JPH04222472A - Actuator using piezoelectric element and driving method therefor - Google Patents

Actuator using piezoelectric element and driving method therefor

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Publication number
JPH04222472A
JPH04222472A JP2405080A JP40508090A JPH04222472A JP H04222472 A JPH04222472 A JP H04222472A JP 2405080 A JP2405080 A JP 2405080A JP 40508090 A JP40508090 A JP 40508090A JP H04222472 A JPH04222472 A JP H04222472A
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JP
Japan
Prior art keywords
movable body
frictional force
piezoelectric element
actuator
fixed part
Prior art date
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Pending
Application number
JP2405080A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Ikuta
幸士 生田
Atsushi Kawahara
敦志 川原
Yukio Tsutsui
幸雄 筒井
Kensho Iwabuchi
岩渕 憲昭
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.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP2405080A priority Critical patent/JPH04222472A/en
Publication of JPH04222472A publication Critical patent/JPH04222472A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a rapid, highly accurate, flexible and safe operation well-adapted to restriction by surroundings by controlling a frictional force between a fixed part and a movable body with a frictional force adjusting mechanism having a piezoelectric element. CONSTITUTION:One end of a piezoelectric element for pinching 62 is fixed and the other end is provided with a pushing member 12. On the end of the pushing member 12, a pinching member 11 is so installed that the slanting surface of the pinching member 11 may be joined to the slanting surface of the pushing member 12. Then, a guide board 43 of a movable body 4 is put between the pinching member 11 and a fixed part 2. A frictional force adjusting mechanism is thus obtained. By expanding and contracting the piezoelectric element for pinching 62 with application of voltage, the guide board 43 of the movable body 4 is pinched and thereby a frictional force which works on the movable body 4 is adjusted. In other words, the frictional force which works on the movable body 4 is varied with the voltage applied to the piezoelectric element 62 of the said adjusting mechanism. Accordingly, the fixed driving mode can be obtained by making the frictional force large for fixing the movable body 4 and a free driving mode can be obtained by making the frictional force small for allowing the movable body to move easily.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、産業用,医療用のロボ
ットやマニピュレータ等のアクチューエータおよびその
駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator for industrial or medical robots, manipulators, etc., and a method for driving the actuator.

【0002】0002

【従来の技術】移動対象を衝撃力を用いて微小移動させ
る方法および装置に関する技術として、特開昭60−6
0582号公報に記載されたものがある。
[Prior Art] Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-601 discloses a technique relating to a method and device for minutely moving a moving object using an impact force.
There is one described in Publication No. 0582.

【0003】この中で示されている技術は、従来におい
ては、高精度の位置決め、微小距離の移動を得る場合に
は、案内機構の摩擦が障害になると考えられていたが、
この摩擦の存在を積極的に利用し、摩擦によって静止し
ている移動対象に微小な衝撃を与えて、微小な移動を生
じさせるもので、 (1)移動対象の静止位置が摩擦力で保持されているの
で、位置決め完了後の保持のためのパワーが必要でない
[0003] The technology shown therein has conventionally been thought that the friction of the guide mechanism would be an obstacle when obtaining highly accurate positioning and movement over minute distances.
The existence of this friction is actively used to apply a minute shock to a moving object that is stationary due to friction, causing a minute movement. (1) The stationary position of the moving object is held by frictional force Therefore, power is not required for holding after positioning is completed.

【0004】(2)一種の自走機構であるため、粗・微
動一体の働きを行うことができる。
(2) Since it is a type of self-propelled mechanism, it can perform coarse and fine movements in one.

【0005】などの特徴を有している。It has the following characteristics.

【0006】この技術を実現した一例として、衝撃力を
発生する手段に圧電素子を利用したアクチュエータを図
7に示す。また図7のアクチュエータの駆動ステップに
対する移動状態と駆動電圧パターンをそれぞれ図8、図
9に示す。
As an example of realizing this technology, an actuator using a piezoelectric element as means for generating an impact force is shown in FIG. Further, the movement state and drive voltage pattern for the drive step of the actuator in FIG. 7 are shown in FIGS. 8 and 9, respectively.

【0007】図7のアクチュエータ1は、圧電素子6に
図9に示す電圧を印加して、移動体4と慣性体7との相
互作用により移動体4に作用している摩擦力より大きな
制御された衝撃力を移動体4に与えて微小移動させるこ
とができる。
The actuator 1 shown in FIG. 7 applies a voltage shown in FIG. 9 to the piezoelectric element 6 to generate a control force greater than the frictional force acting on the moving object 4 due to the interaction between the moving object 4 and the inertial object 7. It is possible to apply an impact force to the movable body 4 to cause it to move minutely.

【0008】以下にその駆動方法を図8を参照して説明
する。
The driving method will be explained below with reference to FIG.

【0009】■圧電素子6を一定の状態にする。(2) Keep the piezoelectric element 6 in a constant state.

【0010】■圧電素子6に急激に電圧を印加して伸ば
し、移動体4と慣性体7を逆方向に移動させる。
(2) A voltage is rapidly applied to the piezoelectric element 6 to cause it to expand, thereby moving the movable body 4 and the inertial body 7 in opposite directions.

【0011】■慣性体7の加速による慣性力が、移動体
4と固定部2の間の静止摩擦力よりも小さくなるように
加速度を制御することで、静止摩擦力によって移動体4
の動きを阻止し、慣性体7のみを引き戻す。
■ By controlling the acceleration so that the inertia force due to the acceleration of the inertial body 7 is smaller than the static friction force between the movable body 4 and the fixed part 2, the movable body 4 is
, and only the inertial body 7 is pulled back.

【0012】■素子が元の長さに戻ったところで慣性体
7の動きを急に止めてやれば、慣性体7が移動体4に衝
突する形になり、移動部3全体が静止摩擦力に打ち勝ち
運動を始める。
■If the movement of the inertial body 7 is suddenly stopped when the element returns to its original length, the inertial body 7 will collide with the moving body 4, and the entire moving part 3 will be affected by static friction. Start a victory movement.

【0013】■慣性体7を引き戻すときに得た運動エネ
ルギを動摩擦力によって失うまで移動して停止する。
(2) The inertial body 7 moves until it loses the kinetic energy obtained when it is pulled back due to the kinetic friction force, and then stops.

【0014】以上の■から■のステップを数サイクル繰
り返すことで微小な移動、あるいは長ストロークの移動
が可能である。
[0014] By repeating the steps from (1) to (2) above several cycles, minute movements or long stroke movements are possible.

【0015】また上記は左方向への移動についての説明
であるが、右方向へ移動する場合には圧電素子6の伸び
と縮みの関係を反対になるように行えばよい。
[0015]Although the above description is about movement to the left, when moving to the right, the relationship between expansion and contraction of the piezoelectric element 6 may be reversed.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上記アクチュエータお
よび駆動方法は、産業用,医療用のロボットやマニピュ
レータ、あるいは駆動装置に用いられるアクチュエータ
に応用することが考えられる。これらの用途におけるア
クチュエータとして重要な条件は、小形、軽量で出力/
重量比の高いことはもちろんのこと、高速,高精度であ
ること、コンプライアンス制御へ対応できること、また
人間の周辺で動作する場合等には安全性を持っているこ
とである。
The above actuator and drive method may be applied to actuators used in industrial or medical robots, manipulators, or drive devices. The important conditions for actuators in these applications are small size, light weight, and high output/output.
It not only has a high weight ratio, but also high speed, high precision, compliance control, and safety when operating near humans.

【0017】上記コンプライアンス制御とは、環境から
の拘束に適した柔軟な運動をさせるものである。例えば
ロボットアームによりバルブを回す作業や組立作業など
では、この種の柔軟性が必要であることが知られている
[0017] The above-mentioned compliance control is to make a flexible movement suitable for restraint from the environment. It is known that this type of flexibility is required, for example, in tasks such as turning valves with robot arms and assembly tasks.

【0018】柔軟性を持ったアクチュエータの例として
生体の骨格筋が考えられる。この生体のアクチュエータ
は収縮と弛緩の2状態しかとれないが、1関節を1対以
上の拮抗する筋で構成して関節を駆動しているため、各
関節の駆動モードは、固定、増加、減少、自由といった
4状態を持つことができる。「固定」は一定位置で関節
位置を保持する状態、「増加」、「減少」は能動的に正
方向、負方向に回転あるいは並進運動をする状態、「自
由」は完全にフレキシブルで、外部からの拘束のなすが
ままに動かされる状態である。
The skeletal muscles of a living body can be considered as an example of a flexible actuator. This biological actuator can only take two states: contraction and relaxation, but since each joint is made up of one or more pairs of antagonistic muscles to drive the joint, the drive modes for each joint are fixed, increasing, and decreasing. It can have four states: , freedom. "Fixed" is a state where the joint position is held at a fixed position, "increase" and "decrease" are states where the joint position is actively rotated or translated in the positive and negative directions, and "free" is completely flexible and can be controlled from the outside. It is a state of being moved at the mercy of the constraints of the world.

【0019】また安全性については、上記固定、自由状
態は重要である。たとえばロボットアームで何か物体を
支持している場合は、外力により物体が落下しないよう
に強固にアームをアクチュエータにより固定しなければ
ならないし、逆にアームに何か(たとえば人間)が当た
った場合はこれを回避するため自由状態が必要となる。
Regarding safety, the above-mentioned fixed and free states are important. For example, if a robot arm is supporting an object, the arm must be firmly fixed with an actuator to prevent the object from falling due to external force, and conversely, if something (such as a human) hits the arm, To avoid this, a free state is required.

【0020】しかし、従来の構成のままでは、移動体に
作用する摩擦力の大きさが、移動体の質量と移動体が保
持されている接触面の摩擦係数により決まる一定の値に
固定される。このため、前述■の駆動ステップにおいて
、移動体に作用している摩擦力が移動の妨げとなってお
り、また■の駆動ステップでは、静止摩擦力が小さい場
合は、慣性体を引き戻す加速度もそれに合わせて小さく
制御されなければならず、この駆動ステップで得る運動
量も小さくなり、結局■のステップの移動量が減少する
。これらの結果として高速な動作ができない。前後へ移
動する上記増加、減少の駆動モードは得られるが、様々
な外力に対して固定、自由の駆動モードを任意に切り換
えることが得られず、このような環境からの拘束に適応
した柔軟で安全な駆動を実現することができない。
However, with the conventional configuration, the magnitude of the frictional force acting on the moving body is fixed at a constant value determined by the mass of the moving body and the friction coefficient of the contact surface on which the moving body is held. . Therefore, in the driving step (■) mentioned above, the frictional force acting on the moving body is an obstacle to movement, and in the driving step (■), if the static frictional force is small, the acceleration that pulls back the inertial body will also be due to it. At the same time, it must be controlled to be small, and the amount of momentum obtained in this drive step also becomes small, resulting in a decrease in the amount of movement in the step (2). As a result of these, high-speed operation is not possible. Although it is possible to obtain the above-mentioned increase and decrease drive modes that move back and forth, it is not possible to arbitrarily switch between fixed and free drive modes in response to various external forces, and it is not possible to arbitrarily switch between fixed and free drive modes in response to various external forces. Safe driving cannot be achieved.

【0021】そこで本発明は、高速、高精度で、環境か
らの拘束に適応した柔軟で安全な動作が可能な小型・軽
量のアクチュエータを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a compact and lightweight actuator that is capable of high speed, high precision, flexible and safe operation that adapts to environmental constraints.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明の圧電素子を利用
したアクチュエータは、固定部と、その固定部上で摩擦
接触している移動体と、その移動体に圧電素子を介して
前記移動体とは非接触状態で結合された慣性体と、前記
圧電素子に衝撃電圧を印加して前記摩擦力よりも大きな
制御された衝撃力を前記圧電素子によって発生する衝撃
力発生機構とを備え、この衝撃力により前記移動体に微
小な移動を与えるアクチュエータにおいて、前記固定部
と移動体との間の摩擦力の大きさを制御する圧電素子を
有する摩擦力調整機構を備えたアクチュエータとする。
[Means for Solving the Problems] An actuator using a piezoelectric element of the present invention includes a fixed part, a movable body that is in frictional contact on the fixed part, and a piezoelectric element connected to the movable body. comprises an inertial body coupled in a non-contact state, and an impact force generation mechanism that applies an impact voltage to the piezoelectric element to generate a controlled impact force greater than the frictional force by the piezoelectric element. In an actuator that gives a minute movement to the movable body by impact force, the actuator is provided with a frictional force adjustment mechanism having a piezoelectric element that controls the magnitude of the frictional force between the fixed part and the movable body.

【0023】また本発明のアクチュエータの駆動方法は
、固定部に対して摩擦力の作用下にある移動体に、その
摩擦力よりも大きな衝撃力を与えることにより、前記移
動体の微小な移動を行うアクチュエータの駆動方法にお
いて、前記摩擦力を制御しながら前記衝撃力を与えるこ
とにより前記移動体の移動量を制御する。
Furthermore, the actuator driving method of the present invention applies an impact force larger than the frictional force to the movable body under the action of frictional force against the fixed part, thereby suppressing minute movements of the movable body. In the method for driving an actuator, the amount of movement of the movable body is controlled by applying the impact force while controlling the friction force.

【0024】[0024]

【作用】上記手段により、移動体に作用する摩擦力を摩
擦力調整機構の圧電素子に印加する電圧によって変化さ
せる。これにより、摩擦力を大きくとって移動体を固定
して固定の駆動モードを、また摩擦力を小さくとって移
動体を外力によって簡単に動く自由の駆動モードをそれ
ぞれ得ることができるようになる。またその固定、自由
の駆動モードの中間の摩擦力の作用する駆動モードも得
ることができることになり、動作中にこれらを任意に制
御できるようになる。
[Operation] With the above means, the frictional force acting on the moving body is changed by the voltage applied to the piezoelectric element of the frictional force adjusting mechanism. This makes it possible to obtain a fixed drive mode in which the movable body is fixed by increasing the frictional force, and a free drive mode in which the movable body is easily moved by an external force by decreasing the frictional force. Furthermore, a drive mode in which frictional force acts between the fixed and free drive modes can be obtained, and these can be controlled arbitrarily during operation.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
EXAMPLES The present invention will be specifically explained below based on examples.

【0026】図1に本発明の具体的実施例の斜視図を、
また図2にその断面略図を示す。
FIG. 1 shows a perspective view of a specific embodiment of the present invention.
Further, FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view thereof.

【0027】本発明のアクチュエータ1は主に固定部2
と移動部3からなる。
The actuator 1 of the present invention mainly has a fixed part 2.
and a moving section 3.

【0028】移動部3は移動対象41、移動ベース42
および案内板43からなる移動体4と、駆動用圧電素子
61および慣性体7からなる衝撃力発生機構5によって
構成される。
The moving unit 3 has a moving object 41 and a moving base 42.
The movable body 4 includes a guide plate 43, and the impact force generating mechanism 5 includes a drive piezoelectric element 61 and an inertial body 7.

【0029】固定部2にはその上部に案内溝9が設けら
れ、内部には摩擦力調整機構8(図3参照)が組み込ま
れている。
A guide groove 9 is provided in the upper part of the fixed part 2, and a friction force adjustment mechanism 8 (see FIG. 3) is incorporated inside.

【0030】移動部3は固定部2に設けられた案内溝9
に移動部3の案内板43が僅かな隙間にて嵌合するよう
に固定部2上に配置され、案内溝9によって案内される
ことで、移動方向に移動可能となっている。移動部3の
移動ベース42と案内板43の固定部2への対向面10
、および固定部2の移動ベース42と案内板43への対
向面10は摩擦係数が小さくなるように樹脂コーティン
グなどの潤滑材を用いてもよい。
The moving part 3 has a guide groove 9 provided in the fixed part 2.
The guide plate 43 of the movable part 3 is disposed on the fixed part 2 so as to fit with a small gap, and is movable in the moving direction by being guided by the guide groove 9. The movable base 42 of the movable part 3 and the surface 10 of the guide plate 43 facing the fixed part 2
, and the opposing surface 10 of the fixed part 2 to the movable base 42 and the guide plate 43 may be coated with a lubricant such as a resin coating to reduce the coefficient of friction.

【0031】図3には摩擦力調整機構8を示している。 同図において、ピンチ用圧電素子62の一方の端が固定
部2の内側に固定され、他方の端に押し付け部材12が
取り付けられている。また押し付け部材12の先端に互
いの斜辺が接合するようにピンチ部材11が備えられて
おり、固定部2とによって移動体4の案内板43を挟み
込んでピンチできる構成となっている。したがって、ピ
ンチ用圧電素子62に電圧を印加して伸縮させることに
より、移動体4の案内板43をピンチして移動体4に作
用する摩擦力を調整することができる。なお、ピンチ用
圧電素子62の伸縮のストロークが不足し、その調整範
囲に影響を及ぼす場合には図4に示すように板状部の中
途にヒンジ部を形成したテコ作用を持つ変位拡大機構1
3を付加してもよい。
FIG. 3 shows the friction force adjustment mechanism 8. In the figure, one end of the pinch piezoelectric element 62 is fixed inside the fixing part 2, and the pressing member 12 is attached to the other end. Further, a pinch member 11 is provided at the tip of the pressing member 12 so that the oblique sides thereof are joined to each other, and the guide plate 43 of the movable body 4 can be pinched by being sandwiched between the fixing part 2 and the pinch member 11 . Therefore, by applying a voltage to the pinch piezoelectric element 62 and causing it to expand and contract, it is possible to pinch the guide plate 43 of the movable body 4 and adjust the frictional force acting on the movable body 4 . In addition, if the expansion/contraction stroke of the pinch piezoelectric element 62 is insufficient and the adjustment range is affected, the displacement magnification mechanism 1 with a lever action in which a hinge part is formed in the middle of the plate-like part as shown in FIG. 4 is used.
3 may be added.

【0032】以上の構成による本発明の駆動方法の一例
を、以下に説明する。
An example of the driving method of the present invention having the above configuration will be explained below.

【0033】本発明のアクチュエータ1は、図6に示す
駆動電圧V1 と摩擦調整電圧V2 を、移動部3の駆
動用圧電素子61と摩擦力調整機構8のピンチ用圧電素
子62へそれぞれ印加することにより以下のように動作
させる。図5には各駆動ステップに対するアクチュエー
タの移動状態を示している。
The actuator 1 of the present invention applies a drive voltage V1 and a friction adjustment voltage V2 shown in FIG. It operates as follows. FIG. 5 shows the movement state of the actuator for each drive step.

【0034】■駆動用圧電素子61を一定の状態にする
。この場合は駆動電圧V1 は最小で駆動用素子は縮ん
だ状態である。また摩擦調整電圧V2 も最小でピンチ
圧電素子62も縮んでおり、摩擦力は小さい。
(2) Keep the driving piezoelectric element 61 in a constant state. In this case, the driving voltage V1 is at its minimum and the driving element is in a contracted state. Furthermore, the friction adjustment voltage V2 is also at its minimum, the pinch piezoelectric element 62 is also contracted, and the frictional force is small.

【0035】■駆動用圧電素子61に急激に電圧を印加
して伸ばし、移動体4と慣性体7を互いに逆方向に移動
させる。ピンチ用圧電素子62は■の状態のままであり
、小さいエネルギで移動体4が動く。
(2) A voltage is rapidly applied to the driving piezoelectric element 61 to cause it to extend, thereby moving the movable body 4 and the inertial body 7 in opposite directions. The pinch piezoelectric element 62 remains in the state of ■, and the movable body 4 moves with small energy.

【0036】■移動体4の移動が終了した時点で、ピン
チ用圧電素子62に電圧を印加して伸ばし、移動体4の
案内板43をピンチして移動体4に作用する摩擦力を大
とする。
■When the movement of the moving body 4 is completed, a voltage is applied to the pinch piezoelectric element 62 to stretch it, and the guide plate 43 of the moving body 4 is pinched to increase the frictional force acting on the moving body 4. do.

【0037】■慣性体7の加速による慣性力が、移動体
4と固定部2の間の静止摩擦力よりも小さくなるように
加速度を制御することで、静止摩擦力によって移動体4
の動きを阻止し、慣性体のみを引き戻す。このとき■の
ステップで移動体4と固定部2の間の静止摩擦力が大き
くなっているので、より大きな加速によって慣性体7を
素早く引き戻すことができる。
■ By controlling the acceleration so that the inertia force due to the acceleration of the inertial body 7 is smaller than the static friction force between the movable body 4 and the fixed part 2, the movable body 4 is
prevents the movement of and pulls back only the inertial body. At this time, since the static friction force between the movable body 4 and the fixed part 2 is increased in step (2), the inertial body 7 can be quickly pulled back by greater acceleration.

【0038】■駆動用圧電素子61が元の長さに戻る寸
前に、ピンチ用圧電素子62に印加する電圧を下げて摩
擦力を再び小さくする。
(2) Just before the drive piezoelectric element 61 returns to its original length, the voltage applied to the pinch piezoelectric element 62 is lowered to reduce the frictional force again.

【0039】■駆動用圧電素子61が元の長さに戻った
ところで慣性体7の動きを急に止めてやれば、慣性体7
が移動体4に衝突する形になり、移動部3全体が静止摩
擦力に打ち勝ち運動を始める。
■ If the movement of the inertial body 7 is suddenly stopped when the drive piezoelectric element 61 returns to its original length, the inertial body 7
collides with the moving body 4, and the entire moving part 3 overcomes the static frictional force and begins to move.

【0040】■慣性体7を引き戻すときに得た運動エネ
ルギを動摩擦力によって失うまで移動して停止する。■
のステップで慣性体7を大きな加速度で引き戻していい
るため、移動部3が得た運動エネルギも大きく、また■
のステップで移動体4と固定部2の間の静止摩擦力が小
さくなっているので、移動量が大きくなる。
(2) The inertial body 7 moves until it loses the kinetic energy obtained when it is pulled back due to the kinetic friction force, and then stops. ■
Since the inertial body 7 is pulled back with a large acceleration in step , the kinetic energy obtained by the moving part 3 is also large, and
Since the static friction force between the movable body 4 and the fixed part 2 is reduced in step , the amount of movement becomes large.

【0041】上記■から■のステップを数サイクル繰り
返すことで微小な移動、あるいは長ストロークの移動が
可能である。第1図の固定部3の移動方向についての長
さは、移動部3の長さよりやや長め程度に描いてあるが
、固定部3の長さを大きくとり、長ストローク化をする
こともできる。
By repeating steps ① to ① several cycles, minute movements or long stroke movements are possible. Although the length of the fixed part 3 in the moving direction in FIG. 1 is drawn to be slightly longer than the length of the moving part 3, the length of the fixed part 3 can be increased to provide a longer stroke.

【0042】また、以上は左方向への移動についての説
明であるが、右方向へ移動する場合については、駆動用
圧電素子61の伸びと縮みの関係は反対になるように、
摩擦力調整は左方向の場合と全く同様に行えばよい。
[0042]Although the above is an explanation regarding movement to the left, when moving to the right, the relationship between expansion and contraction of the drive piezoelectric element 61 is reversed.
Frictional force adjustment can be performed in exactly the same way as in the case of the left direction.

【0043】以上の本発明のアクチュエータは、動作中
に摩擦力調整機構8のピンチ用圧電素子62に印加する
摩擦調整電圧V2 の電位差ΔV2によって移動体4に
作用する摩擦力をある範囲で自由に、しかも瞬時に設定
することが可能であり、移動体4を固定、あるいは自由
状態にすることができるので、摩擦力を任意に制御して
環境からの拘束に適応した柔軟でしかも安全性を持たせ
た駆動を実現することができる。また、前記固定の駆動
モードは、圧電素子が電圧駆動であるため、小電力で行
うことができる。
The actuator of the present invention described above freely controls the friction force acting on the movable body 4 within a certain range by the potential difference ΔV2 of the friction adjustment voltage V2 applied to the pinch piezoelectric element 62 of the friction force adjustment mechanism 8 during operation. Moreover, it can be set instantly, and the movable body 4 can be fixed or set in a free state, so the frictional force can be arbitrarily controlled, making it flexible and safe to adapt to constraints from the environment. It is possible to realize a drive with a high speed. Furthermore, since the piezoelectric element is driven by voltage, the fixed drive mode can be performed with low power.

【0044】また■のステップで慣性体7を素早く引き
戻すことができるので、1サイクルの動作をより速く完
了し、■のステップで1サイクルの移動量も大きいので
、移動の高速化が可能であるとともに、移動部3の位置
決めのための摩擦力も自由に設定できて、摩擦力を大き
くして、大きな衝撃力により微小移動させることでより
高精度な位置決めをすることも可能となる。
[0044] Furthermore, since the inertial body 7 can be quickly pulled back in the step (■), one cycle of operation can be completed more quickly, and the amount of movement per cycle is large in the step (■), so it is possible to speed up the movement. At the same time, the frictional force for positioning the moving part 3 can be freely set, and by increasing the frictional force and causing small movements with a large impact force, it is also possible to perform more accurate positioning.

【0045】さらに、図1における衝撃力発生機構5は
、慣性体7を駆動用圧電素子61を取り囲む形のハウジ
ングと兼用し、小形で発生力の大きな圧電素子を採用す
れば全体がコンパクトになり、また必要なら摩擦力を大
きくとって移動体4を小さくすることも可能である。
Furthermore, the impact force generating mechanism 5 in FIG. 1 can be made more compact as a whole by using the inertial body 7 as a housing that surrounds the driving piezoelectric element 61, and by using a small piezoelectric element that generates a large force. Furthermore, if necessary, it is also possible to increase the frictional force to make the moving body 4 smaller.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
摩擦力調整機構を備えることにより、環境からの拘束に
適応した柔軟で安全な駆動を実現することができ、高速
、高精度の動作ができ、さらに圧電素子を用いたので小
形、軽量となり、電圧源により簡単に高効率で駆動する
こともできるといった大きな効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention,
Equipped with a friction force adjustment mechanism, it is possible to realize flexible and safe drive that adapts to restraints from the environment, and allows for high-speed, high-precision operation.Furthermore, since it uses a piezoelectric element, it is small and lightweight, and the voltage It has the great effect of being able to be easily driven with high efficiency by a power source.

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

【図1】本発明のアクチュエータの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an actuator of the present invention.

【図2】本発明のアクチュエータの断面略図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the actuator of the invention.

【図3】摩擦力調整機構の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a friction force adjustment mechanism.

【図4】変位拡大機構の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a displacement magnifying mechanism.

【図5】駆動ステップに対する移動状態の説明図である
FIG. 5 is an explanatory diagram of movement states with respect to drive steps.

【図6】駆動電圧と摩擦力調整電圧のパターンを示すタ
イムチャート。
FIG. 6 is a time chart showing patterns of drive voltage and frictional force adjustment voltage.

【図7】従来例のアクチュエータの正面図である。FIG. 7 is a front view of a conventional actuator.

【図8】従来例の駆動ステップに対する移動状態の説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of movement states with respect to drive steps in a conventional example.

【図9】従来例の駆動電圧パターンである。FIG. 9 is a drive voltage pattern of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  アクチュエータ 2  固定部 3  移動部 4  移動体 5  衝撃力発生機構 6  圧電素子 61  駆動用圧電素子 62  ピンチ用圧電素子 7  慣性体 8  摩擦力発生機構 13  変位拡大機構 1 Actuator 2 Fixed part 3. Moving part 4. Mobile object 5 Impact force generation mechanism 6 Piezoelectric element 61 Drive piezoelectric element 62 Piezoelectric element for pinch 7 Inertial body 8 Frictional force generation mechanism 13 Displacement magnification mechanism

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  固定部と、その固定部上で摩擦接触し
ている移動体と、その移動体に圧電素子を介して前記移
動体とは非接触状態で結合された慣性体と、前記圧電素
子に衝撃電圧を印加して前記摩擦力よりも大きな制御さ
れた衝撃力を前記圧電素子によって発生する衝撃力発生
機構とを備え、この衝撃力により前記移動体に微小な移
動を与えるアクチュエータにおいて、前記固定部と移動
体との間の摩擦力の大きさを制御する圧電素子を有する
摩擦力調整機構を備えたことを特徴とする圧電素子を利
用したアクチュエータ。
1. A fixed part, a movable body in frictional contact on the fixed part, an inertial body coupled to the movable body through a piezoelectric element in a non-contact state with the movable body, and the piezoelectric an impact force generation mechanism that applies an impact voltage to the piezoelectric element to generate a controlled impact force greater than the frictional force, and causes the movable body to move minutely by the impact force, An actuator using a piezoelectric element, characterized in that the actuator is equipped with a frictional force adjustment mechanism having a piezoelectric element that controls the magnitude of the frictional force between the fixed part and the movable body.
【請求項2】  固定部に対して摩擦力の作用下にある
移動体に、その摩擦力よりも大きな衝撃力を与えること
により、前記移動体の微小な移動を行うアクチュエータ
の駆動方法において、前記摩擦力を制御しながら前記衝
撃力を与えることにより前記移動体の移動量を制御する
ことを特徴とするアクチュエータの駆動方法。
2. A method for driving an actuator for causing a minute movement of a movable body under the action of a frictional force against a fixed portion by applying an impact force greater than the frictional force to the movable body, the method comprising: A method for driving an actuator, characterized in that the amount of movement of the moving body is controlled by applying the impact force while controlling the frictional force.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5821666A (en) * 1995-09-22 1998-10-13 Nippondenso Co., Ltd. United control system comprising a plurality of control units independently controllable

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5821666A (en) * 1995-09-22 1998-10-13 Nippondenso Co., Ltd. United control system comprising a plurality of control units independently controllable

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