JP2020137239A - 変位拡大装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】変位拡大装置の生産性を高める。【解決手段】第1のリンク部5を、支持部3および可動部4と一体に形成された第1の板ばね部7と、第1の板ばね部7に固定されて第1の板ばね部7を補強する第1の補強部材8とから構成する。第2のリンク部6を、支持部3および可動部4と一体に形成された第2の板ばね部9と、第2の板ばね部9に固定されて第2の板ばね部9を補強する第2の補強部10とから構成する。この構成において、第1の補強部材8および第2の補強部材10は、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9の撓みを抑える役割を果たす。また、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9の支持部3とのつなぎ部J1,J2、可動部4とのつなぎ部J3,J4は、弾性ヒンジの役割を果たす。これにより、フライス加工などの汎用的な加工方法を採用し、簡単に製作することができるようになり、生産性が高まるものとなる。【選択図】 図1
Description
本発明は、変位拡大装置に関し、特に圧電素子および変位拡大機構を備えた変位拡大装置に関する。
従来より、変位拡大装置として、圧電素子および変位拡大機構を備えた変位拡大装置が用いられている。図7および図8に、従来の変位拡大装置の平面図および斜視図を示す(例えば、特許文献1参照。)。この変位拡大装置200は、圧電素子21と、圧電素子21の変位を拡大する変位拡大機構22とを備えている。
変位拡大機構22は、圧電素子21を支持する支持部23と、この支持部23と隙間を置いてほぼ平行に対向して設けられた角柱形状の可動部24と、支持部23と可動部24とを連結する、互いに平行な一対のリンク部(第1のリンク部25および第2のリンク部26)とを有し、これらは一体に形成されている。
第1のリンク部25は、角柱形状に形成され、その両端は、幅狭とされた弾性ヒンジ271,272を介して支持部23および可動部24に連結されている。また、第2のリンク部26は肉厚の薄い柱とされ、板ばねとして作用する。圧電素子21は、支持部23に一体的に設けられた台座部23aの側壁面23a1と、第1のリンク部25の側面に一体的に突出して形成されている受圧面25aとの間に固定されている。
この変位拡大装置200において、圧電素子21が矢印Cの方向へ微小変位すると、その変位によって生じる力が受圧面25aを介して第1のリンク部25に伝達される。すると、圧電素子21からの力を受けた第1のリンク部25が、てこの原理で、弾性ヒンジ271を支点として斜めに傾き、これに追随して第2のリンク部26も斜めに傾き、可動部24が矢印Dの方向に移動する。
すなわち、この変位拡大装置200では、圧電素子21が微小変位すると、支持部23と可動部24と第1のリンク部25と第2のリンク部26とにより形成されたほぼ矩形枠状の変位拡大機構22が平行四辺形の枠状に変位する。これにより、圧電素子21の変位量が変位拡大機構22より拡大され、可動部24の変位量として出力される。
この変位拡大装置200では、支持部23と可動部24と第1のリンク部25と第2のリンク部26とが一体化されており、この一体化された1つの部品の中に弾性ヒンジ271,272を作り込む必要がある。しかしながら、弾性ヒンジ271,272の幅は狭く、フライス加工などの汎用的な加工方法で作り込むことは難しい。このため、従来においては、ワイヤカット加工のような特殊な加工方法を採用しているが、その加工方法は、加工性が悪く、生産性を悪化させる原因となっていた。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、生産性を高めることができる変位拡大装置を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明に係る変位拡大装置は、圧電素子(1)と、前記圧電素子の変位量を拡大する変位拡大機構(2)とを備え、前記変位拡大機構は、前記圧電素子が支持した支持部(3)と、前記支持部に隙間をおいて対向して設けられた可動部(4)と、前記支持部と前記可動部とを連結する互いに平行な一対のリンク部(5,6)とを備え、前記圧電素子は、前記支持部と前記可動部との対向方向に対して直交する方向を当該圧電素子の変位方向として前記支持部に取り付けられ、前記一対のリンク部の一方(5)は、前記支持部および前記可動部と一体に形成され、前記圧電素子の変位によって生じる力を受ける受圧面(8a1)を有する第1の板ばね部(7)と、前記第1の板ばね部に固定されて前記第1の板ばね部を補強する第1の補強部材(8)とを備えることを特徴とする。
この発明において、圧電素子が微小変位すると、その変位によって生じる力が第1の板ばね部の受圧面を介して一対のリンク部の一方(第1のリンク部)へ伝達される。すると、圧電素子からの力を受けた第1のリンク部が、てこの原理で、第1の板ばね部の支持部とのつなぎ部を支点として斜めに傾き、これに追随して一対のリンク部の他方(第2のリンク部)が斜めに傾き、支持部と可動部との対向方向に直交する方向に可動部が移動する。
この発明において、第1の補強部材は、第1の板ばね部の撓みを抑える役割を果たす。また、第1の板ばね部の支持部とのつなぎ部、可動部とのつなぎ部は、弾性ヒンジの役割を果たす。これにより、本発明では、1つの部品の中に幅の狭い弾性ヒンジを作り込む必要がなく、フライス加工などの汎用的な加工方法を採用することができるようになる。
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。
以上説明したように、本発明によれば、一対のリンク部の一方を、支持部および可動部と一体に形成され、圧電素子の変位によって生じる力を受ける受圧面を有する第1の板ばね部と、第1の板ばね部に固定されて第1の板ばね部を補強する第1の補強部材とから構成するようにしたので、1つの部品の中に幅の狭い弾性ヒンジを作り込む必要がなく、フライス加工などの汎用的な加工方法を採用し、簡単に製作することができるようになり、生産性が高まるものとなる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態1〕
図1は本発明の実施の形態1に係る変位拡大装置100の要部を示す平面図であり、図2は側面図である。この変位拡大装置100は、圧電素子1と、圧電素子1の変位を拡大する変位拡大機構2とを備えている。
図1は本発明の実施の形態1に係る変位拡大装置100の要部を示す平面図であり、図2は側面図である。この変位拡大装置100は、圧電素子1と、圧電素子1の変位を拡大する変位拡大機構2とを備えている。
この変位拡大装置100において、圧電素子1としては、PZT(PbZrO3−PbTiO3)に代表される圧電材料を多層に積層した積層型の圧電素子を用いている。
また、変位拡大機構2は、圧電素子1を支持する支持部3と、この支持部3と隙間を置いてほぼ平行に対向して設けられた角柱形状の可動部4と、支持部3と可動部4との対向方向に対して直交する方向に、支持部3と可動部4との間の隙間を挾んで対向して設けられた、支持部3と可動部4とを連結する、互いに平行な一対のリンク部(第1のリンク部5および第2のリンク部6)とを有している。
第1のリンク部5は、支持部3および可動部4と一体に形成された第1の板ばね部7と、この第1の板ばね部7に固定されて第1の板ばね部7を補強する第1の補強部材8とから構成されている。第2のリンク部6は、支持部3および可動部4と一体に形成された第2の板ばね部9と、この第2の板ばね部9に固定されて第2の板ばね部9を補強する第2の補強部材10とから構成されている。
本実施の形態において、第1の補強部材8および第2の補強部材10は、レール状の部材とされており、断面「コ」字状の溝部を第1の板ばね部7および第2の板ばね部9に圧入することによって、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9の外側に取り付けられている。なお、図1において、第1の補強部材8および第2の補強部材10は、その取り付け状態を分かり易くするために、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9に沿った断面形状を示している。
支持部3は、可動部4側に突出した台座部3aを備えており、この台座部3aの側壁面3a1と第1の板ばね部7の受圧面7a1との間に圧電素子1が固定されている。第1の板ばね部7には、圧電素子1側に突出した凸部7aが形成されており、この凸部7aの先端面が圧電素子1に接する受圧面7a1とされている。また、第1の板ばね部7において、凸部7aは、第1の板ばね部7につながる根元の部分7a2の幅が狭くされている。
この変位拡大装置100において、支持部3、可動部4、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9は金属製(例えば、炭素鋼)とされ、一体化された1つの枠状の部品とされている。また、第1の補強部材8および第2の補強部材10も金属製(例えば、炭素鋼)とされ、第1の補強部材8および第2の補強部材10に後から取り付けられている。
なお、第1の補強部材8および第2の補強部材10は、必ずしも金属製でなくてもよく、硬質プラスチックなどの金属以外の剛性のある固体材料より形成されていても構わない。また、第1の補強部材8および第2の補強部材10をインサート成型によって形成してもよく、金属粉末射出成型(Metal Injection Molding:MIM)によって形成するなどしてもよい。また、第1の補強部材8および第2の補強部材10の長さを変えることによって、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9に対する剛性を調整するようにしてもよい。
この変位拡大装置100において、圧電素子1が矢印Aの方向へ微小変位すると、その変位によって生じる力が第1の板ばね部7の受圧面7a1を介して第1のリンク部5へ伝達される。すると、圧電素子1からの力を受けた第1のリンク部5が、てこの原理で、第1の板ばね部7の支持部3とのつなぎ部J1を支点として斜めに傾き(図3参照)、これに追随して第2のリンク部6が斜めに傾き、可動部4が矢印Bの方向に移動する。
すなわち、この変位拡大装置100では、圧電素子1が微小変位すると、支持部3と可動部4と第1のリンク部5と第2のリンク部6とにより形成されたほぼ矩形枠状の変位拡大機構2が、平行四辺形の枠状に変位する。これにより、圧電素子1の変位量が変位拡大機構2より拡大され、可動部4の変位量として出力される。本実施の形態において、可動部4の変位量は34μm程度とされ、変位拡大率は2.2倍とされている。
この変位拡大装置100において、第1の補強部材8および第2の補強部材10は、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9の撓みを抑える役割を果たす。また、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9の支持部3とのつなぎ部J1,J2、可動部4とのつなぎ部J3,J4は、弾性ヒンジの役割を果たす。これにより、この変位拡大装置100では、1つの部品の中に幅の狭い弾性ヒンジを作り込む必要がなく、フライス加工などの汎用的な加工方法を採用し、簡単に製作することができるようになり、生産性が高まるものとなる。
なお、この変位拡大装置100では、圧電素子1からの力を効率よく第1のリンク部5へ伝達させることができるように、第1の板ばね部7の凸部7aの根元の部分7a2の幅を狭くしている。また、フライス加工でも作成することができるように、根元の部分7a2の削り幅を広くしている。
また、この例では、凸部7aの根元の部分7a2の幅を狭くしているが、必ずしも狭くしなくてもよい。すなわち、凸部7aの全てを受圧面7a1の幅と同じとしてもよい。但し、凸部7aの全てを受圧面7a1の幅と同じとすると、圧電素子1からの力を受ける際に曲げモーメントが発生するために、第1のリンク部5へ伝達される力は小さくなる。
〔実施の形態2〕
図4に、本発明の実施の形態2に係る変位拡大装置101の要部の平面図を示す。この変位拡大装置101では、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9の外側の面にだけ、第1の補強部材8’および第2の補強部材10’を取り付けている。
図4に、本発明の実施の形態2に係る変位拡大装置101の要部の平面図を示す。この変位拡大装置101では、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9の外側の面にだけ、第1の補強部材8’および第2の補強部材10’を取り付けている。
この場合、第1の補強部材8’および第2の補強部材10’は、第1の板ばね部7および第2の板ばね部9の外側の面に接着剤によって固定してもよく、インサート成型によって形成したり、金属粉末射出成型(Metal Injection Molding:MIM)によって形成したりしてもよい。また、第1の補強部材8’および第2の補強部材10’は、第1の板ばね部7および第2の板ばね部の内側の面にだけ取り付けるようにしてもよい。
なお、図1に示した変位拡大装置100では、第2のリンク部6を第2の板ばね部9と第2の補強部材10とから構成するようにしたが、図5に変位拡大装置100’として示すように、従来の変位拡大装置200(図7)における第2のリンク部26と同様に、第2のリンク部6を支持部3と可動部4と一体に形成された肉厚の薄い柱とし、板ばねとして作用させるようにしてもよい。図4に示した変位拡大装置101でも、図6に変位拡大装置101’として示すように、同様の構造を採用することができる。
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
1…圧電素子、2…変位拡大機構、3…支持部、3a…台座部、3a1…側壁面、4…可動部、5…第1のリンク部、6…第2のリンク部、7…第1の板ばね部、7a…凸部、7a1…受圧面、7a2…根元の部分、8,8’…第1の補強部材、9…第2の板ばね部、10,10’…第2の補強部材、100,100’,101,101’…変位拡大装置。
Claims (9)
- 圧電素子と、
前記圧電素子の変位量を拡大する変位拡大機構とを備え、
前記変位拡大機構は、
前記圧電素子を支持した支持部と、
前記支持部に隙間をおいて対向して設けられた可動部と、
前記支持部と前記可動部とを連結する互いに平行な一対のリンク部とを備え、
前記圧電素子は、
前記支持部と前記可動部との対向方向に対して直交する方向を当該圧電素子の変位方向として前記支持部に取り付けられ、
前記一対のリンク部の一方は、
前記支持部および前記可動部と一体に形成され、前記圧電素子の変位によって生じる力を受ける受圧面を有する第1の板ばね部と、
前記第1の板ばね部に固定されて前記第1の板ばね部を補強する第1の補強部材と
を備えることを特徴とする変位拡大装置。 - 請求項1に記載された変位拡大装置において、
前記第1の補強部材は、
金属からなる
ことを特徴とする変位拡大装置。 - 請求項1に記載された変位拡大装置において、
前記第1の補強部材は、
金属以外の固体材料からなる
ことを特徴とする変位拡大装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載された変位拡大装置において、
前記一対のリンク部の他方は、
前記支持部および前記可動部と一体に形成された第2の板ばね部と、
前記第2の板ばね部に固定されて前記第2の板ばね部を補強する第2の補強部材と
を備えることを特徴とする変位拡大装置。 - 請求項4に記載された変位拡大装置において、
前記第2の補強部材は、
金属からなる
ことを特徴とする変位拡大装置。 - 請求項4に記載された変位拡大装置において、
前記第2の補強部材は、
金属以外の固体材料からなる
ことを特徴とする変位拡大装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載された変位拡大装置において、
前記支持部は、
前記可動部側に突出した台座部を備え、
前記圧電素子は、
前記台座部の側壁面と前記第1の板ばね部の受圧面との間に固定されている
ことを特徴とする変位拡大装置。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載された変位拡大装置において、
前記第1の板ばね部は、
前記圧電素子側に突出した凸部を備え、
前記第1の板ばね部の凸部は、
その先端面が前記受圧面として前記圧電素子に接している
ことを特徴とする変位拡大装置。 - 請求項8に記載された変位拡大装置において、
前記第1の板ばね部の凸部は、
前記第1の板ばね部につながる根元の部分の幅が狭くされている
ことを特徴とする変位拡大装置。
Priority Applications (1)
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS631385A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-06 | Nippon Denki Sanei Kk | 圧電セラミツク・アクチユエ−タ |
JPS63178362U (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-18 | ||
JP2002278626A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 傾動装置 |
JP2005261167A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Akita Prefecture | アクチュエータの減衰方法およびアクチュエータ |
JP2007166714A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Japan Science & Technology Agency | 変位拡大装置 |
JP2014143873A (ja) * | 2013-01-25 | 2014-08-07 | Akita Prefecture | 並進機構を用いたアクチュエータの減衰方法およびアクチュエータ |
-
2019
- 2019-02-19 JP JP2019027174A patent/JP2020137239A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS631385A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-06 | Nippon Denki Sanei Kk | 圧電セラミツク・アクチユエ−タ |
JPS63178362U (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-18 | ||
JP2002278626A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 傾動装置 |
JP2005261167A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Akita Prefecture | アクチュエータの減衰方法およびアクチュエータ |
JP2007166714A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Japan Science & Technology Agency | 変位拡大装置 |
JP2014143873A (ja) * | 2013-01-25 | 2014-08-07 | Akita Prefecture | 並進機構を用いたアクチュエータの減衰方法およびアクチュエータ |
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