JP2002517063A - ピエゾセラミックにより駆動される機構 - Google Patents

ピエゾセラミックにより駆動される機構

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JP2002517063A
JP2002517063A JP2000551410A JP2000551410A JP2002517063A JP 2002517063 A JP2002517063 A JP 2002517063A JP 2000551410 A JP2000551410 A JP 2000551410A JP 2000551410 A JP2000551410 A JP 2000551410A JP 2002517063 A JP2002517063 A JP 2002517063A
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pivot
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JP2000551410A
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パウエル、サイモン
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ピービーティー(アイピー)リミテッド
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/127Automatic release mechanisms with or without manual release using piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive trip units
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/50Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/505Latching devices between operating and release mechanism

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  • Transmission Devices (AREA)
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  • Breakers (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】オーバセンタークランプ機構は、ピエゾ電子アクチュエータを備えたこの機構のリンクアーム部材の一方の枢支軸を案内する枢支軸案内体を有する。このアクチュエータは、機構の駆動平面から前記枢支軸案内体を引いて、駆動平面上で案内された枢支軸を回転可能とするように配設されている。かくして、クランプ状態のときに機構を解放する機能を果たす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも1つの制御モードでピエゾセラミック装置により駆動さ
れる被制御機構に関する。そして、特に、本発明は、ピエゾセラミック装置が機
構をこの機構がロックされたときに解除するように、制御するように使用される
オーバセンター機構に関する。
【0002】
【従来技術】
このようなオーバセンター機構は、電気接点、バルブ面並びに摩擦保持装置に
、強いクランプ力を付与するための手段として知られている。オーバセンターク
ランプ機構の幾何学的形状は知られており、この機構のリンクは、回転に対して
自由な1つのモードから、動作平面のセンターラインを越えて、動作平面上で反
動により回転されるように付勢されるがある種の機構的手段により停止されるモ
ードへと移らなければならない。
【0003】 この機構を容易に解除させるために、回転を停止させる手段は、引かれるか解
除されるかして、ばね力によりシステムを押して開成することができる。代わっ
て、このような機構は、最初に設定された方向に回転するように、後方に引かれ
得る。これらの動作は、ソレノイドもしくは流体ピストンにより容易になされる
。このような機構を解除させるのに必要な力の大きさは、システムを設定するの
に必要な力よりも一般的には小さい。
【0004】 また、電気的に正確なピエゾセラミックアクチュエータが、高速、コンパクト
サイズ並びに低パワーの効果を有して、機構的な装置の動作のために知られてい
る。このピエゾ装置は、2つの基本的な形態で形成されている。一方の形式の装
置は、材料のディメンションでの基本の変化に基づいている。この変化は、千当
たり小さいパーツで測定され、この結果、この形式のものは、マイクロ位置付け
もしくは超音波伝達のためにのみ一般的に適している。
【0005】 他の形式の装置は、曲げ動作を可能とするように、薄い金属片にセラミックが
接着されたバイメタル片のように機能する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
これら装置は、比較的大きく移動するけれども、まだ、一般的には1mm以下
であり、出力が非常に低い。これら両形式の装置は、複合層の形態で利用される
ので、動きが大きく、動作電圧が小さい。
【0007】 大量生産に適したオーバセンター機構の解放のためにピエゾアチチュエータを
使用するために、大きい変移と大きい力とを組合わせることが必要である。
【0008】 かくして、本発明の目的は、機構のロック状態が枢支案内体をリンクの移動平
面の外の方向へと動かすことにより、機構のリンクの枢支を解放し、電気的に駆
動可能な枢支案内体により機構のロック状態が解除され、かくして、移動平面上
での枢支体の自由な移動を可能にするオーバセンター機構を提供することである
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係われば、固定枢支軸を中心として回転
するように配置された駆動レバー部材と、この駆動レバー部材に第1の可動枢支
軸により回転可能に装着されたリンクアーム部材と、動作平面内で前記リンクア
ーム部材に設けられた第2の可動枢支軸の移動を拘束するように配置された駆動
可能な枢支案内手段とを具備し、この駆動可能な枢支案内手段は、第2の可動枢
支軸を解放するように前記駆動平面の外に移動するように電気的に駆動されて、
クランプ機構がセットされているときにクランプ機構を解放するオーバセンター
クランプ機構が提供される。
【0010】 前記駆動可能な案内手段は、案内枢支軸を解放可能にするように、前記機構の
駆動平面から離れる方向に曲がるように配設されたピエゾセラミック曲げアクチ
ュエータをさらに有し得る。
【0011】 さらに、第1の動作モードにおいて、前記案内手段は、前記機構の駆動平面上
のラインに沿って移動するように案内される枢支軸を拘束し、また、前記案内手
段が駆動面の外に移動された第2の動作モードにおいて、前記案内される枢支軸
は、前記駆動面上を移動するように自由になることができる。
【0012】 オーバセンタークランプ機構は、リンクアーム部材の駆動点の駆動に応答して
第2の固定枢支軸を中心に回転するように配設された支持アームをさらに具備し
、この支持アームの自由端は機構をロックするために固定部に対して押され得る
。 前記支持アームと固定部とには、夫々、機構がロックされたときに接触するよ
うに配設された電気接点が設けられ得る。 単一片構造に代えて、リンクアーム部材は、一方が駆動レバー部材の第1の可
動枢支軸と案内される枢支軸との間に接続され、他方が案内される枢支軸と支持
アーム部材に設けられた第3の枢支軸との間に接続された、2つのリンクアーム
を有し得る。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下の記載において、この機構は、1セットの接点を動作するように示されて
いるけれども、同じ原理が、ガスバルブの解放、クランプ力の除去、もしくは、
オーバセンター機構が使用されまた迅速かつ自動的に解放されることが要求され
るたの適用に対しても適用される。
【0014】 図1において、主枢支軸11,51が、図示されていない適当な背面に固定さ
れているオーバセンター機構が示されている。駆動レバー10が、前記主枢支軸
11に、また、他の枢支軸22によってリンクアーム20に、夫々回転可能に接
続されている。図1の(A)は、始動位置での機構を示している。
【0015】 前記リンクアーム20は、両側が前記背面と関連された固定部材40と適当な
形状のアクチュエータ31に設けられた形成体30とにより形成された溝の中に
案内枢支軸が挿入されていることにより、直線に沿って移動するように構成され
ている。駆動レバー10が回転することにより、リンクアーム20が回転かつ横
方向に移動される。この機構は、前記枢支軸22が固定された枢支軸11によっ
て水平線を越える僅かの角度で回転され得るように構成されている。この場合、
出力点は、固定枢支軸51に回動可能に装着され、かつ、“オフ”位置に付勢さ
れた回転可能な接触キャリア50である。この移動可能な接触キャリア50は、
駆動レバー10が動作されるのに従って固定枢支軸51を中心として回転するよ
うに、リンクアーム20の自由端に対面するように位置されている。この駆動レ
バーが水平線に近付くと、移動している接触キャリア50の接点50aは、固定
接点55と接触するようなり、機構が水平にそしてこれを越えるのに従って、圧
力が、装置に加えられる。この状態は、図1の(B)に示されている。前記リン
クアームの自由端25と係合する、移動可能な接触キャリア50の表面には、傾
斜部70が形成されている。この傾斜部は、リンクアーム20に図1の(B)に
示す矢印5の方向への回転モーメントを与える。このような回転モーメントによ
り、リンクアームの案内枢支軸21は、ピエゾ電子アクチュエータのような電気
的に駆動され得るアクチュエータ31に設けられた形成体30により形成された
前記拘束用の溝の上壁に当接する。適当なピエゾ電子アクチュエータの特別の構
造は、図5に示されており、ここで、形成体30は、アクチュエータプレート3
1の一端もしくはその近くに形成された溝等の形態である。このアクチュエータ
プレート31は、適当な電気信号に応答して矢印Bの方向に曲がるようにピエゾ
セラミック材により形成されている。ここでは、形成体30は、溝として示され
ているけれども、この形成体30は、プレート31の上に形成された細長いプラ
ットホームのような回動の案内として機能する他の形状でも良い。
【0016】 この機構は、図2で矢印Aの方向に移動する形成体30により解除される。こ
れは、図1で紙面に沿って動くアクチュエータと等しい。前記案内枢支軸21の
長さは、形成体30の移動により形成体の拘束から案内枢支軸が自由となれるよ
うに、設定されている。このように自由になることにより、案内枢支軸21は、
接触キャリア50への反力の機能により、上方に移動される。これは、案内枢支
軸21が、前記枢支軸22のレベルより上方になり、リンクアーム20に接続さ
れた戻しばね80が、リンクアーム20に回転モーメントをリンクアームをリン
ク枢支軸22を中心として回動させるまで続く。前記移動可能な接触キャリア5
0は、リンクアーム20の上方への移動により可動接点51が図示されていない
適当なばねの力により始動位置に戻ることができるように2つの部材を非係合に
するように、構成されている。駆動レバーが始動位置に戻るのを阻止され、かつ
開成の速度がリンクの速度と独立している場合には、2つの接点は開成し続けて
いる。
【0017】 この機構は、ピエゾアクチュエータが始動位置にもたらされてリンクアームの
案内枢支軸21が形成体30の拘束の範囲に再設定されるまで、リンク並びに駆
動レバーを下方に引くばね80によりリセットされる。
【0018】 高い漏れ電流の制御は、図2に示されるように都合良く成形されて配置される
スプリッタープレート65、もしくは直列に配置された正温度係数レジスターの
ような他の適当な装置の使用でなされる。
【0019】 図3の(A)ないし(C)は、リンクアーム20が2つのリンクアーム26,
27に交換された変形例を示す。これらリンクアームは、案内枢支軸21に回動
可能にリンク留めされており、また、第2のアーム27が、移動可能な接触キャ
リア50に回動可能にリンク留めされている。設定レバー10の動きは、前述し
たようにピエゾの形成体30とバックプレートとにより形成された溝に沿って第
1のリンクアーム26を移動させ、この結果、第2のリンクアーム27は、これ
の枢支軸を中心として可動接点を回動させるように駆動する。第2のリンクアー
ムの角度は、拘束用の溝の水平中心線の下に常になるように規定されているが、
ばね力が、リンクの枢支軸21を上方に押す力が常に働くように、2つのリンク
アーム26,27が離れる方向に付勢するように設けられている。
【0020】 前記第1の枢支点22は、駆動レバーの中心11を通る中心線を越えて、ロッ
クされる。解放は、案内枢支軸21が上方に動くことを可能にすることによりな
される。これは、前述したようにピエゾアクチュエータ30の動きによりなされ
る。このデザインは、移動する部品が永久的にリンク接続されているが、比較的
高いコンポーネントカウントであるので、かなり頑丈である。
【0021】 図4は、2つのリンク機構を備えた全体の装置の3−ディメンションの図を示
す。 図2並びに4から明らかなように、ピエゾ装置31の形成体30により形成さ
れた溝とバックプレートと関連した形成体40とは、機構の同じ側に両方とも形
成される必要はなく、1つの形成体が一側に設けられ、他の形成体が他側に設け
られても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1の(A)ないし(C)は、本発明の第1の実施の形態の一連の動作を示す
図である。
【図2】 図2は、図1に示された実施の形態がどのようにして設置されるかを示す分解
斜視図である。
【図3】 図3(A)ないし(C)は、図1に示された第1の実施の形態の変形例の一連
の動作を示す図である。
【図4】 図4は、変形例がどのようにして設置されるかを示す分解斜視図である。
【図5】 図5は、本発明の好ましい実施の形態に使用され、電気的に駆動され得る案内
手段の特別の配置を示す斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB ,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,GH,G M,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT, UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定枢支軸を中心として回転するように配置された駆動レバ
    ー部材と、この駆動レバー部材に第1の可動枢支軸により回転可能に装着された
    リンクアーム部材と、動作平面内で前記リンクアーム部材に設けられた第2の可
    動枢支軸の移動を拘束するように配置された駆動可能な枢支案内手段とを具備し
    、この駆動可能な枢支案内手段は、第2の可動枢支軸を解放するように前記駆動
    平面の外に移動するように電気的に駆動されて、クランプ機構がセットされてい
    るときにクランプ機構を解放するオーバセンタークランプ機構。
  2. 【請求項2】 前記駆動可能な枢支案内手段は、前記駆動平面から離れる方
    向に曲がるように配設されたピエゾセラミック曲げアクチュエータを有する請求
    項1のオーバセンタークランプ機構。
  3. 【請求項3】 前記駆動可能な枢支案内手段は、第1の動作モードにおいて
    、前記駆動平面上のラインに沿って移動するように前記第2の可動枢支軸をから
    離れる方向に曲がるように配設されたピエゾセラミック曲げアクチュエータを有
    する請求項1のオーバセンタークランプ機構。
  4. 【請求項4】 前記駆動レバー部材の駆動に応答して駆動するリンクアーム
    部材の駆動点に応答して第2の固定枢支軸を中心に回転するように配設された支
    持アーム部材をさらに具備し、この支持アーム部材は、クランプ機構を設定する
    ために固定部に対して前記支持アーム部材の自由端が押される、請求項1ないし
    3のいずれか1のオーバセンタークランプ機構。
  5. 【請求項5】 前記支持アーム部材の自由端と前記固定部とには、夫々、ク
    ランプ機構が設定されたときに接触するように、互いに対面するように配設され
    た電気接点が設けられている請求項4のオーバセンタークランプ機構。
  6. 【請求項6】 前記支持アーム部材には、これに対向した前記リンクアーム
    部材を受けるように配置され、また、これに回転力を付与するように配置された
    傾斜部がさらに設けられている請求項4もしくは5のオーバセンタークランプ機
    構。
  7. 【請求項7】 前記リンクアーム部材は、前記第1の可動枢支軸と第2の可
    動枢支軸とをリンク接続するように配設された第1のリンクアームと、前記第2
    の可動枢支軸と前記支持アーム部材に設けられた第3の可動枢支軸とをリンク接
    続するように配設された第2のリンクアームとを有する請求項4もしくは5のオ
    ーバセンタークランプ機構。
  8. 【請求項8】 添付図面を参照して説明されたようなオーバセンタークラン
    プ機構。
JP2000551410A 1998-05-26 1999-05-26 ピエゾセラミックにより駆動される機構 Pending JP2002517063A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9811277.4A GB9811277D0 (en) 1998-05-26 1998-05-26 Piezo ceramic operated mechanism
GB9811277.4 1998-05-26
PCT/GB1999/001645 WO1999062090A1 (en) 1998-05-26 1999-05-26 Piezo ceramic operated mechanism

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JP2002517063A true JP2002517063A (ja) 2002-06-11

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ID=10832713

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EP (1) EP1082743B1 (ja)
JP (1) JP2002517063A (ja)
AT (1) ATE236451T1 (ja)
AU (1) AU759790B2 (ja)
DE (1) DE69906514T2 (ja)
GB (1) GB9811277D0 (ja)
HK (1) HK1032478A1 (ja)
WO (1) WO1999062090A1 (ja)

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AU4051599A (en) 1999-12-13
WO1999062090A1 (en) 1999-12-02
EP1082743A1 (en) 2001-03-14
AU759790B2 (en) 2003-05-01
DE69906514D1 (de) 2003-05-08
GB9811277D0 (en) 1998-07-22
HK1032478A1 (en) 2001-07-20
ATE236451T1 (de) 2003-04-15
US6472625B1 (en) 2002-10-29
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