摩擦式微動機構の新しい駆動方式とそれによる性能向上

摘要

圧電素子はナノメートルオーダーの精密位置決めに不可欠であるが個々の素子のストロークは高々数マイクロメートルに過ぎないため，可動距離が長い別のアクチュエータを併用する場合も多い．図1に示す摩擦式微動機構は，静摩擦と動摩擦の係数の差と庄電素子の急速変形を利用してステップ状の移動を繰り返すアクチュエータであり，原理的に移動距離の制約を持たない．インパクト·ドライブ·アクチュエータ（図1(a)）はカウンターマスが付いた圧電素子をゆっくり縮めてから急速に伸ばすことで，ハンマーでタップして物体を少しずつ移動させるのに似た動作をする．図1(b)はせん断変形型の圧電素子を負荷の下面に接着したタイプで，負荷をゆっくり右に移動させた後圧電素子の変形を急速に元に戻す．この時反力が圧電素子と床の間の静止摩擦を超えると負荷が元の位置に戻らず少し右に進む.摩擦を利用した歩進動作は，直動のみならず回転位置決めに応用したものも含め複数の例が見られる．本稿では（b）のタイプを念頭に駆動回路について論じるが，種々のバリエーションに対しても適用可能である．