JPH0224200Y2

JPH0224200Y2 -

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Publication number: JPH0224200Y2
Application number: JP1985199902U
Authority: JP
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1990-07-03
Also published as: JPS62168535U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案はバイモルフの変位により動作する切
替機構に関するものである。

（従来の技術）従来、スイツチを初めとして位置決め装置に利
用されている切替機構は駆動部を必要とする場合
にはソレノイド等が用いられている。しかし、こ
のソレノイドは消費電力が高いことから、切替機
構によつては低消費力で動作する駆動源が求めら
れている。そこで、低消費電力で動作するバイモ
ルフを利用することが考えられている。

このバイモルフは圧電性素子を２枚張り合せて
構成され、これら圧電性素子に電圧を印加すると
変位を生ずる。そこで、一方の圧電性素子が縮
み、他方の圧電性素子が伸びるように電圧を印加
すれば、バイモルフは一方に湾曲し、また逆とす
るならばバイモルフは他方に湾曲する。これを利
用して、例えば光フアイバを移動させるものがあ
る。これは、バイモルフによつて光フアイバを付
勢し、複数本の光フアイバのいずれか一つを選択
できるようにしたものである。

（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、上記バイモルフは光フアイバ等
の負荷を十分に付勢するだけの力を出力すること
が難しく、しかもこれは直接負荷を一定位置で保
持するには不安定な要素があつた。従つて、この
ような方法でバイモルフを利用した切替機構は不
安定なものになつてしまうと言う問題を生じてい
た。

特に、切替機構として光を切替えるものである
場合、光学系の位置合せ、その位置での保持が極
めて重要であるために、上記方法によつてはバイ
モルフを切替機構に用いることが困難であつた。

この考案は上記問題点に鑑みなされたもので、
その目的とするところはバイモルフの負荷に対す
る付勢を補助力として利用すると共に、負荷を磁
気吸引して保持するようにし、さらに該保持機構
をバイモルフとは独立した構造として、正確かつ
確実に切替動作すると共に長時間に亘り安定した
作動特性が得られる切替機構を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）次に、上記の目的を達成するための手段を、実
施例に対応する図面を参照して説明する。

すなわち、この考案は、両端に側板２，３を立
設した支持体１と、前記側板２，３と平行で、前記支持体１に一端
を固設した平行バネ４，４と、前記平行バネ４，４の先端間に渡設された状態
で固設された移動台５と、前記平行バネ４，４の間にあつて、基端が前記
支持体１に固設された弾性板よりなる板体７と、該板体７の両面に夫々圧電性素子８ａ，８ｂを
接着してなるバイモルフ８と、前記移動台５の前記支持体１側の面に形成さ
れ、前記板体７の先端が係含される切欠部６と、前記バイモルフ８の変位により移動する前記板
体７の先端によつて前記切欠部６の内側壁面を押
圧して前記移動台５が移動されたときに、前記移
動台５をその移動する側の前記側板２，３に磁着
させて保持する磁石よりなる保持手段１０，１１
と、を具備することを特徴とする切替機構にある。

（作用）上記この考案の切替機構は、バイモルフ８に電
圧を印加することにより、バイモルフが変位して
板体７を湾曲させ、この湾曲による付勢力によつ
て該板体７の先端が切欠部６の内側壁面を押圧し
て移動台５を保持手段１０，１１の吸引範囲まで
移動させ、その後は保持手段１０，１１による磁
着力により移動台５を磁着保持して位置決めを行
う。

（実施例）以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図はこの考案の切替機構の斜視図、第２図
は上記切替機構の平面図である。第１図及び第２
図において、１は支持体であり、この支持体１の
両端には側板２，３が立設している。また、支持
体１には側板２，３と平行な一対の板バネ（以下
平行バネと記す）４の一端固設されている。この
平行バネ４の他端には移動台５が配設されてお
り、移動台５のほぼ中央で支持体１側には切欠部
６が設けられている。更に、支持体１には平行バ
ネ４のほぼ中央にあつて、一端が切欠部６内に位
置する板体７が固設されている。しかも、板体７
の両面には圧電性素子８ａ，８ｂが接着されてい
る。これら圧電性素子８ａ，８ｂによりバイモル
フ８が構成されている。なお、板体７は圧電性素
子８ａ，８ｂの変位により自在に湾曲し、かつこ
の圧電性素子８ａ，８ｂに電圧が印加できる電極
構造を有している。そして、この板体７とバイモ
ルフ８とによつて切替機構の駆動部９が構成され
ている。

一方、前記移動台５を側板２，３いずれかに保
持される保持手段１０，１１は側板２，３の先端
部に埋設した永久磁石１０ａ，１１ａからなつて
いる。なお、この永久磁石１０ａ，１１ａは前記
平行バネ４の復帰力に逆つて保持し、かつ前記圧
電性素子８ａ，８ｂの変位で湾曲する板体７が切
欠部６の面６ａ，６ｂのいずれかに当接して移動
台５を現在保持されている位置と反対方向に付勢
する力と前記平行バネ４の復帰力との和より小さ
い磁力を有している。

次に、以上の構成からなる切替機構の動作を説
明する。

まず、第２図に示すように移動台５が側板３で
永久磁石１１ａによつて保持されている状態にお
いて、圧電性素子８ａ，８ｂに対して互いに逆の
電圧（つまり、逆方向の電界）をリード線１２，
１３，１４から印加する。この場合、バイモルフ
８は第３図に示すように分極方向が同じ（矢印
P₁，P₂）圧電性素子８ａ，８ｂからなつており、
これに対して互いに逆の電界（矢印E₁，E₂）を
印加すれば変位する。即ち、破線で示すように、
圧電性素子８ａは縮み、圧電性素子８ｂは伸び
る。従つて、バイモルフ８は板体７を矢印Ｃ方向
に湾曲させる。すると、板体７はその先端を切欠
部６の面６ａに当接し、移動台５を平行バネ４の
復帰力と共に矢印Ｂ方向に付勢する。そして、移
動台５は永久磁石１０ａの磁力範囲まで移動さ
れ、その後、磁力によつて吸引されて保持され
る。しかるのち、圧電性素子８ａ，８ｂに印加し
ていた電圧を除いても、移動台５は保持された状
態を維持している。

次に、圧電性素子８ａ，８ｂに上述と逆の電圧
をリード線１２，１３，１４から印加する。この
場合、バイモルフ８は圧電性素子８ａが伸び、圧
電性素子８ｂが縮む変位を生ずる。即ち、板体７
は第３図の矢印Ｃ方向と逆方向に湾曲する。する
と、板体７はその先端を切欠部６の面６ｂに当接
し、移動台５を平行バネ４の復帰力と共に矢印Ｂ
方向と逆方向に付勢する。そして、移動台５は永
久磁石１１ａの磁力範囲まで移動され、その後磁
力によつて吸引されて保持される。しかるのち、
圧電性素子８ａ，８ｂに印加していた電圧を除い
ても、移動台５は保持された状態を維持してい
る。なお、永久磁石１１ａは前記永久磁石１０ａ
と同じ磁力を有している。

このように、バイモルフ８は板体７を切欠部６
の面６ａ，６ｂに当接して永久磁石１０ａ，１１
ａのいずれかの磁力範囲（移動台５の吸引可能範
囲）まで平行バネ４の復帰力と共に付勢するだけ
でよい。即ち、このバイモルフ８は移動台５が永
久磁石に吸引されて切替わる時点まで電圧の印加
を必要とするが、それ以外には電力を消費せず、
しかも消費電力が極めて低い。従つて、バイモル
フをこのような方法で用いた切替機構は低消費電
力で動作する。しかも、この切替機構は平行移動
し、その移動位置の再現性が優れた平行バネ４を
用い、かつ移動台５を保持するために永久磁石１
０ａ，１１ａを用いており、その移動台５の位置
決めを正確かつ確実に行うことができる。

また、側板２，３及び移動台５の接触する両端
に絶縁材を介して電極端子を設け、移動台５の移
動により切替えを利用してスイツチングさせるよ
うにしてもよい。そして、このようなスイツチは
より小型化でき、その利用価値は高くなる。

第４図はこの考案の他の実施例を示し、切替機
構の斜視図、第５図は上記切替機構の平面図であ
る。第４図及び第５図中、第１図と同一部分には
同一符号を付し、重複説明を省略する。第４図及
び第５図において、移動台５の両端には平行バネ
４を介し、夫々側板２，３に向つて突出部１５，
１６が設けられている。また、側板２，３の凸部
２ａ，３ａには前記突出部１５，１６が係合する
凹部２ｂ，３ｂが設けられている。

以上のように構成されていることから、移動台
５はその移動で側板２，３いずれかに保持される
場合、突出部１４，１５が凹部２ｂ，３ｂに係合
する。従つて、移動台５の位置決めはより正確か
つ確実に行うことができる。

なお、上記実施例では側板２，３に永久磁石１
０ａ，１１ａに設けられているが、これを移動台
５側に設けてもよい。しかるに、側板側に永久磁
石が配されている場合には、移動台側は磁石に吸
引される材質のものであり、移動台側に永久磁石
が配されている場合には、側板側は磁石に吸引さ
れる材質のものである。

ここで、上記実施例における移動台５に反射鏡
例えばプリズル１７を図に示す如く所定位置に取
付ければ、矢印Ａ方向からの光に対して、反射
（光の進む方向を変える）あるいは透過（光の進
む方向を変えない）させることができる。

（考案の効果）以上説明したように、この考案のバイモルフを
用いた切替機によれば、バイモルフ８の変位によ
り湾曲される板体７の先端により移動台５を移動
させ、この移動台５をその移動方向の側板２，３
に磁石による保持手段１０，１１により磁着保持
させるようにして、バイモルフと保持機構を独立
させるようにしたので、バイモルフの有効長を短
かくして切替保持を行なわせることができ、バイ
モルフを用いた切替機構を小型化することができ
る。

また、一般に、バイモルフには、残留変位特性
があり、バイモルフの変位のバラツキが大きい
が、この考案によれば、バイモルフが移動台を押
し、途中から磁石による保持手段の吸着力により
移動台が動くため、バイモルフの変位のバラツキ
は大きな影響を与えず、正確かつ確実な切替作動
が得られる効果がある。

さらに、一般に、バイモルフに長時間直流電圧
を連続印加するクリープ現象によりシフト変位特
性が起るが、この考案によれば、移動台の保持を
バイモルフとは別の磁石保持手段により行つてい
る。このため保持状態を続けたとしてもバイモル
フに電圧を連続印加する必要がなく、バイモルフ
のシフト変位特性は発生せず、長時間に亘り安定
した位置決め切り替え作動が得られる。

特に、これは光スイツチ、光路切替マトリツク
ス等に用いた場合、小型化、正確かつ確実な安定
した位置決めが行われることから、光の切替えを
行う反射鏡等を小面積に数多く設けることがで
き、しかも小型化により光路長を短かくすること
ができるため切替えられる光の損失が極めて小さ
くなる効果大なものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示すもので、切
替機構の斜視図、第２図は上記切替機構の平面
図、第３図は上記切替機構で用いたバイモルフの
部分図、第４図はこの考案の他の実施例を示すも
ので、切替機構の斜視図、第５図は第４図に示す
切替機構の平面図である。１……支持体、２，３……側板、４……平行バ
ネ、５……移動台、６……切欠部、７……板体、
８……バイモルフ、８ａ，８ｂ……圧電性素子、
９……駆動部、１０，１１……保持手段。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１両端に側板２，３を立設した支持体１と、前記側板２，３と平行で、前記支持体１に一
端を固設した平行バネ４，４と、前記平行バネ４，４の先端間に渡設された状
態で固設された移動台５と、前記平行バネ４，４の間にあつて、基端が前
記支持体１に固設された弾性板よりなる板体７
と、該板体７の両面に夫々圧電性素子８ａ，８ｂ
を接着してなるバイモルフ８と、前記移動台５の前記支持体１側の面に形成さ
れ、前記板体７の先端が係合される切欠部６
と、前記バイモルフ８の変位により移動する前記
板体７の先端によつて前記切欠部６の内側壁面
を押圧して前記移動台５が移動されたときに、
前記移動台５をその移動する側の前記側板２，
３に磁着させて保持する磁石よりなる保持手段
１０，１１とを具備することを特徴とする切替
機構。２前記磁石よりなる保持手段１０，１１は、前
記側板２，３又は前記移動台５の両側部に設け
られている実用新案登録請求の範囲第１項記載
の切替機構。