動電源とで構
成される伸縮駆動部を備え、前記伸縮駆部を２個以上設
け、前記２個以上の棒状ヨーク材の磁極歯に対向して１
個の棒状磁性体を配置したものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the linear actuator of the present invention comprises a rod-shaped yoke material having magnetic pole teeth, a multilayer wound coil attached to the magnetic pole teeth, and applying a current to the coil. A coil power supply, a piezoelectric ceramic attached to the bar-shaped yoke member, and a drive power source configured to drive the piezoelectric ceramic to expand and contract to slightly change the bar-shaped yoke member. Two or more rod-shaped yoke members, each of which is opposed to the magnetic pole teeth of the two or more rod-shaped yoke members.
In this example, a plurality of rod-shaped magnetic bodies are arranged.

作用 本発明は上記した構成によつて、圧電セラミツクスの
伸縮による微小変位を、圧電セラミツクスに取り付けた
磁極歯を有する棒状のヨーク材に伝え、さらに、磁極歯
に取り付けた多層巻きコイルをコイル電源より電流を印
加することにより磁極歯部を電磁石と成し、磁極歯に対
向するように配置した棒状の磁性体を、電磁石となつた
磁極歯に電磁力で引き付けて拘束し、圧電セラミツクス
の微小変位を棒状ヨーク材の磁極歯から棒状磁性体に伝
える。また、圧電セラミツクスが伸びる方向に変位する
ときのみ、多層巻きコイルを励磁して電磁石と成し、縮
む方向に変位するときは励磁しなければ、磁性体を圧電
セラミツクスの伸びる方向へ微小変位毎に連続して移動
することができる。そして、２個の伸縮駆動部のうち、
一方の圧電セラミツクスがその多層巻きコイルが励磁さ
れた状態で伸びる方向へ移動するときに、他方の圧電セ
ラミツクスが、その多層巻きコイルが励磁されずに縮む
方向へ移動すると、励磁体は別々の圧電セラミツクスの
駆動力によつて伸びる方向へ各圧電セラミツクスの変位
量だけ駆動させられる。これをくり返して別々の圧電セ
ラミツクスの駆動力によつて、伸びる方向に連続して磁
性体を移動させることができる。According to the present invention, the micro-displacement due to the expansion and contraction of the piezoelectric ceramic is transmitted to a rod-shaped yoke member having magnetic pole teeth attached to the piezoelectric ceramic, and the multilayer wound coil attached to the magnetic pole teeth is transmitted from a coil power supply. By applying an electric current, the magnetic pole teeth are formed as electromagnets, and a bar-shaped magnetic body arranged so as to face the magnetic pole teeth is attracted to the magnetic pole teeth, which has become the electromagnet, by an electromagnetic force and restrained, thereby causing a small displacement of the piezoelectric ceramics. From the magnetic pole teeth of the bar-shaped yoke material to the bar-shaped magnetic body. Also, only when the piezoelectric ceramic is displaced in the direction in which it extends, the multilayer body is excited to form an electromagnet. Can move continuously. And, of the two telescopic drive units,
When one piezoelectric ceramic moves in the direction in which the multilayer wound coil is extended in a state where the coil is excited, and when the other piezoelectric ceramic moves in the direction in which the multilayer wound coil is contracted without being excited, the exciters are separated from each other. The piezoelectric ceramics are driven in the direction of extension by the driving force of the ceramics by the amount of displacement of each piezoelectric ceramic. By repeating this, the magnetic body can be continuously moved in the extending direction by the driving force of the different piezoelectric ceramics.

また、圧電セラミツクスが縮む方向に変位するときの
み、多層巻きコイルを励磁して磁性歯部を電磁石と成
し、伸びる方向に変位するときは励磁しなければ、磁性
体は圧電セラミツクスの縮む方向へ微小変位毎に連続し
て移動することができる。このとき、２個の伸縮駆動部
のうち、一方の圧電セラミツクスがその多層巻きコイル
が励磁された状態で縮む方向へ移動するときに、他方の
圧電セラミツクスがその多層巻きコイルが励磁されずに
伸びる方向へ移動すると、磁性体は別々の圧電セラミツ
クスの駆動力によつて縮む方向へ各圧電セラミツクスの
変位量だけ駆動させることができ、これをくり返して縮
む方向に連続して磁性体を移動させることができる。し
たがつて、直線的な微小変位量を一定方向に連続して取
り出せることとなる。さらに、必ず１個の伸縮駆動部の
磁極歯が電磁石と成り、磁性体を引き付けた状態で保持
しているため、外部振動などでリニアアクチユエータが
振動したとしても磁性体の位置がずれるようなことはな
くなる。Also, only when the piezoelectric ceramic is displaced in the contracting direction, the magnetic coil is excited to form the magnetic teeth portion as an electromagnet, and when the piezoelectric ceramic is displaced in the extending direction, it is not excited, and the magnetic material moves in the contracting direction of the piezoelectric ceramic. It can move continuously for each minute displacement. At this time, when one of the two expansion / contraction drive units moves in a contracting direction in a state where the multilayer wound coil is excited, the other piezoelectric ceramic extends without the multilayer wound coil being excited. When moving in the direction, the magnetic material can be driven by the displacement of each piezoelectric ceramic in the direction of contraction by the driving force of the separate piezoelectric ceramics. Can be. Accordingly, a linear minute displacement can be continuously taken out in a certain direction. In addition, since the magnetic pole teeth of one expansion / contraction drive unit always become an electromagnet and hold the magnetic body in an attracted state, even if the linear actuator vibrates due to external vibration or the like, the position of the magnetic body shifts. Nothing is gone.

実施例 以下本発明の一実施例のリニアアクチユエータについ
て、図面を参照しながら説明する。Embodiment Hereinafter, a linear actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第１図は本発明の一実施例を示すリニアアクチユエー
タの斜視図である。第１図において、11はグリーンシー
ト法による積層圧電セラミツクスアクチユエータ、12は
積層圧電セラミツクスアクチユエータ11を伸縮駆動させ
る駆動電源、13は積層圧電セラミツクスアクチユエータ
11の一端に取り付けられた棒状ヨーク材であり、磁極歯
14を有している。15は磁極歯14に取り付けられた多層巻
きコイルであり、16は多層巻きコイル15に電流を印加す
るコイル電源である。上記11〜16の部材により第１の伸
縮駆動部17が構成されている。また、第２の伸縮駆動部
18は、第１の伸縮駆動部17と同様、グリーンシート法に
よる積層圧電セラミツクスアクチユエータ19と、この積
層圧電セラミツクスアクチユエータ19を伸縮駆動させる
駆動電源20と、磁極歯21を有する棒状ヨーク材22と、磁
極歯21に取り付けられた多層巻きコイル23と、この多層
巻きコイル23に電流を印加するコイル電源24により構成
される。25,26は第１および第２の積層圧電セラミツク
スアクチユエータ11,19の各固定端である。27は各棒状
ヨーク材13,22の各磁極歯14,21に対向するように配置さ
れたフエライト材よりなる棒状磁性体である。28,29は
磁性体27に取り付けたローラであり、磁性体27の移動時
に、ガイド30と摺動する。また、ローラ28,29は、多層
巻きコイル15もしくは23に電流が印加され磁極歯部14も
しくは21が電磁石に成したとき、磁性体27が磁極歯部14
もしくは21に吸着されるのを防止している。FIG. 1 is a perspective view of a linear actuator showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a laminated piezoelectric ceramic actuator by a green sheet method, 12 denotes a driving power supply for driving the laminated piezoelectric ceramic actuator 11 to expand and contract, and 13 denotes a laminated piezoelectric ceramic actuator.
11 is a bar-shaped yoke material attached to one end of
Has 14 Reference numeral 15 denotes a multilayer wound coil attached to the magnetic pole teeth 14, and reference numeral 16 denotes a coil power supply for applying a current to the multilayer wound coil 15. The first telescopic driving unit 17 is constituted by the above members 11 to 16. Also, a second telescopic drive unit
Reference numeral 18 denotes a laminated piezoelectric ceramic actuator 19 by the green sheet method, a driving power supply 20 for driving the laminated piezoelectric ceramic actuator 19 to expand and contract, and a bar-shaped yoke having magnetic pole teeth 21, similarly to the first telescopic driving unit 17. It is composed of a material 22, a multilayer wound coil 23 attached to the magnetic pole teeth 21, and a coil power supply 24 for applying a current to the multilayer wound coil 23. 25 and 26 are fixed ends of the first and second laminated piezoelectric ceramic actuators 11 and 19, respectively. Reference numeral 27 denotes a bar-shaped magnetic body made of a ferrite material disposed so as to face the magnetic pole teeth 14 and 21 of the bar-shaped yoke members 13 and 22. Reference numerals 28 and 29 denote rollers attached to the magnetic body 27, which slide on the guide 30 when the magnetic body 27 moves. Further, when current is applied to the multilayer wound coils 15 or 23 and the magnetic pole teeth 14 or 21 are formed as electromagnets, the magnetic body 27
Or it is prevented from being adsorbed by 21.

以上のように構成されたリニアアクチユエータについ
て、第２図〜第７図を参照しながら、その動作を説明す
る。第２図はリニアアクチユエータ動作の第１ステップ
を示し、積層圧電セラミツクスアクチユエータ11,19
は、各駆動電源12,20がともにOFF状態であり、変位量が
０で原点位置にある。第１の伸縮駆動部17の多層巻きコ
イル15はコイル電源16より電流が印加され、磁極歯14に
Ｎ極とＳ極が分極して電磁石と成り、磁性体27の磁極歯
14に対向した部分に磁極歯14の先端極性とは逆の極性が
発生し、磁極歯14と磁性体27とが磁気力により、互いに
引き付けられるような力が発生する。The operation of the linear actuator configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the first step of the linear actuator operation, in which the laminated piezoelectric ceramic actuators 11, 19 are shown.
In the figure, both the driving power supplies 12 and 20 are in the OFF state, the displacement amount is 0, and they are at the origin position. A current is applied to the multilayer wound coil 15 of the first telescopic drive unit 17 from the coil power supply 16, and the N pole and the S pole are polarized on the magnetic pole teeth 14 to form an electromagnet.
A polarity opposite to the tip polarity of the magnetic pole teeth 14 is generated in a portion facing the magnetic pole teeth 14, and a force is generated such that the magnetic pole teeth 14 and the magnetic body 27 are attracted to each other by the magnetic force.

第３図はリニアアクチユエータ動作の第２ステツプを
示し、第２図の第１ステツプ状態において、積層圧電セ
ラミツクスアクチユエータ11の駆動電源12をON状態にし
て電圧を印加し、積層圧電セラミツクスアクチユエータ
11を矢印ｊ方向、つまり伸びる方向に駆動させる。この
とき、棒状磁性27は、多層巻きコイル15の励磁により磁
極歯14に発生する電磁力によつて、磁極歯14へ引き付け
られた状態であるため、棒状ヨーク材13の変位、つまり
積層圧電セラミツクスアクチユエータ11の変位と同量だ
け矢印ｊ方向へ移動する。FIG. 3 shows a second step of the linear actuator operation. In the first step state of FIG. 2, the drive power supply 12 of the multilayer piezoelectric actuator 11 is turned on to apply a voltage, and the multilayer piezoelectric ceramic is applied. Actuator
11 is driven in the direction of arrow j, that is, in the extending direction. At this time, since the rod-shaped magnet 27 is attracted to the magnetic pole teeth 14 by the electromagnetic force generated on the magnetic pole teeth 14 due to the excitation of the multilayer wound coil 15, the displacement of the rod-shaped yoke material 13, that is, the laminated piezoelectric ceramics The actuator 11 moves in the direction of arrow j by the same amount as the displacement of the actuator 11.

第４図はリニアアクチユエータ動作の第３ステツプを
示し、第２ステツプ状態において、磁性体27のｊ方向へ
の移動終了後、第２の伸縮駆動部18の多層巻きコイル23
にコイル電源24より電流を印加し、磁極歯21を電磁石と
成し、磁極歯21に対向する磁性体27の部分に磁極歯21の
先端極性とは逆の極性を発生させ、磁極歯21と磁性体27
とが互いに引き付け合うようにする。さらに、このと
き、第１の伸縮駆動部17の多層巻きコイル15にコイル電
源16より、磁極歯14に対向する部分にできた磁性体27の
磁石部を消磁するような交番磁界を発生させる電流を印
加する。FIG. 4 shows a third step of the linear actuator operation. In the second step state, after the movement of the magnetic body 27 in the j direction is completed, the multilayer wound coil 23 of the second telescopic drive unit 18 is completed.
A current is applied from the coil power supply 24 to the magnetic pole teeth 21 to form an electromagnet, and a portion of the magnetic body 27 facing the magnetic pole teeth 21 generates a polarity opposite to the tip polarity of the magnetic pole teeth 21, and Magnetic material 27
And attract each other. Further, at this time, a current that generates an alternating magnetic field that demagnetizes the magnet portion of the magnetic body 27 formed in the portion opposed to the magnetic pole teeth 14 from the coil power supply 16 to the multilayer wound coil 15 of the first telescopic drive unit 17. Is applied.

第５図はリニアアクチユエータ動作の第４ステツプを
示し、第１の伸縮駆動部17の積層圧電セラミツクスアク
チユエータ11には駆動電源12の電圧を徐々に減少し、元
の変位量０の位置、つまり原点まで矢印ｋ方向に縮ませ
る。このとき、第２の伸縮駆動部18の積層圧電セラミツ
クスアクチユエータ19を駆動電源20より電圧印加して、
第２ステツプと同様に伸びる方向のｊ方向に駆動させ
る。したがつて、磁性体27も積層圧電セラミツクスアク
チユエータ19の変位と同量だけｊ方向に移動する。FIG. 5 shows the fourth step of the linear actuator operation. The voltage of the driving power supply 12 is gradually reduced to the laminated piezoelectric ceramic actuator 11 of the first telescopic drive unit 17 so that the original displacement amount of 0 is obtained. The position, that is, the origin, is contracted in the direction of arrow k. At this time, a voltage is applied to the laminated piezoelectric ceramic actuator 19 of the second telescopic drive unit 18 from the drive power supply 20,
Driving is performed in the extending direction j in the same manner as in the second step. Accordingly, the magnetic body 27 also moves in the j direction by the same amount as the displacement of the laminated piezoelectric ceramic actuator 19.

第６図はリニアアクチユエータ動作の第５ステツプを
示し、第４ステツプにおいて、磁性体27の移動完了後、
第１の伸縮駆動部17の多層巻きコイル15にコイル電源16
より電流を印加し、磁極歯14を電磁石と成し、磁極歯14
に対向する磁性体27の部分に磁極歯14の先端極性とは逆
の極性を発生させ、磁極歯14と磁性体27とが互いに引き
付け合うようにする。さらに、このとき、第２の伸縮駆
動部18の多層巻きコイル23にコイル電源24より、磁極歯
21に対向する部分にできた磁性体27の磁石部を消磁する
ような交番磁界を発生させる電流を印加する。この消磁
が完了した時点で、積層圧電セラミツクスアクチユエー
タ19には駆動電源20を徐々に電圧を降下させ縮む方向に
駆動し、変位量０の位置つまり、原点まで矢印ｋ方向に
縮ませる。さらに、積層圧電セラミツクスアクチユエー
タ11の駆動電源12をONにすると第３図の第２ステツプ状
態となり、以下連続して順次繰返せば、磁性体27積層圧
電セラミツクスアクチユエータ11,19の伸びる方向へ連
続して移動することになる。FIG. 6 shows the fifth step of the linear actuator operation. In the fourth step, after the movement of the magnetic body 27 is completed,
A coil power supply 16 is applied to the multilayer wound coil 15 of the first telescopic drive unit 17.
More current is applied, and the magnetic pole teeth 14 are formed as electromagnets.
A polarity opposite to the tip polarity of the magnetic pole teeth 14 is generated at a portion of the magnetic body 27 facing the magnetic pole 27 so that the magnetic pole teeth 14 and the magnetic body 27 attract each other. Further, at this time, the magnetic pole teeth are supplied from the coil power supply 24 to the multilayer wound coil 23 of the second telescopic drive unit 18.
A current that generates an alternating magnetic field that demagnetizes the magnet portion of the magnetic body 27 formed in the portion facing the portion 21 is applied. When this demagnetization is completed, the drive power supply 20 is driven to the laminated piezoelectric ceramics actuator 19 in the direction of contraction by gradually lowering the voltage, and contracts in the direction of arrow k to the position of the displacement amount 0, that is, the origin. Further, when the drive power supply 12 of the multilayer piezoelectric ceramic actuator 11 is turned on, the second step state shown in FIG. 3 is attained. If the above operation is repeated continuously, the magnetic body 27 of the multilayer piezoelectric ceramic actuator 11, 19 is extended. It will move continuously in the direction.

第７図は本発明の一実施例のリニアアクチユエータを
駆動させるシーケンスを示している。FIG. 7 shows a sequence for driving the linear actuator according to one embodiment of the present invention.

また、逆に、磁性体27を積層圧電セラミツクスアクチ
ユエータ11,19が縮む方向へ移動させるには、各積層圧
電セラミツクスアクチユエータ11,19が伸びた状態で、
各多層巻きコイル15,23に通電をし、磁極歯14,21を電磁
石となし、さらに、積層圧電セラミツクスアクチユエー
タ11,19が原点位置にあるとき、多層巻きコイル15,23に
交番磁界を発生させる電流を印加するようにすればよ
い。Conversely, in order to move the magnetic body 27 in the direction in which the laminated piezoelectric ceramic actuators 11, 19 contract, in a state where the laminated piezoelectric ceramic actuators 11, 19 are expanded,
When the multilayer wound coils 15 and 23 are energized, the magnetic pole teeth 14 and 21 are formed as electromagnets, and when the laminated piezoelectric ceramic actuators 11 and 19 are at the origin positions, an alternating magnetic field is applied to the multilayer wound coils 15 and 23. The current to be generated may be applied.

以上のように本実施例によれば、２つの伸縮駆動部1
7,18を設けることによつて、積層圧電アクチユエータ1
1,19の一定方向の微小変位量を磁性体27に直線的な変位
量として連続して与えることができる。また、１個の伸
縮駆動部のみで駆動させる方法よりも、より早く駆動さ
せることができる。また、磁極歯14,21は必ずどちらか
一方が磁性体27を電磁力により引き付けているため、磁
性体27は外部振動などで、その位置を乱されることはな
い。As described above, according to the present embodiment, the two telescopic drive units 1
By providing 7,18, the multilayer piezoelectric actuator 1
1, 19 small displacements in a certain direction can be continuously provided to the magnetic body 27 as linear displacements. Further, the driving can be performed faster than the method of driving with only one expansion / contraction driving unit. Since one of the magnetic pole teeth 14 and 21 always attracts the magnetic body 27 by the electromagnetic force, the position of the magnetic body 27 is not disturbed by external vibration or the like.

なお、本実施例では２つの伸縮駆動部17,18とした
が、さらに多く設けてもよい。また、棒状ヨーク材13,2
2の磁極歯14,21は、それぞれ１個づつとしたが、これも
複数個設けてもよい。また、磁性体27をフエライト材と
したが他の磁性材料であつてもよい。また、摺動部をロ
ーラ28,29とガイド30としたが、他の機構であつてもよ
いことはいうまでもない。さらに、圧電セラミツクスを
グリーンシート法による積層圧電アクチユエータ11,19
としたがバイモルフ型のものであつてもよい。In the present embodiment, two expansion / contraction drive units 17 and 18 are provided, but more may be provided. In addition, the bar-shaped yoke material 13,2
Although the two magnetic pole teeth 14 and 21 are each one, a plurality of them may be provided. Further, although the magnetic body 27 is made of a ferrite material, another magnetic material may be used. Further, although the sliding portions are the rollers 28 and 29 and the guide 30, it is needless to say that other mechanisms may be used. Further, the piezoelectric ceramics are laminated by a green sheet method,
However, it may be a bimorph type.

発明の効果 以上のように本発明によれば、伸縮駆動部を２個以上
設け、２個以上の棒状ヨーク材の磁極歯に対向して１個
の棒状磁性体を配置したことにより、圧電セラミツクス
の微小変位量を磁性体に一定方向に連続して与えること
ができ、しかも、伸縮駆動部の単数個のときの駆動に比
べて早く駆動させることができる。さらに、常に磁性体
を電磁力により磁極歯のどれかが保持しているため、外
部振動などが起つても、磁性体の位置は乱されることな
く、安定した位置決めができるものである。Advantageous Effects of the Invention As described above, according to the present invention, two or more expansion / contraction drive units are provided, and one rod-shaped magnetic body is disposed so as to face the magnetic pole teeth of two or more rod-shaped yoke members. Can be continuously applied to the magnetic body in a fixed direction, and the magnetic body can be driven faster than when a single expansion / contraction drive unit is driven. Further, since one of the magnetic pole teeth always holds the magnetic body by the electromagnetic force, even if external vibration or the like occurs, the position of the magnetic body can be stably positioned without being disturbed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の一実施例を示すリニアアクチユエータ
の斜視図、第２図〜第６図は同リニアアクチユエータの
動作の第１〜第５ステツプを示す動作説明図、第７図は
同リニアアクチユエータを駆動するシーケンス図、第８
図は従来のリニアアクチユエータである積層圧電セラミ
ツクスアクチユエータの構成図、第９図は第８図の積層
圧電セラミツクスアクチユエータに印加される電圧と変
位量を説明する図である。 11,19……積層圧電セラミツクスアクチユエータ、12,20
……駆動電源、13,22……棒状ヨーク材、14,21……磁極
歯、15,23……多層巻きコイル、16,24……コイル電源、
17……第１の伸縮駆動部、18……第２の伸縮駆動部、27
……棒状磁性体。FIG. 1 is a perspective view of a linear actuator showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 6 are operation explanatory diagrams showing first to fifth steps of the operation of the linear actuator, and FIG. The figure shows a sequence diagram for driving the linear actuator.
FIG. 1 is a configuration diagram of a laminated piezoelectric ceramic actuator which is a conventional linear actuator, and FIG. 9 is a diagram for explaining a voltage and a displacement amount applied to the laminated piezoelectric ceramic actuator of FIG. 11,19 …… Laminated piezoelectric ceramic actuator, 12,20
…… Drive power supply, 13,22 …… Bar-shaped yoke material, 14,21 …… Magnetic pole teeth, 15,23 …… Multilayer wound coil, 16,24 …… Coil power supply,
17 first telescopic drive unit, 18 second telescopic drive unit, 27
...... Rod-shaped magnetic material.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】磁極歯を有する棒状ヨーク材と、前記磁極
歯に取り付けた多層巻きコイルと、前記コイルに電流を
印加するコイル電源と、前記棒状ヨーク材に取り付けた
圧電セラミツクスと、前記圧電セラミツクスを伸縮駆動
させて前記棒状ヨーク材を微小変化させる駆動電源とで
構成される伸縮駆動部を備え、前記伸縮駆動部を２個以
上設け、前記２個以上の棒状ヨーク材の磁極歯に対向し
て１個の棒状磁性体を配置したリニアアクチユエータ。1. A bar-shaped yoke material having magnetic pole teeth, a multilayer wound coil attached to the magnetic pole teeth, a coil power supply for applying a current to the coil, a piezoelectric ceramic mounted on the bar-shaped yoke material, and the piezoelectric ceramics And a driving power source configured to drive the bar-shaped yoke material to slightly change the bar-shaped yoke material, and provided at least two telescopic driving portions, facing the magnetic pole teeth of the two or more bar-shaped yoke materials. Linear actuator in which one bar-shaped magnetic body is arranged.