特許 6241938 グリッパ機構および移動機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6241938

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】グリッパ機構および移動機構

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/02 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   H02K33/02 A

【請求項の数】11

【全頁数】41

(21)【出願番号】特願2014-35778(P2014-35778)

(22)【出願日】2014年2月26日

(65)【公開番号】特開2015-162931(P2015-162931A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2016年10月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】513085525

【氏名又は名称】樋口 俊郎

(73)【特許権者】

【識別番号】513086429

【氏名又は名称】難波江 裕之

(73)【特許権者】

【識別番号】591009705

【氏名又は名称】株式会社 東京ウエルズ

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100117787

【弁理士】

【氏名又は名称】勝沼 宏仁

(74)【代理人】

【識別番号】100107537

【弁理士】

【氏名又は名称】磯貝 克臣

(72)【発明者】

【氏名】樋 口 俊 郎

(72)【発明者】

【氏名】難波江 裕 之

(72)【発明者】

【氏名】中 西 規 敏

【審査官】 ▲桑▼原 恭雄

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０３３２６６１６（ＣＮ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１８１１７６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ３３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガイドに設けられた電磁アクチュエータを備え、
前記電磁アクチュエータは、弾性部材からなる一対の支持鉄心と、前記一対の支持鉄心の両側に位置するとともに弾性部材からなる一対の可動鉄心と、前記一対の支持鉄心の各支持鉄心から内側へ延びるとともに間隙を形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心とを有しており、このうち、前記一対の支持鉄心と前記一対の可動鉄心とにより環状部が構成され、前記一対の吸引鉄心は一対の変位部分となり、各可動鉄心に作用点となる変位拡大点が設けられ、前記一対の支持鉄心と、前記一対の可動鉄心と、前記一対の吸引鉄心とは磁性体により構成され、前記間隙は推力発生部として構成される変位拡大機構と、
磁性体を含む変位拡大機構に設けられ、磁性体に磁束を生じさせるコイルとを備え、
前記コイルに電流を流すことにより前記磁性体に磁束を生じさせ、前記推力発生部からの推力を梃子の原理によって拡大して前記変位拡大点を変位させて、この変位拡大点をガイドに当接または離間させる
ことを特徴とするグリッパ機構。

【請求項2】

前記電磁アクチュエータは少なくとも２つの変位拡大点を有し、少なくとも２つの変位拡大点は変位拡大機構の対向する位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のグリッパ機構。

【請求項3】

ガイドは少なくとも内面を有し、前記電磁アクチュエータはガイドの内面間に配置され、前記電磁アクチュエータの変位拡大点は内面に対して当接または離間する
ことを特徴とする請求項１または２記載のグリッパ機構。

【請求項4】

ガイドは少なくとも一本のガイド棒を有し、前記電磁アクチュエータはこのガイド棒の外面に取付けられ、
前記電磁アクチュエータの変位拡大点はガイド棒外面に対して当接または離間する
ことを特徴とする請求項１または２記載のグリッパ機構。

【請求項5】

ガイドに設けられた一対の電磁アクチュエータと、
一対の電磁アクチュエータに固定され、ガイドに沿って伸縮する中間アクチュエータとを備え、
各電磁アクチュエータは、弾性部材からなる一対の支持鉄心と、前記一対の支持鉄心の両側に位置するとともに弾性部材からなる一対の可動鉄心と、前記一対の支持鉄心の各支持鉄心から内側へ延びるとともに間隙を形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心とを有しており、このうち、前記一対の支持鉄心と前記一対の可動鉄心とにより環状部が構成され、前記一対の吸引鉄心は一対の変位部分となり、各可動鉄心に作用点となる変位拡大点が設けられ、前記一対の支持鉄心と、前記一対の可動鉄心と、前記一対の吸引鉄心とは磁性体により構成され、前記間隙は推力発生部として構成される変位拡大機構と、
磁性体を含む変位拡大機構に設けられ、磁性体に磁束を生じさせるコイルとを備え、
前記コイルに電流を流すことにより前記磁性体に磁束を生じさせ、推力発生部からの推力を梃子の原理によって拡大して前記変位拡大点を変位させて、この変位拡大点をガイドに当接または離間させ、
前記中間アクチュエータは前記一対の電磁アクチュエータの中間に位置する、
ことを特徴とする移動機構。

【請求項6】

前記電磁アクチュエータは少なくとも２つの変位拡大点を有し、少なくとも２つの変位拡大点は変位拡大機構の対向する位置に配置されている
ことを特徴とする請求項５記載の移動機構。

【請求項7】

ガイドは少なくとも内面を有し、前記電磁アクチュエータはガイドの内面間に配置され、前記電磁アクチュエータの変位拡大点は内面に対して当接または離間する
ことを特徴とする請求項５または６記載の移動機構。

【請求項8】

ガイドは少なくとも一本のガイド棒を有し、前記電磁アクチュエータはこのガイド棒の外面に取付けられ、
前記電磁アクチュエータの変位拡大点はガイド棒外面に対して当接または離間する
ことを特徴とする請求項５または６記載の移動機構。

【請求項9】

中間アクチュエータは各電磁アクチュエータと同一構造をもつ
ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか記載の移動機構。

【請求項10】

中間アクチュエータは各電磁アクチュエータと同一構造をもち、各電磁アクチュエータおよび中間アクチュエータの変位拡大機構は、同一方向を向く姿勢をとる
ことを特徴とする請求項７記載の移動機構。

【請求項11】

中間アクチュエータは圧電アクチュエータまたは磁歪アクチュエータを含む微小変位アクチュエータからなることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか記載の移動機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変位拡大機構を含む電磁アクチュエータを備えたグリッパ機構および移動機構に係り、とりわけ広い範囲の変位にわたって、ある大きさ以上の十分な推力を確保することができ、全体を小型化することができる電磁アクチュエータを備えたグリッパ機構および移動機構に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、電磁吸引力を用いた電磁アクチュエータが知られている。従来技術による電磁アクチュエータを構成する電磁吸引力発生機構を図２９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。図２９（ａ）は電磁吸引力発生機構１０１の正面図である。電磁吸引力発生機構１０１は、断面形状が略四角形となる鉄等の磁性体から成り、同一方向に略平行に伸びる一対の吸引鉄心１０２ａ、１０２ｂの一端が磁力発生鉄心１０３で接続されて「コの字形」に形成されている。

【0003】

そして、磁力発生鉄心１０３の周囲には、銅線等の導電性を有する線材からなる巻線（コイル）１０４が巻回されている。吸引鉄心１０２ａ、１０２ｂの他端は平面形状をなす吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓとなっている。ここで図２９（ｂ）は図２９（ａ）の矢印Ａ１０１方向矢視図であり、図２９（ｃ）は図２９（ａ）の矢印Ｂ１０１方向矢視図である。また、図２９（ｂ）、（ｃ）においては、巻線１０４は省略してある。図２９（ｂ）、（ｃ）に示すように、吸引鉄心１０２ａ、１０２ｂの断面積と、磁力発生鉄心１０３の断面積は略同一となっている。

【0004】

この電磁吸引力発生機構１０１を利用した電磁アクチュエータ１１１を図３０に示す。図３０に示す電磁アクチュエータ１１１において、図示されない保持機構により、電磁吸引力発生機構１０１の吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓが略垂直となるように保持され、この電磁吸引力発生機構１０１の吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓに対向する位置に僅かな間隙１０５だけ離間して可動鉄片１０６が実線のように配置されている。ここで可動鉄片１０６の一側の面１０６ｓ１と吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓとの間の間隙１０５の長さはｘ１０１である。

【0005】

可動鉄片１０６の他側の面１０６ｓ２はワイヤ１０７ａによりバネ１０８の一端に接続され、バネ１０８の他端はワイヤ１０７ｂを介して壁面１０９に接続されている。可動鉄片１０６の面１０６ｓ１、１０６ｓ２は略垂直となっており、電磁吸引力発生機構１０１の吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓと、これらに対向する可動鉄片１０６の面１０６ｓ１は、略平行である。

【0006】

次に電磁アクチュエータ１１１の作用について、図３０を用いて以下に説明する。巻線１０４に電圧を印加すると巻線１０４に電流が供給され、磁力発生鉄心１０３→吸引鉄心１０２ａ→間隙１０５→可動鉄片１０６→間隙１０５→吸引鉄心１０２ｂ→磁力発生鉄心１０３のように構成された磁気回路に磁束が発生して増加させる。このため、吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓから間隙１０５を介して、可動鉄片１０６の面１０６ｓ１に対する吸引力を生じる。このとき可動鉄片１０６はバネ１０８が伸びて図３０における破線のように吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓ側に変位して、面１０６ｓ１は吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓに吸着される。ここで間隙１０５の長さは略０となる。

【0007】

この場合、可動鉄片１０６は図示しない案内ガイド、あるいは平行バネにより案内され、略垂直の姿勢を維持しながら移動する。このため可動鉄片１０６の移動中、可動鉄片１０６の面１０６ｓ１と電磁吸引力発生機構１０１の吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓとは常に平行を保つことができる。

【0008】

次に、巻線１０４に印加された電圧を遮断すると、供給されていた電流が消失して上述の磁気回路の磁束を減少させる。そして、可動鉄片１０６はバネ１０８の付勢力により面１０６ｓ１が吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓから離間して、図３０に示す実線の位置、すなわち面１０６ｓ１と吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓとの間隙１０５の長さがｘ１０１となる位置に復帰する。このように、電磁吸引力発生機構１０１を用いて可動鉄片１０６に発生する変位はｘ１０１である。

【0009】

このような電磁アクチュエータ１１１には、以下の問題点がある。図３０において、巻線１０４に供給する電流を一定にした時に、変位ｘ１０１の値を横軸にとり、当該変位を発生させる際に可動鉄片１０６が電磁吸引力発生機構１０１から受ける吸引力すなわち推力を縦軸にとり、両者の関係を表したグラフを図３１に一点鎖線で示す。図３１から明らかなように、変位が小さい場合には推力は十分に大きいが、変位が大きくなると推力は急速に小さくなる。

【0010】

このため、図３０における間隙の長さｘ１０１（変位）が大きい場合には、可動鉄片１０６が電磁吸引力発生機構１０１から受ける吸引力すなわち推力が、間隙の長さｘ１０１（変位）が小さい場合に比べて著しく低下する。図３０において、可動鉄片１０６の面１０６ｓ１と電磁吸引力発生機構１０１の吸着面１０２ａｓ、１０２ｂｓとが最も離れた箇所においては、可動鉄片１０６に加わる推力はきわめて小さい。

【0011】

このような場合、この推力を用いて何らかの作用、例えば振動発生を実現しようとすると、その振動力が著しく低下する。すなわち図３１に示すようにこのような従来技術による電磁アクチュエータ１１１において、十分に大きい推力を得るためには、変位を極めて小さい値に限定しなくてはならないことになる。これを改善して、大きい変位に対する推力を十分に大きくするためには、図３０に示す電磁吸引力発生機構１０１の巻線１０４に供給する電流を大きくしなくてはならず、このため巻線１０４の電流供給回路を構成する電子部品として、大電流対応の部品を使用する必要がある。このことは、当該回路のコストアップあるいは大規模化を招くことになり、好ましくない。さらに、全体が一体化されていないため、電磁吸引力発生機構１０１、可動鉄片１０６、ワイヤ１０７ａ、１０７ｂおよびバネ１０８等の各部を個別に製造してから接続したり配置することになり、製造工程が煩雑になる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

このように従来より、変位の増加に対する推力の著しい低下を抑制することができ、広範囲に渡って変位しても推力の変動幅を小さくすることができ、かつ全体として小型化することによって製造を容易にすることができる電磁アクチュエータが求められており、またこのような電磁アクチュエータを利用したグリッパ機構および移動機構の開発が求められている。

【0013】

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、変位の増加に対する推力の著しい低下を抑制することができ、広範囲に渡って変位しても推力の変動幅を小さくすることができる電磁アクチュエータを利用したグリッパ機構および移動機構を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は、ガイドに設けられた電磁アクチュエータを備え、前記電磁アクチュエータは少なくとも１つの変位拡大点と推力発生部を有する磁性体を含む変位拡大機構と、磁性体を含む変位拡大機構に設けられ、磁性体に磁束を生じさせるコイルとを備え、前記コイルに電流を流すことにより前記磁性体に磁束を生じさせ、推力発生部からの推力により前記変位拡大点を変位させて、この変位拡大点をガイドに当接または離間させることを特徴とするグリッパ機構である。

【0015】

本発明は、前記電磁アクチュエータは少なくとも２つの変位拡大点を有し、少なくとも２つの変位拡大点は変位拡大機構の対向する位置に配置されていることを特徴とするグリッパ機構である。

【0016】

本発明は、ガイドは少なくとも内面を有し、前記電磁アクチュエータはガイドの内面間に配置され、前記電磁アクチュエータの変位拡大点は内面に対して当接または離間することを特徴とするグリッパ機構である。

【0017】

本発明は、ガイドは少なくとも一本のガイド棒を有し、前記電磁アクチュエータはこのガイド棒の外面に取付けられ、前記電磁アクチュエータの変位拡大点はガイド棒外面に対して当接または離間することを特徴とするグリッパ機構である。

【0018】

本発明は、ガイドに設けられた一対の電磁アクチュエータと、一対の電磁アクチュエータに固定され、ガイドに沿って伸縮する中間アクチュエータとを備え、各電磁アクチュエータは、少なくとも１つの変位拡大点と推力発生部を有する磁性体を含む変位拡大機構と、磁性体を含む変位拡大機構に設けられ、磁性体に磁束を生じさせるコイルとを備え、前記コイルに電流を流すことにより前記磁性体に磁束を生じさせ、推力発生部からの推力により前記変位拡大点を変位させて、この変位拡大点をガイドに当接または離間させることを特徴とする移動機構である。

【0019】

本発明は、前記電磁アクチュエータは少なくとも２つの変位拡大点を有し、少なくとも２つの変位拡大点は変位拡大機構の対向する位置に配置されていることを特徴とする移動機構である。

【0020】

本発明は、ガイドは少なくとも内面を有し、前記電磁アクチュエータはガイドの内面間に配置され、前記電磁アクチュエータの変位拡大点は内面に対して当接または離間することを特徴とする移動機構である。

【0021】

本発明は、ガイドは少なくとも一本のガイド棒を有し、前記電磁アクチュエータはこのガイド棒の外面に取付けられ、前記電磁アクチュエータの変位拡大点はガイド棒外面に対して当接または離間することを特徴とする移動機構である。

【0022】

本発明は、中間アクチュエータは各電磁アクチュエータと同一構造をもつことを特徴とする移動機構である。

【0023】

本発明は、中間アクチュエータは各電磁アクチュエータと同一構造をもち、各電磁アクチュエータおよび中間アクチュエータの変位拡大機構は同一方向を向く姿勢をとることを特徴とする移動機構である。

【0024】

本発明は、中間アクチュエータは圧電アクチュエータまたは磁歪アクチュエータを含む微小変位アクチュエータからなることを特徴とする移動機構である。

【発明の効果】

【0025】

以上のように本発明によれば、変位の増加に対する推力の著しい低下を抑制することができ、広範囲に渡って変位しても推力の変動幅を小さくすることができる電磁アクチュエータを利用したグリッパ機構および移動機構を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１（ａ）（ｂ）は、磁気回路のモデルを示す図。

【図2】図２は、図１の磁気回路を電気回路に置換した図。

【図3】図３は、図１の磁気回路における変位と推力の関係を表したグラフ。

【図4】図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第１の実施形態による電磁アクチュエータを示す図。

【図5】図５は、図４（ａ）の領域Ｐ０の拡大図。

【図6】図６は、図４（ａ）の拡大図。

【図7】図７は、図６の領域Ｐ１の拡大図。

【図8】図８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第２の実施形態による電磁アクチュエータを示す図。

【図9】図９は、図８（ａ）の領域Ｐ２１の拡大図。

【図10】図１０は、図８（ａ）の領域Ｐ２２の拡大図。

【図11】図１１は、図８（ａ）の拡大図。

【図12】図１２は、図１１の領域Ｐ２１の拡大図。

【図13】図１３は、図１１の領域Ｐ２２の拡大図。

【図14】図１４は、図１１における領域Ｑの拡大図。

【図15】図１５は、第２の実施形態における変位と推力の関係を表したグラフ。

【図16】図１６は、第２の実施形態における変位と電流の関係を表したグラフ。

【図17】図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）はグリッパ機構の実施の形態の電磁アクチュエータを示す図。

【図18】図１８は電磁アクチュエータの形状を示す図。

【図19】図１９は移動機構の実施の形態を示す図。

【図20】図２０（ａ）（ｂ）は一対のレール内に配置された移動機構を示す図。

【図21】図２１は一対のレール内に配置された移動機構の動作を示す図。

【図22】図２２（ａ）（ｂ）は移動機構の作用を示す図。

【図23】図２３は実施例の実験結果を示す図。

【図24】図２４は実施例の実験結果を示す図。

【図25】図２５（ａ）（ｂ）はグリッパ機構および移動機構の実施の形態を示す図。

【図26】図２６（ａ）（ｂ）はグリッパ機構および移動機構の実施の形態を示す図。

【図27】図２７（ａ）（ｂ）はグリッパ機構の電磁アクチュエータを示す図。

【図28】図２８（ａ）（ｂ）は移動機構の作用を示す図。

【図29】図２９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来技術による電磁吸引力発生機構を示す図。

【図30】図３０は、従来技術による電磁アクチュエータを示す図。

【図31】図３１は、従来技術による電磁アクチュエータにおける変位と推力の関係を表したグラフ。

【図32】図３２（ａ）（ｂ）（ｃ）はグリッパ機構の実施の形態を示す図。

【図33】図３３（ａ）（ｂ）はグリッパ機構の実施の形態を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0027】

次に本発明による電磁アクチュエータを備えたグリッパ機構および移動機構について説明する。
まず本発明によるグリッパ機構および移動機構に用いられる電磁アクチュエータについて述べる。

【0028】

＜電磁アクチュエータの第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して本電磁アクチュエータの実施の形態について説明する。
図１乃至図１０は本発明の第１の実施の形態を示す図である。

【0029】

まず本発明の基本原理となる磁気回路のモデルおよびその変位対推力の特性について説明する。

【0030】

図１（ａ）（ｂ）に磁気回路のモデルを示す。ここで図１（ａ）は磁気回路のモデルを示す図であり、図１（ｂ）は磁気回路に変位拡大機構を付加したモデルを示す図である。磁性体Ｍｃは断面積Ｓｍをもち、この磁性体Ｍｃは、長さＸｇの間隙Ｇを形成するとともに環状に形成されており、その全長はＸｍである。

【0031】

磁性体Ｍｃには導電体からなる巻線数Ｎの巻線（コイル）が巻回されており、巻線の両端に電圧Ｖを印加すると巻線に電流Ｉが供給されて磁性体Ｍｃが磁化する。この場合、磁性体Ｍｃと間隙Ｇとにより、磁気回路Ｍ０が構成される。図１（ａ）の磁気回路Ｍ０を電気回路に置換した図を図２に示す。この電気回路は、磁気回路Ｍ０に印加される磁位差Ｆに磁性体Ｍｃの磁気抵抗Ｒｍと間隙Ｇの磁気抵抗Ｒｇとを直列に接続した形状である。

【0032】

直列接続された磁気抵抗Ｒｍと磁気抵抗Ｒｇの合成抵抗をＲとすると、磁性体Ｍｃの透磁率をμ、間隙Ｇの透磁率をμ０（空気の透磁率）として、

【数1】

となる。これより、磁束Φは、図２において磁位差Ｆを磁気抵抗Ｒで除して、

【数2】

と求められる。ここに、式（２）の導出にあたって、磁位差Ｆは、巻線数Ｎと電流Ｉを用いて

【数3】

と表せることを利用している。

【0033】

次に、図１において、磁気回路Ｍ０の作用により、間隙Ｇの両側に対向する面間に働く吸引力すなわち推力Ｆｇを求める。磁性体Ｍｃに巻回される巻線はインダクタとして作用するので、そこに蓄えられる磁気エネルギーＵｍ、すなわち電源がなす仕事を求める。電源電圧をＶ、巻線に流れる電流をＩ、巻線のインダクタンスをＬとすると、

【数4】

ここで、

【数5】

すなわち

【数6】

であることから、

【数7】

となる。よって、式（４）を変形して、

【数8】

となる。ここに、磁位差Ｆ、磁気抵抗Ｒについて、

【数9】

であるから、
式（６）を用いて式（５）を変形して、

【数10】

となる。この磁気エネルギーの変化分が、外部へ、または外部からの力学的な仕事となる。今、図１における間隙Ｇの長さＸｇ方向をＸ方向として、このＸ方向のみの仕事を考える。Ｘ方向に働く力すなわち、間隙Ｇの両側の面間に作用する吸引力をＦｘとすると、力学的なエネルギーＵｄは、

【数11】

である。よって、エネルギー変化によって生じる力は、

【数12】

と書くことができる。Ｕｄの変化はＵｍの変化によるものであるから、式（８）より

【数13】

【0034】

となる。これが、間隙Ｇの両側の面間に作用する吸引力すなわち推力である。式（９）に式（６）および式（１）を適用して変形すると、

【数14】

ただし、

【数15】

である。式（１０）は、間隙Ｇの長さ、すなわち変位Ｘｇと推力Ｆｘの関係を示しており、推力Ｆｘは変位Ｘｇの２乗に反比例している。ここで、本発明の基本構成である梃子の原理を用いた変位拡大機構を図１の磁気回路に付加することを考える。すなわち図１（ｂ）に示すように、支点Ｆ０を介して変位ＸｇをＡ倍に拡大してＸとするのである。これを式で示すと、変位Ｘｇと推力Ｆｘの関係を示す式（１０）に対して、図１（ｂ）に示すようにＡ倍の変位拡大（変位拡大率Ａ）を行うことになる。変位拡大後における式（１０）の変位Ｘｇは、Ａ倍に拡大された変位（図３における変位Ｘ）に置き換えられる。また、変位拡大後における式（１０）の推力Ｆｘは、変位拡大前の間隙Ｇの長さＸｇにおける推力の

【数16】

に減少した推力に置き換えられる。変位拡大機構が変位および推力に与える上記の拡大および減少を考慮して、式（１０）を変位拡大後の推力ＦＡを表す式に書き換えると、式（１０）においてＸｇをＡ倍に拡大された後の変位Ｘとみなして、これを変位拡大前の値に換算するために

【数17】

し、その変位拡大前の変位における推力Ｆｘを

【数18】

すればよい。すなわち、変位拡大後の力ＦＡは、

【数19】

と表すことができる。

【0035】

ここで、式（１０）および式（１１）を用いて、電流Ｉを同一にした場合の変位Ｘｇと推力Ｆ_ＸおよびＦＡの関係を比較する。

【0036】

上述のように、式（１０）は変位拡大を行わない場合の変位Ｘｇと推力Ｆ_Ｘの関係を表し、式（１１）は変位拡大を行った場合の変位Ｘｇと推力ＦＡの関係を表している。横軸に変位をとり、縦軸に推力をとって、式（１０）および式（１１）をグラフにしたものを図３に示す。

【0037】

図３において、一点鎖線は式（１０）を表し、実線は式（１１）を表す。変位がある値Ｘｔ以上の場合には、変位拡大を行った時の推力が行わない場合の推力より大きく、ある値Ｘｔ以下の場合には、その逆になる。

【0038】

なお、図３における一点鎖線のグラフは、図３１に示した電磁アクチュエータ１１１における変位と推力の関係のグラフと同様の形状であるが、これは、図３１に示す電磁アクチュエータ１１１においては変位拡大を実施していないためである。

【0039】

図３に示すように、変位がＸｔより大きい範囲においては、変位拡大を行うことにより、同じ変位における推力が大きくなり、逆に、変位がＸｔより小さい範囲においては、変位拡大を行うことにより、同じ変位における推力が小さくなる。これは、変位拡大を行うことにより、Ｘｔよりも大きい変位における急激な力の低下を抑制して、広い範囲の変位にわたって、推力の変動幅を小さくしていることに他ならない。また、これにより、利用したい広い範囲の変位にわたって、ある大きさ以上の十分な推力を確保することが可能となる。

【0040】

すなわち、上述のように、間隙Ｇの長さ、すなわち変位Ｘｇと推力Ｆｘとの関係では、推力Ｆｘは変位Ｘｇの２乗に反比例しているため、電磁アクチュエータに対して変位拡大をしない場合、変位Ｘｇが小さくなると、推力Ｆｘが大きく増加し、変位Ｘｇが大きくなると推力Ｆｘが極端に減少する。

【0041】

本実施例の形態においては、電磁アクチュエータに対してＡ倍に変位拡大をすることにより、変位拡大をしない場合に比べて変位ＸｇはＡ倍となり、推力Ｆｘは１／Ａ倍となるので、推力Ｆｘと変位Ｘｇとの関係は図３に示すように、より平坦化されることになる。

【0042】

以上の説明は、電流Ｉが同一の場合の変位と推力の関係についてのものである。ところで、電磁力においては、供給電流と推力は単純増加の関係にある。そのため、変位がＸｔより大きい時の推力の低下を抑制するということ、つまり同じ電流を供給した際に、より大きい推力を実現することができるということは、変位がＸｔより大きい時に、より小さい電流の供給によって同じ大きさの推力を得ることができるということである。

【0043】

このことはある程度より大きい変位における推力を得る際に、電流供給回路を構成する電子部品として、大電流対応の部品を使用する必要がなくなるということであり、当該回路のコストアップあるいは大規模化を防止することが可能となる。

【0044】

次に以上の原理に基づいて、図１の磁気回路に変位拡大機構を付加した形態、すなわち変位拡大機構を組み合わせた本発明による電磁アクチュエータについて、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）および図５により説明する。

【0045】

ここで、図４（ａ）は電磁アクチュエータを示す正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ１方向矢視図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ１方向矢視図である。また図５は図４（ａ）の領域Ｐ０の拡大図である。

【0046】

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）および図５に示すように、電磁アクチュエータ１は後述する変位点（作用点）Ｌ１をもっている。このような電磁アクチュエータ１は、その間に間隙５を形成する対向する２面２ａｓ、２ｂｓをもつとともに、四角形断面をもつ磁性体からなる変位拡大機構１Ａと、磁性体からなる変位拡大機構１Ａに設けられ、変位拡大機構１Ａに磁束を生じさせるコイル（巻線）６とを備え、コイル６に電流を流すことにより、磁性体からなる変位拡大機構１Ａに磁束を生じさせて２面２ａｓ、２ｂｓ間の間隙（推力部）５の長さｘ１を変化させて、変位点Ｌ１を変位させる。

【0047】

なお、変位拡大機構１Ａが四角形断面をもつ磁性体からなる例を示したが、これに限らず変位拡大機構１Ａは円形断面をもっていてもよく、五角形断面をもっていてもよく、さらに六角形断面あるいは他の多角形断面をもっていてもよい。

【0048】

次に変位拡大機構１Ａについて述べる。変位拡大機構１Ａは弾性部材からなる一対の支持鉄心３ａ、３ｂと、一対の支持鉄心３ａ、３ｂの両側に位置するとともに弾性部材からなる一対の可動鉄心４ａ、４ｂと、各支持鉄心３ａ、３ｂから内側へ延びるとともに間隙５を形成する対向する２面２ａｓ、２ｂｓを含む吸引鉄心２ａ、２ｂとを有している。このうち、支持鉄心３ａ、３ｂと可動鉄心４ａ、４ｂとにより環状部１Ｂが構成され、吸引鉄心２ａ、２ｂは一対の変位部分１Ｃとなる。

【0049】

次に変位拡大機構１Ａの各構成部材の関係を更に述べる。吸引鉄心２ａの一端に支持鉄心３ａの中点が接続されて「Ｔ字形」を形成している。同様に吸引鉄心２ａと同一形状の吸引鉄心２ｂの一端に支持鉄心３ａと同一形状の支持鉄心３ｂの中点が接続されて「Ｔ字形」を形成する。また吸引鉄心２ａおよび吸引鉄心２ｂのそれぞれの他端の面が対向し、支持鉄心３ａ、３ｂの両端に可動鉄心４ａ、４ｂが接続されている。

【0050】

この場合、可動鉄心４ａ、４ｂは、いずれも吸引鉄心２ａ、２ｂの反対側、すなわち電磁アクチュエータ１の外側に向けて、わずかに凸形に湾曲している。

【0051】

上述のように支持鉄心３ａ、３ｂおよび可動鉄心４ａ、４ｂにより、環状部１Ｂが構成されている。また、上述のように吸引鉄心２ａ、２ｂの対向する面は、僅かな間隙５を形成する２面２ａｓ、２ｂｓとなっており、間隙５の長さはｘ１となっている。そして、吸引鉄心２ａの周囲には、銅線等の導電性を有する線材からなる巻線６が巻付けられている。

【0052】

ところで、図４（ｂ）、（ｃ）においては、巻線６は省略してあるが、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、吸引鉄心２ａ、２ｂの断面積と、支持鉄心３ａ、３ｂの断面積は略同一である。また、可動鉄心４ａ、４ｂの断面積は、吸引鉄心２ａ、２ｂの断面積の略１／２である。また、図４（ａ）の領域Ｐ０の拡大図を示す図５において、吸引鉄心２ａ、２ｂの対向する面２ａｓ、２ｂｓの位置をそれぞれ２ａ１、２ｂ１とすると、面２ａｓと２ｂｓとの間には、２ａ１と２ｂ１との距離がｘ１となるような間隙５が形成されている。

【0053】

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について、図６および図７を用いて説明する。

【0054】

ここで図６は図４（ａ）の拡大図である。巻線（コイル）６の両端に図示されない電圧源を接続して電圧を印加すると巻線６に電流が供給される。この場合、吸引鉄心２ａ→支持鉄心３ａ→可動鉄心４ａ→支持鉄心３ｂ→吸引鉄心２ｂ→間隙５→吸引鉄心２ａのように磁束が通る第１の磁気回路が形成され、また吸引鉄心２ａ→支持鉄心３ａ→可動鉄心４ｂ→支持鉄心３ｂ→吸引鉄心２ｂ→間隙５→吸引鉄心２ａのように磁束が通る第２の磁気回路が形成されて、第１の磁気回路および第２の磁気回路の磁束が増加する。

【0055】

このように、変位拡大機構１Ａは支持鉄心３ａ、３ｂおよび可動鉄心４ａ、４ｂにより構成された磁束が通る磁気回路を形成する。そして、上述した磁気回路は、図５に示すように、磁性体からなる吸引鉄心２ａ、２ｂの面２ａｓ、２ｂｓにより形成された間隙５を含む。このため、間隙（推力部）５を介して、面２ａｓと面２ｂｓの間に吸引力（推力）が生じる。このとき、支持鉄心３ａ、３ｂおよび可動鉄心４ａ、４ｂがいずれも弾性部材からなるため、図５において吸引鉄心２ａ、２ｂの対向する面２ａｓと面２ｂｓとの間に生じる吸引力は、面２ａｓと面２ｂｓとを近接させる。この様子を、図６の領域Ｐ１の拡大図として、図７に示す。

【0056】

図６において巻線６に電流が流れていない状態においては、図７において、吸引鉄心２ａ、２ｂの対向する面２ａｓと面２ｂｓの位置はそれぞれ２ａ１、２ｂ１であり、その間の距離はｘ１である。これは、図５と同じである。この状態を、図７において実線で示す。

【0057】

次に、上述のように図６において巻線６に電流が流れると、図７において、吸引鉄心２ａ、２ｂの対向する面２ａｓと面２ｂｓの間に吸引力が作用し、面２ａｓと面２ｂｓの位置はそれぞれ２ａ２、２ｂ２に近接し、間隙５は小さくなる。この状態において、面２ａｓと面２ｂｓの間の距離はｘ２である。この状態を、図７において破線で示す。すなわち、図６において巻線６に電流が流れない状態から流れる状態に変化することにより、図７において、面２ａｓと面２ｂｓのそれぞれについて、Ｃ１で示す変位が発生する。

【0058】

この状態から、図６における巻線６に印加された電圧を遮断すると、上述の磁気回路の磁束は減少する。これによって、面２ａｓと面２ｂｓの間に作用していた吸引力が消失する。このとき、支持鉄心３ａ、３ｂおよび可動鉄心４ａ、４ｂは弾性部材からなるため、図７において、吸引鉄心２ａ、２ｂの対向する面２ａｓと面２ｂｓの位置はそれぞれ２ａ１、２ｂ１に復帰する。

【0059】

この場合、復帰後の間隙５は、図６において巻線６に電流が流れない状態、すなわち磁束が発生していない状態と同一になり、面２ａｓと面２ｂｓの間の距離はｘ１となる。

【0060】

以上のように、電磁アクチュエータ１において吸引鉄心２ａ、２ｂの対向する面２ａｓと面２ｂｓに発生する変位はそれぞれＣ１となる。

【0061】

ここで吸引鉄心２ａ、２ｂの対向する面２ａｓと面２ｂｓに発生するそれぞれの変位Ｃ１については、図６の領域Ｐ１にも実線と破線により記載してある。

【0062】

このように、本実施の形態においては、巻線６に供給された電流が消失して磁束が消失すると、変位拡大機構１Ａを構成する支持鉄心３ａ、３ｂおよび可動鉄心４ａ、４ｂの吸引鉄心２ａ、２ｂが復帰する。このため、吸引鉄心２ａ、２ｂを復帰させるため別個の弾性体を配置する必要がなく、変位拡大機構１Ａ全体の小型化および低コスト化をはかることができる。

【0063】

次に、図６を用いて、上記の変位Ｃ１を拡大する作用について説明する。

【0064】

図６に示す領域Ｐ１において、吸引鉄心２ａ、２ｂの対向する面２ａｓと面２ｂｓに、破線で示すようにＣ１の長さの変位が発生するが、この変位は吸引鉄心２ａ、２ｂの他端に生じたものである。このため、吸引鉄心２ａ、２ｂの一端に中間点が接続された支持鉄心３ａ、３ｂにも、同一方向にＣ１の長さの変位を生じる。この様子を、支持鉄心３ａについても吸引鉄心２ａと同様に変位を示す破線およびＣ１の記載により表現している（図６参照）。この支持鉄心３ａの変位Ｃ１は、支持鉄心３ａおよびその両端に接続された可動鉄心４ａ、４ｂにより拡大される。ここで、支持鉄心３ａと支持鉄心３ｂは上下対称に配置されているため、全体として、支持鉄心３ａ、３ｂおよび可動鉄心４ａ、４ｂにより変位拡大のためのリンク機構が構成されている。

【0065】

その原理について、図６において、変位拡大機構１Ａを構成する支持鉄心３ａ、３ｂおよび可動鉄心４ａ、４ｂにリンク機構を適用して説明する。リンク機構は、支持鉄心３ａと可動鉄心４ｂの接続点であるＬ１１、可動鉄心４ｂの中点であるＬ１２、可動鉄心４ｂと支持鉄心３ｂの接続点であるＬ１３、支持鉄心３ｂと可動鉄心４ａの接続点であるＬ１４、可動鉄心４ａの中点であるＬ１５、可動鉄心４ａと支持鉄心３ａの接続点であるＬ１６の６つのリンク接続点をもち、これらのリンク接続点Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５およびＬ１６はこの順に右回りに配置されている。そして、各リンク接続点Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５およびＬ１６の間を接続するバーＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１６が、図６に示すように、やはりこの順に右回りに配置されている。これらのリンク接続点およびバーの中で、リンク接続点Ｌ１１、Ｌ１２および両者を接続するバーＢ１１により構成されるグループ１、リンク接続点Ｌ１２、Ｌ１３および両者を接続するバーＢ１２により構成されるグループ２、リンク接続点Ｌ１４、Ｌ１５および両者を接続するバーＢ１４により構成されるグループ３、リンク接続点Ｌ１５、Ｌ１６および両者を接続するバーＢ１５により構成されるグループ４という４つのグループにより、それぞれ同一の変位拡大のためのリンク機構が構成されている。

【0066】

すなわち、変位拡大のためのリンク機構は環状に構成されている。これらのリンク機構を構成するグループのうち、グループ１を例にとって変位拡大のためのリンク機構の作用について説明を行う。なお、グループ２はグループ１と上下対称配置であり、グループ４およびグループ３はそれぞれグループ１およびグループ２と左右対称配置である。よって、ここではグループ１を用いて作用の説明を行い、残り３つのグループの作用は全く同様であるため、それらの作用の説明は省略する。

【0067】

変位拡大のためのリンク機構は、梃子の原理によって小さい変位を大きい変位に拡大する作用を有する。すなわち、リンク機構には、梃子の３つの要素である力点、支点、作用点がある。図６において、上記グループ１に属するリンク接続点Ｌ１１は力点Ｅ１として作用する。すなわち、巻線６に電流を供給した際に生じる支持鉄心３ａの変位Ｃ１により、リンク接続点Ｌ１１には間隙５に向かう変位Ｇ１１が、図６における矢印の方向に生じる。次に、リンク接続点Ｌ１１から水平方向かつ可動鉄心４ｂが凸形に湾曲している方向に伸ばした直線Ｌｅ１１と、リンク接続点Ｌ１２から垂直方向に支持鉄心３ａ側に伸ばした直線Ｌｅ１２との交点をＦ１とすると、Ｆ１が支点となる。そして、リンク接続点Ｌ１２が作用点Ｌ１となり、そこには、リンク接続点Ｌ１１すなわち力点Ｅ１に生じた変位Ｇ１１を梃子の原理によって拡大した変位Ｇ１２が、可動鉄心４ｂが凸形に湾曲している方向に生じる。

【0068】

ここで可動鉄心４ｂの中点は、可動鉄心４ｂが凸形に湾曲している方向に長さＤ１だけ変位する。この様子を、図６の可動鉄心４ｂに、支持鉄心３ａと同様に変位を示す破線およびＤ１として示す。

【0069】

この場合、長さＣ１と長さＤ１の比が変位拡大率である。その変位拡大率は、以下のようにして求めることができる。力点Ｅ１から垂直に作用点Ｌ１方向に引いた直線をＳ１とし、直線Ｓ１とバーＢ１１、すなわち力点Ｅ１と作用点Ｌ１とを結ぶ直線とのなす角をθ１とし、バーＢ１１の長さをｌ１とすると、変位拡大率Ａ１は、支点Ｆ１から作用点Ｌ１までの長さと、支点Ｆ１から力点Ｅ１までの長さの比であるから、

【数20】

となる。上述のようなグループ２、３、４の位置関係から、グループ２、３、４についても同様の説明が成り立つ。ここに、リンク接続点Ｌ１２すなわち作用点Ｌ１は、グループ１とグループ２に共通であるため、そこに生じる変位は、グループ１とグループ２の両方の変位拡大機構により生じる変位Ｄ１と同一となる。

【0070】

可動鉄心４ａ側のリンクＬ１５についても同様である。

【0071】

このように本実施の形態によれば、吸引鉄心２ａ、２ｂの対向する２面２ａｓ、２ｂｓ間の間隙５の長さを変化させることにより、この間隙５の長さの変化を支持鉄心３ａ、３ｂおよび可動鉄心４ａ、４ｂによって拡大させ、変化点（作用点）Ｌ１において、大きな変位を生じさせることができる。図６において、変位拡大機構１Ａのうち、作用点となるリンク接続点Ｌ１と、このリンク接続点Ｌ１に対向するリンク接続点Ｌ１５が、大きな変位を生じさせる変位拡大機構１Ａの対向する一対の変位拡大点となる。

【0072】

なお、変位拡大機構１Ａの変位拡大点は、２つに限ることなく、３つ、４つあるいはそれ以上設定されていてもよい。

【0073】

この場合、利用したい広い範囲の変位にわたって、ある大きさ以上の十分な推力を確保することができ、また変位が大きい場合でも、より小さい電流の供給によって十分に大きい推力を得ることができる。これによって、電流供給回路を構成する電子部品として、大電流対応の部品を使用する必要がなくなり、当該回路のコストアップあるいは大規模化を防止することが可能となる。さらに、磁気回路の磁束を減少させると、変位拡大機構１Ａを構成する支持鉄心３ａ、３ｂおよび可動鉄心４ａ、４ｂの弾性力により、吸引鉄心２ａ、２ｂを復帰させている。このため、吸引鉄心２ａ、２ｂの復帰を目的とした弾性体を別途配置する必要がなく、機構全体の小型化および低コスト化をはかることができる。また、変位拡大機構１Ａ全体が一体化された構造であるため、例えば金型を用いて全体を１つの工程で製造することができるため、製造が容易である。

【0074】

＜電磁アクチュエータの第２の実施の形態＞
次に図８乃至図１６により電磁アクチュエータの第２の実施の形態について説明する。
ここで、図８（ａ）は電磁アクチュエータを示す正面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ２方向矢視図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ２方向矢視図である。また図９は図８（ａ）の領域Ｐ２１の拡大図である。また図１０は図８（ａ）の領域Ｐ２２の拡大図である。

【0075】

図８（ａ）（ｂ）（ｃ）および図９に示すように、電磁アクチュエータ２１は後述する２つの変位点（作用点）をもっている。このような電磁アクチュエータ２１は、その間に間隙２５ａ、２５ｂを形成する対向する２面２２ａｓ、２２ｂｓおよび２面２２ｃｓ、２２ｄｓをもつとともに、四角形断面をもつ磁性体からなる変位拡大機構２１Ａと、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに設けられ、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせるコイル（巻線）２６ａ、２６ｃとを備え、コイル２６ａ、２６ｃに電流を流すことにより、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせて２面２２ａｓ、２２ｂｓ間および２面２２ｃｓ、２２ｄｓ間の間隙２５ａ、２５ｃの長さｘ２１、ｘ２２を変化させて、変位点を変位させる。

【0076】

次に変位拡大機構２１Ａについて述べる。変位拡大機構２１Ａは弾性部材からなる一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂの両側に位置する一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ａを形成する対向する２面２２ａｓ、２２ｂｓを含む一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ｃを形成する対向する２面２２ｃｓ、２２ｄｓを含む一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄとを有している。

【0077】

このうち、支持鉄心２３ａ、２３ｂと可動鉄心２４ａ、２４ｂにより環状部１Ｂが構成され、２対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、吸引鉄心２２ｃ、２２ｄは変位部分２１Ｃを構成する。

【0078】

次に変位拡大機構２１Ａの各構成部分の関係を更に述べる。吸引鉄心２２ａ、２２ｃのそれぞれの一端に支持鉄心２３ａの中間点が接続されて「II字形」を形成している。同様に吸引鉄心２２ａ、２２ｃと同一形状の吸引鉄心２２ｂ、２２ｄの一端に支持鉄心２３ａと同一形状の支持鉄心２３ｂの中間点が接続されて「II字形」を形成する。また吸引鉄心２２ａ、２２ｃおよび吸引鉄心２２ｂ、２２ｄのそれぞれの他端の面がそれぞれ対向し、支持鉄心２３ａ、２３ｂの両端に可動鉄心２４ａ、２４ｂが接続されている。

【0079】

この場合、可動鉄心２４ａ、２４ｂは、それぞれがいずれも吸引鉄心２２ａ、２２ｂおよび２２ｃ、２２ｄの反対側、すなわち電磁アクチュエータ２１の外側に向けて、わずかに凸形に湾曲している。

【0080】

そして、可動鉄心２４ａ、２４ｂはいずれもその湾曲方向に対して厚く形成されている部分と薄く形成されている部分を交互に接続した形状を有している。可動鉄心２４ａが支持鉄心２３ａに接続される部分は薄く形成された可動鉄心薄部２４ａｎ１である。そこから可動鉄心２４ａを支持鉄心２３ｂに向けて、厚く形成された可動鉄心厚部２４ａｗ１が連結され、さらに可動鉄心厚部２４ａｗｌに支持鉄心２３ｂに向かって順次可動鉄心薄部２４ａｎ２、可動鉄心厚部２４ａｗ２、可動鉄心薄部２４ａｎ３、可動鉄心厚部２４ａｗ３、可動鉄心薄部２４ａｎ４が接続され、可動鉄心薄部２４ａｎ４は支持鉄心２３ｂに連結されている。

【0081】

同様に、可動鉄心２４ｂが支持鉄心２３ａに接続される部分は薄く形成された可動鉄心薄部２４ｂｎ１である。そこから可動鉄心２４ｂを支持鉄心２３ｂに向けて、厚く形成された可動鉄心厚部２４ｂｗ１が連結され、さらに可動鉄心厚部２４ｂｗｌに支持鉄心２３ｂに向かって順次可動鉄心薄部２４ｂｎ２、可動鉄心厚部２４ｂｗ２、可動鉄心薄部２４ｂｎ３、可動鉄心厚部２４ｂｗ３、可動鉄心薄部２４ｂｎ４が連結され、可動鉄心薄部２４ｂｎ４は支持鉄心２３ｂに連結されている。

【0082】

上述のように支持鉄心２３ａ、２３ｂおよび可動鉄心２４ａ、２４ｂにより、環状部２１Ｂが構成されている。また、上述のように吸引鉄心２２ａ、２２ｂおよび２２ｃ、２２ｄの対向する面は僅かな間隙２５ａ、２５ｃを形成する面２２ａｓ、２２ｂｓ、面２２ｃｓ、２２ｄｓとなっており、間隙２５ａ、２５ｃの長さはいずれもｘ２１となっている。

【0083】

そして、吸引鉄心２２ａ、２２ｃの周囲には、銅線等の導電性を有する線材からなる巻線２６ａ、２６ｃがそれぞれ巻付けられている。

【0084】

ところで図８（ｂ）、（ｃ）においては、巻線２６ａ、２６ｃは省略してあるが、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの断面積と、支持鉄心２３ａ、２３ｂの断面積は略同一である。また、図８（ａ）の領域Ｐ２１、Ｐ２２の拡大図をそれぞれ示す図９、図１０において、吸引鉄心２２ａ、２２ｂの対向する面２２ａｓ、２２ｂｓの位置をそれぞれ２２ａ１、２２ｂ１とすると、面２２ａｓと２２ｂｓとの間には、２２ａ１と２２ｂ１との距離がｘ２１となるような間隙２５ａが形成されている。同様に、図１０に示すように、吸引鉄心２２ｃ、２２ｄの対向する面２２ｃｓ、２２ｄｓの位置をそれぞれ２２ｃ１、２２ｄ１とすると、面２２ｃｓと２２ｄｓとの間には、２２ｃ１と２２ｄ１との距離がｘ２１となるような間隙２５ｃが形成されている。

【0085】

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について、図１１乃至図１３を用いて説明する。
ここで図１１は図８（ａ）の拡大図である。巻線（コイル）２６ａ、２６ｃの両端に図示されない電圧源をそれぞれ接続して電圧を印加すると、巻線２６ａ、２６ｃに電流が供給される。この場合、吸引鉄心２２ａ→支持鉄心２３ａ→吸引鉄心２２ｃ→間隙２５ｃ→吸引鉄心２２ｄ→支持鉄心２３ｂ→吸引鉄心２２ｂ→間隙２５ａ→吸引鉄心２２ａのように磁束が通る磁気回路が形成されて磁気回路の磁束が増加する。このように、変位拡大機構２１Ａは、支持鉄心２３ａ、２３ｂおよび可動鉄心２４ａ、２４ｂにより構成された磁束が通る磁気回路を構成されている。そして、上述した磁気回路は、図９、図１０に示すように、磁性体からなる吸引鉄心２２ａ、２２ｂの面２２ａｓ、２２ｂｓにより形成された間隙（推力部）２５ａ、および吸引鉄心２２ｃ、２２ｄの面２２ｃｓ、２２ｄｓにより形成された間隙（推力部）２５ｃを含む。このため、間隙２５ａを介して、面２２ａｓと面２２ｂｓとの間に吸引力（推力）が生じるとともに、間隙２５ｃを介して面２２ｃｓと面２２ｄｓとの間に吸引力を生じる。このとき、支持鉄心２３ａ、２３ｂおよび可動鉄心２４ａ、２４ｂがいずれも弾性部材からなるため、吸引鉄心２２ａ、２２ｂの対向する面２２ａｓと面２２ｂｓおよび吸引鉄心２２ｃ、２２ｄの対向する面２２ｃｓと面２２ｄｓとの間に生じる吸引力は、面２２ａｓと面２２ｂｓおよび面２２ｃｓと面２２ｄｓとを近接させる。

【0086】

この様子を、図１１の領域Ｐ２１、Ｐ２２の拡大図として、図１２、図１３に示す。図１１において巻線２６ａ、２６ｃに電流が流れていない状態においては、図１２において、吸引鉄心２２ａ、２２ｂの対向する面２２ａｓと、面２２ｂｓの位置はそれぞれ２２ａ１、２２ｂ１であり、その間の距離はｘ２１である。これは、図９と同じである。この状態を、図１２において実線で示す。

【0087】

次に、上述のように図１１において巻線２６ａ、２６ｃに電流が流れると、図１２において、吸引鉄心２２ａ、２２ｂの対向する面２２ａｓと面２２ｂｓの間に吸引力が作用し、面２２ａｓと面２２ｂｓの位置はそれぞれ２２ａ２、２２ｂ２に近接し、間隙２５ａは小さくなる。この状態において、面２２ａｓと面２２ｂｓの間の距離はｘ２２である。この状態を、図１２において破線で示す。すなわち、図１１において巻線２６ａ、２６ｃに電流が流れない状態から流れる状態に変化することにより、図１２において、面２２ａｓと面２２ｂｓのそれぞれについて、Ｃ２で示す変位が発生する。

【0088】

この状態から、図１１における巻線２６ａ、２６ｃに印加された電圧を遮断すると、供給されていた電流が消失して上述の磁気回路の磁束を減少させる。これによって、面２２ａｓと面２２ｂｓの間に作用していた吸引力が消失する。このとき、支持鉄心２３ａ、２３ｂおよび可動鉄心２４ａ、２４ｂは弾性部材からなるため、図１２において、吸引鉄心２２ａ、２２ｂの対向する面２２ａｓと面２２ｂｓの位置はそれぞれ２２ａ１、２２ｂ１に復帰する。

【0089】

この場合、復帰後の間隙２５ａは、図１１において巻線２６ａ、２６ｃに電流が流れない状態、すなわち磁束が発生していない状態と同一になり、面２２ａｓと面２２ｂｓの間の距離はｘ１となる。

【0090】

以上のように電磁アクチュエータ２１において、吸引鉄心２２ａ、２２ｂの対向する面２２ａｓと面２２ｂｓに発生する変位はそれぞれＣ２となる。また、図１３に示す吸引鉄心２２ｃ、２２ｄの間隙２５ｃに変位Ｃ２を生じる過程も、図１２の場合と同様である。

【0091】

以上説明した、吸引鉄心２２ａ、２２ｂの対向する面２２ａｓと面２２ｂｓおよび吸引鉄心２２ｃ、２２ｄの対向する面２２ｃｓと面２２ｃｓに発生する変位Ｃ２については、図１１の領域Ｐ２１、Ｐ２２にも実線と破線により記載してある。

【0092】

このように、本実施形態によれば、巻線２６ａ、２６ｃに供給された電流が消失して磁束を減少させると、変位拡大機構２１Ａを構成する支持鉄心２３ａ、２３ｂおよび可動鉄心２４ａ、２４ｂの弾性力により吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが復帰する。

【0093】

このため、吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを復帰させるため別個の弾性体を配置する必要がなく、変位拡大機構２１Ａ全体の小型化および低コスト化をはかることができる。

【0094】

次に、図１１を用いて、上記の変位Ｃ２を拡大する作用について説明する。
図１１に示す領域Ｐ２１において、吸引鉄心２２ａ、２２ｂの対向する面２２ａｓと面２２ｂｓに、破線で示すようにＣ２の長さの変位が発生するが、この変位は吸引鉄心２２ａ、２２ｂの他端に生じたものである。このため、吸引鉄心２２ａ、２２ｂの一端に中間点が接続された支持鉄心２３ａ、２３ｂにも、同一方向にＣ２の長さの変位を生じる。この様子を、支持鉄心２３ａについても吸引鉄心２２ａと同様に変位を示す破線およびＣ２の記載により表現している（図１１参照）。この支持鉄心２３ａの変位Ｃ２は、支持鉄心２３ａおよびその両端に接続された可動鉄心２４ａ、２４ｂにより拡大される。ここで、支持鉄心２３ａと支持鉄心２３ｂは上下対称に配置されているため、全体として、支持鉄心２３ａ、２３ｂおよび可動鉄心２４ａ、２４ｂにより変位拡大のためのリンク機構が構成されている。

【0095】

その原理について、図１１において、変位拡大機構２１Ａを構成する支持鉄心２３ａ、２３ｂおよび可動鉄心２４ａ、２４ｂにリンク機構を適用して説明する。リンク機構は、支持鉄心２３ａと可動鉄心薄部２４ｂｎ１の接続点であるＬ２１、可動鉄心薄部２４ｂｎ２の略中点であるＬ２２、可動鉄心薄部２４ｂｎ３の略中点であるＬ２３、可動鉄心薄部２４ｂｎ４と支持鉄心２３ｂの接続点であるＬ２４、支持鉄心２３ｂと可動鉄心薄部２４ａｎ４の接続点であるＬ２５、可動鉄心薄部２４ａｎ３の略中点であるＬ２６、可動鉄心薄部２４ａｎ２の略中点であるＬ２７、可動鉄心薄部２４ａｎ１と支持鉄心２３ａの接続点であるＬ２８の８つのリンク接続点をもち、これらのリンク接続点Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５、Ｌ２６、Ｌ２７、Ｌ２８はこの順に右回りに配置されている。そして、各リンク接続点Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５、Ｌ２６、Ｌ２７、Ｌ２８間を接続するバーＢ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４、Ｂ２５、Ｂ２６、Ｂ２７、Ｂ２８が、図１１に示すように、やはりこの順に右回りに配置されている。

【0096】

これらのリンク接続点およびバーの中で、リンク接続点Ｌ２１、Ｌ２２および両者を接続するバーＢ２１により構成されるグループ１、リンク接続点Ｌ２３、Ｌ２４および両者を接続するバーＢ２３により構成されるグループ２、リンク接続点Ｌ２５、Ｌ２６および両者を接続するバーＢ２５により構成されるグループ３、リンク接続点Ｌ２７、Ｌ２８および両者を接続するバーＢ２７により構成されるグループ４という４つのグループにより、それぞれ同一の変位拡大のためのリンク機構が構成されている。

【0097】

すなわち、変位拡大のためのリンク機構は環状に構成されている。これらのリンク機構を構成するグループのうち、グループ１の拡大図、すなわち図１１における領域Ｑの拡大図を図１４示し、図１１および図１４を用いてグループ１の変位拡大のためのリンク機構の作用について説明する。なお、グループ２はグループ１と上下対称配置であり、グループ４およびグループ３はそれぞれグループ１およびグループ２と左右対称配置である。よって、ここではグループ１を用いて作用の説明を行い、残り３つのグループの作用は全く同様であるため、それらの作用の説明は省略する。

【0098】

図６の場合と同様に、図１１において、上記グループ１に属するリンク接続点Ｌ２１は力点Ｅ２（図１４）として作用する。すなわち、巻線２６ａ、２６ｂに電圧を印加した際に生じる支持鉄心２３ａの変位Ｃ２により、リンク接続点Ｌ２１には間隙２５ｃに向かう変位Ｇ２１が、図１４における矢印の方向に生じる。次に、図１１において、リンク接続点Ｌ２１から水平方向かつ可動鉄心２４ｂが凸形に湾曲している方向に伸ばした直線（図１４におけるＬｅ２１）と、リンク接続点Ｌ２２から垂直方向に支持鉄心２３ａ側に伸ばした直線（図１４におけるＬｅ２２）との交点をＦ２（図１４）とすると、Ｆ２が支点となる。そして、リンク接続点Ｌ２２が作用点Ｌ２（図１４）となり、そこには、図１４に示すように、リンク接続点Ｌ２１すなわち力点Ｅ２に生じた変位Ｇ２１を梃子の原理によって拡大した変位Ｇ２２が、図１１において可動鉄心２４ｂが凸形に湾曲している方向に生じる。

【0099】

ここでリンク接続点Ｌ２２は、図１１において可動鉄心２４ｂが凸形に湾曲している方向に変位する（図１１におけるＤ２）。

【0100】

この場合、図１１における長さＣ２と長さＤ２の比が変位拡大率である。その変位拡大率は、以下のようにして求めることができる。図１４において、力点Ｅ２から垂直に作用点Ｌ２方向に引いた直線をＳ２とし、直線Ｓ２とバーＢ２１、すなわち力点Ｅ２と作用点Ｌ２とを結ぶ直線とのなす角をθ２とし、バーＢ２１の長さをｌ２とすると、変位拡大率Ａ２は、支点Ｆ２から作用点Ｌ２までの長さと、支点Ｆ２から力点Ｅ２までの長さの比であるから、

【数21】

となる。

【0101】

上述のようなグループ２、３、４の位置関係から、グループ２、３、４についても同様の説明が成り立つ。

【0102】

ここに、図１１において、グループ１の作用点であるリンク接続点Ｌ２２と、グループ２の作用点であるＬ２３の中点である動作点Ｌ２ｙを考えると、動作点Ｌ２ｙは可動鉄心２４ｂの中点である。そのため、この動作点Ｌ２ｙに、リンクＬ２２およびリンクＬ２３と同一の変位Ｄ２を生成することになる。可動鉄心２４ａ側のリンク接続点Ｌ２６、リンク接続点Ｌ２７、可動鉄心２４ａの中点である動作点Ｌ２ｘについても同様である。

【0103】

図１１において、変位拡大機構１Ａのうち、作用点となる動作点Ｌ２ｙと、この動作点Ｌ２ｙに対向する動作点Ｌ２ｘが大きな変位を生じさせる変位拡大機構１Ａの対向する一対の変位拡大点となる。

【0104】

なお、変位拡大機構１Ａの変位拡大点は、２つに限ることなく、３つ、４つあるいはそれ以上設定されていてもよい。

【0105】

ところで、図８（ａ）に示すように、可動鉄心２４ａ、２４ｂは湾曲方向、すなわち変位する方向に対して、厚く形成されている部分と薄く形成されている部分を交互に接続した形状を有している。このため。第１の実施形態における図１の電磁アクチュエータ１の可動鉄心４ａ、４ｂに比べると、薄く形成されている部分が存在することによって、拡大後の変位によって容易に動くことができることができる。

【0106】

他方、可動鉄心２４ａ、２４ｂはこのように薄く形成された部分が多い、すなわち断面積の小さい部分が多いために、可動鉄心２４ａ、２４ｂを磁束が通る磁気回路として考えた場合には、磁気抵抗が大きくなってしまうことも考えられる。

【0107】

この場合は図９において、間隙２５ａの両側に対向する面２２ａｓ、２２ｂｓの間および図１０において、間隙２５ｃの両側に対向する面２２ｃｓ、２２ｄｓの間に十分な吸引力を生じるだけの磁束を、可動鉄心２４ａ、２４ｂを含む磁気回路のみによって発生させることが困難になる。それを補うために、断面積の大きい吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを含む磁気回路を構成して、上記の面の間に十分な吸引力を生じるだけの磁束量を確保することができる。すなわち、変位拡大機構２１Ａを構成する支持鉄心２３ａ、２３ｂおよび可動鉄心２４ａ、２４ｂのうちの一部である支持鉄心２３ａ、２３ｂを、主要な磁気回路として使用する。

【0108】

ここで、上記の図３と同様に、第２の実施形態における変位と推力の関係を表したグラフを図１５に示す。ここで、図１５に示すグラフは、本実施の形態における一例を示すものである。同一の電流を供給した条件のもとで、一点鎖線が変位拡大なしの場合で、実線が変位拡大ありの場合である。一点鎖線と実線とが交差する変位である２５０μｍよりも変位が大きい場合には、変位拡大ありの場合の推力が大きくなり、２５０μｍよりも変位が小さい場合には、その逆になる。

【0109】

そして、変位拡大ありの場合には、広い範囲の変位における推力の変動幅を小さくしており、利用したい広い範囲の変位にわたって、ある大きさ以上の十分な推力を確保することが可能となる。

【0110】

また、第２の実施形態における変位と電流の関係を表したグラフを図１６に示す。ここで、図１６に示すグラフは、本実施の形態の一例を示すものである。同一の推力を得る条件のもとで、一点鎖線が変位拡大なしの場合で、実線が変位拡大ありの場合である。一点鎖線と実線とが交差する変位である２５０μｍよりも変位が大きい場合には、変位拡大ありの場合の電流が小さくなり、２５０μｍよりも変位が小さい場合には、その逆になる。これは、上述のように、変位拡大ありの場合には、ある程度より大きい変位における推力を得る際に、電流供給回路を構成する電子部品として、大電流対応の部品を使用する必要がなくなるということであり、当該回路のコストアップあるいは大規模化を防止することが可能となることを意味する。

【0111】

＜グリッパ機構の第１の実施の形態＞
次に電磁アクチュエータを用いたグリッパ機構について説明する。
ここで図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８は電磁アクチュエータを用いたグリッパ機構の第１の実施の形態を示す図である。

【0112】

まず図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８により、電磁アクチュエータを用いたグリッパ機構について説明する。

【0113】

図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、電磁アクチュエータを用いたグリッパ機構は、各々が内面をもつ少なくとも２つ、例えば一対のレール３５ａ、３５ｂを有する搬送用の細長状ガイド３５内に配置されており、このようなグリッパ機構は一対のレール３５ａ、３５ｂ内に設けられた電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒからなる。なお、細長状ガイド３５を内面をもつパイプ状に構成し、パイプ状のガイド３５内に移動機構３０を配置してもよい。

【0114】

次に図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８によりグリッパ機構を構成する電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒについて説明する。
図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８に示す電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）〜図１６に示す電磁アクチュエータ２１と略同一構造をもつ。

【0115】

図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８に示す電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）〜図１６に示す電磁アクチュエータ２１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0116】

図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８に示すように、グリッパ機構の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、少なくとも１つ、例えば２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙをもつとともに磁性体からなる変位拡大機構２１Ａと、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに設けられ、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせる４つのコイル（巻線）２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとを備え、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせて間隙２５ａ、２５ｃの長さを短く変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを変位させる。

【0117】

なお、変位拡大機構２１Ａは、上述のように１つの変位拡大点を有していてもよく、２つ以上の変位拡大点を有していてもよい。

【0118】

次に電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大機構２１Ａについて述べる。変位拡大機構２１Ａは弾性部材からなる一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂの両側に位置する一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ａを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ｃを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄとを有している。

【0119】

このうち、吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに、各々コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが巻付けられている。

【0120】

そしてグリッパ機構の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡げる（図１７（ｂ）参照）。またコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を減少させることにより、変位拡大機構２１Ａの弾性による復元力により、間隙２５ａ、２５ｃの長さを元に戻し、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを元の位置に戻す（図１７（ｃ）参照）。

【0121】

このような構成からなる電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにより、グリッパ機構が構成される。

【0122】

また図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８に示すように、グリッパ機構を構成する電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、各々の変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが外側を向き、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことによりこの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが外方へ向って変位する。

【0123】

図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）において、グリッパ機構の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒのコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを外方へ拡張して各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを各レール３５ａ、３５ｂの内面に当接させる。そして各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒのコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を停止することにより、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを引込めて各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを各レール３５ａ、３５ｂの内面から離間させることができる。

【0124】

＜グリッパ機構の第２の実施の形態＞
次に図３２（ａ）（ｂ）（ｃ）によりグリッパ機構の第２の実施の形態について説明する。
図３２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す実施の形態において、グリッパ機構は一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを備えている。電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、少なくとも１つ、例えば２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを有する変位拡大機構２１Ａと、変位拡大機構２１Ａに設けられたコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとを有する。

【0125】

コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせて間隙２５ａ、２５ｃの長さを短く変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを変位させる。

【0126】

次に変位拡大機構２１Ａについて述べる。変位拡大機構２１Ａは弾性部材からなる一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂの両側に位置する一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ａを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ｃを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄとを有している。

【0127】

このうち、吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに、各々コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが巻付けられている。また変位拡大機構２１Ａの一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂは予め内側へ向ってわずかに湾曲している。

【0128】

そして電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを狭める。またコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を減少させることにより、変位拡大機構２１Ａの弾性による復元力により、間隙２５ａ、２５ｃの長さを元に戻し、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを元の位置にまで拡げる。

【0129】

このように図３２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す実施の形態において、グリッパ機構を構成する電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙは、電流を流すことにより内側へ狭まり、電流を減少させることにより元の位置まで復帰して拡張する。

【0130】

このため図３２（ａ）（ｃ）において、電流を減少乃至は停止させることにより電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡張することができる。従って、レール３５ａ、３５ｂ内で電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを固定させる場合は、電流を減少乃至は停止させて変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡張させ、突起部５０がレール３５ａ、３５ｂ内面に当接する。このためレール３５ａ、３５ｂ内で安定的に低コストで電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを固定させることができる。

【0131】

そして電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを狭めてレール３５ａ、３５ｂから離間させる（図３２（ｂ）参照）。

【0132】

＜グリッパ機構の第３の実施の形態＞
次に電磁アクチュエータを用いたグリッパ機構の第３の実施の形態について説明する。
ここで図２７（ａ）（ｂ）は電磁アクチュエータを用いたグリッパ機構の第３の実施の形態を示す図である。

【0133】

図２７（ａ）（ｂ）により、電磁アクチュエータを用いたグリッパ機構について説明する。
図２７（ａ）（ｂ）に示すように、電磁アクチュエータを用いたグリッパ機構は、一本のガイド棒３７を有する搬送用のガイド３５の外面に取付けられており、このようなグリッパ機構はガイド棒３７に設けられた電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒからなる。

【0134】

次に図２７（ａ）（ｂ）によりグリッパ機構を構成する電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒについて説明する。
図２７（ａ）（ｂ）に示す電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、ガイド棒３７が貫通する開口３９（図２６（ａ）（ｂ）参照）を有し、ガイド棒３７の外面に取付けられている。またグリッパ機構の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、少なくとも１つ、例えば２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙをもつとともに磁性体からなる変位拡大機構２１Ａと、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに設けられ、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせる４つのコイル（巻線）２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとを備え、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせて間隙２５ａ、２５ｃの長さを短く変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを変位させる（図２７（ａ）（ｂ））。

【0135】

なお、変位拡大機構２１Ａは、上述のように１つの変位拡大点を有していてもよく、２つ以上の変位拡大点を有していてもよい。

【0136】

次に図２７（ａ）（ｂ）により、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大機構２１Ａについて述べる。変位拡大機構２１Ａは弾性部材からなる一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂの両側に位置する対向する一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂに対して９０°回転した位置に配置され、間隙２５ａを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂと、間隙２５ｃを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄとを有している。

【0137】

このうち、吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに、各々コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが巻付けられている。

【0138】

そしてグリッパ機構の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを狭める（図２７（ｂ）参照）。またコイル２６ａ、２６ｂへの電流を減少させることにより、変位拡大機構２１Ａの弾性による復元力により、間隙２５ａ、２５ｃの長さを元に戻し、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを元の位置にまで拡張する（図２７（ａ）参照）。

【0139】

なお、図２７（ａ）（ｂ）はグリッパ機構の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを示しているが、間隙２５ａを形成する一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂおよび間隙２５ｃを形成する一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄのうち、一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂ側からみているため便宜上一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂおよびこれらの吸引鉄心２２ａ、２２ｂに巻付けられたコイル２６ａ、２６ｂのみを示している。

【0140】

このような構成からなる電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにより、グリッパ機構が構成される。

【0141】

また図２７（ａ）（ｂ）に示すように、グリッパ機構を構成する電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、各々の変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが内側を向き、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことによりこの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが内方へ向って変位する。

【0142】

図２７（ａ）（ｂ）において、グリッパ機構の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒのコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを内方へ収縮させ各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒをガイド棒３７の外面に当接させる。そして各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒのコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を停止することにより、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを外方へ拡張して各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒをガイド棒３７の外面から離間させることができる。

【0143】

＜グリッパ機構の第４の実施の形態＞
次に図３３（ａ）（ｂ）によりグリッパ機構の第４の実施の形態例について説明する。
図３３（ａ）（ｂ）に示す実施の形態において、グリッパ機構は一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを備えている。電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、少なくとも１つ、例えば２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを有する変位拡大機構２１Ａと、変位拡大機構２１Ａに設けられたコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとを有する。

【0144】

コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせて間隙２５ａ、２５ｃの長さを短く変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを変位させる。

【0145】

次に変位拡大機構２１Ａについて述べる。変位拡大機構２１Ａは弾性部材からなる一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂの両側に位置する一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ａを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ｃを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄとを有している。

【0146】

このうち、吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに、各々コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが巻付けられている。また変位拡大機構２１Ａの一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂは予め外側へ向ってわずかに湾曲している。

【0147】

そして電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡げる。またコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を減少させることにより、変位拡大機構２１Ａの弾性による復元力により、間隙２５ａ、２５ｃの長さを元に戻し、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを元の位置にまで狭める。

【0148】

このように図３３（ａ）（ｂ）に示す実施の形態において、グリッパ機構を構成する電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙは、電流を流すことにより外側へ拡がり、電流を減少させることにより元の位置まで復帰して狭まる。

【0149】

このため図３３（ａ）において、電流を減少乃至は停止させることにより電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを狭めることができる。従って、ガイド棒３７外面に電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを固定させる場合は、電流を減少乃至は停止させて変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを狭めて、突起部５１がガイド棒３７外面に当接する。このためガイド棒３７に安定的に低コストで電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを固定させることができる。

【0150】

そして電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡げてガイド棒３７外面から離間させる（図３３（ｂ）参照）。

【0151】

＜移動機構の第１の実施の形態＞
次にこのような構成からなるグリッパ機構を応用した移動機構について説明する。
図１７乃至図２２に示すように、電磁アクチュエータを用いた移動機構３０は、各々が内面をもつ少なくとも２つ、例えば一対のレール３５ａ、３５ｂを有する搬送用の細長状ガイド３５内に配置されており、このような移動機構３０は一対のレール３５ａ、３５ｂ内に設けられた一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間に配置されこれらの電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒに固定され、ガイド３５の搬送方向に沿って伸縮する中間アクチュエータ４０とを備えている。なお、細長状ガイド３５を内面をもつパイプ状に構成し、パイプ状のガイド３５内に移動機構３０を配置してもよい。

【0152】

このうち、中間アクチュエータ４０は、各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと同一構造をもっている。また電磁アクチュエータ２１Ｆは前方の電磁アクチュエータとなり、電磁アクチュエータ２１Ｒは後方の電磁アクチュエータとなっている。

【0153】

次に図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８により電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒについて説明する。
図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８に示す電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）〜図１６に示す電磁アクチュエータ２１と略同一構造をもつ。

【0154】

図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８に示す電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）〜図１６に示す電磁アクチュエータ２１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0155】

図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）および図１８に示すように、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、少なくとも１つ、例えば２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙをもつとともに磁性体からなる変位拡大機構２１Ａと、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに設けられ、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせる４つのコイル（巻線）２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとを備え、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせて間隙２５ａ、２５ｃの長さを短く変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを変位させる。

【0156】

なお、変位拡大機構２１Ａは、上述のように１つの変位拡大点を有していてもよく、２つ以上の変位拡大点を有していてもよい。

【0157】

次に電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大機構２１Ａについて述べる。変位拡大機構２１Ａは弾性部材からなる一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂの両側に位置する一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ａを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ｃを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄとを有している。

【0158】

このうち、吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに、各々コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが巻付けられている。

【0159】

そして電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡げる（図１７（ｂ）参照）。またコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を減少させることにより、変位拡大機構２１Ａの弾性による復元力により、間隙２５ａ、２５ｃの長さを元に戻し、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを元の位置に戻す（図１７（ｃ）参照）。

【0160】

このような構成からなる一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒに固着された伸縮自在の中間アクチュエータ４０とから移動機構３０が構成される。上述のように中間アクチュエータ４０は電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと同一構造をもつ。

【0161】

また図１９に示すように、移動機構３０の一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、各々の変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが外側を向き、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことによりこの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが外方へ向って変位する。他方、中間アクチュエータ４０は、その変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが隣接する電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ側を向き、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが変位して、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間の間隙３２を拡げる。

【0162】

ところで図２０（ａ）（ｂ）に示すように、ガイド３５の一対のレール３５ａ、３５ｂ内において、移動機構３０の一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大機構２１Ａは平坦状をなし、水平方向を向く姿勢をとり、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間に設けられた中間アクチュエータ４０も平坦状になしているが、垂直方向を向く姿勢をとっている。

【0163】

しかしながら、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒおよび中間アクチュエータ４０の変位拡大機構２１Ａの姿勢は、図２０（ａ）（ｂ）に示す向きの姿勢に限定されることはなく、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒおよび中間アクチュエータ４０はいずれも水平方向を向く姿勢をとってもよい。

【0164】

図２０（ａ）（ｂ）において、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒのコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを外方へ拡張して各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを各レール３５ａ、３５ｂの内面に当接させる。そして各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒのコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を停止することにより、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを引込めて各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを各レール３５ａ、３５ｂの内面から離間させることができる。

【0165】

また中間アクチュエータ４０のコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより中間アクチュエータの変位点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡張して一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間の間隙３２を拡げる。

【0166】

一方、中間アクチュエータ４０のコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を停止させて変位点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを引込め、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間の間隙３２を縮めることができる。

【0167】

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について図２１および図２２（ａ）（ｂ）により説明する。

【0168】

図２１および図２２（ａ）（ｂ）に示すように、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間に設けられた中間アクチュエータ４０とを有する移動機構３０が、一対のレール３５ａ、３５ｂ内に配置されている。

【0169】

まず一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒに電流が流され、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが拡張し、一対のレール３５ａ、３５ｂ内面に当接している。このため一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、いずれも一対のレール３５ａ、３５ｂ内面に把持され固定されている（ｓｔｅｐ１）。

【0170】

このとき中間アクチュエータ４０には電流が流れておらず、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙは収縮している。

【0171】

次に電磁アクチュエータ２１Ｆへの電流が停止し、電磁アクチュエータ２１Ｆの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが収縮して一対のレール３５ａ、３５ｂ内面から離れる（ｓｔｅｐ２）。

【0172】

次に中間アクチュエータ４０へ電流が流れて中間アクチュエータ４０の変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが拡張し、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間の間隙３２が拡がる。このことにより、電磁アクチュエータ２１Ｆが図２２（ａ）において上方へ前進する（ｓｔｅｐ３）。

【0173】

次に電磁アクチュエータ２１Ｆへ電流が流れ、電磁アクチュエータ２１Ｆの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが拡張して、一対のレール３５ａ、３５ｂに当接する（ｓｔｅｐ４）。

【0174】

次に電磁アクチュエータ２１Ｒへ電流が停止して、電磁アクチュエータ２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが収縮して、一対のレール３５ａ、３５ｂ内面から離れる（ｓｔｅｐ５）。

【0175】

次に中間アクチュエータ４０への電流が停止して、中間アクチュエータ４０の変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが収縮して、電磁アクチュエータ２１Ｒが電磁アクチュエータ２１Ｆ側へ前進する。これに伴って電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間の間隙３２が狭まる（ｓｔｅｐ６）。

【0176】

このようにして移動機構３０を全体として一対のレール３５ａ、３５ｂ内で図２２（ａ）において上方へ前進させることができる。

【0177】

あるいはまた、移動機構３０を全体として一対のレール３５ａ、３５ｂ内で図２２（ｂ）において、下方へ後進させることもできる。

【0178】

なお、移動機構３０の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、いずれも一対のレール３５ａ、３５ｂに当接したり離間するため、一対のレール３５ａ、３５ｂに把持されるグリッパ機構として機能する。

【0179】

＜移動機構の第２の実施の形態＞
次に図２５（ａ）（ｂ）により移動機構の第２の実施の形態について説明する。
図２５（ａ）（ｂ）に示す第２の実施の形態において、移動機構３０は一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間に設けられた中間アクチュエータ４０とを備えている。電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒおよび中間アクチュエータ４０は、いずれも同一構造をもち２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを有する変位拡大機構２１Ａと、変位拡大機構２１Ａに設けられたコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとを有する。

【0180】

コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせて間隙２５ａ、２５ｃの長さを短く変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを変位させる。

【0181】

次に変位拡大機構２１Ａについて述べる。変位拡大機構２１Ａは弾性部材からなる一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂの両側に位置する一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ａを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ｃを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄとを有している。

【0182】

このうち、吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに、各々コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが巻付けられている。また変位拡大機構２１Ａの一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂは予め内側へ向ってわずかに湾曲している。

【0183】

そして電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを狭める。またコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を減少させることにより、変位拡大機構２１Ａの弾性による復元力により、間隙２５ａ、２５ｃの長さを元に戻し、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを元の位置にまで拡げる。

【0184】

このように図２５（ａ）（ｂ）に示す実施の形態において、移動機構３０を構成する電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒおよび中間アクチュエータ４０の２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙは、電流を流すことにより内側へ狭まり、電流を減少させることにより元の位置まで復帰して拡張する。

【0185】

このため図２５（ａ）（ｂ）において、電流を減少乃至は停止させることにより電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒおよび中間アクチュエータ４０の変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡張することができる。従って、レール３５ａ、３５ｂ内で電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを固定させる場合は、電流を減少乃至は停止させて変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡張させ、突起部５０がレール３５ａ、３５ｂ内面に当接する。このためレール３５ａ、３５ｂ内で安定的に低コストで電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを固定させることができる。

【0186】

なお、上記実施の形態において、中間アクチュエータ４０は一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと同一構造をもつ例を示したが、これに限らず中間アクチュエータ４０を圧電アクチュエータから構成してもよく、中間アクチュエータ４０を磁歪アクチュエータから構成してもよく、更に他の微小変位アクチュエータから構成してもよい。

【0187】

＜移動機構の第３の実施の形態＞
次に図２６（ａ）（ｂ）、図２７（ａ）（ｂ）および図２８（ａ）（ｂ）により、移動機構の第３の実施の形態について説明する。
図２６（ａ）（ｂ）、図２７（ａ）（ｂ）および図２８（ａ）（ｂ）に示すように、電磁アクチュエータを用いた移動機構３０は、一本のガイド棒３７を有する搬送用のガイド３５の外面に取付けられており、このような移動機構３０はガイド棒３７に設けられた一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間に配置され、この電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒに固定されガイド３５の搬送方向に沿って伸縮する中間アクチュエータ４０とを備えている。

【0188】

このうち、電磁アクチュエータ２１Ｆは前方の電磁アクチュエータとなり、電磁アクチュエータ２１Ｒは後方の電磁アクチュエータとなっている。

【0189】

次に図２６（ａ）（ｂ）および図２７（ａ）（ｂ）により電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒについて説明する。
図２６（ａ）（ｂ）および図２７（ａ）（ｂ）に示す電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、ガイド棒３７が貫通する開口３９を有し、ガイド棒３７の外面に取付けられている。また電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、少なくとも１つ、例えば２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙをもつとともに磁性体からなる変位拡大機構２１Ａと、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに設けられ、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせる４つのコイル（巻線）２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとを備え、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせて間隙２５ａ、２５ｃの長さを短く変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを変位させる（図２７（ａ）（ｂ））。

【0190】

なお、変位拡大機構２１Ａは、上述のように１つの変位拡大点を有していてもよく、２つ以上の変位拡大点を有していてもよい。

【0191】

次に図２７（ａ）（ｂ）により、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大機構２１Ａについて述べる。変位拡大機構２１Ａは弾性部材からなる一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂの両側に位置する対向する一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂに対して９０°回転した位置に配置され、間隙２５ａを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂと、間隙２５ｃを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄとを有している。

【0192】

このうち、吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに、各々コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが巻付けられている。

【0193】

そして電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを狭める（図２７（ｂ）参照）。またコイル２６ａ、２６ｂへの電流を減少させることにより、変位拡大機構２１Ａの弾性による復元力により、間隙２５ａ、２５ｃの長さを元に戻し、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを元の位置にまで拡張する（図２７（ａ）参照）。

【0194】

なお、図２７（ａ）（ｂ）は電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを示しているが、間隙２５ａを形成する一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂおよび間隙２５ｃを形成する一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄのうち、一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂ側からみているため便宜上一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂおよびこれらの吸引鉄心２２ａ、２２ｂに巻付けられたコイル２６ａ、２６ｂのみを示している。

【0195】

また中間アクチュエータ４０は、図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと同様の構造をもつ。

【0196】

このような構成からなる一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒに固着された伸縮自在の中間アクチュエータ４０とから移動機構３０が構成される。

【0197】

また図２７（ａ）（ｂ）に示すように、移動機構３０の一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、各々の変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが内側を向き、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことによりこの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが内方へ向って変位する。他方、中間アクチュエータ４０は、その変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが隣接する電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ側を向き、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが変位して、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間の間隙３２を拡げる。

【0198】

ところで図２６（ａ）（ｂ）および図２７（ａ）（ｂ）に示すように、ガイド棒３７の外面に一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒが取付けられ、中間アクチュエータ４０はガイド棒３７の外方において、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒに固着されている。

【0199】

図２７（ａ）（ｂ）において、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒのコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを内方へ収縮させ各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒをガイド棒３７の外面に当接させる。そして各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒのコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を停止することにより、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを外方へ拡張して各電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒをガイド棒３７の外面から離間させることができる。

【0200】

また中間アクチュエータ４０のコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより中間アクチュエータの変位点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡張して一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間の間隙３２を拡げることができる。

【0201】

一方、中間アクチュエータ４０のコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を停止させて変位点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを引込め、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間の間隙３２を縮めることができる。

【0202】

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について図２６（ａ）（ｂ）、図２７（ａ）（ｂ）および図２８（ａ）（ｂ）により説明する。

【0203】

図２６（ａ）（ｂ）、図２７（ａ）（ｂ）および図２８（ａ）（ｂ）に示すように、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間に設けられた中間アクチュエータ４０とを有する移動機構３０が、一本のガイド棒３７に取付けられている。

【0204】

まず図２７（ｂ）に示すように、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒに電流が流され、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが収縮し、ガイド棒３７の外面に当接している。このため一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒはいずれもガイド棒３７の外面に把持され固定されている（ｓｔｅｐ１）。

【0205】

このとき中間アクチュエータ４０には電流が流れておらず、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙは収縮している。

【0206】

次に図２７（ａ）に示すように、電磁アクチュエータ２１Ｆへの電流が停止し、電磁アクチュエータ２１Ｆの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが拡張してガイド棒３７外面から離れる（ｓｔｅｐ２）。

【0207】

次に中間アクチュエータ４０へ電流が流れて中間アクチュエータ４０の変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが拡張し、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間の間隙３２が拡がる。このことにより、電磁アクチュエータ２１Ｆが図２８（ａ）において上方へ前進する（ｓｔｅｐ３）。

【0208】

次に図２７（ｂ）に示すように、電磁アクチュエータ２１Ｆへ電流が流れ、電磁アクチュエータ２１Ｆの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが収縮して、ガイド棒３７外面に当接する（ｓｔｅｐ４）。

【0209】

次に図２７（ａ）に示すように電磁アクチュエータ２１Ｒへ電流が停止して、電磁アクチュエータ２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが拡張して、ガイド棒３７外面から離れる（ｓｔｅｐ５）。

【0210】

次に中間アクチュエータ４０への電流が停止して、中間アクチュエータ４０の変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙが収縮して、電磁アクチュエータ２１Ｒが電磁アクチュエータ２１Ｆ側へ前進する。これに伴って電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間の間隙３２が狭まる（ｓｔｅｐ６）。

【0211】

このようにして移動機構３０を全体としてガイド棒３７に沿って図２８（ａ）において上方へ前進させることができる。

【0212】

あるいはまた、移動機構３０を全体としてガイド棒３７に沿って図２８（ａ）において下方へ後進させることもできる。

【0213】

なお、移動機構３０の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、いずれもガイド棒３７に当接したり離間するため、ガイド棒３７に把持されるグリッパ機構として機能する。

【0214】

また、上記実施の形態において、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒに電流を流すことにより電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒをガイド棒３７外面に当接させる例を示したが、これに限らず電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを電流を流すことにより電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒをガイド棒３７外面から離間させ、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒへの電流を停止させることにより、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒをガイド棒３７外面に当接させてもよい。

【0215】

なお、上記実施の形態において、中間アクチュエータ４０は一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと同一構造をもつ例を示したが、これに限らず中間アクチュエータ４０を圧電アクチュエータから構成してもよく、中間アクチュエータ４０を磁歪アクチュエータから構成してもよく、更に他の微小変位アクチュエータから構成してもよい。

【0216】

＜移動機構の第４の実施の形態＞
次に図３３（ａ）（ｂ）により移動機構の第４の実施の形態について説明する。
図３３（ａ）（ｂ）に示す移動機構の第４の実施の形態は、図２６（ａ）（ｂ）、図２７（ａ）（ｂ）および図２８（ａ）（ｂ）に示す移動機構の第３の実施の形態において、電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒとして、図３３（ａ）（ｂ）に示す電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを用いたものである。

【0217】

図３３（ａ）（ｂ）に示す実施の形態において、移動機構３０は一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒと、一対の電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒ間に設けられた中間アクチュエータ４０とを備えている。電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒは、少なくとも１つ、例えば２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを有する変位拡大機構２１Ａと、変位拡大機構２１Ａに設けられたコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとを有する。

【0218】

コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、磁性体からなる変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせて間隙２５ａ、２５ｃの長さを短く変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを変位させる。

【0219】

次に変位拡大機構２１Ａについて述べる。変位拡大機構２１Ａは弾性部材からなる一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂと、一対の支持鉄心２３ａ、２３ｂの両側に位置する一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ａを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ａ、２２ｂと、各支持鉄心２３ａ、２３ｂから内側へ延びるとともに間隙２５ｃを形成する対向する２面を含む一対の吸引鉄心２２ｃ、２２ｄとを有している。

【0220】

このうち、吸引鉄心２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに、各々コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが巻付けられている。また変位拡大機構２１Ａの一対の可動鉄心２４ａ、２４ｂは予め外側へ向ってわずかに湾曲している。

【0221】

そして電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡げる。またコイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄへの電流を減少させることにより、変位拡大機構２１Ａの弾性による復元力により、間隙２５ａ、２５ｃの長さを元に戻し、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを元の位置にまで狭める。

【0222】

このように図３３（ａ）（ｂ）に示す実施の形態において、移動機構３０を構成する電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの２つの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙは、電流を流すことにより外側へ拡がり、電流を減少させることにより元の位置まで復帰して狭まる。

【0223】

このため図３３（ａ）において、電流を減少乃至は停止させることにより電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒの変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを狭めることができる。従って、ガイド棒３７外面に電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを固定させる場合は、電流を減少乃至は停止させて変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを狭めて、突起部５１がガイド棒３７外面に当接する。このためガイド棒３７に安定的に低コストで電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒを固定させることができる。

【0224】

そして電磁アクチュエータ２１Ｆ、２１Ｒにおいて、コイル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに電流を流すことにより、変位拡大機構２１Ａに磁束を生じさせ、間隙２５ａ、２５ｃの長さを変化させて、変位拡大点Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙを拡げる（図３３（ｂ）参照）。

【実施例】

【0225】

次に本発明の具体的実施例について図２３および図２４により説明する。
図２３および図２４による実施例は、図１７乃至図２２に示すグリッパ機構および移動機構に対応している。

【0226】

＜移動機構３０の駆動実験＞
１． 試作機
試作機は変位拡大機構にＳＵＳ３０４、飽和磁束密度等の磁気特性の高さからコア部分の材質として電磁鋼板（新日鉄製５０Ｈ２７０）を採用しており、これを２０枚積層（２０×０．５ｍｍ）したものをワイヤ放電によって加工することで作製し、接着剤を用いて各鋼板を固定した。本試作機では、接続部に厚さ５０μｍのシムを挟み固定することにより、ギャップ間隔をおよそ５０μｍになるように調節して組み立てを行った。２５巻きのコイルを４ヶ所配置し、それぞれを直列に配線している。なお、変位拡大機構の形状は、あらかじめＡｎｓｙｓを使用した有限要素法解析をもとに間隙の変化に対する片側の出力変位の拡大率がおよそ４倍になるように設計を行っている。同形状の３つの電磁アクチュエータを組み合わせインチワーム型の移動機構を構成した。

【0227】

２． 実験方法
試作機をＳＵＳ３０４製の凹型のレール（溝幅２２．３ｍｍ、レール長さ１６０ｍｍ）に設置し、駆動実験を行った。なお、変位の計測はレーザ変位計（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＬＣ２４４０）によりインチワーム型の移動機構の後方の面の測定を行い、印加電流はバイボーラ電源（ＴＡＫＡＳＡＧＯ製、ＢＰＳ１２０−５）を介してＤｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ（ＤＳｐａｃｅ社製、ＤＳ１１０４Ｒ＆Ｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｂｏａｒｄ）により図２２（ａ）（ｂ）に示したシーケンスを電流制御により行った。尚、電磁アクチュエータへの入力は、幅１．５Ａのステップ状とし、各ステップ間の切り替え時間幅を２，５，１０，５０，１００ｍｓとして前後両方向の駆動を行った。

【0228】

３． 実験結果
実験結果を図２３および図２４に示す。提案した原理によるインチワーム型移動機構の動作が可能であることが確認された。今回の実験範囲ではステップ間の時間幅を増加させるほど、移動速度が増加しており、ステップ間の時間幅が２ｍｓ（１サイクル１２ｍｓ）の際に速度は前進方向で約２５ｍｍ／ｓ、後進方向で約２０ｍｍ／ｓとなった。また、いずれの時間幅においても１サイクルあたりの移動量はおよそ、ステップの刻み幅１００ｍｓの際に前方向で３９０μｍ（図２３参照）、後方向で２７０μｍであった（図２４参照）。前進方向と後進方向の移動量の差は、作製誤差によるものである。

【0229】

４． まとめ
本実施例では、変位拡大機構一体型アクチュエータを用いたインチワーム型移動機構を提案し、駆動原理及び作製した試作機による駆動実験の結果について説明した。駆動実験においては、提案したコンセプトによる移動機構の動作が可能であることを確認し、移動速度２５ｍｍ／ｓを達成した。

【符号の説明】

【0230】

１、２１、２１Ｆ、２１Ｒ 電磁アクチュエータ
１Ａ、２１Ａ 変位拡大機構
２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 吸引鉄心
３ａ、３ｂ、２３ａ、２３ｂ 支持鉄心
４ａ、４ｂ、２４ａ、２４ｂ 可動鉄心
２４ａｎ１、２４ａｎ２、２４ａｎ３、２４ａｎ４ 可動鉄心薄部
２４ｂｎ１、２４ｂｎ２、２４ｂｎ３、２４ｂｎ４ 可動鉄心薄部
２４ａｗ１、２４ａｗ２、２４ａｗ３ 可動鉄心厚部
２４ｂｗ１、２４ｂｗ２、２４ｂｗ３ 可動鉄心厚部
５、２５ａ、２５ｃ 間隙
６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ 巻線
３０ 移動機構
３２ 間隙
３５ ガイド
３５ａ、３５ｂ レール
３７ ガイド棒
Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ 変位拡大点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】