JPH0522475B2 - - Google Patents

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JPH0522475B2
JPH0522475B2 JP59127509A JP12750984A JPH0522475B2 JP H0522475 B2 JPH0522475 B2 JP H0522475B2 JP 59127509 A JP59127509 A JP 59127509A JP 12750984 A JP12750984 A JP 12750984A JP H0522475 B2 JPH0522475 B2 JP H0522475B2
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JP
Japan
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bimorph
bimorphs
slider
voltage
fixed
Prior art date
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Application number
JP59127509A
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Japanese (ja)
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JPS619176A (en
Inventor
Isao Hoshino
Akihira Morishita
Yasuo Ehata
Koichiro Inomata
Hisashi Yoshino
Nobuhito Matsuhira
Chiaki Tanuma
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP59127509A priority Critical patent/JPS619176A/en
Publication of JPS619176A publication Critical patent/JPS619176A/en
Publication of JPH0522475B2 publication Critical patent/JPH0522475B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/021Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
    • H02N2/023Inchworm motors

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は直線的に移動する移動部材に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] This invention relates to a moving member that moves linearly.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

直線的に移動する1次元のアクチユエータで特
に微小位置制御を可能にしたものには、従来、圧
電素子の縦方向の歪効果を用いたものがある。第
1図にその一例を示す。
Conventionally, linearly moving one-dimensional actuators that enable particularly minute position control include those that use the longitudinal strain effect of piezoelectric elements. An example is shown in FIG.

直線的な移動は圧電素子を積層に構成した積層
圧電ユニツト1に直流電圧を印加することによつ
て与えられ、移動する方向は積層圧電ユニツト1
に印加する電圧の極性で制御することができる。
その時の移動量は積層圧電ユニツト1に印加する
電圧に比例しており、例えば厚さ0.5mmのPZTを
400枚積層した積層圧電ユニツトにおいて0.25μ
m/V程度であり、1000V印加しても移動量は
250μmにしかならない。移動量を延長するため
に積層圧電ユニツト1と同様に構成された積層圧
電ユニツト2,3を設け、積層圧電ユニツト1の
伸縮に応じて積層圧電ユニツト2,3に交互に電
圧を印加し、ハウジング5にクランプしスライド
棒4を移動させている。
The linear movement is given by applying a DC voltage to the laminated piezoelectric unit 1, which is composed of laminated piezoelectric elements, and the direction of movement is given by the laminated piezoelectric unit 1.
It can be controlled by the polarity of the voltage applied to the
The amount of movement at that time is proportional to the voltage applied to the laminated piezoelectric unit 1. For example, when using PZT with a thickness of 0.5 mm,
0.25μ in a laminated piezoelectric unit made of 400 layers
m/V, and even if 1000V is applied, the amount of movement is
It becomes only 250μm. In order to extend the amount of movement, laminated piezoelectric units 2 and 3 configured similarly to the laminated piezoelectric unit 1 are provided, and a voltage is applied alternately to the laminated piezoelectric units 2 and 3 according to the expansion and contraction of the laminated piezoelectric unit 1, and the housing 5 and the slide rod 4 is moved.

このように、圧電素子の縦方向の歪効果を用い
たアクチユエータは圧電素子単体の変位感度(μ
m/V)が低いため、駆動用の電源が1000V〜
2000Vと高圧電源を必要としており実用上好まし
くなく従来から、電圧制御が容易な低電圧電源で
駆動できる変位感度の高いアクチユエータが望ま
れていた。
In this way, an actuator that uses the longitudinal strain effect of a piezoelectric element has a displacement sensitivity (μ
m/V) is low, the driving power supply is 1000V or more.
Since it requires a high voltage power supply of 2000V, which is not practical, there has been a desire for an actuator with high displacement sensitivity that can be driven with a low voltage power supply that is easy to control voltage.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は低電圧電源で大きな変位量が得られ
直線的に移動可能な移動部材を提供することを目
的とする。
An object of the present invention is to provide a moving member that can obtain a large amount of displacement using a low voltage power source and can move linearly.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、バイモルフ型に形成された圧電素
子を複数枚並置することを特徴とし、駆動力を並
置した枚数倍に増大し、低電圧で大きな変位が得
られる直線的に移動する移動部材を実現した。
This invention is characterized by arranging a plurality of bimorph-shaped piezoelectric elements in parallel, increasing the driving force times the number of piezoelectric elements arranged in parallel, and realizing a moving member that moves linearly and can obtain large displacements with low voltage. did.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、バイモルフ型に形成された
圧電素子を複数枚並置したので、所望の駆動力と
変位量とが得ることが可能となる。
According to this invention, since a plurality of bimorph-shaped piezoelectric elements are arranged side by side, it is possible to obtain a desired driving force and displacement amount.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第2図aはバイモルフ型に形成された圧電素子
を用いた1次元のアクチユエータの基本構成を示
す。この発明で用いるバイモルフ型に形成された
圧電素子は、低電圧で大きな変位が得られること
が知られている。例えば厚さ9μm、長さ2cmの
PVαF(ポリビニリデンフロライド)バイモルフ
素子(高分子圧電素子)は印加電圧10Vで自由端
の変位量は1mmまた、厚さ0.2mm、長さ23mmの
PZT系バイモルフ素子(セラミツク圧電素子)
は印加電圧50Vで自由端の変位量は150μmにもな
る。もつとも、単独では、駆動力が弱いが、この
発明では、この点を解決している。
FIG. 2a shows the basic configuration of a one-dimensional actuator using a bimorph-shaped piezoelectric element. It is known that the piezoelectric element formed in the bimorph type used in this invention can obtain a large displacement with a low voltage. For example, if the thickness is 9 μm and the length is 2 cm.
The PVαF (polyvinylidene fluoride) bimorph element (polymer piezoelectric element) has a free end displacement of 1 mm at an applied voltage of 10 V, a thickness of 0.2 mm, and a length of 23 mm.
PZT bimorph element (ceramic piezoelectric element)
When the applied voltage is 50V, the displacement of the free end is as much as 150μm. However, when used alone, the driving force is weak, but this invention solves this problem.

この実施例でのアクチユエータは、基本的に
は、スライダー6aにバイモルフ型に形成された
圧電素子(以下の説明ではバイモルフと略記す
る)7aが複数枚固定されており、バイモルフ7
aの自由端はスライダー6bに設けられた滑り止
めの溝の中に入るようになつている。同様にスラ
イダー6bにもバイモルフ7bが複数枚固定され
ており、バイモルフ7bの自由端はスライダー6
aに設けられた滑り止めの溝の中に入るようにな
つている。
The actuator in this embodiment basically has a plurality of bimorph-shaped piezoelectric elements (abbreviated as bimorph in the following explanation) 7a fixed to a slider 6a.
The free end of a is adapted to fit into a non-slip groove provided in the slider 6b. Similarly, a plurality of bimorphs 7b are fixed to the slider 6b, and the free end of the bimorph 7b is attached to the slider 6b.
It is designed to fit into the anti-slip groove provided in part a.

以上の構成に対して各バイモルフは、以下のよ
うに動作する。
For the above configuration, each bimorph operates as follows.

この動作の説明のために、第3図を用いる。第
3図は、バイモルフ31に対して出力電圧が可変
である可変電源32が接続される状態を模式的に
示している。バイモルフ31は、ステンレス等の
メタル33と圧電素子34とから成る。
FIG. 3 will be used to explain this operation. FIG. 3 schematically shows a state in which a variable power source 32 whose output voltage is variable is connected to the bimorph 31 . The bimorph 31 consists of a metal 33 such as stainless steel and a piezoelectric element 34.

周知のように、圧電素子34は、分極が生じて
おり、この分極の方向(矢印30で示す)と印加
電界の方向(電位差の方向)とで、バイモルフの
変形する方向は、決定される。
As is well known, the piezoelectric element 34 is polarized, and the direction in which the bimorph deforms is determined by the direction of this polarization (indicated by arrow 30) and the direction of the applied electric field (direction of potential difference).

メタル33及び圧電素子34の電位が等しく電
界が発生していないとき、第3図に示されるよう
に、バイモルフ31は変位しない。
When the potentials of the metal 33 and the piezoelectric element 34 are equal and no electric field is generated, the bimorph 31 is not displaced as shown in FIG.

次に第3図に示される分極に対して第4図aに
示されるように例えば、メタル33側を正電位、
圧電素子34側を負電位とし、圧電素子34から
メタル33に向かう電界を生じさせると、バイモ
ルフ31は、矢印35に示される方向に変位す
る。この実施例では、この電界を生じせしめる電
位の与え方を、負の電圧を印加した状態という。
このときには、圧電素子34が縮んでいる。又、
前述の変位量は、印加電圧の絶対値に比例する。
Next, for the polarization shown in FIG. 3, as shown in FIG. 4a, for example, the metal 33 side is set to a positive potential.
When the piezoelectric element 34 side is set to a negative potential and an electric field is generated from the piezoelectric element 34 toward the metal 33, the bimorph 31 is displaced in the direction shown by the arrow 35. In this embodiment, the manner in which a potential is applied to generate this electric field is referred to as a state in which a negative voltage is applied.
At this time, the piezoelectric element 34 is contracted. or,
The amount of displacement described above is proportional to the absolute value of the applied voltage.

これに対して、第4図bに示されるように例え
ば圧電素子34側を負電位に、メタル33側を正
電位とし、メタル33から圧電素子34へと向か
う電界を生じさせるとバイモルフ31は、矢印3
6に示されるように変位を生じる。
On the other hand, as shown in FIG. 4b, for example, if the piezoelectric element 34 side is set to a negative potential and the metal 33 side is set to a positive potential, and an electric field is generated from the metal 33 to the piezoelectric element 34, the bimorph 31 will arrow 3
A displacement occurs as shown in 6.

もつとも、バイモルフ31としては、前述のよ
うにメタルと圧電素子から成るタイプだけでな
く、周知のように圧電素子を2枚貼り合わせたも
のでもよい。このとき、貼り合わせ方として、直
列型と並列型とがある。前者の場合、圧電素子の
分極方向は互いに反対向きである。このようなバ
イモルフは正電位と負電位の間に直列に接続され
る。又、後者の場合、その圧電素子の分極方向
は、同一方向を向いている。このようなバイモル
フは、バイモルフの両側面が同一電位にされ、そ
の接合部分が反対極性に設定される。よつて、並
列に接続されることになる。
However, the bimorph 31 is not limited to the type made of metal and a piezoelectric element as described above, but may also be a type made of two piezoelectric elements bonded together as is well known. At this time, there are two types of bonding methods: a series type and a parallel type. In the former case, the polarization directions of the piezoelectric elements are opposite to each other. Such bimorphs are connected in series between positive and negative potentials. In the latter case, the polarization directions of the piezoelectric elements are directed in the same direction. In such a bimorph, both sides of the bimorph are set at the same potential, and their junctions are set at opposite polarities. Therefore, they will be connected in parallel.

以上の動作を前提として、第2図aに示される
アクチユエータにおいて、スライダー6a側のバ
イモルフ全てに、正の電圧を印加すると、スライ
ダー6a側のバイモルフの自由端は、固定端(ス
ライダー6aの本体)から見て、右側に変位す
る。
Assuming the above operation, if a positive voltage is applied to all the bimorphs on the slider 6a side in the actuator shown in FIG. Displaced to the right when viewed from.

よつて、スライダー6aは、スライダー6bを
矢印37側に移動させようとし、逆にスライダー
6bは、スライダー6aを矢印38側に、それぞ
れ反対方向に移動させようとする。
Therefore, the slider 6a tries to move the slider 6b toward the arrow 37, and conversely, the slider 6b tries to move the slider 6a toward the arrow 38 in opposite directions.

そこで、どちらか一方のスライダー6a,6b
を図示されていない固定板に固定すれば、スライ
ダー6aを固定した時は図示のようにスライダー
6bを左方向に、スライダー6bを固定した時は
スライダー6aを右方向に移動させることができ
る。
Therefore, one of the sliders 6a, 6b
If it is fixed to a fixed plate (not shown), when the slider 6a is fixed, the slider 6b can be moved to the left as shown in the figure, and when the slider 6b is fixed, the slider 6a can be moved to the right.

ここで、バイモルフ素子としてPVαF高分子圧
電素子を用いその感度を印加電圧10Vに対し自由
端の変位が1mm得られるものとすると、スライダ
ー6aを固定してバイモルフ7a,7bに+10V
の電圧を印加するとスライダー6bは1mm左方向
に移動する。次にスライダー6bを固定して印加
電圧を−10Vとすると、バイモルフ7a,7bの
自由端は第2図bに示す方向とは逆方向に同じ量
変位するのでスライダー6aは左方向に2mm移動
する。
Here, assuming that a PVαF polymer piezoelectric element is used as the bimorph element and its sensitivity is such that the displacement of the free end is 1 mm for an applied voltage of 10 V, the slider 6a is fixed and the bimorphs 7a and 7b are applied with +10 V.
When a voltage of 1 mm is applied, the slider 6b moves 1 mm to the left. Next, if the slider 6b is fixed and the applied voltage is -10V, the free ends of the bimorphs 7a and 7b will be displaced by the same amount in the opposite direction to that shown in FIG. 2b, so the slider 6a will move 2 mm to the left. .

このように、バイモルフ7a,7bに印加する
電圧の正負およびその時固定板に固定するスライ
ダー6a,6bの選択によつて、スライダー6
a,6bを交互に左または右方向に移動させるこ
とができる。また、印加する電圧を微小に制御す
れば移動量もまた微小に制御することができる。
In this way, the slider 6 can be adjusted depending on the polarity of the voltage applied to the bimorphs 7a, 7b and the selection of the sliders 6a, 6b to be fixed to the fixed plate at that time.
a, 6b can be moved alternately to the left or right. Furthermore, if the applied voltage is minutely controlled, the amount of movement can also be minutely controlled.

次に、この発明の一実施例に係る一次元アクチ
ユエータを第5図に従つて説明する。同図は、そ
の斜視図である。
Next, a one-dimensional actuator according to an embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. The figure is a perspective view thereof.

スライダー6a,6bはガイド板8によつて両
側からはさまれ、ガイド板8に設けられた案内溝
にそつて移動自在になつている。支持棒10は上
下にある2枚のガイド板8の間隔を一定に支持す
るためのものである。スライダー6a,6bの上
面には両端が固定されたバイモルフ型に形成され
た圧電素子9a,9bがそれぞれ設置されてい
る。
The sliders 6a and 6b are sandwiched from both sides by a guide plate 8, and are movable along guide grooves provided in the guide plate 8. The support rod 10 is for supporting the two upper and lower guide plates 8 at a constant interval. Bimorph-shaped piezoelectric elements 9a and 9b with both ends fixed are installed on the upper surfaces of the sliders 6a and 6b, respectively.

バイモルフ9a,9bは、例えば、第9図に示
されるように、その両端が固定されている。この
バイモルフ9a,9bの構成は、前述のバイモル
フ6a,6bと同一である。
For example, as shown in FIG. 9, the bimorphs 9a and 9b are fixed at both ends. The configurations of the bimorphs 9a and 9b are the same as the bimorphs 6a and 6b described above.

よつて、このバイモルフ9a,9bは、例えば
第7図に示されるように、電圧を印加しない状態
で水平ならば、負の電圧を印加すると、圧電素子
側が凸状態になる。
Therefore, if the bimorphs 9a and 9b are horizontal when no voltage is applied, as shown in FIG. 7, for example, when a negative voltage is applied, the piezoelectric element side becomes convex.

ここでは、電圧を印加しない状態で、第9図に
示されるように、凸状態になつている。但し、バ
イモルフ9a,9bは、ガイド板8に接触はして
いない。これに対し、第8図に示されるようにバ
イモルフ9aに対して電位を与えると、バイモル
フ9aは、第10図に示されるように、圧電素子
側に凸状態となり、バイモルフ9aとガイド板8
は接触状態となる。これを第10図に示す。この
状態では、バイモルフ9a及びガイド板8が固定
状態となる。
Here, when no voltage is applied, it is in a convex state as shown in FIG. 9. However, the bimorphs 9a and 9b are not in contact with the guide plate 8. On the other hand, when a potential is applied to the bimorph 9a as shown in FIG. 8, the bimorph 9a becomes convex toward the piezoelectric element as shown in FIG. 10, and the bimorph 9a and the guide plate 8
is in contact. This is shown in FIG. In this state, the bimorph 9a and the guide plate 8 are in a fixed state.

よつて、バイモルフ9a又は9bに対して選択
的に電位を与える。スライダー6a,6bが選択
的に固定される。ここで、バイモルフがスライダ
ー6a,6bの上端だけでなく、下端に設けても
よいのは当然である。
Therefore, a potential is selectively applied to the bimorph 9a or 9b. Sliders 6a and 6b are selectively fixed. Here, it is natural that the bimorphs may be provided not only at the upper ends of the sliders 6a and 6b but also at the lower ends.

以上のような動作を基本として、第5図に示す
アクチユエータの駆動について説明する。
Based on the above operation, driving of the actuator shown in FIG. 5 will be explained.

バイモルフ7a,7bに供給する電圧は、同一
であるとする。バイモルフ7a,7bの関係は、
第2図aに示されるものであることには、留意を
する必要がある。このようなバイモルフ7a,7
bに対して第6図aに示されるように、電圧0か
ら+V0ボルトまで単調増加する電圧を供給する
(この期間を第1の期間と呼ぶ)。
It is assumed that the voltages supplied to the bimorphs 7a and 7b are the same. The relationship between bimorphs 7a and 7b is
It is necessary to pay attention to the fact that it is shown in FIG. 2a. Such bimorph 7a, 7
As shown in FIG. 6a, a monotonically increasing voltage from 0 to +V 0 volts is applied to voltage 0 (this period is referred to as the first period).

次に、+V0から−V0ボルトまで単調減少する電
圧を供給する(この期間を第2の期間と呼ぶ)。
更に、−V0から0ボルトまで単調増加する電圧を
供給する(この期間を第3の期間と呼ぶ)。
Next, a monotonically decreasing voltage is applied from +V 0 to -V 0 volts (this period is referred to as the second period).
Furthermore, a voltage that monotonically increases from -V 0 to 0 volts is supplied (this period is referred to as a third period).

これに対応して、スライダー6a,6bの上端
に設けられたバイモルフ9a,9bに対して、第
6図b,cに示されるように選択的に電圧を供給
する。すなわち、第1及び第3の期間に対して
は、バイモルフ9aに電圧を供給する。第2の期
間に対してはバイモルフ9bに電圧を供給する。
Correspondingly, a voltage is selectively applied to the bimorphs 9a and 9b provided at the upper ends of the sliders 6a and 6b, as shown in FIGS. 6b and 6c. That is, for the first and third periods, voltage is supplied to the bimorph 9a. For the second period, a voltage is supplied to the bimorph 9b.

このように電圧を供給することによつて、第5
図に示されるアクチユエータは、以下のように動
作する。まず、第1の期間においてバイモルフ7
a,7bに前述のような電圧が供給されると、
個々のバイモルフ7a,7bは、第4図bのよう
な動作をする。同時に、バイモルフ9aに電圧が
供給されると、スライダー6aがロツクされる。
よつて、スライダー6aが固定状態(装置全体に
対して固定される。)となつて、スライダー6b
が第5図中左側に移動する。これは第1の期間全
期間に渡つて行なわれる。
By supplying voltage in this way, the fifth
The actuator shown in the figure operates as follows. First, in the first period, bimorph 7
When the above-mentioned voltage is supplied to a and 7b,
The individual bimorphs 7a, 7b operate as shown in FIG. 4b. At the same time, when voltage is supplied to bimorph 9a, slider 6a is locked.
Therefore, the slider 6a is in a fixed state (fixed to the entire device), and the slider 6b is
moves to the left in FIG. This is done for the entire first period.

次に、第2の期間において、バイモルフ7a,
7bに前述のような電圧が供給されると、個々の
バイモルフ7a,7bは、±V0〜0ボルトまで
は、第4図bに示されるように、又、0〜−V0
ボルトまでは、第4図aに示されるように動作を
する。但し、前者においては、バイモルフ7a,
7bの曲がり方が小さくなる方向(曲率が大きく
なる方向)に変化し、後者においては、バイモル
フ7a,7bの曲がり方が大きくなる方向(曲率
が小さくなる方向)に変化する。この時、バイモ
ルフ9bに対して、第6図cに示されるように、
電圧が供給されると、バイモルフ9bがガイド板
8に接触状態となる(第10図参照)。
Next, in the second period, bimorph 7a,
When 7b is supplied with a voltage as described above, the individual bimorphs 7a, 7b will have voltages ranging from ±V 0 to 0 volts, as shown in FIG. 4b, and from 0 to −V 0
Up to the bolt, the operation is as shown in Figure 4a. However, in the former case, bimorph 7a,
The bending direction of the bimorphs 7b changes in a direction in which it becomes smaller (in a direction in which the curvature becomes larger), and in the latter case, the bending direction in the bimorphs 7a and 7b changes in a direction in which it becomes larger (in a direction in which the curvature becomes smaller). At this time, as shown in FIG. 6c, for the bimorph 9b,
When voltage is supplied, the bimorph 9b comes into contact with the guide plate 8 (see FIG. 10).

よつて、スライダー6bがガイド板8に対して
ロツク状態となり、装置全体に対して固定状態と
なる。バイモルフ7a,7bは、前述のように、
曲がりが少なくなる方向、すなわち元に戻ろうと
動く。しかし、第2の期間においては、(第1の
期間と逆に)スライダー6bが固定状態となつて
いるので、第11図に示されるようにスライダー
6aがスライダー6bに引かれるようにして、左
側に移動する。
Therefore, the slider 6b is locked to the guide plate 8, and is fixed to the entire device. Bimorphs 7a and 7b, as mentioned above,
It moves in the direction of less bending, that is, it tries to return to its original state. However, in the second period, since the slider 6b is in a fixed state (contrary to the first period), the slider 6a is pulled by the slider 6b as shown in FIG. Move to.

バイモルフ7a,7bに対しての負の電圧が供
給されると、バイモルフ7a,7bは、第4図a
に示されるように変位する。
When a negative voltage is supplied to the bimorphs 7a, 7b, the bimorphs 7a, 7b will move as shown in FIG.
Displaced as shown in .

スライダー6bは、依然としてロツクされてお
り、スライダー6aが動かざるを得ない。よつ
て、スライダー6bを固定端として、スライダー
6aが第12図の点線で示されるように左側に移
動する。
Slider 6b is still locked, forcing slider 6a to move. Therefore, with the slider 6b as a fixed end, the slider 6a moves to the left as shown by the dotted line in FIG.

次に、第3の期間も、同様にして、スライダー
6bが左側に移動し、全期間を通して、スライダ
ー6a,6bは左側に移動する。
Next, in the third period, the slider 6b moves to the left in the same manner, and the sliders 6a and 6b move to the left throughout the entire period.

スライダー6a,6bの移動方向を変化させる
には、スライダー6a,6bのロツク状態、すな
わち、電圧印加タイミングを変化させればよい。
In order to change the moving direction of the sliders 6a, 6b, it is sufficient to change the locked state of the sliders 6a, 6b, that is, the voltage application timing.

以上のような構成、動作において、このような
アクチユエータにより搬送される物体は、スライ
ダー6a,6bの側面(対向し合わない外側面)
に担持してもよい。又、スライダー6a,6bと
は別個に、案内溝に沿つて、案内部材設け、この
案内部材をスライダー6a,6bが押すような構
造にし、案内部材の先に搬送する物体を担持する
ことでもよい。
In the above configuration and operation, the object conveyed by such an actuator is the side surface (outer surface that does not face each other) of the sliders 6a, 6b.
It may also be supported. Alternatively, a guide member may be provided along the guide groove separately from the sliders 6a, 6b, and this guide member may be structured so that the sliders 6a, 6b push it, and the object to be conveyed may be supported at the tip of the guide member. .

〔発明の他の実施例〕[Other embodiments of the invention]

第5図に示される実施例において、スライダー
6a,6bの移動方向を制限するためにガイド板
8を設け、ガイド板8に設けられた案内溝によつ
て行なつたが、他のガイド方法によつても同様な
効果が得られる。
In the embodiment shown in FIG. 5, a guide plate 8 is provided to limit the moving direction of the sliders 6a and 6b, and this is done by a guide groove provided in the guide plate 8, but other guiding methods are also available. The same effect can be obtained even if it is twisted.

同様に、スライダー6a,6bをガイド板8に
固定するために両端が固定されたバイモルフ9
a,9bを設け該バイモルフ9a,9bの変形に
よつて行なつたが、他の固定方法たとえば静電力
による静電チヤツク、磁気的なもの、電歪素子の
変形によるものを用いても同様な効果が得られ
る。又、この実施例では、電圧を印加しない時点
で既にバイモルフ9a,9bが凸状態となつてい
るものであつたが、電圧を印加しない時点では水
平なバイモルフを用いてもよい。
Similarly, in order to fix the sliders 6a and 6b to the guide plate 8, a bimorph 9 is fixed at both ends.
A, 9b were provided and this was done by deforming the bimorphs 9a, 9b, but the same effect can be achieved by using other fixing methods, such as an electrostatic chuck using electrostatic force, a magnetic one, or one by deforming an electrostrictive element. Effects can be obtained. Further, in this embodiment, the bimorphs 9a and 9b are already in a convex state when no voltage is applied, but bimorphs that are horizontal when no voltage is applied may be used.

更に、スライダー6a,6bをガイド板8に固
定するために、バイモルフ型に形成された圧電素
子9a,9bを該スライダー6a,6bのそれぞ
れに1個づつ設けたが、移動用のバイモルフ7
a,7bの設置枚数の増加に伴ない、駆動力が増
した場合には、ロツクのためのバイモルフを、上
下下・直列・並列等多数枚設置し、ガイド板8へ
の固定力の増大を図ることも好ましい。
Furthermore, in order to fix the sliders 6a, 6b to the guide plate 8, one bimorph-shaped piezoelectric element 9a, 9b was provided for each of the sliders 6a, 6b, but the bimorph 7 for movement
If the driving force increases due to an increase in the number of plates a and 7b installed, a large number of bimorphs for locking can be installed above and below, in series, in parallel, etc. to increase the fixing force to the guide plate 8. It is also preferable to aim.

必要とする駆動力に応じて、設置する圧電素子
の枚数の増加で駆動力の増大が実現できる。
Depending on the required driving force, the driving force can be increased by increasing the number of piezoelectric elements installed.

第2図に示したスライダー6aとそれに固定さ
れたバイモルフ7aから成るものを基本単位と
し、2つを第2図に示すように組み合わせてアク
チユエータユニツトとし、該アクチユエータユニ
ツトを標準とし、用途に合わせて該アクチユエー
タユニツトを並列、直列または直並列に接続構成
することによつても駆動力の増大を図ることがで
きるのは当然である。
The basic unit is the slider 6a shown in FIG. 2 and the bimorph 7a fixed thereto, and the two are combined as an actuator unit as shown in FIG. 2, and this actuator unit is used as a standard. It goes without saying that the driving force can also be increased by connecting the actuator units in parallel, in series, or in series and parallel, depending on the application.

又、以上の実施例では、バイモルフの一端を一
つのスライダーに固定し、他端をもうひとつのス
ライダーに支持させるようにしているが、この支
持の態様は、この実施例に限定されるものではな
い。
Furthermore, in the above embodiment, one end of the bimorph is fixed to one slider, and the other end is supported by another slider, but this mode of support is not limited to this embodiment. do not have.

すなわち、第13図に示されるようにスライダ
ーに凹部を設けてもよいし、第14図に示される
ようにスライダーに凸部(突起)を設けてもよ
い。すなわち、この支持の要点は、バイモルフの
変位する方向と略垂直な方向(すなわち、上述の
スライダーと当接する端同士を結ぶ方向)にバイ
モルフが移動自由であつて、かつ、バイモルフの
変化する方向にはバイモルフの動きを規制するこ
とである。何故ならば、バイモルフに所定の電位
が与えられ、バイモルフが変位する際には、スラ
イダーによるバイモルフの支持点が変化するので
あるから、逆にこの支持点が変化できるように自
由度を与えておくことが、重要な点となる。もつ
とも、第14図に示される凸部は、バイモルフの
側面上に付加された溝とみなすこともできる。
That is, the slider may be provided with a concave portion as shown in FIG. 13, or the slider may be provided with a convex portion (protrusion) as shown in FIG. 14. In other words, the key point of this support is that the bimorph is free to move in a direction approximately perpendicular to the direction in which the bimorph is displaced (i.e., in the direction connecting the ends that contact the slider mentioned above), and that the bimorph is free to move in the direction in which the bimorph changes. is to regulate the movement of the bimorph. This is because when a predetermined potential is applied to the bimorph and the bimorph is displaced, the support point of the bimorph by the slider changes, so conversely, a degree of freedom is given so that this support point can be changed. That is an important point. However, the protrusion shown in FIG. 14 can also be regarded as a groove added to the side surface of the bimorph.

更に、本願で言及するところのバイモルフと
は、実施例のごとく圧電素子とメタルとを重ねた
構造のものでなくとも、2枚の圧電素子を重ねた
構造でもよい。ここで、第15図に示されるよう
に、メタル51の全面ではなく、その一部だけで
圧電素子53と重ね合わされた構造でもよい。
Furthermore, the bimorph referred to in this application does not have to be a structure in which a piezoelectric element and a metal are stacked as in the embodiment, but may be a structure in which two piezoelectric elements are stacked. Here, as shown in FIG. 15, instead of the entire surface of the metal 51, only a portion thereof may be overlapped with the piezoelectric element 53.

すなわち、ここでいうバイモルフとは、第3図
のような模示図に示されるように、その構成上、
その断面において、圧電素子とメタルとが重ね合
わされた構造である領域が存在するだけでもよ
い。
In other words, the bimorph referred to here is, as shown in a schematic diagram like FIG.
In the cross section, it is sufficient that there is only a region having a structure in which the piezoelectric element and the metal are overlapped.

第2図の構成の変形例を示す。 A modification of the configuration shown in FIG. 2 is shown.

第16図のように、スライダー60a,60b
に対してバイモルフの一端を固定して対向させ
る。他端は自由端である。この自由端は、スライ
ダー60a,60bに設けられた溝62a,62
bに嵌まるように設定される。スライダー60
a,60bは、バイモルフ64a,64bまで含
めて略同一構造である。
As shown in FIG. 16, sliders 60a, 60b
One end of the bimorph is fixed and facing the other. The other end is a free end. This free end is connected to the grooves 62a and 62 provided in the sliders 60a and 60b.
It is set to fit into b. slider 60
a and 60b have substantially the same structure including bimorphs 64a and 64b.

このような構成において、以下のようにして駆
動を行なう。第1の方法として、電圧を印加する
バイモルフが固定されたスライダーをハウジング
(図示しない)に固定するという駆動方法がある。
In such a configuration, driving is performed as follows. As a first method, there is a driving method in which a slider to which a bimorph to which a voltage is applied is fixed is fixed to a housing (not shown).

この方法によれば、バイモルフ64aに対して
電圧を印加すると、第17図に示されるように、
バイモルフ64aの先端が変位し、スライダー6
0bを押す。このスライダー60bは、移動自由
(固定されていない)であつて、矢印に示される
方向に移動する。バイモルフ64bは、特に動作
はしない。
According to this method, when a voltage is applied to the bimorph 64a, as shown in FIG.
The tip of the bimorph 64a is displaced, and the slider 6
Press 0b. This slider 60b is free to move (not fixed) and moves in the direction indicated by the arrow. The bimorph 64b does not perform any particular operation.

次に、スライダー60a,60bの固定を逆に
し、又、バイモルフ64a,64bへの印加電圧
をも逆にすると、スライダー60aが移動する。
Next, when the fixation of the sliders 60a and 60b is reversed and the voltages applied to the bimorphs 64a and 64b are also reversed, the slider 60a moves.

第2の方法として、スライダー60a,60b
の固定タイミングは上記と同一にし、バイモルフ
64a,64bには逆の電位を同時に印加し、所
定期間毎に、その極性を反転させる方法でもよ
い。
As a second method, sliders 60a, 60b
The fixing timing may be the same as above, and opposite potentials may be simultaneously applied to the bimorphs 64a and 64b, and their polarities may be reversed at predetermined intervals.

すなわち、ここでいうバイモルフとは、第3図
のような模示図に示されるように、その構成上、
その断面において、圧電素子とメタルとが重ね合
わされた構造である領域が存在するだけでもよ
い。更に以上の実施例では、同一構造のスライダ
ー6a,6bを組み合わせる形でアクチユエータ
を形成したが、必ずしもこれには限定されず、第
18図に示されるように、一方のスライダー70
aに属するバイモルフ(図中の黒丸で示されるの
が固定状態)を連続させても構わない。
In other words, the bimorph referred to here is, as shown in a schematic diagram like FIG.
In the cross section, it is sufficient that there is only a region having a structure in which the piezoelectric element and the metal are overlapped. Furthermore, in the above embodiments, the actuator was formed by combining the sliders 6a and 6b of the same structure, but the actuator is not necessarily limited to this, and as shown in FIG.
The bimorphs belonging to a (the fixed state indicated by a black circle in the figure) may be made consecutive.

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

第1図は、積層された圧電素子を用いた従来の
アクチユエータを示す図、第2図は、この発明の
一実施例であるアクチユエータの基本的構成図、
第3図、第4図は、第2図に示されるアクチユエ
ータの構成要素の駆動説明図、第5図は、好まし
い一実施例の構成図、第6図は、第5図の装置を
駆動するための電圧波形図、第7図乃至第12図
は、第6図に示す装置の構成要素の動作を説明す
るための模示図、第13図乃至第18図は、変形
例を示す図である。 6a,6b……スライダー、7a,7b……バ
イモルフ。
FIG. 1 is a diagram showing a conventional actuator using laminated piezoelectric elements, and FIG. 2 is a basic configuration diagram of an actuator that is an embodiment of the present invention.
3 and 4 are explanatory diagrams of driving the components of the actuator shown in FIG. 2, FIG. 5 is a block diagram of a preferred embodiment, and FIG. 6 is a drive diagram of the device shown in FIG. 5. FIGS. 7 to 12 are schematic diagrams for explaining the operation of the components of the device shown in FIG. 6, and FIGS. 13 to 18 are diagrams showing modified examples. be. 6a, 6b...Slider, 7a, 7b...Bimorph.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1の部材と、この第1の部材に対向して設
けられた第2の部材と、前記第1及び第2の部材
の間にその複数個が並列して設けられ、所定の電
位に対してその電位差の方向に変位を生じるバイ
モルフとから成り、 このバイモルフのうち第1のグループのバイモ
ルフは、前記電位差の方向と略垂直な方向に存在
する両端のうち一端が前記第1の部材に固定さ
れ、他端が前記第2の部材に支持される構造であ
り、前記バイモルフのうち第2のグループのバイ
モルフは前記両端のうち一端が前記第2の部材に
固定され、前記他端が前記第1の部材に支持され
る構造であつて、前記第1及び第2の部材の一方
の部材を選択的に固定すると共に、前記第1又は
第2のグループのバイモルフに選択的に電位を与
えることによつて他方の部材を移動させる制御手
段とを備えることを特徴とする移動部材。 2 第1又は第2の部材が、バイモルフの一端を
支持する構造は、前記バイモルフの一端の変位を
前記第1又は第2の部材に伝達する如く構成され
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
移動部材。 3 支持する構造は、第1又は第2の部材の対向
し合う側面上に形成された溝であつて、バイモル
フの一端の変位方向に沿つて、前記バイモルフ及
び前記第1又は第2の部材が接触することを特徴
とする特許請求の範囲第2項記載の移動部材。 4 支持する構造は、第1又は第2の部材の対向
し合う側面に形成された突起であつて、バイモル
フの一端の変位方向に沿つて、前記バイモルフ及
び前記突起が接触することを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の移動部材。 5 第1及び第2の部材の互いに対向し合わない
側面であつて、基準部材と対向する側面に選択的
に固定される固定手段を設けることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の移動部材。 6 固定手段は、その両端が第1又は第2の部材
に固定されたバイモルフで構成されることを特徴
とする特許請求の範囲第5項記載の移動部材。
[Claims] 1. A first member, a second member provided opposite to the first member, and a plurality of members provided in parallel between the first and second members. The first group of bimorphs consists of a bimorph whose one end is located in a direction substantially perpendicular to the direction of the potential difference. The structure is such that the bimorphs are fixed to the first member and the other end is supported by the second member, and one end of the bimorphs of the second group among the bimorphs is fixed to the second member. , the other end is supported by the first member, selectively fixing one of the first and second members, and supporting the first or second group of bimorphs. A moving member characterized by comprising: control means for moving the other member by selectively applying a potential. 2 Claims characterized in that the structure in which the first or second member supports one end of the bimorph is configured to transmit displacement of one end of the bimorph to the first or second member. The moving member according to item 1. 3. The supporting structure is a groove formed on opposing side surfaces of the first or second member, and the supporting structure is a groove that allows the bimorph and the first or second member to move along the displacement direction of one end of the bimorph. The moving member according to claim 2, wherein the moving member is in contact with each other. 4. The supporting structure is a protrusion formed on opposing side surfaces of the first or second member, and the bimorph and the protrusion are in contact with each other along the displacement direction of one end of the bimorph. A moving member according to claim 2. 5. The method according to claim 1, characterized in that a fixing means is provided that is selectively fixed to the side surfaces of the first and second members that do not face each other and that face the reference member. moving parts. 6. The movable member according to claim 5, wherein the fixing means is constituted by a bimorph whose both ends are fixed to the first or second member.
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