JPS6285682A - 圧電駆動機構 - Google Patents
圧電駆動機構Info
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- JPS6285682A JPS6285682A JP60224421A JP22442185A JPS6285682A JP S6285682 A JPS6285682 A JP S6285682A JP 60224421 A JP60224421 A JP 60224421A JP 22442185 A JP22442185 A JP 22442185A JP S6285682 A JPS6285682 A JP S6285682A
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- Japan
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- shaft
- section
- piezoelectric element
- clamp
- tongue
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
- H02N2/023—Inchworm motors
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- 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。
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、圧電逆効果を有する圧電素子を用いて対象物
体を微少位貴決めする圧電駆動機構に関する。
体を微少位貴決めする圧電駆動機構に関する。
従来の圧電駆動機構は、本発明と同一出願人により出願
された特開昭６０−９５２７０号公報に記載されている
ように、非導電性かつ低熱膨張材料からなり軸方向に移
動自在なシャフトと、所定の間隔をもってシャフトを保
持解放する２つの円筒状のクランプ体と、このクランプ
体を両端に配しブリッヂ態様に結合保持するシャフト駆
動体と、このシャフト駆動体を格納し結合部材を介して
固定するハウジングとを有している。
された特開昭６０−９５２７０号公報に記載されている
ように、非導電性かつ低熱膨張材料からなり軸方向に移
動自在なシャフトと、所定の間隔をもってシャフトを保
持解放する２つの円筒状のクランプ体と、このクランプ
体を両端に配しブリッヂ態様に結合保持するシャフト駆
動体と、このシャフト駆動体を格納し結合部材を介して
固定するハウジングとを有している。
従来の圧電駆動機構についてｗｃａ図幹よび第４図を参
照して説明する。第３図においてシャフト９１は、２つ
のクランプ体９２により保持される。
照して説明する。第３図においてシャフト９１は、２つ
のクランプ体９２により保持される。
クランプ体９２は薄いドーナッツ型圧電素子を複数個積
層した円筒形をなし、中空部にシャフト９１を挿入し摺
動自在に嵌合するとともに、この圧電素子に電圧を印加
してこの中空部が収縮するときシャフト９１を保持する
。シャフト駆動体９３は非導電性材料の結合部材９５を
介して両端に２つのクランプ体をブリッヂ態様に結合さ
せて有している。シャフト駆動体９３はクランプ体９２
と同様の積層型圧電素子を複数個積層させ電圧印加によ
り生じるシャフト９１の軸方向への微少の伸縮により二
つのクランプ体９２の間隔を離遠または接近させる。ま
たシャフト駆動体９３け、非導電材料の結合部材９６を
介してハウジング９４に固定されている。シャフト駆動
体９３の伸縮運動は、両端のクランプ体９２にシャフト
９１の軸方向に微少距離の往復運動をさせる。したがっ
て、積層型圧電素子への電圧印加の繰返しにより２つの
クランプ体９２の一方は駆動されてシャフト９１を保持
し、クランプ体９２の他方はシャフト９１を解放すると
ともにシャフト駆動体９３をシャフト９１の軸方向に伸
縮させる駆動手順を所定の順序で繰返すことによりシャ
フト９１は軸方向にステップ状に移動される。
層した円筒形をなし、中空部にシャフト９１を挿入し摺
動自在に嵌合するとともに、この圧電素子に電圧を印加
してこの中空部が収縮するときシャフト９１を保持する
。シャフト駆動体９３は非導電性材料の結合部材９５を
介して両端に２つのクランプ体をブリッヂ態様に結合さ
せて有している。シャフト駆動体９３はクランプ体９２
と同様の積層型圧電素子を複数個積層させ電圧印加によ
り生じるシャフト９１の軸方向への微少の伸縮により二
つのクランプ体９２の間隔を離遠または接近させる。ま
たシャフト駆動体９３け、非導電材料の結合部材９６を
介してハウジング９４に固定されている。シャフト駆動
体９３の伸縮運動は、両端のクランプ体９２にシャフト
９１の軸方向に微少距離の往復運動をさせる。したがっ
て、積層型圧電素子への電圧印加の繰返しにより２つの
クランプ体９２の一方は駆動されてシャフト９１を保持
し、クランプ体９２の他方はシャフト９１を解放すると
ともにシャフト駆動体９３をシャフト９１の軸方向に伸
縮させる駆動手順を所定の順序で繰返すことによりシャ
フト９１は軸方向にステップ状に移動される。
次に第４図を参照すると、クランプ体９２けドーナッツ
状の圧電素子９２１に内部電極９２２を交互に挿入して
積層したもので、内部電極９２２を一つ３きに接続した
２つの外部電柵９２３間に電圧が印加される。電圧印加
により、電界にほぼ垂直方向に発生する横効果束が、ク
ランプ体９２の径方向（図中矢印方向）に応力りをもっ
て収縮し、中空部を摺動買通するシャフト９１を保持固
定する。圧電素子による１４方向の収縮量は横効果束で
あるため極めて小さく、径寸法で２〜３μでありしたが
ってクランプ体９２がシャフト９１を保持から解放した
状態のときもクランプ体９２とシャフト９１との間隔は
ほぼ１０“である瘍誰合となる。この円筒状のクランプ
９２の内面においては、露出した内部電極９２２がシャ
フト９１との摺動により磨耗粉を発生し、シャフト９１
との間の絶縁性および耐磨耗性が劣化するので内面層９
２４として絶縁膜コーティングが施される。なお、第３
図では圧電素子への電圧印加回路は省略している。
状の圧電素子９２１に内部電極９２２を交互に挿入して
積層したもので、内部電極９２２を一つ３きに接続した
２つの外部電柵９２３間に電圧が印加される。電圧印加
により、電界にほぼ垂直方向に発生する横効果束が、ク
ランプ体９２の径方向（図中矢印方向）に応力りをもっ
て収縮し、中空部を摺動買通するシャフト９１を保持固
定する。圧電素子による１４方向の収縮量は横効果束で
あるため極めて小さく、径寸法で２〜３μでありしたが
ってクランプ体９２がシャフト９１を保持から解放した
状態のときもクランプ体９２とシャフト９１との間隔は
ほぼ１０“である瘍誰合となる。この円筒状のクランプ
９２の内面においては、露出した内部電極９２２がシャ
フト９１との摺動により磨耗粉を発生し、シャフト９１
との間の絶縁性および耐磨耗性が劣化するので内面層９
２４として絶縁膜コーティングが施される。なお、第３
図では圧電素子への電圧印加回路は省略している。
上述した従来の圧電駆動機構は、クランプ体の駆動源と
して積層した圧電素子の横効果束を利用したものである
。一般に圧電素子材料の強誘電セラミックは同一電界の
もとでは横効果による歪量は小さく、シたがってクラン
プ体において電圧が印加されていない初期状態でほぼク
ランプ体とシャフトとの間隔「０」嵌合が必要であり、
部品加工精度を高くしなければならないとともに、クラ
ンプ体の内面には内部電極の露出短絡による絶縁性の劣
化、ならびに圧電素子面の塑性流動性による保持力の減
退を防止するコーティングが必要であり、これらのこと
が圧電駆動機構の生産性を低下させるという問題点があ
った。
して積層した圧電素子の横効果束を利用したものである
。一般に圧電素子材料の強誘電セラミックは同一電界の
もとでは横効果による歪量は小さく、シたがってクラン
プ体において電圧が印加されていない初期状態でほぼク
ランプ体とシャフトとの間隔「０」嵌合が必要であり、
部品加工精度を高くしなければならないとともに、クラ
ンプ体の内面には内部電極の露出短絡による絶縁性の劣
化、ならびに圧電素子面の塑性流動性による保持力の減
退を防止するコーティングが必要であり、これらのこと
が圧電駆動機構の生産性を低下させるという問題点があ
った。
本発明の圧電駆動機構は、シャフトと：電圧印加により
積層方向に伸長する縦効果歪を有する積層型圧電素子か
ら形成され前記積層方向を前記シャフトの長手軸とほぼ
平向にして配置したクランプ駆動部と、該クランプ駆動
部の両端に固着された２つの圧電素子保持部と、該圧電
素子保持部の一方に結合して前記シャフト表面に対向し
て伸ばされた摺動部と、前記圧電素子保持部の他方に結
合して前記シャフトの長手軸に平行に伸ばされた舌部と
、該舌部と前記摺動部とを一体化結合する先端結合部と
を有する２つのクランプ体と；前記シャフトの長手軸方
向に駆動方向を一致させた積層型圧電素子から構成され
前記２つのクランプ体を両端に固着させて有するシャフ
ト駆動体と；を有し、前記クランプ駆動部が伸長したと
きは前記２つの圧電素子保持部の間隔が開き、このこと
により前記舌部、先端結合部を介して前記摺動部が前記
シャフトの中心方向ｔζ動いて前記シャフトを保持する
ことを特徴とする。
積層方向に伸長する縦効果歪を有する積層型圧電素子か
ら形成され前記積層方向を前記シャフトの長手軸とほぼ
平向にして配置したクランプ駆動部と、該クランプ駆動
部の両端に固着された２つの圧電素子保持部と、該圧電
素子保持部の一方に結合して前記シャフト表面に対向し
て伸ばされた摺動部と、前記圧電素子保持部の他方に結
合して前記シャフトの長手軸に平行に伸ばされた舌部と
、該舌部と前記摺動部とを一体化結合する先端結合部と
を有する２つのクランプ体と；前記シャフトの長手軸方
向に駆動方向を一致させた積層型圧電素子から構成され
前記２つのクランプ体を両端に固着させて有するシャフ
ト駆動体と；を有し、前記クランプ駆動部が伸長したと
きは前記２つの圧電素子保持部の間隔が開き、このこと
により前記舌部、先端結合部を介して前記摺動部が前記
シャフトの中心方向ｔζ動いて前記シャフトを保持する
ことを特徴とする。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図を参照すると本発明の一実施例においてクランプ
体１２以外の構成要件すなわちシャフト９１、シャフト
駆動体９３．ハウジング９４．結合部材９６の各々は第
３図に示した各々と同一である。第２図（ａ）および（
ｂｌも合わせて参照すると、クランプ体１２は積層型圧
電素子よりなる複数のクランプ駆動部１２１を環状の厚
板による圧電素子保持部１２２の一面上に積層軸を互い
に平行にかつシャフト９１に対して放射状にほぼ等間隔
に並列配置固着させている。クランプ駆動部１２１の他
端面には別の圧電素子保持部１２３が圧電素子保持部１
２２とほぼイ行をなして固着している。
体１２以外の構成要件すなわちシャフト９１、シャフト
駆動体９３．ハウジング９４．結合部材９６の各々は第
３図に示した各々と同一である。第２図（ａ）および（
ｂｌも合わせて参照すると、クランプ体１２は積層型圧
電素子よりなる複数のクランプ駆動部１２１を環状の厚
板による圧電素子保持部１２２の一面上に積層軸を互い
に平行にかつシャフト９１に対して放射状にほぼ等間隔
に並列配置固着させている。クランプ駆動部１２１の他
端面には別の圧電素子保持部１２３が圧電素子保持部１
２２とほぼイ行をなして固着している。
摺動部１２４は、クランプ駆動部１２１のそれぞれに対
応してクランプ駆動部１２１とシャフト９１との中間に
存在し一端を圧電素子保持部１２２に結合している。摺
動部１２４の他端は自由端としてクランプ駆動部１２１
の積層軸方自得より圧電素子保持部１２３の位置から舌
部１２５の長さ分だけ長い位置にある。舌部１２５は、
一端が圧電素子保持部１２３に固着され摺動部１２４の
自由端に向って摺動部１２４と空隙をもって＃！、は平
行に配設され、他端が摺動部１２４の自由端と先端結合
部１２Ｇを介して結合する。したがってクランプ駆動部
１２１．摺動部１２４および舌部１２５のそれぞれの中
心軸４１−ｉ、シャフト９１の中心軸に平行となる。摺
動部１２４はシャフト９１にｔｌぼ間隙ｒＯＪで摺動す
る。電圧印加によりクランプ駆動部１２１が矢印へ方向
に伸長すると圧電素子保持部１２３を介して舌部１２５
が先端結合部１２６を押出す１０先端結合部１２６け、
、摺動部１２４を介して圧電素子保持部１２２に固着さ
れているので摺動部１２４より引張力を受ける。したが
って先端結合部１２６は舌部１２５から摺動部１２４の
方向（図中矢印Ｂ方向）に応力を受けて回転運動する。
応してクランプ駆動部１２１とシャフト９１との中間に
存在し一端を圧電素子保持部１２２に結合している。摺
動部１２４の他端は自由端としてクランプ駆動部１２１
の積層軸方自得より圧電素子保持部１２３の位置から舌
部１２５の長さ分だけ長い位置にある。舌部１２５は、
一端が圧電素子保持部１２３に固着され摺動部１２４の
自由端に向って摺動部１２４と空隙をもって＃！、は平
行に配設され、他端が摺動部１２４の自由端と先端結合
部１２Ｇを介して結合する。したがってクランプ駆動部
１２１．摺動部１２４および舌部１２５のそれぞれの中
心軸４１−ｉ、シャフト９１の中心軸に平行となる。摺
動部１２４はシャフト９１にｔｌぼ間隙ｒＯＪで摺動す
る。電圧印加によりクランプ駆動部１２１が矢印へ方向
に伸長すると圧電素子保持部１２３を介して舌部１２５
が先端結合部１２６を押出す１０先端結合部１２６け、
、摺動部１２４を介して圧電素子保持部１２２に固着さ
れているので摺動部１２４より引張力を受ける。したが
って先端結合部１２６は舌部１２５から摺動部１２４の
方向（図中矢印Ｂ方向）に応力を受けて回転運動する。
したがって、大きな摩擦係数を有する摺動部１２４はシ
ャフト９１の外周面を押圧保持する。
ャフト９１の外周面を押圧保持する。
また、圧電素子保持部１２２は対になる別のクランプ体
１２の圧電素子保持部１２２とともに、シャフト９１の
中心軸とほぼ平行な駆動軸を有するシャフト駆動体９３
に固着される。２つのクランプ体が交互に駆動され保持
・解放を繰返しシャフト駆動体９３も伸縮を繰返してシ
ャフト駆動体９３とシャフト９１との相対位置はステッ
プ状に移動する。
１２の圧電素子保持部１２２とともに、シャフト９１の
中心軸とほぼ平行な駆動軸を有するシャフト駆動体９３
に固着される。２つのクランプ体が交互に駆動され保持
・解放を繰返しシャフト駆動体９３も伸縮を繰返してシ
ャフト駆動体９３とシャフト９１との相対位置はステッ
プ状に移動する。
上記実施例においてクランプ駆動部１２１．圧電素子保
持部１２３．摺動部１２４．舌部１２５および先端結合
部１２６を複数に分割し、１つの圧電素子保持部１２２
に固着するよう）（図示して説明したが、摺動部１２４
および舌部１２５の材質によってクランプ駆動部はドー
ナッツ型の積層型圧電素子とし、かつ連続一体化したク
ランプ体も実現できる。
持部１２３．摺動部１２４．舌部１２５および先端結合
部１２６を複数に分割し、１つの圧電素子保持部１２２
に固着するよう）（図示して説明したが、摺動部１２４
および舌部１２５の材質によってクランプ駆動部はドー
ナッツ型の積層型圧電素子とし、かつ連続一体化したク
ランプ体も実現できる。
なお、第１図および第２図ｆａｔ 、 （１１１におい
ては圧電素子への電圧印加回路を省略している。
ては圧電素子への電圧印加回路を省略している。
以上説明したように本発明の圧電駆動機構は、クランプ
体がシャフトの軸と同一方向に軸を有するクランプ駆動
部、摺動部、および舌部を有し、摺動部と舌部との先端
を先端結合部で結合するとともにクランプ駆動部が縦効
果歪により伸長運動して舌部の相対位置を摺動部の先端
結合部方向に軸にそって移動させるように構成されてい
るので、クランプ体の駆動効率が改善されるとともに、
摩擦係数の大きい材質の摺動部が摺動面のコーティング
工程を不要にし生産性を向上させるという効果がある。
体がシャフトの軸と同一方向に軸を有するクランプ駆動
部、摺動部、および舌部を有し、摺動部と舌部との先端
を先端結合部で結合するとともにクランプ駆動部が縦効
果歪により伸長運動して舌部の相対位置を摺動部の先端
結合部方向に軸にそって移動させるように構成されてい
るので、クランプ体の駆動効率が改善されるとともに、
摩擦係数の大きい材質の摺動部が摺動面のコーティング
工程を不要にし生産性を向上させるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図ｆａ
）および（ｂｌはそれぞれ第１図におけるクランプ体の
詳細を示す断面図および斜視図、第３図は従来の圧電駆
動機構を示す縦断面図、第４図ｆ′ｉ第３図におけるク
ランプ体の詳細を示す斜視図でめ９１・・・・・・シャ
フト、１２・・・・・・クランプ体、９３・・・・・・
シャフト駆動体、１２１・・・・・・クランプ駆動部、
１２２．１２３・・・・・・圧電素子保持部、１２４・
・・・・・摺動部、１２５・・・・・・舌部、１２６・
・・・・・先端結合部、９４・・・・・・ハウジング、
９６・・・・・・結合部材。、、、−ヘ−５代理人 弁
理士 内 原 晋゛２、 ン＋、＋＋′ 千 ／ 図 俸２図（ｃＬ） 第２園（＃）） 牟３ 図 率４図
）および（ｂｌはそれぞれ第１図におけるクランプ体の
詳細を示す断面図および斜視図、第３図は従来の圧電駆
動機構を示す縦断面図、第４図ｆ′ｉ第３図におけるク
ランプ体の詳細を示す斜視図でめ９１・・・・・・シャ
フト、１２・・・・・・クランプ体、９３・・・・・・
シャフト駆動体、１２１・・・・・・クランプ駆動部、
１２２．１２３・・・・・・圧電素子保持部、１２４・
・・・・・摺動部、１２５・・・・・・舌部、１２６・
・・・・・先端結合部、９４・・・・・・ハウジング、
９６・・・・・・結合部材。、、、−ヘ−５代理人 弁
理士 内 原 晋゛２、 ン＋、＋＋′ 千 ／ 図 俸２図（ｃＬ） 第２園（＃）） 牟３ 図 率４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 シャフトと； 電圧印加により積層方向に伸長する縦効果歪を有する積
層型圧電素子から形成され前記積層方向を前記シャフト
の長手軸とほぼ平向にして配置したクランプ駆動部と、
該クランプ駆動部の両端に固着された２つの圧電素子保
持部と、該圧電素子保持部の一方に結合して前記シャフ
ト表面に対向して伸ばされた摺動部と、前記圧電素子保
持部の他方に結合して前記シャフトの長手軸に平行に伸
ばされた舌部と、該舌部と前記摺動部とを一体化結合す
る先端結合部とを有する２つのクランプ体と； 前記シャフトの長手軸方向に駆動方向を一致させた積層
型圧電素子から構成され前記２つのクランプ体を両端に
固着させて有するシャフト駆動体と； を有し、前記クランプ駆動部が伸長したときは前記２つ
の圧電素子保持部の間隔が開き、このことにより前記舌
部、先端結合部を介して前記摺動部が前記シャフトの中
心方向に動いて前記シャフトを保持することを特徴とす
る圧電駆動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60224421A JPS6285682A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 圧電駆動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60224421A JPS6285682A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 圧電駆動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285682A true JPS6285682A (ja) | 1987-04-20 |
| JPH0524749B2 JPH0524749B2 (ja) | 1993-04-08 |
Family
ID=16813515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60224421A Granted JPS6285682A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 圧電駆動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285682A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0364418A2 (en) * | 1988-10-13 | 1990-04-18 | SKF Nova AB | A linearily operating motor |
| US5017820A (en) * | 1990-04-23 | 1991-05-21 | Rockwell International Corporation | Piezoelectric rotary union system |
| US5068566A (en) * | 1990-06-04 | 1991-11-26 | Rockwell International Corporation | Electric traction motor |
| US5136201A (en) * | 1990-04-27 | 1992-08-04 | Rockwell International Corporation | Piezoelectric robotic articulation |
| FR2854284A1 (fr) * | 2003-04-28 | 2004-10-29 | Centre Nat Rech Scient | Moteur piezoelectrique permettant au moins deux degres de liberte, en rotation et en deplacement lineaire |
| EP1605290A2 (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-14 | Fujinon Corporation | Piezoelectric actuator, its control method and a lens device |
-
1985
- 1985-10-07 JP JP60224421A patent/JPS6285682A/ja active Granted
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7646137B2 (en) | 2004-06-11 | 2010-01-12 | Fujinon Corporation | Actuator and its control method and lens device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0524749B2 (ja) | 1993-04-08 |
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