JPH05115185A - 圧電アクチユエータ - Google Patents
圧電アクチユエータInfo
- Publication number
- JPH05115185A JPH05115185A JP3299856A JP29985691A JPH05115185A JP H05115185 A JPH05115185 A JP H05115185A JP 3299856 A JP3299856 A JP 3299856A JP 29985691 A JP29985691 A JP 29985691A JP H05115185 A JPH05115185 A JP H05115185A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic plate
- piezoelectric
- metal piece
- voltage applied
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 簡単な構造でリニア運動を実現できる圧電ア
クチュエータを得る。 【構成】 断面が長方形の棒状の金属片の対向する二側
面に縦振動を得るための圧電セラミック板１１を貼り、
その他の側面の一方に屈曲振動用の圧電セラミック板１
２ａ，１２ｂを貼る。駆動電圧により二つの振動モード
を生じさせ、残りの一側面に楕円運動を生じさせる。振
動モードにより方向が異なる場合があるので、その側面
の回転方向が同じとなる部分が突出した形状として物体
に当接させる。
クチュエータを得る。 【構成】 断面が長方形の棒状の金属片の対向する二側
面に縦振動を得るための圧電セラミック板１１を貼り、
その他の側面の一方に屈曲振動用の圧電セラミック板１
２ａ，１２ｂを貼る。駆動電圧により二つの振動モード
を生じさせ、残りの一側面に楕円運動を生じさせる。振
動モードにより方向が異なる場合があるので、その側面
の回転方向が同じとなる部分が突出した形状として物体
に当接させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電アクチュエータに
係るもので、特に、リニア駆動（運動）が可能な圧電ア
クチュエータに関するものである。
係るもので、特に、リニア駆動（運動）が可能な圧電ア
クチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電モータ、圧電アクチュエータの各方
面での利用が考えられ、またそのための各種の構造の圧
電モータ、圧電アクチュエータが提案されている。少電
力駆動が可能であり、電磁波の影響がないといった利点
があるためである。しかし、大きなトルクを得たり、大
きな変位量を得るためには、複雑な構造が必要となった
り、製造も難しくなるなどの問題もある。
面での利用が考えられ、またそのための各種の構造の圧
電モータ、圧電アクチュエータが提案されている。少電
力駆動が可能であり、電磁波の影響がないといった利点
があるためである。しかし、大きなトルクを得たり、大
きな変位量を得るためには、複雑な構造が必要となった
り、製造も難しくなるなどの問題もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、簡単な構造
で、比較的大きな出力の得られる圧電アクチュエータを
得ようとするものである。
で、比較的大きな出力の得られる圧電アクチュエータを
得ようとするものである。
【０００４】また、リニア駆動（運動）を得ることがで
き、精密装置の位置決めなどに適した圧電アクチュエー
タを得ようとするものである。
き、精密装置の位置決めなどに適した圧電アクチュエー
タを得ようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、直方体の棒状
金属片の側面に貼り付けた圧電セラミック板の変位によ
って縦振動と屈曲振動を生じさせ、それによって生じる
楕円運動を利用することによって上記の課題を解決する
ものである。
金属片の側面に貼り付けた圧電セラミック板の変位によ
って縦振動と屈曲振動を生じさせ、それによって生じる
楕円運動を利用することによって上記の課題を解決する
ものである。
【０００６】すなわち、断面が長方形の棒状の金属片の
対向する二側面に、表面に電極が形成された第一の圧電
セラミック板を具え、それらの二側面の間の一側面に、
表面に電極が形成されて金属片の長手方向に配置された
二枚の第二の圧電セラミック板を具え、第一の圧電セラ
ミック板に印加する電圧によって生じる縦振動と、第二
の圧電セラミック板に印加する電圧によって生じる屈曲
振動とにより、第二の圧電セラミック板を具えた面に対
向する側面に生じる楕円運動を利用して、その側面に当
接する物体との相対的な位置を移動させることに特徴を
有するものである。
対向する二側面に、表面に電極が形成された第一の圧電
セラミック板を具え、それらの二側面の間の一側面に、
表面に電極が形成されて金属片の長手方向に配置された
二枚の第二の圧電セラミック板を具え、第一の圧電セラ
ミック板に印加する電圧によって生じる縦振動と、第二
の圧電セラミック板に印加する電圧によって生じる屈曲
振動とにより、第二の圧電セラミック板を具えた面に対
向する側面に生じる楕円運動を利用して、その側面に当
接する物体との相対的な位置を移動させることに特徴を
有するものである。
【０００７】振動モードによって、各位置の楕円運動の
回転方向が異なる場合がある。側面に突出部と凹部を形
成し、同じ方向に回転する部分のみの出力を得ることが
できる。
回転方向が異なる場合がある。側面に突出部と凹部を形
成し、同じ方向に回転する部分のみの出力を得ることが
できる。
【０００８】
【作用】金属片のサイズを、縦振動と屈曲振動において
それぞれ同じ周波数で共振するか、その高次モードの共
振周波数で共振するようにしておく。そして、二種類の
圧電セラミック板の電極に同じ周波数で駆動電圧を印加
して、それぞれの振動モードを生じさせる。二つの振動
モードによって、圧電セラミック板を貼っていない側面
に楕円運動を生じさせる。この側面に当接する物体を移
動させるか、あるいはこの金属片自体を移動させること
ができる。
それぞれ同じ周波数で共振するか、その高次モードの共
振周波数で共振するようにしておく。そして、二種類の
圧電セラミック板の電極に同じ周波数で駆動電圧を印加
して、それぞれの振動モードを生じさせる。二つの振動
モードによって、圧電セラミック板を貼っていない側面
に楕円運動を生じさせる。この側面に当接する物体を移
動させるか、あるいはこの金属片自体を移動させること
ができる。
【０００９】二種類の圧電セラミック板に印加する電圧
には位相差を持たせるが、この位相差を変えることによ
って回転を生じる向きを変えることができ、それによっ
て移動方向を変えることができる。
には位相差を持たせるが、この位相差を変えることによ
って回転を生じる向きを変えることができ、それによっ
て移動方向を変えることができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１１】図１は、本発明に用いる振動片となる金属
片の形状を示す斜視図である。黄銅製の棒状の金属片10
を41.1mmの長さとし、断面が10.0×11.0mmのサイズに切
り出した。４つの側面のうち幅が10mmの側面の長手方向
の中央部は 0.5mm削られて凹部となっている。両端に幅
10mmで長さ 4mmの突出部15を具えた形状となっている。
ただし、実際に製造する場合には長めに切り出した金属
片の端部を削りながら、共振周波数を合わせるのが普通
である。
片の形状を示す斜視図である。黄銅製の棒状の金属片10
を41.1mmの長さとし、断面が10.0×11.0mmのサイズに切
り出した。４つの側面のうち幅が10mmの側面の長手方向
の中央部は 0.5mm削られて凹部となっている。両端に幅
10mmで長さ 4mmの突出部15を具えた形状となっている。
ただし、実際に製造する場合には長めに切り出した金属
片の端部を削りながら、共振周波数を合わせるのが普通
である。
【００１２】突出部15を具えた側面に隣接する二つの側
面には、圧電セラミック板11が貼り付けられている。こ
の圧電セラミック板は15×9mmで厚さが 0.5mmのものが
各面に二枚ずつ貼られた例を示しているが、必ずしも二
枚に分割する必要はない。この圧電セラミック板11は縦
振動を生じさせるものである。また、圧電セラミック板
11の表面には銀等の焼付により電極が形成されている。
面には、圧電セラミック板11が貼り付けられている。こ
の圧電セラミック板は15×9mmで厚さが 0.5mmのものが
各面に二枚ずつ貼られた例を示しているが、必ずしも二
枚に分割する必要はない。この圧電セラミック板11は縦
振動を生じさせるものである。また、圧電セラミック板
11の表面には銀等の焼付により電極が形成されている。
【００１３】圧電セラミック板11が貼り付けられた二側
面の間の側面で、突出部がない側面には、屈曲振動を生
じさせる圧電セラミック板12a 、12b が貼り付けられ
る。この圧電セラミック板12a 、12bのサイズ、厚さは
前記と同じとした。この圧電セラミック板12a 、12b は
分割されなければならないが、一枚のセラミック板の電
極のみを分割することによっても形成できる。
面の間の側面で、突出部がない側面には、屈曲振動を生
じさせる圧電セラミック板12a 、12b が貼り付けられ
る。この圧電セラミック板12a 、12bのサイズ、厚さは
前記と同じとした。この圧電セラミック板12a 、12b は
分割されなければならないが、一枚のセラミック板の電
極のみを分割することによっても形成できる。
【００１４】次に、駆動電圧の印加方法について説明す
る。図２は、その説明図である。縦振動を生じさせる交
流電源13と圧電セラミック板11とが接続される。なお、
この例では圧電セラミック板は表面側が＋に分極してあ
る。四枚の圧電セラミック板に同相の電圧が印加される
ことになる。金属片からリードが引き出され、これと交
流電源13との一端が接続される。図１の孔16はこの接続
に利用するためのものである。
る。図２は、その説明図である。縦振動を生じさせる交
流電源13と圧電セラミック板11とが接続される。なお、
この例では圧電セラミック板は表面側が＋に分極してあ
る。四枚の圧電セラミック板に同相の電圧が印加される
ことになる。金属片からリードが引き出され、これと交
流電源13との一端が接続される。図１の孔16はこの接続
に利用するためのものである。
【００１５】屈曲振動を生じさせる交流電源14と圧電セ
ラミック板12a 、12b とが接続される。この接続には二
つの方法があり、図２Ｂのように圧電セラミック板の同
じ向きに分極し、電源14aの両端を接続するか、図２Ｃ
のように、分極方向を反対として圧電セラミック板に同
相で電源14bの一端を接続し、他端を金属片に接続す
る。
ラミック板12a 、12b とが接続される。この接続には二
つの方法があり、図２Ｂのように圧電セラミック板の同
じ向きに分極し、電源14aの両端を接続するか、図２Ｃ
のように、分極方向を反対として圧電セラミック板に同
相で電源14bの一端を接続し、他端を金属片に接続す
る。
【００１６】上記の金属片を金属棒に移動可能に支持さ
せ、押力を加えて駆動電圧を印加した。圧電セラミック
板を具えない面の突出部15を金属棒に接触させ、その金
属棒上を両側に移動する距離を各種条件の下に測定し
た。なお、二つの駆動電源の位相差を90°とした場合
と、 270°とした場合で移動方向が逆となった。その測
定結果の表１に示す。なお、表１中、電圧、電流は駆動
用超音波電源装置への入力値であり、実際に圧電セラミ
ック板に印加される電圧、電流は、損失によりこれより
小さい値となっている。
せ、押力を加えて駆動電圧を印加した。圧電セラミック
板を具えない面の突出部15を金属棒に接触させ、その金
属棒上を両側に移動する距離を各種条件の下に測定し
た。なお、二つの駆動電源の位相差を90°とした場合
と、 270°とした場合で移動方向が逆となった。その測
定結果の表１に示す。なお、表１中、電圧、電流は駆動
用超音波電源装置への入力値であり、実際に圧電セラミ
ック板に印加される電圧、電流は、損失によりこれより
小さい値となっている。
【００１７】
【表１】
【００１８】上記のように、両方向に移動することが確
認できた。これは、駆動電源の位相差を切り換えること
によって実現できる。また、駆動電圧、押力の調整によ
って所定の速度での移動を安定して実現できる。
認できた。これは、駆動電源の位相差を切り換えること
によって実現できる。また、駆動電圧、押力の調整によ
って所定の速度での移動を安定して実現できる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、圧電セラミック板の数
も少なくて配線も容易で、簡単な構造、結線によって大
きな運動量を有する圧電アクチュエータが得られる。ま
た、印加する電圧の位相差を調整することによって、方
向の切り換えも容易となる。
も少なくて配線も容易で、簡単な構造、結線によって大
きな運動量を有する圧電アクチュエータが得られる。ま
た、印加する電圧の位相差を調整することによって、方
向の切り換えも容易となる。
【図１】 本発明の実施例の斜視図。
【図２】 配線の説明図。
10：金属片 11：圧電セラミック板（縦振動用） 12：圧電セラミック板（屈曲振動用） 13、 14：駆動電源 15：突出部
Claims (3)
- 【請求項１】 断面が長方形の棒状の金属片の対向する
二側面に、表面に電極が形成された第一の圧電セラミッ
ク板を具え、それらの二側面の間の一側面に、表面に電
極が形成されて金属片の長手方向に配置された二枚の第
二の圧電セラミック板を具え、第一の圧電セラミック板
に印加する電圧によって生じる縦振動と、第二の圧電セ
ラミック板に印加する電圧によって生じる屈曲振動とに
より、第二の圧電セラミック板を具えた面に対向する側
面に生じる楕円運動を利用して、その側面に当接する物
体との相対的な位置を移動させることを特徴とする圧電
アクチュエータ。 - 【請求項２】 断面が長方形の棒状の金属片の対向する
二側面に、表面に電極が形成された第一の圧電セラミッ
ク板を具え、それらの二側面の間の一側面に、表面に電
極が形成されて金属片の長手方向に配置された二枚の第
二の圧電セラミック板を具え、第二の圧電セラミック板
を具えた側面に対向する側面は複数箇所に突出部を残し
て他の表面部分が除去され、第一の圧電セラミック板に
印加する電圧によって生じる縦振動と、第二の圧電セラ
ミック板に印加する電圧によって生じる屈曲振動とによ
り、第二の圧電セラミック板を具えた面に対向する側面
に生じる楕円運動を利用して、その側面の突出部に当接
する物体との相対的な位置を移動させることを特徴とす
る圧電アクチュエータ。 - 【請求項３】 第一の圧電セラミック板に印加する駆動
電圧と、第二の圧電セラミック板に印加する駆動電圧の
位相差を変えることにより、移動方向を切り換え可能に
した請求項１または２記載の圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3299856A JPH05115185A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 圧電アクチユエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3299856A JPH05115185A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 圧電アクチユエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05115185A true JPH05115185A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17877779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3299856A Pending JPH05115185A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 圧電アクチユエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05115185A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5698930A (en) * | 1993-11-15 | 1997-12-16 | Nikon Corporation | Ultrasonic wave motor and method of manufacture |
| CN113472237A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-10-01 | 吉林农业科技学院 | 纵弯组合致动尺蠖式直线压电驱动器及其激励方法 |
-
1991
- 1991-10-18 JP JP3299856A patent/JPH05115185A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5698930A (en) * | 1993-11-15 | 1997-12-16 | Nikon Corporation | Ultrasonic wave motor and method of manufacture |
| CN113472237A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-10-01 | 吉林农业科技学院 | 纵弯组合致动尺蠖式直线压电驱动器及其激励方法 |
| CN113472237B (zh) * | 2021-08-12 | 2022-11-15 | 吉林农业科技学院 | 纵弯组合致动尺蠖式直线压电驱动器及其激励方法 |
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