JPH07174109A - 圧電アクチュエータ変位スイッチ - Google Patents
圧電アクチュエータ変位スイッチInfo
- Publication number
- JPH07174109A JPH07174109A JP5324660A JP32466093A JPH07174109A JP H07174109 A JPH07174109 A JP H07174109A JP 5324660 A JP5324660 A JP 5324660A JP 32466093 A JP32466093 A JP 32466093A JP H07174109 A JPH07174109 A JP H07174109A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- piezoelectric actuator
- valve
- displacement
- cylinder block
- Prior art date
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- Actuator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電アクチュエータの微小変位を拡大変位し
てオン−オフの変位スイッチの機能をもたせる。 【構成】 圧電アクチュエータの動作で、高圧ガス5を
左室へ注入し、ピストン7を一定のストロークだけ移動
させ、その状態を押えピン11で保持、次のアクチュエ
ータ動作で高圧ガス5を右室へ注入し、ピストン7を元
の状態に復帰し、押えピン11でその状態を保持する。
てオン−オフの変位スイッチの機能をもたせる。 【構成】 圧電アクチュエータの動作で、高圧ガス5を
左室へ注入し、ピストン7を一定のストロークだけ移動
させ、その状態を押えピン11で保持、次のアクチュエ
ータ動作で高圧ガス5を右室へ注入し、ピストン7を元
の状態に復帰し、押えピン11でその状態を保持する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種のバルブの開閉制
御などに用いられる機械スイッチに関し、特に圧電アク
チュエータの作動を大変位に変換する機構を備えた圧電
アクチュエータ変位スイッチに関する。
御などに用いられる機械スイッチに関し、特に圧電アク
チュエータの作動を大変位に変換する機構を備えた圧電
アクチュエータ変位スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の圧電セラミックスを利用した圧電
アクチュエータを変位スイッチとして使用する為には、
圧電アクチュエータ自身の動作変位量が極微小であるた
め、極近接の接点間の応用に限られ、かつ圧電アクチュ
エータに通電を継続することなく動作を保持できるスイ
ッチ機能を有していない。特開昭63−169779号
に記載された「圧電アクチュエータの変位拡大構造」な
るものも知られているが、一定の変位を継続するために
は通電の継続を要した。
アクチュエータを変位スイッチとして使用する為には、
圧電アクチュエータ自身の動作変位量が極微小であるた
め、極近接の接点間の応用に限られ、かつ圧電アクチュ
エータに通電を継続することなく動作を保持できるスイ
ッチ機能を有していない。特開昭63−169779号
に記載された「圧電アクチュエータの変位拡大構造」な
るものも知られているが、一定の変位を継続するために
は通電の継続を要した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の圧電アクチュエ
ータを変位スイッチとして使用する場合に、圧電アクチ
ュエータの極微小変位動作のみでは、変位量が少なすぎ
る為、装置の中に組み込んで使用する場合、微かな組立
状態の変動により長期間安定した変位量を確保すること
は困難であった。また変位拡大構造を有するものには、
圧電アクチュエータ自身の動作を保持したままの状態で
使用する際、通電を継続しなければならないといった問
題点があった。
ータを変位スイッチとして使用する場合に、圧電アクチ
ュエータの極微小変位動作のみでは、変位量が少なすぎ
る為、装置の中に組み込んで使用する場合、微かな組立
状態の変動により長期間安定した変位量を確保すること
は困難であった。また変位拡大構造を有するものには、
圧電アクチュエータ自身の動作を保持したままの状態で
使用する際、通電を継続しなければならないといった問
題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が提供する手段は、圧電アクチュエータの微
小変位を作動子の大きな変位に変換する圧電アクチュエ
ータ変位スイッチにおいて、圧電アクチュエータ(1)
とこの圧電アクチュエータ(1)の筐体(4)に固定さ
れているシリンダブロック(6a)と、このシリンダブ
ロック(6a)の筒形の内面に案内されて往復動をする
ピストン(7)と、このピストン(7)に固定されてい
て該ピストン(7)と共通の軸を有し、前記筒形内面に
直交する前記シリンダブロック(6a)の壁のうちの少
なくとも一方を貫通している作動子(7a)と、前記圧
電アクチュエータの微小変位を受ける弁(3)と、前記
筐体(4)に設けられ、前記弁(3)と密差する弁座
と、前記シリンダブロック(6a)を支点として前記弁
(3)に前記弁座に向く力を与え続ける予圧バネ(1
2)と、押えピン(11)と、前記弁座の側から前記弁
(3)に圧力を加える高圧ガス(5)を導く手段と、前
記弁(3)は、前記圧電アクチュエータの微小変位に直
結して前記予圧バネ(12)の弾力に抗して押されたと
き、前記弁座との間に微小な間隙を生じ、前記ピストン
(7)は、軸方向の中央近傍に隔壁のある筒状体であ
り、前記隔壁の左右に1つずつ穴を有し、前記シリンダ
ブロック(6a)は、前記ピストン(7)がストローク
の片方の端まで寄せられたときに前記弁(3)と弁座と
の微小間隙を通った前記高圧ガス(5)を前記隔壁の左
側の穴に導く第1の穴と、前記ピストン(7)がストロ
ークの他方の端まで寄せられたときに前記弁(3)の微
小間隙を通った前記高圧ガス(5)を前記隔壁の右側の
穴に導く第2の穴と、前記ピストン(7)がストローク
の片方の端まで寄せられたとき該ピストン(7)が接触
しなくなる前記筒形内面から外気に通じる第1のガス抜
き穴と、前記ピストン(7)がストロークの他方の端ま
で寄せられたとき該ピストン(7)が接触しなくなる前
記筒形内面から外気に通じる第2のガス抜き穴と、前記
押えピン(11)を摺動自在に案内する押えピン案内穴
とを有し、前記ピストン(7)は、ストロークの両端位
置において前記押えピンが係合する第1及び第2の保持
ミゾ(9)を有することを特徴とする圧電アクチュエー
タ変位スイッチである。
めに本発明が提供する手段は、圧電アクチュエータの微
小変位を作動子の大きな変位に変換する圧電アクチュエ
ータ変位スイッチにおいて、圧電アクチュエータ(1)
とこの圧電アクチュエータ(1)の筐体(4)に固定さ
れているシリンダブロック(6a)と、このシリンダブ
ロック(6a)の筒形の内面に案内されて往復動をする
ピストン(7)と、このピストン(7)に固定されてい
て該ピストン(7)と共通の軸を有し、前記筒形内面に
直交する前記シリンダブロック(6a)の壁のうちの少
なくとも一方を貫通している作動子(7a)と、前記圧
電アクチュエータの微小変位を受ける弁(3)と、前記
筐体(4)に設けられ、前記弁(3)と密差する弁座
と、前記シリンダブロック(6a)を支点として前記弁
(3)に前記弁座に向く力を与え続ける予圧バネ(1
2)と、押えピン(11)と、前記弁座の側から前記弁
(3)に圧力を加える高圧ガス(5)を導く手段と、前
記弁(3)は、前記圧電アクチュエータの微小変位に直
結して前記予圧バネ(12)の弾力に抗して押されたと
き、前記弁座との間に微小な間隙を生じ、前記ピストン
(7)は、軸方向の中央近傍に隔壁のある筒状体であ
り、前記隔壁の左右に1つずつ穴を有し、前記シリンダ
ブロック(6a)は、前記ピストン(7)がストローク
の片方の端まで寄せられたときに前記弁(3)と弁座と
の微小間隙を通った前記高圧ガス(5)を前記隔壁の左
側の穴に導く第1の穴と、前記ピストン(7)がストロ
ークの他方の端まで寄せられたときに前記弁(3)の微
小間隙を通った前記高圧ガス(5)を前記隔壁の右側の
穴に導く第2の穴と、前記ピストン(7)がストローク
の片方の端まで寄せられたとき該ピストン(7)が接触
しなくなる前記筒形内面から外気に通じる第1のガス抜
き穴と、前記ピストン(7)がストロークの他方の端ま
で寄せられたとき該ピストン(7)が接触しなくなる前
記筒形内面から外気に通じる第2のガス抜き穴と、前記
押えピン(11)を摺動自在に案内する押えピン案内穴
とを有し、前記ピストン(7)は、ストロークの両端位
置において前記押えピンが係合する第1及び第2の保持
ミゾ(9)を有することを特徴とする圧電アクチュエー
タ変位スイッチである。
【0005】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の圧電アクチュエータ変位
スイッチを示す縦断面図である。
る。図1は本発明の一実施例の圧電アクチュエータ変位
スイッチを示す縦断面図である。
【0006】この実施例は、圧電アクチュエータ1、プ
ランジャー2、弁3、圧電アクチュエータ1に固定され
ている筐体4、高圧ガス5、ボス部6、ガス注入口キャ
ップ13、oリング14a,14b,14c、圧電アク
チュエータ1を作動させる電圧を供給するリード線1
8、リード線取出口封止用樹脂19、底蓋20(筐体4
の一部分)、ネジ23a,23bを備えてなる。
ランジャー2、弁3、圧電アクチュエータ1に固定され
ている筐体4、高圧ガス5、ボス部6、ガス注入口キャ
ップ13、oリング14a,14b,14c、圧電アク
チュエータ1を作動させる電圧を供給するリード線1
8、リード線取出口封止用樹脂19、底蓋20(筐体4
の一部分)、ネジ23a,23bを備えてなる。
【0007】圧電アクチュエータ1はリード線18から
直流電圧を受けると軸方向(図1の上下方向)に微小な
距離だけ伸縮する。筐体4には高圧ガス5が封入されて
いる。ボス部6はネジ22で筐体4に強く固定されてい
る。ネジ22は、図1に現れているもの以外に、ボス部
6の手前側および奥側にも設けられている。ガス注入口
キャップ13は、ガス注入口を塞ぐ蓋であり、ガス注入
口にネジ込まれて高圧ガス5を筐体4内に封止してい
る。
直流電圧を受けると軸方向(図1の上下方向)に微小な
距離だけ伸縮する。筐体4には高圧ガス5が封入されて
いる。ボス部6はネジ22で筐体4に強く固定されてい
る。ネジ22は、図1に現れているもの以外に、ボス部
6の手前側および奥側にも設けられている。ガス注入口
キャップ13は、ガス注入口を塞ぐ蓋であり、ガス注入
口にネジ込まれて高圧ガス5を筐体4内に封止してい
る。
【0008】ボス部6は、シリンダブロック6a(蓋6
bを含む)と、ピストン7と、押えピン11と、板バネ
10と、ネジ21,22,24と、予圧皿バネ12とで
なる。シリンダブロック6aにはガス抜け穴8a,8b
が設けてある。ピストン7には押えピン11が嵌まる保
持ミゾ9が2箇所に形成してある。軸7aは、ピストン
7に固定され、ピストン7と一体で軸方向に動き、この
実施例の変位スイッチの作動子として作用し、この実施
例により変位を伝えられる弁機構等に接触する。
bを含む)と、ピストン7と、押えピン11と、板バネ
10と、ネジ21,22,24と、予圧皿バネ12とで
なる。シリンダブロック6aにはガス抜け穴8a,8b
が設けてある。ピストン7には押えピン11が嵌まる保
持ミゾ9が2箇所に形成してある。軸7aは、ピストン
7に固定され、ピストン7と一体で軸方向に動き、この
実施例の変位スイッチの作動子として作用し、この実施
例により変位を伝えられる弁機構等に接触する。
【0009】シリンダブロック6aの四角筒状の内壁に
案内されてピストン7が軸方向に往復動する。その内壁
およびこれに接触するピストン7の外面の横断面は正方
形である。軸7aはピストン7の中央の隔壁と一体であ
り、軸7aの横断面は円形である。ピストン7の最大変
位量は、図1において、ピストン7の右端と蓋6bの左
端との間隙の間隔である。
案内されてピストン7が軸方向に往復動する。その内壁
およびこれに接触するピストン7の外面の横断面は正方
形である。軸7aはピストン7の中央の隔壁と一体であ
り、軸7aの横断面は円形である。ピストン7の最大変
位量は、図1において、ピストン7の右端と蓋6bの左
端との間隙の間隔である。
【0010】ピストン7の下面およびシリンダブロック
6aの下部には高圧ガス5が通るための穴が図1の中央
に対して左右にそれぞれ1つずつ、計2つ設けてある。
予圧皿バネ12は、弁3をプランジャー2に常時押し付
けている。
6aの下部には高圧ガス5が通るための穴が図1の中央
に対して左右にそれぞれ1つずつ、計2つ設けてある。
予圧皿バネ12は、弁3をプランジャー2に常時押し付
けている。
【0011】いま、図1に示す位置にピストン7があ
り、押えピン11が右側の保持ミゾ9に嵌まってピスト
ン7を図1の位置に保持しているとする。この時に、リ
ード線18を介して圧電アクチュエータ1に0.5秒程
度のパルス状直流電圧を加えて、プランジャー2で弁3
を上に押し、予圧皿バネ12の弾力に抗して弁3を上に
押し上げると、高圧ガス5は弁3と弁座(筐体4側の皿
状の穴の縁)との間隙を通り、更にシリンダブロック6
aの下部の左側の穴およびピストン7の下面の左側の穴
を通ってピストン7の中央隔壁より左側の空間(左室)
に入り、ピストン7を右へ変位させる。ピストン7が右
へ変位するとき、ピストン7の中央隔壁より右の空間の
気体はピストン7の変位量に応じてガス抜け穴8bから
外へ排出される。ピストン7の右端は蓋6bに当って止
り、この時に押えピン11が左側の保持ミゾ9に嵌まり
ピストン7をその位置に保持するから、圧電アクチュエ
ータ1に印加されている電圧がゼロに戻ってもピストン
7はその位置を保持する。したがって、軸7aを一定位
置に保持するのに、この実施例では通電を必要としな
い。
り、押えピン11が右側の保持ミゾ9に嵌まってピスト
ン7を図1の位置に保持しているとする。この時に、リ
ード線18を介して圧電アクチュエータ1に0.5秒程
度のパルス状直流電圧を加えて、プランジャー2で弁3
を上に押し、予圧皿バネ12の弾力に抗して弁3を上に
押し上げると、高圧ガス5は弁3と弁座(筐体4側の皿
状の穴の縁)との間隙を通り、更にシリンダブロック6
aの下部の左側の穴およびピストン7の下面の左側の穴
を通ってピストン7の中央隔壁より左側の空間(左室)
に入り、ピストン7を右へ変位させる。ピストン7が右
へ変位するとき、ピストン7の中央隔壁より右の空間の
気体はピストン7の変位量に応じてガス抜け穴8bから
外へ排出される。ピストン7の右端は蓋6bに当って止
り、この時に押えピン11が左側の保持ミゾ9に嵌まり
ピストン7をその位置に保持するから、圧電アクチュエ
ータ1に印加されている電圧がゼロに戻ってもピストン
7はその位置を保持する。したがって、軸7aを一定位
置に保持するのに、この実施例では通電を必要としな
い。
【0012】上に述べた作動により、ピストン7が図1
において右端に位置している状態で、上に述べた時と同
じ極性の0.5秒程度のパルス状直流電圧をアクチュエ
ータ1に加えると、シリンダブロック6aの下部の右側
の穴がピストン7の下面の右側の穴に連通しているの
で、高圧ガス5はピストン7の右側の室(右室)に入
り、ピストン7を左へ変位させ、ピストン7の左側端が
シリンダブロック6aの左奥の壁に当ってピストン7は
止り、押えピン11が右側の保持ミゾ9に嵌まり、ピス
トン7をその位置に保持する。
において右端に位置している状態で、上に述べた時と同
じ極性の0.5秒程度のパルス状直流電圧をアクチュエ
ータ1に加えると、シリンダブロック6aの下部の右側
の穴がピストン7の下面の右側の穴に連通しているの
で、高圧ガス5はピストン7の右側の室(右室)に入
り、ピストン7を左へ変位させ、ピストン7の左側端が
シリンダブロック6aの左奥の壁に当ってピストン7は
止り、押えピン11が右側の保持ミゾ9に嵌まり、ピス
トン7をその位置に保持する。
【0013】上述の如く、図1の実施例では直流電圧を
間隔を置いて圧電アクチュエータ1に加えるだけで、軸
7aを右及び左に交互に変位させることができる。軸7
aのストローク(変位量)は、ピストン7の軸方向長さ
とシリンダブロック6aの内壁の左右両端間距離との差
だけで一義的に決まり、圧電アクチュエータ1の変位量
で決まるのではないから、経年変化をほとんど受けず、
安定である。したがって、図1の実施例の変位スイッチ
は信頼性に優れている。
間隔を置いて圧電アクチュエータ1に加えるだけで、軸
7aを右及び左に交互に変位させることができる。軸7
aのストローク(変位量)は、ピストン7の軸方向長さ
とシリンダブロック6aの内壁の左右両端間距離との差
だけで一義的に決まり、圧電アクチュエータ1の変位量
で決まるのではないから、経年変化をほとんど受けず、
安定である。したがって、図1の実施例の変位スイッチ
は信頼性に優れている。
【0014】図2はボス部6を圧電アクチュエータ1か
ら離し、変換媒体となる高圧ガスを高圧チューブ26で
供給する実施例である。図2の構造では、ボス部6だけ
を作用箇所に配置できるから、限られた空間にも簡単に
変位スイッチを装着できる。
ら離し、変換媒体となる高圧ガスを高圧チューブ26で
供給する実施例である。図2の構造では、ボス部6だけ
を作用箇所に配置できるから、限られた空間にも簡単に
変位スイッチを装着できる。
【0015】
【発明の効果】以上に説明したように本発明は、圧電ア
クチュエータの微小変位を大変位に変換して、かつ圧電
アクチュエータの動作1回毎にオン−オフの状態を交互
に保持できるスイッチ機能を有する。この発明により、
圧電アクチュエータの動作量の変動にかかわらず、迅速
なる一定のストローク移動変換を簡単に実現できる。ま
たストック量および動作スピードについてもピストン7
(可動シリンダ)の寸法、形状やガス圧力度によって選
べられるので、迅速に応答する変位スイッチを得ること
ができる。
クチュエータの微小変位を大変位に変換して、かつ圧電
アクチュエータの動作1回毎にオン−オフの状態を交互
に保持できるスイッチ機能を有する。この発明により、
圧電アクチュエータの動作量の変動にかかわらず、迅速
なる一定のストローク移動変換を簡単に実現できる。ま
たストック量および動作スピードについてもピストン7
(可動シリンダ)の寸法、形状やガス圧力度によって選
べられるので、迅速に応答する変位スイッチを得ること
ができる。
【図1】本発明の一実施例を示す縦断面図。
【図2】本発明の他の実施例を示す正面図。
1 圧電アクチュエータ 2 プラジャー 3 弁座 4 筐体 5 高圧ガス 6 ボス部 6a シリンダブロック 7 ピストン 7a 軸 8 ガス抜け穴 9 保持ミゾ 10 板バネ 11 押えピン 12 予圧皿バネ 13 ガス注入口キャップ 14 oリング 26 高圧チューブ
Claims (2)
- 【請求項1】 圧電アクチュエータの微小変位を作動子
の大きな変位に変換する圧電アクチュエータ変位スイッ
チにおいて、 圧電アクチュエータ(1)とこの圧電アクチュエータ
(1)の筐体(4)に固定されているシリンダブロック
(6a)と、このシリンダブロック(6a)の筒形の内
面に案内されて往復動をするピストン(7)と、このピ
ストン(7)に固定されていて該ピストン(7)と共通
の軸を有し、前記筒形内面に直交する前記シリンダブロ
ック(6a)の壁のうちの少なくとも一方を貫通してい
る作動子(7a)と、前記圧電アクチュエータの微小変
位を受ける弁(3)と、前記筐体(4)に設けられ、前
記弁(3)と密差する弁座と、前記シリンダブロック
(6a)を支点として前記弁(3)に前記弁座に向く力
を与え続ける予圧バネ(12)と、押えピン(11)
と、前記弁座の側から前記弁(3)に圧力を加える高圧
ガス(5)を導く手段と、 前記弁(3)は、前記圧電アクチュエータの微小変位に
直結して前記予圧バネ(12)の弾力に抗して押された
とき、前記弁座との間に微小な間隙を生じ、 前記ピストン(7)は、軸方向の中央近傍に隔壁のある
筒状体であり、前記隔壁の左右に1つずつ穴を有し、 前記シリンダブロック(6a)は、前記ピストン(7)
がストロークの片方の端まで寄せられたときに前記弁
(3)と弁座との微小間隙を通った前記高圧ガス(5)
を前記隔壁の左側の穴に導く第1の穴と、前記ピストン
(7)がストロークの他方の端まで寄せられたときに前
記弁(3)の微小間隙を通った前記高圧ガス(5)を前
記隔壁の右側の穴に導く第2の穴と、前記ピストン
(7)がストロークの片方の端まで寄せられたとき該ピ
ストン(7)が接触しなくなる前記筒形内面から外気に
通じる第1のガス抜き穴と、前記ピストン(7)がスト
ロークの他方の端まで寄せられたとき該ピストン(7)
が接触しなくなる前記筒形内面から外気に通じる第2の
ガス抜き穴と、前記押えピン(11)を摺動自在に案内
する押えピン案内穴とを有し、 前記ピストン(7)は、ストロークの両端位置において
前記押えピンが係合する第1及び第2の保持ミゾ(9)
を有することを特徴とする圧電アクチュエータ変位スイ
ッチ。 - 【請求項2】 前記押えピン(11)を前記ピストン
(7)に常に押し付ける板バネ(10)が前記シリンダ
ブロック(6a)に取り付けてあ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変位スイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5324660A JP2591460B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 圧電アクチュエータ変位スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5324660A JP2591460B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 圧電アクチュエータ変位スイッチ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07174109A true JPH07174109A (ja) | 1995-07-11 |
JP2591460B2 JP2591460B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=18168309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5324660A Expired - Lifetime JP2591460B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 圧電アクチュエータ変位スイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2591460B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007129401A1 (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | So Ryun Gige Jyu Shiku He Sa | 微動アクチュエータ |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP5324660A patent/JP2591460B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007129401A1 (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | So Ryun Gige Jyu Shiku He Sa | 微動アクチュエータ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2591460B2 (ja) | 1997-03-19 |
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