JP3204398B2 - 機械的解除機構で使用されるアクチュエータ - Google Patents
機械的解除機構で使用されるアクチュエータInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2041—Beam type
- H10N30/2042—Cantilevers, i.e. having one fixed end
- H10N30/2044—Cantilevers, i.e. having one fixed end having multiple segments mechanically connected in series, e.g. zig-zag type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
- H01H71/10—Operating or release mechanisms
- H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
- H01H71/127—Automatic release mechanisms with or without manual release using piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive trip units
-
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- H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 サウンド（音声）および小さく且つ高精度の運動を生
じさせるために圧電磁器（ピエゾセラミック）構体が使
用されることはよく知られている。この圧電磁器構体の
より広い使用を制限している要因は、殆どの低コストお
よび妥当な中程度のコストによる製造時の許容公差が維
持できるレベルに比して運動のレベルがさらに小さいこ
とになる。精密な機械加工を使用すると、装置が法外に
高価により、より高い付加価値の用途に制限される。
じさせるために圧電磁器（ピエゾセラミック）構体が使
用されることはよく知られている。この圧電磁器構体の
より広い使用を制限している要因は、殆どの低コストお
よび妥当な中程度のコストによる製造時の許容公差が維
持できるレベルに比して運動のレベルがさらに小さいこ
とになる。精密な機械加工を使用すると、装置が法外に
高価により、より高い付加価値の用途に制限される。
圧電磁器装置の動きは多層構造を採用することにより
増大させることができるが、各層間にかなりの効率の低
下が生じ、また運動の利得は不釣り合いに大きな力の犠
牲を伴うものになる。信号発生および光の反射のような
適用例には、非常に薄い層を使用すれば、かなり大きな
運動を生じさせるとができるが、この方法は、負荷状態
で薄層部材が歪み、その効果が失われるために、摩擦や
他の力に打ち勝つ必要のある機構（メカニズム）では容
認できない。剛性の増幅用リンクを使用することは、ピ
ボットにおける損失がベンダコンポーネント（曲げ構成
材）の初期動作に比して大きいために許されない。従っ
て、目標は、力の損失を伴うことなく動き（運動）を拡
大し、動きと解放（リリース）機能を最少のピボットと
それに関連するリンク機構とを組合わせことにある。さ
らに、商業的に実現可能な機構を提供するために、装置
全体をコンパクトでしかも頑丈にする必要がある。
増大させることができるが、各層間にかなりの効率の低
下が生じ、また運動の利得は不釣り合いに大きな力の犠
牲を伴うものになる。信号発生および光の反射のような
適用例には、非常に薄い層を使用すれば、かなり大きな
運動を生じさせるとができるが、この方法は、負荷状態
で薄層部材が歪み、その効果が失われるために、摩擦や
他の力に打ち勝つ必要のある機構（メカニズム）では容
認できない。剛性の増幅用リンクを使用することは、ピ
ボットにおける損失がベンダコンポーネント（曲げ構成
材）の初期動作に比して大きいために許されない。従っ
て、目標は、力の損失を伴うことなく動き（運動）を拡
大し、動きと解放（リリース）機能を最少のピボットと
それに関連するリンク機構とを組合わせことにある。さ
らに、商業的に実現可能な機構を提供するために、装置
全体をコンパクトでしかも頑丈にする必要がある。
本発明によれば、単層の磁器（セラミック）および金
属構成内で動作面の大きな偏差を生じさせるために、２
個の磁器片で構成された２ブレード形（２枚羽根形）ア
クチュエータが設けられている。
属構成内で動作面の大きな偏差を生じさせるために、２
個の磁器片で構成された２ブレード形（２枚羽根形）ア
クチュエータが設けられている。
本発明をよりよく理解するために、その実施形態を添
付の図面に示す例を参照して説明する。
付の図面に示す例を参照して説明する。
図１は本発明によるアクチュエータの斜視図である。
図2A乃至図2Cはそれぞれ異なる作動（起動）状態にあ
る図１のアクチュエータを示す図である。
る図１のアクチュエータを示す図である。
図3Aおよび図3Bは図１のアクチュエータの好ましい使
用形態を説明する基本的な概略図である。
用形態を説明する基本的な概略図である。
図4A乃至図4Dは図１のアクチュエータの好ましい使用
形態を概略的に示す図である。
形態を概略的に示す図である。
図5A乃至図5Cは図４の実施形態で使用される各種の部
品を示す斜視図である。
品を示す斜視図である。
図６は本発明によるアクチュエータの他の形式を示す
斜視図である。
斜視図である。
図7Aおよび図7Bは本発明によるアクチュエータの一使
用例を示す図である。
用例を示す図である。
図８は本発明による複数のアクチュエータの使用例を
示す図である。
示す図である。
図９は本発明による複数のアクチュエータの構成を示
す図である。
す図である。
図１を参照すると、平面がＵ字形をなすように構成さ
れた２個のブレードからなる概して平坦な作動（アクチ
ュエータ）部材（アクチュエータ）（５）が設けられて
いる。アクチュエータの各ブレードは曲がり（弾性）部
分（10）と剛性部分（15）とからなる。剛性部分は材料
の厚みを変えること、図示のように端部を折り曲げるこ
と、あるいは強化断面形状のエンボスを施すこと、のい
ずれかの好ましい方法によって形成することができる。
曲がり部分は平行に示されているが、他の動きを生じさ
せるように角度がつけられていてもよい。各曲がり部分
（10）には圧電磁器材料（12、13）の片が適当な方法で
結合されており、適当な電源に接続されている。電源
は、一般にその材料に収縮を生じさせるのに丁度の大き
さであるが、誘電体特性を破壊するには不十分な短いパ
ルス電圧を放電することができるものである。現在の磁
器（セラミック）の技術に関して云えば、最大放電電圧
は材料のミリメートル（mm）当たり500V乃至1000Vであ
る。
れた２個のブレードからなる概して平坦な作動（アクチ
ュエータ）部材（アクチュエータ）（５）が設けられて
いる。アクチュエータの各ブレードは曲がり（弾性）部
分（10）と剛性部分（15）とからなる。剛性部分は材料
の厚みを変えること、図示のように端部を折り曲げるこ
と、あるいは強化断面形状のエンボスを施すこと、のい
ずれかの好ましい方法によって形成することができる。
曲がり部分は平行に示されているが、他の動きを生じさ
せるように角度がつけられていてもよい。各曲がり部分
（10）には圧電磁器材料（12、13）の片が適当な方法で
結合されており、適当な電源に接続されている。電源
は、一般にその材料に収縮を生じさせるのに丁度の大き
さであるが、誘電体特性を破壊するには不十分な短いパ
ルス電圧を放電することができるものである。現在の磁
器（セラミック）の技術に関して云えば、最大放電電圧
は材料のミリメートル（mm）当たり500V乃至1000Vであ
る。
圧電磁器材料は、ポーリング（結晶の軸を好ましい方
向に配向する）と称される製造処理期間中に電荷が与え
られる。この処理の結果、その材料の卵形の分子が電界
に応答して一方向に整列する。その結果、材料の寸法
は、電圧が印加された状態では、電圧が存在せず分子が
ランダムに配向している状態にあるときから変化する。
長さが幅よりも相当に大で且つ幅が深さ（厚み）よりも
大きい実質的に平板状の材料片は、このような状態の下
で伸長する。このような材料の平坦な部分を金属条片
（ストリップ）のような安定したベースに固定すること
により、伸長と収縮は、用途がよく知られているサーモ
スタットのバイメタルと全く同様に湾曲に変換される。
磁器（12）は第１の曲がり部分（10）の表面に接着さ
れ、磁器（13）は第２の曲がり部分（10）の裏面に接着
されており、このことにより曲がりが累加される。
向に配向する）と称される製造処理期間中に電荷が与え
られる。この処理の結果、その材料の卵形の分子が電界
に応答して一方向に整列する。その結果、材料の寸法
は、電圧が印加された状態では、電圧が存在せず分子が
ランダムに配向している状態にあるときから変化する。
長さが幅よりも相当に大で且つ幅が深さ（厚み）よりも
大きい実質的に平板状の材料片は、このような状態の下
で伸長する。このような材料の平坦な部分を金属条片
（ストリップ）のような安定したベースに固定すること
により、伸長と収縮は、用途がよく知られているサーモ
スタットのバイメタルと全く同様に湾曲に変換される。
磁器（12）は第１の曲がり部分（10）の表面に接着さ
れ、磁器（13）は第２の曲がり部分（10）の裏面に接着
されており、このことにより曲がりが累加される。
図示の実施例では、各条片の極性は、それぞれの同じ
極がブレードに接触するように定められており、このブ
レードが導電性材料で作られているときは充放電の過程
で１つの極として作用することができる。従って、条片
（スライス）の外表面は同じ極であるから、もし必要が
あれば電気的に接続することができる。この構成によ
り、磁器片は、その両端の電圧および極性に比例して共
に伸長と収縮を行なう。
極がブレードに接触するように定められており、このブ
レードが導電性材料で作られているときは充放電の過程
で１つの極として作用することができる。従って、条片
（スライス）の外表面は同じ極であるから、もし必要が
あれば電気的に接続することができる。この構成によ
り、磁器片は、その両端の電圧および極性に比例して共
に伸長と収縮を行なう。
アクチュエータの曲がり部分は、図１に示す装置の概
略的な側面を示す図2A乃至図2Cを参照して以下に説明す
るように動作する。
略的な側面を示す図2A乃至図2Cを参照して以下に説明す
るように動作する。
アクチュエータは端部の固定点（60）において適当な
静止した表面に固定されている。図2Aでは作動部分は付
勢されていない状態で示されているが、図2Bでは第１の
磁器（12）が収縮して第１の曲がり部材を湾曲させるた
めに電圧がこの第１の曲がり部材に印加されている。湾
曲部分の端部における変位は剛性部分によって拡大され
て初期変位（d1）が生じる。アクチュエータの第２の曲
がり部分は中間の湾曲（バイト）部分（35）によって第
１の曲がり部分に堅牢に接続されているから、第１の部
分のビームの端部と同じ角度であると仮定すると、直線
部分は湾曲の半径に対して接線方向にある。図2Cでは、
第２の磁器（13）の条片（スライス）にも同じ電圧が印
加されて、この脚も湾曲する。第２の脚の磁器はその組
立て構体（アッセンブリ）の他端上にあって、２つの歪
は加算されてＵ字条構体の自由端（85）に単一脚の場合
の２倍の最終変位（d2）を生じさせることができる。長
さの比を変えることによって特定の適用例に適合する力
と変位の種々のバランスをとることができる。
静止した表面に固定されている。図2Aでは作動部分は付
勢されていない状態で示されているが、図2Bでは第１の
磁器（12）が収縮して第１の曲がり部材を湾曲させるた
めに電圧がこの第１の曲がり部材に印加されている。湾
曲部分の端部における変位は剛性部分によって拡大され
て初期変位（d1）が生じる。アクチュエータの第２の曲
がり部分は中間の湾曲（バイト）部分（35）によって第
１の曲がり部分に堅牢に接続されているから、第１の部
分のビームの端部と同じ角度であると仮定すると、直線
部分は湾曲の半径に対して接線方向にある。図2Cでは、
第２の磁器（13）の条片（スライス）にも同じ電圧が印
加されて、この脚も湾曲する。第２の脚の磁器はその組
立て構体（アッセンブリ）の他端上にあって、２つの歪
は加算されてＵ字条構体の自由端（85）に単一脚の場合
の２倍の最終変位（d2）を生じさせることができる。長
さの比を変えることによって特定の適用例に適合する力
と変位の種々のバランスをとることができる。
上述のプロセスは絶対的な動きを生じさせるのではな
く、ビーム構体全体の剛性の変化である相対的な動きを
生じさせる。従って、自由端（85）の開始点および終了
点は偏位の面内における初期負荷によって決定される。
負荷を変化させるとビームに収縮（曲がり）を生じさせ
る。製造公差内での調和をとるために、アクチュエータ
を偏位の方向と直角に負荷する必要がある。
く、ビーム構体全体の剛性の変化である相対的な動きを
生じさせる。従って、自由端（85）の開始点および終了
点は偏位の面内における初期負荷によって決定される。
負荷を変化させるとビームに収縮（曲がり）を生じさせ
る。製造公差内での調和をとるために、アクチュエータ
を偏位の方向と直角に負荷する必要がある。
最も簡単な構成では、図3Aおよび3Bに示されているよ
うに、ピボット支持されたリンク（27）が設けられてお
り、そのリンクの長さは、アクチュエータ（５）が非付
勢状態にあるときは、図3Aに示すように負荷（29）を有
する単なる支持ビームとなる圧縮部材を形成するような
長さである。アクチュエータ（５）は、付勢時には先端
はビームの端部から離れるように移動し、図3Bに示すよ
うにビームはピボット（28）を中心として回転すること
ができる。この構成は動作するが、互に直角方向に配置
された構成部材を用いているため、嵩高になるという欠
点がある。
うに、ピボット支持されたリンク（27）が設けられてお
り、そのリンクの長さは、アクチュエータ（５）が非付
勢状態にあるときは、図3Aに示すように負荷（29）を有
する単なる支持ビームとなる圧縮部材を形成するような
長さである。アクチュエータ（５）は、付勢時には先端
はビームの端部から離れるように移動し、図3Bに示すよ
うにビームはピボット（28）を中心として回転すること
ができる。この構成は動作するが、互に直角方向に配置
された構成部材を用いているため、嵩高になるという欠
点がある。
メカニズム全体の大きさを縮小するために、別の構成
が図4A乃至4Dに示されている。これらの図面に示されて
いるように逆鉤（sear:シア）（90）が設けられてい
る。逆鉤（90）は任意の適当な方法で作られた軸（7
1）、この軸を中心として回転するつめ歯（73）、およ
び同様に軸（71）を中心として回転するトリガ面（74）
を有している。
が図4A乃至4Dに示されている。これらの図面に示されて
いるように逆鉤（sear:シア）（90）が設けられてい
る。逆鉤（90）は任意の適当な方法で作られた軸（7
1）、この軸を中心として回転するつめ歯（73）、およ
び同様に軸（71）を中心として回転するトリガ面（74）
を有している。
軸（71）は、スプリング（78）あるいは材料固有の屈
曲（湾曲）のような適当なエネルギ源によって位置Ａに
バイアスされた第１のバネ付きビーム（30）に結合され
ている。ここで、位置Ａをオフ（OFF）と称す。
曲（湾曲）のような適当なエネルギ源によって位置Ａに
バイアスされた第１のバネ付きビーム（30）に結合され
ている。ここで、位置Ａをオフ（OFF）と称す。
第１のビーム（30）と反対方向に作用し且つ第１のビ
ーム（30）よりも強いスプリングバイアス（42）を有す
る第２のバネ付きビーム（41）が設けられている。２つ
のビームが図4Bの位置を通過して旋回して結合すると、
２個のスプリングの合力によりピボット（旋回）ビーム
（30）を図4Cに示す位置Ｂに移動させる。図4Cの位置を
オン（ON）と称す。第２ビーム（41）はその構成部分と
して、図4Bに示すように逆鉤（90）上のつめ歯（73）の
下を通過するように位置決めされた戻り止め歯（75）を
具備している。
ーム（30）よりも強いスプリングバイアス（42）を有す
る第２のバネ付きビーム（41）が設けられている。２つ
のビームが図4Bの位置を通過して旋回して結合すると、
２個のスプリングの合力によりピボット（旋回）ビーム
（30）を図4Cに示す位置Ｂに移動させる。図4Cの位置を
オン（ON）と称す。第２ビーム（41）はその構成部分と
して、図4Bに示すように逆鉤（90）上のつめ歯（73）の
下を通過するように位置決めされた戻り止め歯（75）を
具備している。
図１に示す圧電磁器アクチュエータのような圧電磁器
アクチュエータ（５）が第２のバネ付きビーム（30）の
ピボット軸に対して半径方向に、回転軸の接線方向に、
且つその自由端（85）がビームの回転中心から遠い側に
位置するように、上記第２のバネ付きビーム（41）に固
定されている。図4Cに示す構成において、戻り止め歯
（75）は逆鉤の回転軸の前方にあり、アクチュエータチ
ップはその背後にあり、このことによって戻り止め歯
（75）は、アクチュエータ（５）の先端部（チップ）に
圧縮力を及ぼす回転を与える。アクチュエータ（５）の
構造は、上記の力はアクチュエータの脚を偏位あるいは
曲げるには小さすぎるようなものとされている。
アクチュエータ（５）が第２のバネ付きビーム（30）の
ピボット軸に対して半径方向に、回転軸の接線方向に、
且つその自由端（85）がビームの回転中心から遠い側に
位置するように、上記第２のバネ付きビーム（41）に固
定されている。図4Cに示す構成において、戻り止め歯
（75）は逆鉤の回転軸の前方にあり、アクチュエータチ
ップはその背後にあり、このことによって戻り止め歯
（75）は、アクチュエータ（５）の先端部（チップ）に
圧縮力を及ぼす回転を与える。アクチュエータ（５）の
構造は、上記の力はアクチュエータの脚を偏位あるいは
曲げるには小さすぎるようなものとされている。
図4Aにおいて、ピボットビーム（30）はビーム（41）
から離れており、従ってオフ位置にバイアスされてい
る。逆鉤（90）はスプリングによってピボットビームに
対してほゞ直角にバイアスされている。上記の構成に変
えて逆鉤（90）に、これを図4Bの状態に近づく位置に回
転させる補助カム面を設けることもできる。
から離れており、従ってオフ位置にバイアスされてい
る。逆鉤（90）はスプリングによってピボットビームに
対してほゞ直角にバイアスされている。上記の構成に変
えて逆鉤（90）に、これを図4Bの状態に近づく位置に回
転させる補助カム面を設けることもできる。
図4Bにおいて、第２のビーム（41）を、戻り止め歯
（75）が逆鉤（90）のつめ歯（73）上を通過するまで、
例えば手動であるいは他の駆動力（51）のような通常の
方法で押し下げる。回転軸からのトリガ面の半径方向の
距離は、その位置における逆鉤（90）の回転軸からアク
チュエータ（５）の先端部の自由端（85）までの距離よ
りも大である。戻り止め歯（75）がつめ歯（73）を充分
に通過して係合点に到達すると、逆鉤（90）は回転し、
アクチュエータ（５）の先端部の自由端（85）はトリガ
面（74）に当接し、上記逆鉤（90）が戻り止め歯（75）
の上方への通路を経てこの戻り止め歯を越えて回転する
のが防止される。
（75）が逆鉤（90）のつめ歯（73）上を通過するまで、
例えば手動であるいは他の駆動力（51）のような通常の
方法で押し下げる。回転軸からのトリガ面の半径方向の
距離は、その位置における逆鉤（90）の回転軸からアク
チュエータ（５）の先端部の自由端（85）までの距離よ
りも大である。戻り止め歯（75）がつめ歯（73）を充分
に通過して係合点に到達すると、逆鉤（90）は回転し、
アクチュエータ（５）の先端部の自由端（85）はトリガ
面（74）に当接し、上記逆鉤（90）が戻り止め歯（75）
の上方への通路を経てこの戻り止め歯を越えて回転する
のが防止される。
２個のビームを係合状態にするために使用された駆動
力を解放すると、このとき逆鉤（90）はトリガ面（74）
に当接するアクチュエータ（５）の存在により回転する
ことができないので、第２のビーム（41）のスプリング
（42）の力によって、両方のビームは平行四辺形作用に
より引き上げられる。このとき第１のビーム（30）はオ
ン状態にある。この状態が図4Cに示されている。
力を解放すると、このとき逆鉤（90）はトリガ面（74）
に当接するアクチュエータ（５）の存在により回転する
ことができないので、第２のビーム（41）のスプリング
（42）の力によって、両方のビームは平行四辺形作用に
より引き上げられる。このとき第１のビーム（30）はオ
ン状態にある。この状態が図4Cに示されている。
アクチュエータ（５）の先端部の自由端（85）がトリ
ガ面（74）との係合状態を解消するのに充分な程度に上
記アクチュエータ（５）が歪むことによって、メカニズ
ム（機構）は図4Dに示すように解放状態になり、逆鉤
（90）のつめ歯（73）は戻り止め歯（75）から外れて回
転することができ、メカニズム（機構）は解消（消失）
状態（図4A）になる。
ガ面（74）との係合状態を解消するのに充分な程度に上
記アクチュエータ（５）が歪むことによって、メカニズ
ム（機構）は図4Dに示すように解放状態になり、逆鉤
（90）のつめ歯（73）は戻り止め歯（75）から外れて回
転することができ、メカニズム（機構）は解消（消失）
状態（図4A）になる。
図は従来のピボット部分と剛性部分を示したが、これ
は説明のためにのみ示したものである。図5Aは、アクチ
ュエータ（５）、自由端（85）、“オン”スプリング4
2、および戻り止め歯（75）が薄い（シート状）金属板
を１回プレスすることによってどのように形成されるか
を示している。図5Bは、第１のビーム（30）とそのスプ
リング機能部（78）が別の単一の構成素子で作られるこ
とを示している。
は説明のためにのみ示したものである。図5Aは、アクチ
ュエータ（５）、自由端（85）、“オン”スプリング4
2、および戻り止め歯（75）が薄い（シート状）金属板
を１回プレスすることによってどのように形成されるか
を示している。図5Bは、第１のビーム（30）とそのスプ
リング機能部（78）が別の単一の構成素子で作られるこ
とを示している。
このような装置を電気的な保護の目的で使用する場合
は、ピボットビームは絶縁性のブリッジで結合された２
個の単一導電性ビームからなり、この導電性ビームに逆
鉤（90）が結合されていて、図5Cに示すように第１のビ
ーム（30）上に設けられた可動接点（33）と、そのメカ
ニズム（機構）自体に対する剛性部品をもつ回路基板あ
るいは成形板を含む適当な固定部分（非可動部分）上に
設けられた固定接点（34）とを有する通常の接点開閉手
段を構成している。
は、ピボットビームは絶縁性のブリッジで結合された２
個の単一導電性ビームからなり、この導電性ビームに逆
鉤（90）が結合されていて、図5Cに示すように第１のビ
ーム（30）上に設けられた可動接点（33）と、そのメカ
ニズム（機構）自体に対する剛性部品をもつ回路基板あ
るいは成形板を含む適当な固定部分（非可動部分）上に
設けられた固定接点（34）とを有する通常の接点開閉手
段を構成している。
圧電磁器アクチュエータ（５）とトリガ面となる自由
端（85）との間の境界面に接線角を導入することによ
り、アッセンブリは本質的に不安定になる可能性があ
り、ビームを剛性化し、また装置をリセットするように
圧電磁器素子に力を加える必要がある。
端（85）との間の境界面に接線角を導入することによ
り、アッセンブリは本質的に不安定になる可能性があ
り、ビームを剛性化し、また装置をリセットするように
圧電磁器素子に力を加える必要がある。
図６に示すようにフォーク状部分または脚の数を増や
すことにより図１に示す装置をさらに丈夫に作ることが
できる。
すことにより図１に示す装置をさらに丈夫に作ることが
できる。
図１の場合と同様に、アクチュエータは薄い（シート
状）金属板あるいは同様な強固な材料からプレスにより
形成される。図１と図６で同一あるいは類似の部品には
同じ参照番号を使用し、それに関する詳細な説明は省略
する。敢えて云えば、自由端（85）は長方形の構体の一
端の壁として形成されており、その構体の側壁は２つの
舌状体（62）によって形成されており、その舌状体（6
2）の反対側の端部壁は図１に関して述べた方法で参照
番号（15）によって示すように強化されている。
状）金属板あるいは同様な強固な材料からプレスにより
形成される。図１と図６で同一あるいは類似の部品には
同じ参照番号を使用し、それに関する詳細な説明は省略
する。敢えて云えば、自由端（85）は長方形の構体の一
端の壁として形成されており、その構体の側壁は２つの
舌状体（62）によって形成されており、その舌状体（6
2）の反対側の端部壁は図１に関して述べた方法で参照
番号（15）によって示すように強化されている。
中央の舌状体（63）の端部の固定点（60）は前述の実
施例と同様に固定されているが、この場合は、中央の舌
状体（63）は側壁を形成する舌状体（62）よりも短い。
側壁を形成する２個の舌状体（62）上の圧電磁器装置
（13）は装置の同じ面上にあるが、中央の舌状体（63）
上の圧電磁器装置（12）は反対側の面上にあることがわ
かる。
施例と同様に固定されているが、この場合は、中央の舌
状体（63）は側壁を形成する舌状体（62）よりも短い。
側壁を形成する２個の舌状体（62）上の圧電磁器装置
（13）は装置の同じ面上にあるが、中央の舌状体（63）
上の圧電磁器装置（12）は反対側の面上にあることがわ
かる。
この構成は双方向性の動作が可能で、図１に示すアク
チュエータよりもより高い剛性をもたせることができ
る。
チュエータよりもより高い剛性をもたせることができ
る。
図１、図５および図６に示すアクチュエータ装置は適
当な任意の電気−機械装置で使用することができ、その
幾つかの可能な電気−機械装置について説明する。適当
なものとして図１、図５および図６に示すようなアクチ
ュエータ装置が組み込まれているものと仮定する。
当な任意の電気−機械装置で使用することができ、その
幾つかの可能な電気−機械装置について説明する。適当
なものとして図１、図５および図６に示すようなアクチ
ュエータ装置が組み込まれているものと仮定する。
先ず第１に図7Aと図7Bを参照する。これらの図には接
地事故電流検出器（GFCI）という別名で知られている残
留電流装置（RCD）の基本的な構成が概略的に示されて
いる。ここでは圧電アクチュエータ装置は参照番号（7
0）で示されている。
地事故電流検出器（GFCI）という別名で知られている残
留電流装置（RCD）の基本的な構成が概略的に示されて
いる。ここでは圧電アクチュエータ装置は参照番号（7
0）で示されている。
この機構（メカニズム）は支持面（81）を含み、この
支持面（81）を貫通してプランジャー（83）を有する押
しボタン（72）形式のセット部が伸びている。押しボタ
ン（72）はスプリング（94）によって上方にバイアスさ
れている。
支持面（81）を貫通してプランジャー（83）を有する押
しボタン（72）形式のセット部が伸びている。押しボタ
ン（72）はスプリング（94）によって上方にバイアスさ
れている。
プランジャー（83）の端部にはラッチ部（84）（図7B
にさらに詳細に示されている）が設けられており、該ラ
ッチ部は回転可能に取付けられたビーム（76）の端部で
対応するラッチ部（95）と係合している。ビーム（76）
はスプリング（77）によって押しボタン（72）に与えら
れたバイアスの方向と反対方向に支持面（81）から離れ
る方向にバイアスが与えられている。
にさらに詳細に示されている）が設けられており、該ラ
ッチ部は回転可能に取付けられたビーム（76）の端部で
対応するラッチ部（95）と係合している。ビーム（76）
はスプリング（77）によって押しボタン（72）に与えら
れたバイアスの方向と反対方向に支持面（81）から離れ
る方向にバイアスが与えられている。
圧電アクチュエータ（70）はラッチ部（95）に固定さ
れており、またアクチュエータ（70）の自由端（85）の
開孔（80）（図7B）がラッチ部（84）の端部の突起（9
1）を受入れるように位置するように配置されている。
れており、またアクチュエータ（70）の自由端（85）の
開孔（80）（図7B）がラッチ部（84）の端部の突起（9
1）を受入れるように位置するように配置されている。
ラッチ部（84）と（95）は表面（84A）および（95A）
によって相互に係合し、接触面の角度αはスプリング
（94）と（77）によりバースト力（Ｈ）が生成されるよ
うな角度である。この力（Ｈ）はアクチュエータ（70）
からピン（91）に作用するアクチュエータ（70）によっ
て妨げられ、アクチュエータの端部（85）は図7Aの矢印
（Ｉ）の方向に移動しなければならず、このことは圧電
磁器アクチュエータ（70）を適当に付勢、消勢すること
によって達成される。
によって相互に係合し、接触面の角度αはスプリング
（94）と（77）によりバースト力（Ｈ）が生成されるよ
うな角度である。この力（Ｈ）はアクチュエータ（70）
からピン（91）に作用するアクチュエータ（70）によっ
て妨げられ、アクチュエータの端部（85）は図7Aの矢印
（Ｉ）の方向に移動しなければならず、このことは圧電
磁器アクチュエータ（70）を適当に付勢、消勢すること
によって達成される。
RCDあるいはリレーの場合には、可動接点はプランジ
ャー（83）の動きに応答して、プランジャーの延長部に
取り付けられて直接に、あるいは適当な機構を介して間
接的に移動させられる。
ャー（83）の動きに応答して、プランジャーの延長部に
取り付けられて直接に、あるいは適当な機構を介して間
接的に移動させられる。
スプリング（77）はビーム（76）に使用されている材
料固有の弾性の形のものでよい。
料固有の弾性の形のものでよい。
図１のアクチュエータを使用した他の装置が図８に示
されている。これはアクチュエータ（５）の自由端（8
5）の動きを機械的にどのようにして拡大することがで
きたかを示している。
されている。これはアクチュエータ（５）の自由端（8
5）の動きを機械的にどのようにして拡大することがで
きたかを示している。
この場合、適当な支持体（82）に固定点（60）におい
て固定された２個のアクチュエータ（５）が存在し、各
アクチュエータの自由端（85）は反対方向に移動するよ
うに配列されている。支持体（82）にピボット軸（86）
が設けられており、このピボット軸（86）に２個のアー
ム（87）が取り付けられている。アーム（87）はアクチ
ュエータ（５）の自由端（85）と係合するように配置さ
れたカム面（88）を具備している。
て固定された２個のアクチュエータ（５）が存在し、各
アクチュエータの自由端（85）は反対方向に移動するよ
うに配列されている。支持体（82）にピボット軸（86）
が設けられており、このピボット軸（86）に２個のアー
ム（87）が取り付けられている。アーム（87）はアクチ
ュエータ（５）の自由端（85）と係合するように配置さ
れたカム面（88）を具備している。
アクチュエータ（５）を同時に付勢すると、２個のア
ーム（87）をグリッピング作用により互に対向する方向
に移動させる。これらのアームは、スプリングの力によ
って与えられるバイアスによって、あるいはアクチュエ
ータ（５）を反対方向に付勢することによって開（オー
プン）状態に戻ることができる。
ーム（87）をグリッピング作用により互に対向する方向
に移動させる。これらのアームは、スプリングの力によ
って与えられるバイアスによって、あるいはアクチュエ
ータ（５）を反対方向に付勢することによって開（オー
プン）状態に戻ることができる。
上述の構成のアクチュエータは、図９に示された配列
によって例示されたような単純で価格的に有利な態様で
多出力アクチュエータ装置を提供するのに有効である。
この例では、概して同一形状の多数のアクチュエータ
が、その固定端（50）でストリップ（52）の長さ方向に
沿って互に結合されて構成されている。各アクチュエー
タの自由端（85）は、紙面に入り込む方向および／また
は紙面から出る方向に個々に動くことができる。
によって例示されたような単純で価格的に有利な態様で
多出力アクチュエータ装置を提供するのに有効である。
この例では、概して同一形状の多数のアクチュエータ
が、その固定端（50）でストリップ（52）の長さ方向に
沿って互に結合されて構成されている。各アクチュエー
タの自由端（85）は、紙面に入り込む方向および／また
は紙面から出る方向に個々に動くことができる。
ストリップ（52）は、アクチュエータ装置が設置され
る使用状態に基づく任意の適当な態様で上記アクチュエ
ータ装置を取付けるために使用される。例えば、ストリ
ップ（52）は、アクチュエータの端部が自由空間にある
ように、点線（54）によって示すようにアクチュエータ
の２個の固定されたアーム上の位置で折り曲げることが
できる。
る使用状態に基づく任意の適当な態様で上記アクチュエ
ータ装置を取付けるために使用される。例えば、ストリ
ップ（52）は、アクチュエータの端部が自由空間にある
ように、点線（54）によって示すようにアクチュエータ
の２個の固定されたアーム上の位置で折り曲げることが
できる。
２個のこのような装置を互に反対方向に配置すると、
図８に示すグリッパと同様な多数のグリッパを形成する
ことができる。
図８に示すグリッパと同様な多数のグリッパを形成する
ことができる。
アクチュエータの基本的な構成は、異なる目的のため
に異なる設計による電気的に制御される多数のアクチュ
エータを提供できることは明らかである。アクチュエー
タは薄い（シート状）金属板をプレスして作ることがで
きるから、異なる形式のアクチュエータを形成すること
ができるし、異なる組合わせのアクチュエータを形成す
ることもできる。例えば、２個のアクチュエータを２方
向の動きの制御を行うために構成することができる。
に異なる設計による電気的に制御される多数のアクチュ
エータを提供できることは明らかである。アクチュエー
タは薄い（シート状）金属板をプレスして作ることがで
きるから、異なる形式のアクチュエータを形成すること
ができるし、異なる組合わせのアクチュエータを形成す
ることもできる。例えば、２個のアクチュエータを２方
向の動きの制御を行うために構成することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 41/08
Claims (12)
- 【請求項１】表裏の主表面を有する実質的にＵ字形の平
面をなす平坦な基板からなり、上記基板は湾曲した結合
部分（35）と、この結合部分の各端部から平行に伸びる
第１および第２のブレード（10）とを有し、第１のブレ
ードの一方の主表面上にその長さ方向の一部に第１の圧
電磁器材料（12）が設けられており、第２のブレードの
他方の主表面上にその長さ方向の一部に第２の圧電磁器
材料（13）が設けられているアクチュエータ（５）であ
って、上記第１のブレードの上記湾曲した結合部分（3
5）から遠い自由端（60）は上記アクチュエータを取付
けるための取付け部を構成しており、上記第２のブレー
ドの上記湾曲した結合部分から遠い自由端（85）上記ア
クチュエータの作動部分を構成している、上記圧電磁器
材料が電気的に付勢されるアクチュエータ。 - 【請求項２】湾曲した結合部分（35）は剛性を持つ構造
とされていることを特徴とする、請求項１に記載の圧電
磁器材料が電気的に付勢されるアクチュエータ。 - 【請求項３】湾曲した結合部分（35）は、この結合部分
の材料の厚みを変えることにより、この結合部分の縁部
を折り曲げることにより、あるいはこの結合部分に強化
断面形状のエンボスを施すことにより剛性を持つ構造と
されていることを特徴とする、請求項２に記載の圧電磁
器材料が電気的に付勢されるアクチュエータ。 - 【請求項４】アクチュエータの作動部分を形成する自由
端（85）は剛性を持つ剛性とされていることを特徴とす
る、請求項１に記載の圧電磁器材料が電気的に付勢され
るアクチュエータ。 - 【請求項５】アクチュエータの作動部分を形成する自由
端（85）は、この自由端の材料の厚みを変えることによ
り、この自由端の縁部を折り曲げることにより、あるい
はこの自由端に強化断面形状のエンボスを施すことによ
り剛性を持つ構造とされていることを特徴とする、請求
項４に記載の圧電磁器材料が電気的に付勢されるアクチ
ュエータ。 - 【請求項６】表裏の主表面を有する実質的に長方形のフ
レーム構造をなす平坦な基板からなり、中央の細長い第
１の舌状部（63）とこの第１の舌状部を取り囲み且つ第
１の舌状部と平行に伸びる１対の第２の舌状部（62、6
2）とを有し、上記第１の舌状部（63）の一端は上記第
２の舌状部（62、62）の各一端と上記フレーム構造の一
端において互いに結合されており、上記第２の舌状部の
各他端は上記フレーム構造の他端（85）において互いに
結合されており、上記第１の舌状部の一方の主表面上に
その長さ方向の一部に第１の圧電磁器材料（12）が設け
られており、上記第２の舌状部の各他方の主表面上にそ
の長さ方向の一部に第２の圧電磁器材料（13）が設けら
れたアクチュエータであって、 上記第１の舌状部（63）の他端（60）は上記アクチュエ
ータを取付けるための取付け部を構成しており、上記第
２の舌状部の各端部を互いに結合する上記フレーム構造
の他端（85）は上記アクチュエータの作動部分を形成し
ている、上記圧電磁器材料が電気的に付勢されることに
より上記舌状部が変形する、圧電磁器材料が電気的に付
勢されるアクチュエータ。 - 【請求項７】フレーム構造の一端部および他端部は剛性
を持つ構造とされていることを特徴とする、請求項６に
記載の圧電磁器材料が電気的に付勢されるアクチュエー
タ。 - 【請求項８】フレーム構造の一端部および他端部は、そ
れぞれの縁部を折り曲げることにより剛性を持つ構造と
されていることを特徴とする、請求項７に記載の圧電磁
器材料が電気的に付勢されるアクチュエータ。 - 【請求項９】請求項１に記載の複数個のアクチュエータ
が、各アクチュタの一方のブレードの自由端（60）を、
共通の取付け部を形成するレール（90）にその長さ方向
に沿って結合することにより並列に配列されていること
を特徴とする、各アクチュエータに設けられた圧電磁器
材料が電気的に付勢されるアクチュエータ装置。 - 【請求項１０】共通のレール（90）に結合された各ブレ
ードは、その各ブレードと上記レールとの接続部から離
れた位置（91）で折り曲げられており、それによって個
々のアクチュエータの作動部分（85）は自由空間にある
ことを特徴とする、請求項９に記載の各アクチュエータ
に設けられた圧電磁器材料が電気的に付勢されるアクチ
ュエータ。 - 【請求項１１】第１のラッチされた位置から第２の休止
位置に移動するようにバイアス手段（78）によって動作
させられる第１の部材（30）と、該第１の部材（30）を
上記第１のラッチされた位置に保持するための保持手段
（５、41、75）とを含み、 上記保持手段（５、41、75）は、電気的に付勢されると
上記第１の部材（30）を釈放するように配置された請求
項１乃至10のいずれかに記載の圧電磁器材料が電気的に
付勢されるアクチュエータ（５）を含む、ラッチ機構。 - 【請求項１２】グリップを構成するように互いに対向し
て配置された１対のレバー素子（87、87）と、 上記１対のレバー素子の各々と係合するように配置され
た、圧電磁器材料が電気的に付勢される請求項１乃至10
のいずれかに記載の１対のアクチュエータ（５）とを含
み、 上記１対のアクチュエータはその圧電磁器材料が電気的
に付勢、消勢されるとそれぞれ互いに反対方向に動作し
て上記１対のレバー素子を閉グリップ状態、開解放状態
とするように上記１対のレバー素子に作用する、 電気的に制御されるグリップ装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9704769.0A GB9704769D0 (en) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | Low component count release mechanism |
| GB9704769.0 | 1997-03-07 | ||
| PCT/GB1998/000670 WO1998040917A1 (en) | 1997-03-07 | 1998-03-06 | Low component count release mechanism |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000509919A JP2000509919A (ja) | 2000-08-02 |
| JP3204398B2 true JP3204398B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=10808877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53933998A Expired - Fee Related JP3204398B2 (ja) | 1997-03-07 | 1998-03-06 | 機械的解除機構で使用されるアクチュエータ |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3204398B2 (ja) |
| KR (1) | KR100614854B1 (ja) |
| CN (1) | CN1223019C (ja) |
| AT (1) | ATE256342T1 (ja) |
| AU (1) | AU724314B2 (ja) |
| CA (1) | CA2283475C (ja) |
| DE (1) | DE69820420T2 (ja) |
| ES (1) | ES2212275T3 (ja) |
| GB (1) | GB9704769D0 (ja) |
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| WO (1) | WO1998040917A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB9908927D0 (en) * | 1999-04-19 | 1999-06-16 | Pbt Limited | Electrically actuated mechanical release mechanism |
| JP2002542584A (ja) | 1999-04-19 | 2002-12-10 | ピービーティー（アイピー）リミテッド | 統合型の電気駆動機械的開放機構 |
| GB9908930D0 (en) * | 1999-04-19 | 1999-06-16 | Pbt Limited | Active material low power electrical switching mechanism |
| IT1314357B1 (it) * | 1999-12-31 | 2002-12-09 | Abb Ricerca Spa | Interruttore di potenza di bassa tensione avente funzionalita'migliorate |
| US6642832B2 (en) * | 2000-12-08 | 2003-11-04 | Texas Instruments Incorporated | ARC responsive thermal circuit breaker |
| GB0113350D0 (en) * | 2001-06-01 | 2001-07-25 | Pbt Ip Ltd | A rotary actuator mechanism |
| GB0203897D0 (en) * | 2002-02-19 | 2002-04-03 | Pbt Ip Ltd | Low cost actuator with 2 dimensional motion |
| US20070001543A1 (en) * | 2003-02-28 | 2007-01-04 | Simon Powell | Method and apparatus for electrically controlling the stroke of a mechanical member |
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| US7157831B2 (en) * | 2004-09-30 | 2007-01-02 | Quality Research, Development & Consulting, Inc. | Energy efficient vibration driven motor |
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| GB2433174A (en) * | 2005-12-07 | 2007-06-13 | New Transducers Ltd | Exciter for a bending wave distributed mode loudspeaker |
| GB2434851A (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-08 | Pbt | A vibration resistant release mechanism |
| CN102342014B (zh) * | 2009-04-17 | 2014-05-07 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 促动器元件及输入装置 |
| CN101908815B (zh) * | 2009-06-02 | 2015-04-08 | 易音特电子株式会社 | 双模振动器 |
| FR2968361B1 (fr) * | 2010-12-06 | 2014-11-21 | Arveni | Dispositif mecanique pour l'application d'une impulsion mecanique |
| KR101640445B1 (ko) * | 2014-10-01 | 2016-07-18 | 주식회사 엠플러스 | 진동발생장치 |
| FR3069739B1 (fr) * | 2017-07-27 | 2019-08-30 | Centre National De La Recherche Scientifique | Dispositif d'actionnement amplificateur de mouvement |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS51114051A (en) * | 1975-03-31 | 1976-10-07 | Noto Denshi Kogyo Kk | Tuning fork vibrator |
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