JPH03293975A - 圧電型アクチュエータ - Google Patents

圧電型アクチュエータ

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JPH03293975A
JPH03293975A JP2092253A JP9225390A JPH03293975A JP H03293975 A JPH03293975 A JP H03293975A JP 2092253 A JP2092253 A JP 2092253A JP 9225390 A JP9225390 A JP 9225390A JP H03293975 A JPH03293975 A JP H03293975A
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JP
Japan
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guide
elements
displacement
diagonal
guides
Prior art date
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Pending
Application number
JP2092253A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Tanaka
博 田中
Yoichi Kawakami
川上 用一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は積層圧電素子の圧電効果による微小変形を拡大
し、アクチュエータとしての駆動力をとりだす圧電型ア
クチュエータに関するものである。
〔従来の技術〕
第2図(a)は従来のてこの原理による拡大機構の説明
図、第2図ら)は従来の第2図(a)による圧電型アク
チュエータの一例の説明図である。
第1図において、1は積層圧電素子、2はヒンジ、3は
てこで、積層圧電素子1に電圧を印加すると、該素子l
は矢印A方向に伸び、ヒンジ2を支点としててこ3が矢
印B方向に移動するので、てこ3の先端の変位を駆動力
として利用することができる。
第2図(b)は前記の原理を利用した圧電型アクチュエ
ータの一例であって、1は積層圧電素子、4はヒンジA
、5はヒンジB、6はレバーA、7はレバーB、8は可
動バーA、9は可動バー8110は駆動バーである。
本アクチュエータの動作は、積層圧電素子1に電圧を印
加すると、該素子1は圧電効果によって矢印C方向に伸
び、ヒンジA4、ヒンジB5を中心とする互いに逆方向
のモーメントが発生する。
その結果、レバーA6、レバーB7はおのおの矢印D、
および矢印E方向に回転し、可動バーA8、可動バーB
9が矢印F、および矢印G方向に移動する。そして、駆
動バー10が矢印H方向に回転することによって、その
先端部で駆動力を取り出すように構成したものであり、
本構成により、前記素子1の変位範囲の約10倍の駆動
範囲を得ることができる(高森年:アクチュエータ革命
、工業調査会(1987) 、P128129) 。
〔発明が解決しようとする課M〕
しかしながらこのような構成では、本アクチュエータの
駆動範囲を大きくするためには、レバーA6、レバーB
7あるいは駆動バー10の長さを大きくとる必要があり
、アクチュエータ全体の大型化、それに伴う重量増加が
不可避である。また、前記素子lの変位量と駆動バー1
0の駆動変位の比である拡大率を変えるためには、レバ
ーA6、レバーB7あるいは駆動バー10の長さを変え
なければならず、アクチュエータ全体の形状変更が必要
となり、拡大率の変更に対して柔軟に対処することがで
きないという問題点があった。さらに、ヒンジA4、同
B5に駆動時に応力が集中し、ヒンジ部の破壊を招く等
の強度的な問題点があった。
本発明は、前記の問題点を除去し駆動範囲が大きくかつ
小型化の可能な圧電型アクチュエータを提供することを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、前記の課題を解決するために、圧電型アクチ
ュエータにおいて、従来のてこを利用することなく、所
定の基準面に固着され、該基準面に対して外方に所定の
傾斜角で傾斜した一対の斜状ガイドの間に、該斜状ガイ
ドに接触する接触部材を固着した積層圧電素子を前記基
準面に平行に載置し、該素子に電圧を印加することによ
り生ずる該素子の変位量に対応して該素子を前記斜状ガ
イド上を移動させ、前記変位量を拡大して駆動力を得る
ようにしたものである。
第3図(a)は本発明の拡大機構の説明図、第3図(b
)は第3図(a)の動作説明図である。
第3図(a)において、1は積層圧電素子、11は′接
触ボール、12は斜状ガイドA、13は斜状ガイドB、
14aはヨークA、14bはヨークB115はばね、1
6は駆動ロッド、14cは駆動ロッド16の貫通孔、1
7は接続部材A、18は接続部材Bである。接触ボール
11は積層圧電素子1の両端部に固着されており、かつ
該ポール11は斜状ガイドA12、同B13に切ったみ
ぞに挿入され該ガイドと点接触しており、摩擦力を小さ
くしている。したがって、該素子1はこのみぞに案内さ
れた滑り移動が容易な構造となっている。
斜状ガイドA12および同B13はヨークA14a、ヨ
ークB14bにより固定されている。ばね15および駆
動ロッド16は該素子1の変位方向には剛性が低く、そ
の垂直方向には剛性が高い接続部材AI?、同BI8を
介して該素子1に接続されている。
いま、積層圧電素子1に電圧を印加すると、該素子1は
矢印1方向に伸びその両端に固着された接触ボール11
を介して斜状ガイドA12および同B13を押す。この
斜状ガイドAI2、同13を押す力は、該ガイド面に対
して水平方向と垂直方向に分けられるが、前記素子1は
該ガイドA12、同B13に対して滑り移動が可能であ
るから、ガイド木−v−成分の力によって素子本体がガ
イドのみぞに案内されて矢印J方向へ移動し、該素子1
に接続した駆動ロッド16は矢印J方向へ動かす。
このとき、図示のようにばね15を並列接続するととも
に前記ヨークA 14. aの中央に設けた貫通孔に駆
動ロッドが挿通されているので、前記素子1が傾斜する
ことを防止できる。矢印J方向と逆方向の駆動力は素子
に対する印加電圧の極性を反転させて該素子1を縮小さ
せ、ばね15の復元力によって可能である。
該素子Iの変形による駆動ロッドI6の駆動量を第3図
(b)によって説明する。斜状ガイドA12、同B13
の鉛直方向とのなす角度をθ、素子の変位量をΔし、鉛
直方向の移動量をLとするとΔL/ L = 2  t
anθの関係式が成り立ち、移動lLはΔL/ (2t
anθ)で与えられる。したがって、本構成では、例え
ば、θ=2.86”とすると−tanθ=0.05とな
り、移動JiLはL=ΔL 10.1であるので素子1
の変位量ΔLは10倍に拡大されることになる。
〔作 用〕
本発明は前記のように構成したので、積層圧電素子を所
定の傾斜角を有する一対の斜状ガイド間に載置し、該素
子に電圧を印加したときの変位量を、該変位方向と直角
方向に所定の倍率で拡大して駆動力を得ることができる
のである。
[実施例〕 第1図(a)は本発明の一実施例の平面図、第1図ら)
は第1図(a)のAA’断面図である6本実施例は第3
図(a)に示す構成のアクチュエータを2個、逆方向に
組合せ、それぞれの駆動ロッドの移動量を、更に拡大す
るように構成したものである。
第1図(a)、第1図ら)において、19は積層圧電素
子Al2Oは接触ボール、21は斜状ガイドC222は
斜状ガイドD、23は接続部材A、24は駆動ロッドA
、25は積層圧電素子B、26は接続部材B、27は駆
動ロッドB、28は接続ばねA、29は接続部材C13
0は接続部材D、31は接触ボール、32は斜状ガイド
E、33は斜状ガイドF、34は水平ガイドA、35は
水平ガイドB136はベース、37は接触ボール、38
は接続ばねB、39は接続部材B、40は駆動ロッドC
である。
第3図(a)と同様に、積層圧電素子AI9は接触ボー
ル20を介して斜状ガイドC21,同D22に接触して
おり、また該素子A19には接続部材A23を介して駆
動ロッドA24が接続されている。積層圧電素子B25
に関しても同様に、接触ボールを介して斜状ガイドC2
1、同D22に接触しているとともに、接続部材B26
を介して駆動ロッドB27に接続している。また、前記
素子A19、同B25は接続ばねA28、接続部材C2
9、D30を介して接続されている。駆動ロッドA24
の先端には接触ボール31が接着されており、かつ該ボ
ール31は斜状ガイドC21、同D22におけるのと同
様に斜状ガイドE32のみぞ中に挿入されている。駆動
ロッドB27と斜状ガイドF33の接続も同様である。
該ガイドE32、ガイドF33および水平ガイドA34
、同B35はベース36に固定されている。斜状ガイド
C21に接触ボール37が接触しており、かつ、該ボー
ル37はまた水平ガイドA34に切ったみぞに挿入され
ている。斜状ガイドD22と水平ガイドB35も接触ボ
ールを介して同様に構成されている。したがって、斜状
ガイドC21、同D22は水平ガイドA34、同B35
のみぞに案内された滑り移動が可能である。斜状ガイド
C21は接続ばねB3Bによってベース36に接続して
いる。斜状カイトD22も同様である。両ガイドC21
、ガイドD22は、接続部材B39によってつながれて
おり、該部材39の中央に駆動ロッドC40が取りつけ
られている。
いま、該素子A19、同B25に電圧を加えると第1図
(a)に示したように画素子は矢印り、M方向に伸び、
駆動ロッドA24および同B27は矢印N、0方向へ伸
びるとともに斜状ガイドE32、同F33に切ったガイ
ドに案内されて矢印P方向へ移動する。したがって、斜
状ガイドC21、同D22も矢印P方向へ移動し、該移
動を駆動量として取り出すことが可能である。反対方向
の駆動は、該素子19、同B25に逆電圧を加えて素子
を縮小させて接続ばねA2B、同838の復元力によっ
て可能である。この構成では、第3図(a)と同様に斜
状ガイドC21、D22、E32、F1aの角度θをそ
れぞれθ=2.86″′とすると、素子の変位を200
倍(2X10X10)に拡大することができ、例えば、
積層圧電素子A19およびB25の変位量がそれぞれ5
0ミクロンとすると、駆動ロッドC40のストロークは
10ミリメートルとなる。
したがって、このように斜状ガイドを用いた拡大機構に
よる圧電型アクチュエータでは、斜状ガイドの角度θを
変えるだけでアクチュエータ全体の形状を変える必要が
なく、駆動範囲、拡大率の変更要求に対して柔軟に対応
できるとともに従来のアクチュエータに比べて駆動範囲
が大きく、かつ、小型のアクチュエータを得ることがで
きる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、積層圧電
素子の変形を斜状ガイドにより拡大する機構を用いるこ
とにより、駆動範囲、拡大率が従来の圧電型アクチュエ
ータに比べて大きくできるという効果があり駆動範囲、
拡大率の変更が容易、かつ、小型化の可能なアクチュエ
ータを提供できるという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の一実施例の平面図、第1図[有
])は第1図(a)のAA’断面図、第2図(a)は従
来のてこの原理による拡大機構の説明図、第2図(ハ)
は従来の第2図(a)による圧電型アクチュエータの一
例の説明図、第3図(a)は本発明の拡大機構の説明図
、第3図の)は第3図(a)の動作説明図である。 1・・・積層圧電素子、2・・・ヒンジ、3・・・てこ
、A・・・積層圧電素子1の変位方向、B・・・てこ3
の駆動力r5J、4・・・ヒンジA、5・・・ヒンジB
、6・・・レバーA、7・・・レバーB、8・・・可動
バーA、9・・・可動バーB、10・・・駆動バー、C
・・・積層圧電素子1の変位方向、D、E・・・レバー
A6、レバーB7の回転方向、F、G・・・可動バー八
8、可動バーB9の移動方向、H・・・駆動バー10の
回転方向、11・・・接触ボール、12・・・斜状ガイ
ドA、13・・・斜状ガイドB、14a−・・ヨークA
、14b・・・ヨークB。 14c・・・貫通孔、15・・・ばね、16・・・駆動
ロッド、17−・・接続部材A、18・・・接続部材B
、I・・・積層圧電素子1の変位方向、J・・・積層圧
電素子1および駆動ロッド16の移動方向、19・・・
積層圧電素子A、20・・・接触ボール、21・・・斜
状ガイドC122・・・斜状ガイドD、23・・・接続
部材A、24・・・駆動ロッドA、25・・・積層圧電
素子B、26・・・接続部材B、27・・・駆動ロッド
B、28・・・接続ばねA129・・・接続部材C53
0・・・接続部材D、31・・・接触ボール、32・・
・斜状ガイドE533・・・斜状ガイドF、34・・・
水平ガイドA、35・・・水平ガイドB136・・・ベ
ース、37・・・接触ボール、38・・・接触ばねB、
39・・・接続部材B、40・・・駆動ロッドC,L・
・・積層圧電素子A19の変位方向、M・・・積層圧電
素子B25の変位方向、N・・・駆動ロッドA24の移
動方向、0・・・駆動ロッドB27の移動方向、P・・
・斜状ガイドC21、同D22および駆動ロッドC40
の移動方向。 lA′ 本発明の一実施例の平面図 第1図(0) 第1図(a)のA A’断面図 第1図(b) 従来のてこの原理により拡大機構の説明図第2図(α) 従来の第2図(、)による圧電型アクチュエータの一例
の説明図筒 2 図(b)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、積層圧電素子の圧電効果による該素子の変位を駆動
    源とする圧電型アクチュエータにおいて、前記積層圧電
    素子の変位方向の両端面に固着された接触手段と、該接
    触手段が当接し滑動する溝を有し、所定の基準面に対称
    に固着され、該基準面に対して所定の傾斜角を有する一
    対の斜状ガイドと、該斜状ガイド間に前記積層圧電素子
    を載置し、該素子を前記基準面と平行に保持する手段と
    、前記素子の変位量を取出す駆動ロッドとにより構成さ
    れた圧電型アクチュエータ。
JP2092253A 1990-04-09 1990-04-09 圧電型アクチュエータ Pending JPH03293975A (ja)

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JP2092253A JPH03293975A (ja) 1990-04-09 1990-04-09 圧電型アクチュエータ

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JP (1) JPH03293975A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0649752A (ja) * 1992-06-05 1994-02-22 Nippon Mayer Kk 製布機械の選針方法及び装置
JP2016010302A (ja) * 2014-06-26 2016-01-18 京セラ株式会社 電子機器の外付けケース

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