JP2003111456A - Piezoelectric actuator, active braille unit and work support - Google Patents
Piezoelectric actuator, active braille unit and work supportInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電アクチュエー
タ、及び、それを用いた能動点字装置、並びにワーク支
持装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric actuator, an active braille device using the same, and a work supporting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、圧電素子のたわみ変形を利用した
圧電アクチュエータ素子は、広い用途に利用されてい
る。たとえば、特開２００１−６８７５１号公報にて開
示されている圧電リレーは、金属板を２枚の圧電素子の
間に挟み、片持ち支持された圧電素子の一端を固定端と
し、他端を変位端とすることで、圧電素子に所定方向の
直流電圧を印加することにより、圧電素子と金属板を屈
曲させ、可動接点をそれに対向して設けた固定接点に接
触させ、回路を開閉するものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric actuator element utilizing flexural deformation of a piezoelectric element has been widely used. For example, in the piezoelectric relay disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-68751, a metal plate is sandwiched between two piezoelectric elements, and one end of a cantilevered piezoelectric element serves as a fixed end and the other end is displaced. By applying a DC voltage in a predetermined direction to the piezoelectric element, the piezoelectric element and the metal plate are bent, and the movable contact is brought into contact with the fixed contact provided facing it to open and close the circuit. is there.
【０００３】また、特開平７−１３６６６５号公報にて
開示されている圧電アクチュエータ素子には、圧電・電
歪材料の伸縮方向の変位を利用して駆動対象物を変位さ
せる例が示されている。The piezoelectric actuator element disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-136665 discloses an example in which a driven object is displaced by utilizing displacement of a piezoelectric / electrostrictive material in the expansion / contraction direction. .
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子のたわみ振動による上下運動と、縦振動による伸縮運
動とからなる運動を組み合わせてその先端部を円運動ま
たは楕円運動させ、このような圧電アクチュエータ素子
を複数個集積して使用し、搬送物を垂直（上下）方向に
移動させる、または、自分自身がその被搬送体の足とな
って垂直（上下）方向に移動する、移動させるという圧
電アクチュエータは、まだ実現されていない。従来、こ
のような超小型のアクチュエータは、空気圧、電磁ソレ
ノイド、モータとリンク機構などを利用して試作が行な
われてきたが、超小型にすることは困難であった。ま
た、上下動する垂直方向のアクチュエータは、その位置
を保持するためにエネルギーを消費するため、省エネ上
問題があった。However, a combination of vertical movement due to flexural vibration of the piezoelectric element and expansion / contraction movement due to longitudinal vibration causes the tip end portion to move circularly or elliptically, and such a piezoelectric actuator element is used. Piezoelectric actuators that move multiple objects in a vertical (up and down) direction, or move themselves in the vertical (up and down) direction as the legs of the transferred object , Not yet realized. Conventionally, such a microminiature actuator has been prototyped by utilizing pneumatic pressure, an electromagnetic solenoid, a motor and a link mechanism, etc., but it has been difficult to miniaturize it. In addition, since the vertical actuator that moves up and down consumes energy to hold its position, there is a problem in energy saving.
【０００５】そこで、本発明は、圧電素子のたわみ振動
による上下運動と、縦振動による伸縮運動とを組み合わ
せて圧電アクチュエータ素子の先端部を円運動または楕
円運動させ、この圧電アクチュエータ素子を複数個集積
して使用し、搬送体を移動させるアクチュエータ、また
は自分自身が移動するアクチュエータを提供することを
課題とする。また、垂直方向に上下動するアクチュエー
タにおいて、その位置を保持するためにエネルギーを消
費しないアクチュエータを、そして、そのアクチュエー
タを用いた能動点字装置とワーク支持装置を提供するこ
とを課題とする。Therefore, according to the present invention, the vertical movement of the piezoelectric element due to the flexural vibration and the expansion and contraction movement due to the longitudinal vibration are combined to make the tip end portion of the piezoelectric actuator element move circularly or elliptically, and a plurality of the piezoelectric actuator elements are integrated. It is an object of the present invention to provide an actuator that is used as a moving body and that moves a carrier, or an actuator that moves itself. It is another object of the present invention to provide an actuator that does not consume energy to hold its position in an actuator that moves up and down in the vertical direction, and an active braille device and a work support device using the actuator.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明者等が鋭意研究した結果、請求項１に記
載された圧電アクチュエータは、基体と、前記基体の両
面に設けられた圧電素子と、複数の電極とからなる圧電
アクチュエータ素子が、所定位置に複数配置された側壁
と、位相差発生手段とからなり、被搬送体を側壁に沿っ
て所定方向に移動させる圧電アクチュエータであって、
前記圧電素子は、前記基体と電気的接続をもって配置さ
れると共に、上部に所定の電極を備えて所定電圧が印加
可能に構成され、前記基体は、前記圧電素子に所定電圧
を印加して圧電素子を適宜振動させることによって、基
体の先端部が、たわみ振動による上下運動、及び縦振動
による伸縮運動を同時に生起させて前記両者の運動の合
成による円運動または楕円運動を行なうように構成さ
れ、前記位相差発生手段は、前記複数の基体に備わる各
々の圧電素子の電極に印加する電流に所定の位相差を発
生させるべく、投入電力に対して所定の遅延をかけて前
記圧電素子に送る電流の位相を制御するように構成さ
れ、前記複数の基体に備えられた各々の圧電素子を所定
の位相差で振動させて、基体の先端部が被搬送体と接触
しながら繊毛運動を行なうことにより、被搬送体を移動
させることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, as a result of intensive studies by the present inventors, the piezoelectric actuator according to claim 1 is provided on a base and both surfaces of the base. A piezoelectric actuator, which includes a piezoelectric actuator element including a piezoelectric element and a plurality of electrodes, and a plurality of side walls arranged at predetermined positions and a phase difference generating means, and moves the transported object in a predetermined direction along the side wall. hand,
The piezoelectric element is disposed so as to be electrically connected to the base body, and is provided with a predetermined electrode on an upper portion thereof so that a predetermined voltage can be applied to the base body. By vibrating appropriately, the tip portion of the base body is configured to simultaneously cause a vertical motion due to flexural vibration and a stretching motion due to longitudinal vibration to perform a circular motion or an elliptical motion by combining the two motions. The phase difference generating means delays a current applied to the electrodes of the piezoelectric elements provided on the plurality of bases by a predetermined delay with respect to the applied electric power so as to generate a predetermined phase difference. It is configured to control the phase, and vibrates each piezoelectric element provided in the plurality of bases with a predetermined phase difference to perform ciliary movement while the tip of the base contacts the transported object. By Ukoto, and wherein the moving the object to be transferred.
【０００７】請求項１に記載されたように構成すれば、
金属板である基体の両面に備えた圧電素子と電極の配置
により、たわみ（上下）振動と縦振動を起こさせること
が可能であり、圧電アクチュエータ素子の先端を円運動
または楕円運動させることができる。また、位相差発生
手段により位相差を設けて電圧を印加したことにより、
圧電素子を備えた基板の先端は、あたかもムカデの足先
の動きに見られるような繊毛運動をし、側壁を掻き上
げ、または掻き下げして搬送体を垂直方向または水平方
向に移動させることができるので、超小型で軽量なアク
チュエータができる。また、本発明の圧電アクチュエー
タは、従来の電磁方式、電動方式、油圧・空圧方式に比
べて小型化が容易であり、装置が簡単なため安価に提供
できる。According to the constitution described in claim 1,
By arranging the piezoelectric elements and electrodes provided on both sides of the base body which is a metal plate, it is possible to cause flexural (vertical) vibration and longitudinal vibration, and to make the tip of the piezoelectric actuator element move circularly or elliptically. . Further, by applying a voltage with a phase difference provided by the phase difference generating means,
The tip of the substrate equipped with the piezoelectric element makes ciliary movement as if it were the movement of the foot of a centipede, and the side wall can be scraped up or down to move the carrier vertically or horizontally. As a result, an ultra-compact and lightweight actuator can be made. Further, the piezoelectric actuator of the present invention can be easily downsized as compared with the conventional electromagnetic system, electric system, hydraulic / pneumatic system, and can be provided at a low cost because the device is simple.
【０００８】本発明の請求項２に記載された圧電アクチ
ュエータは、基体と、前記基体の両面に設けられた圧電
素子と、複数の電極とからなる圧電アクチュエータ素子
が、所定位置に複数配置された側壁と、位相差発生手段
とからなり、中心部に設けられたガイド部材に沿って所
定方向に駆動する圧電アクチュエータであって、前記圧
電素子は、前記基体と電気的接続をもって配置されると
共に、上部に所定の電極を備えて所定電圧が印加可能に
構成され、前記基体は、前記圧電素子に所定電圧を印加
して圧電素子を適宜振動させることによって、基体の先
端部が、たわみ振動による上下運動、及び縦振動による
伸縮運動を同時に生起させて前記両者の運動の合成によ
る円運動または楕円運動を行なうように構成され、前記
位相差発生手段は、前記複数の基体に備わる各々の圧電
素子の電極に印加する電流に所定の位相差を発生させる
べく、投入電力に対して所定の遅延をかけて前記圧電素
子に送る電流の位相を制御するように構成され、前記複
数の基体に備えられた各々の圧電素子を所定の位相差で
振動させて、基体の先端部がガイド部材と接触しながら
繊毛運動を行なうことにより自ら駆動することを特徴と
する。In the piezoelectric actuator according to the second aspect of the present invention, a plurality of piezoelectric actuator elements each including a base, piezoelectric elements provided on both surfaces of the base, and a plurality of electrodes are arranged at predetermined positions. A piezoelectric actuator comprising a side wall and a phase difference generating means, which is driven in a predetermined direction along a guide member provided in a central portion, wherein the piezoelectric element is arranged in electrical connection with the base body, and The base is provided with a predetermined electrode so that a predetermined voltage can be applied, and the base is adapted to apply a predetermined voltage to the piezoelectric element to appropriately vibrate the piezoelectric element, whereby the tip of the base is vertically moved by flexural vibration. Motion and a stretching motion due to longitudinal vibration are simultaneously caused to perform a circular motion or an elliptical motion by combining the motions of the both, and the phase difference generating means is In order to generate a predetermined phase difference in the current applied to the electrodes of the piezoelectric elements provided on the plurality of bases, the phase of the current sent to the piezoelectric elements is controlled with a predetermined delay with respect to the input power. It is characterized in that each piezoelectric element provided in the plurality of bases is vibrated with a predetermined phase difference, and the tip ends of the bases are driven by performing cilia movement while contacting the guide member. .
【０００９】請求項２に記載されたように構成すれば、
圧電アクチュエータ素子の先端を円運動または楕円運動
させることにより、側壁にもうけた複数の圧電アクチュ
エータ素子の先端を繊毛運動させ、自分自身を垂直方向
に移動させることができることから、あたかもスプライ
ン軸を制御されて摺動するナットのような超小型で軽量
なアクチュエータができる。また、発明の圧電アクチュ
エータは、電線や細管の外周検査に好適であり、電磁方
式、電動方式、油圧・空圧方式に比べて、小型化が容易
であり、装置が簡単なため安価に提供できる。According to the second aspect of the invention,
By circularly or elliptically moving the tips of the piezoelectric actuator elements, the tips of the multiple piezoelectric actuator elements on the side wall can be ciliated to move themselves in the vertical direction, as if the spline axis were controlled. An ultra-small and lightweight actuator like a sliding nut can be made. Further, the piezoelectric actuator of the present invention is suitable for the outer circumference inspection of electric wires and thin tubes, and can be easily downsized as compared with the electromagnetic system, the electric system, and the hydraulic / pneumatic system, and can be provided at a low cost because the device is simple. .
【００１０】本発明の請求項３に記載された圧電アクチ
ュエータは、基体と、前記基体の両面に設けられた圧電
素子と、複数の電極とからなる圧電アクチュエータ素子
が、所定位置に複数配置された心部材と、位相差発生手
段とからなり、側壁に沿って所定方向に駆動する圧電ア
クチュエータであって、前記圧電素子は、前記基体と電
気的接続をもって配置されると共に、上部に所定の電極
を備えて所定電圧が印加可能に構成され、前記基体は、
前記圧電素子に所定電圧を印加して圧電素子を適宜振動
させることによって、基体の先端部が、たわみ振動によ
る上下運動、及び縦振動による伸縮運動を同時に生起さ
せて前記両者の運動の合成による円運動または楕円運動
を行なうように構成され、前記位相差発生手段は、前記
複数の基体に備わる各々の圧電素子の電極に印加する電
流に所定の位相差を発生させるべく、投入電力に対して
所定の遅延をかけて前記圧電素子に送る電流の位相を制
御するように構成され、前記複数の基体に備えられた各
々の圧電素子を所定の位相差で振動させて、基体の先端
部が側壁と接触しながら繊毛運動を行なうことにより自
ら駆動することを特徴とする。In a piezoelectric actuator according to a third aspect of the present invention, a plurality of piezoelectric actuator elements including a substrate, piezoelectric elements provided on both surfaces of the substrate, and a plurality of electrodes are arranged at predetermined positions. A piezoelectric actuator comprising a core member and a phase difference generating means and driven in a predetermined direction along a side wall, wherein the piezoelectric element is arranged in electrical connection with the base body and has a predetermined electrode on an upper portion thereof. It is configured so that a predetermined voltage can be applied,
By applying a predetermined voltage to the piezoelectric element and appropriately vibrating the piezoelectric element, the tip of the base body simultaneously causes vertical movement due to flexural vibration and expansion / contraction movement due to longitudinal vibration, resulting in a circle resulting from the combination of the two. The phase difference generating means is configured to perform a motion or an elliptic motion, and the phase difference generating means is configured to generate a predetermined phase difference in the electric current applied to the electrodes of the piezoelectric elements provided in the plurality of bases. Is configured to control the phase of the electric current sent to the piezoelectric element by delaying the piezoelectric elements provided in the plurality of bases with a predetermined phase difference, and the tip of the base forms a side wall. It is characterized in that it drives itself by performing cilia movement while in contact.
【００１１】請求項３に記載されたように構成すれば、
圧電アクチュエータ素子の先端を円運動または楕円運動
することにより、全体では心部材に設けられた複数の圧
電アクチュエータ素子の先端を繊毛運動させ、心部材自
身が搬送体となって垂直方向に移動することができるこ
とから、超小型で軽量なアクチュエータができる。ま
た、本発明の圧電アクチュエータは、細管の内部探査ロ
ボットとするマイクロマシンに好適であり、電磁方式、
電動方式、油圧・空圧方式に比べて、小型化が容易であ
り、装置が簡単なため安価に提供できる。According to the third aspect of the invention,
By circularly or elliptically moving the tips of the piezoelectric actuator elements, the tips of the plurality of piezoelectric actuator elements provided on the core member as a whole move in a ciliary manner, and the core member itself moves vertically as a carrier. Therefore, an ultra-compact and lightweight actuator can be obtained. Further, the piezoelectric actuator of the present invention is suitable for a micromachine as a robot for inspecting the inside of a thin tube, and an electromagnetic system,
Compared to the electric system and the hydraulic / pneumatic system, it is easier to miniaturize and the device is simple, so it can be provided at low cost.
【００１２】請求項４に記載された圧電アクチュエータ
は、基体と、前記基体の両面に設けられた圧電素子と、
複数の電極とからなる圧電アクチュエータ素子が、所定
位置に複数配置された心部材と、位相差発生手段とから
なり、側壁の被搬送体を所定方向に移動させる圧電アク
チュエータであって、前記圧電素子は、前記基体と電気
的接続をもって配置されると共に、上部に所定の電極を
備えて所定電圧が印加可能に構成され、前記基体は、前
記圧電素子に所定電圧を印加して圧電素子を適宜振動さ
せることによって、基体の先端部が、たわみ振動による
上下運動、及び縦振動による伸縮運動を同時に生起させ
て前記両者の運動の合成による円運動または楕円運動を
行なうように構成され、前記位相差発生手段は、前記複
数の基体に備わる各々の圧電素子の電極に印加する電流
に所定の位相差を発生させるべく、投入電力に対して所
定の遅延をかけて前記圧電素子に送る電流の位相を制御
するように構成され、前記複数の基体に備えられた各々
の圧電素子を所定の位相差で振動させて、基体の先端部
が側壁の被搬送体と接触しながら繊毛運動を行なうこと
により、被搬送体を移動させることを特徴とする。According to another aspect of the piezoelectric actuator of the present invention, there is provided a base body and piezoelectric elements provided on both surfaces of the base body.
A piezoelectric actuator element comprising a plurality of electrodes, comprising a plurality of core members arranged at a predetermined position and phase difference generating means, for moving a conveyed object on a side wall in a predetermined direction. Is disposed so as to be electrically connected to the base body, and is provided with a predetermined electrode on an upper portion thereof so that a predetermined voltage can be applied thereto. The base body applies a predetermined voltage to the piezoelectric element to appropriately vibrate the piezoelectric element. By doing so, the tip of the base body is configured to simultaneously cause a vertical movement due to flexural vibration and a stretching movement due to longitudinal vibration to perform a circular movement or an elliptical movement due to the combination of the two movements. The means applies a predetermined delay to the input power to generate a predetermined phase difference in the current applied to the electrodes of the piezoelectric elements provided in the plurality of bases. It is configured to control the phase of the current sent to the piezoelectric element, and each piezoelectric element provided in the plurality of bases is vibrated with a predetermined phase difference so that the tip of the base comes into contact with the transported object on the side wall. While carrying out the cilia movement while moving the object to be transported.
【００１３】請求項４に記載されたように構成すれば、
圧電アクチュエータ素子の先端を円運動または楕円運動
させることにより、全体では心部材に設けられた複数の
圧電アクチュエータ素子の先端を繊毛運動させ、心部材
を固定体とすることによりスリーブ形状の側壁の被搬送
体を垂直方向に移動させることができることから、超小
型で軽量なアクチュエータができる。また、本発明の圧
電アクチュエータは、高速に駆動する電磁方式、電動方
式、油圧・空圧方式に比べて、小型化が容易であり、装
置が簡単なため安価に提供できる。According to the configuration described in claim 4,
By circularly or elliptically moving the tips of the piezoelectric actuator elements, the tips of the plurality of piezoelectric actuator elements provided on the core member are ciliated as a whole, and the core member serves as a fixed body to cover the sleeve-shaped side wall. Since the carrier can be moved in the vertical direction, an ultra-compact and lightweight actuator can be obtained. Further, the piezoelectric actuator of the present invention can be provided at a low cost because it can be easily downsized as compared with an electromagnetic system, an electric system, and a hydraulic / pneumatic system which are driven at high speed, and the device is simple.
【００１４】請求項５に記載された能動点字装置は、点
字を構成する文字の１点１点を構成するアクチュエータ
として、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載さ
れた圧電アクチュエータを用いた点字装置であって、所
定情報を入力すると、それに応じて被搬送体が移動、ま
たはガイド部材に沿って駆動、または心部材が駆動、ま
たは心部材が被搬送体を移動させることにより、所定情
報が点字となって表示されることを特徴とする。An active braille device according to a fifth aspect of the invention is a piezoelectric actuator according to any one of the first to fourth aspects, wherein the piezoelectric actuator according to any one of the first to fourth aspects is used as an actuator that constitutes one point of a character that constitutes braille. The braille device used, when the predetermined information is input, the transported object moves accordingly, or is driven along the guide member, or the core member drives, or the core member moves the transported object, The predetermined information is displayed in Braille.
【００１５】請求項５に記載された能動点字装置では、
１２個の圧電アクチュエータで構成され、１つ１つの圧
電アクチュエータが点字を構成する１文字の１点１点に
なるように配置した点字装置である。直径が指サイズよ
り小さい点字装置に指先を載せることにより、データ通
信により送信されてきたデータは、端末装置により出力
信号に変換され、連続的な点字になって表示されるた
め、たとえば、電話の受信機として表示ができることか
ら、ペーパレス化ができる。また、ＦＡＸの代わりに厚
紙に打刻する安価な印刷機や打刻機として、利用するこ
ともできる。In the active braille device according to claim 5,
The braille device is composed of 12 piezoelectric actuators, and each piezoelectric actuator is arranged so that each one of the characters forming the braille is one point. By placing a fingertip on a braille device having a diameter smaller than the finger size, the data transmitted by data communication is converted into an output signal by the terminal device and displayed as continuous braille, so that, for example, a telephone Since it can be displayed as a receiver, it can be made paperless. Further, it can be used as an inexpensive printing machine or an embossing machine that embosses on thick paper instead of the FAX.
【００１６】請求項６に記載されたワーク支持装置は、
ワークを支持する１つ１つの支持体として、請求項１か
ら請求項４のいずれか一項に記載された圧電アクチュエ
ータを用いたワーク支持装置であって、前記ワークが微
小接触面積で支持されることを特徴とする。A work supporting device according to a sixth aspect is
A work supporting device using the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 4 as each support for supporting the work, wherein the work is supported in a minute contact area. It is characterized by
【００１７】請求項６に記載されたワーク支持装置で
は、圧電アクチュエータがワークの支持体となり、ワー
ク１個に対し前記圧電アクチュエータを複数個（３〜４
個）配置することにより、３点支持、４点支持が安価に
しかも精密にできる。また、接触をきらうワークに対し
ても、微小の接触面積により支持することができる。In the work support device according to the sixth aspect, the piezoelectric actuator serves as a support for the work, and a plurality of the piezoelectric actuators (3 to 4) are provided for one work.
By arranging them, three-point support and four-point support can be performed inexpensively and precisely. Further, it is possible to support a work which is difficult to contact with a minute contact area.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る圧電ア
クチュエータは、１対の圧電素子と、複数の電極を備え
た基体を圧電アクチュエータ素子として、各々、位相差
発生手段によって所定の位相差で駆動する。たとえば、
図１０に示すように、圧電アクチュエータ素子１の基体
２の先端部２ａは、位相差発生手段により位相のずれを
示すサインカーブを描くように振動して推進力を作用さ
せて駆動する。本発明の圧電アクチュエータには、つぎ
の４形態がある。
１．圧電アクチュエータが被搬送体を移動させるもの
（図４参照）
２．ガイド部材にガイドされて圧電アクチュエータ自身
が移動するもの（図５参照）
３．心部材の圧電アクチュエータ自身が移動するもの
（図６参照）
４．固定した心部材をガイドにして被搬送体を移動させ
るもの（図７参照）
各形態の説明に入る前に、本発明を構成する各要素につ
いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the piezoelectric actuator according to the present invention, a pair of piezoelectric elements and a substrate provided with a plurality of electrodes are used as piezoelectric actuator elements, and each is driven with a predetermined phase difference by the phase difference generating means. For example,
As shown in FIG. 10, the tip 2a of the substrate 2 of the piezoelectric actuator element 1 is vibrated by a phase difference generating means so as to draw a sine curve showing a phase shift and driven by a propulsive force. The piezoelectric actuator of the present invention has the following four modes. 1. Piezoelectric actuator moves the transported object (see FIG. 4) 1. 2. The piezoelectric actuator itself being guided by the guide member (see FIG. 5). 3. The piezoelectric actuator of the core member moves (see Fig. 6). A device in which a transported object is moved using a fixed core member as a guide (see FIG. 7) Before each mode is described, each element constituting the present invention will be described.
【００１９】（圧電素子）図１（ａ）は、本発明に係る
圧電アクチュエータ７ａの構造を示す断面図であり、図
１（ｂ）は、その１つを拡大した斜視図である。本発明
の圧電アクチュエータ７ａに配置される圧電アクチュエ
ータ素子１を構成する圧電素子３ａ、３ｂは、特に限定
されるものではなく、従来公知の圧電セラミックスを用
いることができる。たとえば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコ
ン酸鉛）系や、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン
鉛）系の圧電セラミックスを用いることができる。ま
た、基体２の所定部に、前記圧電セラミックスを形成す
る方法は、従来公知の方法として、たとえば、湿式法と
してゾルゲル法、または乾式法としてスパッタリング法
を用いることができる。(Piezoelectric Element) FIG. 1A is a sectional view showing the structure of a piezoelectric actuator 7a according to the present invention, and FIG. 1B is an enlarged perspective view of one of them. The piezoelectric elements 3a and 3b constituting the piezoelectric actuator element 1 arranged in the piezoelectric actuator 7a of the present invention are not particularly limited, and conventionally known piezoelectric ceramics can be used. For example, PZT (lead zirconate titanate) -based or PLZT (lead lanthanum zirconate titanate) -based piezoelectric ceramics can be used. As a method of forming the piezoelectric ceramics on a predetermined portion of the substrate 2, a conventionally known method, for example, a sol-gel method as a wet method or a sputtering method as a dry method can be used.
【００２０】（基体）図１（ｂ）に示すように、本発明
の圧電アクチュエータ素子１を構成する基体は、矩形の
金属板であるが、特に限定されるものではなく、表面が
導電性を有するものであれば各種の材料を用いることが
可能である。すなわち、ステンレス等の各種鋼材、アル
ミニウム、チタンなどの各種金属板、または、ゴムや樹
脂などの弾性体の所定部に導電性材料をコーティング
（被覆）したものを使用することができる。また前記ゴ
ムや樹脂などの弾性体の所定部に導電性材料をコーティ
ングする際、導電性接着剤を用いてもよい。なお、基体
の形態は、特に限定されるものではなく、略円板形状や
短冊形状としても構わない。(Substrate) As shown in FIG. 1 (b), the substrate constituting the piezoelectric actuator element 1 of the present invention is a rectangular metal plate, but it is not particularly limited, and the surface is electrically conductive. Various materials can be used as long as they have them. That is, it is possible to use various steel materials such as stainless steel, various metal plates such as aluminum and titanium, or elastic bodies such as rubber and resin coated with a conductive material at a predetermined portion. Further, a conductive adhesive may be used when a predetermined portion of the elastic body such as rubber or resin is coated with the conductive material. The shape of the substrate is not particularly limited, and may be a substantially disc shape or a strip shape.
【００２１】（心部材）図６に示すように、本発明の圧
電アクチュエータに含まれる心部材８は、特に限定され
るものではなく、前記基体が取り付け可能なものであれ
ば各種の材料を用いることができる。
（側壁）図６（ａ）に示すように、本発明の圧電アクチ
ュエータ素子１が摩擦力を得る側壁６ｆは、特に限定さ
れるものではなく、前記圧電アクチュエータ素子１が移
動する際、摩擦力が得られる材質であれば、各種の材料
を用いることができる。また、図１（ａ）に示すよう
に、側壁６が圧電アクチュエータ素子１と一体となる場
合は、前記基体２と接続可能なものであれば各種の材料
を用いることができる。なお、図６（ａ）、図７（ａ）
に示す心部材８、８ｃの形態は、特に限定されるもので
はなく、外周が円柱形状や多角柱形状で、電線を通すた
めに中空としても構わない。(Core Member) As shown in FIG. 6, the core member 8 included in the piezoelectric actuator of the present invention is not particularly limited, and various materials can be used as long as the base can be attached thereto. be able to. (Side Wall) As shown in FIG. 6 (a), the side wall 6f from which the piezoelectric actuator element 1 of the present invention obtains a frictional force is not particularly limited, and when the piezoelectric actuator element 1 moves, the frictional force is Various materials can be used as long as they can be obtained. Further, as shown in FIG. 1A, when the side wall 6 is integrated with the piezoelectric actuator element 1, various materials can be used as long as they can be connected to the base body 2. 6 (a) and 7 (a)
The form of the core members 8 and 8c shown in is not particularly limited, and the outer circumference may be a cylindrical shape or a polygonal prism shape, and may be hollow for passing an electric wire.
【００２２】（位相差発生手段）本発明に係る圧電アク
チュエータは、複数の基体に設けられた圧電素子の各々
に所定の電圧を、位相差を設けて印加することにより、
所定の位相差で作動させる。図１０に示すように、たと
えば、基体２の先端部２ａがサインカーブを描くように
振動して、側壁６または被搬送体に対して推進力を作用
させて、被搬送体を所定の方向に移動させたり、自走し
たりするものである。このような位相差発生手段として
は、たとえば、従来公知の移相回路を多段に用いること
で実現できる。なお、移相回路とは、位相をずらす回路
（位相差発生手段）をいう。図１１は、位相をずらす移
相回路を示す回路図である。図１１に示すように、φ
は、圧電アクチュエータ素子Ｐ2、Ｐ3、…の前に設けら
れる移相回路であり、これによって各圧電アクチュエー
タ素子間にφずつ位相差ができる。(Phase Difference Generating Means) In the piezoelectric actuator according to the present invention, by applying a predetermined voltage to each of the piezoelectric elements provided on the plurality of bases with a phase difference,
Operate with a predetermined phase difference. As shown in FIG. 10, for example, the tip end portion 2a of the base body 2 vibrates so as to draw a sine curve, and a propulsive force is applied to the side wall 6 or the transferred object to move the transferred object in a predetermined direction. It can be moved or self-propelled. Such phase difference generating means can be realized, for example, by using conventionally known phase shift circuits in multiple stages. The phase shift circuit means a circuit (phase difference generating means) that shifts the phase. FIG. 11 is a circuit diagram showing a phase shift circuit that shifts the phase. As shown in FIG. 11, φ
Is a phase shift circuit provided in front of the piezoelectric actuator elements P 2 , P 3 , ... By this, a phase difference of φ can be generated between the piezoelectric actuator elements.
【００２３】（第１実施の形態）図１（ｂ）に示すよう
に、圧電アクチュエータ素子１を構成する基体２は、矩
形の金属板であり、その両面に圧電素子３ａ，３ｂが導
電性接着剤にて貼付され、この圧電素子３ａ，３ｂの上
部には、電極４ａ、５ａ、下面には電極４ｂ、５ｂが配
置され接続されている。また、図１（ａ）に示すよう
に、これらの圧電アクチュエータ素子１は、側壁６の内
面に一端が接続され、固定されている。(First Embodiment) As shown in FIG. 1 (b), a substrate 2 constituting a piezoelectric actuator element 1 is a rectangular metal plate, and piezoelectric elements 3a and 3b are conductively bonded to both sides thereof. Electrodes 4a and 5a are arranged on the upper side of the piezoelectric elements 3a and 3b, and electrodes 4b and 5b are arranged on the lower side of the piezoelectric elements 3a and 3b. Further, as shown in FIG. 1A, one end of each of the piezoelectric actuator elements 1 is connected to the inner surface of the side wall 6 and fixed.
【００２４】図２は、圧電アクチュエータ素子１の先端
部２ａ（図１（ｂ）参照）の軌跡を示すグラフである。
縦軸がＺ軸、横軸がＸ軸であり、たわみ振動による上下
運動（Ｚ方向）と、縦振動による伸縮運動（Ｘ方向）の
合成した変位を示している。図２に示すように、合成し
た変位が楕円運動を示すのは、金属板の先端部２ａのた
わみ振動による上下運動が、縦振動による伸縮運動より
大きいためであり、Ｚ方向の上下運動とＸ方向の伸縮運
動の変位量を同等にすることにより、円運動にすること
が可能である。FIG. 2 is a graph showing the locus of the tip portion 2a (see FIG. 1B) of the piezoelectric actuator element 1.
The vertical axis is the Z axis, and the horizontal axis is the X axis, which shows the combined displacement of the vertical movement (Z direction) due to flexural vibration and the stretching movement (X direction) due to vertical vibration. As shown in FIG. 2, the combined displacement exhibits an elliptic motion because the vertical motion due to the flexural vibration of the tip portion 2a of the metal plate is larger than the expansion and contraction motion due to the vertical vibration. It is possible to make a circular motion by making the displacement amounts of the expansion and contraction motion in the same direction equal.
【００２５】図３（ａ）〜（ｄ）は、圧電アクチュエー
タ素子１の動作原理を説明する模式図であり、図３
（ｅ）〜（ｆ）は、具体的な結線方法を説明した回路図
である。図３（ａ）では、電極４ａに＋電圧、下面の電
極４ｂに＋電圧をそれぞれ印加すると、圧電素子３ａ、
３ｂは、Ｘ方向に伸びてＹ方向に縮み、さらに、Ｘ方向
に縮みＹ方向に伸びる運動を繰り返す。つまり、Ｘ方向
の縦振動を発生させる。したがって、圧電素子３ａ、３
ｂの縦振動に伴い、金属板２も伸縮し、Ｘ方向に縦振動
を発生させる。FIGS. 3A to 3D are schematic diagrams for explaining the operation principle of the piezoelectric actuator element 1.
(E)-(f) is a circuit diagram explaining the specific wiring method. In FIG. 3A, when a + voltage is applied to the electrode 4a and a + voltage is applied to the lower electrode 4b, the piezoelectric element 3a,
3b repeats a motion of extending in the X direction, contracting in the Y direction, and further contracting in the X direction and extending in the Y direction. That is, vertical vibration in the X direction is generated. Therefore, the piezoelectric elements 3a, 3
With the vertical vibration of b, the metal plate 2 also expands and contracts to generate vertical vibration in the X direction.
【００２６】一方、たわみ振動は、図３（ｂ）に示すよ
うに、電極５ａに＋電圧、下面の電極５ｂに−電圧を印
加すると、圧電素子３ａは、Ｘ方向に伸びてＹ方向に縮
むが、圧電素子３ｂはＸ方向に縮みＹ方向に伸びるた
め、Ｚ方向のたわみ振動を発生する。さらに、図３
（ｃ）に示すように、電極５ａに−電圧、下面の電極５
ｂに＋電圧を印加すると、反対方向にたわませることが
できることから、Ｚ方向に上下動するたわみ振動を起こ
すことができる。図３（ｄ）は、これらの振動を合成し
た先端部２ａの軌跡を示す模式図である。Ｘ方向の縦振
動とＺ方向のたわみ振動を合成することにより、楕円軌
跡の運動で回転させることができる。つまり、電極４
ａ、４ｂの組と、電極５ａ、５ｂの組を同時に正弦波電
圧で駆動する。すなわち、４ａはｓｉｎωｔ、５ａはｓ
ｉｎωｔであり、４ｂはｓｉｎωｔ、５ｂは−ｓｉｎω
ｔである。この楕円軌跡を反転させるには、電極５ａ、
５ｂの組のみ、上下で正負を逆転させる。すなわち、４
ａはｓｉｎωｔ、５ａは−ｓｉｎωｔであり、４ｂはｓ
ｉｎωｔ、５ｂはｓｉｎωｔとすればよい。このよう
に、先端部２ａの運動の軌跡を自由自在に制御可能であ
る。具体的な結線は、図３（ｅ）、図３（ｆ）のように
するとよい。On the other hand, in the flexural vibration, as shown in FIG. 3B, when a + voltage is applied to the electrode 5a and a-voltage is applied to the lower electrode 5b, the piezoelectric element 3a expands in the X direction and contracts in the Y direction. However, since the piezoelectric element 3b contracts in the X direction and extends in the Y direction, flexural vibration in the Z direction is generated. Furthermore, FIG.
As shown in (c), the voltage is applied to the electrode 5a, and the electrode 5 on the lower surface is
When a + voltage is applied to b, since it can be flexed in the opposite direction, flexural vibration that moves up and down in the Z direction can be generated. FIG. 3D is a schematic diagram showing the locus of the tip portion 2a that combines these vibrations. By combining the longitudinal vibration in the X direction and the flexural vibration in the Z direction, it is possible to rotate with the motion of an elliptical locus. That is, the electrode 4
A set of a and 4b and a set of electrodes 5a and 5b are simultaneously driven with a sinusoidal voltage. That is, 4a is sin ωt, 5a is s
in ωt, 4b is sin ωt, 5b is -sin ω
t. To reverse this elliptical locus, the electrodes 5a,
Only the group of 5b is reversed upside down. Ie 4
a is sin ωt, 5a is -sin ωt, and 4b is s
inωt and 5b may be sinωt. In this way, the trajectory of the movement of the tip 2a can be freely controlled. The specific connection may be as shown in FIGS. 3 (e) and 3 (f).
【００２７】（第２実施の形態）図４は、本発明の請求
項１に記載された圧電アクチュエータ７ａであり、図４
（ａ）はその縦断面図、図４（ｂ）は、被搬送体９ａが
平板上の場合のＣ−Ｃ断面図、図４（ｃ）は、側壁をパ
イプまたはチューブ形状とした場合のＣ−Ｃ断面図であ
る。図４（ａ）に示すように、被搬送体９を移動させる
圧電アクチュエータ７ａには、側壁６の内面に複数の圧
電アクチュエータ素子１が所定配置で集積されている。
圧電アクチュエータ素子１は、位相を変えて電圧を印加
することにより、その先端部を繊毛運動させ、被搬送体
９を図の上下方向に移動させることができる。停止の場
合は、電源が切れても、各圧電アクチュエータ素子１の
先端部の摩擦力により、被搬送体９ａは保持されるた
め、落下しない。図４（ｂ）は、たとえば、長方形の２
つの側壁６ａ，６ａの内面に圧電アクチュエータ素子１
を配置した場合を示す。図では、被搬送体９ａは、平板
状のものを用いているが、平板状に限定されず、板材、
円板、丸棒のような形状のワーク（被搬送体９ａ）を搬
送することができる。また、上下方向の他に、斜め方向
や、左右方向の搬送を行なうことも可能である。図４
（ｃ）は、パイプまたはチューブ状の側壁６ｂに圧電ア
クチュエータ素子１を設置した場合を示めしており、丸
棒、丸物、角棒等の被搬送体９ｂを好適に搬送すること
ができる。なお、この場合、チューブの材質は、金属に
限られず、ナイロンチューブや樹脂製チューブ等容易に
変形可能な材質であってもよい。(Second Embodiment) FIG. 4 shows a piezoelectric actuator 7a according to claim 1 of the present invention.
4A is a vertical cross-sectional view thereof, FIG. 4B is a CC cross-sectional view when the transported body 9a is a flat plate, and FIG. 4C is a C when the side wall has a pipe or tube shape. FIG. As shown in FIG. 4A, a plurality of piezoelectric actuator elements 1 are integrated in a predetermined arrangement on the inner surface of the side wall 6 of the piezoelectric actuator 7 a that moves the transported body 9.
The piezoelectric actuator element 1 can change the phase and apply a voltage to cause the tip portion of the piezoelectric actuator element 1 to perform ciliary movement to move the transported body 9 in the vertical direction in the drawing. In the case of the stop, even if the power is turned off, the transported body 9a is held by the frictional force of the tip of each piezoelectric actuator element 1 and therefore does not drop. FIG. 4B shows, for example, a rectangular 2
The piezoelectric actuator element 1 is provided on the inner surfaces of the two side walls 6a, 6a.
Shows the case where is arranged. In the figure, the transported object 9a is a flat plate, but is not limited to a flat plate, and
It is possible to convey a work (a conveyed body 9a) having a shape such as a disc or a round bar. Further, in addition to the vertical direction, it is also possible to carry in an oblique direction or a lateral direction. Figure 4
(C) shows a case where the piezoelectric actuator element 1 is installed on the side wall 6b having a pipe or tube shape, and the transported object 9b such as a round bar, a round object, or a square bar can be suitably transported. In this case, the material of the tube is not limited to metal, but may be a material that can be easily deformed, such as a nylon tube or a resin tube.
【００２８】（第３実施の形態）図５は、本発明の請求
項２に記載された圧電アクチュエータ７ｂであり、図５
（ａ）は、ガイド部材９ｃを用いたその縦断面図、図５
（ｂ）は、ガイド部材９ｄを四角柱とした場合のＤ−Ｄ
断面図、図５（ｃ）は、ガイド部材９ｅを円柱形状とし
た場合のＤ−Ｄ断面図である。図５（ａ）に示すよう
に、ガイド部材９ｃに沿って移動する圧電アクチュエー
タ素子１を複数個設けた圧電アクチュエータ７ｂは、い
わば自走式圧電アクチュエータであり、側壁の被搬送体
６ｃ、またはパイプ形状の側壁の被搬送体６ｄ、６ｅ
（図５（ｂ）、（ｃ）参照）に複数個集積されている。
この自走式の圧電アクチュエータ素子１の各々に位相差
を与えて印加することにより、各々の圧電アクチュエー
タ素子１の先端を繊毛運動させ、側壁の被搬送体６ｃ、
６ｄ、６ｅを図の上下方向に移動することができる。図
５（ｂ）は、ガイド部材９ｄが四角柱であり、圧電アク
チュエータ７ｂの被搬送体６ｄが角パイプ（四角形）と
した場合を示している。このように、多角形にすると、
圧電アクチュエータ７ｂの回り止めができるので都合が
よい。図７（ｃ）は、ガイド部材９ｅが円柱であり、圧
電アクチュエータ７ｂは、円形パイプの側壁６ｅとした
場合を示めしている。これは、手の届かない高圧電線や
人の入れない装置の細管の外周検査に好適である。(Third Embodiment) FIG. 5 shows a piezoelectric actuator 7b according to a second aspect of the present invention.
FIG. 5A is a vertical cross-sectional view thereof using a guide member 9c, FIG.
(B) is DD when the guide member 9d is a quadrangular prism
A cross-sectional view and FIG. 5C are DD cross-sectional views when the guide member 9e has a cylindrical shape. As shown in FIG. 5 (a), the piezoelectric actuator 7b provided with a plurality of piezoelectric actuator elements 1 that move along the guide member 9c is, so to speak, a self-propelled piezoelectric actuator, and is a conveyed body 6c on the side wall or a pipe. Transported bodies 6d and 6e having side walls
(See FIGS. 5B and 5C).
By applying and applying a phase difference to each of the self-propelled piezoelectric actuator elements 1, the tips of the respective piezoelectric actuator elements 1 are cilia-moved, and the transported object 6c on the side wall,
6d and 6e can be moved up and down in the figure. FIG. 5B shows a case where the guide member 9d is a quadrangular prism and the transferred body 6d of the piezoelectric actuator 7b is a square pipe (square). In this way, if you make a polygon,
This is convenient because the piezoelectric actuator 7b can be prevented from rotating. FIG. 7C shows a case where the guide member 9e is a cylinder and the piezoelectric actuator 7b is a side wall 6e of a circular pipe. This is suitable for inspecting the outer circumference of a high-voltage electric wire that is out of reach and a thin tube of a device that cannot be accessed by people.
【００２９】（第４実施の形態）図６は、本発明の請求
項３に記載された圧電アクチュエータ７ｃであり、図６
（ａ）はその縦断面図、図６（ｂ）は、Ｅ−Ｅ断面図、
図６（ｃ）は、側壁６ｈをパイプまたはチューブ形状と
した場合のＥ−Ｅ断面図である。図６（ａ）に示すよう
に、圧電アクチュエータ７ｃは、心部材８の外周面に圧
電アクチュエータ素子１が所定配置で設けられ複数個集
積されている。圧電アクチュエータ素子１の先端部は、
位相を変えて電圧を印加することにより、前記足の先端
を繊毛運動させ、心部材８自身が上下方向に移動するこ
とができる。停止の場合は、電源が切れても、圧電アク
チュエータ素子１の先端部の摩擦力により、心部材８は
保持されるため、落下しない。図６（ｂ）は、たとえ
ば、心部材８ａの断面形状が長方形をした側壁６ｇ、６
ｇを、２つの板で構成する場合を示す。心部材８ａは、
丸棒に限定されず、板材、円板のような形状のワークを
移動することができる。また、上下方向の他に、斜め方
向や、左右方向の搬送することができる。図６（ｃ）
は、パイプ６ｈまたはチューブ内に挿入された圧電アク
チュエータ７ｃを示めしており、マイクロマシンの探査
ロボットとして細管の内面検査や内部探査に好適であ
る。(Fourth Embodiment) FIG. 6 shows a piezoelectric actuator 7c according to a third aspect of the present invention.
6A is a vertical sectional view thereof, and FIG. 6B is a sectional view taken along line EE.
FIG.6 (c) is EE sectional drawing when the side wall 6h is made into a pipe or a tube shape. As shown in FIG. 6A, in the piezoelectric actuator 7c, a plurality of piezoelectric actuator elements 1 are provided on the outer peripheral surface of the core member 8 in a predetermined arrangement and are integrated. The tip of the piezoelectric actuator element 1 is
By changing the phase and applying a voltage, the tip of the foot is cilia-moved, and the core member 8 itself can move in the vertical direction. In the case of the stop, even if the power is turned off, the core member 8 is held by the frictional force of the tip end portion of the piezoelectric actuator element 1 and therefore does not drop. FIG. 6 (b) shows, for example, side walls 6g and 6 having a rectangular cross section of the core member 8a.
The case where g is composed of two plates is shown. The core member 8a is
The work is not limited to the round bar, and a work having a shape such as a plate material or a disk can be moved. Further, in addition to the vertical direction, it is possible to convey in an oblique direction or a horizontal direction. FIG. 6 (c)
Shows a piezoelectric actuator 7c inserted in a pipe 6h or a tube, and is suitable as an inspection robot of a micromachine for inspecting the inner surface of a thin tube and internal inspection.
【００３０】（第５実施の形態）図７は、本発明の請求
項４に記載された圧電アクチュエータ７ｄであり、図７
（ａ）は、心部材８ｃを固定し、被搬送体６ｉを移動さ
せる場合の縦断面図、図７（ｂ）は、心部材８ｄを四角
柱とした場合のＦ−Ｆ断面図、図７（ｃ）は、心部材８
ｅを円柱とした場合のＦ−Ｆ断面図である。図７（ａ）
に示すように、被搬送体６ｉを移動させる圧電アクチュ
エータ７ｄは、被搬送体の側壁６ｉの内面に当接するよ
うに、圧電アクチュエータ素子１が所定配置で複数個集
積されている。圧電アクチュエータ素子１の各々は、位
相を変えて電圧を印加することにより、先端部を繊毛運
動させ、被搬送体６ｉを上下方向に移動させることがで
きる。停止の場合は、電源が切れても、圧電アクチュエ
ータ素子１の各先端部の摩擦力により、被搬送体６ｉは
保持されるため、落下しない。図７（ｂ）は、たとえ
ば、心部材８ｄを四角柱とし、被搬送体６ｊを四角形の
パイプ状にした場合を示す。被搬送体６ｊは、図の上下
方向に移動できる。図７（ｃ）は、パイプ８ｅやチュー
ブの円形をした被搬送体６ｋを移動させる圧電アクチュ
エータ７ｄを示している。(Fifth Embodiment) FIG. 7 shows a piezoelectric actuator 7d according to a fourth aspect of the present invention.
7A is a vertical cross-sectional view when the core member 8c is fixed and the transported body 6i is moved, and FIG. 7B is a FF cross-sectional view when the core member 8d is a quadrangular prism. (C) is a core member 8
It is FF sectional drawing when e is made into a cylinder. Figure 7 (a)
As shown in FIG. 5, the piezoelectric actuator 7d for moving the transported body 6i is formed by a plurality of piezoelectric actuator elements 1 integrated in a predetermined arrangement so as to come into contact with the inner surface of the side wall 6i of the transported body. Each of the piezoelectric actuator elements 1 can change the phase and apply a voltage to make the tip end ciliate to move the transported body 6i in the vertical direction. In the case of the stop, even if the power is turned off, the transported body 6i is held by the frictional force of each tip of the piezoelectric actuator element 1 and therefore does not drop. FIG. 7B shows a case where the core member 8d is a quadrangular prism and the transported object 6j is a quadrangular pipe shape, for example. The transported object 6j can move in the vertical direction in the figure. FIG. 7C shows a piezoelectric actuator 7d for moving a pipe-shaped transport object 6k having a circular shape such as a pipe 8e or a tube.
【００３１】（第６実施の形態）図８は、本発明の圧電
アクチュエータ７ａ（図４参照）を用いた能動点字装置
１０を示し、図８（ａ）は、指サイズの装置を拡大した
平面図であり、図８（ｂ）〜（ｅ）は、その点字を表示
した例を示す平面図であり、図８（ｂ）は「お」、図８
（ｃ）は「は」、図８（ｄ）は「よ」、図８（ｅ）は
「う」を表示した点字を示している。なお、これまでの
点字装置は、他から動作、作用を受けて点字をアウトプ
ットする受動点字装置であるのに対し、能動点字装置と
は、他から動作、作用を受けずとも送信された電気的信
号によって点字を出力することができる装置をいう。周
知のように、点字とは、縦３点、横２点の６点で１マス
とし、各点の位置を突起させるか否かの６３通りの組み
合わせにより構成され、仮名や数字、アルファベットを
表すもので、これを指先の触覚で読み取る視覚障害者の
ための文字である。また、濁音や拗音（たとえば、き
ゃ、きゅ、きょ等）は、さらに、６点を追加して計１２
個を用いて構成されている。(Sixth Embodiment) FIG. 8 shows an active braille device 10 using the piezoelectric actuator 7a of the present invention (see FIG. 4), and FIG. 8 (a) is an enlarged plan view of a finger-sized device. 8 (b) to 8 (e) are plan views showing an example in which the Braille characters are displayed, and FIG. 8 (b) is “O”, FIG.
(C) shows braille displaying "ha", FIG. 8 (d) shows "yo", and FIG. 8 (e) shows "u". The braille device used so far is a passive braille device that outputs braille when it is operated and acted on by other people, whereas the active braille device is an electric device that is transmitted without being acted or acted on by other people. A device that can output Braille in response to a dynamic signal. As is well known, Braille is composed of 63 combinations of vertical 3 points and horizontal 2 points, 6 squares, and whether each point is projected or not. It represents a kana, a number, or an alphabet. It is a character for the visually impaired who reads it with the sense of touch of the fingertip. In addition, 6 points are added to the total of 12 dakuon and higuron (for example, Kya, Kyu, Kyo, etc.).
It is composed of individual pieces.
【００３２】図８（ａ）に示すように、指を載せる能動
点字装置１０のリング１１の大きさは、たとえば、大人
用で直径がφ１４ｍｍ、または□１４ｍｍが好適であ
り、その人の指のサイズに合わせて製作することも可能
である。点字の点となるピン１２の先端は、凸形状をし
ており、全部で１２個の圧電アクチュエータ１８（図８
（ｆ）参照）が配置されている。材質はステンレス製で
あり、直径はφ０．６〜１．０ｍｍである。スリーブ１
４の直径は、φ１．８〜２．０ｍｍである。図８（ｂ）
〜（ｅ）は、その詳細図であり、たとえば、通信回線に
より「お・は・よ・う」が送信されてきた場合、端末に
より出力信号に変換され、連続的な点字になって表示さ
れる様子を示している。つまり、図８（ｂ）は、ピン１
２ｂとピン１２ｄがリング上面１１ａより飛び出すこと
で、「お」を点字表示し、図８（ｃ）は、ピン１２ａ、
ピン１２ｃとピン１２ｆがリング上面１１ａより飛び出
すことで、「は」を点字表示し、図８（ｄ）は、ピン１
２ｃ、ピン１２ｄとピン１２ｅがリング上面１１ａより
飛び出すことで、「よ」を点字表示し、図８（ｅ）は、
ピン１２ａとピン１２ｄがリング上面１１ａより飛び出
すことで、「う」を点字表示する。As shown in FIG. 8 (a), the size of the ring 11 of the active braille device 10 on which a finger is placed is preferably, for example, an adult and has a diameter of 14 mm or □ 14 mm. It is also possible to manufacture according to the size. The tip of the pin 12, which is a Braille dot, has a convex shape, and a total of 12 piezoelectric actuators 18 (see FIG.
(See (f)) is arranged. The material is stainless steel, and the diameter is φ0.6 to 1.0 mm. Sleeve 1
The diameter of 4 is 1.8 to 2.0 mm. Figure 8 (b)
~ (E) is a detailed diagram thereof, for example, when "Oh ha yo yo" is transmitted by the communication line, it is converted into an output signal by the terminal and displayed in continuous Braille. It shows the situation. That is, FIG.
2b and the pin 12d are projected from the ring upper surface 11a, so that "O" is displayed in Braille, and in FIG. 8C, the pin 12a,
The pin 12c and the pin 12f project from the ring upper surface 11a, so that "ha" is displayed in Braille.
2c, the pins 12d and 12e are projected from the ring upper surface 11a, so that "yo" is displayed in Braille, and FIG.
The pins 12a and 12d project from the ring upper surface 11a, so that "U" is displayed in Braille.
【００３３】図８（ｆ）は、図８（ｂ）に示すＧ−Ｇ断
面の拡大図である。リング１１の内部にはピン１２ｂ、
ピン１２ｅ、ピン１２ｈとピン１２ｋの４個が配置さ
れ、隙間には絶縁体１３であるエラストマが充填され固
定されている。さて、ピン１２ｂの動きは、スリーブ
（側壁）１４の内面に接続された微小の圧電アクチュエ
ータ素子（足）１５には、それぞれ電線１７が配線され
ており、これらの足１５に位相を制御しながら電圧を印
加することにより、繊毛運動を発生させ、ピン１２ｂを
掻き上げて上昇させる。上昇したピン１２ｂは、スリー
ブ１４の下部ストッパ１４ａにピンのフランジ部１２ｐ
が当接して停止する。その反対に、下降したピン１２ｂ
は、スリーブ１４の上部ストッパ１４ｂにピンの頭部裏
面１２ｓが当接して止まるように構成されている。その
ストローク量は、０．６〜１．０ｍｍが好適である。FIG. 8 (f) is an enlarged view of the GG cross section shown in FIG. 8 (b). Inside the ring 11, there are pins 12b,
Four pins 12e, 12h, and 12k are arranged, and the gap is filled with and fixed by an elastomer, which is an insulator 13. Now, with respect to the movement of the pin 12b, electric wires 17 are respectively wired to the minute piezoelectric actuator elements (feet) 15 connected to the inner surface of the sleeve (side wall) 14, and while controlling the phase of these feet 15. By applying a voltage, cilia movement is generated and the pin 12b is scraped up and raised. The pin 12b that has risen is attached to the lower stopper 14a of the sleeve 14 by the flange portion 12p of the pin.
Abut and stop. On the contrary, the lowered pin 12b
Is configured such that the head back surface 12s of the pin contacts the upper stopper 14b of the sleeve 14 and stops. The stroke amount is preferably 0.6 to 1.0 mm.
【００３４】ここで、能動点字装置１０の動作を説明す
ると、利用者は、指先の腹の部分を能動点字装置１０に
載せて待機する。各ピン１２ａ〜１２ｌにおいて、位相
を変えて電圧を印加された圧電アクチュエータ素子１５
の先端部は一つの足となって、円運動または楕円運動の
微動をさせてピン１２の外周を掻き上げると、中央に位
置するピン１２は摩擦力を受けて上昇し、スリーブ１４
の下部ストッパ１４ａにピンのフランジ１２ｐが当接し
て止まる。そして、点字を表示する。また、つぎの指令
により、位相を変えて印加された圧電アクチュエータ１
４ｂの先端は一つの足となって、円運動または楕円運動
の微動をさせてピン１２の外周を掻き下げると、中央に
位置するピン１２は摩擦抵抗を受けて下降し、スリーブ
１４の上部ストッパ１４ｂにピンの頭部１２ｓが当接し
て止まり、リング上面１１ａの同一面となり、凸部が消
滅し、新たなピンが凸部を形成し、点字を表示する。こ
のような繰り返しにより、ある時は１個、ある時は複数
個が凸部を形成し、連続的に、かつ能動的に点字を表示
する。このように、電気的信号によって点字表示ができ
るため、通信ネットワークからの情報の受信が可能であ
り、他に、ＣＤやＭＤ等に記録された媒体の出力表示が
可能である。The operation of the active braille device 10 will now be described. The user puts the part of the ball of his fingertip on the active braille device 10 and stands by. A piezoelectric actuator element 15 to which a voltage is applied while changing the phase in each of the pins 12a to 12l
The tip of the pin becomes one foot, and when the pin 12 in the center is lifted by the fine movement of circular motion or elliptic motion to scrape the outer periphery of the pin 12, the pin 12 located in the center is lifted and the sleeve 14
The flange 12p of the pin comes into contact with the lower stopper 14a and stops. And Braille is displayed. In addition, the piezoelectric actuator 1 applied with the phase changed according to the following command
The tip of 4b becomes one foot, and when the fine movement of circular movement or elliptic movement is scraped down to scrape the outer periphery of the pin 12, the pin 12 located at the center is lowered due to frictional resistance, and the upper stopper of the sleeve 14 is stopped. The head 12s of the pin comes into contact with 14b and stops, and becomes the same surface of the ring upper surface 11a, the convex portion disappears, a new pin forms the convex portion, and Braille is displayed. By repeating such a process, a convex portion is formed at one time and a plurality at a certain time, and Braille is continuously and actively displayed. In this way, since Braille display can be performed by an electric signal, information can be received from a communication network, and in addition, output display of a medium recorded on a CD, MD or the like is possible.
【００３５】（第７実施の形態）図９は、本発明の請求
項６に記載されたワーク支持装置２０であり、図９
（ａ）はその平面図、図９（ｂ）は、そのＨ−Ｈ断面図
である。図９（ａ）に示すように、ここでは、４点支持
とするが、３点支持、５点支持であっても構わないし、
均等配置でなくてもよい。また、ワークを支持する圧電
アクチュエータ１８は、前記同様に、円筒形状の側壁１
４の内面に、圧電アクチュエータ素子１５を複数個接続
し、位相を変えて電圧を印加することにより、前記圧電
アクチュエータ素子１５の先端を繊毛運動させ、被搬送
体であるピン２１を上下方向に移動させることができ
る。なお、本実施の形態では、ウエーハ１９を支持する
ことを想定している。図９（ｂ）の二点鎖線は、テーブ
ル２２にウエーハ１９が密着した状態を示しており、圧
電アクチュエータ１８のピン２１が引っ込んだ状態（二
点鎖線）で待機している。前記密着状態でウエーハ１９
の加工が終わり、ロボットにより次工程へ搬送する場
合、ワーク支持指令が出ると、テーブル２２に図示しな
いエアーチャックにより吸い付けられたウエーハ１９
は、エアーチャックの解除により密着状態から開放され
る。圧電アクチュエータ１８では、位相を変えた電圧が
印加されて、圧電アクチュエータ素子１５の先端を繊毛
運動させ、ピン２１を上方向に移動させることによりウ
エーハ１９を持ち上げる。ピン２１の先端部は、針状に
形成されており、最少の接触面積で、ウエーハ１９を支
持する構成となっている。浮き上がり寸法ａは、適宜、
ロボットハンドの爪厚み寸法に合わせて圧電アクチュエ
ータ１８の全長、およびピン２１の全長を変更すること
により、適宜変更可能である。なお、圧電アクチュエー
タ１８の動作説明は、図８と重複するため省略する。ま
た、本発明は、この実施の形態のみに限定されるもので
はなく、本発明の技術的思想に基づく限りにおいて適宜
に変更することが可能である。(Seventh Embodiment) FIG. 9 shows a work supporting device 20 according to claim 6 of the present invention.
9A is a plan view thereof, and FIG. 9B is a HH sectional view thereof. As shown in FIG. 9A, here, four-point support is used, but three-point support and five-point support are also possible.
It does not have to be evenly arranged. In addition, the piezoelectric actuator 18 that supports the work is similar to the above in that the cylindrical side wall 1
A plurality of piezoelectric actuator elements 15 are connected to the inner surface of No. 4, and voltage is applied while changing the phase to make the tip of the piezoelectric actuator element 15 ciliate and move the pin 21, which is the transported object, in the vertical direction. Can be made. In this embodiment, it is assumed that the wafer 19 is supported. The chain double-dashed line in FIG. 9B shows a state in which the wafer 19 is in close contact with the table 22 and stands by in a state where the pin 21 of the piezoelectric actuator 18 is retracted (double-dot chain line). The wafer 19 in the close contact state
In the case where the robot finishes the processing and conveys it to the next process by the robot, when the work support command is issued, the wafer 19 sucked by the air chuck (not shown) on the table 22.
Is released from the close contact state by releasing the air chuck. In the piezoelectric actuator 18, a voltage having a changed phase is applied to cause the tip of the piezoelectric actuator element 15 to ciliate, and the pin 21 is moved upward to lift the wafer 19. The tip of the pin 21 is formed in a needle shape, and is configured to support the wafer 19 with a minimum contact area. The lifting dimension a is
This can be changed as appropriate by changing the total length of the piezoelectric actuator 18 and the pin 21 in accordance with the thickness of the claw of the robot hand. The description of the operation of the piezoelectric actuator 18 is omitted because it overlaps with FIG. Further, the present invention is not limited to this embodiment and can be appropriately modified as long as it is based on the technical idea of the present invention.
【００３６】たとえば、本発明は、所定の間隔で対向し
てなる側壁、または所定の内径を有するパイプ、チュー
ブ等を備えた各種の装置や設備に対して適用することが
できる。特に、人間が内部に入って直接、目視すること
ができない部位を観察（または監視）する用途にも好適
である。また、本発明の圧電アクチュエータに各種のセ
ンサやカメラを取り付けて、原子力発電所の細管の内部
検査や、化学プラントに備わるパイプラインの内部検
査、通信ケーブルの内部調査や外部調査を行なうことが
可能である。また、通信ケーブルを敷設する際、通信ケ
ーブルの先端部に本発明に係る圧電アクチュエータを取
り付けることにより、通信ケーブルをパイプの内部で所
定方向に導いて所定の箇所に到達させることにも応用可
能である。さらに、本発明の圧電アクチュエータは、部
品点数が少なく、構造が単純であるため信頼性が高く、
しかも小型軽量であるため、衛星、宇宙探査装置、宇宙
ステーション用のアクチュエータとして好適である。For example, the present invention can be applied to various devices and equipment provided with side walls facing each other at a predetermined interval, or pipes, tubes, etc. having a predetermined inner diameter. In particular, it is also suitable for the purpose of observing (or monitoring) a part that cannot be visually inspected by a person entering the inside. Further, various sensors and cameras can be attached to the piezoelectric actuator of the present invention to perform an internal inspection of a thin tube of a nuclear power plant, an internal inspection of a pipeline provided in a chemical plant, an internal inspection of a communication cable or an external inspection. Is. Further, when the communication cable is laid, the piezoelectric actuator according to the present invention is attached to the tip of the communication cable so that the communication cable can be guided in a predetermined direction inside the pipe to reach a predetermined position. is there. Further, the piezoelectric actuator of the present invention has a small number of parts and has a simple structure, and thus has high reliability,
Moreover, since it is small and lightweight, it is suitable as an actuator for satellites, space exploration devices, and space stations.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように構成される本発明
は、以下のような効果を奏する。本発明の請求項１に記
載された発明によれば、金属板である基体の両面に備え
た圧電素子と電極の配置により、たわみ振動と縦振動を
起こさせることが可能であり、圧電アクチュエータ素子
の先端を円運動または楕円運動させることができる。ま
た、位相差発生手段により、圧電アクチュエータ素子の
先端は、あたかもムカデの足先の動きに見られるような
繊毛運動をし、側壁を掻き上げ、または掻き下げして搬
送体を垂直方向または水平方向に移動させることができ
るので、超小型で軽量なアクチュエータができる。ま
た、本発明の圧電アクチュエータは、従来の電磁方式、
電動方式、油圧・空圧方式に比べて、小型化が容易であ
り、装置が簡単なため安価に提供できる。さらに、部品
点数が少なく、構造が単純であるため信頼性が高く、し
かも小型軽量であるため、衛星、宇宙探査装置、宇宙ス
テーション用のアクチュエータとして好適である。The present invention constructed as described above has the following effects. According to the invention described in claim 1 of the present invention, by virtue of the arrangement of the piezoelectric element and the electrodes provided on both surfaces of the base body which is a metal plate, it is possible to cause flexural vibration and longitudinal vibration. The tip of can be moved circularly or elliptically. In addition, the phase difference generating means causes the tip of the piezoelectric actuator element to perform a ciliary movement as if the foot of a centipede moves, and scrapes or scrapes the side wall to move the carrier vertically or horizontally. Since it can be moved to, the actuator can be made ultra-compact and lightweight. Further, the piezoelectric actuator of the present invention is a conventional electromagnetic system,
Compared to the electric system and the hydraulic / pneumatic system, it is easier to miniaturize and the device is simple, so it can be provided at low cost. Furthermore, since the number of parts is small and the structure is simple, the reliability is high, and the size and weight are small. Therefore, it is suitable as an actuator for satellites, space exploration devices, and space stations.
【００３８】請求項２に記載された発明によれば、圧電
アクチュエータ素子の先端を円運動または楕円運動させ
ることにより、全体では足の先端を繊毛運動させ、自分
自身を垂直方向に移動させることができることから、あ
たかもスプライン軸を制御されて摺動するナットのよう
な超小型で軽量なアクチュエータができる。また、本発
明の圧電アクチュエータは、電線や細管の外周検査に好
適であり、電磁方式、電動方式、油圧・空圧方式に比べ
て、小型化が容易であり、装置が簡単なため安価に提供
できる。According to the second aspect of the present invention, the tip of the piezoelectric actuator element is caused to move circularly or elliptically so that the tip of the foot is ciliated as a whole to move itself vertically. As a result, an ultra-compact and lightweight actuator like a nut that slides under the control of the spline shaft can be obtained. Further, the piezoelectric actuator of the present invention is suitable for the outer circumference inspection of electric wires and thin tubes, and can be easily reduced in size as compared with the electromagnetic method, the electric method, and the hydraulic / pneumatic method, and can be provided at a low cost because the device is simple. it can.
【００３９】請求項３に記載された発明によれば、圧電
アクチュエータ素子の先端を円運動または楕円運動する
ことにより、全体では心部材に設けられた複数の圧電ア
クチュエータ素子の先端を繊毛運動させることで、心部
材自身が搬送体となって垂直方向に移動させることがで
きることから、超小型で軽量なアクチュエータができ
る。また、本発明の圧電アクチュエータは、細管の内部
探査ロボットとするマイクロマシンに好適であり、電磁
方式、電動方式、油圧・空圧方式に比べて、小型化が容
易であり、装置が簡単なため安価に提供できる。According to the third aspect of the present invention, the tips of the piezoelectric actuator elements are moved circularly or elliptically, so that the tips of the plurality of piezoelectric actuator elements provided on the core member are ciliated as a whole. Since the core member itself serves as a carrier and can be moved in the vertical direction, an ultra-compact and lightweight actuator can be obtained. Further, the piezoelectric actuator of the present invention is suitable for a micromachine as a robot for inspecting the inside of a thin tube, and can be easily downsized as compared with an electromagnetic system, an electric system, a hydraulic / pneumatic system, and is inexpensive because a device is simple. Can be provided to.
【００４０】請求項４に記載された発明によれば、圧電
アクチュエータ素子の先端を円運動または楕円運動させ
ることにより、全体では足の先端を繊毛運動させ、心部
材を固定体とすることによりスリーブ形状の側壁部の被
搬送体を垂直方向に移動させることができることから、
超小型で軽量なアクチュエータができる。また、本発明
の圧電アクチュエータは、高速に駆動する電磁方式、電
動方式、油圧・空圧方式に比べて、小型化が容易であ
り、装置が簡単なため安価に提供できる。According to the invention described in claim 4, the tip of the piezoelectric actuator element is caused to move circularly or elliptically, so that the tip of the foot is ciliated as a whole, and the core member serves as a fixed body. Since the transported object on the side wall of the shape can be moved in the vertical direction,
An ultra-compact and lightweight actuator can be made. Further, the piezoelectric actuator of the present invention can be provided at a low cost because it can be easily downsized as compared with an electromagnetic system, an electric system, and a hydraulic / pneumatic system which are driven at high speed, and the device is simple.
【００４１】請求項５に記載された発明によれば、所定
サイズに収められた直径が指サイズより小さい点字装置
に指先を載せることにより、データ通信により送信され
てきたデータは、端末装置により出力信号に変換され、
連続的な点字になって表示されるため、たとえば、電話
の受信機として表示ができることから、ペーパレス化が
できる。また、ＦＡＸの代わりに厚紙に打刻する安価な
印刷機や打刻機として、利用することもできる。According to the fifth aspect of the invention, the data transmitted by the data communication is output by the terminal device by placing the fingertip on the Braille device having a diameter smaller than the finger size and stored in a predetermined size. Converted to a signal,
Since it is displayed in continuous Braille, it can be displayed as a receiver of a telephone, for example, so that it can be made paperless. Further, it can be used as an inexpensive printing machine or an embossing machine that embosses on thick paper instead of the FAX.
【００４２】請求項６に記載された発明によれば、請求
項６のワーク支持装置は、圧電アクチュエータがワーク
の支持体となり、ワーク１個に対し前記圧電アクチュエ
ータを複数個（３〜４個）配置することにより、３点支
持、４点支持が安価にしかも精密にできる。また、接触
をきらうワークに対しても、微小の接触面積により支持
することができる。According to the invention described in claim 6, in the work supporting device of claim 6, the piezoelectric actuator serves as a support for the work, and a plurality of the piezoelectric actuators (3 to 4) are provided for one work. By arranging them, three-point support and four-point support can be performed inexpensively and precisely. Further, it is possible to support a work which is difficult to contact with a minute contact area.
【図１】（ａ）は、本発明は第１実施の形態に係る圧電
アクチュエータで、圧電アクチュエータ素子を足とする
その配置を示す断面図である。（ｂ）は、圧電アクチュ
エータ素子の１つを拡大した斜視図である。FIG. 1A is a sectional view showing the arrangement of a piezoelectric actuator according to a first embodiment of the present invention, in which a piezoelectric actuator element serves as a foot. (B) is an enlarged perspective view of one of the piezoelectric actuator elements.
【図２】圧電アクチュエータの先端部の軌跡を示すグラ
フである。FIG. 2 is a graph showing the locus of the tip of the piezoelectric actuator.
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、圧電アクチュエータ素子の
動作原理を説明する模式図である。（ｅ）〜（ｆ）は、
具体的な結線方法を説明した回路図である。3A to 3D are schematic diagrams illustrating the operation principle of the piezoelectric actuator element. (E) to (f) are
It is a circuit diagram explaining the specific wiring method.
【図４】本発明の第２実施の形態に係る圧電アクチュエ
ータである。（ａ）は、その縦断面図である。（ｂ）
は、搬送体が平板上の場合のＣ−Ｃ断面図である。
（ｃ）は、パイプまたはチューブ形状とした場合のＣ−
Ｃ断面図である。FIG. 4 is a piezoelectric actuator according to a second embodiment of the invention. (A) is the longitudinal cross-sectional view. (B)
[Fig. 6] is a cross-sectional view taken along the line C-C when the carrier is on a flat plate.
(C) is C- in the case of a pipe or tube shape
It is C sectional drawing.
【図５】本発明の第３実施の形態に係る圧電アクチュエ
ータである。（ａ）は、その縦断面図である。（ｂ）
は、ガイド部材を四角柱とした場合のＤ−Ｄ断面図であ
る。（ｃ）は、ガイド部材を円柱形状とした場合のＤ−
Ｄ断面図である。FIG. 5 is a piezoelectric actuator according to a third embodiment of the invention. (A) is the longitudinal cross-sectional view. (B)
[FIG. 7] is a DD cross-sectional view when the guide member is a quadrangular prism. (C) is D- when the guide member has a cylindrical shape
It is a D sectional view.
【図６】本発明の第４実施の形態に係る圧電アクチュエ
ータである。（ａ）は、心部材を用いたその縦断面図で
ある。（ｂ）は、Ｅ−Ｅ断面図である。（ｃ）は、パイ
プ形状とした場合のＥ−Ｅ断面図である。FIG. 6 is a piezoelectric actuator according to a fourth embodiment of the present invention. (A) is the longitudinal cross-sectional view using the core member. (B) is an EE sectional view. (C) is an EE sectional view in the case of a pipe shape.
【図７】本発明の第５実施の形態に係る圧電アクチュエ
ータである。（ａ）は、心部材を固定し、被搬送体を移
動させる場合の縦断面図である。（ｂ）は、心部材を四
角柱とした場合のＦ−Ｆ断面図である。（ｃ）は、心部
材を円柱とした場合のＦ−Ｆ断面図である。FIG. 7 is a piezoelectric actuator according to a fifth embodiment of the present invention. (A) is a longitudinal cross-sectional view in the case of fixing the core member and moving the transported object. (B) is FF sectional drawing when a core is made into a square pole. (C) is a FF sectional view when the core member is a column.
【図８】本発明の第６実施の形態に係る圧電アクチュエ
ータの応用例である。（ａ）は、本発明の請求項５に係
る能動点字装置を示す拡大平面図である。（ｂ）〜
（ｅ）は、その点字を表示した例を示す平面図である。
（ｆ）は、図８（ｂ）に示すＧ−Ｇ断面の拡大図であ
る。FIG. 8 is an application example of the piezoelectric actuator according to the sixth embodiment of the present invention. (A) is an enlarged plan view showing an active braille device according to claim 5 of the present invention. (B) ~
(E) is a plan view showing an example in which the braille is displayed.
8F is an enlarged view of the GG cross section shown in FIG.
【図９】本発明の第７実施の形態に係る圧電アクチュエ
ータの応用例である。本発明の請求項６に係るワーク支
持装置である。（ａ）は、その平面図である。（ｂ）
は、ワークを支持した様子を示すＨ−Ｈ断面図である。FIG. 9 is an application example of the piezoelectric actuator according to the seventh embodiment of the invention. It is a work supporting device according to claim 6 of the present invention. (A) is the top view. (B)
[Fig. 4] is a cross-sectional view taken along line HH showing how a work is supported.
【図１０】手段により位相差発生位相のずれを示すサイ
ンカーブを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a sine curve showing a phase shift generated by the means.
【図１１】位相をずらす移相回路を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a phase shift circuit that shifts a phase.
１、１５ 圧電アクチュエータ素子（足）
２ 基体
２ａ 先端部
３ａ、３ｂ 圧電素子
４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ 電極
６、６ａ、６ｂ、６ｆ、６ｇ、６ｈ、１４ 側壁
６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｈ、６ｉ、６ｊ、６ｋ、９、９
ａ、９ｂ 被搬送体
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、１８ 圧電アクチュエータ
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ 心部材
９ｃ、９ｄ、９ｅ ガイド部材
１０ 能動点字装置
１１ リング
１１ａ リング上面
１２，１２ａ〜１２ｌ ピン
１２ｓ フランジ
１２ｐ ピンの頭部裏面
１４ 側壁（スリーブ）
１４ａ 下部ストッパ
１４ｂ 上部ストッパ
１７ 電線
１８ 圧電アクチュエータ
１９ ウエーハ
２０ ワーク支持装置
２１ ピン
２２ テーブル1, 15 Piezoelectric Actuator Element (Foot) 2 Base 2a Tip 3a, 3b Piezoelectric Element 4a, 4b, 5a, 5b Electrodes 6, 6a, 6b, 6f, 6g, 6h, 14 Sidewalls 6c, 6d, 6e, 6h, 6i , 6j, 6k, 9, 9
a, 9b Transported object 7a, 7b, 7c, 7d, 18 Piezoelectric actuator 8, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e Core member 9c, 9d, 9e Guide member 10 Active braille device 11 Ring 11a Ring upper surface 12, 12a- 12l pin 12s flange 12p pin head back surface 14 side wall (sleeve) 14a lower stopper 14b upper stopper 17 electric wire 18 piezoelectric actuator 19 wafer 20 work support device 21 pin 22 table
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/187 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｄ １０１Ｚ Ｆターム(参考） 5H680 AA00 AA06 BB03 BB13 BB15 BB16 BB20 BC00 BC08 BC10 CC02 CC07 DD01 DD15 DD23 DD36 DD59 DD62 DD72 DD82 DD83 DD85 DD88 FF08 FF27 FF29 FF35 FF36 GG02 GG20─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 41/187 H01L 41/18 101D 101Z F term (reference) 5H680 AA00 AA06 BB03 BB13 BB15 BB16 BB20 BC00 BC08 BC10 CC02 CC07 DD01 DD15 DD23 DD36 DD59 DD62 DD72 DD82 DD83 DD85 DD88 FF08 FF27 FF29 FF35 FF36 GG02 GG20
Claims (6)
電素子と、複数の電極とからなる圧電アクチュエータ素
子が、所定位置に複数配置された側壁と、位相差発生手
段とからなり、被搬送体を側壁に沿って所定方向に移動
させる圧電アクチュエータであって、 前記圧電素子は、前記基体と電気的接続をもって配置さ
れると共に、上部に所定の電極を備えて所定電圧が印加
可能に構成され、 前記基体は、前記圧電素子に所定電圧を印加して圧電素
子を適宜振動させることによって、基体の先端部が、た
わみ振動による上下運動、及び縦振動による伸縮運動を
同時に生起させて前記両者の運動の合成による円運動ま
たは楕円運動を行なうように構成され、 前記位相差発生手段は、前記複数の基体に備わる各々の
圧電素子の電極に印加する電流に所定の位相差を発生さ
せるべく、投入電力に対して所定の遅延をかけて前記圧
電素子に送る電流の位相を制御するように構成され、 前記複数の基体に備えられた各々の圧電素子を所定の位
相差で振動させて、基体の先端部が被搬送体と接触しな
がら繊毛運動を行なうことにより、被搬送体を移動させ
ることを特徴とする圧電アクチュエータ。1. A substrate, a piezoelectric element provided on both sides of the substrate, and a piezoelectric actuator element including a plurality of electrodes. The piezoelectric actuator element comprises a plurality of sidewalls arranged at predetermined positions and a phase difference generating means. A piezoelectric actuator for moving a carrier in a predetermined direction along a side wall, wherein the piezoelectric element is arranged in electrical connection with the base body, and is provided with a predetermined electrode on an upper portion thereof so that a predetermined voltage can be applied to the piezoelectric element. By applying a predetermined voltage to the piezoelectric element to appropriately vibrate the piezoelectric element, the tip portion of the substrate simultaneously causes vertical movement due to flexural vibration and expansion / contraction movement due to longitudinal vibration, and the two Is configured to perform a circular motion or an elliptic motion by synthesizing the motions of the plurality of bases, and the phase difference generating means applies a current applied to the electrodes of each piezoelectric element provided in the plurality of bases. In order to generate a predetermined phase difference, it is configured to control the phase of the current sent to the piezoelectric element by applying a predetermined delay to the applied power, and to control each piezoelectric element provided in the plurality of bases to a predetermined value. The piezoelectric actuator characterized in that the transferred body is moved by vibrating with the phase difference of (1) and performing cilia movement while the tip of the base body is in contact with the transferred body.
電素子と、複数の電極とからなる圧電アクチュエータ素
子が、所定位置に複数配置された側壁と、位相差発生手
段とからなり、中心部に設けられたガイド部材に沿って
所定方向に駆動する圧電アクチュエータであって、 前記圧電素子は、前記基体と電気的接続をもって配置さ
れると共に、上部に所定の電極を備えて所定電圧が印加
可能に構成され、 前記基体は、前記圧電素子に所定電圧を印加して圧電素
子を適宜振動させることによって、基体の先端部が、た
わみ振動による上下運動、及び縦振動による伸縮運動を
同時に生起させて前記両者の運動の合成による円運動ま
たは楕円運動を行なうように構成され、 前記位相差発生手段は、前記複数の基体に備わる各々の
圧電素子の電極に印加する電流に所定の位相差を発生さ
せるべく、投入電力に対して所定の遅延をかけて前記圧
電素子に送る電流の位相を制御するように構成され、 前記複数の基体に備えられた各々の圧電素子を所定の位
相差で振動させて、基体の先端部がガイド部材と接触し
ながら繊毛運動を行なうことにより自ら駆動することを
特徴とする圧電アクチュエータ。2. A base, a piezoelectric element provided on both surfaces of the base, and a piezoelectric actuator element composed of a plurality of electrodes. A piezoelectric actuator that is driven in a predetermined direction along a guide member provided in the section, wherein the piezoelectric element is arranged in electrical connection with the base body, and a predetermined electrode is provided on an upper portion to apply a predetermined voltage. The base is configured to be capable of applying a predetermined voltage to the piezoelectric element and appropriately vibrating the piezoelectric element, whereby the tip of the base simultaneously causes vertical movement due to flexural vibration and expansion / contraction movement due to longitudinal vibration. Is configured to perform a circular motion or an elliptic motion by combining the two motions, and the phase difference generating means prints on the electrodes of each piezoelectric element provided on the plurality of bases. In order to generate a predetermined phase difference in the applied current, it is configured to control the phase of the current sent to the piezoelectric element with a predetermined delay with respect to the input power, and each of the plurality of bases is provided. A piezoelectric actuator characterized in that a piezoelectric element is driven by vibrating the piezoelectric element with a predetermined phase difference and performing cilia movement while the tip portion of the base body is in contact with a guide member.
電素子と、複数の電極とからなる圧電アクチュエータ素
子が、所定位置に複数配置された心部材と、位相差発生
手段とからなり、側壁に沿って所定方向に駆動する圧電
アクチュエータであって、 前記圧電素子は、前記基体と電気的接続をもって配置さ
れると共に、上部に所定の電極を備えて所定電圧が印加
可能に構成され、 前記基体は、前記圧電素子に所定電圧を印加して圧電素
子を適宜振動させることによって、基体の先端部が、た
わみ振動による上下運動、及び縦振動による伸縮運動を
同時に生起させて前記両者の運動の合成による円運動ま
たは楕円運動を行なうように構成され、 前記位相差発生手段は、前記複数の基体に備わる各々の
圧電素子の電極に印加する電流に所定の位相差を発生さ
せるべく、投入電力に対して所定の遅延をかけて前記圧
電素子に送る電流の位相を制御するように構成され、 前記複数の基体に備えられた各々の圧電素子を所定の位
相差で振動させて、基体の先端部が側壁と接触しながら
繊毛運動を行なうことにより駆動することを特徴とする
圧電アクチュエータ。3. A base member, a piezoelectric element provided on both surfaces of the base member, and a piezoelectric actuator element including a plurality of electrodes. The core member is arranged at a predetermined position, and a phase difference generating means. A piezoelectric actuator that is driven in a predetermined direction along a side wall, wherein the piezoelectric element is arranged in electrical connection with the base body, and is provided with a predetermined electrode on an upper portion thereof so that a predetermined voltage can be applied, By applying a predetermined voltage to the piezoelectric element and appropriately vibrating the piezoelectric element, the base body simultaneously causes vertical movement due to flexural vibration and expansion / contraction movement due to longitudinal vibration at the tip portion of the base body to cause both movements of the two. The phase difference generating means is configured to perform a circular motion or an elliptic motion by combining, and the phase difference generating means applies a predetermined phase to the current applied to the electrodes of the piezoelectric elements provided in the plurality of bases. In order to generate a difference, the phase of the current sent to the piezoelectric element is delayed by a predetermined delay with respect to the input power, and the piezoelectric elements provided in the plurality of bases are provided with a predetermined phase difference. The piezoelectric actuator is characterized in that the piezoelectric actuator is driven by vibrating the substrate and performing cilia movement while the tip of the base body contacts the side wall.
電素子と、複数の電極とからなる圧電アクチュエータ素
子が、所定位置に複数配置された心部材と、位相差発生
手段とからなり、側壁の被搬送体を所定方向に移動させ
る圧電アクチュエータであって、 前記圧電素子は、前記基体と電気的接続をもって配置さ
れると共に、上部に所定の電極を備えて所定電圧が印加
可能に構成され、 前記基体は、前記圧電素子に所定電圧を印加して圧電素
子を適宜振動させることによって、基体の先端部が、た
わみ振動による上下運動、及び縦振動による伸縮運動を
同時に生起させて前記両者の運動の合成による円運動ま
たは楕円運動を行なうように構成され、 前記位相差発生手段は、前記複数の基体に備わる各々の
圧電素子の電極に印加する電流に所定の位相差を発生さ
せるべく、投入電力に対して所定の遅延をかけて前記圧
電素子に送る電流の位相を制御するように構成され、 前記複数の基体に備えられた各々の圧電素子を所定の位
相差で振動させて、基体の先端部が側壁の被搬送体と接
触しながら繊毛運動を行なうことにより移動させること
を特徴とする圧電アクチュエータ。4. A base member, a piezoelectric element provided on both surfaces of the base member, and a piezoelectric actuator element including a plurality of electrodes. The core member is provided at a predetermined position, and a phase difference generating means. A piezoelectric actuator for moving a transported object on a side wall in a predetermined direction, wherein the piezoelectric element is arranged in electrical connection with the base body, and is provided with a predetermined electrode on an upper portion thereof so that a predetermined voltage can be applied. By applying a predetermined voltage to the piezoelectric element and appropriately vibrating the piezoelectric element, the tip portion of the base element simultaneously causes vertical movement due to flexural vibration and expansion / contraction movement due to longitudinal vibration, so that both The phase difference generating means is configured to perform a circular movement or an elliptic movement by combining the movements, and the phase difference generating means is set to a current applied to an electrode of each piezoelectric element included in the plurality of bases. In order to generate the phase difference between the piezoelectric elements, a predetermined delay is applied to the applied power to control the phase of the current sent to the piezoelectric elements. A piezoelectric actuator characterized in that it is moved by vibrating with a phase difference and performing ciliary movement while the tip of the base body is in contact with the transported object on the side wall.
るアクチュエータとして、請求項１から請求項４のいず
れか一項に記載された圧電アクチュエータを用いた点字
装置であって、 所定情報を入力すると、それに応じて被搬送体が移動、
またはガイド部材に沿って駆動、または心部材が駆動、
または心部材が被搬送体を移動させることにより、所定
情報が点字となって表示されることを特徴とする能動点
字装置。5. A braille device using the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 4, as an actuator for forming each point of a character forming braille, the predetermined information When you enter, the transported object moves accordingly,
Or driven along the guide member, or driven by the core member,
Alternatively, an active Braille device in which predetermined information is displayed in Braille by moving the transported object by the core member.
て、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された
圧電アクチュエータを用いたワーク支持装置であって、 前記ワークが微小接触面積で支持されることを特徴とす
るワーク支持装置。6. A work supporting device using the piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 4 as each support for supporting the work, wherein the work is in minute contact. A work supporting device characterized by being supported by an area.
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|---|---|---|---|
| JP2001302337A JP2003111456A (en) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Piezoelectric actuator, active braille unit and work support |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001302337A JP2003111456A (en) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Piezoelectric actuator, active braille unit and work support |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003111456A true JP2003111456A (en) | 2003-04-11 |
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