JP3052484B2 - Displacement enlargement mechanism of piezoelectric actuator - Google Patents
Displacement enlargement mechanism of piezoelectric actuatorInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/04—Constructional details
- H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、積層圧電素子からな
るアクチュエータの変位をてこの原理で拡大する圧電ア
クチュエータの変位拡大機構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement enlarging mechanism for a piezoelectric actuator which enlarges the displacement of an actuator comprising a laminated piezoelectric element by leverage.
【0002】[0002]
【従来の技術】上記変位拡大機構として図5に示すもの
が提案されている。ここで、(A)は側面図、(B)は
その正面図である。図において、1は逆門形のケース、
2はその内側に配置された積層形圧電素子からなるアク
チュエータ、3はアクチュエータ2の上面に載置された
受け板、4はレバー、5はレバー4と受け板3との間に
介挿された左右一対の円筒状の可動支点ピン、6はレバ
ー4を支持する左右一対の可撓ヒンジ、7は可撓ヒンジ
6の直上でレバー4に垂直に取り付けられた変位出力片
である。板ばねからなる可撓ヒンジ6の両端は、樹脂あ
るいは可撓ヒンジ6より低融点の合金からなるケース1
及びレバー4にそれぞれインサート成形により固着され
ている。2. Description of the Related Art FIG. 5 has been proposed as the displacement enlarging mechanism. Here, (A) is a side view and (B) is a front view thereof. In the figure, 1 is a reverse gate case,
Numeral 2 denotes an actuator composed of a laminated piezoelectric element disposed inside thereof, 3 denotes a receiving plate mounted on the upper surface of the actuator 2, 4 denotes a lever, and 5 denotes a lever interposed between the lever 4 and the receiving plate 3. A pair of right and left cylindrical movable fulcrum pins, 6 is a pair of left and right flexible hinges that support the lever 4, and 7 is a displacement output piece that is mounted immediately above the flexible hinge 6 and perpendicular to the lever 4. Both ends of the flexible hinge 6 made of a leaf spring are made of a resin or an alloy having a lower melting point than the flexible hinge 6.
And the lever 4 is fixed by insert molding.
【0003】このような構成において、アクチュエータ
2はリード線8から電圧を印加されると伸び変位を生じ
るが、この変位は可動支点ピン5を介してレバー4に伝
えられ、レバー4は湾曲する可撓ヒンジ6を支点として
図4(A)の反時計方向に回動する。その結果、上記変
位は、可撓ヒンジ6から可動支点ピン5までの腕の長さ
と、可撓ヒンジ6の湾曲部から変位出力片7の出力端7
aまでの腕の長さとの比によりてこの原理で拡大され、
出力端7aから取り出される。In such a configuration, when a voltage is applied to the actuator 2 from the lead wire 8, the actuator 2 undergoes an elongation displacement. This displacement is transmitted to the lever 4 via the movable fulcrum pin 5, and the lever 4 can be bent. It rotates counterclockwise in FIG. 4A with the flexible hinge 6 as a fulcrum. As a result, the displacement is caused by the arm length from the flexible hinge 6 to the movable fulcrum pin 5 and the output end 7 of the displacement output piece 7 from the bending portion of the flexible hinge 6.
It is enlarged by this principle by the ratio to the length of the arm up to a,
It is taken out from the output terminal 7a.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記従来構成において
は、アクチュエータ2の変位をレバー4に伝えるのに可
動支点ピン5を用い、またレバー4と可撓ヒンジ6とを
別体に構成している。そのため、部品点数が多く、また
組立性が悪くてコスト高を招いている。そこで、この発
明は、構成を簡単にして価格を安くした圧電アクチュエ
ータの変位拡大機構を提供することを目的とするもので
ある。In the above conventional structure, the movable fulcrum pin 5 is used to transmit the displacement of the actuator 2 to the lever 4, and the lever 4 and the flexible hinge 6 are formed separately. . Therefore, the number of parts is large and the assemblability is poor, resulting in an increase in cost. Therefore, an object of the present invention is to provide a displacement enlarging mechanism for a piezoelectric actuator which has a simplified configuration and is inexpensive.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、可撓ヒンジ、レバー及び円筒状の支点
を可撓支点板として板ばね材から一体形成するものであ
る。すなわち、この発明は、層型圧電素子からなるアク
チュエータと円筒状の支点部を介して当接するレバー
と、このレバーを支持する可撓ヒンジとからなり、前記
アクチュエータの変位をてこの原理で拡大して出力する
圧電アクチュエータの変位拡大機構において、互いに平
行な3つの脚部と、これら脚部の上端部間に渡る胴部と
からなる逆山形の平板な可撓支点板を板ばねから一体形
成して設け、この可撓支点板の左右の脚部を前記可撓ヒ
ンジとして、内側に前記積層型圧電素子が配置された逆
門形のケースの左右の脚部に固着し、またカール加工に
より半円筒状に形成した前記可撓支点板の中央脚部の先
端を前記支点部として、前記積層型圧電素子の上面に装
着した受け板の溝に当接させ、更に前記胴部を前記レバ
ーとして、この部分から前記アクチュエータの変位を取
り出すようにするものである(請求項1)。その場合、
前記可撓支点板の胴部を前記左右の脚部の付け根付近で
コ字形に折り曲げ、前記胴部の前記中央脚部両側部分を
前記可撓ヒンジとして捩じり変形させるように構成すれ
ば、ケース側壁の肉厚を薄くして小型化を図ることがで
きる(請求項2)。In order to achieve the above object, the present invention is to form a flexible hinge, a lever, and a cylindrical fulcrum as a flexible fulcrum plate integrally from a leaf spring material. That is, the present invention provides an actuator comprising a layer type piezoelectric element.
Lever that abuts the tuator via a cylindrical fulcrum
And a flexible hinge supporting this lever,
Enlarge and output the displacement of the actuator by leverage principle
In the displacement expansion mechanism of the piezoelectric actuator,
Three legs and a torso spanning between the upper ends of these legs
Inverted mountain-shaped flat flexible fulcrum plate made of leaf spring
And the left and right legs of the flexible fulcrum plate are
The reverse, in which the multilayer piezoelectric element is arranged inside
Fixed to the left and right legs of the gate-shaped case, and for curling
The tip of the central leg of the flexible fulcrum plate formed in a more semi-cylindrical shape
With the end as the fulcrum, it is mounted on the upper surface
Into contact with the groove of the receiving plate, and further,
The displacement of the actuator from this part
(Claim 1). In that case,
Place the torso of the flexible fulcrum plate near the base of the left and right legs.
Fold it into a U-shape,
If the flexible hinge is configured to be torsionally deformed, the thickness of the case side wall can be reduced and the size can be reduced (claim 2).
【0006】[0006]
【作用】可撓ヒンジ、レバー及び円筒状の支点が一部品
に集約されるので部品点数が減り、組立も簡単となると
ともに、可撓支点板は板ばね材のプレスによる抜き・曲
げ加工により成形可能なので、製作がきわめて簡単・安
価に行える。 [Action] flexible hinge, the lever and the cylindrical fulcrums are aggregated in one piece reduces the number of parts, the assembly also becomes easy
In both cases, the flexible fulcrum plate is punched and bent by pressing a leaf spring material.
Production is extremely simple and inexpensive
You can do it for a price.
【0007】[0007]
【実施例】以下、図1〜図4に基づいてこの発明の2つ
の実施例を説明する。なお、従来例と対応する部分には
同一の符号を用いるものとする。実施例1 図1〜図3はこの発明の基本的な実施例を示すもので、
図1は斜視図、図2の(A)は側面図、(B)はそのB
−B線に沿う断面図、図3は受け板の斜視図である。図
において、9は互いに平行な3つの脚部と、これら脚部
の上端部間に渡る胴部とからなる逆山形の可撓支点板
で、その左右の脚部を従来の可撓ヒンジ6に相当する可
撓ヒンジ部9a、胴部をレバー4に相当するレバー部9
b及び中央脚部を可動支点ピン5に相当する支点部9c
として、プレス成形により板ばね材から一体形成されて
いる。支点部9cはカール加工により半円筒状に形成さ
れている。可撓ヒンジ部9aの先端は両側に抜け止め用
の溝が施され、低融点合金からなるケース1の側壁1a
にインサート成形により固着されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Two embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that the same reference numerals are used for the portions corresponding to the conventional example. Embodiment 1 FIGS. 1 to 3 show a basic embodiment of the present invention.
1 is a perspective view, FIG. 2A is a side view, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line B, and FIG. 3 is a perspective view of the receiving plate. In the figure, 9 is three legs parallel to each other and these legs
A flexible fulcrum plate having an inverted mountain shape comprising a body portion extending between the upper ends of the flexible hinge portions 9a, the left and right legs of which are a flexible hinge portion 9a corresponding to the conventional flexible hinge 6, and the body portion of a lever corresponding to the lever 4. Part 9
b and a fulcrum 9c corresponding to the central fulcrum pin 5
As is integrally formed from a leaf spring material by press molding. The fulcrum 9c is formed in a semi-cylindrical shape by curling. The front end of the flexible hinge portion 9a is provided with grooves for retaining on both sides, and the side wall 1a of the case 1 made of a low melting point alloy.
Is fixed by insert molding.
【0008】上記構成の変位拡大作用は従来例と同様で
あり、アクチュエータ2の変位が支点部9cに加えられ
ると、可撓ヒンジ部9aが湾曲してレバー部9bが回動
し、支点部9cの円弧中心から可撓ヒンジ部9aまでの
腕の長さと可撓ヒンジ部9aの湾曲部からレバー部9b
の出力端までの腕の長さとの比により拡大される。ここ
で、図1に示すようにレバー部9bの出力端には取付穴
10があけられ、これを用いて図2では出力レバー11
が逆L字状に取り付けられている。これにより、出力レ
バー11の腕の長さの分だけ更に拡大された変位がその
出力端11aから得られる。また、図3に示すように、
支点部9cと接する受け板3の円弧溝3aの両端には支
点部9cの両端に当接するリブ3bが一体形成されてお
り、受け板3の位置ずれの防止が図られている。When the displacement of the actuator 2 is applied to the fulcrum 9c, the flexible hinge 9a bends and the lever 9b rotates, and the fulcrum 9c is displaced. The length of the arm from the center of the arc to the flexible hinge portion 9a and the bending portion of the flexible hinge portion 9a to the lever portion 9b
Is enlarged by the ratio to the arm length up to the output end. Here, as shown in FIG. 1, a mounting hole 10 is formed at the output end of the lever portion 9b.
Are mounted in an inverted L-shape. Thus, a displacement further enlarged by the length of the arm of the output lever 11 is obtained from the output end 11a. Also, as shown in FIG.
At both ends of the arc groove 3a of the receiving plate 3 in contact with the fulcrum 9c, ribs 3b abutting on both ends of the fulcrum 9c are integrally formed to prevent displacement of the receiving plate 3.
【0009】実施例2 図4は可撓ヒンジ部が捩じり変形するように構成した実
施例2を示す斜視図である。この実施例では、可撓支点
板9の胴部が左右の脚部の付け根付近でコ字形に折り曲
げられて固着部9dが形成され、可撓支点板9はこの固
着部9dがケース1の側壁に沿って固着されている。そ
して、可撓ヒンジ部9aは、胴部9bの中央脚部両側部
分に形成されている。この可撓ヒンジ部9aはレバー部
9bの回動に伴って捩じり変形する。このような構成に
よれば側壁1aの肉厚が薄くて済み、装置が小形化す
る。 Embodiment 2 FIG. 4 is a perspective view showing Embodiment 2 in which a flexible hinge portion is configured to be torsionally deformed. In this embodiment, the flexible fulcrum
The torso of the plate 9 is bent in a U-shape near the bases of the left and right legs to form a fixing portion 9d, and the fixing portion 9d of the flexible fulcrum plate 9 extends along the side wall of the case 1. It is fixed. The flexible hinge portion 9a is located on both sides of the center leg of the body portion 9b.
Is formed in minutes . The flexible hinge 9a is torsionally deformed with the rotation of the lever 9b. According to such a configuration, the thickness of the side wall 1a can be reduced, and the device can be downsized.
【0010】[0010]
【発明の効果】この発明によれば、可撓ヒンジ、レバー
及び円筒状の支点を可撓支点板として板ばね材から一体
形成したことにより、部品点数が少なくかつ組立が簡単
となるとともに、可撓支点板は板ばね材のプレスによる
抜き・曲げ加工により成形可能なので製作がきわめて簡
単・安価に行えるので装置の製作コストが安くなる。Effects of the Invention According to the present invention, the flexible hinge, by which is integrally formed from a plate spring material of the lever and a cylindrical fulcrum as flexible fulcrum plate, fewer parts and with the assembly is simplified, variable Flexible fulcrum plate is pressed by leaf spring material
Very easy to manufacture because it can be formed by punching and bending
Production cost of a single anchor can be performed for the apparatus becomes cheaper.
【図1】この発明の実施例1を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention.
【図2】(A)は図1の装置の側面図、(B)はそのB
−B線に沿う断面図である。2A is a side view of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG.
It is sectional drawing which follows the -B line.
【図3】図1における受け板の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a receiving plate in FIG. 1;
【図4】この発明の実施例2を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing Embodiment 2 of the present invention.
【図5】(A)は従来例の側面図、(B)はその正面図
である。5A is a side view of a conventional example, and FIG. 5B is a front view thereof.
2 アクチュエータ 9 可撓支点板 9a 可撓ヒンジ部 9b レバー部 9c 支点部 2 Actuator 9 Flexible fulcrum plate 9a Flexible hinge part 9b Lever part 9c Support point part
フロントページの続き (56)参考文献 実開 平2−113350(JP,U) 実開 昭64−24869(JP,U) 実開 昭63−135520(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 41/09 Continued on the front page (56) References JP-A 2-113350 (JP, U) JP-A-24-24869 (JP, U) JP-A 63-135520 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int) .Cl. 7 , DB name) H01L 41/09
Claims (2)
円筒状の支点部を介して当接するレバーと、このレバー
を支持する可撓ヒンジとからなり、前記アクチュエータ
の変位をてこの原理で拡大して出力する圧電アクチュエ
ータの変位拡大機構において、互いに平行な3つの脚部と、これら脚部の上端部間に渡
る胴部とからなる逆山形の平板な可撓支点板を板ばね材
から一体形成して設け、この可撓支点板の左右の脚部を
前記可撓ヒンジとして、内側に前記積層型圧電素子が配
置された逆門形のケースの左右の脚部に固着し、またカ
ール加工により半円筒状に形成した前記可撓支点板の中
央脚部の先端を前記支点部として、前記積層型圧電素子
の上面に装着した受け板の溝に当接させ、更に前記胴部
を前記レバーとして、この部分から前記アクチュエータ
の変位を取り出すようにした ことを特徴とする圧電アク
チュエータの変位拡大機構。1. A lever, which is in contact with an actuator comprising a laminated piezoelectric element via a cylindrical fulcrum, and a flexible hinge for supporting the lever, the displacement of the actuator is enlarged by leverage. In the displacement enlarging mechanism of the piezoelectric actuator that outputs, three legs parallel to each other and a bridge between upper ends of these legs are provided.
An inverted mountain-shaped flat flexible fulcrum plate consisting of
And the left and right legs of this flexible fulcrum plate
The laminated piezoelectric element is disposed inside as the flexible hinge.
To the left and right legs of the inverted gate-shaped case
Inside the flexible fulcrum plate formed into a semi-cylindrical shape by
The tip of the central leg is used as the fulcrum, and the laminated piezoelectric element is
Abut the groove of the receiving plate mounted on the upper surface of the
As the lever, from this part the actuator
A displacement enlarging mechanism for a piezoelectric actuator, wherein a displacement of the piezoelectric actuator is taken out .
付け根付近でコ字形に折り曲げ、前記胴部の前記中央脚
部両側部分を前記可撓ヒンジとして捩じり変形させるよ
うに構成したことを特徴とする請求項1記載の圧電アク
チュエータの変位拡大機構。2. The body of the flexible fulcrum plate is attached to the left and right legs.
Fold it into a U-shape near the base, and the center leg of the body
2. The displacement enlarging mechanism for a piezoelectric actuator according to claim 1 , wherein both side portions of the piezoelectric actuator are configured to be torsionally deformed as the flexible hinge .
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JP3260939A JP3052484B2 (en) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | Displacement enlargement mechanism of piezoelectric actuator |
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JPH0575173A JPH0575173A (en) | 1993-03-26 |
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JP3260939A Expired - Lifetime JP3052484B2 (en) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | Displacement enlargement mechanism of piezoelectric actuator |
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CN107968597A (en) * | 2017-12-10 | 2018-04-27 | 绍兴康健精密不锈钢有限公司 | A kind of actuator stator based on multistage amplification principle |
CN109215730B (en) * | 2018-10-15 | 2024-05-28 | 安徽理工大学 | Displacement reversing amplifying mechanism based on flexible hinge |
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1991
- 1991-09-12 JP JP3260939A patent/JP3052484B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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