JPS61248576A - 圧電型駆動機構 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電式の電気機械変換機構に関し、特に、圧電
型の高精度な位置出し装置に関する。

〔従来の技術〕

近年高精度な位置決め装置として圧電型の駆動装置が開
発されている。その特長は圧電素子に加える電圧を制御
することにより、極めて高い分解能（１／　１００〜３
　／　１００　μｍ　）で位置出しが出来るところにあ
り、２．３０例が「日本機械学会誌第８７巻７９１号Ｐ
５３〜Ｐ５８、超精密位置決め技術」に示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらの位置決め装置は、圧電変換機構
の変位が電圧に依存してアナログ的に決まるため、所定
の値の位置決めを行うには検出部を含むサーボ系を必要
とし、このため装置全体の容積が大きくなり、且つ高価
なものとなり用途が限定される。ヘッドの駆動手段及び
位置決め手段はプリンター、磁気記録装置等の電子機器
に於いて犬なる需要があるが、ここで要求されることは
小型、低コストであり、更に最近は高密度化に対応して
高精度であることが要求されている。従来の圧電型の位
置出し装置ではこのような要求には対応出来ない欠点が
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的はかかる欠点を除去し、圧電式の長所を生
かしながら、小型、低コストで且つ高精度の位置決め装
置を実現することである。このために、本発明の圧電型
駆動機構は対偶をなす第１及び第２０機素から成り、第
１の機素は第２の機素な捉えて駆動する腕を有し該腕が
往復運動を行うことにより第２の機素を連続して一方向
に歩進駆動する圧電型駆動機構に於いて前記腕の運動範
囲を規正する手段を設けて成るものである。これにより
１行程に一定量の歩進を行うことにより、検出部、サー
ボ機構を設けることなくオープン制御により極めて高精
度の位置決めを行うことが出来る。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

第１図に本発明の１実施例を示す。基台１−１には２対
の腕１−２．１−２’及び１−６．１−６′がとりつけ
られている。各腕にはｄ３３の効果により厚味方向に伸
縮する第１の圧電素子１−２−４．１−２’−４，１−
３−４，１−３’−４及びｄ１５の効果により厚みすべ
りの変形をする第２の圧電素子１−２−５．１−２’−
５，１−３−５゜１−３’−５が絶縁部材１−６を介し
て積層されている。各腕の端部は棒状の作用子１−７を
挾持する如く配置されている。基台１−１には図示して
いない微調手段を備えたストッパー１−８及び単なるス
トッパー１−９が腕１−２及び腕１−３に近接対向して
取付けられている。本実施例に於ける駆動作用は次のよ
うにして行われる。腕１−６及び１−６′の第１の圧電
素子１−３−４．１−３’−４に夫々図示されていない
端子及び電極を介して順電圧を加えるとこれらの圧電素
子は厚みを増し、腕１−６及び１−６′の端部は作用子
１−７に接触し、更にこれを締めつけ十分な圧力をもっ
てこれを保持する。

一方、この時、腕１−２及び１−２′の第１の圧電素子
１−２−４及び１−２’−４に対してはこれらに逆電圧
を加えることによりこれら圧電素子の厚みを減じ腕１−
２及び１−２′と作用子１−７の間には若干のすき間を
生ずる３次に腕１−２及び１−グの第２の圧電素子１−
２−５及び１−２’−５に逆電圧を印加すると、これら
の圧電素子は逆方向に厚みすべり変形を起し、この結果
、腕１−２及び１−２′は作用子１−７第１図（Ｂ）の
紙面上方に変位して行き、ストッパー１−８に腕１−２
が当接して腕１−２が停止した後、腕１−２′が紙面上
方に僅かに移動して停止する。

この状態で腕１−２及び１−２′の第１の圧電素子１−
２−４及び１−２−４’に順電圧を加えて腕１−２及び
１−２′で作用子１−７を保持し、次に、腕１−３及び
腕１−６′の第１の圧電素子１−３−４及び１−３’−
４に逆電圧を加えて作用子１−７に対するこれらの腕の
保持を解除した後腕１−２及び１−２′の第２の圧電素
子に順電圧を加えるとこれらの圧電素子は順方向に厚み
すべり変形を起こしこの結果腕１−２及び１−２′は作
用子１−７を保持したまま第１図（Ｂ）の紙面上方に変
位して行きストッパー１−９に腕１−２が当接した時点
で共に停止する。

一方この間、腕１−３及び１−６′の第２の圧電素子１
−３−５及び１−３’−５に逆電圧を加え腕１−３及び
１−３′の端部を作用子１−７に接触することなく第１
図（Ｂ）の紙面上方に移動し、先ず腕１−６がストッパ
ー１−９に当接して停止し腕１−６′はその後紙面上方
向に僅かに移動して停止する。この状態で腕１−３及び
１−６′の第１の圧電素子１−３−４及び１−３’−４
に加わる電圧を逆電圧から逆電圧に切換えることにより
腕１−３及び１−６′の端部が作用子１−７を保持する
。

次に、腕１−２及び１−２′の第１の圧電素子１−２−
４及び１−２〜４′に逆電圧を加えて作用子１−７に対
する保持を解除する。この状態で腕１−６及び１−６′
の第２の圧電素子１−３−５及び１−３−５’には順電
圧を腕１−２及び１−２′の第２の圧電素子１−２−５
及び１−２’−５には逆電圧を加えることにより０、腕
１−３及び１−６′は作用子１−７を保持したまま第１
図（Ｂ）の紙面下方に移動しストッパー１−８に当接し
て停止する。一方腕１−２及び１−２′は作用子１−７
に接触することなく紙面上方に移動してストッパー１−
８に規正されもとの位置に復帰する。このようにして駆
動の１行程が終了しこの間作用子１−７は最初の静止位
置より第１図（Ｂ）の紙面下方向に ΔＬ：Ｌ、＋Ｌ、−Ｗ２−Ｗ３ で示される長さΔＬだけ移動する。

但し、Ｌｌ　：紙面上方のストッパー１−８とストッパ
ー１−９の間隔 Ｌ２　：紙面下方のストッパー１−８とストッパー１−
９の間隔 Ｗ２　：腕２の巾 Ｗ、：腕３の巾 以下同様の行程をｎ回繰り返すことにより作動子１−７
をｎ×ΔＬの距離だけ図面下方に移動させることが出来
る。更に第２の圧電素子に加える電圧をこれ迄とは逆に
することにより他は同様の方法によりｎ×ΔＬの距離だ
け図面上方に移動させることが出来る。１行程の移動量
ΔＬはストッパーの微調手段により適切に調整すること
が出来るので、本実施例の駆動装置によれば極めて高精
度の位１出しがオープン制御で出来る。

第２図に本発明の他の実施例を示す。２−１は基台であ
り磁性材より成る作用子２−７を受ける受は部２−１−
１を有している。基台２−１には腕２−２及び、引動力
２−７を吸引すると共に腕２−２の端部の動きを規正す
るストッパーの役割をなす２ケの永久磁石２−３及び２
−６′がとりつけられている。腕２−２は電圧印加によ
り厚み方向に伸縮する第１の圧電素子２−２−４と厚み
すべり変形をする第２の圧電素子２−２−５とが絶縁部
材２−２−６を介して積層されて成る。腕２−２の端部
は第１の圧電素子２−２−４に電圧が印加されない時は
作動子２−７と僅かの距離を置いて対向している。今、
このような状態に於いて第２の圧電素子２−２−５に逆
電圧を加えると腕２−２の端部は作動子２−７に接触す
ることなく第２図（Ｂ）の紙面右方向に移動し永久磁石
２−６′に当接する。

次に第１の圧電素子２−２−４に順電圧を加えると該素
子が厚みを増すことにより腕２−２の端部は作動子２−
７に接触し、更にこれを持ち上げ、受は部２−１−１よ
り作動子２−７を僅か忙引き離す。

次に第２の圧電素子２−２−５に順電圧を加えると、腕
２−２の端部に作動子２−７が永久磁石２−６及び２−
６′の吸引力により押しつけられた状態で一体となって
紙面左方に移動し腕２−２の端部が永久磁石２−３に当
接して停止する。

次に第１の圧電素子２−２−４の印加電圧を零にして作
動子２−７との接触を解除した後筒２の圧電素子２−２
−５に逆電圧を加え腕２−２の端部を作動２−７に接触
させることなく第１図（Ｂ）の紙面右方に移動させ駆動
の１行程が終了する。

この１行程の間に作用子は前記紙面の左方向に永久磁石
２−６及び２−６′の間隔と腕２−２の巾の差に相当す
る長さだけ歩進する。

又、第１の実施例の説明と同様にして前記紙面の右方向
に前記と同じ長さだけ歩進することも可能である。本実
施例に於いても寸法管理を行うことにより第１の実施例
と同様な効果を得ることが出来る。

第１の実施例に於いては第２の圧電素子に１０００Ｖの
電圧を加えることにより１行程に２０μｍ程度、第２の
実施例に於いては同様にして１０μｍ程度の作用子の歩
進が得られる。又、歩進の回数は１秒間に２万回位行う
ことが出来る。

この歩進の量を適切に調節設定することにより極めて精
度の高い且つ高速の位置決めが出来る。　。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明によれば圧電型駆動機構に於いて
、極めて簡単な構造でありながらオープン制御により高
精度の位置出しが可能となり、従来不可能であった大量
の需要を有する電子機器への利用を可能とし、その利と
するところ極めて犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）及び第１図（Ｂ）は本発明の第１の実施例
を示す圧電型駆動機構の断面図及び平面図である。第２
図（Ａ）及び第２図（Ｂ）は本発び正面図である。 １−１．１−２・・・・−・基台、 １−７．２−７・・・・・・作動子、 １−２．１−２′、１−３．１−６′、２−２・・・・
・・腕、１−８．１−９・・・・・・ストッパー。 ２−６．２−６′・・・・・・磁石。 第１図 （Ａ） （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　対偶をなす第１及び第２の機素から成り、第１の機素
   は第２の機素を捉えて駆動する腕を有し、該腕は第１の
   機素に固定した座標に対し往復運動を行い、前記腕の運
   動の１行程の期間の一部に於いて第２の機素を駆動し、
   残りの期間の少なくとも一部に於いて前記の駆動の方向
   とは逆方向に、第２の機素を駆動することなく運動して
   復帰する圧電型駆動機構に於いて、前記腕の運動範囲を
   規正する手段を設けて成ることを特徴とする圧電型駆動
   機構。