JPH0314955Y2 - - Google Patents

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JPH0314955Y2
JPH0314955Y2 JP1984050258U JP5025884U JPH0314955Y2 JP H0314955 Y2 JPH0314955 Y2 JP H0314955Y2 JP 1984050258 U JP1984050258 U JP 1984050258U JP 5025884 U JP5025884 U JP 5025884U JP H0314955 Y2 JPH0314955 Y2 JP H0314955Y2
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piezoelectric element
piezoelectric
wall surface
width
pair
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Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案はたとえばNC工作機器の工具の微動調
整装置などに好適に用いられる駆動用圧電装置に
関する。
[Detailed Description of the Invention] Technical Field The present invention relates to a drive piezoelectric device that is suitably used, for example, in a fine adjustment device for tools of NC machine tools.

背景技術 第1図はリニアモータの駆動用圧電装置におけ
る先行技術の作動図である。移動体1は、移動方
向に延びる第1圧電素子部2と、第1圧電素子の
長手方向の両端に形成される第2圧電素子部3お
よび第3圧電素子部4とから構成される。この移
動体1の動作の過程は、まず第1図1に示すよう
に移動体1を溝ブロツクなどの案内体5内に挿入
する。次に第2圧電素子部3を第1図2に示すよ
うに、移動方向と垂直な方向に伸長させて案内体
5の内壁面6に圧接して固定する。次に第1圧電
素子部2を移動方向と平行に、予め定められる長
さLだけ伸長させる。このとき第3圧電素子部4
は長さLだけ移動方向に変位している。次に第1
図3に示すように第3圧電素子部4を移動方向と
垂直方向に伸長して、案内体5の内壁面6に圧接
して固定する。次に第2圧電素子部3を移動方向
と垂直方向に縮小させた後、第1圧電素子部2を
移動方向と平行に縮小する。このとき移動体1は
距離Lだけ第1図の右方に移動したことになる。
第1図4では、まず第2圧電素子部を移動方向と
垂直に伸長させ案内体5の内壁面6に圧接して固
定する。次に第3圧電素子部を移動方向と垂直に
縮小した後、第1圧電素子部2を移動方向と平行
に伸長する。このように第1図1から第1図4ま
での動作を繰り返すことによつて移動体1を案内
体5の内壁面6に沿つて一方向に移動することが
できる。
BACKGROUND ART FIG. 1 is an operational diagram of a prior art piezoelectric device for driving a linear motor. The movable body 1 includes a first piezoelectric element part 2 extending in the moving direction, and a second piezoelectric element part 3 and a third piezoelectric element part 4 formed at both longitudinal ends of the first piezoelectric element. In the operation process of the movable body 1, first, as shown in FIG. 1, the movable body 1 is inserted into a guide body 5 such as a groove block. Next, as shown in FIG. 1 and 2, the second piezoelectric element portion 3 is extended in a direction perpendicular to the moving direction and is pressed against and fixed to the inner wall surface 6 of the guide body 5. Next, the first piezoelectric element section 2 is extended by a predetermined length L in parallel to the moving direction. At this time, the third piezoelectric element portion 4
is displaced by a length L in the direction of movement. Next, the first
As shown in FIG. 3, the third piezoelectric element portion 4 is extended in a direction perpendicular to the moving direction and is pressed against and fixed to the inner wall surface 6 of the guide body 5. Next, after the second piezoelectric element section 3 is reduced in a direction perpendicular to the moving direction, the first piezoelectric element section 2 is reduced in parallel to the moving direction. At this time, the moving body 1 has moved by a distance L to the right in FIG.
In FIG. 1, the second piezoelectric element portion is first extended perpendicular to the direction of movement and is pressed against the inner wall surface 6 of the guide body 5 and fixed therein. Next, after reducing the third piezoelectric element section perpendicularly to the moving direction, the first piezoelectric element section 2 is expanded parallel to the moving direction. By repeating the operations from FIG. 1 to FIG. 1 in this way, the movable body 1 can be moved in one direction along the inner wall surface 6 of the guide body 5.

このような従来技術の移動体1では圧電素子部
2,3,4の伸長および縮小の変位量が極めて小
さいため移動体1の移動速度が遅く、しかも案内
体5の内壁面6の幅などについて極めて高い精度
が要求された。
In such a movable body 1 of the prior art, the displacement amount of expansion and contraction of the piezoelectric element portions 2, 3, and 4 is extremely small, so the moving speed of the movable body 1 is slow, and moreover, the width of the inner wall surface 6 of the guide body 5, etc. Extremely high precision was required.

目 的 本考案の目的は、上述の技術的課題を解決し、
構成が簡単で移動速度が高められかつ安定して作
動する駆動用圧電装置を提供することである。
Purpose The purpose of this invention is to solve the above technical problems,
It is an object of the present invention to provide a driving piezoelectric device that has a simple configuration, can increase moving speed, and operates stably.

本考案は、(a)相互に対向する一対の平行な内壁
面22によつて形成される長手通路23を有し、
内壁面22には予め定める幅Hを有して長手方向
に延びる逃げ凹所24が形成されている案内体2
1と、 (b) 通路23内に収納される移動体7であつて、 (b1) 第1圧電素子部8であつて、 (b11) 前記幅Hよりも小さい幅D1を有
し、通路23の長手方向に延びて内壁面2
2に平行な板状の第1圧電体11と、 (b12) 第1圧電体11の表面の幅方向の
両側に長手方向に平行に延びるようにそれ
ぞれ形成される一対の連結部12a,13
aと、各連結部12a,13aから交互に
対向して交差するように垂直に延びる複数
の脚部12b,13bとによつて構成され
る一対の第1櫛形電極12,13とを有す
る第1圧電素子部8と、 (b2) 第1圧電素子部8に関して通路23
の長手方向一方側で、内壁面22に平行でか
つ長手方向に垂直な第1軸線65まわりに、
第1圧電素子部8と相互に、角変位可能に設
けられる第2圧電素子部9であつて、 (b21) 前記幅Hよりも大きい幅D2を有
し、内壁面22に平行な板状の第2圧電体
14と、 (b22) 第2圧電体14の表面の幅方向の
両側にそれぞれ形成される一対の連結部1
5a,16aと、各連結部15a,16a
から交互に対向して交差するように垂直に
延びる複数の脚部15b,16bとによつ
て構成される一対の第2櫛形電極15,1
6とを有する第2圧電素子部9と、 (b3) 第1圧電素子部8に関して通路23
の長手方向他方側で、内壁面22に平行でか
つ長手方向に垂直な第2軸線66まわりに、
第1圧電素子部8と相互に、角変位可能に設
けられる第3圧電素子部10であつて、 (b31) 前記幅Hよりも大きい幅D2を有
し、内壁面22に平行な板状の第3圧電体
18と、 (b32) 第3圧電体18の表面の幅方向の
両側にそれぞれ形成される一対の連結部1
9a,20aと、各連結部19a,20a
から交互に対向して交差するように垂直に
延びる複数の脚部19b,20bとによつ
て構成される一対の第3櫛形電極19,2
0とを有する第3圧電素子部10とを有す
る、そのような移動体7と、 (c) 一対の第1櫛形電極12,13の間に電圧を
与え、一対の第2櫛形電極15,16の間に電
圧を与え、一対の第3櫛形電極19,20の間
に電圧を与え、 第2または第3圧電素子部9,10のいずれか
一方が第1または第2軸線65,66まわりに角
変位して内壁面22に当接して固定する第1ステ
ツプと、第1圧電素子部8を弯曲させてかつ逃げ
凹所24に逃がして、内壁面22に当接させるこ
となく、前記長手方向に縮小する第2ステツプ
と、第2または第3圧電素子部9,10のいずれ
か他方が第1または第2軸線65,66まわりに
角変位して内壁面22に当接して固定する第3ス
テツプと、第2または第3圧電素子部9,10の
前記一方が内壁面22に当接しないようにする第
4ステツプと、第1圧電素子部8を前記長手方向
に伸長する第5ステツプと、第2または第3圧電
素子部9,10の前記他方が内壁面22に当接し
ないようにする第6ステツプとをこの順序で繰返
す電源手段とを含むことを特徴とする駆動用圧電
装置である。
The present invention includes (a) a longitudinal passageway 23 formed by a pair of mutually opposing parallel inner wall surfaces 22;
A guide body 2 in which an escape recess 24 having a predetermined width H and extending in the longitudinal direction is formed in an inner wall surface 22.
1, (b) a movable body 7 housed in the passage 23, (b1) a first piezoelectric element part 8, (b11) having a width D1 smaller than the width H; Extending in the longitudinal direction of the inner wall surface 2
(b12) a pair of connecting portions 12a, 13 each formed on both sides of the surface of the first piezoelectric body 11 in the width direction so as to extend parallel to the longitudinal direction;
a, and a pair of first comb-shaped electrodes 12, 13 configured by a plurality of leg portions 12b, 13b extending vertically from each connecting portion 12a, 13a so as to alternately face each other and intersect with each other. (b2) a passage 23 with respect to the first piezoelectric element part 8;
Around a first axis 65 parallel to the inner wall surface 22 and perpendicular to the longitudinal direction on one side in the longitudinal direction,
A second piezoelectric element part 9 is provided so as to be angularly displaceable with respect to the first piezoelectric element part 8, and (b21) has a width D2 larger than the width H and is a plate-shaped member parallel to the inner wall surface 22. a second piezoelectric body 14; (b22) a pair of connecting portions 1 formed on both sides of the surface of the second piezoelectric body 14 in the width direction;
5a, 16a and each connecting portion 15a, 16a
A pair of second comb-shaped electrodes 15, 1 constituted by a plurality of vertically extending leg portions 15b, 16b that alternately face each other and intersect with each other.
(b3) a passage 23 with respect to the first piezoelectric element part 8;
Around the second axis 66 parallel to the inner wall surface 22 and perpendicular to the longitudinal direction on the other side in the longitudinal direction,
A third piezoelectric element part 10 is provided so as to be angularly displaceable with respect to the first piezoelectric element part 8, and (b31) has a width D2 larger than the width H and is a plate-shaped piece parallel to the inner wall surface 22. a third piezoelectric body 18; (b32) a pair of connecting portions 1 formed on both sides of the surface of the third piezoelectric body 18 in the width direction;
9a, 20a and each connecting portion 19a, 20a
A pair of third comb-shaped electrodes 19, 2 constituted by a plurality of vertically extending leg portions 19b, 20b that alternately face each other and intersect with each other.
(c) A voltage is applied between the pair of first comb-shaped electrodes 12, 13, and the second comb-shaped electrodes 15, 16 are connected to each other. A voltage is applied between the pair of third comb-shaped electrodes 19 and 20, and either one of the second or third piezoelectric element parts 9, 10 is rotated around the first or second axis 65, 66. A first step in which the first piezoelectric element portion 8 is angularly displaced and fixed in contact with the inner wall surface 22, and the first piezoelectric element portion 8 is curved and escapes into the relief recess 24 so as to be fixed in the longitudinal direction without being brought into contact with the inner wall surface 22. a second step in which the other of the second or third piezoelectric element portions 9, 10 is angularly displaced around the first or second axis 65, 66 and abuts against the inner wall surface 22 and is fixed; a fourth step of preventing said one of the second or third piezoelectric element portions 9, 10 from coming into contact with the inner wall surface 22; and a fifth step of extending the first piezoelectric element portion 8 in the longitudinal direction. , a sixth step of preventing the other of the second or third piezoelectric element portions 9, 10 from coming into contact with the inner wall surface 22, and power supply means for repeating the steps in this order. be.

実施例 第2図は本考案の一実施例における移動体7の
基本的構成を示す斜視図である。第1圧電素子部
8の移動方向の一端部には第2圧電素子部9が配
置される。第1圧電素子部8の第2圧電素子部9
より逆の他端部には第3圧電素子部10が配置さ
れる。第1圧電素子部8は、圧電材料より形成さ
れる第1圧電体11と、その第1圧電体11の一
表面に形成された対向して交差する一対の櫛形電
極12,13とを含み偏平に形成されている。第
2圧電素子部9は圧電材料より形成される第2圧
電体14と、第2圧電体の一表面に形成された対
向して交差する一対の櫛形電極15,16とを含
み偏平に形成されている。第3圧電素子部10は
圧電材料から形成される第3圧電体18と、第3
圧電体の一表面に形成して対向して交差する一対
の櫛形電極19,20とを含み偏平に形成されて
いる。
Embodiment FIG. 2 is a perspective view showing the basic configuration of a moving body 7 in an embodiment of the present invention. A second piezoelectric element section 9 is arranged at one end of the first piezoelectric element section 8 in the moving direction. Second piezoelectric element section 9 of first piezoelectric element section 8
The third piezoelectric element section 10 is arranged at the other end on the opposite side. The first piezoelectric element section 8 includes a first piezoelectric body 11 made of a piezoelectric material, and a pair of comb-shaped electrodes 12 and 13 that are formed on one surface of the first piezoelectric body 11 and intersect with each other. is formed. The second piezoelectric element section 9 is formed flat and includes a second piezoelectric body 14 made of a piezoelectric material, and a pair of comb-shaped electrodes 15 and 16 that are formed on one surface of the second piezoelectric body and intersect with each other. ing. The third piezoelectric element section 10 includes a third piezoelectric body 18 made of a piezoelectric material, and a third piezoelectric body 18 made of a piezoelectric material.
It is formed flat and includes a pair of comb-shaped electrodes 19 and 20 which are formed on one surface of the piezoelectric body and which face each other and intersect with each other.

第1圧電体11、第2圧電体14、第3圧電体
18は一体的に形成された圧電体である。第1圧
電体11と第2圧電体14との境界付近の第1連
結部材14aおよび第1圧電体11と第3圧電体
18との境界付近の第2連結部材18aは、第1
圧電体11、第2圧電体14、第3圧電体18が
後述するように彎曲するときに支点部として機能
する。
The first piezoelectric body 11, the second piezoelectric body 14, and the third piezoelectric body 18 are integrally formed piezoelectric bodies. The first connecting member 14a near the boundary between the first piezoelectric body 11 and the second piezoelectric body 14 and the second connecting member 18a near the boundary between the first piezoelectric body 11 and the third piezoelectric body 18
The piezoelectric body 11, the second piezoelectric body 14, and the third piezoelectric body 18 function as a fulcrum when curved as described later.

このような構成を有する移動体1は大略的にH
字状で偏平に形成されている。第1圧電素子部8
の幅D1は第2圧電素子部9、第3圧電素子部1
0の幅D2より小さく形成される。また櫛形電極
12,13,15,16,19,20はそれぞれ
移動方向と平行に延びる連結部12a,13a,
15a,16a,19a,20aと各連結部から
垂直に延び、第2図示のように対向して交差する
脚部12b,13b,15b,16b,19b,
20bとから形成される。
The mobile body 1 having such a configuration is roughly H
It is shaped like a letter and is flat. First piezoelectric element section 8
The width D1 is the width D1 of the second piezoelectric element section 9 and the third piezoelectric element section 1.
It is formed to be smaller than the width D2 of 0. In addition, the comb-shaped electrodes 12, 13, 15, 16, 19, and 20 have connecting portions 12a, 13a, and 13a, respectively, extending parallel to the moving direction.
15a, 16a, 19a, 20a and leg portions 12b, 13b, 15b, 16b, 19b that extend perpendicularly from each connecting portion and intersect with each other as shown in the second figure.
20b.

第1圧電体11、第2圧電体14、第3圧電体
18を形成する圧電材料には、無機材料のチタン
酸ジルコン酸鉛(以下PZTと省略する)が好適
に用いられるが、またたとえば無機材料と高分子
材料との複合材料が用いられる。複合材料として
は圧電性磁器粉末、たとえばチタン酸バリウム、
チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などを均一分散
して含んだ高分子材料が好適である。高分子材料
としては、フツ化ビニリデンの単独重合体やフツ
化ビニリデン−3フツ化エチレン共重合体などの
フツ化ビニリデン共重合体が好適である。
Lead zirconate titanate (hereinafter abbreviated as PZT), which is an inorganic material, is preferably used as the piezoelectric material forming the first piezoelectric body 11, the second piezoelectric body 14, and the third piezoelectric body 18. Composite materials of materials and polymeric materials are used. Composite materials include piezoelectric porcelain powder, such as barium titanate,
A polymer material containing lead zirconate titanate (PZT) or the like uniformly dispersed is suitable. As the polymeric material, vinylidene fluoride homopolymers and vinylidene fluoride copolymers such as vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymers are suitable.

第3図は本考案の一実施例の平面図であり、第
4図はその正面図であり、第5図はその側面図で
あり、第6図は第4図の部分Vの拡大斜視図であ
る。移動体7は第3図、第4図の左右方向に延び
る案内体21の内壁面22に囲まれた凸状の断面
を有する通路である中空部23に挿入される。中
空部23に挿入された移動体7は各圧電素子部に
電圧が無印加の状態では中空部23内で摺動可能
であるように形成されている。すなわち第2圧電
素子部9、第3圧電素子部10の幅D2は案内体
21の内壁面22の幅D3より小さく形成され、
第1圧電素子部8、第2圧電素子部9、第3圧電
素子部10の厚みD4は案内体21の内壁面22
の高さD5より小さく形成される。また第1圧電
素子部8の幅D1は案内体21の中空部23の逃
げ凹所24の幅Hよりも小さく形成され、後述す
るように第1圧電素子部8が彎曲したときこの逃
げ凹所24に嵌入して移動が防げられない。
3 is a plan view of an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a front view thereof, FIG. 5 is a side view thereof, and FIG. 6 is an enlarged perspective view of part V of FIG. 4. It is. The movable body 7 is inserted into a hollow portion 23, which is a passage having a convex cross section and surrounded by an inner wall surface 22 of a guide body 21 extending in the left-right direction in FIGS. 3 and 4. The movable body 7 inserted into the hollow portion 23 is formed so as to be able to slide within the hollow portion 23 when no voltage is applied to each piezoelectric element portion. That is, the width D2 of the second piezoelectric element part 9 and the third piezoelectric element part 10 is formed smaller than the width D3 of the inner wall surface 22 of the guide body 21,
The thickness D4 of the first piezoelectric element part 8, the second piezoelectric element part 9, and the third piezoelectric element part 10 is the inner wall surface 22 of the guide body 21.
The height D5 is smaller than the height D5. Further, the width D1 of the first piezoelectric element part 8 is formed smaller than the width H of the escape recess 24 of the hollow part 23 of the guide body 21, and as will be described later, when the first piezoelectric element part 8 is curved, this escape recess is formed. 24 and movement cannot be prevented.

第1および第2連結部材14a,18aは、内
壁面22に平行でかつ長手方向に垂直な第1およ
び第2軸線65,66まわりに、それぞれ角変位
可能である。
The first and second connecting members 14a and 18a can be angularly displaced around first and second axes 65 and 66, respectively, which are parallel to the inner wall surface 22 and perpendicular to the longitudinal direction.

第7図は本駆動用圧電装置の電気的構成を示す
簡略化したブロツク図である。各電極12,1
3,15,16,19,20への電圧の印加およ
び解除は移動体7の滑らかな移動を図るために基
本的に単一の制御回路25によつて統一的に制御
される。
FIG. 7 is a simplified block diagram showing the electrical configuration of the present driving piezoelectric device. Each electrode 12,1
Application and release of voltages to 3, 15, 16, 19, and 20 are fundamentally controlled in a unified manner by a single control circuit 25 in order to ensure smooth movement of the moving body 7.

第8図は移動体7の各圧電素子に与えられる電
圧の波形図であり、第8図1は第2圧電素子部9
に与えられる電圧の波形図であり、第8図2は第
1圧電素子部8に第8図3は第3圧電素子部10
に与えられる電圧の波形図である。このとき前記
櫛形電極12,13,15,16,19,20間
に一定方向の電圧を印加して分極し、前述の波形
を有する電圧を印加する。櫛形電極12,13,
15,16,19,20間には分極方向に電気極
性の異なつた電圧が印加されることになり櫛形電
極12,13には電気極性の異なつた電圧が印加
されることになり、櫛形電極15,16,19,
20にもそれぞれ電気極性の異なる電圧が印加さ
れることになる。
FIG. 8 is a waveform diagram of the voltage applied to each piezoelectric element of the moving body 7, and FIG.
8 is a waveform diagram of the voltage applied to the first piezoelectric element section 8, and FIG. 8 is a waveform diagram of the voltage applied to the first piezoelectric element section 8. FIG.
FIG. 3 is a waveform diagram of voltage applied to. At this time, a voltage in a certain direction is applied between the comb-shaped electrodes 12, 13, 15, 16, 19, and 20 to polarize them, and a voltage having the above-mentioned waveform is applied. Comb-shaped electrodes 12, 13,
Voltages with different electrical polarities in the polarization direction are applied between the comb-shaped electrodes 15, 16, 19, and 20, and voltages with different electrical polarities are applied to the comb-shaped electrodes 12 and 13. ,16,19,
20 are also applied with voltages having different electrical polarities.

第9図は第8図示の電圧を移動体7の各圧電素
子に印加したときの移動体7の動作状態を説明す
る図である。第8図、第9図を参照して移動体7
の動作を説明する。移動体7は初期状態として、
全ての圧電素子に電圧が無印加であり第9図1の
状態にある。第8図1の時刻t1からt2の間で
第2圧電素子部9に電圧を印加すると第9図2の
ように第2圧電素子部9が矢符Rの方向に屈曲
し、このため第2圧電素子部9は案内体21の内
壁面22に圧接され固定される。時刻t2からt
4の間に第8図2のように第1圧電素子部8に電
圧を印加すると第1圧電素子部8は第9図3のよ
うに矢符R方向に彎曲し、このため移動体7の移
動方向の長さは案内体21内で長さWだけ第8図
の左方向に縮小する。次に時刻t4からt5の間
に第8図3のように第3圧電素子部10に電圧を
印加すると第9図4のように第3圧電素子部10
が矢符R方向に屈曲し、このため第3圧電素子部
10が案内体21の内壁面22に圧接され固定さ
れる。次に時刻t5からt6の間に、第8図1の
ように第2圧電素子部9への電圧印加が解除され
ると第2圧電素子部9は第9図5のように案内体
21の内壁面22から離反し遊離状態となる。時
刻t6からt7の間で第8図2のように第1圧電
素子部2への電圧印加が解除されると第1圧電素
子部2は第9図6のように第9図1に示されるよ
うな原形に戻る。このとき第3圧電素子部4は案
内体21の内壁面22に固定されているので移動
体1は前述の長さWだけ第9図の左方へ摺動して
移動することになる。時刻t7からt8の間で第
8図1のように第2圧電素子部3に電圧を印加す
ると第2圧電素子部3は第9図7のように矢符R
の方向に屈曲し、案内体21の内壁面22に圧接
され固定される。このように前記動作を繰り返す
ことで移動体7は第9図の左方に移動してゆくこ
とができる。前述の説明では移動体7を第9図の
左方へ移動させたが、逆の方向(第9図の右方)
へ移動させるには第8図1の波形を持つ電圧を第
3圧電素子部10に与え、第8図3の波形を持つ
電圧を第2圧電素子部9に与えればよい。
FIG. 9 is a diagram illustrating the operating state of the movable body 7 when the voltage shown in FIG. 8 is applied to each piezoelectric element of the movable body 7. With reference to FIGS. 8 and 9, the moving body 7
Explain the operation. The moving body 7 is in the initial state,
No voltage is applied to all the piezoelectric elements, and they are in the state shown in FIG. 91. When a voltage is applied to the second piezoelectric element portion 9 between time t1 and t2 in FIG. 8, the second piezoelectric element portion 9 bends in the direction of the arrow R as shown in FIG. The piezoelectric element portion 9 is pressed against and fixed to the inner wall surface 22 of the guide body 21. From time t2 to t
4, when a voltage is applied to the first piezoelectric element part 8 as shown in FIG. 82, the first piezoelectric element part 8 curves in the direction of arrow R as shown in FIG. The length in the moving direction is reduced by a length W in the guide body 21 toward the left in FIG. Next, when a voltage is applied to the third piezoelectric element section 10 as shown in FIG. 8 3 between time t4 and t5, the third piezoelectric element section 10 appears as shown in FIG.
is bent in the direction of arrow R, so that the third piezoelectric element portion 10 is pressed against and fixed to the inner wall surface 22 of the guide body 21. Next, between time t5 and t6, when the voltage application to the second piezoelectric element part 9 is canceled as shown in FIG. It separates from the inner wall surface 22 and becomes free. When the voltage application to the first piezoelectric element section 2 is released between time t6 and t7 as shown in FIG. 82, the first piezoelectric element section 2 is shown in FIG. 91 as shown in FIG. 96. Return to its original form. At this time, since the third piezoelectric element portion 4 is fixed to the inner wall surface 22 of the guide body 21, the movable body 1 slides and moves to the left in FIG. 9 by the aforementioned length W. When a voltage is applied to the second piezoelectric element part 3 as shown in FIG. 81 between time t7 and t8, the second piezoelectric element part 3 moves in the direction indicated by the arrow R as shown in FIG. 97.
The guide body 21 is bent in the direction shown in FIG. By repeating the above operations in this manner, the moving body 7 can move to the left in FIG. 9. In the above explanation, the moving body 7 was moved to the left in FIG. 9, but in the opposite direction (to the right in FIG. 9)
In order to move it to , it is sufficient to apply a voltage having the waveform shown in FIG. 8 to the third piezoelectric element section 10, and a voltage having the waveform shown in FIG. 8 to the second piezoelectric element section 9.

このような移動体7には、その移動を第3図示
のような案内体5の外部へ伝達するたとえばロツ
ドなどの移動伝達手段(図示せず)が設けられ、
これによつて移動体7はリニアモータとしての機
能を果すことができる。
Such a moving body 7 is provided with a movement transmitting means (not shown) such as a rod for transmitting the movement to the outside of the guide body 5 as shown in the third figure.
This allows the moving body 7 to function as a linear motor.

前述の実施例では圧電材料としてチタン酸ジル
コン酸鉛(PZT)などを含む複合材料を好適な
例として示したが、圧電体はPZTなどの圧電性
磁器のみから形成されてもよく、また第2図に示
すような第1圧電体11および第2圧電体14お
よび第3圧電体18は一体に同時に形成されなく
てもよい。この場合、第2図に示されるような接
合部9a,10aは、移動方向に垂直な軸線まわ
りに角変位可能な構成を有する接合部材で構成さ
れてもよい。また第2図示の実施例では各圧電体
の片側表面に櫛形電極を設けたが、本考案の他の
実施例として各圧電体の両側表面に櫛形電極を設
けてもよい。第3図では案内体5は溝ブロツクと
して例示されているが他の構成を用いても本考案
は広く実施することができる。
In the above-mentioned embodiments, a composite material containing lead zirconate titanate (PZT) or the like is shown as a suitable example of the piezoelectric material, but the piezoelectric material may be formed only from piezoelectric porcelain such as PZT, or a second material may be used. The first piezoelectric body 11, the second piezoelectric body 14, and the third piezoelectric body 18 as shown in the figure do not have to be integrally formed at the same time. In this case, the joint portions 9a and 10a as shown in FIG. 2 may be constructed of a joint member that can be angularly displaced around an axis perpendicular to the moving direction. Further, in the embodiment shown in the second figure, a comb-shaped electrode is provided on one surface of each piezoelectric body, but in another embodiment of the present invention, comb-shaped electrodes may be provided on both surfaces of each piezoelectric body. Although the guide body 5 is illustrated as a groove block in FIG. 3, the present invention can be widely practiced using other configurations.

また前述の実施例において、第1連結部材14
aおよび第2連結部材18aは、たとえば第1圧
電体11と同一の材料から形成されたけれども、
本考案はこのような構成に限らず、たとえばゴム
などの弾性材料によつて第1連結部材14aおよ
び第2連結部材18aを形成するようにしてもよ
い。
Furthermore, in the above embodiment, the first connecting member 14
a and the second connecting member 18a are made of the same material as the first piezoelectric body 11, for example.
The present invention is not limited to such a configuration, and the first connecting member 14a and the second connecting member 18a may be formed of an elastic material such as rubber.

本考案者の実験結果によれば、第1圧電素子部
8、第2圧電素子部9、第3圧電素子部10の電
圧印加による彎曲率はその電圧の大きさによつて
任意に選ぶことができ、移動体7の非常に大きな
移動量Wを1サイクルの動作で得ることができ
る。実際に従来技術で示した移動体1の1サイク
ルの移動量Lよりも約10倍以上の移動量を得るこ
とができた。
According to the inventor's experimental results, the curvature of the first piezoelectric element section 8, second piezoelectric element section 9, and third piezoelectric element section 10 due to voltage application can be arbitrarily selected depending on the magnitude of the voltage. Therefore, a very large amount of movement W of the moving body 7 can be obtained in one cycle of operation. In fact, it was possible to obtain a movement amount that is about 10 times or more than the movement amount L in one cycle of the moving body 1 shown in the prior art.

本考案に従う圧電装置は、数値制御工作機器の
工具、工作物の精密な位置決め、顕微鏡の標本類
の微動送り、光学系等の反射鏡の微角度調整、そ
の他各種の微動調整装置だけでなく多くの技術分
野においても広範囲に実施することができる。
The piezoelectric device according to the present invention can be used not only for precise positioning of tools and workpieces in numerically controlled machine tools, fine movement feeding of specimens in microscopes, fine angle adjustment of reflective mirrors in optical systems, and other various fine movement adjustment devices, but also for many other purposes. It can also be widely implemented in the technical field of

効 果 以上のように本考案によれば、従来技術より格
段に早い移動速度を有する駆動用圧電装置を実現
するようにできる。またバイモルフ構造を用いる
必要がないので一対の圧電体の接着における接着
状態および接着層などによる性能への影響が排除
され、剥離の恐れも解消され安定した作動状態が
実現される。また圧電素子部を彎曲、屈曲させて
移動するので、案内体21の内壁面22および圧
電素子部8,9,10の形成においても従来技術
より低い精度で工作することができ、作業性が向
上される。
Effects As described above, according to the present invention, it is possible to realize a driving piezoelectric device having a much faster moving speed than the conventional technology. Furthermore, since there is no need to use a bimorph structure, the influence of the adhesion state and adhesive layer on performance in adhering a pair of piezoelectric bodies is eliminated, and the fear of peeling is also eliminated and a stable operating state is realized. In addition, since the piezoelectric element section is moved by bending and bending, the inner wall surface 22 of the guide body 21 and the piezoelectric element sections 8, 9, and 10 can be formed with lower precision than conventional techniques, improving work efficiency. be done.

また本考案によれば、圧電素子部8,9,10
の弯曲は、圧電体11,14,18のそれぞれ表
面に形成される一対の櫛形電極12,13,1
5,16,19,20間の電圧印加によるので、
印加する電圧の方向と圧電体11,14,18の
変形の方向とを一致させることができ、相互に対
向する脚部12b,13b,15b,16b,1
9b,20bの数と間隔を調整することによつ
て、弯曲の程度を調整することができる。
Further, according to the present invention, the piezoelectric element portions 8, 9, 10
The curvature of the pair of comb-shaped electrodes 12, 13, 1 formed on the surfaces of the piezoelectric bodies 11, 14, 18, respectively
Due to voltage application between 5, 16, 19, and 20,
The direction of the applied voltage and the direction of deformation of the piezoelectric bodies 11, 14, 18 can be matched, and the legs 12b, 13b, 15b, 16b, 1 facing each other can
By adjusting the number and spacing of 9b and 20b, the degree of curvature can be adjusted.

また本考案によれば、案内体21の内壁面22
には逃げ凹所24が形成されており、第1圧電素
子部8の弯曲は妨げられない。第1圧電素子部8
が大きく弯曲することができるので、1回の駆動
で移動体7を大きく変位させることができる。
Further, according to the present invention, the inner wall surface 22 of the guide body 21
An escape recess 24 is formed in the first piezoelectric element portion 8, so that the bending of the first piezoelectric element portion 8 is not hindered. First piezoelectric element section 8
Since the movable body 7 can be largely curved, the movable body 7 can be largely displaced by one drive.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来技術の移動体1の駆動説明図、第
2図は本考案に従う移動体7の斜視図、第3図は
本考案の一実施例の平面図、第4図はその正面
図、第5図はその側面図、第6図は第4図の部分
Vの拡大斜視図、第7図は移動体7の結線状態を
示すブロツク図、第8図は第1圧電素子部8、第
2圧電素子部9、第3圧電素子部10に印加され
る電圧の波形図、第9図は移動体7の駆動説明図
である。 1,7……移動体、2,8……第1圧電素子
部、3,9……第2圧電素子部、4,10……第
3圧電素子部、5,21……案内体、12,1
3,15,16,19,20……櫛形電極、25
……制御回路。
FIG. 1 is a drive explanatory diagram of a movable body 1 according to the prior art, FIG. 2 is a perspective view of a movable body 7 according to the present invention, FIG. 3 is a plan view of an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a front view thereof. , FIG. 5 is a side view thereof, FIG. 6 is an enlarged perspective view of the portion V in FIG. 4, FIG. 7 is a block diagram showing the wiring state of the moving body 7, and FIG. A waveform diagram of voltages applied to the second piezoelectric element section 9 and the third piezoelectric element section 10, and FIG. 9 are explanatory diagrams of driving the moving body 7. 1, 7... Moving body, 2, 8... First piezoelectric element section, 3, 9... Second piezoelectric element section, 4, 10... Third piezoelectric element section, 5, 21... Guide body, 12 ,1
3, 15, 16, 19, 20... comb-shaped electrode, 25
...control circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (a) 相互に対向する一対の平行な内壁面22によ
つて形成される長手通路23を有し、内壁面2
2には予め定める幅Hを有して長手方向に延び
る逃げ凹所24が形成されている案内体21
と、 (b) 通路23内に収納される移動体7であつて、 (b1) 第1圧電素子部8であつて、 (b11) 前記幅Hよりも小さい幅D1を有
し、通路23の長手方向に延びて内壁面2
2に平行な板状の第1圧電体11と、 (b12) 第1圧電体11の表面の幅方向の
両側に長手方向に平行に延びるようにそれ
ぞれ形成される一対の連結部12a,13
aと、各連結部12a,13aから交互に
対向して交差するように垂直に延びる複数
の脚部12b,13bとによつて構成され
る一対の第1櫛形電極12,13とを有す
る第1圧電素子部8と、 (b2) 第1圧電素子部8に関して通路23
の長手方向一方側で、内壁面22に平行でか
つ長手方向に垂直な第1軸線65まわりに、
第1圧電素子部8と相互に、角変位可能に設
けられる第2圧電素子部9であつて、 (b21) 前記幅Hよりも大きい幅D2を有
し、内壁面22に平行な板状の第2圧電体
14と、 (b22) 第2圧電体14の表面の幅方向の
両側にそれぞれ形成される一対の連結部1
5a,16aと、各連結部15a,16a
から交互に対向して交差するように垂直に
延びる複数の脚部15b,16bとによつ
て構成される一対の第2櫛形電極15,1
6とを有する第2圧電素子部9と、 (b3) 第1圧電素子部8に関して通路23
の長手方向他方側で、内壁面22に平行でか
つ長手方向に垂直な第2軸線66まわりに、
第1圧電素子部8と相互に、角変位可能に設
けられる第3圧電素子部10であつて、 (b31) 前記幅Hよりも大きい幅D2を有
し、内壁面22に平行な板状の第3圧電体
18と、 (b32) 第3圧電体18の表面の幅方向の
両側にそれぞれ形成される一対の連結部1
9a,20aと、各連結部19a,20a
から交互に対向して交差するように垂直に
延びる複数の脚部19b,20bとによつ
て構成される一対の第3櫛形電極19,2
0とを有する第3圧電素子部10とを有す
る、そのような移動体7と、 (c) 一対の第1櫛形電極12,13の間に電圧を
与え、一対の第2櫛形電極15,16の間に電
圧を与え、一対の第3櫛形電極19,20の間
に電圧を与え、 第2または第3圧電素子部9,10のいずれか
一方が第1または第2軸線65,66まわりに角
変位して内壁面22に当接して固定する第1ステ
ツプと、第1圧電素子部8を弯曲させてかつ逃げ
凹所24に逃がして、内壁面22に当接させるこ
となく、前記長手方向に縮小する第2ステツプ
と、第2または第3圧電素子部9,10のいずれ
か他方が第1または第2軸線65,66まわりに
角変位して内壁面22に当接して固定する第3ス
テツプと、第2または第3圧電素子部9,10の
前記一方が内壁面22に当接しないようにする第
4ステツプと、第1圧電素子部8を前記長手方向
に伸長する第5ステツプと、第2または第3圧電
素子部9,10の前記他方が内壁面22に当接し
ないようにする第6ステツプとをこの順序で繰返
す電源手段とを含むことを特徴とする駆動用圧電
装置。
[Claims for Utility Model Registration] (a) A longitudinal passage 23 formed by a pair of parallel inner wall surfaces 22 facing each other;
2, a guide body 21 is formed with a relief recess 24 having a predetermined width H and extending in the longitudinal direction.
(b) a movable body 7 housed in the passage 23; (b1) a first piezoelectric element part 8; (b11) having a width D1 smaller than the width H; Extending in the longitudinal direction, the inner wall surface 2
(b12) a pair of connecting portions 12a, 13 each formed on both sides of the surface of the first piezoelectric body 11 in the width direction so as to extend parallel to the longitudinal direction;
a, and a pair of first comb-shaped electrodes 12, 13 configured by a plurality of leg portions 12b, 13b extending vertically from each connecting portion 12a, 13a so as to alternately face each other and intersect with each other. (b2) a passage 23 with respect to the first piezoelectric element part 8;
Around a first axis 65 parallel to the inner wall surface 22 and perpendicular to the longitudinal direction on one side in the longitudinal direction,
A second piezoelectric element part 9 is provided so as to be angularly displaceable with respect to the first piezoelectric element part 8, and (b21) has a width D2 larger than the width H and is a plate-shaped member parallel to the inner wall surface 22. a second piezoelectric body 14; (b22) a pair of connecting portions 1 formed on both sides of the surface of the second piezoelectric body 14 in the width direction;
5a, 16a and each connecting portion 15a, 16a
A pair of second comb-shaped electrodes 15, 1 constituted by a plurality of vertically extending leg portions 15b, 16b that alternately face each other and intersect with each other.
(b3) a passage 23 with respect to the first piezoelectric element part 8;
Around the second axis 66 parallel to the inner wall surface 22 and perpendicular to the longitudinal direction on the other side in the longitudinal direction,
A third piezoelectric element part 10 is provided so as to be angularly displaceable with respect to the first piezoelectric element part 8, and (b31) has a width D2 larger than the width H and is a plate-shaped piece parallel to the inner wall surface 22. a third piezoelectric body 18; (b32) a pair of connecting portions 1 formed on both sides of the surface of the third piezoelectric body 18 in the width direction;
9a, 20a and each connecting portion 19a, 20a
A pair of third comb-shaped electrodes 19, 2 constituted by a plurality of vertically extending leg portions 19b, 20b that alternately face each other and intersect with each other.
(c) A voltage is applied between the pair of first comb-shaped electrodes 12, 13, and the second comb-shaped electrodes 15, 16 are connected to each other. A voltage is applied between the pair of third comb-shaped electrodes 19 and 20, and either one of the second or third piezoelectric element parts 9, 10 is rotated around the first or second axis 65, 66. A first step in which the first piezoelectric element portion 8 is angularly displaced and fixed in contact with the inner wall surface 22, and the first piezoelectric element portion 8 is curved and escapes into the relief recess 24 so as to be fixed in the longitudinal direction without being brought into contact with the inner wall surface 22. a second step in which the other of the second or third piezoelectric element portions 9, 10 is angularly displaced around the first or second axis 65, 66 and abuts against the inner wall surface 22 and is fixed; a fourth step of preventing said one of the second or third piezoelectric element portions 9, 10 from coming into contact with the inner wall surface 22; and a fifth step of extending the first piezoelectric element portion 8 in the longitudinal direction. , and a sixth step of preventing the other of the second or third piezoelectric element portions 9, 10 from contacting the inner wall surface 22.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5434010A (en) * 1977-07-20 1979-03-13 Seiko Instr & Electronics Ltd Electronic clock
JPS5738023A (en) * 1980-08-20 1982-03-02 Tokyo Electric Power Co Inc:The Level detecting method of phase pulse signal

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