JPH0360084A - 圧電あるいは電歪アクチュエータ - Google Patents
圧電あるいは電歪アクチュエータInfo
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- JPH0360084A JPH0360084A JP1195444A JP19544489A JPH0360084A JP H0360084 A JPH0360084 A JP H0360084A JP 1195444 A JP1195444 A JP 1195444A JP 19544489 A JP19544489 A JP 19544489A JP H0360084 A JPH0360084 A JP H0360084A
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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。
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〕
本発明は電気、機械エネルギー変換素子のうちで、超精
密制御にもちいられる圧電あるいは電歪アクチュエータ
に関する。
密制御にもちいられる圧電あるいは電歪アクチュエータ
に関する。
今日、精密機械等に超精密制御するために圧電あるいは
電歪素子を用いた圧電アクチュエータが用いられるよう
になってきた。通常圧電アクチュエータのストロークは
せいぜい２０μｍであり、それ以上の駆動を行うために
は特開昭５９−１７５３８６に開示しであるようにテコ
の原理などを用いて変位量を拡大する方法が用いられて
いる。第６図に一段のレバーと二段目として座屈ばねの
結合により変位を拡大する電歪あるいは圧電アクチュエ
ータの平面図を示す。
電歪素子を用いた圧電アクチュエータが用いられるよう
になってきた。通常圧電アクチュエータのストロークは
せいぜい２０μｍであり、それ以上の駆動を行うために
は特開昭５９−１７５３８６に開示しであるようにテコ
の原理などを用いて変位量を拡大する方法が用いられて
いる。第６図に一段のレバーと二段目として座屈ばねの
結合により変位を拡大する電歪あるいは圧電アクチュエ
ータの平面図を示す。
１は圧電縦効果を用いた圧電あるいは電歪素子であり、
長さが２０ｍｍのもので、印加電圧が１５０■のとき約
１８μｍ変位する。２．３は変位を拡大するレバーであ
り、圧電あるいは電歪素子とはヒンジ４．５を介して接
続している。一方レバー２．３の回転中心は固定部６と
つながったヒンジ７．８になる。さらにレバー２．３の
他端には薄板ばねからなる座屈ばね９が挾持されている
。この電歪あるいは圧電アクチュエータに電圧１５０Ｖ
を印加した場合、図中に矢印で示した方向に約３００μ
ｍ変位して約１５倍拡大される。
長さが２０ｍｍのもので、印加電圧が１５０■のとき約
１８μｍ変位する。２．３は変位を拡大するレバーであ
り、圧電あるいは電歪素子とはヒンジ４．５を介して接
続している。一方レバー２．３の回転中心は固定部６と
つながったヒンジ７．８になる。さらにレバー２．３の
他端には薄板ばねからなる座屈ばね９が挾持されている
。この電歪あるいは圧電アクチュエータに電圧１５０Ｖ
を印加した場合、図中に矢印で示した方向に約３００μ
ｍ変位して約１５倍拡大される。
この電歪あるいは圧電アクチュエータを電子弁に適用し
た例の平面図を第７図に示すが座屈ばねの先端にセラミ
ックからなるパッドを張り付けてあり、このパッドによ
りオリフィスの先端をシールすることにより気体の流路
を遮断することが出来る。シールに必要な圧力はオリフ
ィス径に動作気体圧力を掛けた値に安全率を掛けたもの
が必要である。この電歪あるいは圧電アクチエエータを
パッドとオリフィスの先端とのすきまが１５０μｍの場
合を考えると最初はパッドは１５０μｍまで変位してオ
リフィスの先端に接する。そこからは変位はせずに押さ
え付ける力が増加してい〈。
た例の平面図を第７図に示すが座屈ばねの先端にセラミ
ックからなるパッドを張り付けてあり、このパッドによ
りオリフィスの先端をシールすることにより気体の流路
を遮断することが出来る。シールに必要な圧力はオリフ
ィス径に動作気体圧力を掛けた値に安全率を掛けたもの
が必要である。この電歪あるいは圧電アクチエエータを
パッドとオリフィスの先端とのすきまが１５０μｍの場
合を考えると最初はパッドは１５０μｍまで変位してオ
リフィスの先端に接する。そこからは変位はせずに押さ
え付ける力が増加してい〈。
しかし所定のシール圧力をうるためには大きな出力をも
った電歪あるいは圧電アクチュエータを使用しなければ
シール性を保たれないと云う欠点がある。
った電歪あるいは圧電アクチュエータを使用しなければ
シール性を保たれないと云う欠点がある。
本発明の目的は、電子弁に適用した場合、変位量が変化
してもほとんどシールに用いられる力は変化しない圧電
あるいは電歪アクチュエータを提供することにある。
してもほとんどシールに用いられる力は変化しない圧電
あるいは電歪アクチュエータを提供することにある。
本発明の圧電アクチュエータは圧電あるいは電歪素子の
伸縮動作を伝達し増幅するための二本のレバーアームと
、そのレバーアームで挟むように支持された変位増幅手
段としての梁とから構成された圧電あるいは電歪アクチ
ュエータに於いて、梁が超弾性特性をしめす材料から出
来ていることを特徴とする。
伸縮動作を伝達し増幅するための二本のレバーアームと
、そのレバーアームで挟むように支持された変位増幅手
段としての梁とから構成された圧電あるいは電歪アクチ
ュエータに於いて、梁が超弾性特性をしめす材料から出
来ていることを特徴とする。
以下、本発明について図面を参照して説明する。
超弾性特性を示す物質は金属、セラミックス、有機材料
に渡って存在している。ここでは形状記憶合金であるＮ
ｉ−Ｔｉ合金に例をとって説明する。Ｎｉ−Ｔｉ合金は
低温に於いてはオーステナイト層であり、高温に於いて
はマルテンサイト相に相転移を示す。超弾性特性はオー
ステナイト相に金属相が有るときにしめすのである。超
弾性特性を示す５０．１％Ｎ ｉ −Ｔ ｉ合金の応カ
ー歪み特性を第１図に示す。
に渡って存在している。ここでは形状記憶合金であるＮ
ｉ−Ｔｉ合金に例をとって説明する。Ｎｉ−Ｔｉ合金は
低温に於いてはオーステナイト層であり、高温に於いて
はマルテンサイト相に相転移を示す。超弾性特性はオー
ステナイト相に金属相が有るときにしめすのである。超
弾性特性を示す５０．１％Ｎ ｉ −Ｔ ｉ合金の応カ
ー歪み特性を第１図に示す。
応力が増加するに従いヤング率に比例する程度に歪みも
増加する領域のと歪みが増加しても応力がわずかにしか
増加しない領域■が発現している。逆に応力を減少する
と歪みもヤング率に比例して減少する領域■が発現する
が更に応力を減らして行くと歪みが大きく変化しても応
力は余り変化しない領域が見られる。
増加する領域のと歪みが増加しても応力がわずかにしか
増加しない領域■が発現している。逆に応力を減少する
と歪みもヤング率に比例して減少する領域■が発現する
が更に応力を減らして行くと歪みが大きく変化しても応
力は余り変化しない領域が見られる。
そこで０．１４ｍｍの直径の５０．１％Ｎｉ−Ｔｉ合金
の線材を第２図に示す形状に加工したばねを第６図に示
す従来の変位拡大機構のレバーアームの先端に締め付は
バンドを用いて締結することにより第３図に示す超弾性
特性を有する座屈ばねを使用した変位拡大機構を付属し
た圧電アクチュエータを製作した。
の線材を第２図に示す形状に加工したばねを第６図に示
す従来の変位拡大機構のレバーアームの先端に締め付は
バンドを用いて締結することにより第３図に示す超弾性
特性を有する座屈ばねを使用した変位拡大機構を付属し
た圧電アクチュエータを製作した。
第４図には第１の実施例の圧電アクチエエータの印加電
圧に対する変位量の関係を示す。
圧に対する変位量の関係を示す。
８０Ｖまでは変位量は小さいが、それ以上の電圧におい
ては座屈ばね部の剛性が小さくなるために変位量が急激
に増加していく、また逆に最高電圧より電圧を減少させ
ていくと変位量は最高電圧より３０Ｖくらい下までは急
激に減少するがそれ以下では緩やかに減少していく。
ては座屈ばね部の剛性が小さくなるために変位量が急激
に増加していく、また逆に最高電圧より電圧を減少させ
ていくと変位量は最高電圧より３０Ｖくらい下までは急
激に減少するがそれ以下では緩やかに減少していく。
この圧電あるいは電歪アクチュエータを電子弁に適用し
た場合、変位量が変化してもほとんどシールに用いられ
る力は変化しないので、シール性が向上する効果がある
。
た場合、変位量が変化してもほとんどシールに用いられ
る力は変化しないので、シール性が向上する効果がある
。
第５図は本発明の他の実施例に用いたばねの外形図であ
る。第５図に示すように板厚がＯ，０５ｍｍの平板の超
弾性合金材を加工して、更に頂上部分に板厚０．１ｍｍ
のステンレス板をエポキシ樹脂からなる接着剤で固定し
たところが異なっている。
る。第５図に示すように板厚がＯ，０５ｍｍの平板の超
弾性合金材を加工して、更に頂上部分に板厚０．１ｍｍ
のステンレス板をエポキシ樹脂からなる接着剤で固定し
たところが異なっている。
この実施例の圧電あるいは電歪アクチュエータの印加電
圧に対する変位量の関係は第４図と等しい。
圧に対する変位量の関係は第４図と等しい。
この圧電あるいは電歪アクチュエータを電子弁に適用し
た場合、変位量が変化してもほとんどシールに用いられ
る力は変化しないので、シール性が向上する効果がある
。さらに頂上部にステンレス板を取り付けであるのでシ
ール性がさらに向上する効果がある。
た場合、変位量が変化してもほとんどシールに用いられ
る力は変化しないので、シール性が向上する効果がある
。さらに頂上部にステンレス板を取り付けであるのでシ
ール性がさらに向上する効果がある。
上述したように、本発明は超弾性特性を有する座屈ばね
を使用した変位拡大機構を付属しているので圧電あるい
は電歪アクチュエータの変位量が変化してもその発生力
が殆んど変化しない効果がある。
を使用した変位拡大機構を付属しているので圧電あるい
は電歪アクチュエータの変位量が変化してもその発生力
が殆んど変化しない効果がある。
第１図は本発明の一実施例に用いた５０．１％Ｎｉ−Ｔ
ｉ合金の応カー歪み特性、第２図は第１図の実施例に用
いたばねの外形図、第３図は第１の実施例の圧電アクチ
ュエータの平面図、第４図は第３図に示す圧電アクチュ
エータの印加電圧に対する変位量の関係、第５図は他の
実施例に用いたばねの外形図、第６図は従来の圧電アク
チュエータの一例の平面図、第７図は従来の圧電アクチ
ュエータを電子弁に適用した状態を示す平面図である。 １・・・圧電あるいは電歪素子、２．３・・・レバー４
．５・・・ヒンジ、６・・・固定部、７．８・・・ヒン
ジ、９・・・座屈ばね、１０・・・ばね、１１・・・締
め付はバンド、２１・・・パッド、２２・・・オリフィ
ス。
ｉ合金の応カー歪み特性、第２図は第１図の実施例に用
いたばねの外形図、第３図は第１の実施例の圧電アクチ
ュエータの平面図、第４図は第３図に示す圧電アクチュ
エータの印加電圧に対する変位量の関係、第５図は他の
実施例に用いたばねの外形図、第６図は従来の圧電アク
チュエータの一例の平面図、第７図は従来の圧電アクチ
ュエータを電子弁に適用した状態を示す平面図である。 １・・・圧電あるいは電歪素子、２．３・・・レバー４
．５・・・ヒンジ、６・・・固定部、７．８・・・ヒン
ジ、９・・・座屈ばね、１０・・・ばね、１１・・・締
め付はバンド、２１・・・パッド、２２・・・オリフィ
ス。
Claims (1)
- 電歪あるいは圧電素子の伸縮動作を伝達し増幅するた
めの二本のレバーアームと、そのレバーアームで挟むよ
うに支持された変位増幅手段としての梁とから構成され
た圧電あるいは電歪アクチュエータに於いて、梁が超弾
性特性をしめす材料から出来ていることを特徴とする圧
電あるいは電歪アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1195444A JPH0360084A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 圧電あるいは電歪アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1195444A JPH0360084A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 圧電あるいは電歪アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360084A true JPH0360084A (ja) | 1991-03-15 |
Family
ID=16341169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1195444A Pending JPH0360084A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 圧電あるいは電歪アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0360084A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005088824A1 (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Akita Prefecture | アクチュエータの減衰方法およびアクチュエータ |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP1195444A patent/JPH0360084A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005088824A1 (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Akita Prefecture | アクチュエータの減衰方法およびアクチュエータ |
| US7332848B2 (en) | 2004-03-15 | 2008-02-19 | Akita Prefecture | Method of damping actuator and actuator |
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