JP7148905B2 - piezoelectric actuator - Google Patents

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、圧電素子の変位を変位拡大機構により拡大して所定の駆動動作を行う圧電アクチュエータに関する。 The present invention relates to a piezoelectric actuator that magnifies the displacement of a piezoelectric element with a displacement magnifying mechanism to perform a predetermined driving operation.

圧電素子に電圧を与えることにより印加電圧に応じた伸縮変位が生じる圧電アクチュエータは、エネルギー効率が高く、高速応答が可能であり、小型化、薄型化に適している等の優れた点を有しているため、種々の分野の駆動装置として適用されている。ここで、伸縮変位の縮退動作は、圧電素子が伸びた後に、本来の長さに戻ることを含む。 Piezoelectric actuators, which generate expansion and contraction displacement according to the applied voltage by applying voltage to the piezoelectric element, have advantages such as high energy efficiency, high-speed response, and suitability for miniaturization and thinning. Therefore, it is applied as a driving device in various fields. Here, the contraction action of the expansion/contraction displacement includes returning to the original length after the piezoelectric element is expanded.

しかし、圧電素子は発生する変位が数μｍから数十μｍと小さいため、圧電素子を実際のアクチュエータ等に適用する場合、圧電素子の変位を拡大する変位拡大機構が用いられている（例えば特許文献１）。 However, since the displacement generated by the piezoelectric element is as small as several μm to several tens of μm, when the piezoelectric element is applied to an actual actuator or the like, a displacement magnifying mechanism that magnifies the displacement of the piezoelectric element is used (see, for example, Patent Document 1).

特許文献１に記載された変位拡大機構付き圧電アクチュエータは、図７に示すように、圧電素子１０１および変位拡大機構１２０を有している。 A piezoelectric actuator with a displacement magnifying mechanism disclosed in Patent Document 1 has a piezoelectric element 101 and a displacement magnifying mechanism 120, as shown in FIG.

変位拡大機構１２０は、長尺状の圧電素子１０１の一端を底部に固定するＵ字状をなすベース１０２と、圧電素子１０１の他端に設けられたキャップ１０３と、第１のアーム１１３と、第２のアーム１１４とを有している。 The displacement magnifying mechanism 120 includes a U-shaped base 102 fixing one end of a long piezoelectric element 101 to the bottom, a cap 103 provided at the other end of the piezoelectric element 101, a first arm 113, and a second arm 114 .

第１のアーム１１３は、第１のヒンジ１０４を介してベース１０２の一方の先端部に接続され、第２のヒンジ１０５を介してキャップ１０３に接続されている。第１のアーム１１３は、Γ字状をなし、ベース１０２の先端部からベース１０２の側面に沿ってベース１０２の底部近傍まで延びている。一方、第２のアーム１１４は、第３のヒンジ１０６を介してベース１０２の他方の先端部に接続され、第４のヒンジ１０７を介してキャップ１０３に接続されている。第２のアーム１１４は、第のアーム１１３と左右対称に設けられている。また、第３のヒンジ１０６および第４のヒンジ１０７は、第１のヒンジ１０４および第２のヒンジ１０５と左右対称に設けられている。 The first arm 113 is connected to one end of the base 102 via a first hinge 104 and connected to the cap 103 via a second hinge 105 . The first arm 113 has a Γ shape and extends from the tip of the base 102 along the side surface of the base 102 to near the bottom of the base 102 . On the other hand, the second arm 114 is connected to the other end of the base 102 via the third hinge 106 and connected to the cap 103 via the fourth hinge 107 . The second arm 114 is provided symmetrically with the second arm 113 . Also, the third hinge 106 and the fourth hinge 107 are provided symmetrically with the first hinge 104 and the second hinge 105 .

第１のアーム１１３および第２のアーム１１４の先端の間には、ハの字を上下逆にした位置関係で第１の板ばね１１５および第２の板ばね１１６が配置されている。また、第１の板ばね１１５と第２の板ばね１１６が接合される逆ハの字の先端部分にはセンターピース１１７が接合されている。 A first leaf spring 115 and a second leaf spring 116 are arranged between the tips of the first arm 113 and the second arm 114 in a positional relationship in which the letter "V" is upside down. A center piece 117 is joined to the tip of the inverted V shape where the first leaf spring 115 and the second leaf spring 116 are joined.

圧電素子１０１に電圧が印加されて圧電素子が伸長変位すると、第１のアーム１１３および第２のアーム１１４は、各々てこ機構として動作し、第１のアーム１１３と第２のアーム１１４の先端間の距離を互いに狭めるように変位する。すると、逆ハの字をなす第１の板ばね１１５および第２の板ばね１１６はセンターピース１１７を下方向に突き出すように変位する。したがって、センターピースに出力部材を装着することにより、出力部材を、第１のヒンジ１０４～第４のヒンジ１０７および第１のアーム１１３と第２のアーム１１４により構成される第１段目の変位拡大機構と、第１の板ばね１１５および第２の板ばね１１６により構成される第２段目の変位拡大機構により大きな変位で駆動させることができる。 When a voltage is applied to the piezoelectric element 101 and the piezoelectric element is elongated and displaced, the first arm 113 and the second arm 114 each operate as a lever mechanism. are displaced so as to narrow the distance between them. Then, the first leaf spring 115 and the second leaf spring 116 forming an inverted V shape are displaced so as to protrude the center piece 117 downward. Therefore, by attaching the output member to the center piece, the output member can be moved to the first stage of displacement composed of the first hinge 104 to the fourth hinge 107 and the first arm 113 and the second arm 114. It is possible to drive with a large displacement by means of the enlargement mechanism and the second-stage displacement enlargement mechanism composed of the first leaf spring 115 and the second leaf spring 116 .

特開２００４－４８９５５号公報JP-A-2004-48955

しかしながら、特許文献１に記載されたような変位拡大機構付き圧電アクチュエータにおいては、周囲の温度に変化があった場合や、圧電素子を高い頻度で駆動して圧電素子自身からの自己発熱によって温度が上昇する場合に、圧電素子の熱膨張により、出力部材の初期位置が変化することがある。 However, in the piezoelectric actuator with a displacement magnifying mechanism as described in Patent Document 1, when there is a change in ambient temperature, or when the piezoelectric element is driven at high frequency, the temperature rises due to self-heating from the piezoelectric element itself. When rising, thermal expansion of the piezoelectric element may change the initial position of the output member.

また、圧電素子には、ステップ状の電圧や一定の電圧等を印加した後、時間経過とともに、伸び量が安定せず変化してしまうクリープと称する現象が生じる。クリープは、クローズドループ制御の場合は補正することができるが、オープンループ制御では補正することができない。 In addition, a piezoelectric element undergoes a phenomenon called creep, in which the amount of elongation is not stable and changes with the passage of time after applying a step-like voltage or a constant voltage. Creep can be corrected for closed-loop control, but not for open-loop control.

このように圧電素子の熱膨張やクリープにより出力部材の位置がずれると、出力部材を高精度で駆動することが困難になる場合がある。 If the position of the output member is displaced due to thermal expansion or creep of the piezoelectric element, it may be difficult to drive the output member with high accuracy.

したがって、本発明は、圧電素子の熱膨張やクリープによる出力部材の位置ずれを抑制することができる圧電アクチュエータを提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a piezoelectric actuator capable of suppressing displacement of an output member due to thermal expansion or creep of a piezoelectric element.

上記課題を解決するため、本発明は例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用し、本実施例は少なくとも以下の（１）～（７）を開示する。 In order to solve the above problems, the present invention employs, for example, the configurations described in the claims, and the present embodiment discloses at least the following (1) to (7).

（１）同じ方向に伸縮変位するように並列に配置され、それぞれ対応する位置に第１の端部および第２の端部を有する第１の圧電素子および第２の圧電素子と、
前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の変位を拡大し、拡大された変位を出力する変位拡大機構と、
前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に電圧を印加して、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子を伸縮駆動させる駆動部と
を備え、
前記変位拡大機構は、
中央に凹部を有するＵ字状をなし、その底部に前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の前記第１の端部を固定する固定部材と、
前記固定部材の前記凹部を挟んで一方側の側部および前記第１の圧電素子の前記第２の端部に、前記第１の圧電素子の伸縮により前記第１の圧電素子の伸縮方向と直交する方向に揺動可能に接続された第１のアームと、
前記固定部材の前記凹部を挟んで他方側の側部および前記第２の圧電素子の前記第２の端部に、前記第２の圧電素子の伸縮により前記第２の圧電素子の伸縮方向と直交する方向に揺動可能に接続された第２のアームと
を有し、
前記第１のアームと前記第２のアームの先端部に出力部材が接続され、
前記駆動部は、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子が互いに反対方向に所定の量で変位するように前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に電圧を印加し、これにより前記第１のアームと前記第２のアームが同方向にほぼ同一量変位して、前記出力部材に拡大された変位が与えられることを特徴とする圧電アクチュエータ。 (1) a first piezoelectric element and a second piezoelectric element arranged in parallel so as to expand and contract in the same direction and having first and second ends at corresponding positions;
a displacement magnifying mechanism that magnifies the displacement of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element and outputs the magnified displacement;
a driving unit that applies a voltage to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element to drive the first piezoelectric element and the second piezoelectric element to expand and contract;
The displacement magnifying mechanism is
a fixing member having a U-shape with a recess in the center and fixing the first ends of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element to the bottom of the fixing member;
By the expansion and contraction of the first piezoelectric element, the expansion and contraction direction of the first piezoelectric element is perpendicular to the expansion and contraction direction of the fixing member and the second end of the first piezoelectric element. a first arm swingably connected in a direction;
By the expansion and contraction of the second piezoelectric element, the expansion and contraction direction of the second piezoelectric element is perpendicular to the expansion and contraction direction of the second piezoelectric element. and a second arm swingably connected in the direction of
an output member is connected to the distal ends of the first arm and the second arm;
the driving unit applies a voltage to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element such that the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are displaced by a predetermined amount in opposite directions; A piezoelectric actuator according to claim 1, wherein said first arm and said second arm are thereby displaced by substantially the same amount in the same direction, and an enlarged displacement is applied to said output member.

（２）前記駆動部は、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に、一方が伸びる方向に、他方がそれに対して縮む方向に変位するように電圧を印加することを特徴とする（１）に記載の圧電アクチュエータ。 (2) The drive section applies voltages to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element such that one of them is displaced in an extending direction and the other is displaced in a contracting direction. The piezoelectric actuator according to (1).

（３）前記駆動部は、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の第１の端子に、前記駆動部の出力電圧を印加し、前記第１の圧電素子の第２の端子に前記駆動部の最小電圧を印加し、前記第２の圧電素子の第２の端子に前記駆動部の最大電圧を印加する駆動回路を有することを特徴とする（１）または（２）に記載の圧電アクチュエータ。 (3) The driving section applies the output voltage of the driving section to the first terminals of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, and applies the output voltage of the driving section to the second terminal of the first piezoelectric element. The device according to (1) or (2), further comprising a drive circuit that applies the minimum voltage of the drive section and applies the maximum voltage of the drive section to the second terminal of the second piezoelectric element. piezoelectric actuator.

（４）前記第１のアームは、それぞれ可撓性を有するヒンジを介して前記固定部材の前記一方側の側部および前記第１の圧電素子の前記第２の端部に接続され、前記第２のアームはそれぞれ可撓性を有するヒンジを介して前記固定部材の前記他方側の側部および前記第２の圧電素子の前記第２の端部に接続されていることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 (4) The first arm is connected to the one side portion of the fixing member and the second end portion of the first piezoelectric element via flexible hinges. 2 arms are connected to the other side of the fixing member and the second end of the second piezoelectric element via flexible hinges (1 ) to (3).

（５）前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に対して、それぞれ伸縮方向に圧縮力を与える第１の与圧機構および第２の与圧機構をさらに有することを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 (5) Further comprising a first pressurizing mechanism and a second pressurizing mechanism that apply compressive forces in expansion and contraction directions to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, respectively ( The piezoelectric actuator according to any one of 1) to (4).

（６）前記第１の圧電素子の前記第２の端部には、第１のキャップ部材が取り付けられ、前記第１のアームは、前記第１のキャップ部材と前記ヒンジにより連結され、
前記第２の圧電素子の前記第２の端部には、第２のキャップ部材が取り付けられ、前記第２のアームは、前記第２のキャップ部材と前記ヒンジにより連結されていることを特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 (6) a first cap member is attached to the second end of the first piezoelectric element, the first arm is connected to the first cap member by the hinge;
A second cap member is attached to the second end of the second piezoelectric element, and the second arm is connected to the second cap member by the hinge. The piezoelectric actuator according to any one of (1) to (5).

（７）前記第１のキャップ部材および前記第２のキャップ部材は、それぞれ可撓性を有するヒンジを介して連結部材により連結されていることを特徴とする（６）に記載の圧電アクチュエータ。 (7) The piezoelectric actuator according to (6), wherein the first cap member and the second cap member are connected by a connecting member via flexible hinges.

本発明によれば、熱膨張による出力部材の初期位置のずれや、圧電素子のクリープによる位置ずれを抑制することができる。 According to the present invention, displacement of the initial position of the output member due to thermal expansion and displacement due to creep of the piezoelectric element can be suppressed.

本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータを示す正面図である。1 is a front view showing a piezoelectric actuator according to one embodiment of the present invention; FIG. 図１の圧電アクチュエータを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the piezoelectric actuator of FIG. 1; 図１の圧電アクチュエータにおいて、第１の圧電素子を伸長させ、第２の圧電素子を縮退させた際の拡大された変位の方向を示す図である。2 is a diagram showing directions of enlarged displacement when a first piezoelectric element is extended and a second piezoelectric element is retracted in the piezoelectric actuator of FIG. 1; FIG. 図１の圧電アクチュエータにおいて、第１の圧電素子を縮退させ、第２の圧電素子を伸長させた際の拡大された変位の方向を示す図である。2 is a diagram showing directions of enlarged displacement when a first piezoelectric element is retracted and a second piezoelectric element is extended in the piezoelectric actuator of FIG. 1. FIG. 駆動回路の好適な例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a preferred example of a drive circuit; 圧電素子のクリープ現象を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the creep phenomenon of a piezoelectric element. 従来の変位拡大機構付き圧電アクチュエータの例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a conventional piezoelectric actuator with a displacement enlarging mechanism;

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータを示す正面図、図２は、その斜視図である。
図１に示すように、本実施形態の圧電アクチュエータ１は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３と、これらの変位を拡大する変位拡大機構１０と、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３を駆動する駆動部３０とを有する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a front view showing a piezoelectric actuator according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view thereof.
As shown in FIG. 1, the piezoelectric actuator 1 of this embodiment includes a first piezoelectric element 2 and a second piezoelectric element 3, a displacement magnifying mechanism 10 that magnifies the displacement of these elements, the first piezoelectric element 2 and and a drive unit 30 that drives the second piezoelectric element 3 .

変位拡大機構１０は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の一端を固定する固定部材１１を有している。固定部材１１は中央に凹部２４が形成されたＵ字状をなしており、凹部２４を挟んで両側が第１の側部１１ａおよび第２の側部１１ｂ、凹部２４の底が底部１１ｃとなっている。第１の圧電素子２および第２の圧電素子３は、それぞれ第１与圧機構４および第２与圧機構５により予め圧縮力が与えられた状態で凹部２４内に並列に配置されており、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の基端部（第１の端部）が固定部材１１の底部１１ｃに固定されている。第１の圧電素子２および第２の圧電素子３は、それらの長手方向である図１のＸ方向に伸縮変位するようになっている。固定部材１１は、ボルトにより基材（図示せず）に取り付けられるようになっており、厚さ方向に貫通する複数の取り付け穴２５が設けられている。なお、伸縮変位の縮退動作は、圧電素子が伸びた後に、本来の長さに戻ることを含む。 The displacement magnifying mechanism 10 has a fixing member 11 that fixes one ends of the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 . The fixing member 11 has a U shape with a recess 24 formed in the center. ing. The first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 are arranged in parallel in the recess 24 in a state in which a compressive force is applied in advance by the first pressurizing mechanism 4 and the second pressurizing mechanism 5, respectively. Base end portions (first end portions) of the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 are fixed to the bottom portion 11 c of the fixing member 11 . The first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 are adapted to expand and contract in the X direction in FIG. 1, which is their longitudinal direction. The fixing member 11 is attached to a base material (not shown) with bolts, and is provided with a plurality of attachment holes 25 penetrating in the thickness direction. In addition, the contraction operation of the expansion/contraction displacement includes returning to the original length after the piezoelectric element expands.

また、変位拡大機構１０は、さらに、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の先端部（第２の端部）にそれぞれ設けられた第１のキャップ部材１２および第２のキャップ部材１３と、第１のキャップ部材１２および固定部材１１の第１の側部１１ａの先端部にそれぞれ第１ヒンジ１４および第２ヒンジ１５を介して接続された第１のアーム１６と、第２のキャップ部材１３および固定部材１１の第２の側部１１ｂの先端部にそれぞれ第３ヒンジ１７および第４ヒンジ１８を介して接続された第２のアーム１９と、第１のキャップ部材１２および第２のキャップ部材１３を第５ヒンジ２１および第６ヒンジ２２を介して連結する連結部材２３とを有している。第１のアーム１６および第２のアーム１９は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の長手方向に沿って延びており、同じ長さを有している。 Further, the displacement magnifying mechanism 10 further includes a first cap member 12 and a second cap member provided at the tip (second end) of the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3, respectively. 13, a first arm 16 connected to the distal ends of the first side portions 11a of the first cap member 12 and the fixing member 11 via a first hinge 14 and a second hinge 15, respectively; A second arm 19 connected to the distal ends of the second side portions 11b of the cap member 13 and the fixing member 11 via a third hinge 17 and a fourth hinge 18, respectively; and a connecting member 23 that connects the cap member 13 via the fifth hinge 21 and the sixth hinge 22 . The first arm 16 and the second arm 19 extend along the longitudinal direction of the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 and have the same length.

第１のアーム１６は、第１ヒンジ１４および第２ヒンジ１５が接続された基端部１６ａと基端部１６ａに着脱自在に取り付けられた長尺状の先端部１６ｂを有している。また、第２のアーム１９も同様に、第３ヒンジ１７および第４ヒンジ１８に接続された基端部１９ａと基端部１９ａに着脱自在に取り付けられた長尺状の先端部１９ｂとを有する。先端部１６ｂおよび１９ｂとしては、必要な変位に応じて種々の長さのものを用いることができる。 The first arm 16 has a base end portion 16a to which the first hinge 14 and the second hinge 15 are connected, and an elongated distal end portion 16b detachably attached to the base end portion 16a. Similarly, the second arm 19 also has a base end portion 19a connected to the third hinge 17 and the fourth hinge 18 and an elongated distal end portion 19b detachably attached to the base end portion 19a. . Tips 16b and 19b can be of various lengths depending on the displacement required.

なお、第１～第６ヒンジ１４，１５，１７，１８，２１，２２は、可撓性を有する材料によって形成さている。 The first to sixth hinges 14, 15, 17, 18, 21, 22 are made of flexible material.

第１のアーム１６は、第１の圧電素子２の伸縮変位により、Ｙ方向、すなわちＡ方向およびＢ方向に揺動可能となっている。すなわち、第１のアーム１６は、第１の圧電素子２が伸長した際には、第２ヒンジ１５が支点、第１ヒンジ１４が力点、第１のアーム１６の先端部が作用点となって、第１のアーム１６の先端には、てこの原理により第１の圧電素子２の変位方向であるＸ方向と直交するＹ方向に沿った矢印Ａ方向に拡大した変位が現れる。また、第１の圧電素子２が縮退した際には、同様の原理により、第１のアーム１６の先端部には、矢印Ａと反対の矢印Ｂの方向に拡大された変位が現れる。 The first arm 16 can swing in the Y direction, that is, in the A direction and the B direction, due to the expansion and contraction displacement of the first piezoelectric element 2 . That is, when the first piezoelectric element 2 is extended, the first arm 16 has the second hinge 15 as the fulcrum, the first hinge 14 as the force, and the tip of the first arm 16 as the point of action. , at the tip of the first arm 16, an expanded displacement appears in the direction of arrow A along the Y direction orthogonal to the X direction, which is the displacement direction of the first piezoelectric element 2, due to the principle of leverage. Further, when the first piezoelectric element 2 is contracted, the distal end portion of the first arm 16 is magnified in the direction of the arrow B opposite to that of the arrow A due to the same principle.

一方、第２のアーム１９は、第２の圧電素子３の伸縮変位により、Ｙ方向、すなわちＡ方向およびＢ方向に揺動可能となっている。すなわち、第２のアーム１９は、第２の圧電素子３が伸長した際には、第４ヒンジ１８が支点、第３ヒンジ１７が力点、第２のアーム１９の先端部が作用点となって、第２のアーム１９の先端には、てこの原理により第２の圧電素子３の変位方向と直交する矢印Ｂ方向に拡大した変位が現れる。また、第２の圧電素子３が縮退した際には、同様の原理により、第２のアーム１９の先端部には、矢印Ｂと反対の矢印Ａの方向に拡大された変位が現れる。 On the other hand, the second arm 19 can swing in the Y direction, that is, in the A direction and the B direction, due to the expansion and contraction displacement of the second piezoelectric element 3 . That is, when the second piezoelectric element 3 is extended, the second arm 19 has the fourth hinge 18 as the fulcrum, the third hinge 17 as the force, and the tip of the second arm 19 as the point of action. , at the tip of the second arm 19, an enlarged displacement appears in the direction of arrow B orthogonal to the displacement direction of the second piezoelectric element 3 due to the principle of leverage. Further, when the second piezoelectric element 3 is retracted, the distal end portion of the second arm 19 is magnified in the direction of the arrow A opposite to that of the arrow B due to the same principle.

このとき、第１のアーム１６と第２のアーム１９は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３が互いに反対方向に所定量で変位することにより、同じ方向にほぼ同一量の変位で揺動するようになっている。 At this time, the first arm 16 and the second arm 19 are displaced in the same direction by substantially the same amount because the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 are displaced by a predetermined amount in opposite directions. It is designed to oscillate at

第１のアーム１６の先端部および第２のアーム１９の先端部には、装着部材６１および６２により、Ｙ方向に延びる出力部材６０が装着されている。 An output member 60 extending in the Y direction is attached to the tip of the first arm 16 and the tip of the second arm 19 by attachment members 61 and 62 .

なお、固定部材１１、第１のキャップ部材１２および第２のキャップ部材１３、ヒンジ１４，１５，１７，１８，２１，２２、第１のアーム１６、第２のアーム１９、連結部材２３からなる変位拡大機構１０は、ワイヤカット放電加工等の一体加工手段により作製することができる。また、変位拡大機構１０を構成する材料としては、インバー合金、スーパーインバー合金、ステンレス鋼等、熱膨張が小さく、比較的熱伝導性のよい材料を挙げることができる。 The fixed member 11 , the first cap member 12 and the second cap member 13 , the hinges 14 , 15 , 17 , 18 , 21 , 22 , the first arm 16 , the second arm 19 , and the connecting member 23 . The displacement magnifying mechanism 10 can be manufactured by integral processing means such as wire cut electrical discharge machining. Further, as a material for composing the displacement magnifying mechanism 10, materials such as Invar alloy, Super Invar alloy, stainless steel, etc., which have small thermal expansion and relatively good thermal conductivity can be used.

第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に反対方向に所定の量で変位するように電圧を印加することにより、変位拡大機構１０の第１のアーム１６および第２のアーム１９をＡ方向またはＢ方向の同じ方向にほぼ同じ量変位させることができ、数倍～数十倍程度に拡大したＹ方向の変位を出力部材６０に伝達することができる。 By applying a voltage to the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 so that they are displaced by a predetermined amount in opposite directions, the first arm 16 and the second arm 19 of the displacement enlarging mechanism 10 are moved to A It can be displaced by substantially the same amount in the same direction as the direction or the B direction, and the displacement in the Y direction magnified several times to several tens of times can be transmitted to the output member 60 .

第１の圧電素子２および第２の圧電素子３は、同じ材料からなっており、同じ大きさを有している。これらは、板状（例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍ）の圧電体が電極を挟んで複数積層されて全体として直方体（例えば４０ｍｍの長さ）として構成されている。第１の圧電素子２および第２の圧電素子３は、側面に電圧を印加するための電気端子（図示せず）を備えており、この電気端子間に電圧が印加されることにより、伸縮するように構成されている。圧電体を構成する圧電材料としては、圧電効果を有するセラミック材料が用いられ、そのような材料として、典型的にはチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３；ＰＺＴ）を挙げることができる。圧電素子２および３の形状は直方体に限らず、例えば三角柱や六角柱等の多角柱であっても、円柱であってもよい。 The first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 are made of the same material and have the same size. A plurality of plate-shaped (for example, 10 mm×10 mm) piezoelectric bodies are laminated with electrodes interposed therebetween to form a rectangular parallelepiped (for example, a length of 40 mm) as a whole. The first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 have electrical terminals (not shown) for applying voltage to their side surfaces, and expand and contract when a voltage is applied between the electrical terminals. is configured as As a piezoelectric material constituting the piezoelectric body, a ceramic material having a piezoelectric effect is used, and a typical example of such a material is lead zirconate titanate (Pb(Zr, Ti)O 3 ; PZT). can be done. The shape of the piezoelectric elements 2 and 3 is not limited to a rectangular parallelepiped, and may be a polygonal prism such as a triangular prism or a hexagonal prism, or a circular column.

第１の与圧機構４および第２の与圧機構５は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の伸縮方向に予め圧縮力が与えられるように構成されている。圧電素子は、脆性材料であるセラミックス材料で構成されており、引張り力に対して弱いことから、予め圧縮力を与えることが重要である。 The first pressurizing mechanism 4 and the second pressurizing mechanism 5 are configured such that a compressive force is applied in advance in the expansion and contraction directions of the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 . Since the piezoelectric element is made of a ceramic material, which is a brittle material, and is weak against tensile force, it is important to apply a compressive force in advance.

第１の与圧機構４は、例えば、第１の圧電素子２の一端面および他端面に固定される一対のヘッドピース４０ａ，４０ｂと、一対のヘッドピース４０ａ，４０ｂ間に架け渡されるように設けられた圧縮力付与部材４１とを有している。また、第２の与圧機構５は、例えば、第２の圧電素子３の一端面および他端面に固定される一対のヘッドピース５０ａ，５０ｂと、一対のヘッドピース５０ａ，５０ｂ間に架け渡されるように設けられた圧縮力付与部材５１とを有している。この第１および第２の与圧機構４および５により、第１および第２の圧電素子２および３から生じる力に対して１／５～１／２程度の圧縮力を与える。圧縮力付与部材４１、５１は例えば２本である。 The first pressurizing mechanism 4 is, for example, a pair of head pieces 40a and 40b fixed to one end surface and the other end surface of the first piezoelectric element 2, and a pair of head pieces 40a and 40b so as to span between the pair of head pieces 40a and 40b. and a compression force applying member 41 provided. The second pressurizing mechanism 5 is, for example, a pair of head pieces 50a and 50b fixed to one end surface and the other end surface of the second piezoelectric element 3, and bridged between the pair of head pieces 50a and 50b. It has a compressive force applying member 51 provided as follows. The first and second pressurizing mechanisms 4 and 5 apply compressive force of about 1/5 to 1/2 of the force generated by the first and second piezoelectric elements 2 and 3. As shown in FIG. For example, there are two compressive force applying members 41 and 51 .

第１および第２の与圧機構４および５を構成する材料としては、圧縮力付与可能な剛性を有し、比較的強度が高く、さらに耐候性や耐食性に優れ、熱膨張係数が小さいものが好ましい。このような材料としては、インバー合金、スーパーインバー合金、炭素繊維、ステンレス鋼を挙げることができる。 The material constituting the first and second pressurizing mechanisms 4 and 5 should be rigid enough to apply compressive force, relatively high in strength, excellent in weather resistance and corrosion resistance, and small in coefficient of thermal expansion. preferable. Such materials include Invar alloys, Super Invar alloys, carbon fiber, and stainless steel.

なお、与圧機構を設けずに変位拡大機構に与圧機構としての機能をもたせてもよい。 The displacement enlarging mechanism may function as a pressurizing mechanism without providing the pressurizing mechanism.

駆動部３０は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に所定の電圧を印加して充放電させることによりこれらを伸縮駆動するドライバー３１と、ドライバー３１に第１の圧電素子２および第２の圧電素子３を伸縮させるための指令を与える制御部３２とを有している。ドライバー３１は、電源と駆動回路とを有している。駆動部３０は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に、一方が伸びる方向に、他方がそれに対して縮む方向に変位するように電圧を印加することができる。 The driving unit 30 includes a driver 31 that drives the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 to expand and contract by applying a predetermined voltage to the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 to charge and discharge them. and a control unit 32 for giving a command for expanding and contracting the second piezoelectric element 3 . The driver 31 has a power supply and a drive circuit. The drive unit 30 can apply a voltage to the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 so that one is displaced in the extending direction and the other is displaced in the contracting direction.

このように構成される圧電アクチュエータ１においては、駆動部３０の制御部３２からの指令に基づきドライバー３１が第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に所定の電圧を与えることにより、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３がＸ方向に伸縮変位し、それにともなって、変位拡大機構１０により出力部材６０に対して拡大された変位が出力される。 In the piezoelectric actuator 1 configured as described above, the driver 31 applies a predetermined voltage to the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 based on a command from the control unit 32 of the drive unit 30, thereby The first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 expand and contract in the X-direction, and along with this, the displacement magnifying mechanism 10 outputs magnified displacement to the output member 60 .

このとき駆動部３０は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に互いに反対方向に所定の量で変位するように電圧を印加する。具体的には、図３に示すように、第１の圧電素子２が所定量伸長変位したときに、第２の圧電素子３は所定量縮退変位し、これにともなって、第１のアーム１６および第２のアーム１９の先端部が圧電素子の変位量の数倍から数十倍の変位量でＡ方向に変位する。逆に、図４に示すように、第１の圧電素子２が所定量縮退変位したときに、第２の圧電素子３は伸長変位し、これにともなって、第１のアーム１６および第２のアーム１９の先端部が圧電素子の変位量の数倍から数十倍の変位量でＢ方向に変位する。このとき、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に互いに反対方向に所定の量で変位するように所定波形の電圧を印加して、第１のアーム１６および第２のアーム１９をほぼ同一量変位させることができ、出力部材６０にＡ方向またはＢ方向の拡大された変位を与えることができる。 At this time, the drive unit 30 applies a voltage to the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 so that they are displaced by a predetermined amount in opposite directions. Specifically, as shown in FIG. 3, when the first piezoelectric element 2 is elongated by a predetermined amount, the second piezoelectric element 3 is retracted by a predetermined amount. And the distal end portion of the second arm 19 is displaced in the A direction by a displacement amount several times to several tens of times as large as the displacement amount of the piezoelectric element. Conversely, as shown in FIG. 4, when the first piezoelectric element 2 is contracted by a predetermined amount, the second piezoelectric element 3 is elongated, and accordingly the first arm 16 and the second arm 16 are displaced. The distal end portion of the arm 19 is displaced in the B direction by a displacement amount several times to several tens of times the displacement amount of the piezoelectric element. At this time, a voltage having a predetermined waveform is applied to the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 so that they are displaced in opposite directions by a predetermined amount, thereby moving the first arm 16 and the second arm 19. Approximately the same amount of displacement can be provided, and the output member 60 can be provided with magnified displacement in the A direction or the B direction.

例えば、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に、一方が伸びる方向に、他方がそれに対して縮む方向に変位するように電圧を印加することにより、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３を互いに反対方向に所定の量で変位させることができる。このときの基準電圧は、最低電圧で圧電素子が正常動作するように所定のプラス電圧に適宜設定すればよい。 For example, by applying a voltage to the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 so that one is displaced in the direction of extension and the other in the direction of contraction, the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 are displaced. The two piezoelectric elements 3 can be displaced by a predetermined amount in opposite directions. The reference voltage at this time may be appropriately set to a predetermined plus voltage so that the piezoelectric element can operate normally at the lowest voltage.

印加電圧は、基準電圧に対して＋方向および－方向に同じ大きさの一定周期の波形、一定周期であって＋方向と－方向で値が異なる波形や、周期的であっても一定周期でない波形、周期的でない波形等、圧電アクチュエータにより実現しようとする動作に応じて任意の波形のものを用いることができる。 The applied voltage has a constant period waveform with the same magnitude in the + and - directions with respect to the reference voltage, a constant period waveform with different values in the + and - directions, or a periodic waveform but not a constant period. Arbitrary waveforms, such as waveforms, non-periodic waveforms, etc., can be used depending on the operation to be achieved by the piezoelectric actuator.

常に第１の圧電素子２および第２の圧電素子３が反対方向に所定の量で変位するような電圧を与えることができる駆動回路としては、図５に示すようなものを好適に用いることができる。 As a driving circuit capable of applying a voltage such that the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 are always displaced in opposite directions by a predetermined amount, the one shown in FIG. 5 can be preferably used. can.

図５の駆動回路は、アンプ７０を有する。アンプ７０は入力端子７１を有し、入力端子７１には、例えば０～１０Ｖの電圧が入力される（Ｖｉｎ）。本例では、アンプ７０は入力電圧を２０倍に増幅し、増幅された電圧は出力端子７２から出力される（Ｖｏｕｔ）。出力端子７２に接続される電圧は、配線７４を介して第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の第１の端子に印加される。また、第１の圧電素子２の第２の端子は最小電圧（接地電位（０Ｖ））であり、第２の圧電素子３の他方の端子には、アンプ７０の最大電圧出力端子７３から常に最大電圧である２００Ｖの電圧が印加される。このようにすることにより、基準電圧を１００Ｖにして、常に第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に逆方向の電圧が印加され、第１の圧電素子２および第２の圧電素子を反対方向に所定の量で変位させることができる。 The drive circuit of FIG. 5 has an amplifier 70 . The amplifier 70 has an input terminal 71 to which a voltage of 0 to 10 V, for example, is input (V in ). In this example, amplifier 70 amplifies the input voltage by a factor of 20, and the amplified voltage is output from output terminal 72 (V out ). A voltage connected to the output terminal 72 is applied to the first terminals of the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 via the wiring 74 . The second terminal of the first piezoelectric element 2 is at the minimum voltage (ground potential (0 V)), and the other terminal of the second piezoelectric element 3 always has the maximum voltage from the maximum voltage output terminal 73 of the amplifier 70 . A voltage of 200 V is applied. By doing so, the reference voltage is set to 100 V, and the voltage in the opposite direction is always applied to the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3, and the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element are energized. It can be displaced by a predetermined amount in the opposite direction.

ところで、圧電アクチュエータ１を動作させる際に、周囲の温度変化があった場合や、圧電素子を高い頻度で駆動して圧電素子自身からの自己発熱によって温度が上昇する場合に、熱膨張により圧電素子の長さが変化する。その際に、上記特許文献１に示したような従来の圧電アクチュエータでは、圧電素子の長さの変化により、出力部材の初期位置は変化する。 By the way, when the piezoelectric actuator 1 is operated, if there is a change in ambient temperature, or if the piezoelectric element is driven at high frequency and the temperature rises due to self-heating from the piezoelectric element itself, the piezoelectric element will be damaged by thermal expansion. length changes. At that time, in the conventional piezoelectric actuator as disclosed in Patent Document 1, the initial position of the output member changes due to the change in the length of the piezoelectric element.

これに対し、本実施形態の圧電アクチュエータ１では、熱膨張により第１の圧電素子２と第２の圧電素子３の長さが変化しても、それぞれ第１のアーム１６および第２のアーム１９を介して拡大された変位が反対方向で同一量となり、その変動がキャンセルされる。そのため、出力部材６０の初期位置の変化をほぼゼロとすることができる。 On the other hand, in the piezoelectric actuator 1 of the present embodiment, even if the lengths of the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3 change due to thermal expansion, the first arm 16 and the second arm 19, respectively. The displacement magnified through is the same amount in the opposite direction, canceling the variation. Therefore, the change in the initial position of the output member 60 can be made substantially zero.

また、圧電素子には、図６に示すように、ステップ状の電圧や一定の電圧等を印加した後、時間経過とともに、伸び量が安定せず変化してしまうクリープと称する現象が生じる。クリープ速度は時間対数的に減少する。クリープ現象は、クローズドループ制御の場合は補正することができるが、オープンループ制御では補正することができない。したがって、上記特許文献１に示したような従来の圧電アクチュエータでは、フィードバック制御による対策を講じる必要があるが、制御が複雑になる。 In addition, as shown in FIG. 6, the piezoelectric element undergoes a phenomenon called creep, in which the amount of elongation is not stable and changes with the passage of time after applying a step-like voltage or a constant voltage. The creep rate decreases logarithmically with time. Creep can be corrected for closed-loop control, but not for open-loop control. Therefore, in the conventional piezoelectric actuator as shown in Patent Document 1, it is necessary to take countermeasures by feedback control, but the control becomes complicated.

これに対し、本実施形態の圧電アクチュエータ１では、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３にクリープが生じても、これらは互いに反対方向に変位するため、クリープによる長さ変化が相殺され、クリープ現象による位置ずれを軽減することができる。このため、クローズドループ制御を行う必要がない。
本発明によれば、第１の圧電素子と第２の圧電素子とを互いに反対方向に所定の量で変位するように第１の圧電素子および第２の圧電素子に電圧を印加し、第１のアームおよび第２のアームを第１の圧電素子および第２の圧電素子の伸縮方向と直交する同方向にほぼ同一量変位して、出力部材に拡大した変位を与えるので、熱膨張による出力部材の初期位置のずれや、圧電素子のクリープによる位置ずれを抑制することができる。
On the other hand, in the piezoelectric actuator 1 of the present embodiment, even if creep occurs in the first piezoelectric element 2 and the second piezoelectric element 3, they are displaced in opposite directions to each other. It is possible to reduce misalignment due to the creep phenomenon. Therefore, there is no need to perform closed loop control.
According to the present invention, a voltage is applied to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element so that the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are displaced in opposite directions by a predetermined amount. and the second arm are displaced by substantially the same amount in the same direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element to give an enlarged displacement to the output member. It is possible to suppress displacement of the initial position of the piezoelectric element and displacement due to creep of the piezoelectric element.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では圧電素子を与圧機構により予め圧縮力を与えた例を示したが、与圧機構は必須ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be modified in various ways. For example, in the above embodiment, an example in which a compressive force is applied to the piezoelectric element in advance by a pressurizing mechanism is shown, but the pressurizing mechanism is not essential.

また、変位拡大機構は、上記実施形態に限定されるものではなく、並列に配置された２つの圧電素子の伸縮変位を、拡大して変位方向に直交する方向の変位として出力するものであればよく、例えば、特許文献１のように、圧電素子を固定する固定部材の側面に沿って底部に延びるアームを有するものであってもよい。 Further, the displacement magnifying mechanism is not limited to the above-described embodiment, and any mechanism that magnifies the expansion and contraction displacement of two piezoelectric elements arranged in parallel and outputs the displacement in the direction perpendicular to the displacement direction can be used. For example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100000, it may have an arm extending to the bottom along the side surface of a fixing member that fixes the piezoelectric element.

１；圧電アクチュエータ
２；第１の圧電素子
３；第２の圧電素子
４；第１の与圧機構
５；第２の与圧機構
１０；変位拡大機構
１１；固定部材
１１ａ；第１の側部
１１ｂ；第２の側部
１１ｃ；底部
１１ｄ；凹部
１２，１３；キャップ部材
１４，１５，１７，１８，２１，２２；ヒンジ
１６；第１のアーム
１９；第２のアーム
２３；連結部材
２４；凹部
３０；駆動部
６０；出力部材
７０；アンプ
７１；入力端子
７２；出力端子
７３；最大電圧出力端子
７４，７５；配線 Reference Signs List 1; piezoelectric actuator 2; first piezoelectric element 3; second piezoelectric element 4; first pressurizing mechanism 5; second pressurizing mechanism 10; recesses 12, 13; cap members 14, 15, 17, 18, 21, 22; hinge 16; first arm 19; drive unit 60; output member 70; amplifier 71; input terminal 72; output terminal 73; maximum voltage output terminals 74, 75;

Claims (8)

第１の圧電素子と、
前記第１の圧電素子と並列に配置される 第２の圧電素子と、
前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に電圧を印加して、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子を伸縮駆動させる駆動部と、
前記第１の圧電素子の第１の基端部および前記第２の圧電素子の第２の基端部を固定する固定部材と、
前記第１の圧電素子の前記第１の基端部の反対側にある第１の先端部に、 前記第１の圧電素子の伸縮により前記第１の圧電素子の伸縮方向と直交する方向に揺動可能に接続された第１のアームと、
前記第２の圧電素子の前記第２の基端部の反対側にある第２の先端部に、 前記第２の圧電素子の伸縮により前記第２の圧電素子の伸縮方向と直交する方向に揺動可能に接続された第２のアームと、
を有し、
前記第１のアームと前記第２のアームの先端部に出力部材が接続され、
前記駆動部は、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子が互いに反対方向に変位するように前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に電圧を印加し、これにより前記第１のアームと前記第２のアームが同じ向きに変位して、前記出力部材に対して、前記第１の圧電素子の伸縮方向及び前記第２の圧電素子の伸縮方向と直交する方向に拡大された変位が与えられる
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。 a first piezoelectric element;
arranged in parallel with the first piezoelectric element a second piezoelectric element;
a driving unit that applies a voltage to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element to drive the first piezoelectric element and the second piezoelectric element to expand and contract;
a fixing member that fixes the first base end portion of the first piezoelectric element and the second base end portion of the second piezoelectric element;
at a first distal end opposite to the first proximal end of the first piezoelectric element, a first arm connected so as to be able to swing in a direction orthogonal to the direction of expansion and contraction of the first piezoelectric element due to expansion and contraction of the first piezoelectric element;
at a second distal end opposite to the second proximal end of the second piezoelectric element, a second arm connected so as to be able to swing in a direction orthogonal to the direction of expansion and contraction of the second piezoelectric element due to expansion and contraction of the second piezoelectric element;
has
an output member is connected to the distal ends of the first arm and the second arm;
The driving section applies a voltage to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element so that the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are displaced in directions opposite to each other. 1 arm and said second armin the same directiondisplaced to the output memberOn the other hand, in a direction orthogonal to the expansion/contraction direction of the first piezoelectric element and the expansion/contraction direction of the second piezoelectric elementgiven a magnified displacement
A piezoelectric actuator characterized by: 前記駆動部は、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に、一方が伸びる方向に、他方がそれに対して縮む方向に変位するように電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。 2. The drive section applies voltages to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element such that one of them is displaced in an extending direction and the other is displaced in a contracting direction. The piezoelectric actuator according to . 前記駆動部は、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の第１の端子に、前記駆動部の出力電圧を印加し、前記第１の圧電素子の第２の端子に前記駆動部の最小電圧を印加し、前記第２の圧電素子の第２の端子に前記駆動部の最大電圧を印加する駆動回路を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータ。 The driving section applies an output voltage of the driving section to the first terminals of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, and applies the output voltage of the driving section to the second terminal of the first piezoelectric element. 3. The piezoelectric actuator according to claim 1, further comprising a driving circuit that applies a minimum voltage of 100 to the second terminal of the second piezoelectric element and applies a maximum voltage of the driving section to the second terminal of the second piezoelectric element. 前記固定部材はＵ字状の形状をしており、前記第１の圧電素子の前記第１の基端部および前記第２の圧電素子の前記第２の基端部は、前記Ｕ字状の底部で前記固定部材と固定されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。 The fixing member is U-shaped, and the first base end portion of the first piezoelectric element and the second base end portion of the second piezoelectric element are arranged in the U-shape. 4. The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the bottom portion is fixed to the fixing member. 前記第１のアームは、第１のヒンジを介して前記第１の圧電素子の前記第１の先端部および第２のヒンジを介して前記固定部材の前記Ｕ字状の形状の一方側の側部に接続され、
前記第２のアームは、第３のヒンジを介して前記第２の圧電素子の前記第２の先端部および第４のヒンジを介して前記固定部材の前記Ｕ字状の形状の他方側の側部に接続されている
ことを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータ。 The first arm is connected to the first tip of the first piezoelectric element through a first hinge and one side of the U-shaped fixing member through a second hinge. connected to the
The second arm is connected to the second tip of the second piezoelectric element through a third hinge and the other side of the U-shaped fixing member through a fourth hinge. 5. The piezoelectric actuator according to claim 4, wherein the piezoelectric actuator is connected to a section . 前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に対して、それぞれ伸縮方向に圧縮力を与える第１の与圧機構および第２の与圧機構をさらに有する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。 1, further comprising a first pressurizing mechanism and a second pressurizing mechanism that apply compressive forces in expansion and contraction directions to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, respectively. The piezoelectric actuator according to claim 5. 前記第１の圧電素子の前記第１の先端部には、第１のキャップ部材が取り付けられ、前記第１のアームは、前記第１のキャップ部材と前記第１のヒンジにより連結され、
前記第２の圧電素子の前記第２の先端部には、第２のキャップ部材が取り付けられ、前記第２のアームは、前記第２のキャップ部材と前記第３のヒンジにより連結されている
ことを特徴とする請求項５または請求項５を引用する請求項６に記載の圧電アクチュエータ。 A first cap member is attached to the first tip of the first piezoelectric element, the first arm is connected to the first cap member and the first hinge,
A second cap member is attached to the second tip of the second piezoelectric element, and the second arm is connected to the second cap member by the third hinge. The piezoelectric actuator according to claim 5 or claim 6 quoting claim 5, characterized by: 前記第１のキャップ部材および前記第２のキャップ部材は、それぞれ第５および第６のヒンジを介して連結部材により連結されている
ことを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータ。 8. The piezoelectric actuator according to claim 7, wherein the first cap member and the second cap member are connected by a connecting member via fifth and sixth hinges, respectively.
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