JPH0223676A - 圧電アクチュエータ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電アクチュエータに関し、特に高トルク、安
定極低速、小型化を目的とした駆動源としてのモータと
して用いる圧電アクチュエータに関する。

〔従来の技術〕

従来、装置等に組み込まれる駆動源モータとしては、Ｄ
Ｃモータ、ＡＣモータ、パルスモータ、・・・・・・と
数多くの種類が使われており、これらは総て永久磁石と
電磁石との磁極、極数の組み合わせによるもので磁気作
用を利用している。したがって、磁気の強さ、加工精度
、磁極数の違いにょるモータの特性が決定してくる。一
般にモータ容積が大きいほど高トルク低速安定回転で、
容積が小さいほど低トルク高速回転型が多い。さらに必
要に応じて極低回転が要求される際に、モータロータ軸
に歯車を数枚介して出力軸を低回転に変換している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のモータは総て磁気特性を応用したもので
、それぞれモータ容積比に特性は比例し、これは磁石の
強さ、コイルの巻き数によるものである。したがって、
容積の大きく重量のものほど高トルクが得られる。さら
に、極低回転数が必要な際には歯車が加わり、なお重量
が加算される。

装置設計上、高トルク、安定極低回転が必要ながらも装
置容積に対し駆動源スペースを小さくおよび軽量化した
い要望があてはまらなく、さらに装置環境上磁場を発生
する物体を使用できないながらも駆動源が必要であるな
どの問題点があった。

装置の軽薄短小化が進むにつれて高トルク小型モータの
要求が高まり、従来の大型で重量モータでは満足できな
い点がある。

本発明の目的は上記従来の欠点をなくし、小型で軽量か
つ歯車機構（ギヤヘッド）が不必要な極低回転数のモー
タを得る圧電アクチュエーターを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の圧電アクチュエータは、回転中心に位置する軸
と、該軸の一端側に締付けナットを他端側にストッパを
設けた支持機構と、前記軸に回転自在に嵌着した回転ロ
ータと、前記ストッパに接して設けられた収縮型圧電素
子と、高摩擦材からなり前記回転ロータに接して設けら
れた第１の平板、前記収縮型圧電素子に接して設けられ
た第２の平板、前記第１及び第２の平板間に設けられ前
記軸のまわりに同一回転方向に回転力を生ずるごとき傾
斜を有して備わる複数の傾斜板、前記第１及び第２の平
板をそれぞれ前記回転ロータ方向及び前記収縮型圧電素
子方向に付勢するコイルばねとからなる回転変換機構と
を備えている。

〔作　用〕

本発明の圧電アクチュエータでは、円盤状ストッパーに
軸を設け、その軸の他方にはねじ部を設け、全体を軸中
心に安定固定する止めナツトを設けられるようにしであ
る。前記軸には収縮型圧電素子、回転変換機構、回転ロ
ータ、ベアリングが備わり、収縮型圧電素子にプラス電
圧を加えると収縮型圧電素子は軸方向に数１０μｍ瞬時
に伸び、回転変換機構を縮ませ、回転変換機構は傾斜板
がたわみ回転ローカ側の平板が傾斜板の傾斜方向に回転
する。したがって、密着している回転ロータは前記回転
ロータ側の平板と同じ角度、同じ方向に回転する。次に
収縮型圧電素子にマイナス電圧を加えると収縮型圧電素
子は瞬時に縮み、回転変換機構に設けられたコイルばね
が伸びる復帰時間より速く前の位置に戻るにつれコイル
ばねが伸び安定化される。つづいて、収縮型圧電素子に
プラス電圧を加えると前記同様の動作をし、これを連続
すると回転ロータに安定したステップ状の回転角が得ら
れる。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例の全体斜視図及び
断面図である。図において、円盤状ストッパー１０に軸
１１を設け、その軸１１の他方にはねじ部１２を設は圧
力が加えられるよう止めねじ１３を備えている。円盤状
ストッパー１０の内側には収縮型圧電素子２０が軸１１
に挿入して接着により固定している。回転変換機構３０
は、２枚の平板３１．３２間に傾斜を設けた複数の板状
のばね３３が軸１１のまわりに同傾斜方向に半固定され
、さらに中央には軸１１に挿入したコイルばね３４を設
けてテンションを加え安定させている。しかも、２枚の
平板３１．３２の一方を収縮型圧電素子２０に接着して
あり、他方は高摩擦材３５が接着しである。回転ロータ
４０は、軸１１に回転自在に挿入され円盤状をなしてい
る。さらに、止めねじ１３と回転ロータ４０間にベアリ
ング５０が備わり、回転ロータ４０がスムーズな回転が
得られるように構成している。

このような構成の本実施例において、収縮型圧電素子２
０にプラス電圧を加えると、収縮型圧電素子２０は軸方
向に数１０μｍ瞬時に伸び、回転変換機構３０を縮ませ
る。すると２枚の平板３１゜３２間の傾斜した板状ばね
３３がたわみ、軸１１のまわりで傾斜方向に沿って矢印
Ａ方向の回転力を生ずる。したがって、板状ばね３３に
接している回転ロータ４０側の平板３２が矢印Ａ方向に
回転し、高摩擦材３５を介して密着している回転ロータ
４０は同じ方向に同じ角度だけ回転する。

次に収縮型圧電素子２０にマイナス電圧を加えると、収
縮型圧電素子２０は瞬時に縮み、回転変換機構３０に設
けられたコイルばね３４が伸びて回転変換機構３０が安
定化される。つづいて、収縮型圧電素子２０にプラス電
圧を加えると前記同様の動作をし、これを連続すると回
転ロータ４０に安定したステップ状の回転角が得られる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、収縮型圧電素子と回転ロ
ータとの間に回転変換機構を設けることにより、収縮型
圧電素子への電圧の切り換えにより数１０ｋｇの高トル
ク、安定極低速ステップ回転運動が得られ、従来の磁気
応用モータの容積に比較して約１／４〜１１５の軽薄短
小化が可能となった。さらに電磁石コイルの製作が不要
で組み立てが容易になり、コストが安価になるなどの効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例の全体斜視図及び
断面図である。 １０・・・円盤状ストッパー、２０・・・収縮型圧電素
子、３０・・・回転変換機構、４０・・回転ロータ、５
０・・・ベアリング、１１・・・軸、１２・・・ねじ部
、１３・・・止めねじ、３１．３２・・・平板、３３・
・・板状ばね、３４・・・コイルばね、３５・・・高摩
擦材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　回転中心に位置する軸と、該軸の一端側に締付けナッ
   トを他端側にストッパを設けた支持機構と、前記軸に回
   転自在に嵌着した回転ロータと、前記ストッパに接して
   設けられた収縮型圧電素子と、高摩擦材からなり前記回
   転ロータに接して設けられた第１の平板、前記収縮型圧
   電素子に接して設けられた第２の平板、前記第１及び第
   ２の平板間に設けられ前記軸のまわりに同一回転方向に
   回転力を生するごとき傾斜を有して備わる複数の傾斜板
   、前記第１及び第２の平板をそれぞれ前記回転ロータ方
   向及び前記収縮型圧電素子方向に付勢するコイルばねと
   からなる回転変換機構とを備えることを特徴とする圧電
   アクチュエータ。