JPH0150192B2 - - Google Patents
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- JPH0150192B2 JPH0150192B2 JP60015073A JP1507385A JPH0150192B2 JP H0150192 B2 JPH0150192 B2 JP H0150192B2 JP 60015073 A JP60015073 A JP 60015073A JP 1507385 A JP1507385 A JP 1507385A JP H0150192 B2 JPH0150192 B2 JP H0150192B2
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- JP
- Japan
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- displacement
- machine frame
- piezoelectric element
- fulcrum
- actuator
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Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 47
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 12
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229920003319 Araldite® Polymers 0.000 description 1
- 229910000639 Spring steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/04—Constructional details
- H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
Landscapes
- Impact Printers (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、積層型圧電素子の縦効果を利用し
て電気的エネルギを機械的エネルギに変換する主
としてプリンタや電子機器等に使用される往復動
直線変位の圧電素子を用いたアクチユエータに関
し、特に、その機械変位増幅部のうち挺子支点部
の改良に係る変位系の剛性向上に関するものであ
る。
て電気的エネルギを機械的エネルギに変換する主
としてプリンタや電子機器等に使用される往復動
直線変位の圧電素子を用いたアクチユエータに関
し、特に、その機械変位増幅部のうち挺子支点部
の改良に係る変位系の剛性向上に関するものであ
る。
従来のこの種のアクチユエータを第５図につい
て説明する。
て説明する。
第５図ａおよびｂは、正面図および側面図を示
し、１は、機枠、２は機械的変位増幅部であり、
機枠１と機械的変位増幅部２とは例えばばね鋼等
の材料で一体にプレス成形される。機械的変位増
幅部２は、第一の挺子部２ａと第二の挺子部２ｂ
の二段機構と弾性ヒンジ又はばね等を備えた支点
部３ａ，３ｂ，３ｃとを有する。
し、１は、機枠、２は機械的変位増幅部であり、
機枠１と機械的変位増幅部２とは例えばばね鋼等
の材料で一体にプレス成形される。機械的変位増
幅部２は、第一の挺子部２ａと第二の挺子部２ｂ
の二段機構と弾性ヒンジ又はばね等を備えた支点
部３ａ，３ｂ，３ｃとを有する。
前記機械的変位増幅部２の第一の挺子部２ａの
基端２ｃと機枠１の底部壁の内平面１ａとの間に
圧電素子４を嵌挿してアラルダイト（商品名）等
の接着剤を塗着して固定する。尚、５は、アクチ
ユエータ実装時の取付孔である。
基端２ｃと機枠１の底部壁の内平面１ａとの間に
圧電素子４を嵌挿してアラルダイト（商品名）等
の接着剤を塗着して固定する。尚、５は、アクチ
ユエータ実装時の取付孔である。
このように構成されたアクチユエータの動作
は、圧電素子４に電圧を印加すると、圧電素子４
の一端は機枠１の底部壁の内平面１ａに固定され
ているから、第５図ａに示すように矢印方向に変
位力が発生して機械的変位増幅部２の基端２ｃを
押圧する。この変位は、機械的変位増幅部２に伝
達して変位拡大され変位伝達腕６を矢印方向に変
位運動させる。この時、支点部３ａ，３ｂ，３ｃ
を基端とした挺子腕長により次のように変位拡大
される。機械的変位増幅部２による変位＝圧電素
子変位×ｄ／ｃ×ｆ／ｅのように支点部３ａ，３ｂ，３ ｃを基端とした腕長比により変位を拡大増幅する
こととなる。
は、圧電素子４に電圧を印加すると、圧電素子４
の一端は機枠１の底部壁の内平面１ａに固定され
ているから、第５図ａに示すように矢印方向に変
位力が発生して機械的変位増幅部２の基端２ｃを
押圧する。この変位は、機械的変位増幅部２に伝
達して変位拡大され変位伝達腕６を矢印方向に変
位運動させる。この時、支点部３ａ，３ｂ，３ｃ
を基端とした挺子腕長により次のように変位拡大
される。機械的変位増幅部２による変位＝圧電素
子変位×ｄ／ｃ×ｆ／ｅのように支点部３ａ，３ｂ，３ ｃを基端とした腕長比により変位を拡大増幅する
こととなる。
次に、圧電素子４の電圧印加を遮断することに
よつて機械的変位増幅部２の変位は、すみやかに
減衰して元の状態に復帰する。
よつて機械的変位増幅部２の変位は、すみやかに
減衰して元の状態に復帰する。
しかしながら、このような従来の圧電素子を用
いたアクチユエータの機械的変位増幅部２におい
て、挺子の支点部に弾性ヒンジ又はばね等を使用
すると、例えば、ドツトプリンタのように衝撃力
を活用するものには問題がなく安定した作動を行
うが、アクチユエータとして変位を外部に伝達す
る変位途上に負荷がある用途（例えば別の可動部
を変位させる等）に対しては負荷による弾性ヒン
ジ又はばね等へ変形が発生して所望の変位が得ら
れないという問題点があつた。
いたアクチユエータの機械的変位増幅部２におい
て、挺子の支点部に弾性ヒンジ又はばね等を使用
すると、例えば、ドツトプリンタのように衝撃力
を活用するものには問題がなく安定した作動を行
うが、アクチユエータとして変位を外部に伝達す
る変位途上に負荷がある用途（例えば別の可動部
を変位させる等）に対しては負荷による弾性ヒン
ジ又はばね等へ変形が発生して所望の変位が得ら
れないという問題点があつた。
この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、機械的変位増幅部２の最も変
位の大きい第二の挺子部２ｂの支点部を形成する
突起部７の剛性を高め変位系の最大応力による機
械的変位増幅部２の制限を大幅に向上させ大きな
変位を外部に伝達可能とする圧電素子を用いたア
クチユエータを提供することを目的とする。同一
構成は同一符号で示し、 以下、この発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。
てなされたもので、機械的変位増幅部２の最も変
位の大きい第二の挺子部２ｂの支点部を形成する
突起部７の剛性を高め変位系の最大応力による機
械的変位増幅部２の制限を大幅に向上させ大きな
変位を外部に伝達可能とする圧電素子を用いたア
クチユエータを提供することを目的とする。同一
構成は同一符号で示し、 以下、この発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第１図ａおよびｂは、この発明の正面図および
側面図あつて、１は一側部と他側部を有する略Ｕ
字形の機枠、４は印加される電圧に応じて圧電効
果により寸法歪を発生する圧電素子であり、機枠
１の一側部の内端面（内平面１ａ）に一端を固定
する。２は、圧電素子４の他端に一端２ｃを固定
し他端に変位伝達腕６を固定して、機枠１の他側
部を挾んで配置した略Ｕ字形の変位増幅部であ
る。この変位増幅部２は、圧電素子４に固定され
た一端２ｃに設けられた支点部３ａおよび機枠１
の他側部の内端面に接続された支点部３ｂとを有
する第一の挺子部２ａと、第一の挺子部２ａに連
続し機枠１の他側部先端の外端面に対向する部位
に下方に突出する突起７（以下支点部という）を
形成した第２の挺子部２ｂとより構成する。１０
は、支点部７を支持する支点部材、１１は支点部
材１０を機枠１の他側部先端に固定する螺子であ
り、第２図および第３図に示す構成部材からな
る。
側面図あつて、１は一側部と他側部を有する略Ｕ
字形の機枠、４は印加される電圧に応じて圧電効
果により寸法歪を発生する圧電素子であり、機枠
１の一側部の内端面（内平面１ａ）に一端を固定
する。２は、圧電素子４の他端に一端２ｃを固定
し他端に変位伝達腕６を固定して、機枠１の他側
部を挾んで配置した略Ｕ字形の変位増幅部であ
る。この変位増幅部２は、圧電素子４に固定され
た一端２ｃに設けられた支点部３ａおよび機枠１
の他側部の内端面に接続された支点部３ｂとを有
する第一の挺子部２ａと、第一の挺子部２ａに連
続し機枠１の他側部先端の外端面に対向する部位
に下方に突出する突起７（以下支点部という）を
形成した第２の挺子部２ｂとより構成する。１０
は、支点部７を支持する支点部材、１１は支点部
材１０を機枠１の他側部先端に固定する螺子であ
り、第２図および第３図に示す構成部材からな
る。
即ち、第２図において、７は第２の挺子部２ｂ
に設けた突起状（例えば円柱状）の支点部、８は
機枠１の上部右端に延出する段差を有する受部材
である。
に設けた突起状（例えば円柱状）の支点部、８は
機枠１の上部右端に延出する段差を有する受部材
である。
受部材８は、螺子孔９を有する。
第３図ａおよびｂは、この発明の要部である支
点部支持部材１０の正面図および側面図を示し、
一端に円柱状の嵌合溝１０ａと基部の段差部に皿
孔１０ｂを設ける。
点部支持部材１０の正面図および側面図を示し、
一端に円柱状の嵌合溝１０ａと基部の段差部に皿
孔１０ｂを設ける。
しかして、第３図に示す支点部支持部材１０の
円柱状の嵌合溝１０ａを第２図に示す機械的変位
増幅部２の第二挺子部２ｂの支点部７に上方から
嵌挿させ、一方、支点部支持部材１０の基部を受
部材８に載置し、螺子１１にて支点部支持部材１
０を受部材８に固着する。
円柱状の嵌合溝１０ａを第２図に示す機械的変位
増幅部２の第二挺子部２ｂの支点部７に上方から
嵌挿させ、一方、支点部支持部材１０の基部を受
部材８に載置し、螺子１１にて支点部支持部材１
０を受部材８に固着する。
第４図は、第１図のＡ−Ｂ断面図である。
この発明の作用については、従来例と同様であ
るので省略するが、第二の挺子部２ｂに設けた支
点部７は、アクチユエータの作動により支点部支
持部材１０の嵌合溝（嵌合孔）１０ａ内で剛性を
高め、かつ回転自在に支持される。
るので省略するが、第二の挺子部２ｂに設けた支
点部７は、アクチユエータの作動により支点部支
持部材１０の嵌合溝（嵌合孔）１０ａ内で剛性を
高め、かつ回転自在に支持される。
尚、支点部支持部材１０は、直接機枠１に固定
してもよく、また、機械的変位増幅部２は、２段
挺子機構のみならず複数挺子機構から構成され
る。
してもよく、また、機械的変位増幅部２は、２段
挺子機構のみならず複数挺子機構から構成され
る。
以上説明したようにこの発明は、駆動源として
圧電素子を使用し、その変位を機械的変位増幅部
２で拡大し、変位伝達腕６により変位伝達する構
成において、最も変位の大きい最終段の挺子部
（第二の挺子部２ｂ）支点部７の剛性を高め、か
つ支点部７は支点部支持部材１０の嵌合溝（嵌合
孔）１０ａのなかで回動自在に支持されるように
構成したので、衝撃力を活用するアクチユエータ
は勿論のこと、アクチユエータとして変位を外部
に伝達する変位途上に負荷があつても機械的変位
増幅部２の機械的応力を大幅に向上させ大きな安
定した変位を外部に伝達することが可能となつ
て、アクチユエータとしての機能向上および信頼
性向上に寄与する効果がある。
圧電素子を使用し、その変位を機械的変位増幅部
２で拡大し、変位伝達腕６により変位伝達する構
成において、最も変位の大きい最終段の挺子部
（第二の挺子部２ｂ）支点部７の剛性を高め、か
つ支点部７は支点部支持部材１０の嵌合溝（嵌合
孔）１０ａのなかで回動自在に支持されるように
構成したので、衝撃力を活用するアクチユエータ
は勿論のこと、アクチユエータとして変位を外部
に伝達する変位途上に負荷があつても機械的変位
増幅部２の機械的応力を大幅に向上させ大きな安
定した変位を外部に伝達することが可能となつ
て、アクチユエータとしての機能向上および信頼
性向上に寄与する効果がある。
第１図ａおよびｂは、本発明のアクチユエータ
の正面図および側面図、第２図ａおよびｂは、本
発明の構成部材の正面図および側面図、第３図ａ
およびｂは、本発明の要部である支点部支持部材
の正面図および側面図、第４図は、本発明の第１
図のＡ−Ｂ断面図、第５図は、従来例のアクチユ
エータを示す正面図および側面図である。
の正面図および側面図、第２図ａおよびｂは、本
発明の構成部材の正面図および側面図、第３図ａ
およびｂは、本発明の要部である支点部支持部材
の正面図および側面図、第４図は、本発明の第１
図のＡ−Ｂ断面図、第５図は、従来例のアクチユ
エータを示す正面図および側面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 略Ｕ字形の機枠１と、 機枠１の一側部の内端面に一端を固定する圧電
素子４と、 圧電素子４の他端に一端を固定し他端に変位伝
達腕６を固定し機枠１の他側部を挾んで配置した
略Ｕ字形の変位増幅部２とを有するアクチユエー
タであり、 該変位増幅部２は、 圧電素子４に固定された一端２ｃに設けられた
支点部３ａ及び機枠１の他側部の内端面に接続さ
れた支点部３ｂとを有する第１の挺子部２ａと、
第１の挺子部２ａに連続し機枠１の他側部先端の
外端面に対向する部位に突起部７を形成した第２
の挺子部２ｂとにより構成され、 機枠１の他側部先端には、前記突起部７を回動
自在に支持する嵌合孔１０ａを有する支持部材１
０を設けた圧電素子を用いたアクチユエータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60015073A JPS61177177A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 圧電素子を用いたアクチユエ−タ |
| US06/823,478 US4644213A (en) | 1985-01-29 | 1986-01-28 | Piezoelectric actuator |
| DE19863602673 DE3602673A1 (de) | 1985-01-29 | 1986-01-29 | Piezoelektrisches betaetigungsglied |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60015073A JPS61177177A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 圧電素子を用いたアクチユエ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61177177A JPS61177177A (ja) | 1986-08-08 |
| JPH0150192B2 true JPH0150192B2 (ja) | 1989-10-27 |
Family
ID=11878676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60015073A Granted JPS61177177A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 圧電素子を用いたアクチユエ−タ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4644213A (ja) |
| JP (1) | JPS61177177A (ja) |
| DE (1) | DE3602673A1 (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH043809Y2 (ja) * | 1985-12-25 | 1992-02-05 | ||
| IT1218170B (it) * | 1986-10-11 | 1990-04-12 | Murata Machinery Ltd | Procedimento per avvolgere filo in roccatrice automatica e relativo dispositivo di controllo |
| US4886382A (en) * | 1987-02-09 | 1989-12-12 | Nec Corporation | Printing hammer comprising two hinge parts coupling an arm to a base member on both sides of a hinge coupling the arm to a piezoelectric actuator |
| DE3841416A1 (de) * | 1987-12-09 | 1989-07-13 | Max Co Ltd | Vorrichtung zur vergroesserung sehr kleiner verschiebungen und druckkopf unter verwendung dieser vorrichtung |
| US4929859A (en) * | 1987-12-25 | 1990-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator having parallel arrangement of a single piezoelectric element and a pair of displacement magnification arms |
| US4825894A (en) * | 1988-06-08 | 1989-05-02 | Moog, Inc. | Piezoelectric torque motor |
| US4975615A (en) * | 1989-06-08 | 1990-12-04 | Atlantic Richfield Company | Piezoelectric transducer |
| US4949316A (en) * | 1989-09-12 | 1990-08-14 | Atlantic Richfield Company | Acoustic logging tool transducers |
| US5165809A (en) * | 1990-03-06 | 1992-11-24 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator and print head using the actuator, having means for increasing durability of laminar piezoelectric driver |
| WO1995015026A1 (fr) * | 1993-11-24 | 1995-06-01 | Djudin, Gennady Vladimirovich | Mecanisme transmettant le mouvement |
| DE19539201C1 (de) * | 1995-10-20 | 1996-11-21 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Schwenkantrieb |
| US5903085A (en) * | 1997-06-18 | 1999-05-11 | Phase Metrics, Inc. | Piezoelectric nanopositioner |
| DE19833782A1 (de) | 1998-07-27 | 2000-02-03 | Abb Instrumentation Ltd | Antriebsanordnung für einen Schreibkopf |
| DE59912709D1 (de) | 1998-08-06 | 2005-12-01 | Siemens Ag | Piezoelektrische aktoreinheit |
| CN100358168C (zh) * | 2003-07-18 | 2007-12-26 | 江苏大学 | S型压电微位移放大机构 |
| JP4085936B2 (ja) * | 2003-09-05 | 2008-05-14 | ソニー株式会社 | レバーアーム変位拡大装置 |
| JP4511437B2 (ja) * | 2005-09-09 | 2010-07-28 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 音響信号発生用圧電装置 |
| US8610332B2 (en) * | 2008-10-09 | 2013-12-17 | Newcastle Innovation Limited | Positioning system and method |
| KR100979539B1 (ko) * | 2010-01-29 | 2010-09-02 | 아주대학교산학협력단 | 평면 3자유도 스테이지 |
| US8624467B2 (en) * | 2010-05-18 | 2014-01-07 | Mindray Medical Sweden Ab | Methods, systems, and devices for mechanical motion amplification |
| JP2017184369A (ja) | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 株式会社東芝 | 変位変換機構及びチューナブルフィルタ装置 |
| EP3260837A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-27 | Continental Automotive GmbH | Test apparatus |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3649857A (en) * | 1970-07-30 | 1972-03-14 | Ibm | Mechanical energy storage and release device |
| US4435666A (en) * | 1981-05-26 | 1984-03-06 | Nippon Electric Co., Ltd. | Lever actuator comprising a longitudinal-effect electroexpansive transducer and designed to prevent actuation from degrading the actuator |
| US4547086A (en) * | 1982-12-06 | 1985-10-15 | Nec Corporation | Piezoelectrically driven printing mechanism for dot matrix printers |
| CA1218561A (en) * | 1983-02-25 | 1987-03-03 | Takeshi Yano | Differential lever actuator including differentially force-transmitting members which are not liable to break |
-
1985
- 1985-01-29 JP JP60015073A patent/JPS61177177A/ja active Granted
-
1986
- 1986-01-28 US US06/823,478 patent/US4644213A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-01-29 DE DE19863602673 patent/DE3602673A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61177177A (ja) | 1986-08-08 |
| DE3602673C2 (ja) | 1992-04-30 |
| US4644213A (en) | 1987-02-17 |
| DE3602673A1 (de) | 1986-07-31 |
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