JP6082494B1 - Actuator - Google Patents

Actuator Download PDF

Info

Publication number
JP6082494B1
JP6082494B1 JP2016187368A JP2016187368A JP6082494B1 JP 6082494 B1 JP6082494 B1 JP 6082494B1 JP 2016187368 A JP2016187368 A JP 2016187368A JP 2016187368 A JP2016187368 A JP 2016187368A JP 6082494 B1 JP6082494 B1 JP 6082494B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
driving
displacement
drive
plate support
driver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016187368A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018057083A (en
Inventor
金沢 和男
和男 金沢
伸行 橋爪
伸行 橋爪
Original Assignee
株式会社シーアイエス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社シーアイエス filed Critical 株式会社シーアイエス
Priority to JP2016187368A priority Critical patent/JP6082494B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6082494B1 publication Critical patent/JP6082494B1/en
Publication of JP2018057083A publication Critical patent/JP2018057083A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

【課題】簡単な部品を用いて、物品を所望の治具等に、精緻な位置決めを伴う固定を実現する、アクチュエータを提供する。【解決手段】バネ性を有する駆動方向変換部を備えるアクチュエータに圧電素子を組み込むことで、正確な変位を対象物に与えた状態で、電圧の供給を止めても所定時間内にその変位を維持することができる。【選択図】図1An actuator is provided that realizes fixing of an article to a desired jig or the like with precise positioning using simple parts. By incorporating a piezoelectric element into an actuator having a drive direction conversion section having spring properties, the displacement is maintained within a predetermined time even when the supply of voltage is stopped with an accurate displacement applied to the object. can do. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、アクチュエータに関する。より詳細には、目的となる物品に対し、正確な変位量の変位を与えるアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator. More specifically, the present invention relates to an actuator that gives an accurate displacement amount to a target article.

工場等の製造現場において、製造対象となる物品を、所定の治具に固定して、ベルトコンベア等の搬送装置で搬送したい場合がある。治具における物品の固定方法は、バネ性を有する部材を用いる、電磁石を用いる等、様々な方法が考えられる。   In a manufacturing site such as a factory, there is a case where an article to be manufactured is fixed to a predetermined jig and transported by a transport device such as a belt conveyor. As a method for fixing the article in the jig, various methods such as using a member having a spring property or using an electromagnet can be considered.

特許文献1には、本発明に一部関係すると思われる技術として、圧電素子を用いたアクチュエータ及びこれを用いた位置決め装置の技術内容が開示されている。   Patent Document 1 discloses the technical contents of an actuator using a piezoelectric element and a positioning device using the same as a technique that seems to be partly related to the present invention.

特開2014−023266号公報JP 2014-023266 A

例えば、半導体ウェハを搬送用治具に固定した上で、平面上の位置を微調整する等、物品を治具に固定させるだけでなく、精緻な位置決めを要求する用途がある。
単に物品を治具に固定させるだけであれば、バネや電磁石等、所望の力を発生する手段を用いればよい。しかし、物品に対し、単純に治具に固定させるだけでなく、精緻な位置決めを伴う場合、前述のバネや電磁石では、位置決めを実現することができない。
For example, there are uses that not only fix the article to the jig but also require precise positioning, such as fine adjustment of the position on the plane after the semiconductor wafer is fixed to the transfer jig.
If the article is simply fixed to the jig, means for generating a desired force such as a spring or an electromagnet may be used. However, in addition to simply fixing the article to the jig, if it is accompanied by precise positioning, positioning cannot be realized with the aforementioned spring or electromagnet.

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、簡単な部品を用いて、物品を所望の治具等に、精緻な位置決めを伴う固定を実現する、アクチュエータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an actuator that realizes fixation with precise positioning of an article to a desired jig or the like using simple parts.

上記課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、電圧源から接続及び切断が可能な圧電素子と、圧電素子を圧入され、圧電素子の変位に連れて長手方向に変位する第一駆動体と、第一駆動体の両側面に設けられ、第一駆動体の、長手方向の変位を、長手方向に直交する方向の変位に変換する第二駆動体と、第二駆動体の一辺に固定されて対象物に変位を与える天板と、第二駆動体の他辺に固定されて対象物に変位を与える底板とを具備する。   In order to solve the above-described problems, an actuator of the present invention includes a piezoelectric element that can be connected and disconnected from a voltage source, a first driver that is press-fitted with the piezoelectric element and is displaced in the longitudinal direction as the piezoelectric element is displaced. A second driving body that is provided on both side surfaces of the first driving body and converts a displacement in the longitudinal direction of the first driving body to a displacement in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and is fixed to one side of the second driving body. A top plate that applies displacement to the object, and a bottom plate that is fixed to the other side of the second driver and applies displacement to the object.

本発明により、簡単な部品を用いて、物品を所望の治具等に、精緻な位置決めを伴う固定を実現する、アクチュエータを提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide an actuator that realizes fixing with precise positioning of an article to a desired jig or the like using simple parts.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の第一の実施形態に係るアクチュエータの外観斜視図である。1 is an external perspective view of an actuator according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第一の実施形態に係るアクチュエータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the actuator which concerns on 1st embodiment of this invention. 圧電素子が圧入された第一駆動体の外観斜視図と、第一駆動体を第二駆動体で挟み込んだ状態の外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of a first drive body into which a piezoelectric element is press-fitted, and an external perspective view of a state in which the first drive body is sandwiched between second drive bodies. 第二駆動体を天板及び底板で挟み込んだ状態の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the state which inserted | pinched the 2nd drive body with the top plate and the baseplate. 第一駆動体の上面図と、一部拡大図と、圧電素子によって歪が生じた状態における一部拡大図である。FIG. 4 is a top view of the first driver, a partially enlarged view, and a partially enlarged view in a state where distortion is caused by the piezoelectric element. 第二駆動体の正面図と、第二駆動体の正面図と、中心近傍部分の一部拡大図と、中心近傍部分の、圧電素子によって歪が生じた状態における一部拡大図と、端部近傍部分の一部拡大図と、端部近傍部分の、圧電素子によって歪が生じた状態における一部拡大図である。Front view of the second driving body, front view of the second driving body, a partially enlarged view of the vicinity of the center, a partially enlarged view of the vicinity of the center in a state where distortion is caused by the piezoelectric element, and an end portion FIG. 4 is a partially enlarged view of a vicinity portion and a partially enlarged view of a portion in the vicinity of an end portion in a state where distortion is caused by a piezoelectric element. アクチュエータ駆動装置のブロック図である。It is a block diagram of an actuator drive device. PWMドライバの回路図である。It is a circuit diagram of a PWM driver. 圧電素子単体にDC100Vを印加した後、電圧の印加を止めて、その変位を時間経過と共に観察した表と、その表に基づく折れ線グラフである。It is the line graph based on the table | surface which applied the voltage 100V to the piezoelectric element single-piece | unit, stopped applying the voltage, and observed the displacement with time passage, and the table | surface. 本発明の第二の実施形態に係る、アクチュエータに使用する第二駆動体の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the 2nd drive body used for an actuator based on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態に係る第二駆動体の正面図と、一部拡大図と、駆動方向変換部の拡大図と、駆動方向変換部の動作原理図である。It is the front view of the 2nd drive body which concerns on 2nd embodiment of this invention, a partial enlarged view, the enlarged view of a drive direction conversion part, and the operation principle figure of a drive direction conversion part.

[第一の実施形態:アクチュエータ101の外観と構成]
図1は、本発明の第一の実施形態に係るアクチュエータ101の外観斜視図である。
図2は、本発明の第一の実施形態に係るアクチュエータ101の分解斜視図である。
図3Aは、圧電素子が圧入された第一駆動体の外観斜視図である。
図3Bは、第一駆動体を第二駆動体で挟み込んだ状態の外観斜視図とである。
図4は、第二駆動体を天板及び底板で挟み込んだ状態の外観斜視図である。
図2、図3A、図3B及び図4は、アクチュエータ101の組立工程を説明する図でもある。
なお、図面の都合上、八角形で描かれている穴は、実際は円形である。
[First Embodiment: Appearance and Configuration of Actuator 101]
FIG. 1 is an external perspective view of an actuator 101 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the actuator 101 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3A is an external perspective view of the first drive body into which the piezoelectric element is press-fitted.
Figure 3B is a perspective view of a sandwiched state of the first driving member by the second driver.
FIG. 4 is an external perspective view of a state in which the second driving body is sandwiched between the top plate and the bottom plate.
2, FIG. 3A, FIG. 3B and FIG. 4 are also diagrams for explaining the assembly process of the actuator 101. FIG.
For convenience of drawing, the hole drawn in an octagon is actually a circle.

図1に示すように、アクチュエータ101は、薄い平板状の形状である。リード線102に電圧を印加すると、第二駆動体103、104が変形する。この第二駆動体103、104の変形によって、天板105が紙面の上方向に、底板106が紙面の下方向に僅かに駆動される。
図2に示すように、アクチュエータ101は、中心に配置される第一駆動体201の両脇に、面対称に形成された第二駆動体103、104がそれぞれ配置され、第二駆動体103、104の両側面にそれぞれ天板105と底板106が配置される。そして、第一駆動体201のスロット201a、201bに圧入される圧電素子202a、202bを除く全てのパーツが、ステンレスで形成されている。なお、アクチュエータ101を構成する材料は、剛性と弾性を有することが求められる。したがって、ステンレスの他、クロムモリブデン鋼等が利用可能な材料として考えられる。
As shown in FIG. 1, the actuator 101 has a thin flat plate shape. When a voltage is applied to the lead wire 102, the second driving bodies 103 and 104 are deformed. Due to the deformation of the second driving bodies 103 and 104, the top plate 105 is driven slightly upward in the drawing and the bottom plate 106 is slightly driven downward in the drawing.
As shown in FIG. 2, the actuator 101 is provided with second drive bodies 103 and 104 that are formed symmetrically on both sides of the first drive body 201 disposed at the center. A top plate 105 and a bottom plate 106 are disposed on both side surfaces of 104, respectively. All parts except the piezoelectric elements 202a and 202b press-fitted into the slots 201a and 201b of the first driver 201 are made of stainless steel. Note that the material constituting the actuator 101 is required to have rigidity and elasticity. Therefore, in addition to stainless steel, chromium molybdenum steel and the like are considered as usable materials.

図2及び図3Aに示すように、先ず、圧電素子202a、202bは第一駆動体201のスロット201a、201bに圧入される。
第一駆動体201は、電圧を印加された圧電素子202a、202bが変形した際に生じる力を、自身の変形として反映させ、第二駆動体103、104に伝達する。
As shown in FIGS. 2 and 3A, first, the piezoelectric elements 202a and 202b are press-fitted into the slots 201a and 201b of the first driver 201.
The first driver 201 reflects the force generated when the piezoelectric elements 202a and 202b to which the voltage is applied is deformed as its deformation and transmits the force to the second drivers 103 and 104.

図3A及び図3Bに示すように、第一駆動体201の脇に設けられる、ネジ穴である中心穴201c、第一駆動穴201d、第二駆動穴201e、第三駆動穴201f、第四駆動穴201gは、それぞれ第二駆動体103の中心穴103c、第一駆動穴103d、第二駆動穴103e、第三駆動穴103f、第四駆動穴103gに対応する位置に存在する。
同様に、第一駆動体201の、紙面から見えない反対側にも、中心穴201c、第一駆動穴201d、第二駆動穴201e、第三駆動穴201f、第四駆動穴201gと同じ位置にネジ穴が設けられている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, a central hole 201 c, which is a screw hole, a first drive hole 201 d, a second drive hole 201 e, a third drive hole 201 f, and a fourth drive, which are provided beside the first drive body 201. The holes 201g exist at positions corresponding to the center hole 103c, the first drive hole 103d, the second drive hole 103e, the third drive hole 103f, and the fourth drive hole 103g of the second drive body 103, respectively.
Similarly, on the opposite side of the first driving body 201 that cannot be seen from the paper surface, the same positions as the center hole 201c, the first driving hole 201d, the second driving hole 201e, the third driving hole 201f, and the fourth driving hole 201g are provided. Screw holes are provided.

また、第二駆動体103と対になっている第二駆動体104にも、第二駆動体103の中心穴103c、第一駆動穴103d、第二駆動穴103e、第三駆動穴103f、第四駆動穴103gと同じ位置にネジ穴が設けられている。すなわち、第二駆動体103、104は、第一駆動体201に上述のネジ穴を通じて、図示しないネジにてネジ止めされる。
そして、図4に示すように、第二駆動体103、104の両側面には、天板105及び底板106が図示しないネジにてネジ止めされる。こうして、第二駆動体103、104は、第一駆動体201の、アクチュエータ101の長手方向の変形を、上下方向の変形に変換し、天板105及び底板106に伝達する。
Further, the second drive body 104 paired with the second drive body 103 also has a center hole 103c, a first drive hole 103d, a second drive hole 103e, a third drive hole 103f, a second drive body 103, Screw holes are provided at the same positions as the four drive holes 103g. That is, the second driving bodies 103 and 104 are screwed to the first driving body 201 with screws (not shown) through the above screw holes.
As shown in FIG. 4, the top plate 105 and the bottom plate 106 are screwed to both side surfaces of the second driving bodies 103 and 104 with screws (not shown). In this way, the second driving bodies 103 and 104 convert the deformation of the first driving body 201 in the longitudinal direction of the actuator 101 into the deformation in the vertical direction and transmit the deformation to the top plate 105 and the bottom plate 106.

[第一の実施形態:第一駆動体201の構造]
図5Aは、第一駆動体201の上面図である。図5Bは、第一駆動体201の一部拡大図である。図5Cは、第一駆動体201の、圧電素子202a、202bによって歪が生じた状態における一部拡大図である。なお、実際には図5Cに示すような大幅な変位は生じないが、理解を容易にするために大きな変位が生じた状態を示している。
図5A及び図5Bに示すように、第一駆動体201の中心からやや離れた、スロット201a、201bに近い位置には、圧電素子202a、202bの変形に追従するための、切り込み201h、201i、201j、201k、201l、201mが形成されている。これらの切り込み201h、201i、201j、201k、201l、201mによって、板バネ201n、201o、201p、201qが設けられている。
[First Embodiment: Structure of First Driver 201]
FIG. 5A is a top view of the first driver 201. FIG. 5B is a partially enlarged view of the first driver 201. FIG. 5C is a partially enlarged view of the first driving body 201 in a state where distortion is generated by the piezoelectric elements 202a and 202b. Actually, a large displacement as shown in FIG. 5C does not occur, but a state in which a large displacement has occurred is shown for easy understanding.
As shown in FIG. 5A and FIG. 5B, in the positions close to the slots 201a and 201b, which are slightly separated from the center of the first driver 201, notches 201h, 201i, and the like for following the deformation of the piezoelectric elements 202a and 202b. 201j, 201k, 201l, and 201m are formed. These springs 201h, 201i, 201j, 201k, 201l and 201m provide leaf springs 201n, 201o, 201p and 201q.

圧電素子202a、202b(図4参照)に電圧が印加されると、圧電素子202a、202bは第一駆動体201の長手方向に伸びる方向にて変形する。すると、図5Bから図5Cに示すように、切り込みによって形成された板バネ201n、201o、201p、201qが弾性変形する。このようにして、第一駆動体201の全長は、圧電素子202a、202bによって伸びる。
なお、図3Aに示すように、第一駆動体201の側面には、ネジ穴である中心穴201c、第一駆動穴201d、第二駆動穴201e、第三駆動穴201f、第四駆動穴201gの5個のネジ穴が設けられており、同様に、紙面から見えない反対側にも5個のネジ穴が設けられている。そして、これら10個のネジ穴に、図示しないネジを用いて第二駆動体103、104が固定されている。これにより、第一駆動体201に生じた変形は、ネジを通じて第二駆動体103、104に伝達される。
When a voltage is applied to the piezoelectric elements 202a and 202b (see FIG. 4), the piezoelectric elements 202a and 202b are deformed in a direction extending in the longitudinal direction of the first driver 201. Then, as shown in FIGS. 5B to 5C, the leaf springs 201n, 201o, 201p, 201q formed by cutting are elastically deformed. In this way, the entire length of the first driver 201 is extended by the piezoelectric elements 202a and 202b.
As shown in FIG. 3A, on the side surface of the first driving body 201, a center hole 201c, which is a screw hole, a first driving hole 201d, a second driving hole 201e, a third driving hole 201f, and a fourth driving hole 201g are provided. These five screw holes are also provided, and similarly, five screw holes are also provided on the opposite side that cannot be seen from the page. And the 2nd drive bodies 103 and 104 are being fixed to these ten screw holes using the screw which is not illustrated. Thereby, the deformation | transformation which arose in the 1st drive body 201 is transmitted to the 2nd drive bodies 103 and 104 through a screw | thread.

[第一の実施形態:第二駆動体104の構造]
これより、第二駆動体104の構造について説明する。第二駆動体103は第二駆動体104と構造が同じなので、図6A乃至図6Eでは第二駆動体104のみ説明する。
図6Aは、第二駆動体104の正面図である。図6Bは、第二駆動体104の中心近傍部分の一部拡大図である。図6Cは、第二駆動体104の中心近傍部分の、圧電素子202a、202bによって歪が生じた状態を示す一部拡大図である。図6Dは、第二駆動体104の端部近傍部分の一部拡大図である。図6Eは、第二駆動体104の端部近傍部分の、圧電素子202a、202bによって歪が生じた状態を示す一部拡大図である。なお、実際には図6C及び図6Eに示すような大幅な変位は生じないが、理解を容易にするために大きな変位が生じた状態を示している。
[First Embodiment: Structure of Second Driver 104]
The structure of the second driver 104 will be described here. Since the second driving body 103 has the same structure as the second driving body 104, only the second driving body 104 will be described in FIGS. 6A to 6E.
FIG. 6A is a front view of the second driver 104. FIG. 6B is a partially enlarged view of the vicinity of the center of the second driver 104. FIG. 6C is a partially enlarged view showing a state in which distortion is generated by the piezoelectric elements 202 a and 202 b in the vicinity of the center of the second driving body 104. FIG. 6D is a partially enlarged view of the vicinity of the end of the second driver 104. FIG. 6E is a partially enlarged view showing a state in which distortion is generated by the piezoelectric elements 202 a and 202 b in the vicinity of the end of the second driver 104. Actually, a large displacement as shown in FIGS. 6C and 6E does not occur, but a state in which a large displacement has occurred is shown for easy understanding.

図6A、図6B及び図6Dに示すように、第二駆動体104には、切削加工によって形成された、両端にバネ性を有するパンタグラフ形状の駆動方向変換部104h、104i、104j、104k、104l、104m、104n、104oが設けられている。駆動方向変換部104h、104i、104j、104k、104l、104m、104n、104oの両端は、切削加工によって薄肉化され、この薄肉化された箇所で弾性変形が生じる。また、第二駆動体103と同様に、第一駆動体201の穴に対応する位置に、中心穴104c、第一駆動穴104d、第二駆動穴104e、第三駆動穴104f、第四駆動穴104gが設けられている。   As shown in FIGS. 6A, 6B, and 6D, the second driving body 104 includes a pantograph-shaped driving direction conversion unit 104h, 104i, 104j, 104k, 104l formed by cutting and having spring properties at both ends. , 104m, 104n, and 104o are provided. Both ends of the drive direction conversion units 104h, 104i, 104j, 104k, 104l, 104m, 104n, and 104o are thinned by cutting, and elastic deformation occurs at the thinned portions. Similarly to the second driving body 103, the center hole 104c, the first driving hole 104d, the second driving hole 104e, the third driving hole 104f, and the fourth driving hole are provided at positions corresponding to the holes of the first driving body 201. 104g is provided.

前述の通り、第一駆動体201は、第二駆動体103、104とネジによって固定されている。圧電素子202a、202bによって第一駆動体201に伸びる変形が生じると、ネジを通じて第二駆動体104にも駆動力が伝達する。図6Bにおいて、第一駆動体201から発生した駆動力は、中心穴104cが設けられている中心部104pから、第一駆動穴104dが設けられている第一駆動部104qとの間の距離が離れる方向に伝達する。すると、図6Bから図6Cに示すように、切削加工によって形成された、両端にバネ性を有するパンタグラフ形状の駆動方向変換部104h、104iが、その両端の薄肉化された箇所で弾性変形する。また図6Dから図6Eに示すように、切削加工によって形成された、両端にバネ性を有するパンタグラフ形状の駆動方向変換部104j、104kが、その両端の薄肉化された箇所で弾性変形する。そして、長手方向の変位が上下方向の変位に変換される。
このようにして、第二駆動体103、104は第一駆動体201の駆動力によって、天板支持部104rと底板支持部104sが上下方向に広がる。
As described above, the first driver 201 is fixed to the second drivers 103 and 104 with screws. When the piezoelectric elements 202a and 202b are deformed to extend to the first driving body 201, the driving force is transmitted to the second driving body 104 through screws. In FIG. 6B, the driving force generated from the first driving body 201 has a distance between the center portion 104p where the center hole 104c is provided and the first driving portion 104q where the first drive hole 104d is provided. Transmit in the direction of leaving. Then, as shown in FIG. 6B to FIG. 6C, the pantograph-shaped drive direction conversion portions 104 h and 104 i having spring properties at both ends formed by cutting are elastically deformed at the thinned portions at both ends. Also, as shown in FIGS. 6D to 6E, the pantograph-shaped drive direction changing portions 104j and 104k formed by cutting and having spring properties at both ends are elastically deformed at the thinned portions at both ends. Then, the longitudinal displacement is converted into a vertical displacement.
Thus, the top driver 104r and the bottom support 104s of the second driver 103, 104 are expanded in the vertical direction by the driving force of the first driver 201.

本発明の第一の実施形態に係るアクチュエータ101の最大の特徴は、長手方向に伸縮する圧電素子202a、202bの駆動方向を直角方向に変換すると共に、変位量を大幅に増大させる、この第二駆動体103、104にある。圧電素子202a、202bは高電圧を印加することで強力な力を持つ変位をするが、その変位量は極めて小さい。そこで、第二駆動体103、104に設けられた、両端にバネ性を有するパンタグラフ形状の駆動方向変換部が、変位方向を直交方向に変換すると共に、変位量を大幅に増大させている。
例えば、第二駆動体103、104は、圧電素子202a、202bの変位量を凡そ15倍に増大させる。この変換により、逆に駆動力は1/15倍に減少する。
The greatest feature of the actuator 101 according to the first embodiment of the present invention is that the second is to change the driving direction of the piezoelectric elements 202a and 202b extending and contracting in the longitudinal direction to a right angle direction and to greatly increase the amount of displacement. It exists in the drive body 103,104. The piezoelectric elements 202a and 202b are displaced with a strong force by applying a high voltage, but the displacement is extremely small. Therefore, the pantograph-shaped drive direction conversion portion provided on the second drive bodies 103 and 104 having spring properties at both ends converts the displacement direction to the orthogonal direction and greatly increases the amount of displacement.
For example, the second drivers 103 and 104 increase the displacement amount of the piezoelectric elements 202a and 202b by about 15 times. By this conversion, on the contrary, the driving force is reduced to 1/15 times.

[第一の実施形態:アクチュエータ101の使用方法]
図7は、アクチュエータ駆動装置701のブロック図である。アクチュエータ駆動装置701は、一般的なパソコンに、簡単な回路を追加することで実現できる。
アクチュエータ駆動装置701の一部を構成するパソコンは、バス702に接続された、CPU703、ROM704、RAM705、ハードディスク装置やフラッシュメモリ等の不揮発性ストレージ706、液晶ディスプレイ等の表示部707、キーボードやマウス等の操作部708を備える。バス702にはこれらの他、シリアルインターフェース709(図7中「シリアルI/F」と略記)が接続されており、このシリアルインターフェース709から、PWMドライバ710にPWM+パルスとPWM−パルスが供給される。
[First Embodiment: Method of Using Actuator 101]
FIG. 7 is a block diagram of the actuator driving device 701. The actuator driving device 701 can be realized by adding a simple circuit to a general personal computer.
A personal computer constituting a part of the actuator driving device 701 includes a CPU 703, a ROM 704, a RAM 705, a non-volatile storage 706 such as a hard disk device and a flash memory, a display unit 707 such as a liquid crystal display, a keyboard and a mouse, etc. The operation unit 708 is provided. In addition to these, a serial interface 709 (abbreviated as “serial I / F” in FIG. 7) is connected to the bus 702, and PWM + pulses and PWM− pulses are supplied from the serial interface 709 to the PWM driver 710. .

図8は、PWMドライバ710の回路図である。
PWMドライバ710には、アクチュエータ101に組み込まれている圧電素子202a、202bと、これに並列接続される平滑コンデンサC804が、コネクタ805とケーブル806を通じて接続されている。
シリアルインターフェース709から出力されるPWM+パルスは、Pチャネル型MOSFET801(以下「PMOSFET」と略)のゲートに印加される。ソースがスイッチング電源711に接続されるPMOSFET801は、スイッチング電源711に対するハイサイドスイッチとして機能する。
シリアルインターフェース709から出力されるPWM−パルスは、Nチャネル型MOSFET802(以下「NMOSFET」と略)のゲートに印加される。NMOSFET802のドレインは、電流制限抵抗R803に接続されている。電流制限抵抗R803の他方の端子は、PMOSFET801のドレインに接続されている。NMOSFET802は、平滑コンデンサC804及び圧電素子202a、202bに対するローサイドスイッチとして機能する。
FIG. 8 is a circuit diagram of the PWM driver 710.
Piezoelectric elements 202a and 202b incorporated in the actuator 101 and a smoothing capacitor C804 connected in parallel to the PWM driver 710 are connected through a connector 805 and a cable 806.
The PWM + pulse output from the serial interface 709 is applied to the gate of a P-channel MOSFET 801 (hereinafter abbreviated as “PMOSFET”). The PMOSFET 801 whose source is connected to the switching power supply 711 functions as a high-side switch for the switching power supply 711.
The PWM-pulse output from the serial interface 709 is applied to the gate of an N-channel MOSFET 802 (hereinafter abbreviated as “NMOSFET”). The drain of the NMOSFET 802 is connected to the current limiting resistor R803. The other terminal of the current limiting resistor R803 is connected to the drain of the PMOSFET 801. The NMOSFET 802 functions as a low-side switch for the smoothing capacitor C804 and the piezoelectric elements 202a and 202b.

なお、PWMドライバ710におけるNMOSFET802及びPMOSFET801は一般的な使用例であるが、必ずしもこれに限られない。例えば、PMOSFET801の代わりにNMOSFETにスイッチング電源711が出力する電圧より高いゲート電圧を印加することで、スイッチング電源711のオン・オフを制御させてもよい。   Note that the NMOSFET 802 and the PMOSFET 801 in the PWM driver 710 are general usage examples, but are not necessarily limited thereto. For example, on / off of the switching power supply 711 may be controlled by applying a gate voltage higher than the voltage output from the switching power supply 711 to the NMOSFET instead of the PMOSFET 801.

PWMドライバ710に印加するPWM+パルスのデューティ比とPWM+パルスの出力時間を制御することで、圧電素子202a、202bに印加される電圧を上下させることが可能になる。周知のように、圧電素子202a、202bは印加される電圧に概ね比例した変位量を示す。圧電素子202a、202bに印加される電圧を調節できる、ということは、アクチュエータ101の変位量を調節できることを意味する。
PWMドライバ710には、アクチュエータ101の変位量と、PWM+パルスのデューティ比と出力時間を記した図示しないテーブルが、アクチュエータ駆動装置701の不揮発性ストレージ706に格納されている。アクチュエータ駆動装置701は、操作部708からユーザの操作を受けて、テーブルから所望のPWM+パルスのデューティ比と出力時間を選択し、適切に調整されたPWM+パルスをPWMドライバ710に供給する。
By controlling the duty ratio of the PWM + pulse applied to the PWM driver 710 and the output time of the PWM + pulse, the voltage applied to the piezoelectric elements 202a and 202b can be increased or decreased. As is well known, the piezoelectric elements 202a and 202b exhibit a displacement amount substantially proportional to the applied voltage. The fact that the voltage applied to the piezoelectric elements 202a and 202b can be adjusted means that the displacement amount of the actuator 101 can be adjusted.
In the PWM driver 710, a non-illustrated table describing the displacement amount of the actuator 101, the duty ratio of the PWM + pulse, and the output time is stored in the nonvolatile storage 706 of the actuator driving device 701. The actuator driving device 701 receives a user operation from the operation unit 708, selects a desired PWM + pulse duty ratio and output time from the table, and supplies the PWM + pulse adjusted appropriately to the PWM driver 710.

一旦、アクチュエータ駆動装置701によってPWM+パルスをPWMドライバ710に供給し、アクチュエータ101に所望の変位を起こしたら、次にケーブル806をコネクタ805から抜いて、アクチュエータ駆動装置701とアクチュエータ101との電気的接続を切断する。圧電素子202a、202bは容量性負荷であり、内部抵抗が極めて大きい。圧電素子202a、202bは、数μFのコンデンサと概ね等価である。このため、一旦、圧電素子202a、202bに電圧をかけて変位させて、電圧の印加を止めても、圧電素子202a、202bは暫くその変位を維持する。
アクチュエータ101は、電圧の印加を止めても変位を維持できるので、そのまま精緻な変位を加えた物品を自由に移動させたり、姿勢を変化させたり、回転させたり等、様々な取り扱いが可能になる。
Once the actuator driving device 701 supplies the PWM + pulse to the PWM driver 710 and causes the actuator 101 to undergo a desired displacement, the cable 806 is then disconnected from the connector 805 to electrically connect the actuator driving device 701 and the actuator 101. Disconnect. The piezoelectric elements 202a and 202b are capacitive loads and have extremely large internal resistance. The piezoelectric elements 202a and 202b are approximately equivalent to a capacitor of several μF. For this reason, even if the piezoelectric elements 202a and 202b are once displaced by applying a voltage and the voltage application is stopped, the piezoelectric elements 202a and 202b maintain the displacement for a while.
Since the actuator 101 can maintain the displacement even when the voltage application is stopped, the actuator 101 can be handled in various ways, such as freely moving an article with a precise displacement as it is, changing its posture, and rotating it. .

圧電素子202a、202bの変位を解除する場合は、再びケーブル806をコネクタ805に接続して、アクチュエータ駆動装置701とアクチュエータ101と電気的接続を再開する。そして、アクチュエータ駆動装置701によってPWM−パルスをPWMドライバ710に供給する。すると、NMOSFET802と電流制限抵抗R803を通じて、圧電素子202a、202bと平滑コンデンサC804に蓄積されている電荷が放電されることで、アクチュエータ101の変位が元に戻る。   When releasing the displacement of the piezoelectric elements 202a and 202b, the cable 806 is connected to the connector 805 again, and the electrical connection between the actuator driving device 701 and the actuator 101 is resumed. Then, the actuator driving device 701 supplies the PWM-pulse to the PWM driver 710. Then, the charges accumulated in the piezoelectric elements 202a and 202b and the smoothing capacitor C804 are discharged through the NMOSFET 802 and the current limiting resistor R803, so that the displacement of the actuator 101 is restored.

[第一の実施形態:圧電素子の変位保持特性]
以下に、圧電素子が電圧の印加を止めても変位を維持する様子を実験した結果を記す。
図9Aは、圧電素子単体にDC100Vを印加した後、電圧の印加を止めて、その変位を時間経過と共に観察した表である。圧電素子の変位はレーザ変位計を用いて計測した。数値の単位はμmである。表の一方「0」は圧電素子単体であり、表の他方「4.7μ×3」は、圧電素子に4.7μFの高耐圧型電解コンデンサを3個並列に接続したものである。
図9Bは、図9Aの表に基づく折れ線グラフである。縦軸は変位量であり、横軸は時間である。図9B中、実線は圧電素子単体であり、破線は電解コンデンサを並列接続したものである。
図9A及び図9B電圧の印加を止めた後、30秒での変化は、最大変位量の約4%程度であることが判った。
そして、この変位量の低下は、電荷をバックアップするコンデンサを並列に接続する事によって、約2%の変化に抑える事ができることも判った。
[First embodiment: Displacement holding characteristics of piezoelectric element]
The results of an experiment on how the piezoelectric element maintains the displacement even when the application of voltage is stopped will be described below.
FIG. 9A is a table in which, after applying DC 100 V to a single piezoelectric element, the voltage application is stopped and the displacement is observed over time. The displacement of the piezoelectric element was measured using a laser displacement meter. The unit of the numerical value is μm. One “0” in the table is a single piezoelectric element, and the other “4.7 μ × 3” in the table is obtained by connecting three 4.7 μF high-voltage electrolytic capacitors in parallel to the piezoelectric element.
FIG. 9B is a line graph based on the table of FIG. 9A. The vertical axis is the amount of displacement, and the horizontal axis is time. In FIG. 9B, the solid line is a single piezoelectric element, and the broken line is an electrolytic capacitor connected in parallel.
It was found that the change in 30 seconds after the application of the voltages in FIGS. 9A and 9B was about 4% of the maximum displacement.
It was also found that this decrease in displacement can be suppressed to a change of about 2% by connecting a capacitor for backing up the charge in parallel.

以上の結果から、圧電素子の変位は、適用されるアプリケーションにおいて許容される変位の減少量あるいは減少率や、並列接続するコンデンサの容量により、数十秒から数分程度保持することが可能である。
図9Bのグラフを見て判るように、適用されるアプリケーションにおいて許容される変位の減少量あるいは減少率次第では、ごく短い時間であれば、圧電素子202a、202bにコンデンサを並列接続しなくてもよい。すなわち、平滑コンデンサC804は必須ではない。
From the above results, the displacement of the piezoelectric element can be maintained for several tens of seconds to several minutes depending on the amount or rate of displacement reduction allowed in the application to be applied and the capacity of capacitors connected in parallel. .
As can be seen from the graph of FIG. 9B, depending on the amount of reduction or rate of displacement allowed in the applied application, it is not necessary to connect capacitors in parallel to the piezoelectric elements 202a and 202b for a very short time. Good. That is, the smoothing capacitor C804 is not essential.

[第二の実施形態:第二駆動体1004の構造]
図10は、本発明の第二の実施形態に係る、アクチュエータ101に使用する第二駆動体1004の外観斜視図である。
前述の通り、本発明の第一の実施形態に係るアクチュエータ101の最大の特徴は、長手方向に伸縮する圧電素子202a、202bの駆動方向を直角方向に変換すると共に、変位量を大幅に増大させる第二駆動体103、104にある。駆動方向の変換と変位量の増大は、第二駆動体103、104に設けられた、両端にバネ性を有するパンタグラフ形状の駆動方向変換部により実現する。
駆動方向の変換と変位量の増大は、パンタグラフ形状に限られない。図10に示す第二の実施形態では、第一の実施形態とは異なる第二駆動体103、104の別の形態を説明する。
[Second Embodiment: Structure of Second Driver 1004]
FIG. 10 is an external perspective view of the second driving body 1004 used for the actuator 101 according to the second embodiment of the present invention.
As described above, the greatest feature of the actuator 101 according to the first embodiment of the present invention is that the driving direction of the piezoelectric elements 202a and 202b that expand and contract in the longitudinal direction is changed to a right angle direction, and the amount of displacement is greatly increased. It exists in the 2nd drive body 103,104. The conversion of the driving direction and the increase of the displacement amount are realized by a pantograph-shaped driving direction conversion unit having spring properties at both ends provided in the second driving bodies 103 and 104.
The conversion of the driving direction and the increase of the displacement amount are not limited to the pantograph shape. In the second embodiment shown in FIG. 10, another form of the second drive bodies 103 and 104 different from the first embodiment will be described.

図11Aは、本発明の第二の実施形態に係る第二駆動体1004の正面図である。図11Bは、第二駆動体1004の一部拡大図である。図11Cは、第二駆動体1004の、駆動方向変換部の拡大図である。図11Dは、第二駆動体1004の、駆動方向変換部の動作原理図である。
第一の実施形態の第二駆動体103に対応する、本発明の第二の実施形態に係る第二駆動体は、第一の実施形態と同様に、第二駆動体1004と面対称であるので、説明を省略する。
FIG. 11A is a front view of a second driver 1004 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11B is a partially enlarged view of the second driver 1004. FIG. 11C is an enlarged view of the drive direction conversion unit of the second driver 1004. FIG. 11D is an operation principle diagram of the drive direction conversion unit of the second driver 1004.
The second driving body according to the second embodiment of the present invention corresponding to the second driving body 103 of the first embodiment is plane-symmetric with the second driving body 1004 as in the first embodiment. Therefore, explanation is omitted.

図11A、図11B及び図11Cに示す第二駆動体1004の、第一の実施形態の第二駆動体104との相違点は、駆動方向変換部が鋼球を用いたボールベアリングで構成されている点である。
第一駆動体201が圧電素子202a、202bによって伸びる変形が生じると、ネジを通じて第二駆動体1004にも駆動力が伝達する。
図11Aに示す、中心穴1004aと第一駆動穴1004bは、第一の実施形態と同様に、第一駆動体201によって広がる方向に駆動力が加わる。第一駆動体201から発生した駆動力は、中心穴1004aが設けられている底板支持部1004dから、第一駆動穴1004bが設けられている第一押圧部1004eとの間の距離が離れる方向に伝達する。
The second driving body 1004 shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C is different from the second driving body 104 of the first embodiment in that the driving direction conversion portion is configured by a ball bearing using a steel ball. It is a point.
When the first driver 201 is deformed by the piezoelectric elements 202a and 202b, the driving force is transmitted to the second driver 1004 through the screws.
A driving force is applied to the center hole 1004a and the first drive hole 1004b shown in FIG. 11A in the direction of spreading by the first drive body 201, as in the first embodiment. The driving force generated from the first driving body 201 is in a direction in which the distance between the bottom plate support portion 1004d provided with the central hole 1004a and the first pressing portion 1004e provided with the first driving hole 1004b is increased. introduce.

第一押圧部1004eと底板支持部1004dとの間には、切削加工によって形成された薄板支持体1004iが形成されている。第一駆動体201から発生した駆動力は、薄板支持体1004iを弾性変形させ、第一押圧部1004eは底板支持部1004dから離れる方向(図11Bの左側)に移動する。
なお、第二駆動穴1004cが設けられている第二押圧部1004fにおいても、第一押圧部1004eと同様の機械的変化が生じる。これ以降は第一押圧部1004e及び第一天板支持部1004gについて詳述し、第二天板支持部1004hの説明を省略する。
A thin plate support 1004i formed by cutting is formed between the first pressing portion 1004e and the bottom plate support portion 1004d. The driving force generated from the first driver 201 elastically deforms the thin plate support 1004i, and the first pressing portion 1004e moves in a direction away from the bottom plate support 1004d (left side in FIG. 11B).
Note that the same mechanical change as that of the first pressing portion 1004e occurs also in the second pressing portion 1004f provided with the second drive hole 1004c. Hereinafter, the first pressing portion 1004e and the first top plate support portion 1004g will be described in detail, and the description of the second top plate support portion 1004h will be omitted.

図11Cに示すように、第一押圧部1004eと第一天板支持部1004gとの間には、第一駆動球1005と第二駆動球1006が収納される駆動溝1004jが設けられている。底板支持部1004dと第一天板支持部1004gとの間には、第一規制球1007と第二規制球1008が収納される規制溝1004kが設けられている。駆動溝1004jは、中心穴1004aと第一駆動穴1004bの中心を通過する直線に対し垂直の方向から、図11Cにおいて右側に4°、傾斜している一方、規制溝1004kは、中心穴1004aと第一駆動穴1004bの中心を通過する直線に対し垂直に形成されており、駆動溝1004jのような傾斜はない。
第一押圧部1004eが図11Bの左側へ変位すると、駆動溝1004jに収納され、第一押圧部1004eの先端に押さえつけられている第一駆動球1005と第二駆動球1006が、第一天板支持部1004gを紙面の上方向へ変位させる。
As shown in FIG. 11C, a drive groove 1004j in which the first drive ball 1005 and the second drive ball 1006 are accommodated is provided between the first pressing portion 1004e and the first top plate support portion 1004g. Between the bottom plate support portion 1004d and the first top plate support portion 1004g, a restriction groove 1004k in which the first restriction ball 1007 and the second restriction ball 1008 are accommodated is provided. The drive groove 1004j is inclined 4 ° to the right in FIG. 11C from the direction perpendicular to the straight line passing through the centers of the center hole 1004a and the first drive hole 1004b, while the regulation groove 1004k is separated from the center hole 1004a. It is formed perpendicular to a straight line passing through the center of the first drive hole 1004b, and is not inclined like the drive groove 1004j.
When the first pressing portion 1004e is displaced to the left in FIG. 11B, the first driving ball 1005 and the second driving ball 1006 that are housed in the driving groove 1004j and pressed against the tip of the first pressing portion 1004e are the first top plate. The support portion 1004g is displaced upward in the drawing.

図11Dは、図11Cをより単純化した、動作原理の説明図である。
第一駆動球1005と第二駆動球1006に密着している駆動溝1004jの、第一天板支持部1004gの接触部分には、垂直方向に対して4°の傾斜が設けられている。
第一規制球1007と第二規制球1008に密着している、規制溝1004kの、第一天板支持部1004gの接触部分は、垂直方向と平行であり、傾斜は設けられていない。
FIG. 11D is an explanatory diagram of the operating principle, which is a more simplified version of FIG. 11C.
The drive groove 1004j that is in close contact with the first drive ball 1005 and the second drive ball 1006 is provided with an inclination of 4 ° with respect to the vertical direction at the contact portion of the first top plate support portion 1004g.
The contact portion of the restriction groove 1004k, which is in close contact with the first restriction ball 1007 and the second restriction ball 1008, of the first top plate support portion 1004g is parallel to the vertical direction and is not provided with an inclination.

今、第一押圧部1004eが紙面右側から左方向へ変位すると、第一天板支持部1004gには、第一駆動球1005と第二駆動球1006から力が加わると共に、第一規制球1007と第二規制球1008によって横方向への移動が制限される。このため、第一天板支持部1004gは、第一駆動球1005と第二駆動球1006と、第一規制球1007と第二規制球1008によって絞り出されるように、図11Dの上方向に移動する。
このようにして、第二駆動体1004は第一駆動体201の駆動力によって上下方向に広がる。
When the first pressing portion 1004e is displaced leftward from the right side of the drawing, a force is applied to the first top plate support portion 1004g from the first driving ball 1005 and the second driving ball 1006, and the first regulating ball 1007 and Movement in the lateral direction is restricted by the second regulating ball 1008. For this reason, the first top plate support 1004g moves upward in FIG. 11D so as to be squeezed out by the first driving ball 1005, the second driving ball 1006, the first regulating ball 1007, and the second regulating ball 1008. To do.
In this way, the second driving body 1004 spreads in the vertical direction by the driving force of the first driving body 201.

もし、第一駆動球1005と第二駆動球1006のうち片方がないと、第一天板支持部1004gには回転力が発生してしまい、正しく垂直に駆動されない。第一規制球1007と第二規制球1008のうち片方がない場合でも同様である。
第二の実施形態に係る第二駆動体1004における駆動方向変換部は、図11C及び図11Dに示す、底板支持部1004d、第一押圧部1004e、第一天板支持部1004g、第一駆動球1005と第二駆動球1006、第一規制球1007と第二規制球1008よりなる。
If one of the first driving sphere 1005 and the second driving sphere 1006 is not present, a rotational force is generated in the first top plate support portion 1004g, and the first driving sphere 1005 and the second driving sphere 1006 are not correctly driven vertically. The same applies even when one of the first restriction ball 1007 and the second restriction ball 1008 is absent.
The drive direction conversion unit in the second drive unit 1004 according to the second embodiment includes a bottom plate support unit 1004d, a first pressing unit 1004e, a first top plate support unit 1004g, and a first drive ball shown in FIGS. 11C and 11D. 1005, a second driving ball 1006, a first regulating ball 1007, and a second regulating ball 1008.

第一の実施形態に係る第二駆動体104の駆動方向変換部は、パンタグラフ形状による駆動方向の変換機能と、力の印加がなくなった際に元の状態に戻る弾性変形機能が一体化している。構造が単純で実現し易いが、可動部分にせん断応力による破断を考慮した設計が必要になる。
これに対し、第二の実施形態に係る第二駆動体1004の駆動方向変換部は、ボールベアリングによる駆動方向の変換機能のみ有し、力の印加がなくなった際に元の状態に戻る弾性変形機能は薄板支持体1004iによって完全に分けられている。第二の実施形態に係る第二駆動体1004は、部品点数が第一の実施形態に係る第二駆動体104より増える一方、せん断応力を考慮する必要がないので、第一の実施形態より堅牢であり、設計も容易である。
第二の実施形態に係る第二駆動体1004も、第一の実施形態に係る第二駆動体103、104と同様に、圧電素子202a、202bの変位量を凡そ15倍に増大させる。この変換により、逆に駆動力は1/15倍に減少する。
The drive direction conversion unit of the second drive body 104 according to the first embodiment is integrated with a drive direction conversion function based on the pantograph shape and an elastic deformation function that returns to the original state when no force is applied. . Although the structure is simple and easy to realize, the movable part needs to be designed in consideration of breakage due to shear stress.
On the other hand, the driving direction conversion part of the second driving body 1004 according to the second embodiment has only a function of converting the driving direction by the ball bearing, and elastic deformation that returns to the original state when no force is applied. The function is completely divided by the thin plate support 1004i. The second driving body 1004 according to the second embodiment has a larger number of parts than the second driving body 104 according to the first embodiment, but it is not necessary to consider shear stress, and thus is more robust than the first embodiment. And is easy to design.
The second driving body 1004 according to the second embodiment also increases the displacement amount of the piezoelectric elements 202a and 202b by about 15 times, similarly to the second driving bodies 103 and 104 according to the first embodiment. By this conversion, on the contrary, the driving force is reduced to 1/15 times.

本発明の実施形態では、アクチュエータを開示した。
圧電素子は印加する電圧に対し、極めて微小ではあるが、概ね電圧に比例した変位をする。そして、その変位力は強力であり、また容量性負荷であるが故に電圧の印加を止めても暫く変位を維持することが判った。そこで、バネ性を有する駆動方向変換部を備えるアクチュエータに圧電素子を組み込むことで、正確な変位を対象物に与えた状態で、電圧の供給を止めても所定時間内にその変位を維持することができる。
In the embodiment of the present invention, an actuator has been disclosed.
The piezoelectric element is very small with respect to the applied voltage, but is displaced in proportion to the voltage. It was found that the displacement force is strong and the displacement is maintained for a while even if the voltage application is stopped because of the capacitive load. Therefore, by incorporating a piezoelectric element in an actuator having a drive direction conversion unit having spring properties, the displacement can be maintained within a predetermined time even when the supply of voltage is stopped with an accurate displacement applied to the object. Can do.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。   The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other modifications and application examples are provided without departing from the gist of the present invention described in the claims. including.

101…アクチュエータ、102…リード線、103、104…第二駆動体、104h、104j…駆動方向変換部、104p…中心部、104q…第一駆動部、104r…天板支持部、104s…底板支持部、105…天板、106…底板、201…第一駆動体、201a…スロット、201n…板バネ、202a、202b…圧電素子、701…アクチュエータ駆動装置、702…バス、703…CPU、704…ROM、705…RAM、706…不揮発性ストレージ、707…表示部、708…操作部、709…シリアルインターフェース、710…PWMドライバ、711…スイッチング電源、801…PMOSFET、802…NMOSFET、R803…電流制限抵抗、C804…平滑コンデンサ、805…コネクタ、806…ケーブル、1004…第二駆動体、1004d…底板支持部、1004e…第一押圧部、1004f…第二押圧部、1004g…第一天板支持部、1004h…第二天板支持部、1004i…薄板支持体、1004j…駆動溝、1004k…規制溝、1005…第一駆動球、1006…第二駆動球、1007…第一規制球、1008…第二規制球
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Actuator, 102 ... Lead wire, 103, 104 ... 2nd drive body, 104h, 104j ... Drive direction conversion part, 104p ... Center part, 104q ... First drive part, 104r ... Top plate support part, 104s ... Bottom plate support , 105 ... top plate, 106 ... bottom plate, 201 ... first drive body, 201a ... slot, 201n ... plate spring, 202a, 202b ... piezoelectric element, 701 ... actuator drive device, 702 ... bus, 703 ... CPU, 704 ... ROM, 705 ... RAM, 706 ... nonvolatile storage, 707 ... display unit, 708 ... operation unit, 709 ... serial interface, 710 ... PWM driver, 711 ... switching power supply, 801 ... PMOSFET, 802 ... NMOSFET, R803 ... current limiting resistor , C804 ... smoothing capacitor, 805 ... connector, 806 Cable, 1004 ... second drive body, 1004d ... bottom plate support portion, 1004e ... first press portion, 1004f ... second press portion, 1004g ... first top plate support portion, 1004h ... second top plate support portion, 1004i ... thin plate Support body, 1004j ... driving groove, 1004k ... regulating groove, 1005 ... first driving ball, 1006 ... second driving ball, 1007 ... first regulating ball, 1008 ... second regulating ball

Claims (3)

電圧源から接続及び切断が可能な圧電素子と、
前記圧電素子を圧入され、前記圧電素子の変位に連れて長手方向に変位する第一駆動体と、
前記第一駆動体の両側面に設けられ、前記第一駆動体の、前記長手方向の変位を、前記長手方向に直交する方向の変位に変換する第二駆動体と、
前記第二駆動体の一辺に固定されて対象物に変位を与える天板と、
前記第二駆動体の他辺に固定されて対象物に変位を与える底板と
を具備するアクチュエータ。
A piezoelectric element that can be connected and disconnected from a voltage source;
A first driving body that is press-fitted with the piezoelectric element and is displaced in the longitudinal direction in accordance with the displacement of the piezoelectric element;
A second driving body provided on both side surfaces of the first driving body, for converting the displacement in the longitudinal direction of the first driving body into a displacement in a direction perpendicular to the longitudinal direction;
A top plate that is fixed to one side of the second driving body and applies displacement to the object;
An actuator comprising: a bottom plate fixed to the other side of the second driver to give displacement to the object.
前記第二駆動体は、
前記第一駆動体の変位を受けると共に前記底板が固定される、前記第一駆動体の前記長手方向の変位に対し直交する方向に形成される規制溝を形成する底板支持部と、
前記底板支持部に切削加工によって形成され、バネ性を有する薄板支持体と、
前記薄板支持体に支持され、前記第一駆動体の変位を受ける、傾斜角を有する駆動溝を形成する押圧部と、
前記底板支持部に切削加工によって形成され、前記押圧部と共に前記第一駆動体の変位を受ける前記駆動溝を形成し、前記底板支持部と共に前記規制溝を形成し、前記天板が固定される天板支持部と、
前記駆動溝に収納され、前記押圧部から発生する駆動力を前記天板支持部に伝達する、駆動方向の変換に寄与する第一駆動球と、
前記駆動溝に収納され、前記第一駆動球と共に前記押圧部から発生する駆動力を前記天板支持部に伝達する、駆動方向の変換に寄与する第二駆動球と、
前記規制溝に収納され、前記天板支持部の駆動を規制する第一規制球と、
前記規制溝に収納され、前記第一規制球と共に前記天板支持部の駆動を規制する第二規制球と
を具備する、請求項1に記載のアクチュエータ。
The second driver is
A bottom plate support that forms a regulating groove formed in a direction perpendicular to the displacement in the longitudinal direction of the first driver, wherein the bottom plate is fixed while receiving the displacement of the first driver;
A thin plate support formed by cutting on the bottom plate support, and having a spring property;
A pressing portion that is supported by the thin plate support and receives a displacement of the first driving body and forms a driving groove having an inclination angle;
The bottom plate support portion is formed by cutting, forms the drive groove that receives the displacement of the first drive body together with the pressing portion, forms the regulation groove together with the bottom plate support portion, and fixes the top plate A top plate support,
Housed in the driving groove, for transmitting a driving force generated from the pressing portion to the top plate supporting portion, a first drive balls contribute to the conversion of the driving direction,
A second driving sphere that is housed in the driving groove and transmits the driving force generated from the pressing portion together with the first driving sphere to the top plate support portion, and contributes to conversion of the driving direction;
A first regulating ball that is housed in the regulating groove and regulates the driving of the top plate support;
2. The actuator according to claim 1, further comprising a second restriction ball that is housed in the restriction groove and restricts driving of the top plate support portion together with the first restriction ball.
前記第二駆動体は、切削加工によって形成された、両端にバネ性を有するパンタグラフ形状の駆動方向変換部を有する、
請求項1に記載のアクチュエータ。











The second drive body has a pantograph-shaped drive direction conversion portion formed by cutting and having spring properties at both ends.
The actuator according to claim 1.











JP2016187368A 2016-09-26 2016-09-26 Actuator Active JP6082494B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016187368A JP6082494B1 (en) 2016-09-26 2016-09-26 Actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016187368A JP6082494B1 (en) 2016-09-26 2016-09-26 Actuator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6082494B1 true JP6082494B1 (en) 2017-02-15
JP2018057083A JP2018057083A (en) 2018-04-05

Family

ID=58043347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016187368A Active JP6082494B1 (en) 2016-09-26 2016-09-26 Actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6082494B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63125872A (en) * 1986-11-13 1988-05-30 Tokico Ltd Piezoelectric element operating device
JPH04341644A (en) * 1991-05-16 1992-11-27 Omron Corp Displacement generator
JP2005094920A (en) * 2003-09-17 2005-04-07 Mikio Muraoka Displacement enlarging device
JP2005312208A (en) * 2004-04-22 2005-11-04 Japan Science & Technology Agency Recoilless displacement enlarging/positioning apparatus
JP2016073006A (en) * 2014-09-26 2016-05-09 有限会社メカノトランスフォーマ Stage device and drive mechanism used for the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63125872A (en) * 1986-11-13 1988-05-30 Tokico Ltd Piezoelectric element operating device
JPH04341644A (en) * 1991-05-16 1992-11-27 Omron Corp Displacement generator
JP2005094920A (en) * 2003-09-17 2005-04-07 Mikio Muraoka Displacement enlarging device
JP2005312208A (en) * 2004-04-22 2005-11-04 Japan Science & Technology Agency Recoilless displacement enlarging/positioning apparatus
JP2016073006A (en) * 2014-09-26 2016-05-09 有限会社メカノトランスフォーマ Stage device and drive mechanism used for the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018057083A (en) 2018-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7514850B2 (en) Polymer actuator
US7888846B2 (en) Actuator
JP4954814B2 (en) Vibrating actuator and drive device including the same
US20150297367A1 (en) Electrically driven artificial hand
US20220228576A1 (en) Shape Memory Alloy Actuators And Methods Thereof
EP0388027A2 (en) Displacement generating apparatus
US20240184188A1 (en) Shape Memory Alloy Actuators And Methods Thereof
JP2000133854A (en) Actuator
US20090302708A1 (en) Shape memory alloy actuator
JP6082494B1 (en) Actuator
JPWO2009008135A1 (en) Vibrating actuator and drive device including the same
TW200421698A (en) Low loss DC/DC converter
CN101663752B (en) A power semiconductor arrangement and a semiconductor valve provided therewith
US20130020880A1 (en) Energy Storage Circuit
WO2015114802A1 (en) Semiconductor integrated circuit device and power supply system
CN109139401B (en) Actuator device
EP3107202A1 (en) Cantilever piezoelectric transducer
US20180061802A1 (en) Power semiconductor device comprising a substrate and load current terminal elements
US10186988B2 (en) Vibration wave motor and driver utilizing the vibration wave motor
WO2021262531A9 (en) Shape memory alloy actuators and methods thereof
US11101749B2 (en) Vibration wave motor and imaging device having vibration wave motor
CN112602263A (en) Piezoelectric drive, in particular as an automatic actuator for a vehicle component
JP2018520517A (en) Spring elements for power semiconductor modules
TWI292645B (en)
JP2007159222A (en) Polymer actuator, robot arm driven by polymer actuator, and robot having robot arm

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170112

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170111

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170120

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6082494

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250