JPH02151277A - ピエゾ電気駆動装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、制御可能なピエゾ電気剪断アクチュエータ装
置に関するものであって、更に詳細には、牽引力を付与
し且つ付与した力を解放することにより物体における運
動を発生させる装置に関するものである。

従来技術 ピエゾ電気組立体の動作を行なうためにピエゾ電気組立
体を組込んだ幾つかの装置が知られている。例えば、Ｒ
ｅｖ、　　　Ｓｃｉ、　　　Ｉｎｓｔｒｕｍ、　　　５
８　　（１）　、１９８７年１月、の文献においては、
ピエゾ電気要素の鋸歯状周期的加速及び並進ステージの
慣性によって運動が発生される動的ピエゾ電気並進装置
を詳細に示している。

インチウオーム即ちＩｎｃｈｗｏｒｍ（米国特許節３，
９０２，０８４号及び第３，９０２．０８５号）として
知られているピエゾ電気リニアアクチュエータを組込ん
だ別の装置においては、拡大モードピエゾ電気筒状要素
の組立体を有しており、端部チューブによる同軸ロッド
の交互のグリップ（把持）動作及び解放動作と中央チュ
ーブの同期的な伸長及び収縮により、該ロッドの並進運
動が行なわれる。更に詳細に説明すると、インチウオー
ム即ちｒｎｃｈｗｏｒｍ　（Ｂｕｒｌ　ｅｉｇｈ　　Ｉ
ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＳ　Ｉｎｃ、の商標）は、ロッド
状物体を周期的に解放し、伸長させ、グリップ（把持）
し、解放し、収縮させ、且つグリップすることにより位
置決めを達成する。このロッド状物体は、−軸に沿って
移動される。１個の伸長及び２個のグリップ部分を使用
することは、該ロッド状物体が一定速度で運動すること
を可能とするものではない。厚さにおけるピエゾ電気変
形がグリップ部分において使用されている。伸長ピエゾ
電気変形は、伸長及び収縮部分において使用されている
。−周期の解放部分の期間中において、グリップ動作の
通常の力はゼロへ減少される。

周期的にグリップ動作及び解放動作を行なうことＩ；よ
り、蓄積した弾性的潜在エネルギを運動エネルギへ変換
させ且つその逆の行程が周期的に発生する。この周期的
なエネルギ変換は、音響学的に及び運動学的に、ロッド
状物体を励起させ、且つピエゾ電気アクチュエータ及び
それに付属した全ての構成部分を励起する。ロッド状物
体の位置は温度変化と共に変化する。ロッド状物体の速
度がゼロである場合を除いて、そのサイクル即ち一周期
の各グリップ動作及び解放動作部分の開始及び終了にお
いてロッド状物体の摺擦が発生する。電気的エネルギか
ら機械的エネルギへの変換効率は摺擦によって制限され
る。ロッド状物体と接触しているインチウオーム（Ｉｎ
ｃｈｗｏｒｍ）の表面部分の有用な寿命は摺擦によって
制限される。

このインチウオームの延長部分は、各サイクルの収縮部
分の期間中に、引っ張り応力に露呈される。

この引っ張り応力は、移動質量、収縮力、及び周期的な
周波数の組合わせの範囲を制限する。厚さ変形用ピエゾ
電気部分のグリップ動作行程は、サイクル動作が効果的
であるロッド状物体上に半径方向に作用する力の大きさ
を制限する。インチウオームによって得られるロッド状
物体の最後の位置は、ピエゾ電気部分から電気的電荷が
除去された場合に、失われる。なぜならば、このロッド
状物体は拘束されていないからである。通常の動作期間
中、インチウオームは、その軸周りのロッド状物体の回
転を阻止することはできない。

１９８４年５月１５日に出願された米国特許節６１０．
４６１号においては、モータの運動部分が線形的に一方
向に並進運動を行なう。この運動部分は、機械的接続部
によって可動物体へ固むされている。この可動物体の並
進運動範囲は、機械的接続部のどの様な手段と組合わさ
れたピエゾ電気ストローク即ち行程から派生される該運
動部分の並進運動範囲よりも大きいことはない。ピエゾ
電気ストローク即ち行程は、層アクチュエータ本体部分
の高さを増加することによって増加される。

本体部分の高さを増加すると、電気的容量が増加する。

容量を増加させると、他の全ての要素を一定とした場合
に、与えられた力及びストローク範囲における並進速度
が減少され、且つ与えられた速度及びストローク範囲に
おける力が減少される。

ピエゾ電気本体の高さは、該本体の温度が変化するに従
い、変化する。並進運動期間中、ピエゾ電気本体は、運
動部分に付与されるか又はそこで発現される力に起因す
る曲げ応力及び剪断応力に起因する引っ張り応力に露呈
され、前記応力は速度と、ストロークと、力の組合わせ
に関する制限をりえる。ピエゾ電気層の広い表面は、互
いに電気的に絶縁されている。ピエゾ電気本体の断面積
は運動部分と取付は基台との間で一定であるので、該運
動部分近傍の質量も並進運動され、該質量の慣性的反作
用力は、可動物体及び付属する機械的接続部によって付
与される力に加えられ、その際に速度とストロークと力
の組合わせの範囲の境界を画する。

これらのピエゾ電気アクチュエータは、本発明から明確
に区別されている。例えば、最初の例においては、並進
運動を発生させるために、鋸歯状電気波形がピエゾチュ
ーブへ付与されて、該装置内の静的摩擦限界に打ち勝ち
、その際にプラットフォームの慣性的摺動の原理を発現
させることが必要である。インチウオーム組立体の場合
には、グリップ動作及び解放動作のために並進運動は完
結的であり、且つグリップ用の力は各ステップ毎に２回
アンロード即ち解放される。

以下に詳細に説明する如く、本発明のピエゾ電気剪断装
置乃至はアクチュエータは、滑らかで且つ連続的な並進
運動を提供し、軸方向負荷がピエゾ電気圧縮を維持し、
且つ前述した従来のピエゾ電気装置の場合に発生する振
動的干渉が存在せずに、一定な通常の力を与えるもので
ある。

目　　的 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、精密位置決め器乃至
はアクチュエータとして広範な適用性を有するピエゾ電
気剪断装置を提供することを目的とする。本発明の別の
目的とするところは、ピエゾ電気装置によって与えられ
る牽引力及び解放の合体した効果を介して物体に運動を
起生させるためにピエゾ電気装置を使用することである
。

本発明の更に別の目的とするところは、駆動力として作
用することが可能であるばかりでなく、例えば軸受、リ
ンク、支持構成体などのような装置の公知の機械的構成
要素に対する代替品として使用す、ることか可能なピエ
ゾ電気装置を提供することである。

構成 本発明の目的及び利点は、例えばディスク、駆動軸など
のような機械的組立体へ駆動力を供給するピエゾ電気剪
断装置を提供することによって達成される。本発明のピ
エゾ電気剪断装置は、少なくとも１個のピエゾ電気要素
を有している。該ピエゾ電気要素のクラウン即ち先端部
は、摩擦表面であり、且つその反対表面は支持構成体に
よって支持されている。本ピエゾ電気装置は、更に、例
えば物体の運動を開始させるための駆動力を伝達するた
めにピエゾ電気剪断装置を検知し、位置決めし、巨つ活
性化させるのに必要な制御手段を有している。

実施例 以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
について詳細に説明する。

添付の図面特に第１Ａ図及び第１Ｂ図を参照すると、ピ
エゾ電気物質のブロック１０が示されており、分極方向
Ｐは、導電性の電極１２．１４の面に平行になっており
、電極１２はゼロ電位（接地）に維持されており、且つ
電極１４へ正の電位ｖ１を印加することにより、Ｐに垂
直な電界Ｅが形成され、電界Ｅと平行であり且っＰに垂
直な全ての切断面は、ベクトルＰ及びＥを包含する面に
垂直な軸の周りの正の角度変形θ（剪断）を受け、一方
反対方向の電界を印加することにより反対の符号の剪断
が発生する。

剪断角度は、θ−ｄ　、、Ｅで与えられ、ｄ１５は、ピ
エゾ電気剪断係数であり且つ幾何学的形状とは独立的な
ものである。電界は、Ｅ−Ｖ、／Ｈにより幾何学的形状
に関係しており、尚Ｈはブロック１０の高さである。

電極１４へ正の電位■１を印加することにより電極１４
の表面がほぼθＨによって与えられるストロークδによ
り矢印１６で示される方向に電極１２と平行に並進運動
させる一方電極１２が静止状態に止どまると考えられる
場合に、より一層有用な剪断変形の記述が得られる。ｖ
ｌの双極性の値は２δのストロークを可能とする。剪断
ストロークδは、本明細書の開示全体に渡り極めて興味
のあるものである。

ｄＳ、の値は、典型的に、３００乃至７００ｐｍ／Ｖで
あるが、その値よりも１０倍乃至２０倍高い値も可能で
ある。現在のプラクティスにおいては、最大２ｍラジア
ンまでのθの値を使用しているが、５０ｍラジアンとす
ることも可能である。

剪断係数は、与えられたピエゾ電気具体例におけるその
他の全ての分極モードにおけるよりも通常−層高いもの
であり、その際に最大の変形を与えている。

剪断変形の状態に拘らず、寸法Ｈ，Ｗ、　Ｔは一定のま
まである。ピエゾ電気分極の状態は、ｖｌが双極性であ
る場合、強磁性物質において不変のままであるが、Ｅの
有用な値がＰに対してアンチパラレル即ち逆平行である
場合にその他の全ての分極モードは強磁性物質において
Ｐを減少させるか、破壊するか、又は逆転させることと
なる。従って、双極性電気的駆動は、より大きな剪断係
数に起因する増加に加えて、単極性に限定された分極よ
りも２倍の使用可能な変形を提供する。

第２Ａ図及び第２Ｂ図は、本発明のダイモルフ（ｄｉｍ
ｏｒｐｈ）とも呼ばれるビルディングブロックを示して
いる。第２Ａ図の構成は、ピエゾ電気剪断本体２０を断
面で示しており、その場合、中央の電極１６は、電極２
２及び２４と）■対内にピエゾ電気部分２６内に電界Ｅ
が形成されるように、電位Ｖを供給することが可能であ
る。分極ベクトルＰは、電極１６の両側においてアンチ
パラレル即ち逆平行であり、従って剪断変形角度φが同
一の符号で発生し、一方何断変形δは加法的である。

このダイモルフは、アンチパラレル分極と組合わされた
中央電極のために、中央電極が使用されない場合よりも
、与えられた幾何学的形状及び電界に対する電位の半分
を必要とする。

電極２２及び２４は、それらの間の電位状態とは関係な
く且つ本ダイモルフを取付けることが可能な別の接合部
材の電位状態とは関係なく、２個以上のダイモルフをそ
れらの接地電極において接続させるために、電極２２及
び２４は接地電位のままである。

接地電極によって接続されたダイモルフは、ダイモルフ
の対の間に単一の導電面を必要とするに過ぎない。ダイ
モルフ間に電気的絶縁が必要とされることはない。選択
した製造プロセスのタイプに依存して、ダイモルフを溶
融接合させることが可能であり且つ多層モノリシック構
成体として製造することが可能である。

変形角度φは、電界及びピエゾ電気物質が一致する場合
、第１Ｂ図のθと同一である。電極２４が静止状態のま
まであると、電極２２は２δのストロークだけ矢印２８
の方向に並進運動する。ｎ個のダイモルフの積層体から
のストローク（ｎは少なくとも２である場合）は、印加
電位が双極性である場合には、±２ｎδのストロークが
与えられる。

第３図は、支持手段３４へ取付けたダイモルフ積層体３
２を有する３０として大略示した特性ピエゾ電気剪断ア
クチュエータを示している。積層体３２の頂部に摩擦表
面部分３６が固着されており、この摩擦表面部分３６は
以後クラウンとも呼称し、それは外部的に印加された垂
直力Ｆ、、によって位置決め可能な物体３８の外部摩擦
表面部分と接触状態に保持されている。導体（不図示）
を介してダイモルフ積層体３２へ電位を印加すると、ク
ラウン３６が矢印４０で示した方向に並進運動する。接
触表面４２における非摺動摩擦は、該積層体に印加した
電位の変化に比例するＴと平行な距離だけ物体３８を並
進運動させる。該アクチュエータは、双極性の印加した
電位の範囲に対向するアクチュエータのストロークに一
致する距離範囲に亘り該物体を並進運動させる。アクチ
ュエータストロークの極限において、物体の位置決めの
方向は逆転させることが可能であり、一方非摺動接触が
得られ、一方、別法において、リトレース即ち後退を開
始させることによって更に並進運動が発生される。

リトレースは、印加電位の逆転によって開始される接触
表面４２における摺動接触から非摺動接触への遷移であ
り、且つクラウン部分３６による並進運動方向の対応す
る逆転は十分に急激的なものであり、位置決めされた物
体３８の運動状態はりトレース全体に亘り方向Ｔにおい
て基本的に不変のまま保持される。接触部４２は、クラ
ウン３６を迅速に最大速度へ加速することによりアクチ
ュエータのストローク範囲内において任意の位置へ移動
され且つ迅速な減速により新たな位置において停止され
、そこで摺動状態が終了し非摺動状態が再現される。こ
のリトレースの全体に亘り、垂直方向の力Ｆ、は一定の
ままに止どまることが可能である。このリトレース動作
については後に更に詳細に説明する。

第４図は、支持手段３４に関して固定したものとして定
義された座標ｘ、ｙ、ｚと共に第３図のアクチュエータ
を示している。アクチュエータ本体３２は、クラウン３
６と、Ｘピエゾ電気剪断センサ部分５０と、Ｘピエゾ電
気剪断センサ部分５２と、垂直カビニジミ気検知部分４
８と、Ｘ及びＹ並進剪断ピエゾ電気部分４４及び４６と
、２並進剪断ピ工ゾ電気部分５４とを有しており、この
後者は以後リフタとして呼称する。非接触Ｙ位置センサ
５８は、支持手段３４と相対的なりラウン３６の位置、
速度、加速度に関連する電気信号を形成する（Ｘ非接触
位置センサは簡単化のために省略しである）。第３図の
説明から明らかな如く、クラウン３６は、三つの相互に
直交する方向に並進運動することが可能である。これら
センサ部分についてはりフタの次に説明する。リトレー
スは、Ｘ及びＹ方向においてのみ適当している。

リフタ５４のストロークは垂直方向の力Ｆ、を変化させ
る。リフタのストロークが最大垂直力に起因する量だけ
アクチュエータを圧縮するのに必要なストロークよりも
大きい場合には、リフタは垂直力を確立する。本装置の
差動熱膨張にも拘らず、該リフタは垂直力を所望の値に
維持する。同一の物体に作用する付加的なアクチュエー
タと結合して、Ｚ方向においてであるが異なった接触位
置においての並進運動は該物体を再度位置決めさせるこ
とが可能である。

クラウンを頂部に有するピラミッド・形状のアクチュエ
ータは、該アクチュエータによって加速され且つ減速さ
れる質量を減少させ、そのことは該アクチュエータかり
トレースを実施するのに必要な時間を短縮させる。

第５Ａ図は、静止状態にある２並進ピエゾ電気部分５４
即ちリフタの好適実施例を断面で示しである。該リフタ
は、リフタの並進運動の所望方向に平行に位置する接地
電極２２及び活性電極１６を具備する２個以上のダイモ
ルフ２０を有している。ピエゾ電気剪断分極の方向は矢
印Ｐで示しである。接地電極２２は、ダイモルフ本体外
部に交互に延在されており且つ該リフタの両側において
アクチュエータ部分６０及び６２へ固着されている。電
極１６へ正の電位を印加することにより、矢印Ｅによっ
て示された方向に電界Ｅを形成し、それは、隣接する構
成体６０と相対的に距離＋δだけ矢印６４によって示さ
れた方向に（第５Ｂ図参照）部分６２を並進運動させる
。正の符号は、該積層体が圧縮された場合に、リトレー
ス面に垂直な並進運動が正の符号において行なわれてい
ることを表わす。明確性のために、第５Ｃ図に示した如
く、負の電位を印加すると、−δの並進運動が行なわれ
、一方部分６２は矢印６６の方向に並進運度する。

電極２２がダイモルフ本体の外部へ延在する距離は、活
性電極１６の端部と隣接する構成体６０及び６２の間の
電気的絶縁を与えるのに十分である。隣接する対の電極
２２の間のダイモルフの数を２倍とすることにより、同
一の印加電位におけるストロークが２倍とされ、一方別
法として、同一の印加電界強度に対しての印加電位を１
１分とする。リフタのストロークδは、並進運動方向に
／ｌ−１定されたダイモルフの寸法とは独立的である。

その寸法は、ピエゾ電気物質の剪断強度及び印加剪断応
力及び残留剪断応力によって課される限界に一致して可
及的に小さくさせることが可能である。

剪断リフタは、双極性ストロークの全体の半分に等しい
静止状態位置を持っている。静止状態垂直力及び静止状
態ストロークは各々最大動作値の半分である。静止状態
の半分の垂直力は、パワーが切られている場合に、可動
物体の位置を維持することが可能である。同様に、本装
置の初期的な形態は、内部応力の静止状態を、最大の正
の（積層体圧縮）リフタのストロークが喚起される場合
に得られるであろうものよりも小さな値へ内部応力の静
止状態を制限する。

第６Ａ図は、ダイモルフ２０がＰ方向に分極された場合
における静止状態厚さ変形リフタの断面を示している。

このリフタは、隣接するアクチュエータ構成体６０及び
６２へ固着されている。第６Ｂ図に示した如く、電極１
６へ負の電位を印加することにより、矢印６６で示した
方向にリフト即ち上昇し、その場合のリフトのストロー
クは＋δである。前述した理由により、電界が分極方向
Ｅに対して決してアンチパラレル即ち逆平行とならない
ように、印加電位は単一の極性に制限されている。ピエ
ゾ電気厚さ係数６３３が剪、新係数ｄｌ’１よりも小さ
いので、均等な幾何学的形状及び電界強度が与えられた
場合には、厚さストロークは剪断ストロークよりも小さ
いものであることが予７１Ｆ＋される。このリフタの静
止状態厚さは、全電位が印加された場合よりも小さい。

厚さリフタは、圧縮性予備負荷のために最大リフタスト
ロークが本装置内のアクチュエータの圧縮変形よりも大
きい場合には、パワーがオフされると可動物体を解放状
態とさせる。

第７Ａ図は、絶縁体６８によって隣接するアクチュエー
タ部分６０及び６２から電気的に分層されている伸長変
形ピエゾ電気ダイモルフ２０から溝底される静止状態の
りフタの断面を示している。

第７Ｂ図に示した如く、活性電極へ負の電位を印加する
と、伸長ストローク−δを発生させ、矢印６４で示した
方向に部分６２を部分６０と相対的に並進運動させる。

このリフタは、パワーがオフされる場合に最大積層体圧
縮状態に止どまり、その際に静止状態リフタ状態におけ
る可動物体の位置制御を維持する。厚さリフタにおける
如く、印加電位は単一極性に制限されている。同一の幾
何学的形状及び印加電界が与えられる場合には、伸長リ
フタは、厚さ及び剪断リフタよりもより小さなストロー
クを有するものと予測される。なぜならば、伸長ピエゾ
電気係数ｄ３１は三つの係数の中で最も小さな値を有す
るからである。

剪断、厚さ、及び伸長変形リフタは、アクチュエータの
所望の使用に対してストロークの大きさ、ストロークの
方向、ストロークの静止状態、及び印加する垂直力を適
宜調節するために、同一のアクチュエータにおいて任意
の組合わせで使用することが可能である。

アクチュエータの本体におけるリフタ部分の位置は、該
リフタがアクチュエータ本体の一部を大きな加速度で並
進運動させねばならない場合を除いて、重要ではない。

このことは、加速されねばならないアクチュエータ物質
の質量を最小とする位置にアクチュエータにおけるリフ
タを位置決めすることによって最も効果的に達成される
。

第８図を参照すると、アクチュエータ３２が位置決めさ
れるべきバー状の物体６２の外部表面６０上に作用する
実施例を示している。明確性のために、支持手段は示し
ていない。例えば、バー状物体は、矢印４０で示したゼ
ロ乃至三つの相互に垂直な方向に対して平行な並進及び
ゼロ乃至三つの軸の周りの回転（不図示）による位置決
めを必要とする機構副組立体である場合がある。この様
な位置決めは、一体的に作用する三つ以上のアクチュエ
ータによって行なわれる。外部ガイド（不図示）のを無
に拘らず、バー状物体は、各アクチュエータ３２が別の
時間にリトレースする場合に、常に位置的制御が行なわ
れる。前述した如く、各リトレースは、例えばｆｆ１ｆ
ｆｉなどのような外部的な作用力に起因し且つ逆行リト
レース摩擦力に起因してバー状物体が著しい距離移動す
るのに必要とされる時間よりも少ない時間を必要とする
。この逆行リトレース摩擦力は、バー状物体の慣性及び
リトレースしないアクチュエータの摩擦によって抵抗を
受ける。

第９図を参照すると、位置決めされるべきディスク状物
体６６の外部を面取りした表面６４上に３個以上のアク
チュエータ３２が作用する場合の実施例が示されている
。支持手段は明確性のために示していない。このディス
クは、例えば、回転によりゼロ乃至３個の軸の周りに位
置決めすることを必要とし且つゼロ乃至３個の相互に直
交する方向に平行な並進を必要とする機構副組立体であ
る場合があるが、主に、矢印４０によって示される一つ
の軸の周りの無制限な回転を行なうことが意図されてい
る。クラウン及びディスク端部の間の接触は二重線接触
である。これらのクラウンは、該ディスクに対する支持
用及び位置決め用の機能の全てを与え、その他の軸受乃
至はガイドは必要とされない。一つのアクチュエータに
おけるリフタは、差動熱膨張に対して調節することが可
能である。全てのアクチュエータにおけるリフタ部分は
、一体的に作用して、該ディスクをその最も広い面に対
して平行に位置決めさせる。該リフタ部分は、該ディス
クに付与される半径方向の力を変化させることを可能と
し、所望の変形を行なうと共に、該ディスク端部上で反
対の符号で適宜の位置において変形を付与することによ
り不所望の変形を補正することが可能であり、この場合
の後者は通常光学技術においてモーダルミラー乃至はモ
ーダルレンズと呼称されている。該ディスクが光学的グ
レーチングである場合には、リトレースのないアクチュ
エータは、数百ヘルツの周波数において、該グレーチン
グの二つの角度及び軸方向における動的位置決め操作に
影響を与え、−力紙周波数でのりトレースの場合及び静
的整合の場合、アクチュエータは該グレーチングを方向
４０において回転させる（通常クロッキングと呼称され
る）。

第１０図を参照すると、剪断アクチュエータ３２が位置
決めされるべき円錐形６８の外部表面上に作用する場合
の実施例が示されている。ピエゾ電気アクチュエータに
対する支持手段は明確性のために図示されていない。こ
の円錐形は、例えば、回転によりゼロ乃至三つの軸の周
りの位置決めを必要とし且つゼロ乃至三つの相互に垂直
方向に１也行な並進運動を必要とするが、主に一つの軸
の周りの回転でありその運動を矢印４０で示した機構副
組立体である場合がある。この様な位置決め動作は、各
アクチュエータがピエゾ電気剪断変形によって発生され
るゼロ乃至３個の並進運動を与えるアクチュエータの組
合わせによって達成される。

クラウンと円錐表面との間のコンタクト即ち接触は、線
接触であるが、ヘルツ型（Ｈｅｒｔｚｉａｎ）とするこ
とも可能である。該クラウンは、例えば重力などのよう
な力が図面の下方向に作用する場合に、該円錐形に対し
全ての支持用及び位置決め用の機能を与える。その他の
軸受乃至はガイドなどは必要とされない。各アクチュエ
ータにおけるリフタ及びタンジエンタ（接線）ピエゾ電
気部分の両方が、該円錐形の軸方向位置を調節する。

円錐表面に対し接線方向に作用するタンジエンタピエゾ
電気部分は、該円錐形の回転に影響を与える。該クラウ
ンの円錐形表面との摩擦接触の形状により課される限界
内において、該円錐形の対称軸に対し垂直な軸の周りに
該円錐形の回転が与えられる。

第１１図を参照すると、位置決めされるべき球７０の外
部表面上に三つ以上の剪断アクチュエータ３２が作用す
る実施例が示されている。ピエゾ電気アクチュエータ用
の支持手段は明確性のために示していない。この球は、
例えば、ゼロ乃至三つの軸の周りの回転及びゼロ乃至三
つの相互に垂直する方向に平行な並進運動による位置決
めを必要とするが主に三つの軸の周りの回転でありその
運動は矢印４０で示した如く境界が画定されていない機
構副組立体である場合がある。この様な位置決め操作は
、各アクチュエータがピエゾ電気剪断変形により発生さ
れるゼロ乃至三つの並進運動を与えるアクチュエータの
組合わせによって達成される。該クラウンと球状表面と
の間の接触は、ヘルツ型であり、即ち、その接触は小さ
な円乃至は楕円である。該クラウンは、例えば重力など
の力が図面中で下方向に作用する場合に、該球に対する
全ての支持用及び位置決め用機能を提供する。

図面中に創造される四面体（不図示）の頂部における４
番目のアクチュエータは、外部的力及び拘束条件が存在
しない場合に、該球を拘束する。その他の軸受やガイド
などは必要とされない。各アクチュエータにおけるリフ
タピエゾ電気部分が、咳球上の直交する力を調節する。

タンジェンタピエゾ電気部分は、三つの垂直軸の周りに
該球の回転に影響を与える。三つの相互に直交する軸に
沿っての小さな並進運動は、該アクチュエータのりフタ
及びタンジエンタピエゾ電気運動の組合わせによって影
響される。

第１２図を参照すると、支持手段３４とｔ１対的に矢印
４０で示した方向に位置決めすべきスラブ状物体３８の
表面下の面上においてであるが、主には位置決め操作が
スラブの表面範囲及びアクチュエータコンタクトのフッ
トプリント（足跡）によってのみ制限されるスラブの面
内において作用する実施例が示されている。該スラブは
、更に、そのスラブの広い表面に対し直交する任意の軸
の周りに回転可能であり、この場合も位置決めは該スラ
ブの広い表面の範囲によってのみ制限される。

この実施例は、更に、１個以上のアクチュエータが図面
中のスラブの上表面へ付加され且つ上表面上に作用する
場合には、重力なしで且つ外部的な直交強制手段なしで
動作する。スラブ位置検知手段（不図示）と結合して、
本装置は、集積回路マスクアライメント、光学的顕微鏡
サンプル位置決め、及びトンネル型電子顕微鏡における
サンプルの位置決めに適用することが可能である。

一体内に作用するアクチュエータのりフタ部分は、該ス
ラブを、該リフタのストロークに等しい範囲においてそ
の広い表面と直交する方向に並進運動させる。適宜異な
った電位で作用する場合、該リフタは小さな角度に亘り
二つの直交する軸の周りに該スラブを回転させる。要す
るに、全部で６個の位置決め自由度が与えられており、
それらの三つは大きなものである。

第１２図の実施例は、反転させることが可能であり、即
ち、スラブ３８を静止状態とし、アクチュエータ３２と
一体的な支持手段３４を位置決めさせることが可能であ
る。

第１丁図を参照すると、偶数個のピエゾ電気アクチュエ
ータ３２を支持手段３４、グリップ及び位置決めシャフ
ト７２へ取付けた実施例が示されている。直径方向に反
対側にアクチュエータを動作させ且つ対としてリトレー
スさせる場合に、シャフトに対して対称的な力が付与さ
れる。アクチュエータが電気的に二つのグループ、例え
ば偶数及び奇数に接続されている場合に、各アクチュエ
ータストローク方向に対して最小数の電荷供給源（即ち
２個）が必要とされる。

シャフト７２は、矢印４０で示した如く、手の平の間で
鉛筆を転がすように、接線方向アクチュエータ運動が発
生する場合に対向するアクチュエータクラウンの間でシ
ャフト７２が転勤する。アクチュエータグループの交互
に同期されるリトレースは、滑らかなシャフトの位置決
め動作に影響を与える。軸方向アクチュエータクラウン
の運動は、直線矢印４０で示した如く、該シャフトを軸
方向に並進運動させる。リフタ部分は該シャフト上の垂
直力を制御し且つ差動熱膨張を補償する。

リフタは、更に、該シャフトの軸を所望に応じて整合さ
せ、又は例えば摂動を受ける回転機械におけるバランス
の崩れた状態に対して補償するためのシャフト回転の期
間中シャフト軸が任意の形状の閉曲線をトレースするよ
うにさせることが可能である。クラウンは、該リフタに
より高周波数で制御される流体膜厚さを有する静圧及び
動圧流体軸受とすることが可能である。

第１４図を参照すると、位置決めされるべき物体の外部
表面７４にピエゾ電気アクチュエータ３２が取付けられ
ており且つアクチュエータクラウンが支持手段３４の摩
擦表面３８上に当接しており且つその全範囲の周りを移
動する更に別の実施例が示されている。例えば、位置決
めされた物体は、ゼロ乃至三つの軸の周りの回転及びゼ
ロ乃至三つの相互に直交する方向に平行な並進運動によ
る位置決めを必要とする光学的要素である場合がある。

この様な位置決め動作は、一体内に動作するアクチュエ
ータによって達成される。リトレースによる運動は、物
体７６が光学的要素である場合に軸方向位置を調節し、
その場合に、負荷及びモーメントの位置は位置決め動作
に関して不変であるので、光学像は位置決め操作に関し
て不変のままである。

該物体の滑らかな位置決めは、第１４図、第１５図、第
１６図に関して説明した如くに得られる。

第１４図の各アクチュエータ位置において、各アクチュ
エータは、２個又はそれ以上のアクチュエータのグルー
プによって置換させることが可能であり、各グループは
前者の単一アクチュエータにおけるのと同一の摩擦支持
表面７８の部分とほぼ同じ部分に作用し、第１６図に関
して以下に更に詳細に説明する滑らかな操作方法を適用
することを可能とする。アクチュエータのグループを使
用することは、ここに説明する実施例の全てに拡張して
適用することが可能であり、より大きな構造的な剛性を
得、より滑らかな動作とし、より大きな負荷担持能力を
与え、且つこれらの利点の任意の組合わせを享受するこ
とを可能とする。

第１５図を参照すると、第９図の実施例にとって妥当す
る位置決めシステム乃至は方式の概略図は、制御手段８
０及びリニアパワーアンプとすることが可能な電荷供給
源８２を示している。この例は、ディスク６６の擾乱を
受けることのない一定の角速度位置決めを発生する方法
を示している。

アクチュエータは単一的なりトレースを行なう。

第４図の接線方向力変換器５０は、クラウン上の接線方
向摩擦力とクラウン質量及びリトレース期間中検知要素
自身の質量の一部の加速により発生される慣性反作用力
の和である電気信号を発生する。この検知要素からの信
号は、加速−摩擦増幅器によって条件付けされる。この
条件付けは、クラウン及びセンサ部分の既知質量及び弾
性特性に対する補償を包含している。

各クラウンの近傍に、非接触型センサ５８が設けられて
おり、該センサは支持手段（不図示）とｉ１１対的なり
ラウンの接線方向位置に比例する電気信号を発生する。

この位置信号は条件付けされ丁［つ二重微分されて、リ
トレース期間中にクラウンの加速に比例する信号を派生
する。

差動増幅器は、派生された加速信号を測定した加速−摩
擦信号から減算し、リトレースするクラウンに付与され
る摩擦力にのみ比例する信号を発生する。この１γ擦信
号は反転され、２で割算され、且つリトレースを行なわ
ない他の二つのアクチュエータへ外部的に付与される位
置決め信号Ｘと加算される。加算回路は、該パワーアン
プへ信号を供給する。反転されたりトレース摩擦信号の
半分を非リトレースアクチュエータの各々へ重畳させる
ことにより、トルクの二つの正の半分のインクリメント
即ち増分を該ディスクへ付加し、リトレースを行なうア
クチュエータにより該ディスクへ付与される負のトルク
の一つのインクリメントに対する補償を行なう。これら
３個のトルクは、相互に逆相捕型であり、加算されてゼ
ロトルクとなり、リトレースにも拘らず該ディスクを一
定トルクで駆動させる。２個の非リトレース型アクチュ
エータへトルクの半分のインクリメント即ち増分を付与
することにより、非リトレース型クラウンの接線方向摩
擦力を越えることを排除し、その際にローリング即ち転
勤からスライディング即ち摺動への不所望の遷移が発生
することを排除している。サイクル全体に亘り三つのア
クチュエータの直交する力が一定のままである場合に、
ディスクは最小の摂動乃至は擾乱で回転する。一定の直
交する力は、蓄積された弾性エネルギの解放及び再付与
を解消し、その際に構造的振動の励起を最小とする。直
交する力を調節するためにこの実施例においてはりフタ
は必要ではないが、差動熱膨張に対する補償を行なうた
め又はある光学要素においては所望されるディスクにお
ける故意の変形を行なうために直交する力を変化させる
ために使用することが可能である。リトレース明間中の
摺擦エネルギ散逸は、クラウン加速を増加することによ
り減少される。外部的に付与される位置決め信号Ｘは、
リトレース間のより長い又はより短いピエゾ電気剪断ス
トロークのために１週節される。より短いストロークは
、クラウン摩擦表面上のクラウンに対するディスクの接
触再配置距離位置の大きさを減少し、そのことは印加さ
れた直交力によるアクチュエータのクラウン部分へ付与
されるモーメントにおける変化を減少させる。

本装置を動作する前述した方法の任意の組合わせが使用
される場合、光学要素位置決めに適した滑らかさ及び精
度でディスクの回転が進行する。

該ディスクは、光学ミラー、回折Ｆ８子又はレンズとす
ることが可能である。各アクチュエータの各タンジエン
タ（接線方向器）の一部が該ディスクの軸の方向に作用
する場合、適宜のパワーアンプが付加され、光学要素の
二つの回転方向位置決め及び一つの軸方向位置決めが使
用可能である。

可動物体の摩擦表面が標準化される場合、同一のアクチ
ュエータ及び関連する電気部品は大きな且つ各種の物体
の位置決めのために使用することが可能である。

次に、第１６図を参照すると、第１３図に示した電気モ
ータ実施例のピエゾ電気アクチュエータへ印加される電
位の関数として時間がプロットされている。この例にお
いて、アクチュエータは電気的に二つの組、偶数組及び
奇数組に接続されており且つ２個のリニアタンジエンタ
アンプ及び２個のりフタリニアアンプによって交互に駆
動される。タンジエンタビニジミ気部分はシャフトに対
し接線方向に作用する。リフタピエゾ電気部分はシャフ
ト表面に対し直交する方向に作用する。シャフト位置セ
ンサ（不図示）は、制御手段に対しシャフト位置及びシ
ャフト角度速度信号を供給する。タンジェンタアンプ即
ち接線方向増幅器の各々は、最大電位±ｅｌｌを供給し
、−カリフタアンプ即ち上昇増幅器の各々は電位変化ｅ
Ｌｏを供給して、クラウンとシャフトとの間の直交力乃
至は垂直力を変化させ、且つ電位変化がフロートしてモ
ータにおける差動熱膨張を補償する。タンジエンタアン
プからの電位は、みのスルーレートを有しており且つ電
位加速度ｅを有している。リフタアンプは、スルーレー
ト５　（、及び電位加速度ｅ、を供給する。偶数アクチ
ュエータは、奇数アクチュエータと交互にシャフトへト
ルクを付与する。第１６図の時間プロットにおける如く
、偶数アクチュエータは、サイクルの開始時にシャフト
をグリップ即ち把持し、且つタンジエンタアンプの一定
のスルーレートを使用して、時間ゼロからｔｌへ一定速
度でシャフトを回転させる。偶数アクチュエータはｔｌ
３からｔｌ４へ一定速度でシャフトをグリップし且つ回
転させる。このプロットの中央ｔ１部分は該サイクルの
りトレース部分である。

交互に作用する両方の組のアクチュエータは、リトレー
ス時間ｔ、がサイクル時間ｔ１４の半分である場合にシ
ャフトへ一定のトルクを付与し、且つ偶数番号のアクチ
ュエータのタイミングは、奇数番号のアクチュエータと
はサイクル時間の半分、即ちｔｌ２だけ位相がずれてお
り、従ってトルクが奇数アクチュエータによってシャフ
トから除去される場合に偶数アクチュエータによってト
ルクがシャフトへ付与され始める。タンジエンタ部分の
一定のスルーレートは、相対運動なしで、クラウンをし
てシャフト表面に追従させる。クラウンでシャフト表面
を単にトラッキングすることは、トルクをシャフトへ印
加させることにはならないが、所望とする場合には、摺
擦を回避する。

シャフトへトルクを付与するためには、トルク電位ｅ、
がタンジエンタ電位に付加される。トルク電位における
変化は、一定の電圧加速度ｅ及び一定の電圧減速−ｅで
行なわれる。前述した如く、クラウン摩擦表面とシャフ
トとの間の直交する力（乃至は垂直力）及び非摺動摩擦
係数の積によって制限される。

本装置の動作効率は、アクチュエータにおける電気的損
失、ローリング即ち転勤損失、及びＪＦｆ擦損失によっ
て制限される。電気損失及び転動１４４失は無視可能で
ある。摺擦損失が減少される場合には高い動作効率が得
られる。高い動作効率とするには、トルク電位ｅ。が接
触が破られる場合にクラウンとシャフトとの間の摺擦を
除去するためにリトレースが開始する前にｔ、とｔ、の
間にアクチュエータのタンジエンタ部分から除去するこ
とが必要である。同様に、リトレースが完了した後に、
トルク電位ｅ、がｔｌｌ及びｔｒｉの間で付与される。

トルクがシャフトに付与される。トルクがシャフトに付
与される一方、シャフト上の）？振力の印加接線力より
小さな値への減少により、クラウン接触の非摺動から摺
動への不所望の遷移が発生する。この不所望の遷移は、
一定速度電位上のトルク付与及び除去の重畳、即ち不所
望の相対運動を解消するためにシャフトをトラッキング
することによって回避される。

リトレースは、一定の電位加速度及び減速度で進行する
。リトレース期間中の摺擦は、シャフトとｔ口封的なり
ラウンの平均速度を可及的に高くすることによって減少
させることが可能である。電圧加速度の値が高い場合に
は平均速度が増加する。

摺動速度の対数にほぼ比例して摺動摩擦接線力が減少す
るので、平均摺動速度の値が高いと摺擦が減少される。

時間ｔ３及びｔ、の間において量ｅ　Ｉ、。だけリフタ
電位を変化させることにより且つ時間ｔ、及びｔｌｌの
間でｅＬｅを再度付与することにより直交する力Ｆｎを
減少させることによりリトレースの摺擦を減少させるこ
とが可能である。

変化する直交する力の時間間隔の期間中に、クラウンは
シャフトを同一の表面速度で追従し、従ってシャフト表
面とクラウンとの間に何ら相対的運動が発生して摺擦を
発生させることはない。

各サイクルのりトレース部分を可及的に短くすることが
所望される場合にタンジェンタパワーアンプから得るこ
とが可能な最大電圧加速度ｅにおいてリトレースが発生
し、その際に最高のシャフト回転速度が発生される。

前述した如く一定のトルクが得られる場合には、各サイ
クル期間中にシャフトになされる有用な仕事は、シャフ
ト上の接線方向の力と、リトレース間でクラウンが移動
する距離と、サイクル周波数と、４′ＥＱの時刻に係合
するクラウンの数（この例においては半分）の積である
。本装置の馬力は、サイクル時間がＨｚで”与えられ、
寸法がインチで与えられ、且つ力がボンドで与えられる
場合には、前記積を６６００で割った値である。サイク
ル動作周波数は、ｔ１４の逆数である。サイクル時間が
可及的に短い場合には、最大一定トルクパワーが本装置
から抽出される。最も短いサイクル時間は、タンジエン
タ及びリフタアンプ電圧加速度に対しての最大の使用可
能な値を使用することによって得られる。タンジエンタ
電圧スルーレートみＬは、一定トルク動作によって支配
される特定の値であり、且つそうでなければ従来のリニ
アアンプから得ることが可能である値よりも小さい。

タンジエンタ電圧スルーレートのより高い値は、シャフ
ト上の非一定トルクとなるが、幾分大きなパワーを発生
する。最大非一定トルクバワーを発生する電圧スルーレ
ート値がある。最大パワー非一定トルク値よりも高いス
ルーレートの値は、より少ないパワーを発生する。なぜ
ならば、サイクル時間のより小さな部分がトルク付与の
ために使用されるからである。サイクル全体はトルク除
去部分と、リフタ部分と、リトレース部分とから構成さ
れているので、パワーを発生することのないスルーレー
トのより高い値が存在している。

二つの組の交互に作用するアクチュエータが存在するこ
の例においては、スタティック即ち静的な場合において
、アクチュエータの全てがシャフトに係合する場合があ
りその何れもがリトレースしていないので、静的トルク
は稼動中のトルクの２倍となることが可能である。非摺
動摩擦係数が一定のままであるので、モータの最大稼動
トルクはシャフト速度とは独立的である。発生されるパ
ワーは、シャフト速度の線形関数である。シャフト速度
は、サイクル動作周波数に依存し、サイク小動作周波数
は、前述した如く、アンプのスルーレート及び電圧加速
度に依存する°。モータ速度は、ステップ周波数、電圧
スルーレート、及び電圧加速度の任意の組合わせを変化
させることによって変化される。モータ速度は、無制限
に長い期間に対する一回転から毎分当たり数千回転で変
化することが可能である。

リフタのストロークは、シャフトと相対的に半径方向に
おける本装置の部品の撓み乃至は変形に依存する。パワ
ーは、垂直乃至は直交する力に線形的に依存する。直交
する力が増加すると、アクチュエータ及び支持手段の変
形が増加し、それはりフタのストロークを増加させる。

リフタのストロークが増加すると、リフト時間が増加し
、それはサイクル時間を増加させそれはパワーを減少さ
せる。モータの幾何学的形状が固定されている場合、リ
フタのストロークが増加すると、より大きなりフタが必
要とされ、そのことはタンジェンタ部分の寸法を減少さ
せ、それは′ｊ、えられた最大動作電圧においての接線
方向のストロークの寸法を減少させる。

本装置において使用される物質の強度によって直交方向
の力が制限される。クラウンとシャフトとの間の線接触
において最大の応力が発生する。

モータの例の場合、クラウンは面摩擦表面を有するもの
と仮定され、一方シャフトは直円柱であると仮定されて
いる。接触応力の減少は、クラウンの摩擦表面をその曲
率半径がシャフトの曲率半径よりも多少大きな円筒の一
部とすることによって影響される。アクチュエータのり
フタピエゾ電気部分は、タンジエンタ部分と同期的に作
用し、サイクルの全ての部分の期間中に必要とされるよ
り複雑なりラウン運動を発生させる。湾曲したクラウン
摩擦表面の機械的な利点は、より多くのシャフト回転が
一単位のクラウン接線運動から発生することにより得ら
れる。

接触応力はシャフト直径に依存する。直径を増加させる
と接触応力が減少する。シャフト直径を線形的に増加さ
せると、本装置のトルクが増加され、一方シャフト回転
速度を線形的に減少させる。

一定のアクチュエータ寸法が与えられると、パワーは不
変のままである。第１３図のものの如きピエゾ電気モー
タは、低いシャフト速度で大きなトルクが必要とされる
適用場面により適している。

シャフトは常にアクチュエータの少なくとも半分のグリ
ップ即ち把持状態にあり、且つグリップするクラウンと
シャフトとの間の間隙はゼロであるので、軸受は必要で
はない。更に、本ピエゾ電気アクチュエータによって充
足される軸受機能よりもより少ない間隙及びより大きな
剛性を有する軸受は存在しない。従来の軸受を付加する
ことは非効果的である。クラウン接触は本装置の全長に
亘り延在する。シャフト軸からハウジングの外部表面へ
の本装置の全てのものはソリッドステート状態である。

低い装置機械的コンプライアンスが所望される場合には
高い弾性係数を有する固体物質が使用される。本装置は
、電気的制御下で相対的運動を可能とする固体物体とし
て考えられる。

第１３図について説明した如く、同時的な回転及び軸方
向のシャフト運動は容易に発生され、この実施例はロボ
ットに対して適用することを可能としている。本発明の
何れの実施例においても強磁性物質や磁界が使用されて
おらず、強い磁界内においても安全で且つ効果的な動作
を行なうことを可能としている。

例えば摩擦駆動産業用可変速度変化器などにおいて使用
されるような潤滑剤は許容可能であるが、ピエゾ電気ア
クチュエータは何ら潤滑剤を必要とするものではなく、
高真空環境内においてそれを汚染することなしに動作す
る。

ピエゾ電気アクチュエータはピエゾ電気要素から構成さ
れており、機械的エネルギから電気的エネルギへの変換
器として同１に動作する。例えば、一つ又はそれ以上の
その車輪においてモータ実施例を使用する自動車がブレ
ーキをかけた場合に、自動車の運動エネルギのほとんど
は、エネルギを通常における如く浪費熱として散逸する
代わりに、バッテリ又はその他の電荷供給源へ回復させ
ることが可能である。第１６図の実線は、再生型ブレー
キ動作の期間中に左側へ点線で示したゼロトルり曲線へ
移動する。

第１６図のタイミング線図は、一定トルク可動に対する
５０％のりトレースと５０％のトルク動作とを示してい
る。各アクチュエータに対して別個のタンジェンタ及び
リフタ増幅器を付加することにより、任意の時間に一対
のアクチュエータのみをリトレース動作させる任意のｎ
番目のアクチュエータモータの動作を可能とさせる。一
定トルクでの可動は、各サイクルのりトレース部分が全
サイクル時間の２／ｎ番目を占有することを必要とする
。一定のりトレース時間が与えられた場合に、サイクル
時間が長いと、シャフト回転速度はより遅くなるがトル
クはより高くなる。

ピエゾ電気モータが適宜の低いシャフト−クラウン接触
応力で設計される場合及びモータ動作が適宜の印加され
た電位及びタイミングを使用する場合、識別可能な寿命
を短くするような機構は存在しない。これらの条件下で
可動される場合、ピエゾ電気モータの効率は、９９％を
越えるものと予測され、同等の強磁性モータ効率が９２
％であるのと比較される。この差は、強磁性モータにお
いては、軸受損失や渦電流損失があるからである。

以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
ではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は分極、電極及び寸法に関して静止状態のピエ
ゾ電気要素を示した概略図、第１Ｂ図は印加電位に関し
、その中において結果的に発生する電界に関し、且つ剪
断角度変形及びストロークに関して第１Ａ図のピエゾ電
気要素を示した概略図、第２Ａ図は本発明に基づいて機
能的に結合された場合にピエゾ電気装置の複合共同機能
ピエゾ電気要素を構成するダイモルフの静止状態を示し
た概略図、第２Ｂ図は電極、印加電位、結果的に得られ
る電界、及び剪断変形及びストロークの配置に関しての
第１Ａ図のダイモルフを示した概略図、第３図は物体の
位置決めに関してのダイモルフアクチュエータを示した
概略図、第４図は物体の位置決めに関してのセンサ部分
を有するアクチュエータを示した概略図、第５Ａ図は分
極、電極、及び電気的接続に関してのりフタダイモルフ
組立体の静止状態を示した概略断面図、第５Ｂ図は並進
運動に関して印加される正の電位を有する第５Ａ図の組
立体を示した概略図、第５Ｃ図は負の印加電位に関して
第５Ｂ図の組立体を示した概略図、第６Ａ図は厚さ方向
における分極に関してのりフタダイモルフの静止状態を
示した概略断面図、第６Ｂ図は負の電位の印加及びスト
ロークに関しての第６Ａ図のりフタを示した概略図、第
７Ａ図は分極及び電極に関しての伸長リフタの静止状態
を示した概略断面図、第７Ｂ図は負の印加電位及びスト
ロークに関しての第７Ａ図のりフタを示した概略図、第
８図は一組のピエゾ電気剪断アクチュエータによってロ
ッド状物体の位置決めを示した概略図、第９図は一組の
ピエゾ電気アクチュエータによってディスク状物体の位
置決めを示した概略図、第１０図は一組のピエゾ電気ア
クチュエータにより円錐状物体の位置決めを示した概略
図、第１１図は一組のピエゾ電気アクチュエータによる
球状物体の位置決めを示した概略図、第１２図は３個の
ピエゾ電気アクチュエータによってスラブ状物体の位置
決めを示した概略図、第１３図はピエゾ電気アクチュエ
ータ及びシャフト位置決めに関しての電気モータを示し
た概略図、第１４図はピエゾ電気アクチュエータに取付
けた物体の位置決めを示した概略図、第１５図は一定速
度の滑らかな位置決めを行なうために負のフィールドを
使用するピエゾ電気位置決め装置を示した概略図、第１
６図はシャフトの一定速度の滑らかな位置決めを行なう
ためのピエゾ電気モータアクチュエータのタイミングを
示した説明図、である。 （符号の説明） １０ニブロツク １２．１４：電極 １６：中央電極 ２０：ピエゾ電気剪断本体 ２２．２４：電極 ２６　： ３０　＝ ３２　＝ ３４　： ３６　： ３８　： ４２　： ５４　： ピエゾ電気部分 ピエゾ電気剪断アクチュエータ ダイモルフ積層体 支持手段 摩擦表面部分 物体 接触表面 リフタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．物体へ力を付与すべく構成されたピエゾ電気装置に
   おいて、 （１）物体に近接する摩擦表面を持ったクラウン、 （２）支持構成体によって支持されている表面を持った
   底部、 （３）前記クラウンと前記底部との中間に一体的に位置
   された少なくとも１個の分極ピエゾ電気片、 を有することを特徴とするピエゾ電気装置。 ２．特許請求の範囲第１項において、更に、（１）前記
   物体の位置と相対的に前記クラウンの相対的位置を決定
   するための検知手段、 （２）前記クラウンと前記物体の隣接する位置を調節す
   る手段、 （３）前記クラウンと前記物体との間の物理的接触力を
   検知し且つ測定する手段、 （４）前記装置を活性化させ且つ前記物体へ力を付与さ
   せるために前記装置内に電気的電位を発生させる手段、 を有することを特徴とするピエゾ電気装置。 ３．物体へ力を付与する方法において、 （１）物体に近接して少なくとも１個のピエゾ電気装置
   を位置させ、尚前記ピエゾ電気装置は、（ａ）前記物体
   に近接する摩擦表面を持ったクラウンと支持構成体によ
   って支持されている表面を持った底部とを具備する少な
   くとも１個の分極ピエゾ電気片と、 （ｂ）前記物体と相対的な前記クラウン表面の位置を決
   定する検知手段と、 （ｃ）前記物体と相対的に前記クラウン摩擦表面の位置
   を調節する手段と、 （ｄ）前記クラウン摩擦表面と前記物体との間の物理的
   接触力を検知し且つ測定する手段と、（ｅ）前記ピエゾ
   電気装置を活性化する手段とを具備しており、 （２）前記ピエゾ電気装置を活性化させ、 （３）前記ピエゾ電気装置のクラウン摩擦表面と前記物
   体とを相互作用させ、 （４）前記ピエゾ電気装置のクラウン摩擦表面の摺動速
   度作用及び前記可動物体の表面積によって前記可動物体
   の表面に対して繰り返し摺動摩擦を発生させ、 （５）前記ピエゾ電気装置のクラウン摩擦表面と前記可
   動物体の表面との間の非摺動摩擦に打ち勝つように前記
   摺動摩擦速度の大きさを増加させる、 上記各ステップを有することを特徴とする方法。