JPH044775A - Moving device for article - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To selectively and continuously move an article in a plane in a predetermined direction or a plurality of directions by using displacements and directions of a plurality of bimorphs and the vibration of the bimorph to be given by vibration applying means. CONSTITUTION:An article M to be moved is placed at the free end side of a plurality of bimorphs 10, vibration applying means 14 is moved to vibrate a vibration transmission member 16 in planting direction (vertical directions) of the bimorphs 10, thereby vibrating a stationary member 14 and the bimorphs 10 in a predetermined amplitude and frequency. Then, when a negative voltage is applied to all the bimorphs 10, the free ends of the bimorphs 10 are deflected in a direction of an arrow B. As a result, the article M to be moved can be continuously moved in the direction of the arrow B. The frequency of the means 14 is controlled to also control the moving speed.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、バイモルフ状に構成された圧電素子のたわみ
変形を利用して物体を平面内において所定方向に移動さ
せる装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an apparatus for moving an object in a predetermined direction within a plane by utilizing the deflection deformation of a piezoelectric element configured in a bimorph shape.

［従来の技術］ 従来、直線的に移動する一次元アクチュエータで特に微
少位置制御を可能にしたものとして、圧電素子の縦方向
の歪みを用いたものがある。[Prior Art] Conventionally, one linearly moving one-dimensional actuator that enables particularly minute position control uses vertical distortion of a piezoelectric element.

第９図には、特開昭６１−９１７８号公報に開示された
この種の移動装置の一構成例が示されている。FIG. 9 shows an example of the configuration of this type of moving device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-9178.

この例においては、一対のスライダー６０ａ。In this example, a pair of sliders 60a.

６０ｂを対向して配置させ、第１のスライダ６０ａには
第１のグループのバイモルフ６４ａの一端を固定させ、
さらにこれらのバイモルフ６４ａの他端（自由端）は第
２のスライダー６０ｂに形成された溝６２ｂ内に係止さ
れる。同様に第２のスライダー６０ｂには第２のグルー
プのバイモルフ６４ｂの一端が固定され、これらバイモ
ルフ６４ｂの他端は第１のスライダー６０ａの溝６２ａ
内に係止されて構成されている。このような構成の装置
においては、スライド駆動の一例として次のものがある
。60b are arranged facing each other, one end of the first group of bimorphs 64a is fixed to the first slider 60a,
Further, the other ends (free ends) of these bimorphs 64a are locked in grooves 62b formed in the second slider 60b. Similarly, one end of the second group of bimorphs 64b is fixed to the second slider 60b, and the other end of the bimorph 64b is fixed to the groove 62a of the first slider 60a.
It is configured to be locked inside. In an apparatus having such a configuration, the following is an example of a slide drive.

すなわち、まず、第１のスライダー６０ａを図示しない
固定手段によって固定し、第２のスライダー６０ｂを非
固定状態とする。この状態で第１のグループのバイモル
フ６４ａに対して電圧を印加すると、第９図（ｂ）に示
されるように、第１のグループのバイモルフ６４ａがた
わみ変形を生し、この変形による変位に伴い第２のスラ
イダ６０ｂが矢印Ａの方向に押される。That is, first, the first slider 60a is fixed by a fixing means (not shown), and the second slider 60b is set in an unfixed state. When a voltage is applied to the first group of bimorphs 64a in this state, the first group of bimorphs 64a undergoes deflection deformation as shown in FIG. The second slider 60b is pushed in the direction of arrow A.

次に、スライダー６０ａ、６０ｂの固定関係を逆にし、
第２のスライダー６０ｂを固定し、第１のスライダー６
０ａを非固定状態とし、また第２のグループのバイモル
フ６４ｂに対して電圧を印加すると、第１のスライダー
６０ａが矢印Ａ方向に移動する。Next, the fixed relationship between the sliders 60a and 60b is reversed,
The second slider 60b is fixed, and the first slider 6
When 0a is in a non-fixed state and a voltage is applied to the second group of bimorphs 64b, the first slider 60a moves in the direction of arrow A.

以上の動作を繰返すことにより、スライダー６０ａ、６
０ｂはバイモルフ６４ａ、６４ｂの変位に対応した微少
距離ずつ不連続的に移動することとなる。By repeating the above operations, the sliders 60a, 6
0b discontinuously moves by minute distances corresponding to the displacements of the bimorphs 64a and 64b.

［発明が解決しようとする問題点コ しかし、この従来の移動装置においては、バイモルフ６
４ａ、６４ｂの変位を直接利用してスライダー６０ａ、
６０ｂを移動させているため、１回の動作によるスライ
ダー６０ａ、６０ｂの移動距離はバイモルフの最大変位
が限界である。従って、所定の移動距離を得るためには
、スライダー６０ａ、６０ｂの固定および非固定の動作
、ならびにバイモルフ６４ａ、６４ｂに対する電圧の印
加および非印加の動作を選択的に制御する必要があり、
その結果、制御機構が複雑になる。[Problems to be solved by the invention] However, in this conventional moving device, the bimorph 6
The slider 60a, by directly utilizing the displacement of 4a, 64b.
Since the slider 60b is moved, the distance that the sliders 60a and 60b can move in one operation is limited to the maximum displacement of the bimorph. Therefore, in order to obtain a predetermined movement distance, it is necessary to selectively control the fixed and non-fixed operations of the sliders 60a and 60b, as well as the application and non-application of voltage to the bimorphs 64a and 64b.
As a result, the control mechanism becomes complicated.

さらに、従来の移動装置においては、スライダー６０ａ
、６０ｂはそれぞれ固定と移動とを交互に繰返している
ため、その連続的な移動が不可能であるだけてなく、単
一方向の直線的な往復移動に限定される。Furthermore, in the conventional moving device, the slider 60a
, 60b are alternately fixed and moved, so they are not only unable to move continuously, but are also limited to linear reciprocating movement in a single direction.

［発明の目的〕 本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、所定の平面内に置いた被移動物体
を連続的にかつ複数の方向に選択的に移動可能な装置を
提供することにある。[Object of the Invention] The present invention has been made in view of such conventional problems, and its purpose is to continuously and selectively move an object placed within a predetermined plane in a plurality of directions. The objective is to provide a mobile device.

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、第１の発明は、電圧を印加さ
れることによりたわみ変形を生ずる複数のバイモルフと
、 これらのバイモルフの一端が固定される固定部材と、 前記バイモルフに電圧を印加する電源と、前記固定部材
を介して前記バイモルフに植立方向の振動を与える振動
付与手段と、 を含み、前記バイモルフ上に載置された被移動物体をバ
イモルフの変位方向に連続的に移動することを特徴する
。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the first invention provides a plurality of bimorphs that undergo flexural deformation by applying a voltage, and a fixing member to which one end of these bimorphs is fixed. a power source for applying a voltage to the bimorph; and a vibration imparting means for applying vibration in the planting direction to the bimorph via the fixing member, the movable object placed on the bimorph is moved to the bimorph. It is characterized by continuous movement in the displacement direction.

また、第２の発明は、 電圧を印加されることによりたわみ変形を生ずる複数の
バイモルフと、これらのバイモルフの一端が固定される
被移動物体と、 この被移動物体に固定された前記バイモルフの他端が載
置される固定部材と、 前記バイモルフに電圧を印加する電源と、前記固定部材
を介して前記バイモルフに植立方向の振動を与える振動
付与手段と、 を含み、前記被移動物体をバイモルフの変形方向に連続
的に移動することを特徴とする。A second invention also provides: a plurality of bimorphs that undergo flexural deformation when a voltage is applied; a moving object to which one end of these bimorphs is fixed; and the other bimorphs fixed to the moving object. a fixing member on which an end is placed; a power source for applying a voltage to the bimorph; and a vibration imparting means for applying vibration in the planting direction to the bimorph via the fixing member, It is characterized by continuous movement in the direction of deformation.

以下に、本発明の物体の移動装置をさらに具体的に説明
する。Below, the object moving device of the present invention will be explained in more detail.

第１図には、第１の発明にががる物体の移動装置の基本
的な構造を表わす断面説明図が示されている。FIG. 1 shows a cross-sectional explanatory diagram showing the basic structure of an object moving device according to the first invention.

第１の発明にかかる物体の移動装置は、電圧の印加によ
りたわみ変形を生ずる複数のバイモルフ１０と、これら
のバイモルフ１ｏの下端が固定される固定部材１２と、
この固定部材１２を介して前記バイモルフ１ｏをその植
立方向に振動させる振動付与手段１４と、この振動付与
手段１４の振動を前記固定部材１ｏに伝達する振動伝達
部材１６と、前記バイモルフに電圧を印加する電源（図
示せず）からなる。前記バイモルフ１ｏは、所定間隔で
並列して配置され、これらバイモルフ１ｏの植設領域が
被移動物体Ｍの移動可能領域となっている。The object moving device according to the first invention includes a plurality of bimorphs 10 that undergo flexural deformation upon application of a voltage, and a fixing member 12 to which the lower ends of these bimorphs 1o are fixed.
A vibration imparting means 14 that vibrates the bimorph 1o in the planting direction via the fixing member 12, a vibration transmitting member 16 that transmits the vibration of the vibration imparting means 14 to the fixing member 1o, and a vibration transmitting member 16 that applies a voltage to the bimorph. It consists of an applied power source (not shown). The bimorphs 1o are arranged in parallel at predetermined intervals, and the area where these bimorphs 1o are installed is a movable area of the object M to be moved.

本発明において用いられるバイモルフとは、圧電素子の
逆電圧効果による伸縮運動を利用して電圧の印加により
たわみ変形を生ずる構造のものを意味し、例えば圧電素
子と金属板とを全面で重ね合せた構造のもの、金属板の
一部だけに圧電素子を重ね合せた構造のもの、あるいは
圧電素子と圧電素子とを全面的あるいは部分的に重ね合
わせた構造のもの等がある。このようなバイモルフは、
低電圧の印加で大きな変位が得られることが知られてい
る。例えば、圧電素子として、厚さ９　ｍｍ長さ２ｃｍ
のＰＶＤＦ　（ポリビニリデンフロライド）を用いたバ
イモルフ（高分子圧電素子）は、印加電圧１０Ｖで自由
端の変位量は約１１■にもなる。The bimorph used in the present invention refers to a structure that causes bending deformation when a voltage is applied by utilizing the expansion and contraction movement caused by the reverse voltage effect of a piezoelectric element. There are some structures, structures in which a piezoelectric element is overlapped only on a part of a metal plate, and structures in which piezoelectric elements are overlapped entirely or partially. Such bimorphs are
It is known that a large displacement can be obtained by applying a low voltage. For example, as a piezoelectric element, the thickness is 9 mm and the length is 2 cm.
A bimorph (polymer piezoelectric element) using PVDF (polyvinylidene fluoride) has a free end displacement of about 11 cm when an applied voltage of 10 V is applied.

本発明の物体の移動装置は、以上の構成からなり、次に
この装置の駆動方法を説明する。The object moving device of the present invention has the above-mentioned configuration, and a method for driving this device will be explained next.

第１図に示される装置において、バイモルフ１０の自由
端側に被移動物体Ｍを置き、振動付与手段１４を作動さ
せ、振動伝達部材１６を介して所定の振幅および振動数
の振動を固定部材１２およびバイモルフ１０に与える。In the apparatus shown in FIG. 1, a moving object M is placed on the free end side of the bimorph 10, the vibration imparting means 14 is activated, and vibrations of a predetermined amplitude and frequency are transmitted to the fixed member 12 via the vibration transmitting member 16. and bimorph 10.

次に、バイモルフ１ｏに対して図示しない電源により所
定の電圧を印加すると、第５図に示すように、バイモル
フ１ｏの自由端が矢印Ｂの方向に変位し、被移動物体Ｍ
が矢印２ｏの方向に連続的に移動する。Next, when a predetermined voltage is applied to the bimorph 1o by a power source (not shown), the free end of the bimorph 1o is displaced in the direction of arrow B, as shown in FIG.
moves continuously in the direction of arrow 2o.

この被移動物体Ｍの移動について、さらに具体的に説明
する。The movement of the object M to be moved will be explained in more detail.

第２図は、被移動物体Ｍの移動状態を表わし、同図（ａ
）は静止状態を表わし、同図（ｂ）はバイモルフ１０の
全てに対して所定の電圧を印加した状態を表わし、同図
（Ｃ）、同図（ｄ）は振動付与手段（図示しない）によ
り固定部材１２を振動させたときの上程（固定部材１２
が最も上位に位置するとき）と上程（固定部材１２が最
も下位に位置するとき）を表わし、同時に破線により静
止状態における固定部材１２の位置を示している。FIG. 2 shows the moving state of the object M to be moved, and FIG.
) represents a stationary state, (b) represents a state in which a predetermined voltage is applied to all of the bimorphs 10, and (C) and (d) represent a state in which a predetermined voltage is applied to all of the bimorphs 10. The upper part when the fixed member 12 is vibrated (the fixed member 12
(when the fixing member 12 is located at the highest position) and upper stage (when the fixing member 12 is located at the lowest position), and at the same time, the position of the fixing member 12 in a resting state is shown by a broken line.

まず、被移動物体Ｍをバイモルフ１ｏの自由端側に置き
、第５図（ａ）に示すように、複数のバイモルフ］０で
被移動物体Ｍを支持する。次に、バイモルフ１０の全て
に対して所定の電圧を印加すると、同図（ｂ）に示すよ
うに、バイモルフ１０が図の右方向にたわみ、その変位
に伴い被移動物体Ｍも右側に移動する。そして、振動付
与手段（図示しない）により固定部材１２を振動させる
と、振動の上程においては、同図（Ｃ）に示すように、
被移動物体Ｍに対して固定部材１２が静止状態に比べて
相対的に押し上げられることにより、被移動物体Ｍが接
触しているバイモルフ１゜はさらに右方向にたわむこと
になり、それに伴い被移動物体Ｍもさらに右側に距離δ
だけ移動する。First, the object M to be moved is placed on the free end side of the bimorph 1o, and as shown in FIG. 5(a), the object M to be moved is supported by a plurality of bimorphs. Next, when a predetermined voltage is applied to all of the bimorphs 10, the bimorphs 10 are deflected to the right in the figure, as shown in FIG. . Then, when the fixed member 12 is vibrated by a vibration imparting means (not shown), in the upper stage of the vibration, as shown in FIG.
As the fixed member 12 is pushed up relative to the moving object M compared to the stationary state, the bimorph 1° in contact with the moving object M is further deflected to the right, and accordingly, the moving object M is in contact with the bimorph 1°. Object M is also further to the right at a distance δ
move only.

そして、振動の上程においては、同図（ｄ）に示すよう
に、被移動物体Ｍはバイモルフ１ｏと瞬間的に離れる。In the upper part of the vibration, the object M to be moved is momentarily separated from the bimorph 1o, as shown in FIG. 2(d).

従って、バイモルフ１０に電圧を印加し続け、かつ振動
付与手段１４により固定部材１２を振動し続けることに
より、第２図の（Ｃ）と（ｄ）との状態が振動周期に対
応して極めて短時間で繰返され、被移動物体Ｍは実質的
に連続した状態で移動される。Therefore, by continuing to apply voltage to the bimorph 10 and continuing to vibrate the fixed member 12 by the vibration applying means 14, the states of (C) and (d) in FIG. The movement is repeated over time, and the object M to be moved is moved in a substantially continuous manner.

また、振動付与手段１４の振動周波数を制御することに
より、被移動物体Ｍの移動速度を自由に選定することが
できる。Further, by controlling the vibration frequency of the vibration imparting means 14, the moving speed of the moving object M can be freely selected.

なお、上記の駆動方法においては、バイモルフ１０に対
して印加してこれを変形させてからパイモルフコ０を振
動させているが、この順に限らず、バイモルフ１０を振
動させてからバイモルフ１０を変形させてもよい。Note that in the above driving method, the application is applied to the bimorph 10 to deform it and then the pymorph 0 is vibrated, but the order is not limited to this. Good too.

さらに、上記駆動方法においては、バイモルフ１０に対
して電圧を印加し続け、同時にバイモルフ１０を変形さ
せ続けているが、これに限らず、第２図（ｄ）で示す状
態において被移動物体Ｍがバイモルフ１０と離れている
間にバイモルフ１゜に対しての電圧の印加を停止し、バ
イモルフ１０を変形させない状態とする。そして、同図
（ａ）に示すように被移動物体Ｍがバイモルフ１０の自
由端に接触した瞬間に、再び同図（ｂ）に示すようにバ
イモルフ１０に対して所定の電圧を印加してこれを図の
右方向にたわませることにより被移動物体Ｍを距離δ′
たけ変位させることができる。Furthermore, in the above driving method, a voltage is continuously applied to the bimorph 10 and the bimorph 10 is continuously deformed at the same time. While separated from the bimorph 10, the application of voltage to the bimorph 1° is stopped so that the bimorph 10 is not deformed. Then, at the moment when the object M to be moved comes into contact with the free end of the bimorph 10 as shown in FIG. By deflecting the object M to the right in the figure, the object M is moved by a distance δ'
It can be displaced by a large amount.

このようにバイモルフ１０の電圧の印加時期と振動付与
手段１４の振動とを同期させることにより、第２図の（
ａ）〜（ｄ）の状態を繰返すことができ、上記の駆動方
法に比べ同図（ｂ）に示す距離δ′だけ移動量を大きく
することが可能となる。In this way, by synchronizing the voltage application timing of the bimorph 10 and the vibration of the vibration applying means 14, (
The states a) to (d) can be repeated, and the amount of movement can be increased by the distance δ' shown in FIG.

上記の構成では、バイモルフ１０の変位方向を全て同一
に設定することにより、被移動物体Ｍの移動を一方向に
沿って行う移動装置について説明したが、本発明はこれ
に限定されず、複数の方向に向けてそれぞれ複数のバイ
モルフを配設することにより、単一の装置で複数方向へ
の移動が可能となる。In the above configuration, the displacement direction of the bimorphs 10 is all set to be the same, so that the moving object M is moved in one direction. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of By arranging a plurality of bimorphs in each direction, movement in multiple directions is possible with a single device.

すなわち、第６図に示されるように、第１のバイモルフ
のグループを第１の方向（例えばこれをＸ方向とする）
に変位を生ずる複数のバイモルフ３０から構成し、第２
のバイモルフのグループを第２の方向（例えばこれをＸ
方向と直角なＸ方向とする）に変位を生ずる複数のバイ
モルフ４０て構成し、この第１のバイモルフのグループ
と第２のバイモルフのグループの変位量を制御すること
により、Ｘ方向、Ｘ方向およびＸＸ方向の３方向への移
動が可能となる。That is, as shown in FIG. 6, the first bimorph group is placed in the first direction (for example, this is the X direction).
It is composed of a plurality of bimorphs 30 that produce a displacement in
group of bimorphs in a second direction (e.g.
By controlling the amount of displacement of the first bimorph group and the second bimorph group, the Movement in three directions including the XX direction is possible.

■　Ｘ方向への移動 第２のバイモルフ４ｏの変位量を第１のバイモルフ３ｏ
の変位量より大きくし、被移動物体Ｍを第１のバイモル
フ３ｏのみに接触可能とすることにより、Ｘ方向への移
動を行うことができる。■ Moving in the X direction The amount of displacement of the second bimorph 4o is expressed as that of the first bimorph 3o.
By making the amount of displacement larger than the amount of displacement and allowing the object M to be moved to contact only the first bimorph 3o, movement in the X direction can be performed.

■　Ｘ方向への移動 上記■と逆に、第１のバイモルフ３ｏの変位量を第２の
バイモルフ４ｏの変位量より大きくし、被移動物体を第
２のバイモルフ４ｏのみに接触可能とすることにより、
Ｘ方向への移動を行うことができる。■ Movement in the X direction Contrary to the above (■), by making the amount of displacement of the first bimorph 3o larger than the amount of displacement of the second bimorph 4o, and allowing the object to be moved to contact only the second bimorph 4o. ,
Movement in the X direction is possible.

■　ＸＸ方向への移動 第１のバイモルフ３ｏの変位量と第２のバイモルフ４０
の変位量とを同じく設定し、被移動物体Ｍを同バイモル
フと接触させることにより、Ｘ方向への推進力とＸ方向
への推進力とがベクトル的に合成されＸＸ方向への移動
が可能となる。■ Movement in the XX direction Displacement amount of the first bimorph 3o and second bimorph 40
By setting the same amount of displacement and bringing the moving object M into contact with the bimorph, the propulsive force in the X direction and the propulsive force in the X direction are vectorially combined, making it possible to move in the XX direction. Become.

このように、第１の発明においては、バイモルフのグル
ープの方向と数等を設定することにより被移動物体の移
動方向を適宜選択することができる。In this way, in the first invention, the moving direction of the moving object can be appropriately selected by setting the direction, number, etc. of the bimorph groups.

第８図には、本発明の第２の発明にかかる物体の移動装
置の基本的な構造を表す説明図が示されている。FIG. 8 shows an explanatory diagram showing the basic structure of an object moving device according to the second aspect of the present invention.

この移動装置は、電圧を印加されることによりたわみ変
形を生ずる複数のバイモルフ５０と、これらのバイモル
フ５０の一端（上端）が固定される被移動物体Ｍと、こ
の被移動物体Ｍに固定された前記バイモルフ５０の他＠
（下端）が載置される固定部材１２と、前記バイモルフ
５０に電圧を印加する電源（図示せず）と、前記固定部
材１２を介して前記バイモルフ５０に植立方向の振動を
与える振動付与手段１４とから構成されている。This moving device includes a plurality of bimorphs 50 that undergo flexural deformation by applying a voltage, a moving object M to which one end (upper end) of these bimorphs 50 is fixed, and a moving object M fixed to the moving object M. In addition to the above bimorph 50 @
(lower end) is placed, a power source (not shown) for applying voltage to the bimorph 50, and a vibration imparting means for applying vibration in the planting direction to the bimorph 50 via the fixing member 12. It consists of 14.

この装置を駆動させるには、振動付与手段１４を作動さ
せ、振動伝達部材１６を介して所定の振幅および振動数
の振動を固定部材１２とこれに接触しているバイモルフ
１０とに与え、さらに、バイモルフ１０に対して図示し
ない電源により所定の電圧を印加してバイモルフ１０の
自由端を変形させればよい。このようにすることにより
、バイモルフ５０′と固定部材１２との間に第２図に基
すいて既述したと同様なメカニズムが生じ、被移動物体
Ｍがバイモルフ５０の変位方向に連続的に移動すること
となる。To drive this device, the vibration applying means 14 is activated to apply vibrations of a predetermined amplitude and frequency to the fixed member 12 and the bimorph 10 in contact with the fixed member 12 via the vibration transmitting member 16, and further, The free end of the bimorph 10 may be deformed by applying a predetermined voltage to the bimorph 10 by a power source (not shown). By doing so, a mechanism similar to that described above based on FIG. 2 is generated between the bimorph 50' and the fixing member 12, and the object M to be moved is continuously moved in the direction of displacement of the bimorph 50. I will do it.

［作　用］ 本発明の第１の発明によれば、固定部材に固定された複
数のバイモルフに対して所定の電圧を印加することによ
り得られる変位およびその方向と振動付与手段によりバ
イモルフに与えられる振動との相互作用により、バイモ
ルフの他端（自由端）で支持された被移動物体を所定方
向に連続的に移動させることができる。[Function] According to the first aspect of the present invention, the displacement obtained by applying a predetermined voltage to a plurality of bimorphs fixed to a fixing member, the direction thereof, and the vibration imparting means impart to the bimorphs. By interacting with the vibration, the object to be moved supported by the other end (free end) of the bimorph can be continuously moved in a predetermined direction.

また、本発明の第２の発明によれば、被移動物体に一端
が固定された複数のバイモルフに対して所定の電圧を印
加することにより得られる変位およびその方向と、振動
付与手段によりバイモルフに与えられる振動との相互作
用により、第１の発明と同様に被移動物体を所定方向に
連続的に移動させることができる。According to the second aspect of the present invention, the displacement and direction obtained by applying a predetermined voltage to a plurality of bimorphs having one end fixed to a moving object, and the vibration imparting means are applied to the bimorphs. By interacting with the applied vibration, the object to be moved can be continuously moved in a predetermined direction, similar to the first invention.

［発明の効果］ 本発明によれば、複数のバイモルフの変位およびその方
向と振動付与手段により与えられるバイモルフの振動と
を利用することにより、平面内において物体を所定の方
向、あるいは複数の方向から選択される任意の方向に連
続的に移動させることが可能となる。[Effects of the Invention] According to the present invention, by utilizing the displacement and direction of a plurality of bimorphs and the vibration of the bimorphs given by the vibration imparting means, an object can be moved from a predetermined direction or from a plurality of directions within a plane. Continuous movement in any selected direction is possible.

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。[Example] Next, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第１実施例 まず、第１の発明の好適な第１実施例を第１図に基づき
説明する。First Embodiment First, a preferred first embodiment of the first invention will be described with reference to FIG.

第１実施例の物体の移動装置は、平板状の固定部材１２
と、この固定部材１２の表面上に一定の植設密度で下端
が固定された複数のバイモルフ１０と、前記固定部材１
２を介して前記バイモルフ１０に所定の振幅および振動
数の振動を付与する振動付与手段１４と、この振動付与
手段１４の振動を前記固定部材１２に伝達させる振動伝
達部材１６とから構成されている。The object moving device of the first embodiment has a flat fixing member 12.
, a plurality of bimorphs 10 whose lower ends are fixed on the surface of the fixing member 12 at a constant planting density, and the fixing member 1
2, and a vibration transmitting member 16 that transmits the vibration of the vibration applying means 14 to the fixed member 12. .

前記バイモルフ１０は、第３図に示すように、圧電素子
１０ａと金属板１０ｂとを全面的に接合して構成されて
る。そして、バイモルフ１ｏには、出力電圧が可変であ
る可変電源１８が接続されている。As shown in FIG. 3, the bimorph 10 is constructed by joining a piezoelectric element 10a and a metal plate 10b over the entire surface. A variable power source 18 whose output voltage is variable is connected to the bimorph 1o.

圧電素子１０ａには、分極が生じており、バイモル１０
の変位方向はこの分極方向ＤＰと印加電界の方向とで決
定される。圧電素子１０ａと金属板１０ｂの電位が等し
く、電界が生じていない場合は、第３図に示すようにバ
イモルフ１ｏは変形しない。このようなバイモルフ１０
において、第４図（ａ）に示すように、金属板１０ｂ側
を正電位、圧電素子１０ａ側を負電位とし、金属板１゜
ｂから圧電素子１０ａに向う電界を生じさせると、バイ
モルフ１０は矢印Ｂに示される方向に変位する。本実施
例では、このような電界を生じさせる電位の与え方を負
の電圧を印加した状態という。Polarization has occurred in the piezoelectric element 10a, and bimol 10
The direction of displacement is determined by this polarization direction DP and the direction of the applied electric field. When the potentials of the piezoelectric element 10a and the metal plate 10b are equal and no electric field is generated, the bimorph 1o does not deform as shown in FIG. 10 such bimorphs
As shown in FIG. 4(a), when the metal plate 10b side is set to a positive potential and the piezoelectric element 10a side is set to a negative potential, and an electric field is generated from the metal plate 1°b toward the piezoelectric element 10a, the bimorph 10 Displaced in the direction shown by arrow B. In this embodiment, the manner in which a potential is applied to generate such an electric field is referred to as a state in which a negative voltage is applied.

これに対して、第３図（ｂ）に示すように、圧電素子１
０ａ側を正電位に、金属板１０ｂ側を負電位とし、金属
板１０ｂから圧電素子１０ａに向う電界を生じさせると
、バイモル、フ３１は矢印Ｃの方向に変位を生ずる。本
実施例では、このような電界を生じさせる電位の与え方
を正の電圧を印加した状態という。On the other hand, as shown in FIG. 3(b), the piezoelectric element 1
When the 0a side is set to a positive potential and the metal plate 10b side is set to a negative potential, and an electric field is generated from the metal plate 10b toward the piezoelectric element 10a, the bimol 31 is displaced in the direction of arrow C. In this embodiment, the manner in which a potential is applied to generate such an electric field is referred to as a state in which a positive voltage is applied.

次に、このようなバイモルフ１０の動作を前提として、
第１図に示す装置の駆動方向について説明する。Next, assuming such an operation of the bimorph 10,
The driving direction of the device shown in FIG. 1 will be explained.

バイモルフ１０の自由端側に被移動物体Ｍを置き、振動
付与手段１４を作動させて振動伝達部キイ１６をバイモ
ルフ１０の植立方向（上下方向）に振動させ、所定の振
幅および振動数で固定部材１４およびバイモルフ１０を
振動させる。次に、バイモルフ１０の全てに対して負の
電圧を印加すると、第５図に示すように、バイモルフ１
０の自由端は矢印Ｂの方向（図中右側）にたわみ、その
結果、第２図に基づいて既述したメカニズムにより被移
動物体Ｍを矢印Ｂの方向に連続的に移動させることかで
きる。Place the object M to be moved on the free end side of the bimorph 10, operate the vibration imparting means 14 to vibrate the vibration transmitting unit key 16 in the planting direction (vertical direction) of the bimorph 10, and fix it at a predetermined amplitude and frequency. The member 14 and the bimorph 10 are vibrated. Next, when a negative voltage is applied to all of the bimorphs 10, as shown in FIG.
The free end of 0 is deflected in the direction of arrow B (to the right in the figure), and as a result, the object M to be moved can be continuously moved in the direction of arrow B by the mechanism already described with reference to FIG.

また、第１実施例の装置においては、振動付与手段１４
の振動数を制御することにより、移動速度を制御するこ
ともできる。Further, in the device of the first embodiment, the vibration applying means 14
By controlling the frequency of vibration, the moving speed can also be controlled.

実際に、第１実施例の装置において、バイモルフ１０と
して印加電圧１０Ｖに対して自由端の変位が１　ｍｍ程
度得られるＰＶＤＦ高分子圧電素子を用い、振幅５龍、
振動数１００Ｈｚの振動条件下で、重さ１００．の物体
を約１．５ｃｍ／秒の速度で移動させることかできるこ
とを実験により確認した。Actually, in the apparatus of the first embodiment, a PVDF polymer piezoelectric element whose free end can be displaced by about 1 mm with respect to an applied voltage of 10 V was used as the bimorph 10, and the amplitude was 5.
Under vibration conditions with a frequency of 100Hz, the weight is 100. It was confirmed through experiments that it is possible to move an object at a speed of approximately 1.5 cm/sec.

また、第１実施例においては、バイモルフ１゜の全てに
対して上記と逆の正の電圧を印加すると、バイモルフ１
０は、第４図（ｂ）に示すように、矢印Ｃの方向（左方
向）にたわみ、被移動被移動物体Ｍは上記の場合と反対
方向に移動されることとなる。In addition, in the first embodiment, when a positive voltage opposite to the above is applied to all of the bimorphs 1°, the bimorphs 1°
0 is deflected in the direction of arrow C (to the left) as shown in FIG. 4(b), and the object to be moved M is moved in the opposite direction to the above case.

第２実施例 次に、第１の発明の好適な第２実施例を第６図に基づき
説明する。なお、前記第１実施例と対応する部材には同
一符号を付し、その詳細な説明は省略する。Second Embodiment Next, a second preferred embodiment of the first invention will be described with reference to FIG. Note that the same reference numerals are given to members corresponding to those in the first embodiment, and detailed explanation thereof will be omitted.

第２実施例の装置においては、固定部材１２の表面上に
、複数個の第１バイモルフ３０と複数個の第２のバイモ
ルフ４０とが下端において固定されている。そして、第
１のバイモルフ３０は矢印りの方向に変形することが可
能であり、第２のバイモルフ４０は矢印Ｅの方向に変形
が可能であり、これら第１のバイモルフ３０のグループ
および第２のバイモルフ４０のグループはその変位方向
りおよびＥか直交する状態で配置されている。なお、第
１のバイモルフ３０と第２のバイモルフ４０とは、同様
の材料で同様の構成を有している。In the device of the second embodiment, a plurality of first bimorphs 30 and a plurality of second bimorphs 40 are fixed on the surface of the fixing member 12 at the lower end. The first bimorph 30 can be deformed in the direction of arrow E, and the second bimorph 40 can be deformed in the direction of arrow E. The groups of bimorphs 40 are arranged with their displacement directions and E perpendicular to each other. Note that the first bimorph 30 and the second bimorph 40 are made of the same material and have the same configuration.

以下、第２実施例の駆動方法について、第６図および第
７図を用いて説明する。ここで、第６図において、第１
のバイモルフ３０の幅方向をＹ方向、第２のバイモルフ
４０の幅方向をＸ方向とする。The driving method of the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 6 and 7. Here, in FIG.
The width direction of the second bimorph 30 is the Y direction, and the width direction of the second bimorph 40 is the X direction.

バイモルフ３０．４０の上端側に置いた被移動物体Ｍを
Ｘ方向に移動させる場合には、振動付与手段１４により
振動伝達部材１６を介して所定の振幅および振動数によ
り固定部材１２および第１のバイモルフ３０．第２のバ
イモルフ４０を振動させ、かつこれらのバイモルフ３０
．４０に所定の電位を加えてこれらをそれぞれＸ方向、
Ｙ方向に変位させる。このとき、第２のバイモルフ４０
の変位（たわみ）は、第１のバイモルフ３０の変位より
も大きくなるように印加電圧を制御し、第７図に示され
るように被移動物体Ｍを第１のバイモルフ３０のみで支
持するようにする。このようにすることにより、被移動
物体ＭをＸ方向に連続的に移動させることができる。When moving the object M placed on the upper end side of the bimorph 30, 40 in the X direction, the vibration imparting means 14 vibrates the fixed member 12 and the first Bimorph 30. vibrating the second bimorph 40 and causing these bimorphs 30 to vibrate;
．． By applying a predetermined potential to 40, they are moved in the X direction,
Displace it in the Y direction. At this time, the second bimorph 40
The applied voltage is controlled so that the displacement (deflection) of is larger than the displacement of the first bimorph 30, and the object M to be moved is supported only by the first bimorph 30 as shown in FIG. do. By doing so, the object M to be moved can be moved continuously in the X direction.

また、前記駆動方法において、第１のバイモルフ３０と
第２のバイモルフ４０との変位量を逆にし、被移動物体
Ｍを第２のバイモルフ４０のみて支持することにより、
被移動物体ＭをＹ方向に連続的に移動させることができ
る。Further, in the driving method, by reversing the displacement amount of the first bimorph 30 and the second bimorph 40 and supporting the moving object M only by the second bimorph 40,
The object M to be moved can be moved continuously in the Y direction.

次に、第６図におけるＸＹ力方向被移動物体Ｍを移動さ
せる場合について説明する。Next, a case will be described in which the object M to be moved in the XY force directions in FIG. 6 is moved.

この場合には、第１のバイモルフ３０と第２のバイモル
フ４０との変位量が等しくなるように所定の電圧を加え
、被移動物体Ｍを第１のバイモルフ３０と第２のバイモ
ルフ４０との両方で支持することにより、Ｘ方向の推進
力とＹ方向の推進力とのベクトル的な和としてｘＹ力方
向推進力を得ることができ、その結果、被移動物体Ｍを
ＸＹ力方向連続的に移動させることができる。In this case, a predetermined voltage is applied so that the displacement amounts of the first bimorph 30 and the second bimorph 40 are equal, and the object M to be moved is moved between the first bimorph 30 and the second bimorph 40. By supporting the object M in the XY force direction, it is possible to obtain the xY force direction propulsive force as a vectorial sum of the X direction propulsive force and the Y direction propulsive force, and as a result, the object M to be moved can be moved continuously in the XY force direction. can be done.

第２実施例において、バイモルフ３０．４０として印加
電圧１．　ＯＶに対して１　ｍ＋ｓ程度の自由端の変位
が得られるＰＶＤＦ高分子圧電素子を用い、振幅５璽■
、振動数１００Ｈｚの振動条件下で、重さ１００ｇの物
体をＸ方向またはＹ方向に約１．　ｃ＋ｎ　７分て移動
させることができ、ＸＹ力方向は１．３（７）７分で移
動させることかできることを実験により確認した。In the second embodiment, when the bimorph is 30.40, the applied voltage is 1. Using a PVDF polymer piezoelectric element that can obtain a free end displacement of about 1 m+s with respect to OV, the amplitude was 5 cm.
, under vibration conditions with a frequency of 100 Hz, an object weighing 100 g is moved approximately 1. It has been confirmed through experiments that it can be moved in c+n 7 minutes and in the XY force direction in 1.3 (7) 7 minutes.

前記第１実施例および第２実施例においては、固定部材
１２の表面に対して、バイモルフ１ｏを垂直に配置した
場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、上
記構成において予め被移動物体Ｍの移動パターンを決め
ておき、バイモルフ３０．４０に所定の電圧印加するこ
とにより、移動パターンに従って移動させることもてき
る。また、バイモルフ１０を固定部材１２に対して傾斜
した状態で設けることもでき、例えば、第６図のＸ方向
、Ｙ方向あるいはこれらの反対方向に、バイモルフ１０
を固定部材１２の表面に対して所定の角度で傾斜させる
こともでき、これによっても本発明の作用効果を達成す
ることができる。In the first and second embodiments, the case where the bimorph 1o is arranged perpendicularly to the surface of the fixing member 12 has been explained as an example, but the present invention is not limited to this. By determining the movement pattern of the moving object M in advance and applying a predetermined voltage to the bimorphs 30 and 40, it is possible to move the object M according to the movement pattern. Further, the bimorph 10 can be provided in an inclined state with respect to the fixing member 12. For example, the bimorph 10 can be provided in an inclined state with respect to the fixing member 12.
It is also possible to incline at a predetermined angle with respect to the surface of the fixing member 12, and the effects of the present invention can also be achieved by this.

第３実施例 前記第１実施例および第２実施例においては、固定部材
１２の表面にバイモルフ１０の下端を固定した場合を例
にとり説明したが、第２の発明においては、第８図に示
すように、被移動物体Ｍに複数個のバイモルフ５０の一
端を固定して構成され、これによっても同様な効果が得
られる。Third Embodiment In the first and second embodiments, the lower end of the bimorph 10 is fixed to the surface of the fixing member 12. However, in the second invention, as shown in FIG. As shown, one end of a plurality of bimorphs 50 is fixed to the moving object M, and the same effect can also be obtained by this structure.

なお、前記第１実施例と対応する部材には同一符号を付
し、その詳細な説明は省略する。Note that the same reference numerals are given to members corresponding to those in the first embodiment, and detailed explanation thereof will be omitted.

第３実施例の装置においては、バイモルフ５０を固定部
材１２ではなく被移動物体Ｍの下面（固定部材１２に対
向する面）に植設している。すなわち、バイモルフ５０
の上端を被移動物体Ｍの下面に固定し、その自由端側を
固定部材１２に接触するように構成している。In the device of the third embodiment, the bimorph 50 is implanted not on the fixed member 12 but on the lower surface of the moving object M (the surface facing the fixed member 12). That is, bimorph 50
The upper end is fixed to the lower surface of the moving object M, and the free end side is configured to contact the fixing member 12.

そして、バイモルフ５０に所定の電圧を印加すると、バ
イモルフ５０の下端側が所定方向に変位し、この状態で
振動付与手段１４を作動させて固定部材１２を介してバ
イモルフ５０に振動を付与させることにより、前記第１
実施例および第２実施例と同様に被移動被移動物体Ｍを
バイモルフ５０の変位方向に移動させることができる。When a predetermined voltage is applied to the bimorph 50, the lower end side of the bimorph 50 is displaced in a predetermined direction, and in this state, the vibration applying means 14 is operated to apply vibration to the bimorph 50 via the fixing member 12. Said first
Similarly to the embodiment and the second embodiment, the object M to be moved can be moved in the direction of displacement of the bimorph 50.

なお、第３実施例においても、前記第２実施例と同様に
、複数のグループのバイモルフを異なった方向に配列し
、予め設定した移動パターンに沿って移動できることは
いうまでもない。It goes without saying that in the third embodiment, as in the second embodiment, a plurality of groups of bimorphs can be arranged in different directions and moved along a preset movement pattern.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は、本発明にかかる物体の移動装置の好適な第１
実施例を示す説明図、 第２図は、第１図に示される移動装置の駆動説明図、 第３図は、バイモルフの構成を示す説明図、第４図（ａ
）、（ｂ）は、バイモルフにおける電圧の印加と変位の
方向との関係を示す説明図、第５図は、第１図に示され
る移動装置の作動を示す説明図、 第６図は、本発明の第２実施例を示す説明図、第７図は
、第６図に示す装置の作動を示す説明図、 第８図は、本発明の第３実施例を示す説明図、第９図は
、従来の物体移動装置の一例を示す概略説明図である。 １０・・・バイモルフ、　１０ａ・・・圧電素子、１０
ｂ・・・金属板、　　１２・・・固定部材、１４・・・
振動付与手段、１６・・・振動伝達部材、Ｍ・・・被移
動物体。 第１図 Ｍ　挟０初り？グイ１ト 代理人　弁理士　布　施　行　夫（他１名）第 図 第 図 （ｂ） 第 図 旧可皮篭遵 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 Ｕ０FIG. 1 shows a preferred first embodiment of the object moving device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the driving of the moving device shown in FIG. 1; FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the bimorph; FIG.
), (b) are explanatory diagrams showing the relationship between the application of voltage and the direction of displacement in the bimorph, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the operation of the movement device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the operation of the device shown in FIG. 6; FIG. 8 is an explanatory diagram showing the third embodiment of the invention; FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of the device shown in FIG. , is a schematic explanatory diagram showing an example of a conventional object moving device. 10... Bimorph, 10a... Piezoelectric element, 10
b...Metal plate, 12...Fixing member, 14...
Vibration imparting means, 16... Vibration transmission member, M... Moving object. Figure 1 M Nip 0 first? Gui 1 agent Patent attorney Fu Se Yuki Husband (1 other person) Figure (b)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）電圧を印加されることによりたわみ変形を生ずる
複数のバイモルフと、 これらのバイモルフの一端が固定される固定部材と、 前記バイモルフに電圧を印加する電源と、 前記固定部材を介して前記バイモルフに植立方向の振動
を与える振動付与手段と、 を含み、前記バイモルフ上に載置された被移動物体をバ
イモルフの変位方向に連続的に移動することを特徴する
物体の移動装置。(1) A plurality of bimorphs that undergo flexural deformation when voltage is applied; a fixing member to which one end of these bimorphs is fixed; a power source that applies voltage to the bimorphs; A device for moving an object, comprising: a vibration imparting means for applying vibration in the planting direction to the bimorph, and continuously moves an object to be moved placed on the bimorph in the direction of displacement of the bimorph. （２）電圧を印加されることによりたわみ変形を生ずる
複数のバイモルフと、 これらのバイモルフの一端が固定される被移動物体と、 この被移動物体に固定された前記バイモルフの他端が載
置される固定部材と、 前記バイモルフに電圧を印加する電源と、 前記固定部材を介して前記バイモルフに植立方向の振動
を与える振動付与手段と、 を含み、前記被移動物体をバイモルフの変位方向に連続
的に移動することを特徴とする物体の移動装置。(2) A plurality of bimorphs that undergo flexural deformation when a voltage is applied, a moving object to which one end of these bimorphs is fixed, and the other end of the bimorph fixed to the moving object placed. a fixing member that applies a voltage to the bimorph; and a vibration imparting means that applies vibration in the planting direction to the bimorph via the fixing member, the movable object being moved continuously in the direction of displacement of the bimorph. An object moving device characterized by moving objects. （３）請求項（１），（２）のいずれかにおいて、複数
のバイモルフは、全て同一方向に変形を生ずる配列で構
成されることを特徴とする物体の移動装置。(3) The object moving device according to claim 1, wherein the plurality of bimorphs are arranged in such a manner that they all deform in the same direction. （４）請求項（１），（２）のいずれかにおいて、複数
個のバイモルフのうち、第１のバイモルフのグループは
、第１の方向に変形を生ずる配列で構成され、 前記複数個のバイモルフのうち、第２のバイモルフのグ
ループは、前記第１の方向に対して直角な第２の方向に
変形を生ずる配列で構成されることを特徴とする物体の
移動装置。(4) In either of claims (1) and (2), a first group of bimorphs among the plurality of bimorphs is configured in an arrangement that causes deformation in a first direction, and the plurality of bimorphs An object moving device, wherein the second bimorph group is configured in an arrangement that causes deformation in a second direction perpendicular to the first direction.