JPH0477472B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、VTR磁気デイスク装置、光デイ
スク装置等の記録再生ヘツドアクチユエータ、精
密制御弁等のアクチユエータとして好適な圧電ア
クチユエータの改良に係り、特に、積層型圧電素
子の発生する変位を拡大し、得られる大きな変位
量により、適用範囲を一層広めた圧電アクチユエ
ータに関する。

背景技術 圧電アクチユエータとして、第４図に示す如き、
積層型圧電素子１を用いた構成が知られている。

すなわち、積層型圧電素子１は、PZT系磁器
等からなり厚み方向に分極した圧電磁器板２を、
内部電極３を介して隣接相互間で分局方向が逆向
きとなるよう、所要枚数が積層され一体化されて
いる。

また、図示の如く１つおきに内部電極の露出部
を絶縁する絶縁体４を、所要積層両端面で千鳥配
置となるよう配設することにより、前記内部電極
３を一層おきに接続する如く配設される外部電極
５，５間に、所要電圧Ｅを印加することにより、
圧電磁器板２の積層方向に所定量の変位（伸縮）
を得ることができる。

しかし、上記構成からなる圧電素子の変位量
は、通常大きいものでも20um程度であるため、
この圧電素子を直接アクチユエータとして使用す
る場合、その用途は限られており、用途拡大のた
めにはその変位量を効率よく拡大する構成を備え
たアクチユエータが切望されていた。

発明の目的 この発明は、積層型圧電素子を用いた圧電アク
チユエータの用途拡大を目的とし、圧電素子の変
位を著しく拡大できる変位拡大機構を配設した圧
電アクチユエータの提供を目的とする。

発明の開示 この発明は、基板上に一方端を固着する積層型
圧電素子の他方端に当接配置する変位拡大機構
が、前記基板に前記素子を介して積層方向に立設
対向配置した一対の案内部材と、一対の円柱軸を
連結部材にて一体に並列配置してなる少なくとも
一対の変位拡大部材と、前記圧電素子の他方端に
積層当接させる少なくとも一対の可動部材とから
なり、案内部材対向面と可動部材側端面間及び積
層される可動部材間に前記変位拡大部材の円柱軸
を当接させたことを特徴とする圧電アクチユエー
タである。

この発明は、案内部材と可動部材間を圧電素子
の変位方向に転動する円柱軸を、てこの支点とし
て用い、変位拡大部材にて可動部材を押し上げ、
これを複数組積層配置することにより、変位を順
次拡大でき、圧電素子の変位量を大幅に拡大する
構成の変位拡大機構を圧電素子の一方端に配設し
た圧電アクチユエータである。

発明の好ましい実施態様 この発明に使用する積層型圧電素子は、第４図
に示す構成の他、複数枚の圧電磁器板を積層一体
化し、該積層方向に圧電効果による変位を発生す
る構成であれば公知のいずれの圧電素子をも採用
できる。

この発明を実施するに際しては、変位拡大部材
を構成する少なくとも一方の円柱軸、すなわち、
案内部材対向面と可動部材側端面間の円柱軸が円
滑に転動することが必要であり、そのためには案
内部材の対向側面及び可動部材の側面とを精度よ
く仕上げることが望ましく、また、作動中の変
形、摩耗等を考慮するに円柱軸及び各転動面を高
硬度としておくことが望ましい。

また、この発明において、これら案内部材及び
可動部材の形状あるいは円柱軸が転動する各面の
形状は、実施例に限定されるものではない。変位
伝達部材を構成する一対の円柱軸は必ずしもその
直径を同寸法とする必要はなく、また、案内部材
と可動部材との各対向面間に当接する一方の円柱
軸は連結部材に固着する必要があるが、他方の円
柱軸は連結部材に回転自在に配置し、可動部材の
当接面上を回転する構成としても良い。さらに該
円柱軸は可動部材を押し上げる機構を有すれば良
く必ずしも実施例の如く一本の円柱で形成する必
要はなく、中央部分が寸断した構成でも良い。

図面に基づく発明の開示 第１図はこの発明の圧電アクチユエータの一実
施例を示す正面説明図であり、第２図は最上段の
可動部材を取去つた状態の上面説明図である。

この発明による圧電アクチユエータは、基板１
０に載置固着した積層型圧電素子１とその上に構
築した変位拡大機構２０とからなる。

前記積層型圧電素子１は、前述した第４図と同
構成からなり、一方端（図においては下端）を平
板状の基板１０上面に固着するとともに、他方端
（図においては上端）に前記変位拡大機構２０が
構築されている。

変位拡大機構２０は、一対の案内部材２１、４
枚の可動部材３０〜３３及び３対の変位伝達部材
４０とから構成されている。

すなわち、基板１０に、前記積層型圧電素子１
を介して対向配置してなる一対の板状案内部材２
１，２１が立設されている。また、一対の案内部
材２１，２１間の積層型圧電素子１上面には、ま
ず可動部材３０が載置され、さらに変位拡大部材
４０の円柱軸４２を介して他の可動部材３１〜３
３が積層配置される。

この変位拡大部材４０は、一対の円柱軸４１，
４２を連結部材４３にて一体に並列配置してな
り、一方の円柱軸４１を前記案内部材２１の対向
内面と各可動部材３０〜３３の側面との間に、転
動自在に介装するとともに、他方の円柱軸４２を
積層された可動部材３１，３２，３３の下面に当
接させている。

変位拡大部材４０を構成する連結部材４３は、
第２図において、その一方端の延部を案内部材２
１の側面に近接又は当接することによつて、案内
部材２１の図中幅方向への位置ずれを防止するこ
とができ、積層型圧電素子１の変位をより確実に
拡大することを可能としている。

作 用 以上の如き構成において積層型圧電素子１が伸
長すると、その変位は第３図に示すようにして伝
達拡大される。

すなわち、積層型圧電素子１に固着される１段
目の可動部材３０が、積層型圧電素子１の変位に
応じて、図中上方にａだけ移動すると、それにつ
れて案内部材２１の内側面と可動部材３０の側面
との間に介装された変位拡大部材４０の円柱軸４
１も転動しながら上方に移動し、かつ該円柱軸４
１を支点として連結部材４３を回転させ、他方の
円柱軸４２によつて可動部材３１を図中上方にＡ
だけ移動させることとなる。この時拡大率Ａ／ａ
は円柱軸４１の直径Ｄと中心間距離Ｌとによつて
決定され、近似的には Ａ／ａ＝Ｌ＋Ｄ／２／Ｄ となることを確認した。

このような変位拡大は、各変位拡大部材４０と
可動部材３０〜３３との間で発生し、各層におい
ても同様に変位拡大が発生するため、変位拡大機
構全体での拡大率は前記変位拡大部材４０の対数
ｎを乗べきしたもの（Ａ／ａ）ⁿになる。

すなわち、第１図の構成では変位拡大部材４０
のが３対あるため、その拡大率は（Ａ／ａ）³とな
る。

このように、この発明の圧電アクチユエータに
おいては、上記円柱軸４１の直径Ｄと中心間距離
Ｌ及び変位拡大部材４０の対数を調整することに
よつて任意の拡大率を選定することが可能とな
る。

実施例 前述した第１図に示す圧電アクチユエータを下
記条件にて構成し、この発明の効果を確認した。

圧電素子の仕様 圧電磁器板 材質……PZT系圧電磁器 寸法……５mm（長さ）×５mm（幅）×0.2mm
（厚さ） 積層枚数……100枚 変位拡大部材の仕様 円柱軸の直径：２mm 円柱軸の中心間距離：11mm 対数：３対 可動部材の仕様 寸法……22mm（長さ）×７mm（幅）×６mm
（厚さ） 積層枚数……４枚（積層型圧電素子と固着
している可動部材も含む） 積層型圧電素子に駆動電圧として250Vを印化
したところ、該圧電素子自体の変位は20umであ
つたが、最上部に位置する伝達部材は4.3mmの変
位を示した。

すなわち、圧電素子の変位を200倍以上に拡大
している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の圧電アクチユエータの一実
施例を示す正面説明図であり、第２図は最上段の
可動部材を取去つた状態の上面説明図である。第
３図はこの発明による変位拡大機構の作用を説明
する圧電アクチユエータの部分詳細図、第４図は
積層型圧電素子の概略説明図である。 １……積層型圧電素子、１０……基板、２０…
…変位拡大機構、２１……案内部材、３０，３
１，３２，３３……可動部材、４０……変位拡大
部材、４１，４２……円柱軸、４３……連結部
材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基板上に一方端を固着する積層型圧電素子の
   他方端に当接配置する変位拡大機構が、前記基板
   に前記素子を介して積層方向に立設対向配置した
   一対の案内部材と、一対の円柱軸を連結部材にて
   一体に並列配置してなる少なくとも一対の変位拡
   大部材と、前記圧電素子の他方端に積層当接させ
   る少なくも一対の可動部材とからなり、案内部材
   対向面と可動部材側端面間及び積層される可動部
   材間に、前記変位拡大部材の円柱軸を当接させた
   ことを特徴とする圧電アクチユエータ。