JPH02192176A - ラッチ型圧電アクチュエータ - Google Patents
ラッチ型圧電アクチュエータInfo
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- JPH02192176A JPH02192176A JP1011313A JP1131389A JPH02192176A JP H02192176 A JPH02192176 A JP H02192176A JP 1011313 A JP1011313 A JP 1011313A JP 1131389 A JP1131389 A JP 1131389A JP H02192176 A JPH02192176 A JP H02192176A
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- JP
- Japan
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- movable member
- displacement
- electrostrictive
- piezoelectric element
- latch
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Links
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- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 19
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 19
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 20
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
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- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電歪あるいは圧電素子を用いたラッチ型のア
クチュエータに関する。
クチュエータに関する。
（従来の技術〕
従来、ラッチ型のアクチュエータとしてはコイルを用い
た電磁アクチュエータが使用されてきた。しかしながら
、電磁アクチュエータはコイルに通電することにより磁
界を発生しその磁力を利用して可動部材を動かずため、
大きなエネルギを必要とし発熱および磁気干渉などの問
題点があった。また、コイルを使うため小型化が難しか
った。
た電磁アクチュエータが使用されてきた。しかしながら
、電磁アクチュエータはコイルに通電することにより磁
界を発生しその磁力を利用して可動部材を動かずため、
大きなエネルギを必要とし発熱および磁気干渉などの問
題点があった。また、コイルを使うため小型化が難しか
った。
そこで、特開昭６１−１６８２７５に電歪あるいは圧電
素子を用いた第５図のラッチ型のアクチュエータが開示
されている。
素子を用いた第５図のラッチ型のアクチュエータが開示
されている。
ベース１０のＬ部に２個の電歪あるいは圧電素子１が互
いに対向して取付けられている。また、可動部材１１は
、２つの電歪あるいは圧電素子１の中間になるようにベ
ース１０に取付けられた支持部１５に回動可能に支持さ
れ、その自由端には電歪あるいは圧電素子１と対向する
ように飛行部材１２が取付けられている。支持部１５と
可動部材１１に両端を支持されたラッチばね１４が設け
られ、このばね１４のバネ力により可動部材１１はいず
れか一方の電歪あるいは圧電素子１の方に傾けられてい
る。
いに対向して取付けられている。また、可動部材１１は
、２つの電歪あるいは圧電素子１の中間になるようにベ
ース１０に取付けられた支持部１５に回動可能に支持さ
れ、その自由端には電歪あるいは圧電素子１と対向する
ように飛行部材１２が取付けられている。支持部１５と
可動部材１１に両端を支持されたラッチばね１４が設け
られ、このばね１４のバネ力により可動部材１１はいず
れか一方の電歪あるいは圧電素子１の方に傾けられてい
る。
この構成により、可動部材１１に電歪あるいは圧電素子
１により力を与えて可動部材１１が支持部１５の延長練
土を通過すると、可動部材１１はラッチばね１４の力に
より反転動作を起こしラッチされる。
１により力を与えて可動部材１１が支持部１５の延長練
土を通過すると、可動部材１１はラッチばね１４の力に
より反転動作を起こしラッチされる。
（発明が解決しようとする課題〕
しかし、このラッチ型アクチュエータでは、飛行部材１
２が電歪あるいは圧電素子１と接触していて、飛行部材
１２が電歪あるいは圧電素子１を所定の力で加圧してい
る。そしてラッチばね１４のばね定数は５００ｇ／ｍｍ
以上が必要である。このため電歪あるいは圧電素子１の
速度が零から飛行部材１２を駆動するため、ラッチばね
１４の変形や電歪あるいは圧電素子１と飛行部材１２と
の接触面での摩擦や塑性変形などにより運動エネルギが
大きくロスしてしまい、駆動のための電歪あるいは圧電
素子１への投入電気エネルギを大きくしなければならな
い。そこで、電歪あるいは圧電素子１としては層の厚さ
がＯ，１ｍｍで６４層積層したものでは断面積としては
５Ｘ５ｍｍ以上のものが必要になり、価格が高くなり、
また駆動用の電源も高出力のものか必要になるという欠
点がある。
２が電歪あるいは圧電素子１と接触していて、飛行部材
１２が電歪あるいは圧電素子１を所定の力で加圧してい
る。そしてラッチばね１４のばね定数は５００ｇ／ｍｍ
以上が必要である。このため電歪あるいは圧電素子１の
速度が零から飛行部材１２を駆動するため、ラッチばね
１４の変形や電歪あるいは圧電素子１と飛行部材１２と
の接触面での摩擦や塑性変形などにより運動エネルギが
大きくロスしてしまい、駆動のための電歪あるいは圧電
素子１への投入電気エネルギを大きくしなければならな
い。そこで、電歪あるいは圧電素子１としては層の厚さ
がＯ，１ｍｍで６４層積層したものでは断面積としては
５Ｘ５ｍｍ以上のものが必要になり、価格が高くなり、
また駆動用の電源も高出力のものか必要になるという欠
点がある。
本発明のラッチ型圧電アクチュエータは、ベースと、
電歪あるいは圧電素子と、該素子の伸縮運動を伝達し増
幅するだめの２木のレバーアームと、そのレバーアーム
で挟むように支持された変位増幅手段としての梁とから
構成され、互いに対向してベースに取イ（１けられてい
る２つの変位増幅機構と、 自由端に飛行部材を有し、該飛行部材が梁と対向するよ
うにベースに回動可能に支持された板状の可動部材と、 ベースに支持されており、面記０丁動部材に接触して、
前記各梁と前記飛行部材の間に一定の間隔を保つための
ストッパと、 一端がベースに、他端が可動部材に支持されて可動部材
を前記ストッパに押圧するばね部材とを有している。
幅するだめの２木のレバーアームと、そのレバーアーム
で挟むように支持された変位増幅手段としての梁とから
構成され、互いに対向してベースに取イ（１けられてい
る２つの変位増幅機構と、 自由端に飛行部材を有し、該飛行部材が梁と対向するよ
うにベースに回動可能に支持された板状の可動部材と、 ベースに支持されており、面記０丁動部材に接触して、
前記各梁と前記飛行部材の間に一定の間隔を保つための
ストッパと、 一端がベースに、他端が可動部材に支持されて可動部材
を前記ストッパに押圧するばね部材とを有している。
（作用）
本発明は、電歪あるいは圧電素子に変位増幅機構を設け
、変位増幅機構の梁と飛行部材との間に間隙を設けたも
のである。
、変位増幅機構の梁と飛行部材との間に間隙を設けたも
のである。
したがって、１：歪あるいは圧電素子が、飛行部材との
接触などにエネルギをロスすることがなくなり、′電歪
あるいは圧電素子への′心気エネルギが小さくて済む。
接触などにエネルギをロスすることがなくなり、′電歪
あるいは圧電素子への′心気エネルギが小さくて済む。
なお、変位増幅機構の梁と飛行部との間の間隙は、梁が
飛行部材に当たるときに梁の速度が最大になるように設
定するのがよい。
飛行部材に当たるときに梁の速度が最大になるように設
定するのがよい。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明のラッチ型圧電アクチュエータの一実施
例の斜視図、第２図は本実施例における変位増幅機構９
の斜視図である。
例の斜視図、第２図は本実施例における変位増幅機構９
の斜視図である。
第２図において、電歪あるいは圧電素子１は層の厚さ０
．１ｍｍのＰＺＴ板と一層当たり５μｍの厚みのＡｇ−
Ｐｄ電極を交互に６４層積層したもので、断面積として
は３Ｘ３ｍｍである。本素子は電圧１５０ｖ印加で８．
５μｍの変位が得られる。電歪あるいは圧電素子１の変
位／力を伝える手段としての細くくびれたＴ字状のヒン
ジ部２−１．２−２の平坦面に電歪あるいは圧電素子１
の両端面が熱硬化型のエポキシ樹脂で接続されている。
．１ｍｍのＰＺＴ板と一層当たり５μｍの厚みのＡｇ−
Ｐｄ電極を交互に６４層積層したもので、断面積として
は３Ｘ３ｍｍである。本素子は電圧１５０ｖ印加で８．
５μｍの変位が得られる。電歪あるいは圧電素子１の変
位／力を伝える手段としての細くくびれたＴ字状のヒン
ジ部２−１．２−２の平坦面に電歪あるいは圧電素子１
の両端面が熱硬化型のエポキシ樹脂で接続されている。
ヒンジ部２−１２−２はそれぞれレバーアーム３−１．
３−２に接続されている。個々のレバーアーム３−１．
３−２は取り付は穴４を有する固定部５の両端面と変位
／力の伝達手段としての「てこ」の支点にあたる平板状
のヒンジ部２−３．２−４によって接続されている。な
お、ヒンジ部２−１．２−２、レバーアーム３−１．３
−２、固定部５は厚み３ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金板
から放電加工方法により一体物として製作しである。レ
バーアーム３−１．３−２の先端部で作用素子としての
梁６は厚さＯ，１２ｍｍの５ＵＳ３０４のばね材から幅
３ｍ［ｌＩ、長さ１６ｍｍの形状に加工し、アルミニュ
ウム製のリベット７を用いてレバーアーム３−１．３−
２の先端に梁の中央部８での初期たわみが０．５ｍｍに
なるように締結されている。
３−２に接続されている。個々のレバーアーム３−１．
３−２は取り付は穴４を有する固定部５の両端面と変位
／力の伝達手段としての「てこ」の支点にあたる平板状
のヒンジ部２−３．２−４によって接続されている。な
お、ヒンジ部２−１．２−２、レバーアーム３−１．３
−２、固定部５は厚み３ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金板
から放電加工方法により一体物として製作しである。レ
バーアーム３−１．３−２の先端部で作用素子としての
梁６は厚さＯ，１２ｍｍの５ＵＳ３０４のばね材から幅
３ｍ［ｌＩ、長さ１６ｍｍの形状に加工し、アルミニュ
ウム製のリベット７を用いてレバーアーム３−１．３−
２の先端に梁の中央部８での初期たわみが０．５ｍｍに
なるように締結されている。
このように構成された変位増幅機構９においては電歪あ
るいは圧電素子１の変位は１字状の変位伝達手段として
のヒンジ部２−１．２−２を介して個々のレバーアーム
３−１．３−２に伝えられ、レバーアーム３−１．３−
２の先端で変位が拡大される。ヒンジ２−］、 ２−２
とヒンジ２−３．２−４との間隔が３ｍｍで、ヒンジ２
−３．２−４とレバーアーム３−１．３−２の先端との
距離が２８ｍｍであり、約９倍変位が拡大される。しか
るにレバーアーム３−１．３−２に挟持された梁６の両
端には軸方向の変位が与えられ、そこで梁６は周知の座
屈理論から両端に与えられた変位に対して重両方向に変
形し、梁６の中央部８に最大変位が生じる。電歪あるい
は圧電素子１に電圧１５０Ｖを印加すると、梁６の中央
部８て０．：１ｍｍ変位する。変位増幅機構９は固定部
５の取り付は穴４にねじを用いてベース１０に取り付け
られている。なお、片方の変位増幅機構は図示されてい
ない。さらに、可動部材１１の一端はベース１０と蝶つ
がいで回転支持され、自由端部には鋼球の飛行部材１２
が変位増幅機構９の梁の中央部８と間隙０．１ｍｍを打
してセットされている。変位増幅機構９は時間１ｍｓで
電圧がＯＶから］５０Ｖへ変化する電源を用いて駆動す
ると、０．１ｍｍ変位したところで梁の中央部８の速度
が最大になるので隙間が０．１ｍｍにセットされている
。間隙はベース１０に取り付けられたストッパ１３−１
．１３−２によって可動部材１１の動作範囲を調節する
ことによりセットされる。可動部材１１にはばね定数が
５００ｇ／ｍｍのコイルばねからなるラッチばね１４が
設けられている。このラッチばね１４は可動部材１１の
支持部１５と距離を隔ててベース１０に接続されている
。このとき、可動部材１１はラッチばね１４の復帰力に
よりいずれか一方に２０度傾けられている。本実施例で
は５００ｇ／ｍｍのコイルばねを使用しているが、振動
条件等使用条件により小さいばね定数のものを使用して
もよい。
るいは圧電素子１の変位は１字状の変位伝達手段として
のヒンジ部２−１．２−２を介して個々のレバーアーム
３−１．３−２に伝えられ、レバーアーム３−１．３−
２の先端で変位が拡大される。ヒンジ２−］、 ２−２
とヒンジ２−３．２−４との間隔が３ｍｍで、ヒンジ２
−３．２−４とレバーアーム３−１．３−２の先端との
距離が２８ｍｍであり、約９倍変位が拡大される。しか
るにレバーアーム３−１．３−２に挟持された梁６の両
端には軸方向の変位が与えられ、そこで梁６は周知の座
屈理論から両端に与えられた変位に対して重両方向に変
形し、梁６の中央部８に最大変位が生じる。電歪あるい
は圧電素子１に電圧１５０Ｖを印加すると、梁６の中央
部８て０．：１ｍｍ変位する。変位増幅機構９は固定部
５の取り付は穴４にねじを用いてベース１０に取り付け
られている。なお、片方の変位増幅機構は図示されてい
ない。さらに、可動部材１１の一端はベース１０と蝶つ
がいで回転支持され、自由端部には鋼球の飛行部材１２
が変位増幅機構９の梁の中央部８と間隙０．１ｍｍを打
してセットされている。変位増幅機構９は時間１ｍｓで
電圧がＯＶから］５０Ｖへ変化する電源を用いて駆動す
ると、０．１ｍｍ変位したところで梁の中央部８の速度
が最大になるので隙間が０．１ｍｍにセットされている
。間隙はベース１０に取り付けられたストッパ１３−１
．１３−２によって可動部材１１の動作範囲を調節する
ことによりセットされる。可動部材１１にはばね定数が
５００ｇ／ｍｍのコイルばねからなるラッチばね１４が
設けられている。このラッチばね１４は可動部材１１の
支持部１５と距離を隔ててベース１０に接続されている
。このとき、可動部材１１はラッチばね１４の復帰力に
よりいずれか一方に２０度傾けられている。本実施例で
は５００ｇ／ｍｍのコイルばねを使用しているが、振動
条件等使用条件により小さいばね定数のものを使用して
もよい。
このような構造において、電歪あるいは圧電素子１に電
圧を印加すると、梁の中央部８が変位して０．１ｍｍの
ところで飛行部材１２に衝突して可動部材１１が支持部
１５を中心にして回転運動を起こす。
圧を印加すると、梁の中央部８が変位して０．１ｍｍの
ところで飛行部材１２に衝突して可動部材１１が支持部
１５を中心にして回転運動を起こす。
飛行部材１２がベースｌＯの可動部材とラッチばねの支
持部１５の延長線上を可動部材１１が越えると、可動部
材１１はラッチばね１４の復帰力により反転動作し、反
対側のストッパ１３−２に当たって止まる。
持部１５の延長線上を可動部材１１が越えると、可動部
材１１はラッチばね１４の復帰力により反転動作し、反
対側のストッパ１３−２に当たって止まる。
本実施例のラッチ型圧電アクチュエータは従来のものと
同じラッチばねを使用しても、電歪あるいは圧電素子の
断面積を６割も小さくできた。さらに弱いラッチばねな
使用すると、より小さい断面積の素子を用いることがで
きる。
同じラッチばねを使用しても、電歪あるいは圧電素子の
断面積を６割も小さくできた。さらに弱いラッチばねな
使用すると、より小さい断面積の素子を用いることがで
きる。
第３図は本発明のラッチ型圧電アクチュエータの第２の
実施例の斜視図、第４図は本実施例における変位増幅機
構の斜視図である。
実施例の斜視図、第４図は本実施例における変位増幅機
構の斜視図である。
本実施例は第１の実施例のうちラッチばねを体にした可
動部材１７を用いており、また変位増幅機構９は第１の
実施例で用いたものと、梁の中央部８に梁６と等しい材
料の球１６を取り付けた点か異なる。この変位増幅機構
９を第２の実施例に取り付けて、同じ電源で駆動すると
ラッチばねのばね定数を６００ｇ／ｍｍに替えても反転
動作が安定的に可能であった。
動部材１７を用いており、また変位増幅機構９は第１の
実施例で用いたものと、梁の中央部８に梁６と等しい材
料の球１６を取り付けた点か異なる。この変位増幅機構
９を第２の実施例に取り付けて、同じ電源で駆動すると
ラッチばねのばね定数を６００ｇ／ｍｍに替えても反転
動作が安定的に可能であった。
以ト説明したように本発明は、電歪あるいは圧電素子の
変位を拡大する変位増幅機構を設け、ストッパにより、
変位増幅機構の梁と飛行部材の間に間隙を設けた構造と
することにより、構造が簡単で、小型、低電力で磁気干
渉のないラッチ型圧電アクチュエータが得られる効果が
ある。
変位を拡大する変位増幅機構を設け、ストッパにより、
変位増幅機構の梁と飛行部材の間に間隙を設けた構造と
することにより、構造が簡単で、小型、低電力で磁気干
渉のないラッチ型圧電アクチュエータが得られる効果が
ある。
第１図は本発明のラッチ型圧電アクチュエータの第１の
実施例の斜視図、第２図は第１の実施例における変位増
幅機構９の斜視図、第３図は本発明のラッチ型圧電アク
チュエータの第２の実施例の斜視図、第４図は第２の実
施例における変位増幅機構９の斜視図、第５図は従来の
ラッチ型の圧電アクチュエータの斜視図である。 １・・・電歪あるいは圧電素子、 ２−１〜２−４・・・ヒンジ部、 ３−１．３−２・・・レバーアーム、 ４・・・取り付は穴、 ５・・・固定部、６・・・
梁、 ７・・・リベット、８・・・梁
の中央部、 ９・・・変位増幅機構、１０・・・ベ
ース、 １１．１７・・・可動部材、１２・・
・飛行部材、 １３−１．１３−２−・・ストッパ、１４・・・ラッチ
ばね、１５・・・ベースの可動部材とラッチばねの支持
部、１６・・・球。
実施例の斜視図、第２図は第１の実施例における変位増
幅機構９の斜視図、第３図は本発明のラッチ型圧電アク
チュエータの第２の実施例の斜視図、第４図は第２の実
施例における変位増幅機構９の斜視図、第５図は従来の
ラッチ型の圧電アクチュエータの斜視図である。 １・・・電歪あるいは圧電素子、 ２−１〜２−４・・・ヒンジ部、 ３−１．３−２・・・レバーアーム、 ４・・・取り付は穴、 ５・・・固定部、６・・・
梁、 ７・・・リベット、８・・・梁
の中央部、 ９・・・変位増幅機構、１０・・・ベ
ース、 １１．１７・・・可動部材、１２・・
・飛行部材、 １３−１．１３−２−・・ストッパ、１４・・・ラッチ
ばね、１５・・・ベースの可動部材とラッチばねの支持
部、１６・・・球。
Claims (1)
- １．ベースと、 電歪あるいは圧電素子と、該素子の伸縮運動を伝達し増
幅するための２本のレバーアームと、そのレバーアーム
で挟むように支持された変位増幅手段としての梁とから
構成され、互いに対向してベースに取付けられている２
つの変位増幅機構と、 自由端に飛行部材を有し、該飛行部材が梁と対向するよ
うにベースに回動可能に支持された板状の可動部材と、 ベースに支持されており、前記可動部材に接触して、前
記各梁と前記飛行部材の間に一定の間隔を保つためのス
トッパと、 一端がベースに、他端が可動部材に支持されて可動部材
を前記ストッパに押圧するばね部材とを有するラッチ型
圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011313A JPH02192176A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | ラッチ型圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011313A JPH02192176A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | ラッチ型圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192176A true JPH02192176A (ja) | 1990-07-27 |
Family
ID=11774525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1011313A Pending JPH02192176A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | ラッチ型圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02192176A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6876129B2 (en) * | 2001-09-26 | 2005-04-05 | Mitsuba Corporation | Rotary actuator and method of controlling an actuator |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1011313A patent/JPH02192176A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6876129B2 (en) * | 2001-09-26 | 2005-04-05 | Mitsuba Corporation | Rotary actuator and method of controlling an actuator |
| US7078846B2 (en) | 2001-09-26 | 2006-07-18 | Mitsuba Corporation | Rotary actuator and method of controlling an actuator |
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