JPH0226281A - 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、高トルク、安定極
低速、小型化を目的とした駆動源として用いるモータに
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
数の違いにより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
を数枚弁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の欠点を除去し小型でかつ歯車機構
（ギヤアヘッド）が不必要な極低回転数の圧電アクチュ
エータ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、回転中芯に位置する軸
の一方には締め付けナットを設け、他方にはストッパを
設けた指示機構を構成する回転中芯軸と、該回転中芯軸
の締め付けナット側に設けたベアリングと、ベアリング
を介して支持される回転自在なロータと、ストッパーに
接して設けた収縮型圧電素子と、円筒状で一方端面には
高摩擦材を設けて前記回転ロータと接し、他端面は収縮
型圧電素子と接し、中腹部は回転中芯軸に対し同一回転
方向に傾斜を有して複数の溝および傾斜板を複数設けて
成りしかも伸縮自在に構成された回転変換機構とを有し
ている。

〔作用〕

本発明の圧電アクチュエータでは、軸中心に収縮型圧電
素子、回転変換機構、回転ロータ、ベアリングを設け、
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、ばね性を持った伸縮
自在な回転変換機構を縮ませ、回転変換機構の傾斜板が
たわみにより回転ロータを傾斜板の傾斜方向（矢視方向
）に回転させる。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の圧電アクチュエータの一実施例を示す
全体斜視図であり、第２図は第１図の全体断面図である
。第１図および第２図において、本実施例は軸１１の一
方に円盤上ストッパー１０を設け、その軸の他方にねじ
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。円盤上ストッパー１０内側には収縮型圧電素子
２０が軸１１に挿入して接着し固定している０回転変換
機構３０は、円筒内に突き抜けた複数の溝３１および傾
斜を設けた傾斜板３２が複数同傾斜方向に構成し、しか
も若干のばね性を持って伸縮自在に構成され、さらに、
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が接着して回転ロータ４０に接して備わってい
る。回転ロータ４０は、軸１１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
るよう構成している。

本発明の一実施例である圧電アクチュエータは、収縮型
圧電素子２０にプラス電圧を加えると収縮型圧電素子２
０は軸方向に数１０μｍ瞬時に伸び、ばね性を持った伸
縮自在な回転変換機構３０を縮ませる。回転変換機構３
０は傾斜板３２がたわみ回転ロータ４０側が傾斜板３２
の傾斜方向（矢視方向）に回転する。したがって、密着
している回転ロータ４０は前記回転ロータ４０側に接し
ている回転変換機構３０の端面と同じ方向同じ角度だけ
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、ばね性を持っ
た伸縮自在な回転変換機構３０が伸びる復帰時間よりも
速く、前の位置に戻るにつれ回転変換機構３０が伸び安
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し連続すると回転ロータ４
０に安定したステップ状の回転角がえられる。

〔発明の効果〕 以上に説明したように本発明によれば、収縮型圧電素子
への電圧の切り換えにより数ｋｇｃ＋＋＋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用で
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図は本発明の一実施例である圧電アクチュエータを
示す全体斜視図、第２図は第１図の全体断面図である。 １０・・・円盤上ストッパー、２０・・・収縮型圧電素
子、３０・・・回転変換機構、４０・・・回転ロータ、
５０・・・ベアリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　回転中芯に位置する軸の一方には締め付けナットを設
   け、他方にはストッパを設けた支持機構を構成する回転
   中芯軸と、該回転中芯軸の締め付けナット側に設けたベ
   アリングと、該ベアリングを介して支持される回転自在
   な回転ロータと、前記ストッパーに接して設けた収縮型
   圧電素子と、円筒状で一方端面には高摩擦材を設けて前
   記ロータと接し、他端面は収縮型圧電素子と接し、中腹
   部は回転中芯軸に対し同一回転方向に傾斜を有して複数
   の溝および傾斜板を複数設けて成り、しかも伸縮自在に
   構成された回転変換機構とを含み、前記圧縮型圧電素子
   により前記回転変換機構を介してロータを回転せしめる
   ようにしたことを特徴とする圧電アクチュエータ。