[go: up one dir, main page]

WO2011102365A1 - 駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構 - Google Patents

駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構 Download PDF

Info

Publication number
WO2011102365A1
WO2011102365A1 PCT/JP2011/053237 JP2011053237W WO2011102365A1 WO 2011102365 A1 WO2011102365 A1 WO 2011102365A1 JP 2011053237 W JP2011053237 W JP 2011053237W WO 2011102365 A1 WO2011102365 A1 WO 2011102365A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electromagnetic coil
permanent magnet
moving
driving
drive device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/053237
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
茂喜 藤原
陽平 石上
義雄 光武
智士 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Electric Works Co Ltd filed Critical Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority to US13/577,545 priority Critical patent/US20130038145A1/en
Priority to JP2012500616A priority patent/JPWO2011102365A1/ja
Publication of WO2011102365A1 publication Critical patent/WO2011102365A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/066—Electromagnets with movable winding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/14—Pivoting armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding
    • H01F7/1646—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet

Definitions

  • the present invention relates to a drive device using electromagnetic action and a moving mechanism using the drive device.
  • a drive device that repeatedly applies an impact, that is, an impact based on an electromagnetic action to an object and moves the object.
  • an impact that is, an impact based on an electromagnetic action
  • an object By repeatedly applying even a small impact, an object can be moved, and in the case of a small impact, there is also an advantage that highly accurate position control can be performed.
  • a method for generating an impact a method using an electrostrictive element or a method using an eddy current is known (for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • the eddy current is, for example, a current that flows in a vortex in a metal plate when a current is passed through an electromagnetic coil disposed near a metal plate such as an aluminum plate.
  • the drive devices shown in Patent Documents 1 to 3 described above can generate an impact only in one direction by one drive device, and there are two drive devices when it is desired to reciprocate an object.
  • Driving device is required. Accordingly, in a moving mechanism that reciprocates using such a driving device, there is a problem that miniaturization is limited, and that there is a problem that parts management and mounting labor due to an increase in the number of driving devices occur.
  • the present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a driving device capable of realizing reciprocating movement with a small, simple, and inexpensive configuration, and a moving mechanism using the driving device.
  • a drive device is a drive device that moves an object to be moved by applying an impact to the object to be moved, by an electromagnetic coil and an electromagnetic action generated by energization of the electromagnetic coil.
  • An impact is generated when a collision object collides with either an electromagnetic coil or a permanent magnet that is not integrated with the collision object.
  • the stopper is a non-magnetic material and is integrated with the electromagnetic coil to form a collision target
  • the permanent magnet is disposed between the stopper and the electromagnetic coil, with respect to the electromagnetic coil therebetween.
  • the relative movement is allowed, and the permanent magnet may collide with the electromagnetic coil by the attractive force of the electromagnetic action, or the impact may be generated by colliding with the stopper by the repulsive force of the electromagnetic action.
  • the stopper is a permanent magnet separate from the permanent magnet, and these two permanent magnets are integrated with each other to form a collision object, and the electromagnetic coil is disposed between the two permanent magnets.
  • the magnetic coil is movable relative to each permanent magnet, and the electromagnetic coil collides with one of the two permanent magnets by the attractive force and repulsive force of the electromagnetic action received from the two permanent magnets. Can be.
  • the electromagnetic coil and the permanent magnet are combined with each other to form a voice coil structure
  • the stopper is a non-magnetic material and is integrated with the permanent magnet at both ends of the permanent magnet in the relative movement direction.
  • a collision body is formed, and the electromagnetic coil is movable relative to the permanent magnet between the two stoppers.
  • the electromagnetic coil is impacted by colliding with one of the two stoppers by the force of the electromagnetic action received from the permanent magnet. Can be generated.
  • a collision is generated in one direction of relative movement, a collision is avoided in a direction opposite to the one direction, and an impact in one direction is repeatedly generated by reversing the direction of the relative movement. It is possible to provide a controller for time-controlling the current supplied to the electromagnetic coil.
  • the moving device of the present invention includes a first moving table, a second moving table supported by the first moving table and moved relative to the first moving table, and the first and second moving tables.
  • Driving means for driving and moving each of the driving means, and the driving means uses any one of the driving devices described above.
  • the moving device of the present invention includes a moving table that moves on a plane, and a driving unit that drives and moves the moving table, and the driving unit uses any one of the driving devices described above. Can do.
  • the moving device of the present invention includes a gimbal structure and rotation driving means for rotating and moving the structures around the respective rotation axes of the gimbal structure, and the rotation driving means uses any one of the driving devices described above. Can be.
  • the drive device of the present invention it is possible to generate an impact due to a collision in any direction of the relative movement of the electromagnetic coil and the permanent magnet, so that the reciprocating movement of the moving object can be realized.
  • the driving device is formed by combining a permanent magnet and a stopper in one electromagnetic coil, the configuration is small and simple.
  • a moving mechanism such as a moving table or an inclined stage can be realized in a smaller, lighter, and lower cost compared to the case where a motor, a driving force transmission device, or the like is used.
  • an XY table, a straight traveling table, an XY ⁇ table, an inclination angle of a moving object, and the like can be achieved with a small, simple, and inexpensive configuration without using a driving force transmission device such as a motor or a ball screw.
  • a gimbal structure for controlling the rotation angle can be realized.
  • FIG. 1 is a side view of a partial cross section of a driving apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a schematic diagram for explaining the operating principle of the drive device during repulsive force
  • FIG. 2B is a schematic diagram for explaining the operating principle of the same driving force.
  • FIG. 3 is a time change graph of a current passed through the electromagnetic coil when the drive device is operated.
  • FIGS. 4A to 4D are side views of a partial cross section showing a state in which the drive device operates corresponding to the current change of FIG.
  • FIG. 5 is another time change graph of the current flowing through the electromagnetic coil when the drive device is operated.
  • FIGS. 6A to 6F are side views of a partial cross section showing a state in which the drive device operates corresponding to the current change of FIG.
  • FIG. 7 is a side view of a partial cross section of a modification of the drive device.
  • FIGS. 8A and 8B are schematic views for explaining the operation principle of the modified example.
  • FIGS. 9A to 9C are side views of partial cross sections showing time-sequential operation examples of the modified example in the left direction.
  • FIGS. 10A to 10C are side views of partial cross sections showing time-sequential operation examples of the modification.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional side view showing a modification of the modification.
  • FIGS. 12A and 12B are schematic diagrams for explaining the operation principle of the modified example of FIG. FIG.
  • FIG. 13A is a plan view of a partial cross section of another modification of the drive device
  • FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 13A
  • FIG. It is a BB line sectional view of b).
  • FIG. 14 is a plan sectional view for explaining the operating principle of this modification.
  • FIGS. 15A to 15C are side views of partial cross sections showing an operation example of the modification.
  • FIGS. 16A and 16B are graphs showing changes over time in the current passed through the electromagnetic coil when the modified example is operated.
  • FIGS. 17A to 17C are perspective views showing an operation example of the moving mechanism according to the second embodiment.
  • FIG. 18A is a perspective view of a modified example of the moving mechanism, and FIG.
  • FIG. 1B is a perspective view showing another modified example of the moving mechanism.
  • FIG. 19 is a perspective view showing still another modification of the moving mechanism.
  • 20A and 20B are perspective views showing a moving mechanism and an operation example according to the third embodiment.
  • FIGS. 21 (a1) to (c1) are side views showing examples of the rotation operation around the Y axis of the moving mechanism, and FIGS. 21 (a2) to (c2) are views of the rotation operation from other side surfaces orthogonal to each other.
  • FIG. 22 (a1) to (c1) are side views showing an example of the rotation operation around the X axis of the moving mechanism, and FIGS. 22 (a2) to (c2) are views of the rotation operation from other side surfaces orthogonal to each other.
  • FIG. 23 is a partial cross-sectional side view of still another modified example of the driving apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 24 is a side cross-sectional view of still another modification of the drive device according to the first embodiment.
  • 25 (a) and 25 (b) are partial enlarged cross-sectional views of the same modification.
  • FIGS. 26A to 26D are side views of partial cross sections showing a state in which the modified example operates.
  • the drive device 1 is a device that moves the moving object M by giving an impact to the moving object M, and includes an electromagnetic coil 2, a permanent magnet 3, a stopper 4, and a control device 5. And.
  • the permanent magnet 3 moves relative to the electromagnetic coil 2 by an electromagnetic action generated by energizing the electromagnetic coil 2.
  • the stopper 4 is integrated with the electromagnetic coil 2 so as to limit the range of relative movement of the permanent magnet 3 to form a collision target G.
  • the control device 5 performs time control on the current supplied to the electromagnetic coil 2.
  • an impact is generated when the permanent magnet 3 collides with the collision target G (that is, either the electromagnetic coil 2 or the stopper 4) by energizing the electromagnetic coil 2.
  • the term “collision object G” is merely used as a name indicating a partner (a partner of relative movement) with which the permanent magnet 3 collides, and has no other meaning (the same applies hereinafter).
  • the electromagnetic coil 2 is housed in the coil frame 21 and is integrated with the stopper 4 by a shaft bar 41 arranged on the central axis thereof.
  • the permanent magnet 3 has a donut disk shape, and is magnetized in the radial direction from the center side toward the outer peripheral side. In the case of this example, the center side is the S pole and the outer peripheral side is the N pole.
  • Such a permanent magnet 3 receives a repulsive force as shown in FIG. 2A or an attractive force as shown in FIG. 2B depending on the direction of the current flowing through the electromagnetic coil 2.
  • the drive device 1 applies an impact to the moving object M arranged on the friction surface S, thereby moving the moving object M in the direction of the shaft rod 41 (X-axis direction, left-right direction in the figure).
  • the electromagnetic coil 2 becomes an impact generation source when it is supplied with electric power.
  • the moving object M is moved to the left when the permanent magnet 3 collides with the left electromagnetic coil 2, and is moved to the right when the permanent magnet 3 collides with the right stopper 4. Therefore, when moving the moving object M to the left, it is necessary to apply a magnetic force from the electromagnetic coil 2 to the permanent magnet 3 so that the permanent magnet 3 does not collide with the stopper 4.
  • the control device 5 repeatedly generates an impact in one direction by time-controlling the current supplied to the electromagnetic coil 2. That is, the control device 5 causes a collision in one direction of the relative movement of the electromagnetic coil 2 and the permanent magnet 3 by current control, and further avoids the collision in a direction opposite to the one direction and determines the direction of the relative movement. Invert and repeatedly generate an impact in one direction.
  • the control device 5 moves the moving object M to the left as shown in FIG. 4 by time-controlling the coil current J as shown in FIG.
  • the symbols (a) to (d) in the graph of FIG. 3 roughly correspond to the states (a) to (d) shown in FIG.
  • the coil current J is zero, and the moving object M is stationary as shown in FIG. 4 (a).
  • FIG. 4B when the coil current J having a constant value is passed as at time t ⁇ b> 2, the permanent magnet 3 receives the repulsive force from the electromagnetic coil 2 and approaches the stopper 4.
  • a coil current J whose polarity is reversed is caused to flow at time t 3, and the permanent magnet 3 receives an attractive force from the electromagnetic coil 2 as shown in FIGS. Approach the electromagnetic coil 2.
  • the moving speed continues to be accelerated by the attractive force and finally collides with the electromagnetic coil 2.
  • the coil current J may be increased in the case where the collision is caused rather than the separation.
  • the operation after the time t4 is the above-described repetition, and the moving object M is moved in a pulse manner to the left by the repetition operation.
  • the moving object M When the position of the moving object M is indicated by the left end thereof, the moving object M is at the position x0 in FIG. 4A, and at the positions x1, x2, and x3 in FIGS. 4B, 4C, and 4D, respectively.
  • is caused by the reaction when the permanent magnet 3 is separated from the electromagnetic coil 2.
  • the positions x1 and x2 are at the same position.
  • is due to the reaction when the permanent magnet 3 collides with the electromagnetic coil 2.
  • the reason why the coil current J is gradually increased at the beginning of the time t2 is to suppress the leftward movement of the moving object M due to the reaction caused by the sudden separation.
  • the coil current J having the reversed polarity is supplied, and the permanent magnet 3 is pulled back from the stopper 4 side as shown in FIG. 6 (d).
  • a coil current J whose polarity has been returned at time t4 is supplied, and the permanent magnet 3 collides with the stopper 4 as shown in FIGS. 6 (e) and 6 (f).
  • the operation after the time t5 is a repetition of the operation at the times t3 and t4, and the moving object M is moved to the right in a pulse manner by the repeated operation.
  • the positions x4 to x7 are the same as the positions x0 to x3 described above.
  • the role of the friction surface S will be described.
  • the driving device 1 When the driving device 1 is in free space, there is no movement of its own center of gravity by its own operation. Further, when the driving device 1 is connected to the moving object M, the driving apparatus 1 moves relative to the supporting object (for example, the earth) supporting the moving object M together with the moving object M. Even in the relative movement, the entire center of gravity of the driving device 1, the moving object M, and the supporting object does not move. However, due to the irreversibility of the frictional force on the friction surface S, the position of the center of gravity of the system composed of the driving device 1 and the moving object M can be moved relative to the supporting object.
  • the supporting object for example, the earth
  • the impact force when the permanent magnet 3 collides with the electromagnetic coil 2 is greater than the static friction force on the friction surface S. It is sufficient to satisfy the conditions (the same applies to the right side).
  • the drive device 1 can move the moving object M satisfying such a condition in an arbitrary direction on the left and right.
  • the impact due to the collision can be generated in any direction of the relative movement of the electromagnetic coil 2 and the permanent magnet 3, so that the reciprocating movement of the moving object M can be realized.
  • the drive device 1 is formed by combining the permanent magnet 3 and the stopper 4 with one electromagnetic coil 2, the configuration is small and simple.
  • a moving mechanism such as a moving table and an inclined stage can be realized in a smaller, lighter, and lower cost compared to the case where a motor, a driving force transmission device, or the like is used.
  • the drive device 1 of the present modification is the drive device 1 of the first embodiment, in which the electromagnetic coil 2 and the permanent magnet 3 are replaced with each other, and the stopper 4 is replaced with a separate permanent magnet 3. It is configured. That is, the driving device 1 includes two disk-shaped permanent magnets 3 that are coaxially arranged apart from each other and fixed to both ends of the shaft rod 41, the electromagnetic coil 2 that is movable along the shaft rod 41, and And a control device 5 for time-controlling the current supplied to the electromagnetic coil 2.
  • the electromagnetic coil 2 is housed in the coil frame 21 and is inserted by a shaft bar 41 on the central axis.
  • the two permanent magnets 3 are integrated by a shaft rod 41 to form a collision target G (in this case, a counterpart to which the electromagnetic coil 2 collides).
  • the electromagnetic coil 2 moves relative to the two permanent magnets 3 by an electromagnetic action generated by energizing the electromagnetic coil 2.
  • the range of the relative movement is limited by the collision object G (by the permanent magnets 3 at both ends).
  • the two permanent magnets 3 have a donut disk shape and are magnetized in the radial direction from the center side toward the outer peripheral side. In the case of this example, the center side is the S pole and the outer peripheral side is the N pole.
  • the electromagnetic coil 2 sandwiched between the permanent magnets 3 as described above When the electromagnetic coil 2 sandwiched between the permanent magnets 3 as described above is energized, it receives a repulsive force from one permanent magnet 3 as shown in FIGS. 8A and 8B, and the other permanent magnet. Receives attraction from 3. Therefore, the moving direction of the electromagnetic coil 2 can be selected in the X-axis direction or the opposite direction depending on the direction of the current flowing through the electromagnetic coil 2. Therefore, the control device 5 controls the time of the coil current of the electromagnetic coil 2 to cause the electromagnetic coil 2 to collide with the left permanent magnet 3 as shown in FIGS. 9 (a), 9 (b), and 9 (c). The moving object M can be moved to the left by a distance ⁇ x. Similarly, as shown in FIGS.
  • the electromagnetic coil 2 can collide with the right permanent magnet 3 to move the moving object M to the right by the distance ⁇ x.
  • the control device 5 controls the current in time to generate a collision in one direction of the relative movement of the electromagnetic coil 2 and the permanent magnet 3, and avoids the collision in the direction opposite to the one direction and the relative movement.
  • the direction of movement is reversed to repeatedly generate an impact in one direction.
  • the control device 5 moves the moving object M in a pulse manner to the right or left by repeating the control for time-controlling the current supplied to the electromagnetic coil 2 in this way.
  • FIG. 11 shows a further modification of the drive device 1 shown in FIG. Unlike the magnetization direction of the permanent magnet 3 in the drive device 1 shown in FIG. 7, the permanent magnet 3 in this modification is magnetized in the thickness direction of the disk.
  • the permanent magnets 3 are arranged so that their magnetization directions are aligned with each other and the electromagnetic coil 2 is energized, as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), a repulsive force is received from one permanent magnet 3 and the other permanent magnet. Receives attraction from 3. Therefore, this modification can perform the same operation as that of the driving apparatus 1 shown in FIG.
  • the electromagnetic coil 2 and the permanent magnet 3 can be configured symmetrically in both directions of relative movement, impacts can be generated symmetrically, and drive control using this can be facilitated. .
  • the driving device 1 of the present modification includes rectangular flat plate-like permanent magnets 3 disposed on opposing inner surfaces of a rectangular magnetic circuit 42, and 2
  • the electromagnetic coil 2 is provided so as to be movable between the two permanent magnets 3 and a control device (not shown).
  • the electromagnetic coil 2 and the two permanent magnets 3 are combined with each other to form a voice coil structure.
  • a magnetic circuit provided inside the magnetic circuit 42 is inserted (the insertion direction is an X-axis direction), and this magnetic circuit portion is a counter magnetic pole of each permanent magnet 3.
  • the upper part of the electromagnetic coil 2 is rotatably supported by a rotary bearing 43. Further, a hammer 22 is provided as a part of the electromagnetic coil 2 below the electromagnetic coil 2. At both ends in the X-axis direction on the outer periphery of the magnetic circuit 42, stoppers 4 are provided at positions where the hammer 22 can collide. The permanent magnet 3 and the stopper 4 are integrated to form a collision target G (not shown).
  • the magnetic field generated by the permanent magnet 3 is set to be in a direction orthogonal to the X-axis direction. Therefore, when the electromagnetic coil 2 disposed in the magnetic field is energized, the electromagnetic coil 2 is moved in the positive direction of the X axis (right direction in the figure) or the opposite negative direction ( Receives a force to move in the left direction in the figure. Therefore, as shown in FIG. 15A, when the electromagnetic coil 2 receives a leftward force, the electromagnetic coil 2 performs a pendulum motion on the left side, and the hammer 22 collides with the left stopper 4 to move the moving object M. Is moved to the left.
  • the control device (not shown) performs time control so that the current supplied to the electromagnetic coil 2 changes with time as shown in FIG. 16A so that the driving device 1 repeatedly performs such an operation.
  • the coil current J in this figure has a function form in which a time-varying sine function is shifted in the positive direction of the coil current J.
  • the electromagnetic coil 2 swings to the left and collides with the left side on the positive side of the coil current J.
  • the electromagnetic coil 2 is shown in FIG.
  • the movement to the left and the collision are repeated according to the time change of the coil current J.
  • the coil current J is changed with time as shown in FIG.
  • the drive device 1 in the above first embodiment and its modifications can be expressed more generally as follows. That is, the drive device 1 is a device that moves the moving object by applying an impact to the moving object.
  • the drive device 1 includes an electromagnetic coil 2, a permanent magnet 3 that moves relative to the electromagnetic coil 2 by an electromagnetic action generated by energization of the electromagnetic coil 2, and a stopper 4 that limits the range of the relative movement. Yes.
  • the stopper 4 is integrated with either the electromagnetic coil 2 or the permanent magnet 3 to form a collision target G, and limits the range of relative movement.
  • the electromagnetic coil 2 When the electromagnetic coil 2 is energized, the collision object G collides with either the electromagnetic coil 2 or the permanent magnet 3 that is not integrated with the collision object G, so that the impact is generated.
  • the case where the permanent magnet 3 and the stopper 4 form a collision target G is the first embodiment. Further, the case where the second permanent magnet 3 is provided as the stopper 4 and the collision object G is formed by the two permanent magnets 3 is a modification shown in FIGS. Further, the case where the collision target G is formed by the permanent magnet 3 and the two stoppers 4 is a modification shown in FIGS. 13 to 16.
  • the effects of the drive device 1 that is generally expressed in this way are expressed as follows. Since the impact due to the collision can be generated in any direction of the relative movement of the electromagnetic coil 2 and the permanent magnet 3, the reciprocating movement of the moving object M can be realized.
  • the drive device 1 is formed by combining the permanent magnet 3 and the stopper 4 with one electromagnetic coil 2, the configuration is small and simple.
  • a moving mechanism such as a moving table or a tilting stage can be realized in a smaller, lighter, and lower cost compared to a case where a motor, a driving force transmission device, or the like is used.
  • FIG. 17 shows a moving mechanism according to the second embodiment.
  • the movement mechanism 11 of the present embodiment includes a base table M0, a first movement table M1, a second movement table M2, and driving means 1x and 1y.
  • the first moving table M1 is supported by the base table M0 and is movable in the X-axis direction.
  • the second moving table M2 is supported by the first moving table M1 and is movable in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis.
  • the driving means 1x and 1y drive and move the first and second movement tables M1 and M2, respectively.
  • the moving mechanism 11 uses the driving device 1 according to any one of the above-described first embodiment and modifications thereof as the driving means 1x and 1y.
  • the moving mechanism 11 is configured by stacking linear guides in two stages in the XY direction, and constitutes an XY table.
  • the support of the first moving table M1 by the base table M0 and the support of the second moving table M2 by the first moving table M1 are each performed via a friction surface (corresponding to the friction surface S in FIG. 1). ing.
  • FIG. 17B the first moving table M1 and the entire second moving table M2 above the first moving table M1 are driven in the X-axis direction by the operation of the driving unit 1x. Further, as shown in FIG.
  • the second moving table M2 is driven in the Y-axis direction by the operation of the driving unit 1y. Further, when the first and second moving tables M1 and M2 are stacked in two stages so as to be driven in the same direction, a moving mechanism serving as a rectilinear table is configured. Further, it is possible to provide a moving mechanism that is not a two-tiered but a first-stage table only in the first moving table M1. According to the second embodiment, an XY table or a straight traveling table can be realized with a small and simple configuration without using a motor or a driving force transmission device.
  • the moving mechanism 12 shown in FIG. 18 (a) includes a flat plate-like moving table M3 that is used by being placed on a flat friction surface, and driving means 1x that generates a driving force in the X-axis direction parallel to the friction surface. It has.
  • the moving mechanism 12 uses the driving device 1 according to any one of the first embodiment and the modifications thereof described above or below as the driving unit 1x.
  • the moving mechanism 12 shown in FIG. 18B includes a driving unit 1y that generates a driving force in the Y-axis direction parallel to the friction surface and perpendicular to the X-axis direction, in addition to the moving mechanism 12 shown in FIG. It has more.
  • the driving unit 1y uses the driving device 1 according to any one of the above-described first embodiment and its modifications.
  • a moving mechanism 12 can perform a straight movement or a two-dimensional movement with respect to the moving table M3 on a plane with a simple configuration.
  • the moving mechanism 13 shown in FIG. 19 includes a flat plate-shaped moving table M3 used by being placed on a friction surface, and an X-axis direction and a Y-axis direction that are parallel to the moving table M3 and orthogonal to each other with respect to the moving table M3.
  • driving means 1x and 1y are provided with driving means 1x and 1y for generating driving force respectively.
  • the driving means 1x and 1y are the driving device 1 in the above-described first embodiment and any of its modifications, as described above.
  • the driving unit 1x can generate a driving force acting on the center of gravity of the moving table M3 in the X-axis direction, and can reciprocate the moving table M3 in the X-axis direction.
  • Two driving means 1y are provided, and the line of action of these driving forces is removed from the center of gravity of the moving table M3. Therefore, if the driving forces by the two driving units 1y are opposite to each other in the Y-axis direction, the moving table M3 is rotated about the Z-axis that is orthogonal to the XY-axis. Further, when the directions of the driving forces by the two driving units 1y are the same and the rotational moment with respect to the moving table M3 is balanced, the moving table M3 is moved along the Y-axis direction.
  • the movement table M3 can be moved with three degrees of freedom, ie, two-dimensional parallel movement in the XY plane and rotational movement about the Z axis. it can.
  • the moving table M3 is moved two-dimensionally by control similar to steering in which a person pushes and pulls the carriage with both hands. Can do.
  • the two driving means 1x are provided on the left and right in the X-axis direction on the moving table M3, the two driving means 1x can be regarded as the left and right driving wheels in the vehicle.
  • the table M3 can be moved two-dimensionally.
  • an autonomous mobile device can be obtained by mounting sensors and control devices for steering and autonomous movement on such a moving mechanism.
  • an X table, an XY table, an XY ⁇ table, or the like can be easily realized with a small and simple configuration without using a motor or a driving force transmission device.
  • the moving mechanism 14 of this embodiment is a moving mechanism that changes the posture of the moving object M by rotating the moving object M with the gimbal structure.
  • the moving mechanism 14 includes an annular ring 14a, a rotary bearing 14x, a rotary bearing 14y, a rotary drive unit 1x, and a rotary drive unit 1y.
  • the rotary bearing 14x supports the ring 14a from the fixed side so as to be rotatable around the X axis, and the ring 14a rotates freely around the X axis.
  • the rotary bearing 14y supports the moving object M so as to be rotatable with respect to the annular ring 14a around the Y axis orthogonal to the X axis.
  • the rotation driving unit 1x generates a rotation moment about the X axis with respect to the ring 14a.
  • the rotation driving unit 1y generates a rotation moment about the Y axis with respect to the moving object M.
  • the gimbal structure includes an annular ring 14a and rotary bearings 14x and 14y. As the rotation driving means 1x and 1y, the driving device 1 in any one of the first embodiment and its modification described above or below is used.
  • the bearings are adjusted so that an appropriate frictional force is generated in each of the rotary bearings 14x and 14y.
  • a ratchet mechanism or the like may be provided so that the rotation of the rotary bearings 14x and 14y can be performed only in one direction regardless of the frictional force.
  • the direction in which the ratchet operates may be reversed.
  • FIGS. 21 and 22 when the moving object M is a lighting device and the mounting position thereof is a recessed portion of a wall or ceiling of a building, the moving object M (lighting device) is placed on the wall or ceiling. It is installed by the rotary bearing 14x with the concave wall as a fixed side.
  • FIGS. 21 (a1) to (c2) show the state of rotational driving around the Y axis
  • FIGS. 22 (a1) to (c2) show the state of rotational driving around the X axis.
  • the illumination device can control the tilt of the pan / tilt by operating the rotation driving means 1x and 1y.
  • the mechanism can be realized.
  • FIG. 23 shows still another modification of the driving apparatus according to the first embodiment.
  • the drive device 1 of this modification is obtained by integrating the control device 5 that controls the current supplied to the electromagnetic coil 2 with the main body of the drive device 1 in the first embodiment described above.
  • the control device 5 includes, for example, a circuit that performs time control of energization of the electromagnetic coil 2.
  • the control device 5 may include a power source.
  • control device 5 with a wired or wireless communication means such as infrared rays or radio waves, it is possible to remotely control the drive device 1 and thus the moving mechanism using it.
  • a current to be passed through the electromagnetic coil 2 It is possible to provide a control device for controlling the motor integrated with the main body of the driving device 1.
  • the drive device of this modification can be applied as the drive device of each moving mechanism described above, similarly to the other drive devices.
  • the drive device 1 of the present modification includes an electromagnetic coil 2, a stator 35a disposed at both ends thereof, and a shaft rod 31 that reciprocally moves on the central axes of the electromagnetic coil 2 and the stator 35a.
  • a moving mass body 3a formed integrally. The moving mass body 3a performs relative movement with respect to the electromagnetic coil 2 and the stator 35a.
  • the moving mass 3 a is disposed outside the shaft 31, the two permanent magnets 33 disposed on the inner diameter side of each stator 35 a, the iron core 35 b inserted between the permanent magnets 33, and both the permanent magnets 33.
  • the collision head piece 37 is arranged in direct contact with one yoke 35c, and the other collision head piece 37 is arranged with the collision head piece 37 interposed in the other yoke 35c.
  • the driving device 1 includes an outer cylinder (shield case 38) containing the electromagnetic coil 2, the stator 35a, and the moving mass 3a, and a bearing plate 39 that is disposed at both ends of the shield case 38 and supports the shaft 31. (A collision object G).
  • FIG. 24 shows a state where the electromagnetic coil 2 is not energized. In this state, the moving mass body 3a is located at a neutral point by the attractive force caused by the magnetic field generated by the permanent magnet 33, the iron core 35b, the yoke 35c, and the stator 35a.
  • the shaft 31 is concentric with the electromagnetic coil 2 and the stator 35a.
  • Each component of the moving mass 3 a is arranged so as to be concentric with the shaft 31 and is integrated with the shaft 31.
  • the length of the iron core 35b is equal to the length of the electromagnetic coil 2.
  • the iron core 35b has a length that fits between the stators 35a.
  • the iron core 35b has a shape in which both end portions of the cylinder are provided with flange portions, and the diameter of the central portion is formed smaller than the diameter of both end portions.
  • a magnetic circuit is formed in which the magnetic resistance is low between both ends of the iron core 35b and the stators 35a adjacent thereto.
  • Each stator 35a is a magnetic body.
  • the permanent magnet 33 has a ring shape and is magnetized in the thickness direction (center axis direction). Further, the two permanent magnets 33 are disposed at both ends of the iron core 35b with the magnetic poles in opposite directions.
  • the thickness of the permanent magnet 33 is thinner than the thickness of the stator 35a, and the total thickness of the permanent magnet 33 and the yoke 35c is thicker than the thickness of the stator 35a.
  • the distances D between the two collision head pieces 37 and the bearing plates 39 facing these two collision head pieces 37 are equal to each other.
  • the bearing plate 39 is a collision target G that is collided by the collision head piece 37, and restricts the movement range of relative movement of the moving mass body 3a integrated with the shaft 31 with respect to the electromagnetic coil 2 and the stator 35a. . That is, the movable range of the moving mass 3a is twice the distance D (see FIG. 25). This distance D is within a distance at which the moving mass body 3a can return to the neutral point by the mutual attractive force between the permanent magnet 33 and the stator 35a from the position where the moving mass body 3a collides with any of the collision head pieces 37. Is set to
  • the operation principle of the driving device 1 will be described with reference to FIG.
  • a magnetic field is generated, for example, as schematically shown by the lines of magnetic force B in FIG.
  • the magnetic field of the electromagnetic coil 2 weakens the magnetic field generated by one of the two permanent magnets 33 and increases the magnetic field generated by the other. Therefore, the magnetic field generated by the electromagnetic coil 2 causes asymmetry in the magnetic force acting on the permanent magnet 33, the iron core 35b, and the yoke 35c, and the moving mass body 3a moves as indicated by the white arrow.
  • the moving mass body 3a moves in the direction opposite to the above, as shown in FIG.
  • the drive device 1 is attached to a moving object M placed on a horizontal friction surface S.
  • the shield case 38 is fixed to the moving object M.
  • the moving direction is the left direction in the figure, the X direction, and the axial direction of the shaft 31 is the X direction.
  • the electromagnetic coil 2 is not excited, the moving mass 3a is at the neutral point, and the left end of the moving object M is at the position x0.
  • the moving mass 3a moves and collides with the bearing plate 39, and the moving object M moves together with the driving device 1 due to the impact.
  • the tip reaches position x1.
  • the magnitude of the impact depends on the magnitude of the current flowing through the electromagnetic coil 2 and the speed of its rise, and a larger impact can be generated by flowing a larger current more rapidly.
  • the moving mass body 3a inside the driving device 1 returns to the neutral point as shown in FIG. Since the return movement is slowly performed by the magnetic force of the permanent magnet 33, there is no reaction that exceeds the static friction force between the moving object M and the friction surface S, and the moving object M does not move. In other words, by setting conditions such as adjusting the magnetic force of the permanent magnet 33 and adjusting the frictional force with the friction surface S, the movement of the moving object M is prevented from occurring when returning to the neutral point. .
  • the driving device 1 can intermittently move the moving object M arranged so as to be pushed or pulled by the driving device 1.
  • the present invention is not limited to the above configuration and can be variously modified.
  • the configurations of the above-described embodiments can be combined with each other.
  • the driving device 1 supports a moving object M that is supported by a ratchet mechanism and the like, for example, a moving object M that is supported by receiving a resistance similar to a frictional force.
  • the drive device 1 may be applied to a moving object M that is receiving resistance from a liquid or gas, or a moving object M that is receiving resistance from a granular material such as sand or cereal, or a powder. it can.
  • the collision target G and the permanent magnet 3 of the first embodiment that moves relative to the collision target G and collides with the collision target G, the electromagnetic coil 2 of the modification shown in FIG. It is a component having a typical function. Accordingly, in the driving device 1 shown in FIGS. 1 to 16 and FIGS. 23 to 25, the permanent magnet 3 and the electromagnetic coil 2 that move relative to the collision target G are fixed to the moving object M, and these permanent magnets are permanently attached. An arrangement configuration in which the collision object G collides with the magnet 3 or the electromagnetic coil 2 can also be adopted. Further, in the modification shown in FIGS. 13 to 16, it has been described that the electromagnetic coil 2 performs a pendulum motion, but a configuration in which the electromagnetic coil 2 moves in parallel in the X-axis direction may be employed.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)

Abstract

　電磁衝撃による駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構において、小型かつ簡単な構成により、往復移動を可能とする。駆動装置（１）は、摩擦面（Ｓ）で支持された移動対象物（Ｍ）に衝撃を与えることにより移動対象物（Ｍ）を移動させる装置であり、電磁コイル（２）、永久磁石（３）、ストッパ（４）、および電磁コイル（２）を制御する制御装置（５）を備える。永久磁石（３）は、電磁コイル（２）への通電によって生じる電磁作用によって電磁コイル（２）に対して相対移動する。ストッパ（４）は、永久磁石（３）の相対移動の範囲を制限するように電磁コイル（２）と一体化されて被衝突体（Ｇ）を成す。電磁コイル（２）への通電により、永久磁石（３）が被衝突体（Ｇ）である電磁コイル（２）またはストッパ（４）と衝突して衝撃が発生する。永久磁石の相対移動のいずれの向きにおいても衝撃を発生でき、移動対象物の往復移動を実現することができる。

Description

駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構
　本発明は、電磁作用による駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構に関する。
　従来から、電磁気的作用に基づく衝撃すなわちインパクトを物体に反復付与してその物体を移動させる駆動装置がある。小さな衝撃であっても反復付与することにより、物体を移動させることができ、また、小さな衝撃の場合に、そのこと故に高精度の位置制御ができる利点もある。衝撃発生の方法として、電歪素子を用いるものや、渦電流を用いるものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。渦電流は、例えば、アルミニューム板などの金属板の近くに配置した電磁コイルに電流を流した際に、金属板に渦状に流れる電流である。電磁コイルに衝撃電流を流したとき、電磁コイルによる磁場と金属板に誘起される渦電流との相互作用によって、金属板を跳ね返す反発力が発生する。反発された金属板を物体に衝突させることにより金属板を介して物体に衝撃を与えることができる。このような駆動装置をマイクロマニピュレータに適用し、そのマイクロマニピュレータによって微小器具を卵細胞内へ挿入するようにした装置などが知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開昭６０－６０５８２号公報 特公平５－８０６８５号公報 特開２００３－２５２６１号公報
　しかしながら、上述した特許文献１～３に示されるような駆動装置は、１つの駆動装置によって１つの向きにしか衝撃を発生させることができないものであり、物体を往復移動させたい場合には２個の駆動装置が必要となる。従い、そのような駆動装置を用いて往復移動させる移動機構においては、小型化が制限される問題や、駆動装置数の増大による部品管理や取り付けの手間などが発生するという問題がある。
　本発明は、上記課題を解消するものであって、小型・簡単・安価な構成によって、往復移動を実現できる駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構を提供することを目的とする。
　上記課題を達成するために、本発明の駆動装置は、移動対象物に衝撃を与えることにより該移動対象物を移動させる駆動装置において、電磁コイルと、電磁コイルへの通電によって生じる電磁作用によって該電磁コイルに対して相対移動する永久磁石と、相対移動の範囲を制限するように電磁コイルまたは永久磁石のいずれかと一体化されて被衝突体をなすストッパと、を備え、電磁コイルへの通電により、被衝突体と該被衝突体に一体化されなかった電磁コイルまたは永久磁石のいずれかとが衝突することにより衝撃が発生されることを特徴とする。
　この駆動装置において、ストッパは、非磁性体であって電磁コイルと一体化されて被衝突体をなし、永久磁石は、ストッパと電磁コイルとの間に配置され、それらの間で電磁コイルに対し相対移動自在とされ、永久磁石が、電磁作用の引力によって電磁コイルに衝突し、または電磁作用の斥力によってストッパに衝突することにより衝撃が発生されるものとすることができる。
　この駆動装置において、ストッパは、永久磁石とは別個の永久磁石であってこれらの２つの永久磁石が互いに一体化されて被衝突体をなし、電磁コイルは、２つの永久磁石の間に配置され、それらの間で各永久磁石に対し相対移動自在とされ、電磁コイルが、２つの永久磁石から受ける電磁作用の引力と斥力とによって２つの永久磁石のいずれか一方に衝突することにより衝撃が発生されるものとすることができる。
　この駆動装置において、電磁コイルと永久磁石とは互いに組み合わされてボイスコイル構造とされ、ストッパは、非磁性体であって相対移動方向における永久磁石の両端側において該永久磁石に一体化されて被衝突体をなし、電磁コイルは、２つのストッパ間で永久磁石に対し相対移動自在とされ、電磁コイルが、永久磁石から受ける電磁作用による力によって２つのストッパのいずれか一方に衝突することにより衝撃が発生されるものとすることができる。
　さらに、これらの駆動装置において、相対移動の一方向において衝突を発生させ、一方向とは反対方向において衝突を回避させると共に相対移動の方向を反転させて一方向における衝撃を反復して発生させるように電磁コイルに通電する電流を時間制御する制御装置を備えるものとすることができる。
　本発明の移動装置は、第１の移動テーブルと、第１の移動テーブルに支持され該第１の移動テーブルに対して相対移動する第２の移動テーブルと、第１および第２の移動テーブルを各々駆動して移動させる駆動手段と、を備え、駆動手段は、上記のいずれかの駆動装置を用いていることを特徴とする。
　本発明の移動装置は、平面上を移動する移動テーブルと、移動テーブルを駆動して移動させる駆動手段と、を備え、駆動手段は、上記のいずれかの駆動装置を用いているものとすることができる。
　本発明の移動装置は、ジンバル構造体と、ジンバル構造体の各回転軸回りの構造体を各々回転移動させる回転駆動手段と、を備え、回転駆動手段は、上記のいずれかの駆動装置を用いているものとすることができる。
　本発明の駆動装置によれば、電磁コイルと永久磁石の相対移動のいずれの向きにおいても衝突による衝撃を発生させることができるので、移動対象物の往復移動を実現することができる。また、駆動装置が１つの電磁コイルに、永久磁石とストッパとを組み合わせて成るので、小型かつ簡単な構成となる。この駆動装置を用いることにより、例えば、移動テーブルや傾斜ステージなどの移動機構を、モータや駆動力伝達装置などを用いる場合に比べて小型・軽量・安価に実現することができる。
　また、本発明の移動機構によれば、モータや、ボールネジなどの駆動力伝達装置を用いることなく、小型・簡単・安価な構成により、ＸＹテーブルや直進テーブル、ＸＹθテーブル、移動物体の傾斜角や回転角などを制御するジンバル構造体などを実現できる。
図１は本発明の第１の実施形態に係る駆動装置の一部断面の側面図である。 図２（ａ）は同駆動装置の斥力時の動作原理を説明する模式図であり、図２（ｂ）は同引力時の動作原理を説明する模式図である。 図３は同駆動装置を動作させる際に電磁コイルに流す電流の時間変化グラフである。 図４（ａ）～（ｄ）は図３の電流変化に対応して同駆動装置が動作する様子を示す一部断面の側面図である。 図５は同駆動装置を動作させる際に電磁コイルに流す電流の他の時間変化グラフである。 図６（ａ）～（ｆ）は図５の電流変化に対応して同駆動装置が動作する様子を示す一部断面の側面図である。 図７は同駆動装置の変形例の一部断面の側面図である。 図８（ａ）（ｂ）は同変形例の動作原理を説明する模式図である。 図９（ａ）～（ｃ）は同変形例の左向きの動作例を時系列的に示す一部断面の側面図である。 図１０（ａ）～（ｃ）は同変形例の右向きの動作例を時系列的に示す一部断面の側面図である。 図１１は同変形例の変形例を示す一部断面の側面図である。 図１２（ａ）（ｂ）は図１１の変形例の動作原理を説明する模式図である。 図１３（ａ）は同駆動装置の他の変形例の一部断面の平面図であり、図１３（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線断面図であり、図１３（ｃ）は（ｂ）のＢ－Ｂ線断面図である。 図１４は同変形例の動作原理を説明する平面断面図である。 図１５（ａ）～（ｃ）は同変形例の動作例を示す一部断面の側面図である。 図１６（ａ）（ｂ）は同変形例を動作させる際に電磁コイルに流す電流の時間変化グラフである。 図１７（ａ）～（ｃ）は第２の実施形態に係る移動機構の動作例を示す斜視図である。 図１８（ａ）は同移動機構の変形例の斜視図であり、図１（ｂ）は同移動機構の他の変形例を示す斜視図である。 図１９は同移動機構のさらに他の変形例を示す斜視図である。 図２０（ａ）（ｂ）は第３の実施形態に係る移動機構と動作例を示す斜視図である。 図２１（ａ１）～（ｃ１）は同移動機構のＹ軸周りの回転動作の例を示す側面図であり、図２１（ａ２）～（ｃ２）は同回転動作を直交する他の側面から見た側面図である。 図２２（ａ１）～（ｃ１）は同移動機構のＸ軸周りの回転動作の例を示す側面図であり、図２２（ａ２）～（ｃ２）は同回転動作を直交する他の側面から見た側面図である。 図２３は第１の実施形態に係る駆動装置のさらに他の変形例の一部断面の側面図である。 図２４は第１の実施形態に係る駆動装置のさらに他の変形例の側面断面図である。 図２５（ａ）（ｂ）は同変形例の部分拡大断面図である。 図２６（ａ）～（ｄ）は同変形例が動作する様子を示す一部断面の側面図である。
　（第１の実施形態）
　以下、本発明の実施形態に係る駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構について、図面を参照して説明する。図１乃至図６は第１の実施形態に係る駆動装置を示す。駆動装置１は、図１に示すように、移動対象物Ｍに衝撃を与えることにより移動対象物Ｍを移動させる装置であり、電磁コイル２と、永久磁石３と、ストッパ４と、制御装置５と、を備えている。永久磁石３は、電磁コイル２への通電によって生じる電磁作用によって電磁コイル２に対して相対移動する。ストッパ４は、永久磁石３の相対移動の範囲を制限するように電磁コイル２と一体化されて被衝突体Ｇをなす。制御装置５は、電磁コイル２に通電する電流を時間制御する。駆動装置１において、電磁コイル２への通電により、永久磁石３が被衝突体Ｇ（すなわち、電磁コイル２とストッパ４のいずれか）と衝突することにより衝撃が発生される。この被衝突体Ｇの用語は、永久磁石３が衝突する相手（相対移動の相手）を示す名前として用いられているだけであり他の意味はない（以下において同様）。電磁コイル２は、コイル枠２１に納められ、それらの中心軸上に配置された軸棒４１によってストッパ４に一体化されている。永久磁石３は、ドーナツ円板状であって、中心側から外周側に向けて半径方向に磁化されている。本例の場合、中心側がＳ極で外周側がＮ極であるが、逆極性とすることができる。このような永久磁石３は、電磁コイル２に流れる電流の向きによって、図２（ａ）に示すように、斥力を受けたり、図２（ｂ）に示すように、引力を受けたりする。
　駆動装置１の動作を説明する。駆動装置１は、図１に示すように、摩擦面Ｓに配置された移動対象物Ｍに衝撃を与えることにより移動対象物Ｍを軸棒４１の方向（Ｘ軸方向、図中左右方向）に移動させる。電磁コイル２は、電力を与えられることによりその衝撃の発生源となる。移動対象物Ｍは、永久磁石３が左方の電磁コイル２に衝突することによって左方に移動され、永久磁石３が右方のストッパ４に衝突することによって右方に移動される。従って、移動対象物Ｍを左方に移動させる場合には、永久磁石３がストッパ４に衝突しないように電磁コイル２からの磁気力を永久磁石３に及ぼす必要がある。逆に、移動対象物Ｍを右方に移動させる場合には、永久磁石３が電磁コイル２に衝突しないように電磁コイル２からの磁気力を永久磁石３に及ぼす必要がある。制御装置５は、電磁コイル２に通電する電流を時間制御することにより一方向における衝撃を反復して発生させる。すなわち、制御装置５は、電流制御によって、電磁コイル２と永久磁石３の相対移動の一方向において衝突を発生させ、さらに、その一方向とは反対方向において衝突を回避させると共に相対移動の方向を反転させて一方向における衝撃を反復して発生させる。
　制御装置５は、図３に示すように、コイル電流Ｊを時間制御することにより、図４に示すように、移動対象物Ｍを左方に移動させる。図３のグラフにおける（ａ）～（ｄ）の記号は、図４に示した（ａ）～（ｄ）の状態に大略対応する。図３における時間ｔ１ではコイル電流Ｊはゼロであり、図４（ａ）に示すように、移動対象物Ｍは静止している。時間ｔ２におけるように、一定値のコイル電流Ｊが流されると、図４（ｂ）に示すように、永久磁石３は電磁コイル２から斥力を受けてストッパ４に近づく。永久磁石３がストッパ４に到達する前に、極性を反転したコイル電流Ｊが時間ｔ３において流され、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、永久磁石３は電磁コイル２から引力を受けて電磁コイル２に近づく。永久磁石３は、その近づく移動中に、引力によって移動速度が加速され続けて、最終的に電磁コイル２に衝突する。衝撃力を大きくするには、加速する時間が長いほどよいが、離反させる場合よりも衝突させる場合に、コイル電流Ｊの大きさをより大きくするようにしてもよい。時間ｔ４以降の動作は上述の繰り返しであり、その反復動作によって、移動対象物Ｍを左方へパルス的に移動する。移動対象物Ｍは、その左端によって位置を示す場合、図４（ａ）において位置ｘ０にあり、図４（ｂ）（ｃ）（ｄ）においてそれぞれ位置ｘ１，ｘ２，ｘ３にある。距離｜ｘ０－ｘ１｜の移動は、電磁コイル２から永久磁石３が離れる際の反動による。位置ｘ１，ｘ２は同じ位置にある。距離｜ｘ２－ｘ３｜の移動は、電磁コイル２に永久磁石３が衝突する際の反動による。
　次に、図５、図６によって、移動対象物Ｍを右方に移動させる場合について、駆動装置１の動作を説明する。図５のグラフにおける（ａ）～（ｆ）の記号は、図６に示した（ａ）～（ｆ）の状態に大略対応する。図５における時間ｔ１ではコイル電流Ｊはゼロであり、図６（ａ）に示すように、移動対象物Ｍは静止している。時間ｔ２におけるように、漸増した後、一定値となるコイル電流Ｊが流されると、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、永久磁石３は電磁コイル２から斥力を受けてストッパ４に近づき、その間、斥力によって加速され続けて、最終的にストッパ４に衝突する。時間ｔ２の始めにコイル電流Ｊを漸増するのは、急激な離反に起因する反動による移動対象物Ｍの左方への移動を抑制するためである。時間ｔ３では極性を反転したコイル電流Ｊが流され、図６（ｄ）に示すように、永久磁石３がストッパ４側から引き戻される。永久磁石３が電磁コイル２に到達する前に、時間ｔ４において極性を戻したコイル電流Ｊが流され、図６（ｅ）（ｆ）に示すように、永久磁石３がストッパ４側に衝突する。時間ｔ５以降の動作は時間ｔ３，ｔ４における動作の繰り返しであり、その反復動作によって、移動対象物Ｍを右方へパルス的に移動する。位置ｘ４～ｘ７については、上述の位置ｘ０～ｘ３と同様である。
　ここで、摩擦面Ｓの役割について説明する。駆動装置１は、自由空間にある場合には、それ自身の動作による自身の重心の移動はない。また、駆動装置１が移動対象物Ｍに連結されることにより、移動対象物Ｍを支持している支持物体（例えば、地球）に対して、移動対象物Ｍと共に相対移動する。その相対移動においても、駆動装置１、移動対象物Ｍ、および支持物体の全体の重心は移動しない。ところが、摩擦面Ｓにおける摩擦力の不可逆性によって、駆動装置１と移動対象物Ｍから成る系の重心位置は、支持物体に対して移動させることができる。その不可逆性を発揮させるためには、例えば、移動対象物Ｍを左方に移動させる場合に、永久磁石３が電磁コイル２衝突する際の衝撃力が摩擦面Ｓにおける静止摩擦力よりも大きいという条件を満たせばよい（右方においても同様）。駆動装置１は、このような条件を満たす移動対象物Ｍを、左右の任意方向に移動させることができる。
　第１の実施形態によれば、電磁コイル２と永久磁石３の相対移動のいずれの向きにおいても衝突による衝撃を発生させることができるので、移動対象物Ｍの往復移動を実現することができる。また、駆動装置１が、１つの電磁コイル２に永久磁石３とストッパ４とを組み合わせて成るので、小型かつ簡単な構成となる。この駆動装置１を用いることにより、例えば、移動テーブルや傾斜ステージなどの移動機構を、モータや駆動力伝達装置などを用いる場合に比べて小型・軽量・安価に実現することができる。
　（第１の実施形態の変形例）
　図７乃至図１０は第１の実施形態に係る駆動装置の変形例を示す。本変形例の駆動装置１は、図７に示すように、第１の実施形態の駆動装置１において、電磁コイル２と永久磁石３とを互いに入れ替え、ストッパ４を別途の永久磁石３に置き換えた構成になっている。すなわち、駆動装置１は、互いに離間して同軸配置され軸棒４１の両端に固定された円板状の２つの永久磁石３と、軸棒４１に沿って移動自在とされた電磁コイル２と、電磁コイル２に通電する電流を時間制御する制御装置５と、を備えている。電磁コイル２は、コイル枠２１に納められ、中心軸上を軸棒４１によって挿通されている。２つの永久磁石３は、軸棒４１によって一体化されて被衝突体Ｇ（この場合、電磁コイル２が衝突する相手）をなしている。電磁コイル２は、電磁コイル２への通電によって生じる電磁作用によって、２つの永久磁石３に対して相対移動する。その相対移動の範囲は被衝突体Ｇによって（両端の永久磁石３によって）制限されている。２つの永久磁石３は、ドーナツ円板状であって、中心側から外周側に向けて半径方向に磁化されている。本例の場合、中心側がＳ極で外周側がＮ極であるが、逆極性とすることができる。
　駆動装置１の動作を説明する。上述のような永久磁石３の間に挟まれた電磁コイル２は、通電されると、図８（ａ）（ｂ）に示すように、一方の永久磁石３から斥力を受け、他方の永久磁石３から引力を受ける。従って、電磁コイル２は、電磁コイル２に流れる電流の向きによって、Ｘ軸方向またはその反対方向に移動方向を選択することができる。そこで、制御装置５によって、電磁コイル２のコイル電流を時間制御することにより、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、電磁コイル２を左方の永久磁石３に衝突させて移動対象物Ｍを左方に距離Δｘだけ移動させることができる。同様に、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、電磁コイル２を右方の永久磁石３に衝突させて移動対象物Ｍを右方に距離Δｘだけ移動させることができる。制御装置５（図７参照）は、電流を時間制御して、電磁コイル２と永久磁石３の相対移動の一方向において衝突を発生させ、その一方向とは反対方向において衝突を回避させると共に相対移動の方向を反転させて一方向における衝撃を反復して発生させる。制御装置５は、このように電磁コイル２に通電する電流を時間制御する制御を繰り返すことにより、移動対象物Ｍを右方または左方へパルス的に移動させる。
　図１１は、図７に示した駆動装置１のさらなる変形例を示す。この変形例における永久磁石３は、図７に示した駆動装置１における永久磁石３の磁化方向とは異なり、円板の厚み方向に磁化されている。このような永久磁石３を互いに磁化方向を揃えて配置し、電磁コイル２に通電すると、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、一方の永久磁石３から斥力を受け、他方の永久磁石３から引力を受ける。従って、この変形例は、図７に示した駆動装置１と同様の動作をすることができる。これらの変形例によれば、電磁コイル２と永久磁石３の相対移動の両方向において対称な構成とすることができるので、対称に衝撃を発生させることができ、これを用いる駆動制御が容易となる。
　（第１の実施形態の他の変形例）
　図１３乃至図１６は第１の実施形態に係る駆動装置の他の変形例を示す。本変形例の駆動装置１は、図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、矩形の磁気回路４２の対向する内面にそれぞれ配設された矩形平板状の永久磁石３と、２つの永久磁石３の間で移動自在に配設された電磁コイル２と、不図示の制御装置と、を備えている。電磁コイル２と２つの永久磁石３とは互いに組み合わされてボイスコイル構造とされている。電磁コイル２は、磁気回路４２の内部に設けられた磁気回路が挿通（その挿通方向をＸ軸方向とする）されており、この磁気回路部分は各永久磁石３の対向磁極となっている。電磁コイル２は、上部を回転軸受４３によって回動自在に支持されている。また、電磁コイル２の下部には、ハンマ２２が電磁コイル２の一部として設けられている。磁気回路４２の外周におけるＸ軸方向の両端には、ハンマ２２が衝突可能な位置に、ストッパ４が設けられている。永久磁石３とストッパ４とが一体化されて被衝突体Ｇ（不図示）が形成されている。
　図１４に示すように、永久磁石３による磁界は、Ｘ軸方向に直交する方向となるように設定されている。従って、この磁界中に配設された電磁コイル２に通電されると、電磁コイル２は、そのコイル電流の向きに従って、Ｘ軸の正方向（図の右方向）、またはその反対の負方向（図の左方向）に移動させる力を受ける。そこで、図１５（ａ）に示すように、電磁コイル２が左向きの力を受けると、電磁コイル２が左側に振り子運動をして、ハンマ２２が左側のストッパ４に衝突し、移動対象物Ｍが左方向に移動される。制御装置（不図示）は、駆動装置１がこのような動作を反復して行うように、電磁コイル２に通電する電流を、図１６（ａ）に示す時間変化となるように、時間制御する。この図のコイル電流Ｊは、時間変化する正弦関数をコイル電流Ｊの正方向にシフトさせた関数形になっている。電磁コイル２は、このコイル電流Ｊの正側では、図１５（ａ）に示すように、左方に振れて左方で衝突し、コイル電流Ｊの負側では、図１５（ｂ）に示すように、中立点に戻り、その後、コイル電流Ｊの時間変化に従って、左方への移動と衝突を繰り返す。また、移動対象物Ｍを右方に移動する場合は、コイル電流Ｊは、図１６（ｂ）に示す時間変化とされ、電磁コイル２は、図１５（ｂ）（ｃ）に示す状態を繰り返す。この変形例によれば、電磁コイルと永久磁石の相対移動のいずれの向きにおいても対称な構成とすることができるので、対称に衝撃を発生させることができる。
　以上の第１の実施形態およびその変形例における駆動装置１は、より一般的に、次のように表現することができる。すなわち、駆動装置１は、移動対象物に衝撃を与えることにより該移動対象物を移動させる装置である。駆動装置１は、電磁コイル２と、電磁コイル２への通電によって生じる電磁作用によって電磁コイル２に対して相対移動する永久磁石３と、その相対移動の範囲を制限するストッパ４と、を備えている。ストッパ４は、電磁コイル２または永久磁石３のいずれかと一体化されて被衝突体Ｇをなして相対移動の範囲を制限する。電磁コイル２への通電により、被衝突体Ｇと、該被衝突体Ｇに一体化されなかった電磁コイル２または永久磁石３のいずれかと、が衝突することにより前記衝撃が発生される。この表現において、永久磁石３とストッパ４とが被衝突体Ｇをなす場合が第１の実施形態である。また、ストッパ４として２個目の永久磁石３を設けて、２つの永久磁石３によって被衝突体Ｇをなす場合が、図７乃至図１２に示した変形例である。また、永久磁石３と２つのストッパ４とによって被衝突体Ｇをなす場合が、図１３乃至図１６に示した変形例である。このように一般的に表現された駆動装置１による効果は、以下のように表現される。電磁コイル２と永久磁石３の相対移動のいずれの向きにおいても衝突による衝撃を発生させることができるので、移動対象物Ｍの往復移動を実現することができる。また、駆動装置１が、１つの電磁コイル２に永久磁石３とストッパ４とを組み合わせて成るので、小型かつ簡単な構成となる。この駆動装置１を用いることにより、例えば、移動テーブルや傾斜ステージなどの移動機構を、モータや駆動力伝達装置などを用いる場合に比べて小型・軽量・安価に実現することができる。
　（第２の実施形態）
　図１７は第２の実施形態に係る移動機構を示す。本実施形態の移動機構１１は、図１７（ａ）に示すように、基台テーブルＭ０と、第１の移動テーブルＭ１と、第２の移動テーブルＭ２と、駆動手段１ｘ，１ｙとを備えている。第１の移動テーブルＭ１は、基台テーブルＭ０に支持されてＸ軸方向に移動自在とされている。第２の移動テーブルＭ２は、第１の移動テーブルＭ１に支持されてＸ軸に直交するＹ軸方向に移動自在とされている。駆動手段１ｘ，１ｙは、第１および第２の移動テーブルＭ１，Ｍ２を各々駆動して移動させる。移動機構１１は、駆動手段１ｘ，１ｙとして、上述の第１の実施形態およびその変形例のいずれかにおける駆動装置１を用いている。移動機構１１は、リニアガイドをＸＹ方向に２段重ねたものであって、ＸＹテーブルを構成している。基台テーブルＭ０による第１の移動テーブルＭ１の支持、および第１の移動テーブルＭ１による第２の移動テーブルＭ２の支持は、それぞれ摩擦面（図１における摩擦面Ｓに相当）を介して行われている。従って、図１７（ｂ）に示すように、駆動手段１ｘの動作によって第１の移動テーブルＭ１およびその上部の第２の移動テーブルＭ２の全体がＸ軸方向に駆動される。また、図１７（ｃ）に示すように、駆動手段１ｙの動作によって第２の移動テーブルＭ２がＹ軸方向に駆動される。また、第１および第２の移動テーブルＭ１，Ｍ２を同一方向に駆動されるように２段重ねにすると、直進テーブルとなる移動機構が構成される。また、２段重ねでなく第１の移動テーブルＭ１のみの一段にして直進テーブルとなる移動機構とすることができる。第２の実施形態によれば、モータや駆動力伝達装置などを用いることなく、小型かつ簡単な構成により、ＸＹテーブルや直進テーブルを実現できる。
　（第２の実施形態の変形例）
　図１８、図１９は第２の実施形態に係る移動機構の変形例を示す。図１８（ａ）に示す移動機構１２は、平面状の摩擦面に載置して用いられる平板状の移動テーブルＭ３と、摩擦面に平行なＸ軸方向に駆動力を発生する駆動手段１ｘとを備えている。この移動機構１２は、駆動手段１ｘとして、上述または後述の、第１の実施形態およびその変形例のいずれかにおける駆動装置１を用いている。また、図１８（ｂ）に示す移動機構１２は、図１８（ａ）に示す移動機構１２に、摩擦面に平行でＸ軸方向に直交するＹ軸方向に駆動力を発生する駆動手段１ｙをさらに備えている。駆動手段１ｙは、駆動手段１ｘと同様に、上述の第１の実施形態およびその変形例のいずれかにおける駆動装置１を用いている。このような移動機構１２は、簡単な構成により平面上の移動テーブルＭ３に対し、直進移動や２次元移動を行わせることができる。図１９に示す移動機構１３は、摩擦面に載置して用いられる平板状の移動テーブルＭ３と、移動テーブルＭ３に対して、移動テーブルＭ３に平行で互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ駆動力を発生する駆動手段１ｘ，１ｙと、を備えている。駆動手段１ｘ，１ｙは、上記と同様に、上述の第１の実施形態およびその変形例のいずれかにおける駆動装置１である。駆動手段１ｘは移動テーブルＭ３の重心に作用する駆動力をＸ軸方向に発生し、移動テーブルＭ３をＸ軸方向に往復移動させることができる。駆動手段１ｙは２つ設けられており、それらの駆動力の作用線は移動テーブルＭ３の重心から外されている。従って、２つの駆動手段１ｙによる駆動力がＹ軸方向の互いに逆向きであれば、移動テーブルＭ３はＸＹ軸に直交するＺ軸回りに回転される。また、２つの駆動手段１ｙによる駆動力の向きが同じ向きであり、かつ、移動テーブルＭ３に対する回転モーメントがつりあっている場合には、移動テーブルＭ３はＹ軸方向に沿って移動される。従って、３つの駆動手段１ｘ，１ｙ，１ｙを駆動させることによって、移動テーブルＭ３に対し、ＸＹ面内の２次元平行移動とＺ軸周りの回転移動との３自由度の移動を行わせることができる。なお、図１８（ａ）に示す移動機構１２において、駆動手段１ｘを２つ並列に設けると、人が台車を両手で押し引きする操舵と類似の制御によって、移動テーブルＭ３を２次元移動させることができる。また、２つの駆動手段１ｘを、移動テーブルＭ３におけるＸ軸方向の左右に設けると、２つの駆動手段１ｘを車両における左右の駆動輪と見做すことができ、これらを制御することにより、移動テーブルＭ３を２次元移動させることができる。また、このような移動機構に操舵と自律移動のためのセンサや制御装置を搭載して自律移動装置とすることができる。これらの変形例によれば、モータや駆動力伝達装置などを用いることなく、小型かつ簡単な構成により、Ｘテーブル、ＸＹテーブル、ＸＹθテーブルなどを容易に実現できる。
　（第３の実施形態）
　図２０、図２１、図２２は第３の実施形態に係る移動機構を示す。本実施形態の移動機構１４は、ジンバル構造体によって移動対象物Ｍを回転移動させてその姿勢を変化させる移動機構である。移動機構１４は、図２０（ａ）（ｂ）に示すように、円環１４ａと、回転軸受１４ｘと、回転軸受１４ｙと、回転駆動手段１ｘと、回転駆動手段１ｙと、を備えている。回転軸受１４ｘは、円環１４ａをＸ軸回りに回転自在に固定側から支持し、円環１４ａは、Ｘ軸回りに自在に回転する。回転軸受１４ｙは、移動対象物Ｍを、Ｘ軸に直交するＹ軸回りに円環１４ａに対して回転自在に支持する。回転駆動手段１ｘは、円環１４ａに対してＸ軸回りの回転モーメントを発生させる。回転駆動手段１ｙは、移動対象物Ｍに対してＹ軸回りの回転モーメントを発生させる。ジンバル構造体が、円環１４ａと回転軸受１４ｘ，１４ｙを備えて構成されている。回転駆動手段１ｘ，１ｙとして、上述または後述の、第１の実施形態とその変形例のいずれかにおける駆動装置１を用いている。また、駆動装置１の機能を発揮させるために、各回転軸受１４ｘ，１４ｙにおいて、適宜の摩擦力が発生するように軸受け調整がなされている。なお、摩擦力によらずに、各回転軸受１４ｘ，１４ｙにおける回転が一方向のみに可能となるようにラチェット機構などを設けてもよい。この場合、逆回転する場合には、ラチェットが動作する向きを逆転させればよい。回転駆動手段１ｘ，１ｙの配置位置として、より大きな回転モーメントを発生させることができる位置（腕の長い位置）を設定することにより、より小さな衝撃力の駆動装置１を用いることができる。図２１、図２２に示すように、移動対象物Ｍが照明装置であり、その取り付け位置が建物の壁や天井の凹部などの場合、移動対象物Ｍ（照明装置）は、その壁や天井の凹部壁を固定側として回転軸受１４ｘによって設置される。図２１（ａ１）～（ｃ２）は、Ｙ軸回りの回転駆動の様子を示し、図２２（ａ１）～（ｃ２）は、Ｘ軸回りの回転駆動の様子を示す。照明装置は、回転駆動手段１ｘ，１ｙを動作させることによってパンチルトの傾斜の制御が可能となる。第３の実施形態によれば、モータや駆動力伝達装置などを用いることなく、小型かつ簡単な構成により、ジンバル構造体によって支持した移動物体の傾斜角や回転角などを制御することができる移動機構を実現できる。
　（第１の実施形態のさらに他の変形例）
　図２３は第１の実施形態に係る駆動装置のさらに他の変形例を示す。本変形例の駆動装置１は、上述の第１の実施形態において、電磁コイル２に通電する電流を制御する制御装置５を駆動装置１本体と一体化したものである。制御装置５を駆動装置１本体に備えることにより、使い勝手のよい駆動装置１、および使い勝手のよい移動機構を実現することができる。制御装置５には、例えば、電磁コイル２の通電を時間制御する回路が含まれる。制御装置５には、電源を含めてもよい。また、制御装置５に、有線または赤外線や電波などによる無線の通信手段を備えることにより、駆動装置１従ってこれを用いた移動機構をリモートコントロールすることができる。また、本変形例と同様に、上述の図７乃至図１６に示した駆動装置１、さらには、下記の図２４、図２５、図２６に示す駆動装置１において、電磁コイル２に通電する電流を制御する制御装置を駆動装置１本体と一体化して備えるようにすることができる。
　（第１の実施形態のさらに他の変形例）
　図２４、図２５、図２６は第１の実施形態に係る駆動装置のさらに他の変形例を示す。この変形例の駆動装置は、他の駆動装置と同様に、上述した各移動機構の駆動装置として適用することができる。本変形例の駆動装置１は、図２４に示すように、電磁コイル２と、その両端に配置したステータ３５ａと、これらの電磁コイル２およびステータ３５ａの中心軸上を往復移動する軸棒３１に一体化されて成る移動質量体３ａと、を備えて構成されている。移動質量体３ａは、電磁コイル２およびステータ３５ａに対して相対運動を行う。移動質量体３ａは、軸棒３１と、各ステータ３５ａの内径側に配置された２つの永久磁石３３と、両永久磁石３３間に挿入された鉄心３５ｂと、両永久磁石３３の外側に配置されたヨーク３５ｃと、２つの衝突頭片３７と、衝撃増強錘３６と、を備えている。一方のヨーク３５ｃには衝突頭片３７が直接接して配置され、他方のヨーク３５ｃには衝突頭片３７を介在させて他の衝突頭片３７が配置されている。また、駆動装置１は、電磁コイル２、ステータ３５ａ、および移動質量体３ａを内蔵する外筒（シールドケース３８）と、シールドケース３８の両端に配置されて軸棒３１を軸支する軸受板３９（被衝突体Ｇ）とをさらに備えている。電磁コイル２およびステータ３５ａはシールドケース３８の内壁に固定されている。なお、図２４は、電磁コイル２が通電されていない状態を示している。この状態において、移動質量体３ａは、永久磁石３３、鉄心３５ｂ、ヨーク３５ｃ、およびステータ３５ａによって生じる磁場に起因する引力によって中立点に位置している。
　軸棒３１は、電磁コイル２およびステータ３５ａと同心である。移動質量体３ａの各構成物は、軸棒３１と同心になるように配置されて、軸棒３１と一体化されている。鉄心３５ｂは、その長さが電磁コイル２の長さと同等である。言い換えれば、鉄心３５ｂは、両ステータ３５ａの間に収まる長さを有している。また、鉄心３５ｂは、円筒の両端部に鍔部を備えた形状を有し、中央部の径が両端部の径よりも小さく形成されている。これにより、鉄心３５ｂの両端部とこれらに近接する各ステータ３５ａとの間において磁気抵抗が低くなるような磁気回路が形成される。各ステータ３５ａは磁性体である。永久磁石３３は、リング形状を有し、その厚み方向（中心軸方向）に磁化されている。また、２つの永久磁石３３は、互いに磁極の方向を逆向きにして鉄心３５ｂの両端に配置されている。永久磁石３３の厚みはステータ３５ａの厚みよりも薄く、永久磁石３３およびヨーク３５ｃの厚みの合計はステータ３５ａの厚みよりも厚い。
　図２４に示す中立状態において、２つの衝突頭片３７とこれらに対向する各軸受板３９との距離Ｄは、互いに等距離とされている。軸受板３９は、衝突頭片３７によって衝突される被衝突体Ｇであり、軸棒３１に一体化されて成る移動質量体３ａの、電磁コイル２およびステータ３５ａに対する相対運動の移動範囲を制限する。すなわち、移動質量体３ａの可動範囲は距離Ｄの２倍である（図２５参照）。この距離Ｄは、移動質量体３ａがいずれかの衝突頭片３７に衝突した位置から、移動質量体３ａが永久磁石３３とステータ３５ａとの相互の引力によって中立点に復帰することができる距離以内に設定されている。
　図２５によって駆動装置１の動作原理を説明する。電磁コイル２に一定方向に電流を流すと、例えば、図２５（ａ）に磁力線Ｂで模式的に示すように、磁場が発生する。この電磁コイル２の磁場は、２つの永久磁石３３の一方による磁場を弱め、他方による磁場を強める。従って、電磁コイル２が発生する磁場によって、永久磁石３３、鉄心３５ｂ、およびヨーク３５ｃに作用する磁力に非対称性が生じ、移動質量体３ａは、白抜き矢印で示すように移動する。電磁コイル２に前記一定方向とは逆方向に電流を流すと、図２５（ｂ）に示すように、移動質量体３ａは、前記とは逆方向に移動する。また、図２５（ａ）（ｂ）の状態において、コイル電流を切って電磁コイル２による磁場を除くと、移動質量体３ａは、永久磁石３３とステータ３５ａとの相互の引力によって、図２４に示すように、中立点に復帰する。この場合に、復帰を早めるように、電磁コイル２に適宜の電流を流すようにしてもよい。
　図２６によって駆動装置１の動作を説明する。図２６（ａ）に示すように、例えば水平な摩擦面Ｓに載置した移動対象物Ｍに駆動装置１を取り付ける。具体的には、例えば、シールドケース３８を移動対象物Ｍに固定する。移動方向を、図の左方、Ｘ方向とし、軸棒３１の軸方向がＸ方向とされている。この図の状態では、電磁コイル２は励磁されてなく、移動質量体３ａは、中立点にあり、移動対象物Ｍの左方先端は位置ｘ０にある。電磁コイル２に電流を流すと、図２６（ｂ）に示すように、移動質量体３ａが移動して軸受板３９に衝突し、その衝撃によって駆動装置１と共に移動対象物Ｍが移動し、その先端は位置ｘ１に至る。衝撃の大きさは、電磁コイル２に流す電流の大きさとその立ち上がりの速さに依存し、より急激かつより大電流を流すことにより、より大きな衝撃を発生させることができる。衝突後に電磁コイル２に流す電流を停止すると、駆動装置１の内部の移動質量体３ａが、図２６（ｃ）に示すように、中立点に復帰する。この復帰移動は、永久磁石３３の磁気力によってゆっくり行われるので、移動対象物Ｍと摩擦面Ｓとの間の静止摩擦力を超えるような反動はなく、移動対象物Ｍの移動はない。言い換えれば、永久磁石３３の磁気力調整や摩擦面Ｓとの摩擦力調整などの条件設定を行うことにより、中立点への復帰の際に移動対象物Ｍの移動が発生しないようにするのである。以下同様に、電磁コイル２に再び電流を流すことにより、図２６（ｄ）に示すように、移動対象物Ｍの先端がさらに移動して位置ｘ２に至る。駆動装置１は、このような動作の繰り返しによって、駆動装置１によって押されたり、または、引かれたりするように配置された移動対象物Ｍを、間欠的に移動させることができる。
　なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。また、移動対象物Ｍが摩擦面Ｓによって支持されている場合について説明したがこれに限るものではない。駆動装置１は、例えば、ラチェット機構による支持などの他に、その機能を発揮できる条件下の移動対象物Ｍ、例えば、摩擦力類似の抵抗を受けて支持されている移動対象物Ｍに対して適用できる。例えば、液体や気体からの抵抗を受けている移動対象物Ｍや、砂や穀類などの粒状物や粉体などから抵抗を受けている移動対象物Ｍなどに、駆動装置１を適用することができる。また、被衝突体Ｇと、この被衝突体Ｇに対して相対移動してこれに衝突する第１の実施形態の永久磁石３や図７に示した変形例の電磁コイル２などは、互いに相対的な機能を有する構成要素である。従って、図１乃至図１６、図２３乃至図２５に示した駆動装置１において、被衝突体Ｇに対して移動する永久磁石３や電磁コイル２が移動対象物Ｍに固定されて、これらの永久磁石３や電磁コイル２に被衝突体Ｇが衝突するという配置構成とすることもできる。また、図１３乃至図１６に示した変形例において、電磁コイル２が振り子運動する旨説明したが、Ｘ軸方向に平行移動する構成とすることもできる。
　本願は日本国特許出願２０１０－３１８４０に基づいており、その内容は、上記特許出願の明細書及び図面を参照することによって結果的に本願発明に合体されるべきものである。
　１，１ｘ，１ｙ　　駆動装置
　２　　電磁コイル
　３，３３　　永久磁石
　４　　ストッパ
　５　　制御装置
　１１，１２，１３，１４　　移動機構
　Ｍ　　移動対象物
　Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３　　移動テーブル

Claims (8)

  1. 　移動対象物に衝撃を与えることにより該移動対象物を移動させる駆動装置において、
    　電磁コイルと、
    　前記電磁コイルへの通電によって生じる電磁作用によって該電磁コイルに対して相対移動する永久磁石と、
    　前記相対移動の範囲を制限するように前記電磁コイルまたは永久磁石のいずれかと一体化されて被衝突体をなすストッパと、を備え、
    　前記電磁コイルへの通電により、前記被衝突体と該被衝突体に一体化されなかった前記電磁コイルまたは永久磁石のいずれかとが衝突することにより前記衝撃が発生されることを特徴とする駆動装置。
  2. 　前記ストッパは、非磁性体であって前記電磁コイルと一体化されて前記被衝突体をなし、
    　前記永久磁石は、前記ストッパと前記電磁コイルとの間に配置され、それらの間で前記電磁コイルに対し相対移動自在とされ、
    　前記永久磁石が、前記電磁作用の引力によって前記電磁コイルに衝突し、または前記電磁作用の斥力によって前記ストッパに衝突することにより前記衝撃が発生されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  3. 　前記ストッパは、前記永久磁石とは別個の永久磁石であってこれらの２つの永久磁石が互いに一体化されて前記被衝突体をなし、
    　前記電磁コイルは、前記２つの永久磁石の間に配置され、それらの間で各永久磁石に対し相対移動自在とされ、
    　前記電磁コイルが、前記２つの永久磁石から受ける前記電磁作用の引力と斥力とによって前記２つの永久磁石のいずれか一方に衝突することにより前記衝撃が発生されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  4. 　前記電磁コイルと前記永久磁石とは互いに組み合わされてボイスコイル構造とされ、
    　前記ストッパは、非磁性体であって前記相対移動方向における前記永久磁石の両端側において該永久磁石に一体化されて前記被衝突体をなし、
    　前記電磁コイルは、前記２つのストッパ間で前記永久磁石に対し相対移動自在とされ、
    　前記電磁コイルが、前記永久磁石から受ける前記電磁作用による力によって前記２つのストッパのいずれか一方に衝突することにより前記衝撃が発生されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  5. 　前記相対移動の一方向において前記衝突を発生させ、前記一方向とは反対方向において前記衝突を回避させると共に前記相対移動の方向を反転させて前記一方向における衝撃を反復して発生させるように前記電磁コイルに通電する電流を時間制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の駆動装置。
  6. 　第１の移動テーブルと、
    　前記第１の移動テーブルに支持され該第１の移動テーブルに対して相対移動する第２の移動テーブルと、
    　前記第１および第２の移動テーブルを各々駆動して移動させる駆動手段と、を備え、
    　前記駆動手段は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置を用いていることを特徴とする移動機構。
  7. 　平面上を移動する移動テーブルと、
    　前記移動テーブルを駆動して移動させる駆動手段と、を備え、
    　前記駆動手段は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置を用いていることを特徴とする移動機構。
  8. 　ジンバル構造体と、
    　前記ジンバル構造体の各回転軸回りの構造体を各々回転移動させる回転駆動手段と、を備え、
    　前記回転駆動手段は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置を用いていることを特徴とする移動機構。
PCT/JP2011/053237 2010-02-16 2011-02-16 駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構 Ceased WO2011102365A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/577,545 US20130038145A1 (en) 2010-02-16 2011-02-16 Drive device, and movement mechanism using drive device
JP2012500616A JPWO2011102365A1 (ja) 2010-02-16 2011-02-16 駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-031840 2010-02-16
JP2010031840 2010-02-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011102365A1 true WO2011102365A1 (ja) 2011-08-25

Family

ID=44482950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/053237 Ceased WO2011102365A1 (ja) 2010-02-16 2011-02-16 駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130038145A1 (ja)
JP (1) JPWO2011102365A1 (ja)
WO (1) WO2011102365A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016538948A (ja) * 2013-12-05 2016-12-15 ノバルティス アーゲー ２つの部分からなる電磁コイル硝子体切除プローブ
JP2016539618A (ja) * 2013-12-24 2016-12-15 鄒九大 間欠運動式の強力磁気モータ
CN107106326A (zh) * 2014-10-29 2017-08-29 诺华股份有限公司 具有平衡式电磁驱动器的玻璃体切割术探针

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014042525A1 (en) * 2012-09-11 2014-03-20 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Reluctance transducer
AT515114B1 (de) * 2014-09-23 2015-06-15 Seh Ltd Magnetvorrichtung umfassend Statoren und Translatoren
CN108539949B (zh) * 2017-03-01 2020-07-31 台达电子工业股份有限公司 动磁式移载平台
CN111724685B (zh) * 2020-06-28 2022-05-17 Oppo广东移动通信有限公司 显示装置
CN119242902B (zh) * 2024-12-06 2025-03-25 合肥工业大学 一种电磁驱动的板料表面冲击强韧化工装及其工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6060582A (ja) * 1983-09-13 1985-04-08 新技術事業団 衝撃力を用いた微小移動方法及び装置
JPS61246812A (ja) * 1985-03-20 1986-11-04 Res Dev Corp Of Japan 衝撃力を用いた微小移動装置
JPS63299785A (ja) * 1987-05-29 1988-12-07 Res Dev Corp Of Japan 圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移動装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4218413B2 (ja) * 2003-05-16 2009-02-04 パナソニック電工株式会社 振動、ローリング駆動両用リニアアクチュエータ及びそれを用いた電動歯ブラシ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6060582A (ja) * 1983-09-13 1985-04-08 新技術事業団 衝撃力を用いた微小移動方法及び装置
JPS61246812A (ja) * 1985-03-20 1986-11-04 Res Dev Corp Of Japan 衝撃力を用いた微小移動装置
JPS63299785A (ja) * 1987-05-29 1988-12-07 Res Dev Corp Of Japan 圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移動装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016538948A (ja) * 2013-12-05 2016-12-15 ノバルティス アーゲー ２つの部分からなる電磁コイル硝子体切除プローブ
JP2016539618A (ja) * 2013-12-24 2016-12-15 鄒九大 間欠運動式の強力磁気モータ
CN107106326A (zh) * 2014-10-29 2017-08-29 诺华股份有限公司 具有平衡式电磁驱动器的玻璃体切割术探针

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2011102365A1 (ja) 2013-06-17
US20130038145A1 (en) 2013-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011102365A1 (ja) 駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構
CN105264756B (zh) 线性致动器
EP3331141B1 (en) Three degree-of-freedom electromagnetic machine control system and method
JP2004340372A5 (ja)
KR20180049802A (ko) 고화질 능력을 가진 전자기 햅틱 엑츄에이터
US7476999B2 (en) Torque producing device
JP4026653B2 (ja) 永久磁石を用いた電磁アクチュエータ
US9607746B2 (en) Electromagnetic actuator device
KR102250049B1 (ko) 광빔 떨림 광학 모듈
JP2010035315A (ja) アクチュエータ
JP5488131B2 (ja) 電磁アクチュエータ
US20190207499A1 (en) Vibration actuator and electronic device
JP2006162024A (ja) 制振装置及びその制御方法
US20180115232A1 (en) Actuator
EP3270493B1 (en) A multi-degree of freedom electromagnetic machine with input amplitude modulation control
JP5269009B2 (ja) 駆動装置
CN100536293C (zh) 执行元件
WO2011102381A1 (ja) 駆動装置
KR101968481B1 (ko) 충격식 진동 액츄에이터
JP5662095B2 (ja) リニアモータアクチュエータ
JP4528974B2 (ja) 振動抑制装置
KR100407897B1 (ko) 기동자석형 ｖｃｍ을 이용한 정밀 액츄에이터스테이지장치
JP4651308B2 (ja) リニアオシレータ
WO2011102366A1 (ja) 駆動装置および該駆動装置を用いた移動機構
JP2008054374A (ja) 磁気駆動機構

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11744651

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012500616

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13577545

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11744651

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1