JPS59175386A - 機械的増幅機構 - Google Patents

機械的増幅機構

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JPS59175386A
JPS59175386A JP58049248A JP4924883A JPS59175386A JP S59175386 A JPS59175386 A JP S59175386A JP 58049248 A JP58049248 A JP 58049248A JP 4924883 A JP4924883 A JP 4924883A JP S59175386 A JPS59175386 A JP S59175386A
Authority
JP
Japan
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displacement
piezoelectric element
printing
piezoelectric
electrostrictive
Prior art date
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Pending
Application number
JP58049248A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadayasu Uchikawa
内川 忠保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59175386A publication Critical patent/JPS59175386A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04Constructional details
    • H02N2/043Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/46Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using rod or lever linkage, e.g. toggle
    • H01H2003/463Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using rod or lever linkage, e.g. toggle using a blade spring lever for perpendicular force transmission
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00Electrostrictive relays; Piezoelectric relays

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気、機械変換素子の運動を増幅し駆動する機
械増幅機構に関し、さらに詳しくは電歪、あるいは圧電
素子を駆動源とし変位増幅を行ない、主に印刷装置用及
び開閉器用(こ適用よる機械的増幅機構に関する。
従来、電気機械変換素子による駆動装置は特にブリンク
等の印刷装置や、リレー等の開閉器として使用さねてい
る。例えはドツトインパクト式プリンタ印手機構ではそ
の駆動源としてほとんどが電磁石、あるいは永久磁石を
用いている。しかしながら、この方式は印字駆動におけ
る印字エネルギに対し多大な入力エネルギを必要とし、
その入力エネルギのほとんどは銅損、鉄損lこよる発熱
として失わわ、エネルギ変換効率が低いという欠点があ
っ1こ。そのため近年では電歪素子、あるいは圧電素子
を駆動源として消費電力、及び発熱量を低減し、高速動
作の可能な印字機構が考えられている。ところが、この
方式において(ゴ圧電素子の変位が0.005〜001
間と微少であるため、通常のプリンタ印字機構(こ必要
な作用素子としての印字針の変位が0.5w程度番こな
るように圧室、素子の微少変位を増幅するのが課題であ
る。この要望に対し、従来lこは機械的増幅機構の一例
を示すものとして第1図の特許昭47−2759がある
。第1図において、薄板状の圧電素子を複数枚積層した
トランスジー−サ1を2個段差を設けてレバー2に向か
い合わせて取付ける。またレバー2の先端にはヒンジ2
3ヲ設け、かつ出力端としての作用素子であるプリント
ハンマー4を有するビーム5が取伺けられている。この
ような機構ζこおいてはトランスジューサ1の変位がレ
バー2により増幅され、ビーム5のプリントハンマー4
を駆動している。
しかしながら、このような構造lこおいては、トランス
ジューサ1を向かい合わせているため大型となり近年l
こおけるドツトインパクト式プリンタに要求される小型
化が困難となる欠点かあった。
また一方、小型、高密度化を計るものとして第2図に示
した特許昭53−113625  記載の機構がある。
第2図において、ばね6の両端は保持要素7に固定され
、一方は圧電結晶装置8に坐着し、他方は固定保持部9
に坐着する。この構造において、圧電結晶8の励起によ
り湾曲はね6をたわませ、湾曲はね6中央部に取付けら
れた印字針10ヲ駆動するものである。ところが、この
ような湾曲はね6をたわませる機構においては圧電結晶
8の変位をε、湾曲はね6の長さをlとしたとき湾曲ば
ね6の中央部のたわみ敞δは便何学的にδ邑圧77/π
に近似され、例えばε= 0.Ob+mとしたとき、1
−=60IOにしなければδ= 0.5 mjこならな
い。さらにまた、圧電結晶8の伸ひによって固定保持部
9に力が加わり、固定保持部9は外側に開こうとする変
形ζこよって、湾曲はね6に伝達する変位が損失するた
め、結局はね6の長さは100綿以上lこしなけれはな
らない。したがって、この構造においても大型の印字機
構ζこなる欠点があった。
本発明はこのような従来の欠点を除去し、小型で増幅率
が大きく、かつコストの安い機械的増幅機構を提供する
ものである。
本発明によれは電歪あるいは圧電素子の運動を増幅し駆
動する増11M機構ζこおいて、上記電歪あるいは圧電
素子の伸縮動作を伝達し増幅するだめの二本のレバーア
ームと、そのレバーアームで挾むように支持された変位
増幅手段としての梁とから構成され、その梁には出力端
としての作用素子が設けられていることを特徴とする俵
械的増幅機構が得られる。
以下、本発明について実施例を示す図面を参照して説明
する。
第3図は本発明の一実施例を示す側面図であり、W、4
図は第3図の模式的な斜視図である。第3図、第4図に
おいて、複数枚積層した電歪あるいは圧電素子11の両
端面と基板12の両側面には圧電素子11の伸縮動作を
伝達する手段13により各々レバーアーム14を接続す
る。また、レバーアーム14はその先端部で作用素子と
しての印字針15を有する梁16を挾むように支持し、
基板J2には梁16の初期変位、及びバックストップを
兼ねた調整用ネジ17を設けている。これらの基板12
、変位伝達手段13、レバーアーム14、梁16はプレ
ス打抜き法、エツチング法、ワイヤーカット法で製造可
能でバネ性のある材料で良く、低コストで製作できる。
蓚た、駆動源は電歪あるいは圧電素子11であり、例え
はチタン酸ジルコンi1m(PZT)の如き平板状の材
料を複数枚積層し、各圧電素子を対にして共通電極を設
け、゛電極を並列状態にしたものである。
したがってこのように構成した機構においては、圧電素
子11に電圧を与えることにより各圧電素子の各変位が
加算され、圧電素子の変位18は変位伝達手段13を介
して各レバーアーム】4に伝えられ、レバーアーム14
の先端で変位が拡大される。しかるに、レバーアーム1
4に挾すれ支持されていた梁16の両端にはその軸方向
に変位が与えられ、そこで梁16は衆知の座屈理論の如
く両端に与えられた変位(こ対し直角方向(こ変形し、
梁16の中央部lこ最大変位19が生じる。したかって
駆動時には、調整ネジ17で初期変形されていた梁16
は印字針15を前方へ出し印字を行ない、その後印加電
圧の停止lこより圧電素子11は復帰し、梁16もバッ
クストップを兼ねた調整ネジ17(こ復帰する。このよ
うに構成した印字機構の効果はレバーアーム14と基板
12との変位伝達手段13を支点としているため駆動時
では基板12に対称の正帰荷重がかかるものの、基板1
2は圧縮に対し剛性が大きいため基板12自冴の変形に
よる変位伝達の損失が小さいことにある。すなわち、第
1図、第2図に示した従来の方式で、圧電素子8又は湾
曲はね6を取付けた固定保持部9が荷重によって外側に
四こうとする変形をおこし変位伝達率を損失しているの
を本発明で改良している。そのため本発明では、圧電素
子11の変位は変位伝達手段13で変位伝達番こ必要な
最小限の曲げのエネルギのみ失われるたけであるので変
位伝達効率が太きい。以上の実施例の具体的な一例を示
すと、圧電素子11の変位を0.01m とし、レバー
アーム14の増幅率を5倍とし、梁16の長さを50調
にした機構において印字針15は06咽の変位で駆動で
きる印字機構が得られている。またこのような印字機構
は第3図、第4図の基板12上に設けたガイド穴20に
より第5図の斜視図、第5図の上面図である第6図ζこ
示す如く印字機構を並列に組立てることによりドツトラ
インプリンタに使用できる。第5図、第6図においては
、印字機構を各基板12の間にプレート21ヲ介し、ガ
イド穴20に通した固定兼ガイド手段221こより並列
化する。この複数個から成る印字機構を印字ピッチ分だ
け横に揺動し印字を行なうドツトライブリンク用印字機
構が得られる。さらにまた、第7図に示すように印字針
をワイヤー2:3にすれはワイヤートッドプリンタとし
て使用できる。その−例として、第8図の上面図のよう
に複藪個の印字機構をプレート21とハウジング24で
挾み、固定ガイド手段22により並べ、ワイヤー23ヲ
ワイヤーガイド25で集合した形態の機構が得られる。
次に本発明の他の実施例を示す。第9図は本発明におい
て変位伝達手段を回転支持26にし、バネ27(こよる
与圧手段でレバーアーム2F3也圧電素子11を接続す
る。また、梁16とレバーアーム28との接続は回転支
持の他に例えは溶接を用いた固定手段29を使用してい
る。
またさらに他の実施例として第10図は圧電素子11を
2個使用し、基板30で固定した機構である。
その基板30#こおける圧電素子11固定部31は圧′
亀素子11の変位発生による力が働らくが、対称に圧縮
荷重が加わるためレバーアーム14の変位は前記本発明
の増幅機構と同等に伝達される。さらに、第11図は剛
性のある板にくひれ32f有した梁338用いた機構で
ある。梁33は圧電素子11の変位と伝達手段13、レ
バーアーム]4のil+7+作lこよりくびれ32の部
分で曲げの変形、いわゆるリンクに近い変形をおこし、
#′33ζこある印字針15を前方に移動する。
また第12図の如く、くひれ部を板はね3,1にし、剛
性板35と接合した梁36でも変位伝達は効率よく行な
われ、本発明の機械的増幅機構に適用できる。
以上のこれら実施例においても前記の本発明の効果は十
分得らイ1ている。また第13図には本発明をリレー(
こ代表される開閉器に適用した一実施例を示す。第13
図において、前記した本発明の増幅機構をスペーサ37
を介して基板3Biこ)1ゾ付ける。また、増幅機構上
には作用素子として可動接点39を設け、その可動接点
39に対応して基板3)1上に固定接点40を設けてい
る。そこでし1駆動時には前記した如く電歪あるいは圧
電素子11の浬稲動作により可動接点39は一方の固定
接点40より他方の固定接点40へ移動接触してリレー
動作が行なわれる。本発明はこのようなリレーにおいて
も効果かあり、4妾点袈位、抑圧が大きく長寿命で信頼
性の高いリレーが得られる。尚、前記本発明において4
は駆動源として積層した電歪又は圧電素子を例示してい
るが、横効果、縦効果のある電歪圧電素子でも適用でき
る。
以上、本発明(こよれば変位伝達効率が向上し、変位増
幅率が大きく、小型でかつコストの低い機械的増幅機構
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の印字機構の一例を示す側面図、第2図は
従来の印字機構の一例を示す側面図、第3図は本発明の
一実施例を示す側面図、第4図は第3図の模式的斜視図
、第5図は本発明の一実施例を示す部分的な斜視図、第
6図は第5図の上面図、第7図は本発明の一実施例を示
す側面図、第8図は第7図の上面図、第9図は本発明の
他の実施例を示す側面図、第10図は本発明の他の実施
例を示す側面図、第11図は本発明の他の実施例を示す
側面図、第12図は梁の他の実施例を示す模式的な斜視
図、第13図は本発明の他の実施例を示す模式的な斜視
図を示す。 図中各記号はそれぞれ次のものを示す。 1・・・・・・圧電トランスジューサ、2・・・・・・
レバー、3・・・・・・ヒンジ、4・・・・・・プリン
トハンマ、5・・・・・・ヒーム、6・・・・・・湾曲
ばね、7・・・・・・保持要素、8・・・・圧電結晶装
置、9・・・・・・固定保持部、10・・・・・・印字
針、11・・・・・・電歪あるいは圧電素子、12・・
・・・基板、13・・・・・・変位伝達手段、J4・・
・・・・レバーアーム、15・・・・・印字針、16・
・・・・・梁、17・・・・・・調整子ジ、18・・・
・・・圧室、素子の変位、19・・・・・・梁の最大変
位、20・・・・・・ガイド穴、21・・・・・・プレ
ート、22・・・・・・固定ガイド手段、2;3・・・
・・・ワイヤー、24・・・・・・ハウジンク、25・
・・・・・ワイヤーガイド、26・・・・・・回転支持
部、27・・・・・・与圧ばね、公・・・°゛°回転支
持部のあるレバーアーム、29・・・・・・固定手段、
30・・−・・・基板、31・・・・・・固定部、32
・・・・・・くひれ部、33・・・・・・くびれを有丁
梁、34・・・・・・板はね、35・・・・・・剛性の
ある板、36・・・・・・板はね接合の梁、37・・・
・・・スペーサ、38・・・・・・基板、39・・・・
・・可動接点、40・・・・・・固定接点 第 l 霞 蛎2図 0 勇○n l/ 箭417 5s 図 第 7霞 4 \ /ど 括8霞 Zづ / 第q日 ?? /Z 第1D口 /4 0 袷//霞 /ど 堵727 手15日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電歪あるいは圧電素子の運動を増幅し駆動する増幅機S
    tこおいて、上記電歪あるいは圧電素子の伸縮動作を伝
    達し増幅するための二本のレバーアームと、そのレバー
    アームで挾むように支持された変位増幅手段としての梁
    とから構成され、その梁には出力端としての作用素子が
    設けられていることを特徴とする機械的増幅機構。
JP58049248A 1983-03-24 1983-03-24 機械的増幅機構 Pending JPS59175386A (ja)

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