JP2008008356A - Piezoelectric drive mechanism, valve, and brake device - Google Patents

Piezoelectric drive mechanism, valve, and brake device Download PDF

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Kenji Ogawa
健二 小川
Takeshi Yano
健 矢野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric drive mechanism capable of precisely moving a driven body by increasing the displacement of an piezoelectric element and transmitting it to the driven body. <P>SOLUTION: The piezoelectric drive mechanism 10 comprises a case 2 and a drive mechanism body 11. The drive mechanism body 11 has first and second piezoelectric elements 17, 18, a first displacement increasing mechanism for increasing the displacement of the piezoelectric element 17, an abutting part moved perpendicularly to the elongating direction of the piezoelectric element 17 by the first displacement increasing mechanism for abutting on the inner face of the case, and a second displacement increasing mechanism for increasing the displacement of the piezoelectric element 18 to move the driven body. When a voltage applied to the piezoelectric element 17, the abutting part abuts on the inner face of the case via the first displacement increasing mechanism and the drive mechanism body 11 is stopped non-movably relative to the case 2. When a voltage is applied to the piezoelectric element 18, the second displacement increasing mechanism is displaced to move the driven body. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電素子を駆動源とする圧電駆動装置と、この圧電駆動装置を用いたバルブおよびブレーキ装置に利用できる。   The present invention can be used for a piezoelectric drive device using a piezoelectric element as a drive source, and a valve and a brake device using the piezoelectric drive device.

圧電素子は、小型でかつ高速応答性能に優れ、電気エネルギから機械エネルギへの変換効率が極めて高いという特性を有するため、機械的駆動源としての利用が試みられている。
例えば、圧電素子は、発生する変位が小さいため、その変位を拡大して弁体に作用させることで空気排出口を開閉する圧電式エアバルブが提案されている(特許文献1参照)。
Piezoelectric elements have characteristics of being small and excellent in high-speed response performance and having extremely high conversion efficiency from electrical energy to mechanical energy, and therefore have been attempted to be used as mechanical drive sources.
For example, since a generated displacement of a piezoelectric element is small, a piezoelectric air valve that opens and closes an air discharge port by enlarging the displacement and applying it to a valve body has been proposed (see Patent Document 1).

特開2004−316835号公報JP 2004-316835 A

しかしながら、特許文献1では、圧電素子に電圧を加えた際に弁体を、てこの原理で移動して弁座から離し、圧電素子の電圧印加を解除した際に弁体を元の位置に戻して弁座に当接させており、弁座に対する弁体の位置調整を精度良く行わなければならないという問題があった。   However, in Patent Document 1, when a voltage is applied to the piezoelectric element, the valve body is moved by the lever principle to move away from the valve seat, and when the voltage application to the piezoelectric element is released, the valve body is returned to its original position. Therefore, there is a problem that the position of the valve body with respect to the valve seat must be adjusted accurately.

また、特許文献1では、空気圧力室内と空気排出口との圧力差も利用して前記弁体を弁座に密着させているが、このような圧力差がない場合、弁を閉じる力を大きくすることが困難であるという問題があった。
なお、特許文献1では、弁体をばね部材で支持し、弁体を弁座に当接させる力を大きくすることが試みられているが、弁体を弁座に当接させた際にばね部材を大きく撓ませて当接力を大きくすると、圧電素子に電圧を加えた際には、ばね部材の撓みが無くなるまで弁体が弁座から離れないため、バルブの開放が遅れるという新たな問題が発生してしまう。
Further, in Patent Document 1, the valve body is brought into close contact with the valve seat using the pressure difference between the air pressure chamber and the air discharge port. If there is no such pressure difference, the valve closing force is increased. There was a problem that it was difficult to do.
In Patent Document 1, an attempt is made to support the valve body with a spring member and increase the force for bringing the valve body into contact with the valve seat. However, when the valve body is brought into contact with the valve seat, a spring is used. If the member is greatly bent and the contact force is increased, when a voltage is applied to the piezoelectric element, the valve body does not move away from the valve seat until the spring member has been bent. Will occur.

また、チューブバルブやダイアフラムバルブのように、弾性変形可能な部材を押圧してバルブの開閉を行う場合、圧電素子に電圧を印加してバルブを閉じるように構成することは比較的容易であるが、圧電素子の電圧印加を解除した際にバルブを閉じるように構成すること、つまりノーマリークローズタイプのバルブを圧電素子で実現することは難しかった。   In addition, when opening and closing the valve by pressing an elastically deformable member such as a tube valve or a diaphragm valve, it is relatively easy to apply a voltage to the piezoelectric element to close the valve. It has been difficult to realize a configuration in which the valve is closed when voltage application to the piezoelectric element is released, that is, to realize a normally closed type valve with the piezoelectric element.

このような問題は、圧電素子でバルブを開閉する場合に限らず、圧電素子の変位を利用する様々な駆動装置においても共通する問題であった。   Such a problem is not limited to the case where the valve is opened and closed by the piezoelectric element, but is a problem common to various drive devices that utilize the displacement of the piezoelectric element.

本発明の目的は、圧電素子の変位を拡大して被駆動体に伝えることができ、被駆動体を精度よく移動させることができる圧電駆動装置と、この圧電駆動装置を利用してノーマリークローズの動作も実現できるバルブと、前記圧電駆動装置を利用したブレーキ装置を提供することにある。   An object of the present invention is to enlarge a displacement of a piezoelectric element and transmit it to a driven body, to move the driven body with high accuracy, and to normally close using the piezoelectric driving apparatus Another object of the present invention is to provide a valve capable of realizing the above operation and a brake device using the piezoelectric driving device.

本発明の圧電駆動装置は、ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、前記駆動装置本体は、第1および第2の圧電素子と、前記第1の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第1の変位拡大機構と、前記第1の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、前記第2の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第2の変位拡大機構とを備え、前記第1の圧電素子に電圧を印加した際には、第1の変位拡大機構を介して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、前記第2の圧電素子に電圧を印加した際には、第2の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とする。   The piezoelectric drive device of the present invention includes a case and a drive device main body that is movably provided in the case. The drive device main body includes first and second piezoelectric elements, and the first piezoelectric element. When a voltage is applied to the piezoelectric element and the piezoelectric element expands, the displacement is expanded, and the first displacement expanding mechanism displaces the piezoelectric element in a direction orthogonal to the extending direction of the piezoelectric element. An abutting portion that moves in a direction perpendicular to the extending direction of the element and contacts the inner surface of the case, and when a voltage is applied to the second piezoelectric element and the piezoelectric element expands, its displacement is enlarged to be covered. A second displacement magnifying mechanism that moves the driving body, and when a voltage is applied to the first piezoelectric element, the abutting portion abuts against the inner surface of the case via the first displacement magnifying mechanism. The drive device body is stopped immovably with respect to the case, Serial when a voltage is applied to the second piezoelectric element, characterized in that the driven body with the second displacement enlarging mechanism is displaced is moved.

また、本発明の圧電駆動装置は、ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、前記駆動装置本体は、圧電素子と、前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第1の変位拡大機構と、前記第1の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第2の変位拡大機構とを備え、前記第2の変位拡大機構は、第1の変位拡大機能に比べて剛性が高く設定され、前記圧電素子が伸長された際には、第1の変位拡大機構が変位して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、さらに圧電素子が伸長され続けた際には、第2の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とするものでもよい。   The piezoelectric driving device of the present invention includes a case and a driving device main body that is movably provided in the case. The driving device main body applies a voltage to the piezoelectric element and the piezoelectric element to apply piezoelectricity. When the element is extended, the displacement is enlarged, and a first displacement enlargement mechanism that displaces the element in a direction orthogonal to the extension direction of the piezoelectric element, and the first displacement enlargement mechanism orthogonally intersects the extension direction of the piezoelectric element. A contact portion that moves in the direction and contacts the inner surface of the case, and a second displacement expansion that expands the displacement and moves the driven body when the piezoelectric element expands when a voltage is applied to the piezoelectric element. The second displacement magnifying mechanism is set to be higher in rigidity than the first displacement magnifying function, and when the piezoelectric element is extended, the first displacement magnifying mechanism is displaced. The abutting portion abuts on the inner surface of the case and the driving device Body is stopped so as not to move relative to the case, when further piezoelectric element is continuously extended may characterized in that the second displacement enlarging mechanism displacement to the driven member is moved.

このような各発明においては、ケースに対して駆動装置本体を移動可能に設け、圧電素子の伸長に伴い、第1の変位拡大機構を介して当接部をケース内面に当接させているので、圧電素子の駆動によって駆動装置本体の位置を固定することができる。
このため、圧電素子を伸長させて第2の変位拡大機構を介して被駆動体を移動させる際に、駆動装置本体を移動の基準となる位置に移動してから第2の変位拡大機構を変位させて被駆動体を移動でき、被駆動体を常に所定の基準位置から精度良く移動させることができる。
In each of such inventions, the drive device main body is provided so as to be movable with respect to the case, and the contact portion is brought into contact with the inner surface of the case via the first displacement enlarging mechanism as the piezoelectric element expands. The position of the drive device main body can be fixed by driving the piezoelectric element.
For this reason, when the driven body is moved via the second displacement magnifying mechanism by extending the piezoelectric element, the second displacement magnifying mechanism is displaced after the drive device body is moved to a position serving as a reference for movement. Thus, the driven body can be moved, and the driven body can always be accurately moved from the predetermined reference position.

また、第1の変位拡大機構を介して当接部を移動させているので、圧電素子の伸長量が小さい場合でも、その変位量を拡大でき、圧電素子の変位量に比べて大幅に大きい量だけ当接部を移動できる。このため、ケース内面に当接部を比較的大きな圧力で圧接でき、その摩擦力で駆動装置本体を十分に移動停止状態にできる。
さらに、第2の変位拡大機構を介して被駆動体を移動させているので、圧電素子の伸長量に比べて被駆動体の移動量を大きくできる。このため、様々な被駆動体の移動に本発明の圧電駆動装置を利用することができる。
In addition, since the contact portion is moved via the first displacement enlarging mechanism, the displacement amount can be enlarged even when the expansion amount of the piezoelectric element is small, and the amount is significantly larger than the displacement amount of the piezoelectric element. The abutting portion can be moved only by this amount. For this reason, a contact part can be press-contacted to a case inner surface with comparatively big pressure, and a drive device main body can fully be made into a movement stop state with the frictional force.
Furthermore, since the driven body is moved via the second displacement enlarging mechanism, the amount of movement of the driven body can be increased as compared with the amount of expansion of the piezoelectric element. For this reason, the piezoelectric drive device of the present invention can be used to move various driven bodies.

さらに、請求項1の発明では、各変位拡大機構をそれぞれ別々の圧電素子を駆動して変位させているので、各圧電素子の駆動タイミングを制御することで、第1の変位拡大機構による駆動装置本体の移動停止処理を行った後に、第2の変位拡大機構による被駆動体の移動処理を確実に行うことができ、駆動装置本体の位置を決めてから被駆動体を移動できるので、より確実な駆動を行うことができる。   Furthermore, in the first aspect of the present invention, each displacement enlarging mechanism is displaced by driving a separate piezoelectric element, so that the drive device by the first displacement enlarging mechanism is controlled by controlling the drive timing of each piezoelectric element. After the main body movement stop processing, the driven body can be reliably moved by the second displacement magnifying mechanism, and the driven body can be moved after the position of the driving device main body is determined. Driving can be performed.

一方、請求項2の発明では、各変位拡大機構の剛性の差を利用して各変位拡大機構の変位タイミングをコントロールすることで、1つの圧電素子のみで駆動できるように構成しているので、コストを低減でき、圧電駆動装置の構造や制御を簡易にできる。   On the other hand, since the invention according to claim 2 is configured so that it can be driven by only one piezoelectric element by controlling the displacement timing of each displacement magnification mechanism using the difference in rigidity of each displacement magnification mechanism. Cost can be reduced and the structure and control of the piezoelectric drive device can be simplified.

ここで、請求項1の圧電駆動装置において、前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた第1圧電素子および第2圧電素子とを備えて構成され、前記変位拡大板は、長手方向の略中央部分に設けられた基端部と、この基端部から連続して形成されて前記第1圧電素子の第1の端部が取り付けられた第1圧電素子第1端部取付部と、前記基端部から第1圧電素子第1端部取付部と反対側に連続して形成されて前記第2圧電素子の第1の端部が取り付けられた第2圧電素子第1端部取付部と、基端部から前記第1圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第1圧電素子を挟んで設けられた一対の第1連結部と、各第1連結部の端部からそれぞれ第1ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第1駆動部と、各第1駆動部から第2ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第1圧電素子の第2の端部が取り付けられた第1圧電素子第2端部取付部と、前記基端部から第2圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第2圧電素子を挟んで設けられた一対の第2連結部と、各第2連結部の端部からそれぞれ第3ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第2駆動部と、各第2駆動部から第4ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第2圧電素子の第2の端部が取り付けられた第2圧電素子第2端部取付部と、前記各第2連結部の端部から第5ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第3駆動部と、各第3駆動部から第6ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、前記第1の圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第2ヒンジ部が第1の変位拡大機構として機能し、第1連結部または第1駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、前記第2の圧電素子が伸長した際には、前記第3ヒンジ部、第2駆動部、第4ヒンジ部、第5ヒンジ部、第3駆動部、第6ヒンジ部が第2の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることが好ましい。   Here, in the piezoelectric driving device according to claim 1, the driving device main body includes an integrally formed displacement magnifying plate, and a first piezoelectric element and a second piezoelectric element attached to the displacement magnifying plate, The displacement enlarging plate includes a base end portion provided at a substantially central portion in the longitudinal direction, and a first piezoelectric element formed continuously from the base end portion to which the first end portion of the first piezoelectric element is attached. An element first end mounting portion, and a first end portion of the second piezoelectric element, which is continuously formed from the base end portion to the opposite side of the first piezoelectric element first end mounting portion, is attached. Two piezoelectric element first end mounting portions, a pair of first connecting portions extending from the base end portion along the longitudinal direction of the first piezoelectric element and sandwiching the first piezoelectric element, and each first A pair of first drive parts formed continuously from the end of the connecting part via the first hinge part, and each first A first piezoelectric element second end mounting portion formed continuously from the drive portion via the second hinge portion and having the second end portion of the first piezoelectric element attached thereto; and a second end portion from the base end portion. A pair of second connecting portions extending along the longitudinal direction of the piezoelectric element and sandwiching the second piezoelectric element, and formed continuously from the end of each second connecting portion via the third hinge portion, respectively. A pair of second drive parts formed, and a second piezoelectric element second formed continuously from each second drive part via a fourth hinge part to which the second end of the second piezoelectric element is attached An end mounting portion, a pair of third drive portions formed continuously from the end portion of each second connecting portion via a fifth hinge portion, and from each third drive portion via a sixth hinge portion; A driven body mounting portion formed continuously, and when the first piezoelectric element is extended, the first hinge portion, 1 drive part and 2nd hinge part function as a 1st displacement expansion mechanism, the contact part provided in the 1st connection part or the 1st drive part is made to contact | abut to the said case inner surface, and said 2nd piezoelectric element The third hinge portion, the second drive portion, the fourth hinge portion, the fifth hinge portion, the third drive portion, and the sixth hinge portion function as a second displacement magnifying mechanism and are driven. It is preferable to move the body mounting portion in the longitudinal direction of the piezoelectric element.

また、請求項2の圧電駆動装置において、前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた圧電素子とを備えて構成され、前記変位拡大板は、前記圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ圧電素子を挟んで設けられた一対の連結部と、各連結部の一端部からそれぞれ第1ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第1駆動部と、各第1駆動部から第2ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第1の端部が取り付けられた圧電素子第1端部取付部と、前記連結部の他端部からそれぞれ第3ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第2駆動部と、各第2駆動部から第4ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第2の端部が取り付けられた圧電素子第2端部取付部と、前記各連結部の他端部から第5ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第3駆動部と、各第3駆動部から第6ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、前記圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第2ヒンジ部が第1の変位拡大機構として機能し、前記連結部または第1駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、前記圧電素子がさらに伸長した際には、前記第3ヒンジ部、第2駆動部、第4ヒンジ部、第5ヒンジ部、第3駆動部、第6ヒンジ部が第2の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることが好ましい。   3. The piezoelectric drive device according to claim 2, wherein the drive device main body includes an integrally formed displacement magnifying plate and a piezoelectric element attached to the displacement magnifying plate. A pair of connecting portions extending along the longitudinal direction of the element and sandwiching the piezoelectric element, and a pair of first drives continuously formed from one end of each connecting portion via the first hinge portion A piezoelectric element first end attachment portion formed continuously from each first drive portion via a second hinge portion to which the first end portion of the piezoelectric element is attached; A pair of second driving portions formed continuously from the end portions via the third hinge portions, respectively, and a second driving portion of the piezoelectric element formed continuously from the second driving portions via the fourth hinge portions. A piezoelectric element second end mounting portion to which the end portion of the piezoelectric element is attached; A pair of third drive portions formed continuously from the other end portion of the third drive portion via the fifth hinge portion, and a driven body attachment portion formed continuously from the third drive portion via the sixth hinge portion. When the piezoelectric element extends, the first hinge portion, the first drive portion, and the second hinge portion function as a first displacement enlarging mechanism, and the connection portion or the first drive When the abutting portion provided on the portion abuts the inner surface of the case and the piezoelectric element further expands, the third hinge portion, the second driving portion, the fourth hinge portion, the fifth hinge portion, It is preferable that the 3 drive part and the 6th hinge part function as a second displacement magnifying mechanism, and the driven body attaching part is moved in the longitudinal direction of the piezoelectric element.

これらの各発明によれば、変位拡大板を一体成形したので、圧電素子の伸縮に対応する駆動部の変位量を精度良く設定できる。
すなわち、圧電素子の伸長量は非常に小さいため、変位を伝達する経路途中にピンやカムなどが存在すると、その部分の「がた」で変位が吸入されてしまうおそれがある。これに対し、本発明では、変位拡大板をワイヤカットなどで一体成形したので、変位が吸入されてしまうことがなく、圧電素子の伸長に伴い変位拡大部を所定量だけ確実に変位させることができる。
According to each of these inventions, since the displacement enlarging plate is integrally formed, the displacement amount of the drive unit corresponding to the expansion and contraction of the piezoelectric element can be set with high accuracy.
That is, since the extension amount of the piezoelectric element is very small, if there is a pin, a cam, or the like in the middle of the path for transmitting the displacement, the displacement may be sucked by the “back” of that portion. In contrast, in the present invention, the displacement enlarging plate is integrally formed by wire cutting or the like, so that the displacement is not sucked, and the displacement enlarging portion can be reliably displaced by a predetermined amount as the piezoelectric element expands. it can.

本発明のバルブは、前記圧電駆動装置と、前記圧電駆動装置の第2変位拡大機構に取り付けられた弁体と、前記弁体が当接可能な弁座と、前記弁体および弁座によって開閉される流路と、前記弁体を弁座に当接させる方向に弁体または前記駆動装置本体を付勢する付勢手段と、前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記弁体が前記弁座に当接されて前記流路が閉じられ、前記駆動制御手段は、前記圧電素子に電圧を印加して前記第1の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止させた後、前記第2の変位拡大機構を変位させて前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を弁座から離して前記流路を開くことを特徴とする。   The valve according to the present invention includes the piezoelectric driving device, a valve body attached to a second displacement enlarging mechanism of the piezoelectric driving device, a valve seat with which the valve body can come into contact, and the valve body and the valve seat. A flow path, a biasing means for biasing the valve body or the drive device main body in a direction in which the valve body is brought into contact with a valve seat, and a drive control means for controlling the driving of the piezoelectric element, In a state where the piezoelectric element is not extended, the valve body is brought into contact with the valve seat by the urging force of the urging means, the flow path is closed, and the drive control means applies a voltage to the piezoelectric element. Then, the first displacement magnifying mechanism is displaced to stop the drive device body from moving relative to the case, and then the second displacement magnifying mechanism is displaced to resist the urging force of the urging means. And opening the flow path by separating the valve body from the valve seat. .

このようなバルブであれば、圧電駆動装置で駆動される被駆動体としての弁体を、所定の基準位置から精度良く移動できるので、例えば基準位置を弁座に当接する位置にすることで、バルブを確実に開閉できる。また、弁体の移動量は、圧電素子の伸長量つまり圧電素子の印加電圧値によって調整できるので、バルブの開き量を容易にかつ精度良く制御できる。
さらに、例えば、被駆動体として弁体を移動させる際に、ケースに対して駆動装置本体をバネ等で付勢して弁体を弁座に当接させることができる。このため、弁座に弁体が当接している位置を基準とし、圧電素子を駆動することで弁座から弁体を離すことができる。従って、弁座に対する弁体の位置調整も容易にかつ精度良く行うことができ、ノーマリークローズタイプのバルブを容易に構成できる。
また、付勢手段の付勢力を利用して弁体を弁座に当接させているので、バルブを閉じる力を容易に大きくすることができ、バルブクローズ状態を確実に維持できる。その上、駆動装置本体を移動不能に停止させてから、弁体を弁座から離しているので、付勢手段を用いていても、弁体を確実に弁座から離すことができ、バルブの開放操作を確実に行うことができる。
With such a valve, the valve body as a driven body driven by the piezoelectric drive device can be accurately moved from a predetermined reference position.For example, by setting the reference position to a position where it abuts the valve seat, The valve can be opened and closed reliably. Further, since the amount of movement of the valve element can be adjusted by the expansion amount of the piezoelectric element, that is, the applied voltage value of the piezoelectric element, the opening amount of the valve can be easily and accurately controlled.
Furthermore, for example, when moving the valve body as the driven body, the valve body can be brought into contact with the valve seat by urging the drive device body with a spring or the like with respect to the case. For this reason, the valve body can be separated from the valve seat by driving the piezoelectric element with reference to the position where the valve body is in contact with the valve seat. Therefore, the position of the valve body with respect to the valve seat can be adjusted easily and accurately, and a normally closed type valve can be easily configured.
Further, since the valve body is brought into contact with the valve seat using the biasing force of the biasing means, the valve closing force can be easily increased, and the valve closed state can be reliably maintained. In addition, since the valve body is separated from the valve seat after the drive device body is stopped immovably, the valve body can be reliably separated from the valve seat even if the biasing means is used. The opening operation can be performed reliably.

ここで、前記第2の変位拡大機構と前記弁体とは、前記付勢手段の付勢力より弱い付勢力に設定された連動用付勢手段または磁石によって着脱可能に設けられていることが好ましい。
このように構成すれば、弁体を駆動装置本体から容易に取り外すことができ、洗浄などのメンテナンス作業も容易に行うことができる。
Here, it is preferable that the second displacement enlarging mechanism and the valve body are detachably provided by an interlocking biasing means or a magnet set to a biasing force weaker than the biasing force of the biasing means. .
If comprised in this way, a valve body can be easily removed from a drive device main body, and maintenance operations, such as washing | cleaning, can also be performed easily.

本発明のブレーキ装置は、前記圧電駆動装置と、回転体と、回転体に対して前記圧電駆動装置によって押圧可能に設けられた摩擦部材と、前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動装置本体は、ケースに対して付勢手段によって前記第2の変位拡大機構がケースの外部側に突出する方向に付勢され、前記摩擦部材は前記第2の変位拡大機構に取り付けられ、前記圧電素子に電圧が印加されておらず圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第2の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで摩擦部材が回転体に押圧されて制動力を発生させ、前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧が印加されて前記第1の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止された後、前記第2の変位拡大機構がケースの内側に向かう方向に変位されると、前記摩擦部材が回転体から離れてブレーキが解除されることを特徴とする。   The brake device according to the present invention includes the piezoelectric driving device, a rotating body, a friction member provided so as to be able to be pressed against the rotating body by the piezoelectric driving device, and a drive control unit that controls driving of the piezoelectric element. And the drive device body is biased by a biasing means with respect to the case in a direction in which the second displacement enlarging mechanism protrudes to the outside of the case, and the friction member is attached to the second displacement enlarging mechanism. In a state where no voltage is applied to the piezoelectric element and the piezoelectric element is not extended, the second displacement magnifying mechanism is displaced in the direction in which the second displacement enlarging mechanism protrudes to the outside by the biasing force of the biasing means. As a result, the friction member is pressed against the rotating body to generate a braking force, and a voltage is applied to the piezoelectric element by the drive control means to displace the first displacement enlarging mechanism, so that the drive device main body is moved. After the second displacement magnifying mechanism is displaced in the direction toward the inside of the case, the friction member is separated from the rotating body and the brake is released. To do.

このようなブレーキ装置の駆動源として、本発明の圧電駆動装置を用いれば、圧電素子に電圧を印加していない状態では、付勢手段によって第2の変位拡大機構がケース外部に突出する方向に付勢されるため、圧電駆動装置で駆動される摩擦部材がドラムやディスクなどの回転体に当接している状態を基準位置にできる。従って、圧電素子に電圧を印加しない状態でブレーキを掛けて制動力を加えることができるブレーキ装置を提供できる。
また、駆動装置本体を付勢手段で付勢して各摩擦部材を回転体に押し付けているため、摩擦部材における摩擦材(ライニング)が摩耗したり、新しい摩擦材に交換してその厚さ寸法が変化した場合でも、前記付勢手段による付勢で摩擦部材が回転体に押圧される状態に自動的に調整することができる。
さらに、圧電素子は、伸縮方向に変位する間だけ電力を消費し、電圧を印加し続けて圧電素子が伸長された状態を維持している間も電流が流れず、電力を消費しない。このため、圧電素子に電圧を印加し続けてブレーキを解除している場合でも電力消費がなく、ソレノイドで摩擦部材を変位させる場合に比べて消費電力を大幅に低減できる。
また、本発明のブレーキ装置は、無励磁型であり、かつ小型で消費電力も抑えることができるため、例えば、ブレーキモータにおけるブレーキ装置などに好適である。さらに、ブレーキモータ以外でも、車、リフト、コンベアなどの各種回転体のブレーキ装置として広く利用できる。
If the piezoelectric drive device of the present invention is used as a drive source for such a brake device, the biasing means causes the second displacement enlarging mechanism to protrude in the direction of the outside of the case when no voltage is applied to the piezoelectric element. Since it is biased, the reference position can be a state in which the friction member driven by the piezoelectric driving device is in contact with a rotating body such as a drum or a disk. Therefore, it is possible to provide a brake device that can apply a braking force by applying a brake without applying a voltage to the piezoelectric element.
In addition, since the driving device main body is urged by the urging means and each friction member is pressed against the rotating body, the friction material (lining) in the friction member is worn or replaced with a new friction material, and its thickness dimension Even when is changed, the friction member can be automatically adjusted to be pressed against the rotating body by the urging force of the urging means.
Further, the piezoelectric element consumes electric power only while it is displaced in the expansion / contraction direction, and no current flows and no electric power is consumed while the voltage is continuously applied and the piezoelectric element is maintained in the expanded state. For this reason, even when the voltage is continuously applied to the piezoelectric element and the brake is released, there is no power consumption, and the power consumption can be greatly reduced compared to the case where the friction member is displaced by the solenoid.
Moreover, the brake device of the present invention is suitable for a brake device in a brake motor, for example, because it is a non-excitation type, and can be small in size and can reduce power consumption. Furthermore, in addition to the brake motor, it can be widely used as a brake device for various rotating bodies such as cars, lifts, and conveyors.

ここで、前記回転体は、ドラムで構成され、前記摩擦部材は、前記ドラムの内側に配置されて一端側が支持板に回動自在に取り付けられ、かつ摩擦材が設けられた一対のブレーキシューで構成され、各ブレーキシュー間には、各ブレーキシューの摩擦材がドラム内面から離れる方向に各ブレーキシューを移動させるバネが設けられ、前記圧電駆動装置は、各ブレーキシューの他端間に配置され、一方のブレーキシューに前記第2の変位拡大機構が取り付けられ、他方のブレーキシューに前記ケースが取り付けられ、前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第2の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで、各ブレーキシューの他端間の間隔が広がってブレーキシューの摩擦材がドラム内面に押圧されて制動力を発生させ、前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧を印加して前記第1の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止された後、前記第2の変位拡大機構をケースの内側に向かう方向に変位されると、前記各ブレーキシューの摩擦材が前記バネによってドラム内面から離され、ブレーキが解除されることが好ましい。   Here, the rotating body is constituted by a drum, and the friction member is a pair of brake shoes that are disposed inside the drum, one end side of which is rotatably attached to a support plate, and a friction material is provided. And a spring for moving each brake shoe in a direction in which the friction material of each brake shoe separates from the drum inner surface is provided between each brake shoe, and the piezoelectric driving device is disposed between the other ends of each brake shoe. In the state where the second displacement enlarging mechanism is attached to one brake shoe, the case is attached to the other brake shoe, and the piezoelectric element is not extended, the biasing force of the biasing means is applied to the case. On the other hand, the second displacement magnifying mechanism is displaced in the direction of projecting to the outside, so that the interval between the other ends of each brake shoe is widened and the friction material of the brake shoe A braking force is generated by being pressed against the inner surface of the drum, and a voltage is applied to the piezoelectric element by the drive control means to displace the first displacement magnifying mechanism to stop the drive device body from moving relative to the case. Then, when the second displacement enlarging mechanism is displaced in the direction toward the inside of the case, it is preferable that the friction material of each brake shoe is separated from the inner surface of the drum by the spring and the brake is released.

このような構成のブレーキ装置によれば、リーディングトレーディングシュー型ドラムブレーキとして利用でき、サーボ効果(自己倍力効果)などのドラムブレーキの特徴を生かしたブレーキ装置を提供できる。   According to the brake device having such a configuration, it is possible to provide a brake device that can be used as a leading trading shoe type drum brake and that makes use of drum brake characteristics such as a servo effect (self-boosting effect).

[第1実施形態]
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1には、本実施形態のバルブ1が示されている。なお、以下の説明においては、便宜上、図1の上側を上方、下側を下方として説明するが、バルブ1の使用時の向きは図1のものに限らず、水平方向に向けて用いたり、上下を逆にして用いてもよい。
[First Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a valve 1 of the present embodiment. In the following description, for the sake of convenience, the upper side of FIG. 1 will be described as the upper side, and the lower side will be the lower side. However, the orientation when the valve 1 is used is not limited to that of FIG. You may use it upside down.

バルブ1は、ダイアフラムバルブであり、駆動部ケース2と、駆動部ケース2の一端に取り付けられた流路ブロック3と、駆動部ケース2の他端に取り付けられた蓋4とを備えている。   The valve 1 is a diaphragm valve, and includes a drive unit case 2, a flow path block 3 attached to one end of the drive unit case 2, and a lid 4 attached to the other end of the drive unit case 2.

蓋4は、図2に示すように、ネジ41によって駆動部ケース2に固定されている。さらに、蓋4には、ネジ42によってコネクタ43が固定されている。コネクタ43には、駆動制御手段である外部の制御装置(図示略)が接続され、制御装置から出力される駆動信号によって後述する各圧電素子が駆動されるように構成されている。   As shown in FIG. 2, the lid 4 is fixed to the drive unit case 2 with screws 41. Further, a connector 43 is fixed to the lid 4 with screws 42. An external control device (not shown) as drive control means is connected to the connector 43, and each piezoelectric element described later is driven by a drive signal output from the control device.

流路ブロック3は、図3に示すように、バルブ1を各種機械に装着するための取付穴31と、駆動部ケース2に流路ブロック3を取り付けるためのネジが挿入される取付穴32が形成されている。
さらに、流路ブロック3には、図1に示すように、液体を供給するパイプが装着されるポート33,34が形成されている。各ポート33,34は、連通孔35,36を介して流路ブロック3に形成されたバルブ面37に開口されている。すなわち、連通孔36はバルブ面37の中心軸部分に開口されている。また、連通孔35は、バルブ面37において、連通孔36の開口の周囲にリング状に形成された凹溝38に開口されている。
As shown in FIG. 3, the flow path block 3 has mounting holes 31 for mounting the valve 1 on various machines and mounting holes 32 into which screws for mounting the flow path block 3 to the drive unit case 2 are inserted. Is formed.
Further, as shown in FIG. 1, ports 33 and 34 to which a pipe for supplying a liquid is attached are formed in the flow path block 3. Each port 33, 34 is opened to a valve surface 37 formed in the flow path block 3 through a communication hole 35, 36. That is, the communication hole 36 is opened at the central axis portion of the valve surface 37. Further, the communication hole 35 is opened in a concave groove 38 formed in a ring shape around the opening of the communication hole 36 on the valve surface 37.

駆動部ケース2の内部には、図4に示すように、断面略矩形状とされ駆動部ケース2の長手方向(上下方向)に沿って連続する空間が形成され、この空間には一対のガイド部材5が配置されている。
ガイド部材5は、それぞれ直方体状に形成されたプレートで構成されている。各ガイド部材5の対向面には凹溝51が開口されている。また、このガイド部材5は、駆動部ケース2にねじ込まれた押しネジ52によって互いに近接する方向に位置調整できるように構成されている。
As shown in FIG. 4, a space that is substantially rectangular in cross section and continuous along the longitudinal direction (vertical direction) of the drive unit case 2 is formed inside the drive unit case 2, and a pair of guides is formed in this space. A member 5 is arranged.
Each guide member 5 is composed of a plate formed in a rectangular parallelepiped shape. A concave groove 51 is opened on the opposing surface of each guide member 5. Further, the guide member 5 is configured such that the position of the guide member 5 can be adjusted in a direction close to each other by a push screw 52 screwed into the drive unit case 2.

[圧電駆動装置の構成]
バルブ1の圧電駆動装置10は、駆動部ケース2と、この駆動部ケース2内に内蔵された駆動装置本体11とを備えて構成されている。
駆動装置本体11は、変位拡大板12と、第1のバネ座13と、第2のバネ座14と、各バネ座13,14間に配置された押しバネ15と、磁石ホルダ16と、変位拡大板12に固定された第1圧電素子17および第2圧電素子18とを備えている。
[Configuration of Piezoelectric Drive Device]
The piezoelectric driving device 10 of the valve 1 includes a driving unit case 2 and a driving device main body 11 built in the driving unit case 2.
The drive device main body 11 includes a displacement enlarging plate 12, a first spring seat 13, a second spring seat 14, a pressing spring 15 disposed between the spring seats 13, 14, a magnet holder 16, and a displacement. A first piezoelectric element 17 and a second piezoelectric element 18 fixed to the enlargement plate 12 are provided.

[変位拡大板の構造]
変位拡大板12は、マルエージ鋼、ステンレス、インバー材などの曲げ変形(弾性変形)可能な部材で構成され、1枚の板材をワイヤカットなどで以下に説明する所定の形状に切断することで製造されている。
すなわち、変位拡大板12の蓋4側の略半分(上半分)は、図5にも示すように、その長手方向(上下方向)の略中央部分に設けられた基端部121と、基端部121の軸直交方向つまり幅方向の両端部から蓋4側(上方)に延長された一対の第1連結部122と、各第1連結部122の蓋4側の端部(上端部122A)からそれぞれ第1ヒンジ部123を介して連続して形成された一対の第1駆動部124と、各第1駆動部124から第2ヒンジ部125を介して連続して形成された第1圧電素子第2端部取付部である上端側取付部126とを備えて構成されている。
[Structure of displacement expansion plate]
The displacement enlarging plate 12 is composed of a member capable of bending deformation (elastic deformation) such as maraging steel, stainless steel, and invar material, and is manufactured by cutting one plate material into a predetermined shape described below by wire cutting or the like. Has been.
That is, approximately half (upper half) of the displacement enlarging plate 12 on the lid 4 side is, as shown in FIG. 5, a base end portion 121 provided at a substantially central portion in the longitudinal direction (vertical direction) and a base end. A pair of first connecting portions 122 extending from both ends of the portion 121 in the direction orthogonal to the axis, that is, the width direction, to the lid 4 side (upward), and ends of the first connecting portions 122 on the lid 4 side (upper end portion 122A). A pair of first drive units 124 formed continuously from the first drive unit 124 via the first hinge unit 123, and a first piezoelectric element formed continuously from the first drive unit 124 through the second hinge unit 125, respectively. An upper end side mounting portion 126 that is a second end portion mounting portion is provided.

一方、前記基端部121の蓋4側の端面には、細幅部127Aを介して第1圧電素子第1端部取付部である基端上部側取付部127が連続して形成されている。そして、基端上部側取付部127には、第1圧電素子17の軸方向の第1の端部(下端)が取り付けられている。
また、上端側取付部126には、スペーサ128を介して第1圧電素子17の軸方向の第2の端部(上端)が取り付けられている。
従って、各第1連結部122は、第1圧電素子17を挟んで設けられ、かつ、第1圧電素子17の長手方向に沿って延長されて形成されている。
On the other hand, on the end surface of the base end portion 121 on the lid 4 side, a base end upper side mounting portion 127 that is a first piezoelectric element first end mounting portion is continuously formed via a narrow width portion 127A. . A first end portion (lower end) in the axial direction of the first piezoelectric element 17 is attached to the base end upper side attaching portion 127.
Further, the second end portion (upper end) of the first piezoelectric element 17 in the axial direction is attached to the upper end side attaching portion 126 via the spacer 128.
Accordingly, each first connecting portion 122 is provided with the first piezoelectric element 17 interposed therebetween, and is extended along the longitudinal direction of the first piezoelectric element 17.

変位拡大板12の流路ブロック3側の略半分(下半分)は、図1,6に示すように、前記基端部121と、基端部121の幅方向両端部から流路ブロック3側(下方)に延長された一対の第2連結部132と、各第2連結部132の流路ブロック3側の端部(下端部132A)において互いに近接する方向に延出された部分からそれぞれ第3ヒンジ部133を介して連続して形成された一対の第2駆動部134と、各第2駆動部134から第4ヒンジ部135を介して連続して形成された第2圧電素子第2端部取付部である下端側取付部136とを備えて構成されている。すなわち、第1ヒンジ部123、第1駆動部124、第2ヒンジ部125が形成された変位拡大板12の上端部とほぼ同様の構成とされている。   As shown in FIGS. 1 and 6, approximately half (lower half) of the displacement enlarging plate 12 on the flow channel block 3 side is the flow path block 3 side from the base end portion 121 and both widthwise end portions of the base end portion 121. A pair of second connecting portions 132 extended downward (downward) and end portions of the second connecting portions 132 on the flow channel block 3 side (lower end portion 132A) from the portions extending in the directions close to each other, respectively. A pair of second drive parts 134 formed continuously via the three hinge parts 133, and a second piezoelectric element second end formed continuously from each second drive part 134 via the fourth hinge part 135 And a lower end side attachment portion 136 which is a portion attachment portion. In other words, the first hinge portion 123, the first drive portion 124, and the second hinge portion 125 are configured in substantially the same manner as the upper end portion of the displacement magnifying plate 12 formed thereon.

前記下端側取付部136には、第2圧電素子18の軸方向の第2の端部(下端)が取り付けられている。
また、前記基端部121の流路ブロック3側の端面には、細幅部を介して第2圧電素子第1端部取付部である基端下部側取付部129が連続して形成されている。そして、基端下部側取付部129には、スペーサ128を介して第2圧電素子18の軸方向の一端が取り付けられている。
従って、各第2連結部132は、第2圧電素子18を挟んで設けられ、かつ、第2圧電素子18の長手方向に沿って延長されて形成されている。
A second end portion (lower end) in the axial direction of the second piezoelectric element 18 is attached to the lower end side attachment portion 136.
In addition, a base end lower side mounting portion 129 that is a second piezoelectric element first end mounting portion is continuously formed on the end surface of the base end portion 121 on the flow channel block 3 side via a narrow width portion. Yes. One end of the second piezoelectric element 18 in the axial direction is attached to the base end lower side attaching portion 129 via a spacer 128.
Accordingly, each second connecting portion 132 is provided with the second piezoelectric element 18 interposed therebetween, and is extended along the longitudinal direction of the second piezoelectric element 18.

また、前記各第2連結部132の下端部132Aのケース2側の端部には、第5ヒンジ部137を介して一対の第3駆動部138が連続して形成され、各第3駆動部138から第6ヒンジ部139を介して被駆動体取付部であるホルダ取付部140が連続して形成されている。
そして、前記第1ヒンジ部123、第1駆動部124、第2ヒンジ部125を備えて第1の変位拡大機構が構成され、第3ヒンジ部133、第2駆動部134、第4ヒンジ部135、第5ヒンジ部137、第3駆動部138、第6ヒンジ部139を備えて第2の変位拡大機構が構成されている。
In addition, a pair of third driving units 138 are continuously formed at the end of the lower end portion 132A of each second connecting portion 132 on the case 2 side via a fifth hinge portion 137, and each third driving unit is formed. A holder mounting portion 140 that is a driven body mounting portion is formed continuously from 138 through a sixth hinge portion 139.
The first displacement enlargement mechanism includes the first hinge part 123, the first drive part 124, and the second hinge part 125, and includes a third hinge part 133, a second drive part 134, and a fourth hinge part 135. The second displacement magnifying mechanism includes the fifth hinge portion 137, the third drive portion 138, and the sixth hinge portion 139.

また、各圧電素子17,18に沿って配置される第1連結部122、第2連結部132の基端部121との接続部分は、第1連結部122、第2連結部132の他の部分に比べて幅寸法が小さな細幅部(ヒンジ部)122B,132Bとされ、第1連結部122の上端部122Aや第2連結部132の下端部132Aが、前記各変位拡大機構の作用によってケース2側に押された場合、第1連結部122、第2連結部132は前記細幅部122B,132Bから湾曲するように設定されている。   In addition, the connection portions of the first connecting portion 122 and the second connecting portion 132 that are arranged along the piezoelectric elements 17 and 18 are connected to the other ends of the first connecting portion 122 and the second connecting portion 132. The narrow width portions (hinge portions) 122B and 132B are smaller in width than the portion, and the upper end portion 122A of the first connection portion 122 and the lower end portion 132A of the second connection portion 132 are caused by the action of each displacement enlarging mechanism. When pushed to the case 2 side, the first connecting portion 122 and the second connecting portion 132 are set to bend from the narrow width portions 122B and 132B.

本実施形態においては、制御装置は、第1圧電素子17に対しては、第1圧電素子用第1設定値から第1圧電素子用第2設定値までの電圧を印加可能に構成され、第2圧電素子18に対しては、第2圧電素子用第1設定値から第2圧電素子用第2設定値までの電圧を印加可能に構成されている。さらに、本実施形態では、各第1設定値は電圧値「0」に設定され、第2設定値は使用する圧電素子17,18やその圧電素子17,18に求める変位量に応じて設定されている。   In the present embodiment, the control device is configured to be able to apply a voltage from the first set value for the first piezoelectric element to the second set value for the first piezoelectric element to the first piezoelectric element 17. A voltage from the first set value for the second piezoelectric element to the second set value for the second piezoelectric element can be applied to the two piezoelectric elements 18. Further, in the present embodiment, each first set value is set to a voltage value “0”, and the second set value is set according to the piezoelectric elements 17 and 18 to be used and the displacement amount required for the piezoelectric elements 17 and 18. ing.

また、圧電素子17,18は、熱膨張係数が「0」またはマイナスの数値のものが利用されている。このため、各取付部126,129および圧電素子17,18間に、熱膨張係数の大きなアルミなどの材質からなるスペーサ128を挟んで接着し、温度が変化して圧電素子17,18の長さ寸法が変化してもその変化分をスペーサ128の長さ寸法の変化で補い、圧電素子17,18にスペーサ128を加えた長さ寸法は温度変化に関係なく常にほぼ一定となるように構成し、温度変化の影響を少なくするようにしている。
なお、上記のように温度変化に対応するには、圧電素子17,18とスペーサ128とが同じ温度に維持される必要がある。このため、圧電素子17,18およびスペーサ128と変位拡大板12との間の隙間部分を、シリコン等の伝熱材で埋めて圧電素子17,18とスペーサ128とが同じ温度に維持されるように工夫している。
In addition, the piezoelectric elements 17 and 18 have a thermal expansion coefficient of “0” or a negative numerical value. For this reason, the spacers 128 made of a material such as aluminum having a large thermal expansion coefficient are sandwiched between the mounting portions 126 and 129 and the piezoelectric elements 17 and 18, and the temperature changes to change the length of the piezoelectric elements 17 and 18. Even if the dimensions change, the change is compensated by the change in the length of the spacer 128, and the length of the piezoelectric elements 17 and 18 with the spacer 128 added is always constant regardless of the temperature change. The effect of temperature change is reduced.
In order to cope with the temperature change as described above, the piezoelectric elements 17 and 18 and the spacer 128 need to be maintained at the same temperature. Therefore, the gaps between the piezoelectric elements 17 and 18 and the spacer 128 and the displacement magnifying plate 12 are filled with a heat transfer material such as silicon so that the piezoelectric elements 17 and 18 and the spacer 128 are maintained at the same temperature. It is devised to.

各ヒンジ部123,125,133,135,137,139は、他の部分に比べて幅寸法が狭い細幅に形成され、力が加わると弾性変形可能に形成されている。
また、第1ヒンジ部123および第2ヒンジ部125は、前記幅方向の位置がずれているため、初期状態では、各ヒンジ部123,125が略直線上に配置されるように斜めに設けられている。同様に、第3ヒンジ部133および第4ヒンジ部135と、第5ヒンジ部137および第6ヒンジ部139も、それぞれ略直線上に配置されるように斜めに設けられている。
Each of the hinge portions 123, 125, 133, 135, 137, and 139 has a narrow width that is smaller than that of other portions, and is formed to be elastically deformable when a force is applied.
Further, since the first hinge portion 123 and the second hinge portion 125 are displaced in the width direction, in the initial state, the hinge portions 123 and 125 are provided obliquely so as to be arranged on a substantially straight line. ing. Similarly, the third hinge portion 133 and the fourth hinge portion 135, and the fifth hinge portion 137 and the sixth hinge portion 139 are also provided obliquely so as to be arranged on a substantially straight line.

第1のバネ座13は、略リング状に形成され、その上端面はガイド部材5に当接して配置されている。また、バネ座13の下端面には凹部が形成され、バネ15の上端部が収納されている。   The first spring seat 13 is formed in a substantially ring shape, and its upper end surface is disposed in contact with the guide member 5. A recess is formed in the lower end surface of the spring seat 13 and the upper end of the spring 15 is accommodated.

第2のバネ座14は、略円筒状に形成され、その下端面は磁石ホルダ16に当接して配置されている。また、バネ座14の上端面にも凹部が形成され、バネ15の下端部が収納されている。
なお、バネ座14は下端部近くに薄肉部14Aが形成され、後述するように、第2圧電素子18の駆動で、第2連結部132の下端部132Aがケース2側に広がるように撓んだ際に、バネ座14も薄肉部14A部分で撓んで第2連結部132の変形に追従できるように構成されている。
さらに、バネ座14には、下端が開口された開口溝14Bが形成され、この開口溝14B部分に板状の変位拡大板12やホルダ取付部140が配置されている。このため、バネ座14は、変位拡大板12やホルダ取付部140に干渉することなく、直接磁石ホルダ16に当接されている。
The second spring seat 14 is formed in a substantially cylindrical shape, and its lower end surface is disposed in contact with the magnet holder 16. A recess is also formed on the upper end surface of the spring seat 14, and the lower end of the spring 15 is accommodated.
The spring seat 14 is formed with a thin portion 14A near the lower end portion, and, as will be described later, the second piezoelectric element 18 is driven to bend so that the lower end portion 132A of the second connecting portion 132 spreads toward the case 2 side. At this time, the spring seat 14 is also configured to bend at the thin-walled portion 14 </ b> A so as to follow the deformation of the second connecting portion 132.
Further, the spring seat 14 is formed with an opening groove 14B having an open lower end, and a plate-like displacement enlarging plate 12 and a holder mounting portion 140 are disposed in the opening groove 14B. For this reason, the spring seat 14 is in direct contact with the magnet holder 16 without interfering with the displacement enlarging plate 12 or the holder mounting portion 140.

そして、各バネ座13,14間には前記バネ15が介在されているため、磁石ホルダ16はバネ座14を介して前記バネ15で下方に付勢され、後述するダイアフラムが流路ブロック3のバルブ面に当接されてバルブ1が閉じられるように構成されている。従って、バネ15によって本発明の付勢手段が構成されている。
なお、磁石ホルダ16には、変位拡大板12のホルダ取付部140が取り付けられているため、変位拡大板12と磁石ホルダ16とは一体で移動するが、後述するように、圧電素子17に電圧を印加して伸長させない限り、変位拡大板12はケース2に対して移動可能なフリー状態であるため、バルブ1が閉じられている間は、バネ15の付勢力(応力)が変位拡大板12の各ヒンジ部137,139等や圧電素子17,18に加わることはない。
Since the spring 15 is interposed between the spring seats 13 and 14, the magnet holder 16 is urged downward by the spring 15 via the spring seat 14, and a diaphragm, which will be described later, is connected to the flow path block 3. The valve 1 is configured to be closed by contacting the valve surface. Accordingly, the biasing means of the present invention is constituted by the spring 15.
In addition, since the holder attaching part 140 of the displacement magnifying plate 12 is attached to the magnet holder 16, the displacement magnifying plate 12 and the magnet holder 16 move together. However, as will be described later, a voltage is applied to the piezoelectric element 17. Since the displacement magnifying plate 12 is in a free state that can move with respect to the case 2 unless it is applied and extended, the urging force (stress) of the spring 15 is applied to the displacement magnifying plate 12 while the valve 1 is closed. Are not added to the hinge portions 137, 139, etc. or the piezoelectric elements 17, 18.

磁石ホルダ16は、前記変位拡大板12のホルダ取付部140にねじ止めされている。磁石ホルダ16の下端には磁石161が埋設されている。なお、磁石ホルダ16とケース2との間には、図示しないパッキンおよびパッキン押さえが配置され、仮にダイアフラム20から液が漏れたとしても駆動装置本体11側に漏れ出さないようにシールしている。このシール構造は以下の各実施形態でも図示しないが設けられている。   The magnet holder 16 is screwed to the holder mounting portion 140 of the displacement magnifying plate 12. A magnet 161 is embedded in the lower end of the magnet holder 16. In addition, a packing and a packing presser (not shown) are disposed between the magnet holder 16 and the case 2 and are sealed so as not to leak to the drive device main body 11 even if liquid leaks from the diaphragm 20. This seal structure is also provided in the following embodiments although not shown.

駆動部ケース2および流路ブロック3間には、ダイアフラム20が配置されている。ダイアフラム20は、略円板状に形成され、その周囲には肉厚な挟持部201が設けられている。そして、この挟持部201を駆動部ケース2および流路ブロック3で挟持することで、ダイアフラム20が固定されている。
また、ダイアフラム20の中心にも肉厚なバルブ開閉部202が設けられている。このバルブ開閉部202には、ダイアフラム金具203がねじ止めされている。ダイアフラム金具203は、前記磁石161の磁力によって磁石161に吸着され、バルブ開閉部202は磁石ホルダ16つまりはホルダ取付部140と一体で動作する。また、磁石161およびダイアフラム金具203を容易に分離できるので、作業者は分解して流路ブロック3やダイアフラム20を容易にメンテナンスできる。
A diaphragm 20 is disposed between the drive unit case 2 and the flow path block 3. The diaphragm 20 is formed in a substantially disk shape, and a thick clamping part 201 is provided around the diaphragm 20. The diaphragm 20 is fixed by clamping the clamping unit 201 between the drive unit case 2 and the flow path block 3.
A thick valve opening / closing part 202 is also provided at the center of the diaphragm 20. A diaphragm fitting 203 is screwed to the valve opening / closing portion 202. The diaphragm fitting 203 is attracted to the magnet 161 by the magnetic force of the magnet 161, and the valve opening / closing portion 202 operates integrally with the magnet holder 16, that is, the holder mounting portion 140. Further, since the magnet 161 and the diaphragm fitting 203 can be easily separated, the operator can disassemble and easily maintain the flow path block 3 and the diaphragm 20.

ダイアフラム20の挟持部201およびバルブ開閉部202間は、肉厚が薄く、かつ湾曲して変位しているので、流路ブロック3に対してホルダ取付部140が上方に移動した場合には、図8に示すように、流路ブロック3のバルブ面37およびダイアフラム20間に隙間が生じ、各連通孔35,36が互いに連通可能となるように構成されている。
一方、流路ブロック3に対してホルダ取付部140が下方に移動し、バルブ開閉部202がバルブ面37に当接した場合には、連通孔36の開口がダイアフラム20で塞がれ、各連通孔35,36は互いに連通されてない状態となるように構成されている。
従って、ポート33,34、連通孔35,36、凹溝38によって液体が流れ、かつ、ダイアフラム20によって開閉される流路が構成されている。
また、ダイアフラム20によってバルブ1の弁体が構成され、バルブ面37によって弁座が構成されている。
さらに、駆動部ケース2には、ダイアフラム20が配置された空間を外部に連通する空気抜き穴21が形成され、ダイアフラム20がスムーズに変位するように構成されている。
Since the thickness between the sandwiching portion 201 and the valve opening / closing portion 202 of the diaphragm 20 is thin and curved and displaced, the holder mounting portion 140 moves upward with respect to the flow path block 3. As shown in FIG. 8, a gap is formed between the valve surface 37 of the flow path block 3 and the diaphragm 20, so that the communication holes 35 and 36 can communicate with each other.
On the other hand, when the holder mounting portion 140 moves downward with respect to the flow path block 3 and the valve opening / closing portion 202 comes into contact with the valve surface 37, the opening of the communication hole 36 is blocked by the diaphragm 20, and each communication The holes 35 and 36 are configured so as not to communicate with each other.
Accordingly, the ports 33 and 34, the communication holes 35 and 36, and the concave groove 38 constitute a flow path that is opened and opened and closed by the diaphragm 20.
The diaphragm 20 forms a valve body of the valve 1, and the valve surface 37 forms a valve seat.
Further, the drive unit case 2 is formed with an air vent hole 21 that communicates the space in which the diaphragm 20 is disposed to the outside so that the diaphragm 20 can be smoothly displaced.

[バルブ駆動動作]
次に、このような構成のバルブ1の動作について説明する。
[Valve drive operation]
Next, operation | movement of the valve | bulb 1 of such a structure is demonstrated.

[バルブ動作:初期状態]
初期状態では、制御装置は、圧電素子17,18に電圧を加えない。すなわち、制御装置は、圧電素子17,18に第1設定値の電圧を印加するが、本実施形態では第1設定値は電圧値「0」であるため、駆動信号の入力を行わない。この状態では、図1,5,6に示すように、各ヒンジ部123,125,133,135,137,139が変形しないように構成されている。そして、この状態では、第1連結部122とガイド部材5の凹溝51間には、図5に示すように、寸法Lの僅かな隙間53が形成されている。
[Valve operation: Initial state]
In the initial state, the control device does not apply a voltage to the piezoelectric elements 17 and 18. In other words, the control device applies the voltage of the first set value to the piezoelectric elements 17 and 18, but in this embodiment, the first set value is the voltage value “0”, so that the drive signal is not input. In this state, as shown in FIGS. 1, 5, and 6, the hinge portions 123, 125, 133, 135, 137, and 139 are configured not to be deformed. In this state, a slight gap 53 having a dimension L is formed between the first connecting portion 122 and the groove 51 of the guide member 5 as shown in FIG.

そして、変位拡大板12は、前記隙間53によってガイド部材5が設けられた駆動部ケース2に対して移動可能に設けられ、変位拡大板12に固定された磁石ホルダ16はバネ15によって下方つまり流路ブロック3側に付勢されている。
このため、磁石ホルダ16、ダイアフラム金具203を介してダイアフラム20のバルブ開閉部202も下方に付勢され、連通孔36が開口されたバルブ面37にダイアフラム20のバルブ開閉部202が密着してバルブを閉じた状態となっている。すなわち、本実施形態のバルブ1は、圧電素子17,18に電圧が印加されていない未駆動状態では、付勢手段であるバネ15の付勢力でバルブが閉じられるノーマリークローズタイプのバルブである。
The displacement magnifying plate 12 is provided so as to be movable with respect to the drive unit case 2 provided with the guide member 5 by the gap 53, and the magnet holder 16 fixed to the displacement magnifying plate 12 is moved downward by the spring 15, that is, the flow. It is biased toward the road block 3 side.
For this reason, the valve opening / closing portion 202 of the diaphragm 20 is also urged downward via the magnet holder 16 and the diaphragm fitting 203, and the valve opening / closing portion 202 of the diaphragm 20 is in close contact with the valve surface 37 where the communication hole 36 is opened. Is in a closed state. That is, the valve 1 of the present embodiment is a normally closed type valve that is closed by the urging force of the spring 15 as the urging means in an undriven state where no voltage is applied to the piezoelectric elements 17 and 18. .

[バルブ駆動動作:バルブオープン動作]
次に、圧電素子17に第2設定値の電圧を印加すると、図7に示すように、圧電素子17が伸長してその長手方向寸法が長くなる。この際、基端上部側取付部127の細幅部127Aよりもヒンジ部123,125のほうが幅寸法が小さくて変形しやすいため、圧電素子17の長手方向寸法が長くなると、ヒンジ部123,125が変形する。この際、各ヒンジ部123はヒンジ部125に対して外側に配置され、かつ第1連結部122に連結されているので、圧電素子17が変位すると、ヒンジ部125を介して第1駆動部124は上方側が外側に傾斜するように傾き、さらにヒンジ部123を介して第1連結部122の上端部122Aが外側に傾斜するように傾く。すると、第1連結部122の上端部122Aはガイド部材5の凹溝51に圧接する。このため、変位拡大板12は、ガイド部材5つまり駆動部ケース2に対して上下方向に移動不能に固定される。
従って、前述の通り、前記ヒンジ部123,125、第1駆動部124を備えて第1の変位拡大機構が構成され、第1連結部122の上端部122Aによって当接部が構成されている。
また、圧電素子17に第2設定値の電圧を印加した際に、上端部122Aが十分な圧力で凹溝51に圧接するように、上端部122Aの移動量を考慮して前記隙間寸法Lが設定されている。例えば、寸法Lは、100μm以下、例えば50μm程度であり、ネジ52を進退させることで設定されている。
[Valve drive operation: Valve open operation]
Next, when a voltage of the second set value is applied to the piezoelectric element 17, the piezoelectric element 17 expands and its longitudinal dimension increases as shown in FIG. At this time, the hinge portions 123 and 125 are smaller in width and easier to deform than the narrow width portion 127A of the base end upper mounting portion 127. Therefore, when the longitudinal dimension of the piezoelectric element 17 is increased, the hinge portions 123 and 125 are increased. Is deformed. At this time, since each hinge part 123 is disposed outside the hinge part 125 and is connected to the first connecting part 122, when the piezoelectric element 17 is displaced, the first driving part 124 is interposed via the hinge part 125. Is inclined such that the upper side is inclined outward, and further, the upper end portion 122A of the first connecting portion 122 is inclined via the hinge portion 123 so as to be inclined outward. Then, the upper end portion 122 </ b> A of the first connecting portion 122 comes into pressure contact with the concave groove 51 of the guide member 5. For this reason, the displacement magnifying plate 12 is fixed to the guide member 5, that is, the drive unit case 2 so as not to move in the vertical direction.
Therefore, as described above, the first displacement enlarging mechanism is configured by including the hinge portions 123 and 125 and the first driving portion 124, and the abutting portion is configured by the upper end portion 122 </ b> A of the first connecting portion 122.
Further, when the voltage of the second set value is applied to the piezoelectric element 17, the gap dimension L is set in consideration of the movement amount of the upper end 122 </ b> A so that the upper end 122 </ b> A is pressed against the concave groove 51 with sufficient pressure. Is set. For example, the dimension L is 100 μm or less, for example, about 50 μm, and is set by moving the screw 52 back and forth.

続いて、第2圧電素子18に第2設定値の電圧を印加すると、図8に示すように、第2圧電素子18が伸長してその長手方向寸法が長くなる。すると、下端側取付部136が下方に移動し、その移動に伴い第3ヒンジ部133、第4ヒンジ部135がそれぞれ外側(ケース2側)に変位し、第2連結部132の下端部132Aも外側に変位する。
下端部132Aが外側に変位すると、第5ヒンジ部137、第3駆動部138、第6ヒンジ部139を介してホルダ取付部140が上方に移動する。
Subsequently, when a voltage having a second set value is applied to the second piezoelectric element 18, as shown in FIG. 8, the second piezoelectric element 18 expands and its longitudinal dimension increases. Then, the lower end side attachment portion 136 moves downward, and the third hinge portion 133 and the fourth hinge portion 135 are displaced outward (case 2 side) with the movement, and the lower end portion 132A of the second connecting portion 132 is also moved. Displace to the outside.
When the lower end portion 132A is displaced outward, the holder mounting portion 140 moves upward via the fifth hinge portion 137, the third drive portion 138, and the sixth hinge portion 139.

ここで、図6,8に示すように、第3ヒンジ部133、第2駆動部134、第4ヒンジ部135の駆動装置本体11の移動方向つまり軸方向の長さをla、幅方向の長さをLa、第2圧電素子18の伸長による下端側取付部136の下方への移動量をaとすると、下端部132Aの幅方向への移動量bは、式1:b=(la/La)×aで求められる。   Here, as shown in FIGS. 6 and 8, the movement direction of the drive device body 11 of the third hinge part 133, the second drive part 134, and the fourth hinge part 135, that is, the length in the axial direction is la, and the length in the width direction. When the height is La and the downward movement amount of the lower end side attachment portion 136 due to the extension of the second piezoelectric element 18 is a, the movement amount b of the lower end portion 132A in the width direction is expressed by the equation 1: b = (la / La ) Xa.

さらに、図6,8に示すように、第5ヒンジ部137、第3駆動部138、第6ヒンジ部139の軸方向の長さをLb、幅方向の長さをlbとすると、ホルダ取付部140の上方への移動量cは、式2:c=(lb/Lb)×bで求められる。
この式2のbに前記式1を代入すると、c=(lb/Lb)×(la/La)×aとなり、出力cは、各長さの比だけ変位aが拡大したものとなる。
すなわち、ホルダ取付部140の変位量は第2圧電素子18の変位量の数倍から十数倍程度に拡大される。そして、第2圧電素子18の変位量は、第2圧電素子18に印加する電圧値によって調整される。
従って、前述の通り、第3ヒンジ部133、第4ヒンジ部135、第5ヒンジ部137、第3駆動部138、第6ヒンジ部139を備えて第2の変位拡大機構が構成されている。
Further, as shown in FIGS. 6 and 8, when the length in the axial direction of the fifth hinge portion 137, the third drive portion 138, and the sixth hinge portion 139 is Lb and the length in the width direction is lb, the holder mounting portion The upward movement amount c of 140 is obtained by Expression 2: c = (lb / Lb) × b.
Substituting Equation 1 into b in Equation 2 yields c = (lb / Lb) × (la / La) × a, and the output c is the displacement a expanded by the ratio of each length.
That is, the displacement amount of the holder mounting portion 140 is expanded from several times to about ten times the displacement amount of the second piezoelectric element 18. The displacement amount of the second piezoelectric element 18 is adjusted by the voltage value applied to the second piezoelectric element 18.
Therefore, as described above, the second displacement magnifying mechanism includes the third hinge part 133, the fourth hinge part 135, the fifth hinge part 137, the third drive part 138, and the sixth hinge part 139.

ホルダ取付部140が上方に移動すれば、磁石ホルダ16、ダイアフラム金具203を介してダイアフラム20のバルブ開閉部202も上方に移動し、図8に示すように、バルブ面37から離れる。このため、各連通孔35,36を介して各ポート33,34が連通し、バルブが開かれる。従って、本実施形態では、圧電素子17,18に順次電圧を印加することでバルブを開くことができる。
すなわち、磁石ホルダ16をバネ15で付勢しているため、第1圧電素子17を駆動して第1連結部122をガイド部材5に圧接させて変位拡大板12の移動を防止、つまり固定しておかないと、第2圧電素子18を駆動してホルダ取付部140を上方に移動した際に、前記バネ15で磁石ホルダ16および変位拡大板12が下方に移動してしまいバルブを開くことができない。これに対し、本実施計形態では、バルブを開く際に、まず、第1圧電素子17を駆動して変位拡大板12を固定してから第2圧電素子18を駆動してホルダ取付部140を上方に移動しているので、流路ブロック3に対して相対的にホルダ取付部140、磁石ホルダ16、バルブ開閉部202などを上方に移動でき、バルブを確実に開くことができる。
When the holder mounting portion 140 moves upward, the valve opening / closing portion 202 of the diaphragm 20 also moves upward via the magnet holder 16 and the diaphragm fitting 203, and leaves the valve surface 37 as shown in FIG. For this reason, the ports 33 and 34 communicate with each other through the communication holes 35 and 36, and the valve is opened. Therefore, in this embodiment, the valve can be opened by sequentially applying a voltage to the piezoelectric elements 17 and 18.
That is, since the magnet holder 16 is biased by the spring 15, the first piezoelectric element 17 is driven to press the first connecting portion 122 against the guide member 5 to prevent the movement of the displacement magnifying plate 12, that is, to fix it. Otherwise, when the second piezoelectric element 18 is driven and the holder mounting portion 140 is moved upward, the magnet holder 16 and the displacement enlarging plate 12 are moved downward by the spring 15 to open the valve. Can not. On the other hand, in this embodiment, when opening the valve, first, the first piezoelectric element 17 is driven to fix the displacement enlarging plate 12, and then the second piezoelectric element 18 is driven to move the holder mounting portion 140. Since it is moving upward, the holder mounting part 140, the magnet holder 16, the valve opening / closing part 202, etc. can be moved upward relative to the flow path block 3, and the valve can be opened reliably.

[バルブ駆動動作:バルブクローズ動作]
次に、バルブ1を閉じる場合には、前記バルブ1を開く場合と逆の手順で制御すればよい。すなわち、まず第2圧電素子18への電圧印加を無くし、ホルダ取付部140を元の位置に戻す。これによりダイアフラム20がバルブ面37に密着してバルブ1が閉じられる。
[Valve drive operation: Valve close operation]
Next, when the valve 1 is closed, the control may be performed in the reverse order to the case where the valve 1 is opened. That is, first, voltage application to the second piezoelectric element 18 is eliminated, and the holder mounting portion 140 is returned to the original position. As a result, the diaphragm 20 is brought into close contact with the valve surface 37 and the valve 1 is closed.

続いて、第1圧電素子17への電圧印加を無くし、第1連結部122の上端部122Aが凹溝51に圧接する状態を解除する。
すると、変位拡大板12はガイド部材5や駆動部ケース2に対して移動可能となるため、バネ15によって下方に付勢され、ダイアフラム20がバルブ面37に密着する力を高め、バルブ1を確実に閉じることができる。
以上の動作を繰り返すことで、バルブ1の開閉を制御することができる。また、バルブ1の開き量は、第2圧電素子18の伸長量つまり印加電圧値によって精度良く制御できる。
なお、各圧電素子17,18への電圧印加を無くすには、圧電素子17,18に電圧を印加するための端子間を短絡して放電すればよい。
Subsequently, the voltage application to the first piezoelectric element 17 is eliminated, and the state where the upper end portion 122A of the first connecting portion 122 is in pressure contact with the concave groove 51 is released.
Then, the displacement magnifying plate 12 can move with respect to the guide member 5 and the drive unit case 2, and is biased downward by the spring 15, thereby increasing the force with which the diaphragm 20 comes into close contact with the valve surface 37, thereby ensuring the valve 1. Can be closed.
By repeating the above operation, the opening and closing of the valve 1 can be controlled. The opening amount of the valve 1 can be accurately controlled by the extension amount of the second piezoelectric element 18, that is, the applied voltage value.
In order to eliminate the voltage application to the piezoelectric elements 17 and 18, the terminals for applying a voltage to the piezoelectric elements 17 and 18 may be short-circuited and discharged.

[メンテナンス]
また、バルブ1を介して供給する液体の種類を変更するためや、1日の作業が終了した場合など、液体の流路を洗浄する場合には、流路ブロック3を駆動部ケース2から取り外し、磁石161によって磁石ホルダ16に取り付けられたダイアフラム20を取り出せばよい。本実施形態においては、液に接するのは、流路ブロック3とダイアフラム20のみであるため、これらを取り外して洗浄すれば、駆動装置本体11は分解する必要が無く、メンテナンス作業も容易に行うことができる。
[maintenance]
Further, when the liquid flow path is to be washed, for example, in order to change the type of liquid supplied via the valve 1 or when a day of work is completed, the flow path block 3 is removed from the drive unit case 2. The diaphragm 20 attached to the magnet holder 16 by the magnet 161 may be taken out. In this embodiment, since only the flow path block 3 and the diaphragm 20 are in contact with the liquid, if these are removed and washed, the drive device main body 11 does not need to be disassembled and maintenance work can be easily performed. Can do.

このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1)圧電素子17,18を利用してダイアフラム20を駆動してバルブ1を開閉しているので、バルブ1を小型、軽量化することができる。すなわち、サーボモータ、ソレノイド、カムなどの駆動機構を採用した場合に比べて、バルブ1を容易に小型・軽量化できる。
従って、各種製品の生産ラインにおいて、接着剤や各種液体の流路に本実施形態のバルブ1を利用する際にも、配置スペースを小さくできる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) Since the valve 1 is opened and closed by driving the diaphragm 20 using the piezoelectric elements 17 and 18, the valve 1 can be reduced in size and weight. That is, the valve 1 can be easily reduced in size and weight as compared with a case where a drive mechanism such as a servo motor, a solenoid, or a cam is employed.
Accordingly, in the production line for various products, the arrangement space can be reduced even when the valve 1 of the present embodiment is used for the flow paths of adhesives and various liquids.

(2)さらに、圧電素子17,18に電圧を印加していない場合には、バネ15の付勢力で磁石ホルダ16を下方に付勢してダイアフラム20をバルブ面37に密着させているので、バルブ1はバネ15のバネ力で閉じられる。このため、ダイアフラム20のバルブ開閉部202の厚さ寸法にバラツキがあったり、バルブ面37の位置が多少変化したとしても、前記バネ15によってダイアフラム20がバルブ面37に当接するまで付勢されるため、確実にバルブ1を閉じることができる。
すなわち、バルブ1は、電圧を印加しないときにバルブが閉じるノーマリークローズタイプのバルブとすることができる。また、バルブが閉じられている際のダイアフラム20のバルブ面37への当接力もバネ15のばね力のみで設定でき、バルブ1のクローズ状態を安定して維持できる。
(2) Further, when no voltage is applied to the piezoelectric elements 17 and 18, the magnet holder 16 is biased downward by the biasing force of the spring 15, and the diaphragm 20 is brought into close contact with the valve surface 37. The valve 1 is closed by the spring force of the spring 15. For this reason, even if the thickness dimension of the valve opening / closing portion 202 of the diaphragm 20 varies or the position of the valve surface 37 slightly changes, the spring 15 is urged until the diaphragm 20 contacts the valve surface 37. Therefore, the valve 1 can be closed reliably.
That is, the valve 1 can be a normally closed type valve that closes when no voltage is applied. Further, the contact force of the diaphragm 20 to the valve surface 37 when the valve is closed can be set only by the spring force of the spring 15, and the closed state of the valve 1 can be stably maintained.

(3)また、ダイアフラム20をバルブ面37に押し付ける力をバネ15のばね力のみで設定できるため、例えば、洗浄のためにダイアフラム20や流路ブロック3を取り外して再度取り付けた際に、ネジの締め付け量などによってその取付位置が微妙に異なる場合があるが、そのような微差があっても前記バネ15でダイアフラム20をバルブ面37に押し付けているので、ダイアフラム20の押し付け力をほぼ一定にでき、この点でもバルブ1を安定して閉じておくことができる。このため、ダイアフラム20の交換作業も容易に行うことができる。特に、接液部分であるダイアフラム20は消耗品でもあるため、交換作業は必須であるが、その作業が容易に行えるため、メンテナンス性も向上できる。 (3) Further, since the force for pressing the diaphragm 20 against the valve surface 37 can be set only by the spring force of the spring 15, for example, when the diaphragm 20 or the flow path block 3 is removed and reattached for cleaning, The mounting position may be slightly different depending on the tightening amount or the like, but even if there is such a small difference, the diaphragm 20 is pressed against the valve surface 37 by the spring 15, so that the pressing force of the diaphragm 20 is substantially constant. In this respect, the valve 1 can be stably closed. For this reason, the replacement work of the diaphragm 20 can also be easily performed. In particular, since the diaphragm 20 which is a wetted part is also a consumable part, the replacement work is indispensable. However, since the work can be easily performed, the maintainability can be improved.

(4)さらに、バルブ1を開く場合、まず第1圧電素子17に電圧を印加して第1連結部122の上端部122Aをガイド部材5の凹溝51に押し付けて変位拡大板12が移動しないように固定し、その固定位置を基準として第2圧電素子18に電圧を印加して磁石ホルダ16やダイアフラム金具203、バルブ開閉部202を上方に移動してバルブ1を開いているので、常に安定した開閉動作を行うことができる。 (4) Further, when opening the valve 1, first, a voltage is applied to the first piezoelectric element 17 to press the upper end 122 </ b> A of the first connecting portion 122 against the concave groove 51 of the guide member 5 and the displacement magnifying plate 12 does not move. Since the valve 1 is opened by applying a voltage to the second piezoelectric element 18 on the basis of the fixed position and moving the magnet holder 16, the diaphragm fitting 203, and the valve opening / closing part 202 upward, the valve 1 is always stable. Open / close operation can be performed.

(5)その上、バルブ1の開閉タイミングや、開閉量つまりダイアフラム20のバルブ面37に対する移動量は、各圧電素子17,18に駆動電圧を加えるタイミングや、第2圧電素子18に加える電圧値によって容易に調整することができる。このため、バルブの開き量の遠隔設定や、フィードバック制御を実現でき、使い勝手のよいバルブ1を提供できる。 (5) In addition, the opening / closing timing of the valve 1 and the opening / closing amount, that is, the amount of movement of the diaphragm 20 relative to the valve surface 37 are the timing at which the drive voltage is applied to each piezoelectric element 17, 18 and the voltage value applied to the second piezoelectric element 18. Can be adjusted easily. Therefore, remote setting of the valve opening amount and feedback control can be realized, and the user-friendly valve 1 can be provided.

(6)圧電素子17,18は高速駆動が可能なため、例えば、1秒間に100回以上の開閉動作が可能であり、エアシリンダ駆動に比べて高速なバルブ切替動作を実現できる。 (6) Since the piezoelectric elements 17 and 18 can be driven at a high speed, for example, the opening and closing operations can be performed 100 times or more per second, and a valve switching operation that is faster than the air cylinder driving can be realized.

(7)液に接するのは、流路ブロック3とダイアフラム20のみであるため、これらを取り外して洗浄すれば、駆動部ケース2内部は分解する必要が無く、洗浄などのメンテナンス作業も容易に行うことができる。
また、磁石161を用いているので、流路ブロック3を駆動部ケース2から取り外し、磁石161の磁力によって磁石ホルダ16に取り付けられたダイアフラム20を取り出せばよいため、メンテナンス作業をより一層容易に行うことができる。
(7) Since only the flow path block 3 and the diaphragm 20 are in contact with the liquid, the inside of the drive unit case 2 does not need to be disassembled if these are removed and cleaned, and maintenance work such as cleaning is easily performed. be able to.
Further, since the magnet 161 is used, the flow path block 3 can be removed from the drive unit case 2 and the diaphragm 20 attached to the magnet holder 16 can be taken out by the magnetic force of the magnet 161, so that the maintenance work is further facilitated. be able to.

(8)バネ座14を磁石ホルダ16に当接させ、変位拡大板12には直接当接させておらず、かつ、圧電素子17に電圧を印加して伸長させない限り、変位拡大板12はケース2に対して移動可能なフリー状態であるため、バルブ1が閉じられている間は、バネ15の付勢力が変位拡大板12の各ヒンジ部123,125,133,135,137,139や、圧電素子17,18に加わることがなく、ヒンジ部123,125,133,135,137,139や圧電素子17,18にバネの付勢力が加わることによる影響を軽減できる。 (8) Unless the spring seat 14 is in contact with the magnet holder 16 and is not in direct contact with the displacement enlarging plate 12 and the piezoelectric element 17 is not expanded by applying a voltage, the displacement enlarging plate 12 is a case. 2, the urging force of the spring 15 is applied to the hinge portions 123, 125, 133, 135, 137, 139 of the displacement expansion plate 12 while the valve 1 is closed, Without being applied to the piezoelectric elements 17, 18, it is possible to reduce the influence of the biasing force of the springs applied to the hinge parts 123, 125, 133, 135, 137, 139 and the piezoelectric elements 17, 18.

[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態について図9〜11を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、前述する各実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
第2実施形態のバルブ1Aは、図9に示すように、前記第1実施形態のバルブ1が2つの圧電素子17,18を用いた駆動装置本体11を利用していたのに対し、1つの圧電素子19のみを用いた駆動装置本体11Aを利用している点と、そのために、変位拡大板12Aの構造が第1実施形態の変位拡大板12に比べて僅かに異なっている点が相違する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that, in the following embodiments, the same or similar configurations as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
In the valve 1A of the second embodiment, as shown in FIG. 9, the valve 1 of the first embodiment uses a drive device body 11 using two piezoelectric elements 17 and 18, whereas The difference is that the drive device main body 11A using only the piezoelectric element 19 is used and the structure of the displacement magnifying plate 12A is slightly different from that of the displacement magnifying plate 12 of the first embodiment. .

すなわち、変位拡大板12Aは、基端部121が無く、第1連結部122および第2連結部132が直接連続して連結部142とされている。そして、圧電素子19は、取付部126と取付部136との間に架け渡されて配置されている。
また、第3ヒンジ部133および第4ヒンジ部135は、ヒンジ部123,125に比べて幅寸法が大きくされるなどで剛性(強度)が大きくされ、ヒンジ部123,125よりは変形し難く設定されている。すなわち、第1の変位拡大機構よりも第2の変位拡大機構のほうが剛性が高くされ、変形しにくい設定とされている。
That is, the displacement enlarging plate 12A does not have the base end portion 121, and the first connecting portion 122 and the second connecting portion 132 are directly connected to form the connecting portion 142. The piezoelectric element 19 is arranged so as to span between the attachment portion 126 and the attachment portion 136.
In addition, the third hinge portion 133 and the fourth hinge portion 135 are set to be harder to deform than the hinge portions 123 and 125 because the rigidity (strength) is increased, for example, by making the width dimension larger than the hinge portions 123 and 125. Has been. In other words, the second displacement magnifying mechanism is set to be more rigid and hard to deform than the first displacement magnifying mechanism.

このような第2実施形態のバルブ1Aにおいても前記第1実施形態のバルブ1と同様の動作でバルブの開閉がおこなわれる。
すなわち、圧電素子19に電圧を印加されていない状態では、変位拡大板12Aは、バネ15によって下方に付勢され、ダイアフラム20のバルブ開閉部202がバルブ面37に密着してバルブが閉じられている。
In such a valve 1A of the second embodiment, the valve is opened and closed by the same operation as the valve 1 of the first embodiment.
That is, when no voltage is applied to the piezoelectric element 19, the displacement enlarging plate 12 </ b> A is biased downward by the spring 15, and the valve opening / closing portion 202 of the diaphragm 20 is brought into close contact with the valve surface 37 to close the valve. Yes.

そして、上部側(蓋4側)のヒンジ部123,125は、下部側(流路ブロック3側)のヒンジ部133,135に比べて剛性(強度)が小さく、撓みやすいため、圧電素子19に電圧を印加して圧電素子19を伸長させると、図10に示すように、まず、上側のヒンジ部123,125が撓み、連結部142の上端部(当接部)142Aがガイド部材5の凹溝51に当接し、変位拡大板12Aが固定される。
さらに、圧電素子19への電圧印加を継続して圧電素子19をより伸長すると、ガイド部材5に連結部142が当接しているために、上部のヒンジ部123,125はそれ以上変形できない。
このため、圧電素子19の伸長に伴い、下端側取付部136が下方に移動し、その移動に伴い第3ヒンジ部133、第4ヒンジ部135がそれぞれ外側(ケース2側)に変位し、連結部142の下端部142Bも外側に変位する。
下端部132Aが外側に変位すると、前記第1実施形態と同じく、第5ヒンジ部137、第3駆動部138、第6ヒンジ部139を介してホルダ取付部140が上方に移動する。
The upper side (lid 4 side) hinges 123 and 125 have lower rigidity (strength) than the lower side (flow path block 3 side) hinges 133 and 135 and are easily bent. When a voltage is applied to extend the piezoelectric element 19, first, the upper hinge portions 123 and 125 are bent, and the upper end portion (contact portion) 142 A of the connecting portion 142 is recessed in the guide member 5 as shown in FIG. The displacement enlarging plate 12A is fixed in contact with the groove 51.
Further, when the voltage application to the piezoelectric element 19 is continued and the piezoelectric element 19 is further extended, the upper hinge portions 123 and 125 cannot be further deformed because the connecting portion 142 is in contact with the guide member 5.
For this reason, as the piezoelectric element 19 expands, the lower end side attachment portion 136 moves downward, and along with the movement, the third hinge portion 133 and the fourth hinge portion 135 are displaced outward (case 2 side), respectively. The lower end 142B of the portion 142 is also displaced outward.
When the lower end portion 132A is displaced outward, the holder mounting portion 140 moves upward via the fifth hinge portion 137, the third drive portion 138, and the sixth hinge portion 139, as in the first embodiment.

ホルダ取付部140が移動すると、前記第1実施形態と同じく、磁石ホルダ16やダイアフラム金具203を介してダイアフラム20のバルブ開閉部202が上方に移動してバルブ面37から離れる。このため、バルブが開放されて液が流通できるようになる。
従って、バルブの開き量は圧電素子19の伸長量つまり圧電素子19に印加する電圧値によって調整される。
When the holder mounting portion 140 moves, the valve opening / closing portion 202 of the diaphragm 20 moves upward via the magnet holder 16 and the diaphragm fitting 203 and separates from the valve surface 37 as in the first embodiment. For this reason, the valve is opened so that the liquid can flow.
Therefore, the opening amount of the valve is adjusted by the expansion amount of the piezoelectric element 19, that is, the voltage value applied to the piezoelectric element 19.

次に、圧電素子19への電圧印加を解除し、圧電素子19が縮小すると、撓んでいたヒンジ部133,135が最初に元の状態に戻り、左右に広がっていた連結部142の下端部142Bが元の状態に戻り、これに伴い、ヒンジ部137,139や第3駆動部138も元の状態になる。このため、ホルダ取付部140や磁石ホルダ16も下方に移動し、ダイアフラム20のバルブ開閉部202もバルブ面37に密着し、バルブが閉じられる。
続いて、上部のヒンジ部123,125や第1駆動部124も元の状態に戻り、連結部142の上端部142Aはガイド部材5の凹溝51から離れる。このため、磁石ホルダ16は、バネ15の付勢力で下方に付勢され、ダイアフラム20のバルブ面37への密着力も高まり、バルブが確実に閉じられる。
Next, when the voltage application to the piezoelectric element 19 is canceled and the piezoelectric element 19 shrinks, the bent hinge parts 133 and 135 first return to the original state, and the lower end part 142B of the connecting part 142 that has spread left and right. Accordingly, the hinges 137 and 139 and the third drive unit 138 are also returned to the original state. For this reason, the holder attaching part 140 and the magnet holder 16 are also moved downward, the valve opening / closing part 202 of the diaphragm 20 is brought into close contact with the valve surface 37, and the valve is closed.
Subsequently, the upper hinge portions 123 and 125 and the first driving portion 124 are also returned to the original state, and the upper end portion 142 </ b> A of the connecting portion 142 is separated from the concave groove 51 of the guide member 5. For this reason, the magnet holder 16 is urged downward by the urging force of the spring 15, the adhesion force of the diaphragm 20 to the valve surface 37 is increased, and the valve is reliably closed.

以上のように、バルブ1Aは、圧電素子19に電圧を印加したり、印加を解除することで開閉されるため、電圧を印加していない際にバルブが閉じられるノーマリークローズタイプのバルブ1Aとすることができる。   As described above, since the valve 1A is opened and closed by applying a voltage to the piezoelectric element 19 or releasing the application, the normally closed type valve 1A that is closed when no voltage is applied is provided. can do.

このような本実施形態においても、前記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる上、次のような効果も得られる。
すなわち、1つの圧電素子19のみを設ければよいため、2つの圧電素子17,18を用いた第1実施形態に比べて、構造を簡易にでき、小型化も容易となり、コストを削減できる。また、制御対象が1つの圧電素子19であるから、2つの圧電素子17,18を制御する場合に比べて容易に駆動を制御できる。さらに、各圧電素子17,18に順次電圧を印加する前記第1実施形態に比べて1つの圧電素子19への電圧印加を制御するだけで、バルブのオン・オフ制御を行うことができるので、バルブの動作スピードも向上できる。
但し、本実施形態では、各ヒンジ部123,125および133,135が撓むタイミングの設定を、各ヒンジ部123,125および133,135の剛性の差によって設定しなければならず、変位拡大板12Aの設計や圧電素子19の調整が難しい。この点では、前記第1実施形態のように2つの圧電素子17,18を設け、変位拡大板12をガイド部材5に固定する動作を行うための圧電素子17と、その固定後にバルブの開閉を行うための圧電素子18とを独立して別々に設ければ、変位拡大板12の設計が容易になり、かつ、各動作を確実に実行できる利点がある。
In this embodiment as well, the same effects as the first embodiment can be obtained, and the following effects can also be obtained.
That is, since only one piezoelectric element 19 needs to be provided, the structure can be simplified, the size can be easily reduced, and the cost can be reduced as compared with the first embodiment using the two piezoelectric elements 17 and 18. Moreover, since the object to be controlled is one piezoelectric element 19, the drive can be controlled more easily than when the two piezoelectric elements 17 and 18 are controlled. Furthermore, the valve can be controlled on / off simply by controlling the voltage application to one piezoelectric element 19 as compared to the first embodiment in which a voltage is sequentially applied to each piezoelectric element 17, 18. The operating speed of the valve can also be improved.
However, in this embodiment, the setting of the timing at which the hinge portions 123, 125, 133, and 135 are bent must be set by the difference in rigidity between the hinge portions 123, 125, 133, and 135. The design of 12A and the adjustment of the piezoelectric element 19 are difficult. In this respect, the two piezoelectric elements 17 and 18 are provided as in the first embodiment, and the piezoelectric element 17 for performing the operation of fixing the displacement magnifying plate 12 to the guide member 5, and the valve opening and closing after the fixing. If the piezoelectric element 18 for performing is provided separately and separately, there is an advantage that the displacement magnifying plate 12 can be easily designed and each operation can be executed reliably.

[第3実施形態]
次に本発明の第3実施形態について図12〜14を参照して説明する。
第3実施形態のバルブ1Bは、図12に示すように、駆動装置本体11Bによって駆動されるポペット弁タイプのバルブである。
バルブ1Bでは、流路を有する流路ブロック3Bに形成された弁座300対して、弁体310を密着させたり、離したりすることで、バルブを開閉するように構成されている。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 12, the valve 1B of the third embodiment is a poppet valve type valve that is driven by a drive device body 11B.
The valve 1B is configured to open and close the valve by bringing the valve body 310 into close contact with or away from the valve seat 300 formed in the flow path block 3B having the flow path.

このため、駆動装置本体11Bは、圧電素子19に対して電圧を印加した際に、ホルダ取付部140が下方に移動して前記弁体310を下方に押すことができるように設計された変位拡大板12Bを備える。具体的には、変位拡大板12Bは、上部側は変位拡大板12Aと同一構造とされている。
一方、下部側は、連結部142の下端部142Bが圧電素子19の伸長に伴って左右に開かれると、ホルダ取付部140が下方に移動するように、ヒンジ部137,139および第3駆動部138が設定されている。各ヒンジ部137,139および第3駆動部138は、前記実施形態の変位拡大板12Aとは異なり、連結部142に連結された部分からホルダ取付部140に連結される部分に向かって、斜め上方に各ヒンジ部137,139が向かうように設計されている。
For this reason, the drive device main body 11B is designed to increase the displacement when the voltage is applied to the piezoelectric element 19 so that the holder mounting portion 140 can move downward to push the valve body 310 downward. A plate 12B is provided. Specifically, the displacement enlarging plate 12B has the same structure as the displacement enlarging plate 12A on the upper side.
On the other hand, on the lower side, the hinge portions 137 and 139 and the third drive portion are arranged such that when the lower end portion 142B of the connecting portion 142 is opened to the left and right as the piezoelectric element 19 extends, the holder mounting portion 140 moves downward. 138 is set. Each of the hinge portions 137 and 139 and the third driving portion 138 is obliquely upward from a portion connected to the connecting portion 142 to a portion connected to the holder mounting portion 140, unlike the displacement magnifying plate 12A of the above embodiment. The hinge portions 137 and 139 are designed to face each other.

なお、変位拡大板12Bでは、第3ヒンジ部133は、連結部142の下端部142Bから互いに近接する方向に延出されて形成され、第2駆動部134は、第3ヒンジ部133から上方(基端部121側つまり蓋4側)に向かって延長されて形成され、第4ヒンジ部135は、第2駆動部134の上端部において互いに連結された部分で形成されている。
そして、これらのヒンジ部133,135は、ヒンジ部123,125に比べて幅寸法が大きいために剛性も高くされ、圧電素子19が伸長した際には、先にヒンジ部123,125側が変形するように設定されている。
In the displacement enlarging plate 12B, the third hinge part 133 is formed to extend from the lower end part 142B of the connecting part 142 in a direction close to each other, and the second driving part 134 is located above the third hinge part 133 ( 4th hinge part 135 is formed in the part mutually connected in the upper end part of the 2nd drive part 134, and is formed toward the base end part 121 side, ie, the lid | cover 4 side.
The hinge parts 133 and 135 are larger in rigidity than the hinge parts 123 and 125 and thus have high rigidity. When the piezoelectric element 19 is extended, the hinge parts 123 and 125 are deformed first. Is set to

そして、ホルダ取付部140にはホルダ取付部140の変位を弁体310に伝えるための連動用ホルダ16Aが取り付けられ、この連動用ホルダ16Aの下端は弁体310を保持する弁体ホルダ320に当接されている。   The holder attaching portion 140 is attached with an interlocking holder 16A for transmitting the displacement of the holder attaching portion 140 to the valve body 310, and the lower end of the interlocking holder 16A is contacted with the valve body holder 320 holding the valve body 310. It is touched.

変位拡大板12Bが内蔵された駆動部ケース2Bと、弁体310で開閉される流路が形成された流路ブロック3Bとの間にはスペーサ部材7が介在されている。前記弁体ホルダ320は、スペーサ部材7の中心軸部分を貫通して配置され、スペーサ部材7と弁体ホルダ320との間に配置された付勢手段としてのコイルバネ330によって上方に付勢され、連動用ホルダ16Aに当接されている。
また、スペーサ部材7と流路ブロック3Bとの間には、ダイアフラム340が挟持されている。ダイアフラム340は、流路ブロック3B内を通過する液体が駆動部ケース2B側に流入しないようにシールするために設けられている。
A spacer member 7 is interposed between the drive unit case 2B in which the displacement magnifying plate 12B is built and the flow path block 3B in which a flow path opened and closed by the valve body 310 is formed. The valve body holder 320 is disposed through the central axis portion of the spacer member 7 and is biased upward by a coil spring 330 as a biasing means disposed between the spacer member 7 and the valve body holder 320. It is in contact with the interlocking holder 16A.
Further, a diaphragm 340 is sandwiched between the spacer member 7 and the flow path block 3B. The diaphragm 340 is provided to seal the liquid that passes through the flow path block 3B from flowing into the drive unit case 2B.

前記弁体310は、前記ダイアフラム340を介して弁体ホルダ320にねじ込まれたボルトによって弁体ホルダ320およびダイアフラム340に取り付けられている。そして、弁体310は、前記コイルバネ330の付勢力で弁体ホルダ320が上方に付勢されていることで上方に付勢され、流路ブロック3Bの下面に形成された弁座300に対し、下方から当接してバルブを閉じるように構成されている。   The valve body 310 is attached to the valve body holder 320 and the diaphragm 340 by bolts screwed into the valve body holder 320 through the diaphragm 340. The valve body 310 is biased upward by the biasing force of the coil spring 330 so that the valve body holder 320 is biased upward, and the valve seat 300 is formed on the lower surface of the flow path block 3B. The valve is configured to abut from below and close the valve.

このような本実施形態においては、圧電素子19に電圧が印加されていない状態では、変位拡大板12Bは連動用バネ150によって下方に付勢され、連動用ホルダ16Aは弁体ホルダ320に当接している。ここで、前記連動用バネ150は、付勢手段であるコイルバネ330の付勢力よりも小さく設定されており、連動用ホルダ16Aを弁体ホルダ320に常時当接させるために設けられている。
そして、弁体ホルダ320はコイルバネ330の付勢力によって、前記弁体310が弁座300に当接する位置まで上方に移動されている。従って、バルブ1Bもノーマリークローズタイプのバルブ(ポペット弁)とされている。
In this embodiment, in a state where no voltage is applied to the piezoelectric element 19, the displacement enlarging plate 12B is urged downward by the interlocking spring 150, and the interlocking holder 16A abuts on the valve element holder 320. ing. Here, the interlocking spring 150 is set to be smaller than the urging force of the coil spring 330 that is the urging means, and is provided so that the interlocking holder 16A is always brought into contact with the valve body holder 320.
The valve body holder 320 is moved upward to a position where the valve body 310 abuts the valve seat 300 by the biasing force of the coil spring 330. Therefore, the valve 1B is also a normally closed type valve (poppet valve).

なお、本実施形態では、バネ座14は変位拡大板12Bの連結部142に形成された下端部142Bに当接して配置されている。この場合、連動用バネ150の応力がヒンジ部137,139等に加わることになるが、連動用バネ150の付勢力は小さいため、その影響は殆ど無い。   In the present embodiment, the spring seat 14 is disposed in contact with the lower end 142B formed on the connecting portion 142 of the displacement enlarging plate 12B. In this case, the stress of the interlocking spring 150 is applied to the hinge portions 137, 139, etc., but since the biasing force of the interlocking spring 150 is small, there is almost no influence.

次に、圧電素子19に電圧を印加して伸長させると、前記第2実施形態と同様に、まず、各ヒンジ部123,125が撓んで連結部142の上端部142Aがガイド部材5に当接し、変位拡大板12Bは固定される。
さらに、圧電素子19に電圧を印加して伸長させると、図14に示すように、ヒンジ部133,135が撓んで連結部142の下端部142Bが左右に広がり、その変位に伴って各ヒンジ部137,139が変形し、ホルダ取付部140が下方に移動する。すると、連動用ホルダ16Aを介して弁体ホルダ320および弁体310がコイルバネ330の付勢力に抗して下方に移動され、弁体310が弁座300から離れてバルブが開かれる。
弁体310の移動量つまりバルブの開き量は、前記第2実施形態と同様に圧電素子19の伸長量つまり圧電素子19に加える印加電圧値によって制御される。
Next, when a voltage is applied to the piezoelectric element 19 to extend, the hinge portions 123 and 125 are first bent and the upper end portion 142A of the connecting portion 142 comes into contact with the guide member 5 as in the second embodiment. The displacement magnifying plate 12B is fixed.
Further, when a voltage is applied to the piezoelectric element 19 to expand, the hinge portions 133 and 135 are bent and the lower end portion 142B of the connecting portion 142 is expanded to the left and right as shown in FIG. 137 and 139 are deformed, and the holder mounting portion 140 moves downward. Then, the valve element holder 320 and the valve element 310 are moved downward against the biasing force of the coil spring 330 via the interlocking holder 16A, and the valve element 310 is separated from the valve seat 300 and the valve is opened.
The amount of movement of the valve body 310, that is, the amount of opening of the valve, is controlled by the amount of expansion of the piezoelectric element 19, that is, the applied voltage value applied to the piezoelectric element 19, as in the second embodiment.

また、圧電素子19に加える印加電圧を減らしていくと、ヒンジ部133,135および連結部142の下端部142Bが元の状態に戻り、ホルダ取付部140が上方に移動し、コイルバネ330によって弁体ホルダ320が上方に移動し、弁体310が弁座300に当接してバルブが閉じられる。さらに、上方のヒンジ部123,125が元の状態に戻り、変位拡大板12Bの固定が解除される。   Further, when the applied voltage applied to the piezoelectric element 19 is decreased, the hinge portions 133 and 135 and the lower end portion 142B of the connecting portion 142 return to the original state, the holder mounting portion 140 moves upward, and the valve body is moved by the coil spring 330. The holder 320 moves upward, the valve body 310 contacts the valve seat 300, and the valve is closed. Further, the upper hinge portions 123 and 125 return to the original state, and the fixation of the displacement enlarging plate 12B is released.

このような本実施形態においても、前記第1,2実施形態と同様の作用効果を奏することができる上、次のような効果も得られる。
すなわち、弁座300の開口面に対して垂直方向に移動する弁体310を用いたポペット弁1Bを圧電素子19で駆動できるため、液漏れを少なくできるというポペット弁の特徴を生かしたバルブ1Bを構成できる。
In this embodiment as well, the same effects as the first and second embodiments can be obtained, and the following effects can also be obtained.
That is, since the poppet valve 1B using the valve element 310 that moves in the direction perpendicular to the opening surface of the valve seat 300 can be driven by the piezoelectric element 19, the valve 1B that takes advantage of the feature of the poppet valve that can reduce liquid leakage is provided. Can be configured.

[第4実施形態]
次に本発明の第4実施形態について図15を参照して説明する。
第4実施形態のバルブ1Cは、図15に示すように、駆動装置本体11Cによって駆動されるピンチバルブである。
駆動装置本体11Cは、その変位拡大板12Cが、駆動装置本体11Bの変位拡大板12Bに対し、ヒンジ部137,139および第3駆動部138が変位拡大板12Aと同様の向きに配置されている点のみが相違し、他の構成は同一である。
また、バルブ1Cの駆動部ケース2には、内部にチューブ400が挿通されたチューブブロック401が取り付けられている。チューブブロック401と駆動部ケース2との間には、チューブ押しガイド403が介装され、このガイド403によって案内されるチューブ押し404が配置されている。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 15, the valve 1 </ b> C of the fourth embodiment is a pinch valve that is driven by the drive device main body 11 </ b> C.
The drive device main body 11C has a displacement magnifying plate 12C arranged in the same direction as the displacement magnifying plate 12A with respect to the displacement magnifying plate 12B of the drive device main body 11B. Only the points are different, and the other configurations are the same.
Further, a tube block 401 into which the tube 400 is inserted is attached to the drive unit case 2 of the valve 1C. A tube pushing guide 403 is interposed between the tube block 401 and the drive unit case 2, and a tube pushing 404 guided by the guide 403 is disposed.

チューブ押し404は金属製とされ、前記磁石161の磁力によって磁石ホルダ16に取り付けられている。
チューブ押し404の先端(下端)は、断面三角形状(山形)に形成され、チューブ押し404を下方に移動してその先端で前記チューブ400を押し潰すことでバルブを閉じ、チューブ押し404を上方に移動してチューブ400の押しつぶしを解除することでバルブを開くように構成されている。
なお、その他の構成は前記実施形態と同じであるため説明を省略する。
The tube push 404 is made of metal and is attached to the magnet holder 16 by the magnetic force of the magnet 161.
The tip (lower end) of the tube push 404 is formed in a triangular shape (mountain shape) in cross section, and the valve is closed by moving the tube push 404 downward and crushing the tube 400 with the tip, and the tube push 404 is moved upward. The valve is opened by moving and releasing the crushing of the tube 400.
Since other configurations are the same as those in the above embodiment, description thereof is omitted.

このような第4実施形態においても、圧電素子19に電圧を印加していない状態では、バネ15によって変位拡大板12Cが下方に付勢され、その付勢力によって前記チューブ押し404が下方に移動されてチューブ400を押し潰し、バルブを閉じている。このため、本実施形態のバルブ1Cも、ノーマリークローズタイプのバルブとされている。
次に、圧電素子19に電圧を印加すると、圧電素子19が伸長され、上側のヒンジ部123,125が撓み、連結部142の上端部142Aがガイド部材5に当接し、変位拡大板12Cが固定される。さらに、圧電素子19への電圧印加を継続して圧電素子19をより伸長すると、前記第2実施形態と同様に、ヒンジ部133,135が左右に開き、下部のヒンジ部137,139が撓んで変形し、ホルダ取付部140が上方に移動する。
Also in the fourth embodiment, when no voltage is applied to the piezoelectric element 19, the displacement enlarging plate 12C is biased downward by the spring 15, and the tube push 404 is moved downward by the biasing force. The tube 400 is crushed and the valve is closed. For this reason, the valve 1 </ b> C of the present embodiment is also a normally closed type valve.
Next, when a voltage is applied to the piezoelectric element 19, the piezoelectric element 19 is extended, the upper hinge parts 123 and 125 are bent, the upper end part 142A of the connecting part 142 is in contact with the guide member 5, and the displacement enlarging plate 12C is fixed. Is done. Further, when voltage application to the piezoelectric element 19 is continued and the piezoelectric element 19 is further extended, the hinge parts 133 and 135 are opened to the left and right, and the lower hinge parts 137 and 139 are bent as in the second embodiment. As a result, the holder mounting portion 140 moves upward.

ホルダ取付部140が移動すると、前記実施形態と同じく、磁石ホルダ16を介してチューブ押し404が上方に移動し、チューブ400の閉塞状態が解除され、バルブが開放されて液が流通できるようになる。従って、バルブ1Cの開き量も圧電素子19に印加する電圧値によって調整される。   When the holder mounting portion 140 moves, the tube push 404 moves upward via the magnet holder 16 as in the above embodiment, the closed state of the tube 400 is released, the valve is opened, and the liquid can flow. . Therefore, the opening amount of the valve 1 </ b> C is also adjusted by the voltage value applied to the piezoelectric element 19.

次に、圧電素子19への電圧印加を解除し、圧電素子19が縮小すると、ヒンジ部133,135、下端部142B、ヒンジ部137,139、第3駆動部138も元の状態になる。このため、ホルダ取付部140およびチューブ押し404も下方に移動し、チューブ400を押し潰してバルブが閉じられる。
続いて、上部のヒンジ部123,125や第1駆動部124も元の状態に戻り、連結部142の上部はガイド部材5の凹溝51から離れる。このため、変位拡大板12Cは、バネ15の付勢力で下方に付勢され、チューブ押し404がチューブ400を押し潰す力も高まり、バルブが確実に閉じられる。
Next, when the voltage application to the piezoelectric element 19 is released and the piezoelectric element 19 shrinks, the hinge parts 133 and 135, the lower end part 142B, the hinge parts 137 and 139, and the third drive part 138 are also in their original states. For this reason, the holder mounting portion 140 and the tube push 404 also move downward, and the tube 400 is crushed to close the valve.
Subsequently, the upper hinge parts 123 and 125 and the first driving part 124 also return to the original state, and the upper part of the connecting part 142 is separated from the concave groove 51 of the guide member 5. For this reason, the displacement magnifying plate 12C is urged downward by the urging force of the spring 15, and the force with which the tube push 404 crushes the tube 400 increases, and the valve is reliably closed.

このような本実施形態のピンチバルブ1Cにおいても、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。   Such a pinch valve 1 </ b> C of the present embodiment can also provide the same operational effects as the previous embodiment.

[第5実施形態]
次に本発明の第5実施形態について図16を参照して説明する。
第5実施形態のバルブ1Dは、図16に示すように、前記駆動装置本体11Cによって駆動されるディスペンシングバルブである。
すなわち、バルブ1Dの駆動部ケース2には、流路ブロック500が取り付けられている。流路ブロック500には、図16の上下方向つまり磁石ホルダ16の進退方向に沿った貫通孔501が形成され、この貫通孔501にはニードルバルブ502が挿入されている。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 16, the valve 1D of the fifth embodiment is a dispensing valve driven by the drive device body 11C.
That is, the flow path block 500 is attached to the drive unit case 2 of the valve 1D. A through hole 501 is formed in the flow path block 500 in the vertical direction of FIG. 16, that is, in the advance / retreat direction of the magnet holder 16, and a needle valve 502 is inserted into the through hole 501.

ニードルバルブ502は、大径の基端部502Aと小径のニードル部502Bとを備えて構成された金属材であり、基端部502Aが前記磁石161の磁力によって磁石ホルダ16に取り付けられている。
また、貫通孔501には貫通孔501の大径部とニードルバルブ502間をシールするガイドシール503と、ガイドシール押さえ504が配置されている。ガイドシール押さえ504は、駆動部ケース2と流路ブロック500とで挟持されて固定されている。
The needle valve 502 is a metal material configured to include a large-diameter base end portion 502A and a small-diameter needle portion 502B, and the base end portion 502A is attached to the magnet holder 16 by the magnetic force of the magnet 161.
Further, a guide seal 503 for sealing between the large diameter portion of the through hole 501 and the needle valve 502 and a guide seal presser 504 are disposed in the through hole 501. The guide seal presser 504 is sandwiched and fixed between the drive unit case 2 and the flow path block 500.

貫通孔501の下端には、バルブシート受け505で固定されたバルブシート506が配置されている。バルブシート506には、ニードルバルブ502の先端が当接可能なテーパ状のバルブ面が形成され、このバルブ面に開口された吐出孔507をニードルバルブ502で閉塞できるように構成されている。
この吐出孔507は、ノズル袋ナット508によってバルブシート506の下面に取り付けられたノズル509に連通されている。
A valve seat 506 fixed by a valve seat receiver 505 is disposed at the lower end of the through hole 501. The valve seat 506 is formed with a tapered valve surface with which the tip of the needle valve 502 can abut, and the discharge hole 507 opened in the valve surface can be closed with the needle valve 502.
The discharge hole 507 communicates with a nozzle 509 attached to the lower surface of the valve seat 506 by a nozzle cap nut 508.

また、流路ブロック500には、流路ブロック500の側面および貫通孔501間を連通する連通路510が形成され、この連通路510はシリンジホルダ袋ナット511によって流路ブロック500に取り付けられたシリンジホルダ512に連通されている。   The flow path block 500 is formed with a communication path 510 that communicates between the side surface of the flow path block 500 and the through hole 501. The communication path 510 is a syringe attached to the flow path block 500 by a syringe holder bag nut 511. It communicates with the holder 512.

このような本実施形態では、圧電素子19に電圧を印加していない状態では、バネ15によって変位拡大板12Cが下方に付勢されて前記ニードルバルブ502がバルブシート506に当接し、吐出孔507が塞がれるために、バルブが閉じられている。従って、このバルブ1Dもノーマリークローズタイプのバルブとされている。   In this embodiment, in a state where no voltage is applied to the piezoelectric element 19, the displacement enlarging plate 12 </ b> C is biased downward by the spring 15, the needle valve 502 abuts on the valve seat 506, and the discharge hole 507. The valve is closed. Therefore, this valve 1D is also a normally closed type valve.

そして、供給する液体が収納されたシリンジを、シリンジホルダ512に装着し、圧電素子19に電圧を印加すると、前記各実施形態と同様の作用で、変位拡大板12Cが固定され、かつ、磁石ホルダ16およびニードルバルブ502が上方に移動し、ニードルバルブ502がバルブシート506から離れて吐出孔507が開口し、バルブが開かれる。そして、シリンジから、連通路510、貫通孔501、吐出孔507を介して液が吐出される。
一方、圧電素子19の電圧印加を解除すると、磁石ホルダ16およびニードルバルブ502が下方に移動してニードルバルブ502がバルブシート506に当接し、吐出孔507つまりバルブが閉じられる。そして、変位拡大板12Cの固定も解除されるため、ニードルバルブ502はバネ15の付勢力でバルブシート506に当接してバルブが閉じられ、液の吐出も中断される。従って、圧電素子19への電圧印加を制御して、バルブを開閉することで、液を断続的に吐出することができる。
When the syringe containing the liquid to be supplied is attached to the syringe holder 512 and a voltage is applied to the piezoelectric element 19, the displacement magnifying plate 12C is fixed and the magnet holder is operated in the same manner as in the above embodiments. 16 and the needle valve 502 move upward, the needle valve 502 is separated from the valve seat 506, the discharge hole 507 is opened, and the valve is opened. Then, the liquid is discharged from the syringe through the communication path 510, the through hole 501, and the discharge hole 507.
On the other hand, when the voltage application of the piezoelectric element 19 is released, the magnet holder 16 and the needle valve 502 move downward, the needle valve 502 comes into contact with the valve seat 506, and the discharge hole 507, that is, the valve is closed. Since the displacement enlarging plate 12C is also fixed, the needle valve 502 is brought into contact with the valve seat 506 by the biasing force of the spring 15, the valve is closed, and the liquid discharge is also interrupted. Therefore, the liquid can be discharged intermittently by controlling the voltage application to the piezoelectric element 19 and opening and closing the valve.

このような本実施形態のディスペンシングバルブ1Dにおいても、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、ニードルバルブ502をバルブシート506に当接させて吐出孔507を塞ぐことでバルブを閉じているので、吐出液の液切れを良くでき、バルブを閉じた際に液が垂れることを防止できる。
Also in the dispensing valve 1D of this embodiment, the same operational effects as those of the above embodiment can be obtained.
Further, since the valve is closed by bringing the needle valve 502 into contact with the valve seat 506 and closing the discharge hole 507, it is possible to improve the drainage of the discharged liquid and to prevent the liquid from dripping when the valve is closed. .

[第6実施形態]
次に本発明の第6実施形態について図17を参照して説明する。
第6実施形態は、ディスペンサのバルブ(ディスペンシングバルブ)1Eに本発明を用いたものである。すなわち、ディスペンサの駆動部ケース2には、第1アダプタ601が取り付けられている。この第1アダプタ601の内側には、略円筒状の第2アダプタ602が配置され、さらにその内側には第3アダプタ603が配置されている。
第3アダプタ603の中心軸部分に形成された貫通孔604には、ニードルバルブ605の上端部が挿通されている。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the sixth embodiment, the present invention is used for a dispenser valve (dispensing valve) 1E. That is, the first adapter 601 is attached to the drive unit case 2 of the dispenser. A substantially cylindrical second adapter 602 is disposed inside the first adapter 601, and a third adapter 603 is disposed further inside.
The upper end portion of the needle valve 605 is inserted into the through hole 604 formed in the central axis portion of the third adapter 603.

ニードルバルブ605は、大径の基端部605A,605Bと小径のニードル部605Cとを備えて構成された金属材であり、基端部605Aが前記磁石161の磁力によって磁石ホルダ16に取り付けられている。
また、各基端部605A,605B間にはニードルパッキン606が配置され、貫通孔604とニードルバルブ605の隙間から液が駆動部ケース2側に漏れ出さないようにシールしている。
さらに、第3アダプタ603とケース2との間、第2アダプタ602と第1アダプタ601との間には、それぞれ上Oリング607、下Oリング608が介装され、液漏れを防止している。
The needle valve 605 is a metal material that includes large-diameter base end portions 605A and 605B and a small-diameter needle portion 605C, and the base end portion 605A is attached to the magnet holder 16 by the magnetic force of the magnet 161. Yes.
Further, a needle packing 606 is disposed between the base end portions 605A and 605B, and seals so that liquid does not leak out from the gap between the through hole 604 and the needle valve 605 to the drive unit case 2 side.
Further, an upper O-ring 607 and a lower O-ring 608 are interposed between the third adapter 603 and the case 2 and between the second adapter 602 and the first adapter 601, respectively, to prevent liquid leakage. .

第1アダプタ601には、シリンジ610の上端部が取り付けられている。このシリンジ610の上部開口には、前記第2アダプタ602が挿入され、第2アダプタ602およびシリンジ610内面間にはシリンジOリング611が介装され、液漏れを防止している。
シリンジ610の下端開口にはテーパ状のバルブ面が形成されたバルブシートノズル612が取り付けられている。前記ニードルバルブ605のニードル部605Cの先端(下端)は、シリンジ610の下端開口を挿通してバルブシートノズル612のバルブ面に当接可能に配置されている。そして、このバルブ面に開口された吐出孔613をニードルバルブ605で閉塞できるように構成されている。
The upper end portion of the syringe 610 is attached to the first adapter 601. The second adapter 602 is inserted into the upper opening of the syringe 610, and a syringe O-ring 611 is interposed between the second adapter 602 and the inner surface of the syringe 610 to prevent liquid leakage.
A valve seat nozzle 612 having a tapered valve surface is attached to the lower end opening of the syringe 610. The tip (lower end) of the needle portion 605C of the needle valve 605 is disposed so as to be able to contact the valve surface of the valve seat nozzle 612 through the lower end opening of the syringe 610. The discharge hole 613 opened in the valve surface can be closed with the needle valve 605.

このような本実施形態では、供給する液体が収納されたシリンジ610を予め第1アダプタ601に取り付けておく。そして、圧電素子19に電圧を印加していない状態では、バネ15によって変位拡大板12Cが下方に付勢されて前記ニードルバルブ605がバルブシートノズル612のバルブ面に当接し、吐出孔613が塞がれるために、バルブが閉じられている。従って、このバルブ1Eもノーマリークローズタイプのバルブとされている。   In this embodiment, the syringe 610 storing the liquid to be supplied is attached to the first adapter 601 in advance. When no voltage is applied to the piezoelectric element 19, the displacement enlarging plate 12C is urged downward by the spring 15, the needle valve 605 contacts the valve surface of the valve seat nozzle 612, and the discharge hole 613 is blocked. The valve is closed to remove. Therefore, this valve 1E is also a normally closed type valve.

次に、圧電素子19に電圧を印加すると、前記各実施形態と同様の作用で、変位拡大板12Cが固定され、かつ、磁石ホルダ16およびニードルバルブ605が上方に移動し、ニードルバルブ605がバルブシートノズル612から離れて吐出孔613が開口し、バルブが開かれる。
一方、圧電素子19の電圧印加を解除すると、磁石ホルダ16およびニードルバルブ605が下方に移動してニードルバルブ605がバルブシートノズル612に当接し、吐出孔613つまりバルブが閉じられる。そして、変位拡大板12Cの固定も解除されるため、ニードルバルブ605はバネ15の付勢力でバルブシートノズル612に当接してバルブが閉じられる。
Next, when a voltage is applied to the piezoelectric element 19, the displacement enlarging plate 12C is fixed and the magnet holder 16 and the needle valve 605 are moved upward by the same action as in the above embodiments, and the needle valve 605 is moved to the valve. The discharge hole 613 opens away from the sheet nozzle 612, and the valve is opened.
On the other hand, when the voltage application of the piezoelectric element 19 is released, the magnet holder 16 and the needle valve 605 move downward, the needle valve 605 contacts the valve seat nozzle 612, and the discharge hole 613, that is, the valve is closed. Since the displacement enlarging plate 12C is also fixed, the needle valve 605 is brought into contact with the valve seat nozzle 612 by the urging force of the spring 15 to close the valve.

そして、圧電素子19に電圧が印加されてバルブが開かれている際には、シリンジ610内の液体が吐出孔613から吐出され、電圧印加が解除されてバルブが閉じられると液体吐出が中断されるため、前記圧電素子19への電圧印加および解除を制御することで、液体を吐出するディスペンサとして機能させることができる。   When a voltage is applied to the piezoelectric element 19 and the valve is opened, the liquid in the syringe 610 is discharged from the discharge hole 613. When the voltage application is released and the valve is closed, the liquid discharge is interrupted. Therefore, by controlling the voltage application and release to the piezoelectric element 19, it can function as a dispenser that ejects liquid.

このような本実施形態のディスペンシングバルブ1Eにおいても、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、ニードルバルブ605をバルブシートノズル612に当接させて吐出孔613を塞ぐことでバルブを閉じているので、吐出液の液切れを良くでき、バルブを閉じた際に液が垂れることを防止できる。
Also in the dispensing valve 1E of this embodiment, the same operational effects as in the above embodiment can be obtained.
Further, since the valve is closed by bringing the needle valve 605 into contact with the valve seat nozzle 612 and closing the discharge hole 613, it is possible to improve the drainage of the discharged liquid and prevent the liquid from dripping when the valve is closed. it can.

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形は本発明に含まれるものである。
例えば、本発明のバルブとしては、前記各実施形態に記載したものに限らない。例えば、図18に示すように、各種エンジンの吸気弁や排気弁に用いられるきのこ弁(ポペットバルブ)に本発明を適用してもよい。
要するに、本発明の圧電駆動装置は、被駆動体を進退移動できるため、このような進退駆動を利用してバルブを開閉する各種のバルブに適用できる。
In addition, this invention is not limited to the structure of the said Example, The deformation | transformation of the range which can achieve the objective of this invention is included in this invention.
For example, the valve of the present invention is not limited to those described in the above embodiments. For example, as shown in FIG. 18, the present invention may be applied to a mushroom valve (poppet valve) used for an intake valve or an exhaust valve of various engines.
In short, the piezoelectric drive device of the present invention can move the driven body forward and backward, and therefore can be applied to various valves that open and close the valve using such forward and backward drive.

さらに、前記各実施形態では、圧電素子17〜19に電圧を印加していない状態でバルブを閉じるノーマリークローズタイプのバルブとしていたが、圧電素子17〜19に電圧を印加していない状態でバルブを開くノーマリーオープンタイプのバルブに本発明の圧電駆動装置を適用することもできる。例えば、第1、2実施形態のダイアフラムバルブ1,1Aにおいて、第3実施形態の駆動装置本体11Bを組み込むとともに、第3実施形態のコイルバネ330のように、磁石ホルダ16等を介してバルブ開閉部202を上方に付勢する付勢手段を組み込むことで、圧電素子17〜19に電圧を印加していない状態では付勢手段によってバルブ開閉部202が上方に移動されてバルブがオープンとされ、圧電素子17〜19に電圧を印加するとバルブ開閉部202が下方に移動されてバルブ面37に当接し、バルブがクローズとされるように構成してもよい。   Further, in each of the above embodiments, a normally closed type valve that closes the valve in a state where no voltage is applied to the piezoelectric elements 17 to 19 is used. However, the valve is not applied to the piezoelectric elements 17 to 19. The piezoelectric drive device of the present invention can also be applied to a normally open type valve that opens the valve. For example, in the diaphragm valves 1 and 1A of the first and second embodiments, the drive device main body 11B of the third embodiment is incorporated, and the valve opening and closing unit is interposed via the magnet holder 16 and the like as in the coil spring 330 of the third embodiment. By incorporating an urging means for urging 202 upward, the valve opening / closing portion 202 is moved upward by the urging means in a state where no voltage is applied to the piezoelectric elements 17 to 19, and the valve is opened. When a voltage is applied to the elements 17 to 19, the valve opening / closing portion 202 may be moved downward to come into contact with the valve surface 37 and the valve may be closed.

また、ガイド部材5の位置を調整する押しネジ52を設けていたが、変位拡大板12,12A,12B,12Cを精度良く加工・組立することなどで、ネジ52等の位置調整手段を無くしても良い。また、位置調整手段としては、前記実施形態の構成に限らず、変位拡大板12に対するガイド部材5の位置を、各ヒンジ部123,125を変形させて第1連結部122や連結部142の上端部(当接部)を外側に撓ませてガイド部材5に当接させる際の変形量等に応じて調整できるものであればよい。   Further, although the push screw 52 for adjusting the position of the guide member 5 is provided, the position adjusting means such as the screw 52 is eliminated by accurately processing and assembling the displacement enlarging plates 12, 12A, 12B, and 12C. Also good. Further, the position adjusting means is not limited to the configuration of the above embodiment, and the position of the guide member 5 with respect to the displacement enlarging plate 12 is changed at the upper ends of the first connecting portion 122 and the connecting portion 142 by deforming the hinge portions 123 and 125. Any portion that can be adjusted according to the amount of deformation or the like when the portion (contact portion) is bent outward and brought into contact with the guide member 5 may be used.

前記実施形態では、圧電素子17,18,19に印加する第1設定値の電圧は「0」としていたが、所定の値の電圧を印加するようにしてもよい。要するに、第1設定値を印加した状態から第2設定値を印加した状態間で圧電素子17,18,19の長さ寸法が変化するように各電圧値を設定すればよい。   In the embodiment, the voltage of the first set value applied to the piezoelectric elements 17, 18, and 19 is “0”, but a voltage of a predetermined value may be applied. In short, each voltage value may be set such that the length dimension of the piezoelectric elements 17, 18, and 19 changes between the state where the first set value is applied and the state where the second set value is applied.

前記実施形態では、駆動装置本体11〜11Bと、被駆動体(弁体)とを磁石161や、連動用バネ150を利用して容易に着脱できるように連結していたが、ネジ等で連結しても良い。但し、前記実施形態のように容易に着脱できるようにしたほうが、洗浄などのメンテナンスを容易に行うことができる利点がある。   In the above-described embodiment, the driving device main bodies 11 to 11B and the driven body (valve body) are connected so as to be easily detachable using the magnet 161 or the interlocking spring 150. You may do it. However, it is advantageous that maintenance such as cleaning can be easily performed if it can be easily attached and detached as in the above embodiment.

また、駆動装置本体11〜11Bにおける変位拡大板12,12A,12B,12Cの具体的な構成は前記各実施形態に例示したものに限らない。
例えば、変位拡大板としては、図19〜21に示すような変位拡大板12Dを用いてもよい。
変位拡大板12Dは、圧電素子19を挟んで配置された一対の連結部242を備えている。各連結部242の一端(図19中上端)および他端には、第1の変位拡大機構および第2の変位拡大機構がそれぞれ設けられている。
第1の変位拡大機構は、連結部242の一端に連続して形成された一対の第1ヒンジ部223と、この第1ヒンジ部223に連続して形成された一対の第1駆動部224と、各第1駆動部224に連続して形成された一対の第2ヒンジ部225とを備えて構成されている。第2ヒンジ部225には、圧電素子第1端部取付部である上端側取付部226が連続して形成されている。上端側取付部226には、スペーサ128を介して圧電素子19の一端(第1の端部)が取り付けられている。
Further, the specific configurations of the displacement enlarging plates 12, 12A, 12B, and 12C in the drive device bodies 11 to 11B are not limited to those exemplified in the above embodiments.
For example, a displacement magnifying plate 12D as shown in FIGS. 19 to 21 may be used as the displacement magnifying plate.
The displacement magnifying plate 12D includes a pair of connecting portions 242 arranged with the piezoelectric element 19 interposed therebetween. A first displacement magnifying mechanism and a second displacement magnifying mechanism are provided at one end (upper end in FIG. 19) and the other end of each connecting portion 242, respectively.
The first displacement enlarging mechanism includes a pair of first hinge portions 223 formed continuously at one end of the connecting portion 242, and a pair of first drive portions 224 formed continuously from the first hinge portion 223. And a pair of second hinge portions 225 formed continuously with each first drive portion 224. An upper end side attachment portion 226 that is a piezoelectric element first end attachment portion is continuously formed on the second hinge portion 225. One end (first end) of the piezoelectric element 19 is attached to the upper end side attaching portion 226 via a spacer 128.

第2の変位拡大機構は、連結部242の他端に連続して形成された一対の第3ヒンジ部233と、第3ヒンジ部233に連続して形成された一対の第2駆動部234と、第2駆動部234に連続して形成された一対の第4ヒンジ部235と、各第2駆動部234の先端に順次連続して形成された一対の第5ヒンジ部237、一対の第3駆動部238、一対の第6ヒンジ部239とを備えて構成されている。各第6ヒンジ部239は、被駆動体に連結される取付部240に接続されている。また、第4ヒンジ部235には、圧電素子第2端部取付部である下端側取付部236が連続して形成されている。下端側取付部236には、圧電素子19の他端(第2の端部)が取り付けられている。   The second displacement magnifying mechanism includes a pair of third hinge portions 233 formed continuously at the other end of the connecting portion 242 and a pair of second drive portions 234 formed continuously from the third hinge portion 233. , A pair of fourth hinge parts 235 formed continuously with the second drive part 234, a pair of fifth hinge parts 237 successively formed at the tip of each second drive part 234, and a pair of third parts. A drive unit 238 and a pair of sixth hinge portions 239 are provided. Each sixth hinge portion 239 is connected to a mounting portion 240 that is coupled to the driven body. Further, a lower end side attaching portion 236 that is a piezoelectric element second end attaching portion is continuously formed on the fourth hinge portion 235. The other end (second end) of the piezoelectric element 19 is attached to the lower end side attaching portion 236.

このような構成の変位拡大板12Dにおいて、電圧を印加されていない圧電素子19と、スペーサ128、上端側取付部226、下端側取付部236の合計軸方向寸法と、連結部242の軸方向寸法はほぼ同一とされ、各第1ヒンジ部223および第2ヒンジ部225と、第3ヒンジ部233および第4ヒンジ部235は互いに平行に設けられている。
また、第1ヒンジ部223および第2ヒンジ部225間の寸法は、第3ヒンジ部233および第4ヒンジ部235間の寸法に比べて長く設定されている。このため、第1の変位拡大機構よりも第2の変位拡大機構のほうが剛性が高くされ、圧電素子19を伸長した際には、先に第1の変位拡大機構が変位するようにされている。
さらに、各第1駆動部224、第2駆動部234は、それぞれ各ヒンジ部223,225,233,235が接合された基部から斜め外側に向かって延長されている。
In the displacement magnifying plate 12 </ b> D having such a configuration, the total axial dimension of the piezoelectric element 19 to which no voltage is applied, the spacer 128, the upper end side attaching part 226, and the lower end side attaching part 236, and the axial dimension of the connecting part 242. Are substantially the same, and the first hinge portion 223 and the second hinge portion 225, and the third hinge portion 233 and the fourth hinge portion 235 are provided in parallel to each other.
The dimension between the first hinge part 223 and the second hinge part 225 is set longer than the dimension between the third hinge part 233 and the fourth hinge part 235. For this reason, the second displacement magnifying mechanism has higher rigidity than the first displacement magnifying mechanism, and when the piezoelectric element 19 is extended, the first displacement magnifying mechanism is displaced first. .
Further, each of the first driving unit 224 and the second driving unit 234 is extended obliquely outward from a base portion where the hinge units 223, 225, 233, and 235 are joined.

このような変位拡大板12Dでは、圧電素子19に電圧を印加して伸長させると、図20,21に示すように、第1ヒンジ部223および第3ヒンジ部233が支点、第2ヒンジ部225、第4ヒンジ部235が力点となるため、第1駆動部224、第2駆動部234の先端がそれぞれ外側に傾くように変位する。この際、第1の変位拡大機構におけるヒンジ部223,225間の寸法に比べて、第2の変位拡大機構におけるヒンジ部233,235間の寸法が短いため、ヒンジ部の剛性は第2の変位拡大機構のほうが、第1の変位拡大機構よりも大きくなる。このため、圧電素子19が伸長すると、図20に示すように、まず第1の変位拡大機構の第1駆動部224が傾く。従って、前記各実施形態と同様に、第1駆動部224の先端(当接部)をケース側に圧接させることで変位拡大板12Dを軸方向に移動しないように固定することができる。
そして、第1駆動部224がケース側に当接すると、第1の変位拡大機構はそれ以上変形できないため、図21に示すように、圧電素子19の伸長に伴い、第2の変位拡大機構の第2駆動部234が傾く。すると、第2駆動部234の先端間の距離が広がるため、各先端間に設けられた第5ヒンジ部237、第3駆動部238、第6ヒンジ部239、取付部240は上方に変位する。
従って、変位拡大板12Dを用いた場合でも、前記各実施形態と同様の動作を行うことができる。
In such a displacement magnifying plate 12D, when a voltage is applied to the piezoelectric element 19 and extended, the first hinge part 223 and the third hinge part 233 serve as fulcrums and the second hinge part 225 as shown in FIGS. Since the fourth hinge portion 235 serves as a power point, the distal ends of the first driving portion 224 and the second driving portion 234 are displaced so as to be inclined outward. At this time, since the dimension between the hinge parts 233 and 235 in the second displacement magnifying mechanism is shorter than the dimension between the hinge parts 223 and 225 in the first displacement magnifying mechanism, the rigidity of the hinge part is the second displacement. The enlargement mechanism is larger than the first displacement enlargement mechanism. For this reason, when the piezoelectric element 19 expands, first, the first drive unit 224 of the first displacement enlarging mechanism tilts as shown in FIG. Therefore, as in the above embodiments, the displacement enlarging plate 12D can be fixed so as not to move in the axial direction by pressing the tip (contact portion) of the first drive unit 224 against the case side.
When the first drive unit 224 comes into contact with the case side, the first displacement magnifying mechanism cannot be deformed any further. Therefore, as shown in FIG. The second drive unit 234 is tilted. Then, since the distance between the tips of the second drive unit 234 increases, the fifth hinge unit 237, the third drive unit 238, the sixth hinge unit 239, and the attachment unit 240 provided between the tips are displaced upward.
Therefore, even when the displacement magnifying plate 12D is used, the same operation as in each of the above embodiments can be performed.

なお、第5ヒンジ部237、第3駆動部238、第6ヒンジ部239は、ほぼ直線状のまま変位させることができるので、第3駆動部238部分の厚さ寸法をヒンジ部237,239に比べて厚くしなくてもよい。この場合、実体的には、ヒンジ部237,239および第3駆動部238の区別はなくなり、これらの全体でヒンジ部を構成するものとなる。   Since the fifth hinge 237, the third drive 238, and the sixth hinge 239 can be displaced while being substantially linear, the thickness dimension of the third drive 238 is changed to the hinges 237 and 239. It is not necessary to make it thicker. In this case, the hinge portions 237 and 239 and the third drive portion 238 are not substantially distinguished from each other, and the hinge portion is configured as a whole.

さらに、変位拡大板の構成は、以上に説明したものに限定されるものではない。
要するに、圧電素子の伸長に伴いその変位を拡大する第1の変位拡大機構と、その第1の変位拡大機構によってケースに対して当接されて変位拡大板を移動不能に固定する当接部と、圧電素子の伸長に伴いその変位を拡大する第2の変位拡大機構とを備えていればよい。例えば、2つの圧電素子17,18を用いる場合、圧電素子17や当接部が設けられた上部側と、圧電素子18や被駆動体取付部が設けられた下部側とを別々の板材で形成し、各板材を接合して用いてもよい。
Furthermore, the configuration of the displacement magnifying plate is not limited to that described above.
In short, a first displacement enlarging mechanism that expands its displacement as the piezoelectric element expands, and an abutting portion that abuts against the case by the first displacement enlarging mechanism and fixes the displacement enlarging plate so as not to move. And a second displacement enlargement mechanism that enlarges the displacement of the piezoelectric element as it expands. For example, when two piezoelectric elements 17 and 18 are used, the upper side where the piezoelectric element 17 and the contact portion are provided and the lower side where the piezoelectric element 18 and the driven body mounting portion are provided are formed of different plate materials. In addition, the plate materials may be joined and used.

また、第3〜5実施形態では、バネ座14を変位拡大板に当接させていたが、第1、2実施形態のように磁石ホルダ16にバネ座14を直接当接させてもよい。逆に、第1,2実施形態において、バネ座14を変位拡大板に当接させてもよい。但し、バネ座14を変位拡大板に当接させると、ヒンジ部137,139等にばねの付勢力が加わるため、磁石ホルダ16等の被駆動体側にバネ座14を当接させることが好ましい。   In the third to fifth embodiments, the spring seat 14 is brought into contact with the displacement magnifying plate. However, the spring seat 14 may be brought into direct contact with the magnet holder 16 as in the first and second embodiments. Conversely, in the first and second embodiments, the spring seat 14 may be brought into contact with the displacement enlarging plate. However, when the spring seat 14 is brought into contact with the displacement magnifying plate, the biasing force of the spring is applied to the hinge portions 137, 139 and the like, so that the spring seat 14 is preferably brought into contact with the driven body side such as the magnet holder 16.

前記実施形態では、各圧電素子17,18,19は印加電圧値で制御していたが、例えば、変位拡大板12,12A,12Bの変位部分に歪みゲージを設けたり、バルブの弁体の位置を検出するセンサなどを設けて、駆動状態を検出し、その検出値に基づいてフィードバック制御を行うように設定してもよい。   In the above embodiment, the piezoelectric elements 17, 18, and 19 are controlled by the applied voltage value. For example, a strain gauge is provided at the displacement portion of the displacement expansion plates 12, 12A, and 12B, or the position of the valve body of the valve. It is possible to provide a sensor or the like for detecting the drive state, detect the drive state, and perform feedback control based on the detected value.

さらに、本発明の圧電駆動装置は、前記各実施形態のようなバルブの駆動用に限定されるものではなく、図22,23に示すようなブレーキ装置700の駆動源にも利用できる。
ブレーキ装置700は、いわゆるリーディングトレーディングシュー型ドラムブレーキであり、圧電駆動装置710と、支持板720と、一対のブレーキシュー730と、スプリングコイル(バネ)740と、回転体であるドラム750とを備えている。
Furthermore, the piezoelectric drive device of the present invention is not limited to the driving of the valve as in the above-described embodiments, and can be used as a drive source of the brake device 700 as shown in FIGS.
The brake device 700 is a so-called leading trading shoe type drum brake, and includes a piezoelectric driving device 710, a support plate 720, a pair of brake shoes 730, a spring coil (spring) 740, and a drum 750 that is a rotating body. ing.

各ブレーキシュー730の一端側は、固定ピン731によって支持板720に対して回動自在に支持されている。
また、各ブレーキシュー730の他端側には、前記スプリングコイル740が架け渡され、各ブレーキシュー730の他端同士を互いに近接する方向に、つまり各他端間の間隔が小さくなる方向に付勢している。
さらに、各ブレーキシュー730の対向面にはガイド部732が突出して形成され、ブレーキシュー730のドラム750に対向する外周面には、摩擦材(ライニング)733が設けられている。
One end side of each brake shoe 730 is rotatably supported with respect to the support plate 720 by a fixing pin 731.
Further, the spring coil 740 is stretched over the other end side of each brake shoe 730, and the other end of each brake shoe 730 is attached in a direction close to each other, that is, in a direction in which the interval between the other end is reduced. It is fast.
Further, a guide portion 732 protrudes from the opposing surface of each brake shoe 730, and a friction material (lining) 733 is provided on the outer peripheral surface of the brake shoe 730 facing the drum 750.

前記ガイド部732間には前記圧電駆動装置710が配置されている。
圧電駆動装置710は、前記第2実施形態の圧電駆動装置と略同じ構造である。
その蓋4には、一方のブレーキシュー730のガイド部732が挿入される凹部が形成されている。また、変位拡大板12Aのホルダ取付部140にはホルダ711が取り付けられ、このホルダ711には他方のブレーキシュー730のガイド部732が挿入される凹部が形成されている。
The piezoelectric driving device 710 is disposed between the guide portions 732.
The piezoelectric drive device 710 has substantially the same structure as the piezoelectric drive device of the second embodiment.
The lid 4 is formed with a recess into which the guide portion 732 of one brake shoe 730 is inserted. In addition, a holder 711 is attached to the holder attaching portion 140 of the displacement magnifying plate 12A, and a concave portion into which the guide portion 732 of the other brake shoe 730 is inserted is formed in the holder 711.

このような構成のブレーキ装置700では、圧電素子19に電圧を印加しない状態では、内部のバネ15によってホルダ711がケース2から突出する方向に付勢される。このバネ15の付勢力は、スプリングコイル740の付勢力よりも大きいため、各ブレーキシュー730はドラム750側に押し付けられ、図22に示すように、摩擦材733がドラム750内面に押圧されて制動力が働き、ブレーキを掛けた状態とされる。
一方、圧電素子19に電圧を印加すると、変位拡大板12Cの作用でホルダ711がケース2内部に向かう方向に移動する。このため、各ブレーキシュー730はスプリングコイル740の付勢力で互いに近づく方向に変位し、図23に示すように、摩擦材733はドラム750内面から離れ、ブレーキ状態が解除される。
In the brake device 700 having such a configuration, when no voltage is applied to the piezoelectric element 19, the holder 711 is urged by the internal spring 15 in a direction in which the holder 711 protrudes from the case 2. Since the urging force of the spring 15 is larger than the urging force of the spring coil 740, each brake shoe 730 is pressed against the drum 750, and the friction material 733 is pressed against the inner surface of the drum 750 as shown in FIG. The power is activated and the brake is applied.
On the other hand, when a voltage is applied to the piezoelectric element 19, the holder 711 moves in the direction toward the inside of the case 2 by the action of the displacement enlarging plate 12C. Therefore, the brake shoes 730 are displaced toward each other by the urging force of the spring coil 740, and as shown in FIG. 23, the friction material 733 is separated from the inner surface of the drum 750, and the brake state is released.

このような構成のブレーキ装置700によれば、リーディングトレーディングシュー型ドラムブレーキとして利用でき、サーボ効果(自己倍力効果)などのドラムブレーキの特徴を生かしたブレーキ装置を提供できる。
さらに、バネ15の付勢力で、各ブレーキシュー730をドラム750内周面に押し付けているため、摩擦材733が摩耗等して厚さ寸法が変化しても、その変化分を自動的に調整できて摩擦材733を確実にドラム750に押圧させて所定の制動力を得ることができる。
さらに、圧電素子19は、伸縮方向に変位する間だけ電力を消費し、電圧を印加し続けて圧電素子19が伸長された状態を維持している間も電流が流れず、電力を消費しない。このため、圧電素子19に電圧を印加し続けてブレーキを解除している場合でも電力消費がなく、ソレノイドでブレーキシュー730を変位させる場合に比べて消費電力を大幅に低減できる。
さらに、ブレーキ装置700は、無励磁型であり、かつ小型で消費電力も抑えることができるため、例えば、ブレーキモータにおけるブレーキ装置などに好適である。さらに、ブレーキモータ以外でも、車、リフト、コンベアなどの各種回転体のブレーキ装置として広く利用できる。
According to the brake device 700 having such a configuration, it is possible to provide a brake device that can be used as a leading trading shoe type drum brake and that makes use of drum brake characteristics such as a servo effect (self-boosting effect).
Further, since each brake shoe 730 is pressed against the inner peripheral surface of the drum 750 by the urging force of the spring 15, even if the friction material 733 is worn and the thickness dimension changes, the change is automatically adjusted. Thus, the friction material 733 can be reliably pressed against the drum 750 to obtain a predetermined braking force.
Furthermore, the piezoelectric element 19 consumes electric power only while it is displaced in the expansion / contraction direction, and no current flows and no electric power is consumed while the voltage is continuously applied and the piezoelectric element 19 is maintained in the expanded state. For this reason, even when the voltage is continuously applied to the piezoelectric element 19 and the brake is released, there is no power consumption, and the power consumption can be greatly reduced as compared with the case where the brake shoe 730 is displaced by a solenoid.
Furthermore, since the brake device 700 is a non-excitation type, and is small in size and can reduce power consumption, it is suitable for a brake device in a brake motor, for example. Furthermore, in addition to the brake motor, it can be widely used as a brake device for various rotating bodies such as cars, lifts, and conveyors.

なお、ブレーキ装置としては、ドラムブレーキに限らず、ディスクブレーキでもよく、要するに、本発明の圧電駆動装置でドラムやディスクなどの回転体に摩擦部材を押圧させて制動力を得られるものであればよい。
さらに、本発明の圧電駆動装置は、前記バルブやブレーキ装置の駆動源だけでなく、様々な機械の駆動源として利用できる。特に、圧電素子を用いており、かつ、変位拡大機構によってある程度の変位量を確保できるため、小型の機器の駆動源に適している。
Note that the brake device is not limited to a drum brake, and may be a disc brake. In short, any braking device that can obtain a braking force by pressing a friction member against a rotating body such as a drum or a disk with the piezoelectric driving device of the present invention. Good.
Furthermore, the piezoelectric drive device of the present invention can be used not only as a drive source for the valve and brake device but also as a drive source for various machines. In particular, since a piezoelectric element is used and a certain amount of displacement can be secured by a displacement magnifying mechanism, it is suitable for a drive source of a small device.

本発明の第1実施形態のバルブを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the valve | bulb of 1st Embodiment of this invention. 前記第1実施形態のバルブの上面図である。It is a top view of the valve of the first embodiment. 前記第1実施形態のバルブの下面図である。It is a bottom view of the valve of the first embodiment. 前記第1実施形態のバルブの平断面図である。It is a plane sectional view of the valve of the 1st embodiment. 前記第1実施形態における駆動装置本体の上部側を示す図である。It is a figure which shows the upper part side of the drive device main body in the said 1st Embodiment. 前記第1実施形態における駆動装置本体の下部側を示す図である。It is a figure which shows the lower part side of the drive device main body in the said 1st Embodiment. 前記第1実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。It is a figure which shows the drive state at the time of the valve opening in the said 1st Embodiment. 前記第1実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。It is a figure which shows the drive state at the time of the valve opening in the said 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態のバルブを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the valve | bulb of 2nd Embodiment of this invention. 前記第2実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。It is a figure which shows the drive state at the time of the valve opening in the said 2nd Embodiment. 前記第2実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。It is a figure which shows the drive state at the time of the valve opening in the said 2nd Embodiment. 本発明の第3実施形態のバルブを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the valve | bulb of 3rd Embodiment of this invention. 前記第3実施形態におけるバルブクローズ時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of the valve closing in the said 3rd Embodiment. 前記第3実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。It is a figure which shows the drive state at the time of the valve opening in the said 3rd Embodiment. 本発明の第4実施形態の要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態の要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態の要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of 6th Embodiment of this invention. 本発明の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of this invention. 本発明の他の変形例の変位拡大板を示す図である。It is a figure which shows the displacement expansion board of the other modification of this invention. 図19の変位拡大板の変位状態を示す図である。It is a figure which shows the displacement state of the displacement expansion board of FIG. 図19の変位拡大板の変位状態を示す図である。It is a figure which shows the displacement state of the displacement expansion board of FIG. 本発明の他の変形例であるブレーキ装置を示す図である。It is a figure which shows the brake device which is the other modification of this invention. 本発明の他の変形例であるブレーキ装置を示す図である。It is a figure which shows the brake device which is the other modification of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A…ダイアフラムバルブ、1B…ポペット弁、1C…ピンチバルブ、1D…ディスペンシングバルブ、1E…ディスペンシングバルブ、2,2B…駆動部ケース、4…蓋、10…圧電駆動装置、11,11A,11B,11C…駆動装置本体、12,12A,12B,12C,12D…変位拡大板、13,14…バネ座、15…バネ、16…磁石ホルダ、17,18,19…圧電素子、20…ダイアフラム、37…バルブ面、121…基端部、122…第1連結部、122A…上端部、123,223…第1ヒンジ部、124,224…第1駆動部、125,225…第2ヒンジ部、126…上端側取付部、127…基端上部側取付部、129…基端下部側取付部、132…第2連結部、133,233…第3ヒンジ部、134,234…第2駆動部、135,235…第4ヒンジ部、136,236…下端側取付部、137,237…第5ヒンジ部、138,238…第3駆動部、139,239…第6ヒンジ部、140…ホルダ取付部、142…連結部、161…磁石、202…バルブ開閉部、203…ダイアフラム金具、242…連結部、300…弁座、310…弁体、340…ダイアフラム、400…チューブ、500…流路ブロック、502,605…ニードルバルブ、700…ブレーキ装置、710…圧電駆動装置、730…ブレーキシュー、733…摩擦材(ライニング)、740…スプリングコイル(バネ)、750…ドラム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A ... Diaphragm valve, 1B ... Poppet valve, 1C ... Pinch valve, 1D ... Dispensing valve, 1E ... Dispensing valve, 2, 2B ... Drive part case, 4 ... Cover, 10 ... Piezoelectric drive device, 11, 11A , 11B, 11C ... drive device body, 12, 12A, 12B, 12C, 12D ... displacement expansion plate, 13, 14 ... spring seat, 15 ... spring, 16 ... magnet holder, 17, 18, 19 ... piezoelectric element, 20 ... Diaphragm 37 ... Valve face 121 ... Base end 122 ... First connection 122A ... Upper end 123, 223 First hinge 124, 224 First drive 125, 225 Second hinge 126, upper end side attachment portion, 127, proximal end upper side attachment portion, 129, proximal end lower side attachment portion, 132, second connection portion, 133, 233, third hinge portion, 134, 23 ... 2nd drive part, 135, 235 ... 4th hinge part, 136, 236 ... Lower end side attachment part, 137, 237 ... 5th hinge part, 138, 238 ... 3rd drive part, 139, 239 ... 6th hinge part , 140 ... Holder mounting part, 142 ... Connection part, 161 ... Magnet, 202 ... Valve opening / closing part, 203 ... Diaphragm fitting, 242 ... Connection part, 300 ... Valve seat, 310 ... Valve body, 340 ... Diaphragm, 400 ... tube, 500 ... flow path block, 502,605 ... needle valve, 700 ... brake device, 710 ... piezoelectric drive device, 730 ... brake shoe, 733 ... friction material (lining), 740 ... spring coil (spring), 750 ... drum.

Claims (8)

ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、
前記駆動装置本体は、
第1および第2の圧電素子と、
前記第1の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第1の変位拡大機構と、
前記第1の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、
前記第2の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第2の変位拡大機構とを備え、
前記第1の圧電素子に電圧を印加した際には、第1の変位拡大機構を介して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、
前記第2の圧電素子に電圧を印加した際には、第2の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とする圧電駆動装置。
A case, and a drive device body provided movably in the case,
The drive device body is
First and second piezoelectric elements;
A first displacement magnifying mechanism for enlarging the displacement of the piezoelectric element when the voltage is applied to the first piezoelectric element and expanding the piezoelectric element, and for displacing the piezoelectric element in a direction perpendicular to the extending direction of the piezoelectric element;
A contact portion that moves in a direction perpendicular to the extending direction of the piezoelectric element by the first displacement enlarging mechanism and contacts the inner surface of the case;
A second displacement enlarging mechanism for enlarging the displacement and moving the driven body when the piezoelectric element expands by applying a voltage to the second piezoelectric element;
When a voltage is applied to the first piezoelectric element, the abutting portion abuts against the inner surface of the case via the first displacement enlarging mechanism, and the drive device body is stopped so as not to move with respect to the case.
2. A piezoelectric driving device according to claim 1, wherein when a voltage is applied to the second piezoelectric element, the second displacement magnifying mechanism is displaced and the driven body is moved.
ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、
前記駆動装置本体は、
圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第1の変位拡大機構と、
前記第1の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、
前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第2の変位拡大機構とを備え、
前記第2の変位拡大機構は、第1の変位拡大機能に比べて剛性が高く設定され、
前記圧電素子が伸長された際には、第1の変位拡大機構が変位して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、
さらに圧電素子が伸長され続けた際には、第2の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とする圧電駆動装置。
A case, and a drive device body provided movably in the case,
The drive device body is
A piezoelectric element;
A first displacement enlarging mechanism for enlarging the displacement of the piezoelectric element when the voltage is applied to the piezoelectric element and expanding the piezoelectric element, and for displacing the piezoelectric element in a direction perpendicular to the extending direction of the piezoelectric element;
A contact portion that moves in a direction perpendicular to the extending direction of the piezoelectric element by the first displacement enlarging mechanism and contacts the inner surface of the case;
A second displacement enlarging mechanism for enlarging the displacement and moving the driven body when a voltage is applied to the piezoelectric element and the piezoelectric element expands;
The second displacement magnifying mechanism is set to have higher rigidity than the first displacement magnifying function,
When the piezoelectric element is extended, the first displacement magnifying mechanism is displaced, the contact portion comes into contact with the inner surface of the case, and the drive device main body is stopped so as not to move with respect to the case.
Further, when the piezoelectric element continues to be extended, the second displacement enlarging mechanism is displaced and the driven body is moved.
請求項1に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた第1圧電素子および第2圧電素子とを備えて構成され、
前記変位拡大板は、長手方向の略中央部分に設けられた基端部と、この基端部から連続して形成されて前記第1圧電素子の第1の端部が取り付けられた第1圧電素子第1端部取付部と、前記基端部から第1圧電素子第1端部取付部と反対側に連続して形成されて前記第2圧電素子の第1の端部が取り付けられた第2圧電素子第1端部取付部と、基端部から前記第1圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第1圧電素子を挟んで設けられた一対の第1連結部と、各第1連結部の端部からそれぞれ第1ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第1駆動部と、各第1駆動部から第2ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第1圧電素子の第2の端部が取り付けられた第1圧電素子第2端部取付部と、前記基端部から第2圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第2圧電素子を挟んで設けられた一対の第2連結部と、各第2連結部の端部からそれぞれ第3ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第2駆動部と、各第2駆動部から第4ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第2圧電素子の第2の端部が取り付けられた第2圧電素子第2端部取付部と、前記各第2連結部の端部から第5ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第3駆動部と、各第3駆動部から第6ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、
前記第1の圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第2ヒンジ部が第1の変位拡大機構として機能し、第1連結部または第1駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、
前記第2の圧電素子が伸長した際には、前記第3ヒンジ部、第2駆動部、第4ヒンジ部、第5ヒンジ部、第3駆動部、第6ヒンジ部が第2の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることを特徴とする圧電駆動装置。
The piezoelectric drive device according to claim 1,
The drive device body includes an integrally formed displacement magnifying plate, and a first piezoelectric element and a second piezoelectric element attached to the displacement magnifying plate,
The displacement enlarging plate includes a base end portion provided at a substantially central portion in the longitudinal direction, and a first piezoelectric element formed continuously from the base end portion to which the first end portion of the first piezoelectric element is attached. An element first end mounting portion, and a first end portion of the second piezoelectric element, which is continuously formed from the base end portion to the opposite side of the first piezoelectric element first end mounting portion, is attached. Two piezoelectric element first end mounting portions, a pair of first connecting portions extending from the base end portion along the longitudinal direction of the first piezoelectric element and sandwiching the first piezoelectric element, and each first A pair of first drive parts formed continuously from the end of the connecting part via the first hinge part, respectively, and the first drive part continuously formed from the first drive part via the second hinge part. A first piezoelectric element second end mounting portion to which the second end of the piezoelectric element is mounted, and a longitudinal direction of the second piezoelectric element from the base end And a pair of second driving parts formed continuously from the end of each second connecting part via the third hinge part, respectively. A second piezoelectric element second end attaching portion formed continuously from each second driving portion via a fourth hinge portion and having the second end of the second piezoelectric element attached thereto, A pair of third drive parts formed continuously from the end of each second connecting part via the fifth hinge part, and a cover formed continuously from each third drive part via the sixth hinge part. Formed with a drive body mounting portion,
When the first piezoelectric element is extended, the first hinge part, the first driving part, and the second hinge part function as a first displacement enlarging mechanism, and are provided in the first connecting part or the first driving part. Abutting the contacted portion to the inner surface of the case,
When the second piezoelectric element is extended, the third hinge part, the second drive part, the fourth hinge part, the fifth hinge part, the third drive part, and the sixth hinge part serve as a second displacement enlargement mechanism. And a driven body mounting portion that moves in the longitudinal direction of the piezoelectric element.
請求項2に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた圧電素子とを備えて構成され、
前記変位拡大板は、前記圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ圧電素子を挟んで設けられた一対の連結部と、各連結部の一端部からそれぞれ第1ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第1駆動部と、各第1駆動部から第2ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第1の端部が取り付けられた圧電素子第1端部取付部と、前記連結部の他端部からそれぞれ第3ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第2駆動部と、各第2駆動部から第4ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第2の端部が取り付けられた圧電素子第2端部取付部と、前記各連結部の他端部から第5ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第3駆動部と、各第3駆動部から第6ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、
前記圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第2ヒンジ部が第1の変位拡大機構として機能し、前記連結部または第1駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、
前記圧電素子がさらに伸長した際には、前記第3ヒンジ部、第2駆動部、第4ヒンジ部、第5ヒンジ部、第3駆動部、第6ヒンジ部が第2の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることを特徴とする圧電駆動装置。
The piezoelectric drive device according to claim 2,
The drive device body is configured to include an integrally formed displacement magnifying plate and a piezoelectric element attached to the displacement magnifying plate,
The displacement magnifying plate is extended along the longitudinal direction of the piezoelectric element and is continuously provided via a first hinge portion from one end portion of each connecting portion and a pair of connecting portions provided across the piezoelectric element. A pair of formed first drive parts, and a piezoelectric element first end attachment in which the first end of the piezoelectric element is attached continuously from each first drive part via a second hinge part And a pair of second drive parts formed continuously from the other end of the connecting part via a third hinge part, and continuously formed from each second drive part via a fourth hinge part. A second end attachment portion of the piezoelectric element to which the second end portion of the piezoelectric element is attached, and a pair of second elements formed continuously from the other end of each of the connecting portions via the fifth hinge portion. 3 driving parts and driven body mounting parts formed continuously from each third driving part via the sixth hinge part Formed with a,
When the piezoelectric element expands, the first hinge portion, the first drive portion, and the second hinge portion function as a first displacement enlarging mechanism, and abutment provided on the connection portion or the first drive portion The part is brought into contact with the inner surface of the case,
When the piezoelectric element further expands, the third hinge portion, the second drive portion, the fourth hinge portion, the fifth hinge portion, the third drive portion, and the sixth hinge portion function as a second displacement enlargement mechanism. And a driven body mounting portion is moved in the longitudinal direction of the piezoelectric element.
請求項1から請求項4のいずれかに記載の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置の第2変位拡大機構に取り付けられた弁体と、
前記弁体が当接可能な弁座と、
前記弁体および弁座によって開閉される流路と、
前記弁体を弁座に当接させる方向に弁体または前記駆動装置本体を付勢する付勢手段と、
前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、
前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記弁体が前記弁座に当接されて前記流路が閉じられ、
前記駆動制御手段は、前記圧電素子に電圧を印加して前記第1の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止させた後、前記第2の変位拡大機構を変位させて前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を弁座から離して前記流路を開くことを特徴とするバルブ。
A piezoelectric driving device according to any one of claims 1 to 4,
A valve body attached to a second displacement enlarging mechanism of the piezoelectric drive device;
A valve seat with which the valve body can come into contact;
A flow path opened and closed by the valve body and the valve seat;
A biasing means for biasing the valve body or the drive device main body in a direction in which the valve body is brought into contact with the valve seat;
Drive control means for controlling the drive of the piezoelectric element,
In a state where the piezoelectric element is not extended, the valve body is brought into contact with the valve seat by the biasing force of the biasing means, and the flow path is closed.
The drive control means applies a voltage to the piezoelectric element to displace the first displacement magnifying mechanism to stop the drive device body from moving relative to a case, and then the second displacement magnifying mechanism. And the valve body is separated from the valve seat against the biasing force of the biasing means to open the flow path.
請求項5に記載のバルブにおいて、
前記第2の変位拡大機構と前記弁体とは、前記付勢手段の付勢力より弱い付勢力に設定された連動用付勢手段または磁石によって着脱可能に設けられていることを特徴とするバルブ。
The valve according to claim 5,
The second displacement enlarging mechanism and the valve body are detachably provided by an interlocking biasing means or a magnet set to a biasing force weaker than the biasing force of the biasing means. .
請求項1から請求項4のいずれかに記載の圧電駆動装置と、
回転体と、
回転体に対して前記圧電駆動装置によって押圧可能に設けられた摩擦部材と、
前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、
前記駆動装置本体は、ケースに対して付勢手段によって前記第2の変位拡大機構がケースの外部側に突出する方向に付勢され、
前記摩擦部材は前記第2の変位拡大機構に取り付けられ、
前記圧電素子に電圧が印加されておらず圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第2の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで摩擦部材が回転体に押圧されて制動力を発生させ、
前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧が印加されて前記第1の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止された後、前記第2の変位拡大機構がケースの内側に向かう方向に変位されると、前記摩擦部材が回転体から離れてブレーキが解除されることを特徴とするブレーキ装置。
A piezoelectric driving device according to any one of claims 1 to 4,
A rotating body,
A friction member provided to be able to be pressed by the piezoelectric driving device with respect to the rotating body;
Drive control means for controlling the drive of the piezoelectric element,
The drive device body is biased in a direction in which the second displacement enlarging mechanism protrudes to the outside of the case by a biasing unit with respect to the case,
The friction member is attached to the second displacement magnifying mechanism;
In a state where no voltage is applied to the piezoelectric element and the piezoelectric element is not extended, the second displacement enlarging mechanism is displaced in a direction in which the second displacement expansion mechanism protrudes outward with respect to the case by the biasing force of the biasing means. The friction member is pressed against the rotating body to generate a braking force,
After the voltage is applied to the piezoelectric element by the drive control means to displace the first displacement enlarging mechanism and the drive device body is stopped so as not to move with respect to the case, the second displacement enlarging mechanism is The brake device according to claim 1, wherein the friction member is separated from the rotating body to release the brake when displaced in a direction toward the inside of the case.
請求項7に記載のブレーキ装置において、
前記回転体は、ドラムで構成され、
前記摩擦部材は、前記ドラムの内側に配置されて一端側が支持板に回動自在に取り付けられ、かつ摩擦材が設けられた一対のブレーキシューで構成され、
各ブレーキシュー間には、各ブレーキシューの摩擦材がドラム内面から離れる方向に各ブレーキシューを移動させるバネが設けられ、
前記圧電駆動装置は、各ブレーキシューの他端間に配置され、一方のブレーキシューに前記第2の変位拡大機構が取り付けられ、他方のブレーキシューに前記ケースが取り付けられ、
前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第2の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで、各ブレーキシューの他端間の間隔が広がってブレーキシューの摩擦材がドラム内面に押圧されて制動力を発生させ、
前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧を印加して前記第1の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止された後、前記第2の変位拡大機構をケースの内側に向かう方向に変位されると、前記各ブレーキシューの摩擦材が前記バネによってドラム内面から離され、ブレーキが解除されることを特徴とするブレーキ装置。
The brake device according to claim 7,
The rotating body is composed of a drum,
The friction member is arranged on the inner side of the drum, and one end side is rotatably attached to a support plate, and includes a pair of brake shoes provided with a friction material,
Between each brake shoe, there is provided a spring that moves each brake shoe in a direction in which the friction material of each brake shoe moves away from the drum inner surface,
The piezoelectric drive device is disposed between the other ends of each brake shoe, the second displacement enlarging mechanism is attached to one brake shoe, and the case is attached to the other brake shoe,
In a state where the piezoelectric element is not extended, the second displacement magnifying mechanism is displaced with respect to the case by the urging force of the urging means so as to protrude to the outside. The friction material of the brake shoe is pressed against the inner surface of the drum to generate a braking force,
After the drive control means applies a voltage to the piezoelectric element to displace the first displacement enlarging mechanism and the drive device main body is stopped so as not to move with respect to the case, the second displacement enlarging mechanism is When displaced in a direction toward the inner side of the case, the friction material of each brake shoe is separated from the inner surface of the drum by the spring, and the brake is released.
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