JP6518569B2 - 運動変換機構 - Google Patents

Description

本発明は、容量的性質を有する伸縮素子の伸縮（変位）をもたらす運動を、変位方向とは異なる方向への運動を経て、最終的に変位方向と同じ方向の拡大された変位（拡大変位）をもたらす運動に変換する運動変換機構に関する。

従来、圧電素子の伸縮（変位）を多段階で拡大する変位拡大機構が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この変位拡大機構は、圧電素子の変位方向に垂直な方向に変位を拡大する第１段の拡大バネ部材と、圧電素子及び第１段の拡大バネ部材のそれぞれの変位方向に垂直な方向にさらに変位を拡大する第２段（最終段）の拡大バネ部材とを有する。

特開平４−３５９６８４号公報

しかしながら、上述の変位拡大機構は、圧電素子の変位方向と同じ方向に最終段の拡大バネ部材を変位させることができない。また、伸縮（変位）方向に長い形状を採用する圧電素子を用いているため、最終段の変位方向に垂直な面に投影される設置面積が大きい。

上述に鑑み、伸縮素子の変位方向と同じ方向に拡大変位を出力しながらも、変位方向に垂直な面に投影される設置面積を小さくできる運動変換機構を提供することが望ましい。

本発明の実施例に係る運動変換機構は、容量的性質を有する伸縮素子と、前記伸縮素子の伸縮運動を伸縮方向とは異なる方向への変位をもたらす運動に変換する第１運動変換部と、前記第１運動変換部によってもたらされる運動を前記伸縮方向と同じ方向への変位をもたらす運動に変換する第２運動変換部と、を備え、前記伸縮素子の断面を含む前記伸縮方向に垂直な平面において、前記第１運動変換部及び前記第２運動変換部は何れも前記伸縮素子に隣接する。

上述の手段により、伸縮素子の変位方向と同じ方向に拡大変位を出力しながらも、変位方向に垂直な面に投影される設置面積を小さくできる運動変換機構を提供できる。

運動変換機構の構成例を示す図である。 ピエゾ素子に電圧が印加されたときの第１運動変換部、第２運動変換部、及びピエゾ素子のそれぞれの変位方向を示す図である。 ピエゾ素子に電圧が印加されたときの第１運動変換部、第２運動変換部、及びピエゾ素子のそれぞれの変位量を示す図である。 運動変換機構の別の構成例を示す図である。 運動変換機構の更に別の構成例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明する。図１は本発明の実施例に係る運動変換機構１０の構成例を示す図である。具体的には、図１（Ａ）は運動変換機構１０の斜視図であり、図１（Ｂ）は−Ｙ方向から見た側面図である。また、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）の平面Ｓ１を矢印ＩＣで示す方向から見た断面図である。

運動変換機構１０は、容量的性質を有する伸縮素子の伸縮運動を、伸縮方向とは異なる方向への変位をもたらす運動を経て、最終的に変位方向と同じ方向の拡大された変位（拡大変位）をもたらす運動に変換する機構である。

本実施例では、運動変換機構１０は、主に、第１運動変換部１、第２運動変換部２、ピエゾ素子３、予圧付与部４を含む。

第１運動変換部１は、ピエゾ素子３の伸縮運動を、伸縮方向とは異なる方向への変位をもたらす運動に変換する部材である。具体的には、第１運動変換部１は、ピエゾ素子３の伸縮運動を、ピエゾ素子３の変位方向（Ｘ軸方向）に垂直な方向（Ｚ軸方向）への変位をもたらす運動に変換する。

より具体的には、第１運動変換部１は、前部１Ｆ、左側部１ＳＬ、右側部１ＳＲ、及び後部１Ｂで構成される略直方体の枠状部材であり、前部１Ｆ、左側部１ＳＬ、右側部１ＳＲ、及び後部１Ｂでピエゾ素子３を取り囲むように構成される。なお、本書における「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」等は、説明の便宜のために用いられる表現であり、各部材の配置を限定するものではない。

左側部１ＳＬは、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、溝１Ｇで分離された上部１Ｕと下部１Ｌを含む。また、上部１Ｕは、連結部１Ｕａを介して前部１Ｆに連結される前側中間部１Ｕｂと、連結部１Ｕｃを介して後部１Ｂに連結される後側中間部１Ｕｄと、連結部１Ｕｅを介して前側中間部１Ｕｂに連結され且つ連結部１Ｕｆを介して後側中間部１Ｕｄに連結される中央部１Ｕｇで構成される。同様に、下部１Ｌは、連結部１Ｌａを介して前部１Ｆに連結される前側中間部１Ｌｂと、連結部１Ｌｃを介して後部１Ｂに連結される後側中間部１Ｌｄと、連結部１Ｌｅを介して前側中間部１Ｌｂに連結され且つ連結部１Ｌｆを介して後側中間部１Ｌｄに連結される中央部１Ｌｇで構成される。また、上部１Ｕの中央部１Ｕｇは＋Ｚ側に突出する突出部１Ｕｈを有し、下部１Ｌの中央部１Ｌｇは−Ｚ側に突出する突出部１Ｌｈを有する。

第２運動変換部２は、第１運動変換部１によってもたらされる運動を、ピエゾ素子３の伸縮方向と同じ方向への変位をもたらす運動に変換する部材である。具体的には、第２運動変換部２は、Ｚ軸方向への変位をもたらす第１運動変換部１の運動を、ピエゾ素子３の変位方向（Ｘ軸方向）と同軸の方向への変位をもたらす運動に変換する。

より具体的には、第２運動変換部２は、前部２Ｆ、上部２Ｕ、下部２Ｌ、及び後部２Ｂで構成される略直方体の枠状部材であり、前部２Ｆ、上部２Ｕ、下部２Ｌ、及び後部２Ｂで第１運動変換部１を取り囲むように構成される。

上部２Ｕは、切り欠き部２Ｕｇを有し、その内表面（−Ｚ側の表面）のうち切り欠き部２Ｕｇよりも＋Ｘ側で第１運動変換部１における左側部１ＳＬ及び右側部１ＳＲのそれぞれの突出部１Ｕｈと接続される。同様に、下部２Ｌは、切り欠き部２Ｌｇを有し、その内表面（＋Ｚ側の表面）のうち切り欠き部２Ｌｇよりも＋Ｘ側で第１運動変換部１における左側部１ＳＬ及び右側部１ＳＲのそれぞれの突出部１Ｌｈと接続される。

本実施例では、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈは部分円筒面を有し、上部２Ｕ、下部２Ｌの内表面と離脱可能に転がり接触する。この場合、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈはローラであってもよい。或いは、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈは、任意の接続方法を用い、上部２Ｕ、下部２Ｌの内表面に離脱不能に接続されてもよい。例えば、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈは、歯車等を用い、上部２Ｕ、下部２Ｌの内表面に離脱不能に転がり接続されてもよい。また、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈは上部２Ｕ、下部２Ｌの内表面と離脱可能にすべり接触してもよい。或いは、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈは上部２Ｕ、下部２Ｌの内表面に、任意の接続方法を用いて離脱不能に接続されてもよい。例えば、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈは、上部２Ｕ、下部２Ｌの内表面に互いに対応する嵌合部を介して嵌め込み接続されてもよい。また、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈは、薄板等の弾性部材を介して上部２Ｕ、下部２Ｌの内表面に結合されてもよい。

また、上部２Ｕ及び下部２Ｌは、−Ｘ側の端部において後部２Ｂに接続され、＋Ｘ側の端部において連結部２Ｕａ、２Ｌａを介して前部２Ｆに連結される。また、第２運動変換部２内に配置された第１運動変換部１と前部２Ｆとの間には予圧付与部４が配置される。

また、第１運動変換部１及び第２運動変換部２は、図１（Ｃ）に示すように、ピエゾ素子３の伸縮方向に沿った中心軸１０Ｘを含み且つ第１運動変換部１の変位方向（Ｚ軸方向）に平行な平面Ｓ２に関して（左右）対称である。同様に、中心軸１０Ｘを含み且つ平面Ｓ２に垂直な平面Ｓ３に関して（上下）対称である。また、第１運動変換部１及び第２運動変換部２は中心軸１０Ｘに関して２回対称である。なお、本実施例では、中心軸１０Ｘは、運動変換機構１０の中心軸であると共に、第１運動変換部１、第２運動変換部２、ピエゾ素子３、及び予圧付与部４のそれぞれの中心軸に対応する。

このように、第１運動変換部１及び第２運動変換部２は、ピエゾ素子３の断面を含む伸縮方向（Ｘ軸方向）に垂直な平面Ｓ１において、少なくとも一部がピエゾ素子３に隣接するように配置される。この配置は、中心軸１０Ｘから見て第１運動変換部１の外側に第２運動変換部２が配置される構成に比べ、中心軸１０Ｘから第２運動変換部２の外表面までの距離を小さくすることができる。

また、平面Ｓ１における第１運動変換部１及び第２運動変換部２の対称配置は、中心軸１０Ｘに関する設置面積の偏りをなくすことができる。

また、平面Ｓ１において、第１運動変換部１、第２運動変換部２、及びピエゾ素子３のそれぞれの断面は矩形の外郭線を有するが、円形、楕円形等の他の形状の外郭線を有していてもよい。例えば、一対の部分環状断面を有する第１運動変換部１、及び、一対の部分環状断面を有する第２運動変換部２のそれぞれが、円形断面を有するピエゾ素子３の外表面に隣接するように配置されてもよい。

また、第１運動変換部１の連結部１Ｕａ、１Ｕｃ、１Ｕｅ、１Ｕｆ、１Ｌａ、１Ｌｃ、１Ｌｅ、１Ｌｆ、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈ、第２運動変換部２の連結部２Ｕａ、２Ｌａ、連結部２Ｕｓ、２Ｌｓ（図２（Ａ）参照。）はそれぞれ、Ｙ軸周りの回転運動を案内する回転運動案内部を構成する。そのため、回転運動案内部のそれぞれは、望ましくは、Ｙ軸に平行な形状となるように形成される。平行でない場合、回転運動を妨げる力が発生し、運動伝達効率が低下するためである。

ピエゾ素子３は、容量的性質を有する伸縮素子の一例であり、電圧が印加された場合に伸張する積層型ピエゾ素子である。但し、ピエゾ素子３は、磁歪素子、油圧シリンダ、空気圧シリンダ等の他の伸縮素子で置き換えられてもよい。

予圧付与部４は、第１運動変換部１及び第２運動変換部２の少なくとも一方に予圧を与えるための部材である。本実施例では、予圧付与部４は、圧縮バネであり、第２運動変換部２と共に一体的に形成される。但し、予圧付与部４は、第２運動変換部２とは別個独立の部材（例えば一般的なコイルバネ）であってもよい。或いは、予圧付与部４は省略されてもよい。

具体的には、予圧付与部４は、その一端が第２運動変換部２の前部２Ｆに接続され、その他端が第１運動変換部１の前部１Ｆに接続される。予圧付与部４と第１運動変換部１の前部１Ｆとは、例えば、互いに対応する嵌合部を介して嵌め込み接続される。或いは、予圧付与部４と前部１Ｆとは、接着剤で接着されてもよく、ねじ等で締結されてもよい。また、予圧付与部４は、前部１Ｆに押し付けられているだけであってもよい。

また、予圧付与部４は、第２運動変換部２の前部２Ｆを＋Ｘ側に付勢するように配置される。第２運動変換部２の上部２Ｕと下部２Ｌとが互いに近づくように予圧を与え、上部２Ｕ、下部２Ｌの内表面と第１運動変換部１の突出部１Ｕｈ、突出部１Ｌｈとが常に接触できるようにするためである。この構成により、予圧付与部４は、第２運動変換部２の前部２Ｆを−Ｘ方向に押し込む外力が作用したとしても、上部２Ｕ、下部２Ｌの内表面と第１運動変換部１の突出部１Ｕｈ、突出部１Ｌｈとの接触を維持できる。この点に関しては、予圧付与部４は、その一端が前部２Ｆに接続される代わりに上部２Ｕの内表面に接続され、その他端が前部１Ｆに接続される代わりに下部２Ｌの内表面に接続されてもよい。

また、予圧付与部４が発生させる予圧力は、圧縮力であってもよく、引張力であってもよい。また、１段以上の変位拡大が行われることでピエゾ素子３の発生可能なピエゾ発生力と予圧付与部４の予圧力とが数倍以上異なるため（ピエゾ発生力＞＞予圧力）、予圧付与部４の予圧力がピエゾ素子３の出力特性に大きな影響を与えることはない。

また、上述の実施例では、第１運動変換部１、第２運動変換部２、及び予圧付与部４は何れも金属で形成されるが、樹脂等の他の材料で形成されてもよく、金属と樹脂を組み合わせて形成されてもよい。また、第１運動変換部１の連結部１Ｕａ、１Ｕｃ、１Ｕｅ、１Ｕｆ、１Ｌａ、１Ｌｃ、１Ｌｅ、１Ｌｆは曲がりやすく伸びにくい形状及び材料で形成される。突出部１Ｕｈ、１Ｌｈを安定的に変位させるためである。

また、上述の実施例では、第１運動変換部１の中央に形成される空間にピエゾ素子３がＺ軸方向に沿ってはめ込まれ、且つ、第２運動変換部２の中央に形成される空間に第１運動変換部１がＹ軸方向に沿ってはめ込まれる入れ子構造が採用される。運動変換機構１０の組み立てを容易にするためである。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、第１運動変換部１及び第２運動変換部２は、埋め込み射出成形等により、ピエゾ素子３を内部に埋め込んだ状態で一体的に形成されてもよい。

次に、図２を参照し、ピエゾ素子３に電圧が印加されたときの第１運動変換部１、第２運動変換部２、及びピエゾ素子３のそれぞれの運動方向について説明する。図２は、ピエゾ素子３に電圧が印加されたときの第１運動変換部１、第２運動変換部２、及びピエゾ素子３のそれぞれの変位方向を示す図であり、図２（Ａ）は運動変換機構１０の側面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の平面Ｓ１を矢印ＩＩＢで示す方向から見た断面図である。また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）において、白色の双方向矢印ＡＲ１はピエゾ素子３の変位（伸張）方向を表し、黒色の片方向矢印ＡＲ２、ＡＲ３は第１運動変換部１の変位方向を表し、白色の片方向矢印ＡＲ４〜ＡＲ６は第２運動変換部２の変位方向を表す。また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）の点線で示す部分は、変位後の第１運動変換部１の状態を表す。

ピエゾ素子３に電圧が印加されると、ピエゾ素子３は、矢印ＡＲ１で示すようにＸ軸方向に伸張する。

そして、第１運動変換部１の前部１Ｆと後部１Ｂとの間に隙間無く配置されるピエゾ素子３が伸張すると、第１運動変換部１における左側部１ＳＬ及び右側部１ＳＲのそれぞれの突出部１Ｕｈは、矢印ＡＲ２で示すように＋Ｚ方向に変位する。また、突出部１Ｌｈは、矢印ＡＲ３で示すように−Ｚ方向に変位する。すなわち、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈは、ピエゾ素子３の伸張方向（Ｘ軸方向）に垂直な方向（Ｚ軸方向）に変位する。

突出部１Ｕｈが＋Ｚ方向に変位すると、第２運動変換部２の上部２Ｕにおける切り欠き部２Ｕｇの＋Ｘ側にある部分は、切り欠き部２Ｕｇの上にある連結部２Ｕｓを中心として＋Ｚ側に回転する。その結果、上部２Ｕの＋Ｘ側の端部２Ｕｔは、矢印ＡＲ４で示すように＋Ｚ方向に変位する。

同様に、突出部１Ｌｈが−Ｚ方向に変位すると、第２運動変換部２の下部２Ｌにおける切り欠き部２Ｌｇの＋Ｘ側にある部分は、切り欠き部２Ｌｇの下にある連結部２Ｌｓを中心として−Ｚ側に回転する。その結果、下部２Ｌの＋Ｘ側の端部２Ｌｔは、矢印ＡＲ５で示すように−Ｚ方向に変位する。

端部２Ｕｔ、２Ｌｔがそれぞれ＋Ｚ側、−Ｚ側に変位すると、第２運動変換部２の連結部２Ｕａの上端が＋Ｚ方向に引っ張られ、且つ、第２運動変換部２の連結部２Ｌａの下端が−Ｚ方向に引っ張られる。その結果、第２運動変換部２の前部２Ｆは、矢印ＡＲ６で示すように予圧付与部４による予圧に逆らって−Ｘ方向に変位して予圧付与部４を圧縮する。すなわち、前部２Ｆは、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈの変位方向（Ｚ軸方向）に垂直で、且つ、ピエゾ素子３の伸張方向（Ｘ軸方向）に同軸である方向（Ｘ軸方向）に変位する。

次に図３を参照し、ピエゾ素子３に電圧が印加されたときの第１運動変換部１、第２運動変換部２、及びピエゾ素子３のそれぞれの変位量について説明する。図３は、ピエゾ素子３に電圧が印加されたときの第１運動変換部１、第２運動変換部２、及びピエゾ素子３のそれぞれの変位量を示す図であり、図３（Ａ）はピエゾ素子３に電圧が印加される前の状態を示す運動変換機構１０の側面図であり、図３（Ｂ）はピエゾ素子３に電圧が印加された後の状態を示す運動変換機構１０の側面図である。また、図３において、ｚはピエゾ素子３のＸ軸方向における変位量を示し、δ１は突出部１Ｕｈ、１ＬｈのＺ軸方向における変位量を示す。また、δ２は上部２Ｕ、下部２ＬのＺ軸方向における変位量を示し、δ３は前部２ＦのＸ軸方向における変位量を示す。

図３に示すように、第２運動変換部２の前部２Ｆの変位量δ３は、第２運動変換部２の上部２Ｕ、下部２Ｌの変位量δ２より大きい。また、第２運動変換部２の上部２Ｕ、下部２Ｌの変位量δ２は、第１運動変換部１の突出部１Ｕｈ、１Ｌｈの変位量δ１より大きい。また、第１運動変換部１の突出部１Ｕｈ、１Ｌｈの変位量δ１は、ピエゾ素子３の変位（伸張）量ｚよりも大きい。

このように、運動変換機構１０は、ピエゾ素子３の変位（伸張）方向と同軸の方向において、ピエゾ素子３の変位（伸張）に応じ、ピエゾ素子３の変位（伸張）量ｚより大きい変位量δ３で第２運動変換部２の前部２Ｆを変位させることができる。

上述の通り、運動変換機構１０は、ピエゾ素子３の変位方向と同じ方向に拡大変位を出力する。そのため、運動変換機構１０を利用するアクチュエータは、運動変換機構１０の変位軸（中心軸１０Ｘ）がアクチュエータの固定点及び出力点を通るように構成され得る。その結果、アクチュエータの駆動に起因するモーメント荷重の発生が回避され、アクチュエータを含む装置の構造が簡略化され得る。

また、運動変換機構１０は、図１（Ｃ）に示すように、平面Ｓ２に関して（左右）対称で、且つ、平面Ｓ３に関して（上下）対称となるように第１運動変換部１及び第２運動変換部２を配置する。そのため、伸縮方向に垂直な面に投影される設置面積を小さくすることができる。また、運動変換機構１０を利用するアクチュエータは、アクチュエータ内部で生じる力（第１運動変換部１、第２運動変換部２、及びピエゾ素子３のそれぞれが発生させる力）を中心軸１０Ｘに関して互いに逆向きとなる力同士で相殺させることができる。その結果、運動変換機構１０は、簡便な構成で、第１運動変換部１、第２運動変換部２、及びピエゾ素子３のそれぞれの変位方向のアライメント精度を維持できる。

また、運動変換機構１０は予圧付与部４を有する。そのため、運動変換機構１０を利用するアクチュエータは、ピエゾ素子３に対して常に圧縮力を加えた状態を維持できる。その結果、許容引っ張り応力が低い積層型のピエゾ素子３の故障を防ぐことができる。また、第２運動変換部２は、ピエゾ素子３による力と予圧付与部４による力の合力を利用して変位を出力するため、＋Ｘ方向にも−Ｘ方向にも推力を出力できる。また、予圧付与部４は、最終段の変位部である第２運動変換部２の前部２Ｆに接続されるため、前段の変位部に接続される場合に比べて小さい予圧力を発生させるだけでよい。そのため、運動変換機構１０の簡略化を実現できる。

また、運動変換機構１０は、第１運動変換部１の突出部１Ｕｈ、１Ｌｈと第２運動変換部２の上部２Ｕ、下部２Ｌとを転がり接触させる。そのため、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈの変位に伴い、連結部２Ｕｓ、２Ｌｓを中心とする上部２Ｕ、下部２Ｌの回転動作が生じた場合にもその回転が抑制されることがない。その結果、入出力効率を高めることができる。

次に、図４を参照し、運動変換機構１０の別の構成例について説明する。図４は、運動変換機構１０の別の構成例を示す側面図であり、図１（Ｂ）に対応する。また、図４の運動変換機構１０は、ピエゾ素子３に電圧が印加された場合に第２運動変換部２の前部２Ｆが＋Ｘ方向に変位する点で、−Ｘ方向に変位する図１の運動変換機構１０と異なるがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

図４の第２運動変換部２は、ピエゾ素子３に電圧が印加されていない状態で、−Ｘ側に凹むように構成される連結部２Ｕａ、２Ｌａを有する点で、＋Ｘ側に凹むように構成される連結部２Ｕａ、２Ｌａを有する図１の第２運動変換部２と異なる。また、図４の予圧付与部４は、第２運動変換部２の前部２Ｆを−Ｘ方向に引っ張る力を発生させる点で、前部２Ｆを＋Ｘ方向に押す力を発生させる図１の予圧付与部４と異なる。

この構成により、ピエゾ素子３に電圧が印加されて矢印ＡＲ１で示すようにピエゾ素子３が伸張すると、第２運動変換部２の前部２Ｆは、矢印ＡＲ６で示すように＋Ｘ方向に変位する。具体的には、ピエゾ素子３が伸張すると、第１運動変換部１の突出部１Ｕｈが矢印ＡＲ２で示すように＋Ｚ方向に変位し、且つ、第１運動変換部１の突出部１Ｌｈが矢印ＡＲ３で示すように−Ｚ方向に変位する。また、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈが変位すると、第２運動変換部２の上部２Ｕが矢印ＡＲ４で示すように＋Ｚ方向に変位し、且つ、第２運動変換部２の下部２Ｌが矢印ＡＲ５で示すように−Ｚ方向に変位する。そして、上部１Ｕ、下部１Ｌが変位すると、連結部２Ｕａの上端が＋Ｚ方向に引っ張られ、且つ、連結部２Ｌａの下端が−Ｚ方向に引っ張られる。その結果、前部２Ｆは、矢印ＡＲ６で示すように＋Ｘ方向に変位する。

このように、運動変換機構１０は、連結部２Ｕａ、２Ｌａの凹み方向を反転させることで前部２Ｆの変位方向を反転させることができる。

次に、図５を参照し、運動変換機構１０の更に別の構成例について説明する。図５は、運動変換機構１０の更に別の構成例を示す側面図であり、図１（Ｂ）及び図４に対応する。また、図５の運動変換機構１０は、ピエゾ素子３に電圧が印加された場合に第１運動変換部１の突出部１Ｕｈ、１Ｌｈが互いに接近するように変位する点で、互いに離れるように変位する図１の運動変換機構１０と異なるがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

図５の第１運動変換部１は、連結部１Ｕａ、１Ｕｃ、１Ｌａ、１Ｌｃが中心軸１０Ｘの近くに配置され且つ連結部１Ｕｅ、１Ｕｆ、１Ｌｅ、１Ｌｆが中心軸１０Ｘから遠い位置に配置される点で、連結部１Ｕａ、１Ｕｃ、１Ｌａ、１Ｌｃが中心軸１０Ｘから遠い位置に配置され且つ連結部１Ｕｅ、１Ｕｆ、１Ｌｅ、１Ｌｆが中心軸１０Ｘの近くに配置される図１の第１運動変換部１と異なる。

この構成により、ピエゾ素子３に電圧が印加されて矢印ＡＲ１で示すようにピエゾ素子３が伸張すると、第２運動変換部２の前部２Ｆは、矢印ＡＲ６で示すように＋Ｘ方向に変位する。具体的には、ピエゾ素子３が伸張すると、第１運動変換部１の突出部１Ｕｈが矢印ＡＲ２で示すように−Ｚ方向に変位し、且つ、第１運動変換部１の突出部１Ｌｈが矢印ＡＲ３で示すように＋Ｚ方向に変位する。また、突出部１Ｕｈ、１Ｌｈが変位すると、第２運動変換部２の上部２Ｕが矢印ＡＲ４で示すように−Ｚ方向に変位し、且つ、第２運動変換部２の下部２Ｌが矢印ＡＲ５で示すように＋Ｚ方向に変位する。そして、上部１Ｕ、下部１Ｌが変位すると、連結部２Ｕａの上端が−Ｚ方向に押し下げられ、且つ、連結部２Ｌａの下端が＋Ｚ方向に押し上げられる。その結果、前部２Ｆは、矢印ＡＲ６で示すように＋Ｘ方向に変位する。

このように、運動変換機構１０は、第１運動変換部１の連結部の配置を反転させることで前部２Ｆの変位方向を反転させることができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上述の実施例では、第１運動変換部１及び第２運動変換部２の２段階の運動変換が利用されるが、３段階以上の運動変換が利用されてもよい。

１・・・第１運動変換部 １Ｆ・・・前部 １ＳＬ・・・左側部 １ＳＲ・・・右側部 １Ｂ・・・後部 １Ｇ・・・溝 １Ｕ・・・上部 １Ｕａ、１Ｕｃ、１Ｕｅ、１Ｕｆ・・・連結部 １Ｕｂ・・・前側中間部 １Ｕｄ・・・後側中間部 １Ｕｇ・・・中央部 １Ｕｈ・・・突出部 １Ｌ・・・下部 １Ｌａ、１Ｌｃ、１Ｌｅ、１Ｌｆ・・・連結部 １Ｌｂ・・・前側中間部 １Ｌｄ・・・後側中間部 １Ｌｇ・・・中央部 １Ｌｈ・・・突出部 ２・・・第２運動変換部 ２Ｆ・・・前部 ２Ｕ・・・上部 ２Ｕａ・・・連結部 ２Ｕｇ・・・切り欠き部 ２Ｕｓ・・・連結部 ２Ｕｔ・・・端部 ２Ｌ・・・下部 ２Ｌａ・・・連結部 ２Ｌｇ・・・切り欠き部 ２Ｌｓ・・・連結部 ２Ｌｔ・・・端部 ２Ｂ・・・後部 ３・・・ピエゾ素子 ４・・・予圧付与部 １０・・・運動変換機構

Claims (5)

1. 容量的性質を有する伸縮素子と、
   前記伸縮素子の伸縮運動を伸縮方向とは異なる方向への変位をもたらす運動に変換する第１運動変換部と、
   前記第１運動変換部によってもたらされる運動を前記伸縮方向と同じ方向への変位をもたらす運動に変換する第２運動変換部と、を備え、
   前記伸縮素子の断面を含む前記伸縮方向に垂直な平面において、前記第１運動変換部及び前記第２運動変換部は何れも前記伸縮素子に隣接する、
   運動変換機構。
2. 前記第１運動変換部及び前記第２運動変換部は、前記伸縮方向に沿った前記第１運動変換部の中心軸を含み且つ前記第１運動変換部の変位方向に平行な第１平面に関して対称である、
   請求項１に記載の運動変換機構。
3. 前記第１運動変換部及び前記第２運動変換部は、前記第１運動変換部の中心軸を含み且つ前記第１平面に垂直な第２平面に関して対称である、
   請求項２に記載の運動変換機構。
4. 前記第１運動変換部及び前記第２運動変換部の少なくとも一方に予圧を与える予圧付与部を更に備える、
   請求項１乃至３の何れかに記載の運動変換機構。
5. 前記第１運動変換部と前記第２運動変換部とは、転がり接触若しくはすべり接触を介して離脱可能に接触していてもよく、転がり接続若しくは嵌め込み接続を介して離脱不能に接続されてもよく、或いは、弾性部材で結合されてもよい、
   請求項１乃至４の何れかに記載の運動変換機構。