JPH05237774A - 駆動装置 - Google Patents
駆動装置Info
- Publication number
- JPH05237774A JPH05237774A JP4039940A JP3994092A JPH05237774A JP H05237774 A JPH05237774 A JP H05237774A JP 4039940 A JP4039940 A JP 4039940A JP 3994092 A JP3994092 A JP 3994092A JP H05237774 A JPH05237774 A JP H05237774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laminated piezoelectric
- piezoelectric elements
- voltage
- ground
- time constant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 地面と垂直あるいは方向性を付加した飛翔が
できるマイクロアクチュエータを提供する。 【構成】 三角形状の取付部材１の下面で正三角形の頂
点に当たる部分に圧電縦効果により寸法歪を発生する積
層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃの一端面を固着する。積層
圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃの他端には鉄鋼材料やセラミ
ック材料からなる反発力を有する足部３を固着する。足
部３の地面と接触する部分は平面に近い球面形状の一部
分である。積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃに等しい時定
数、タイミングで印加すると地面と垂直に飛翔する。圧
電数の少なくとも１つに他と異なる電圧値、時定数、あ
るいはタイミングで印加すると方向性をもって飛翔す
る。
できるマイクロアクチュエータを提供する。 【構成】 三角形状の取付部材１の下面で正三角形の頂
点に当たる部分に圧電縦効果により寸法歪を発生する積
層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃの一端面を固着する。積層
圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃの他端には鉄鋼材料やセラミ
ック材料からなる反発力を有する足部３を固着する。足
部３の地面と接触する部分は平面に近い球面形状の一部
分である。積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃに等しい時定
数、タイミングで印加すると地面と垂直に飛翔する。圧
電数の少なくとも１つに他と異なる電圧値、時定数、あ
るいはタイミングで印加すると方向性をもって飛翔す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロメカニズムのア
クチュエータ等に用いる駆動装置に関するものである。
クチュエータ等に用いる駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、マイクロメカニズムに対する関心
が高まっており、各分野、方面で実用化に向けて研究開
発が活発に行なわれている。これらの自走式の移動マイ
クロメカニズムの駆動源としては、比較的小型化が可能
な圧電素子や形状記憶合金等が一般的である。
が高まっており、各分野、方面で実用化に向けて研究開
発が活発に行なわれている。これらの自走式の移動マイ
クロメカニズムの駆動源としては、比較的小型化が可能
な圧電素子や形状記憶合金等が一般的である。
【０００３】従来、電圧素子を用いたマイクロメカニズ
ムの移動機構としては、圧電素子の急速変形を利用した
ものがあり、圧電縦効果型の電圧素子の端面に慣性体を
接着した構造で圧電素子を急速に変形させて衝撃的に慣
性力を発生させて、一体構造の慣性体と圧電素子を移動
させる方式である。（日本ロボット学会誌、Ａｕｇｕｓ
ｔ １９９０ ｖｏｌ．８ ｎｏ．４ ｐ１０３〜ｐ１
０６）。
ムの移動機構としては、圧電素子の急速変形を利用した
ものがあり、圧電縦効果型の電圧素子の端面に慣性体を
接着した構造で圧電素子を急速に変形させて衝撃的に慣
性力を発生させて、一体構造の慣性体と圧電素子を移動
させる方式である。（日本ロボット学会誌、Ａｕｇｕｓ
ｔ １９９０ ｖｏｌ．８ ｎｏ．４ ｐ１０３〜ｐ１
０６）。
【０００４】一方、形状記憶合金を用いたマイクロメカ
ニズムの移動機構としては、関節の回転軸に沿って架け
られた形状記憶合金の細線が杖状の足を前後させて前進
する方式である。（日本ロボット学会誌、Ａｕｇ． １
９９０ ｖｏｌ１．８ ｎｏ．４ ｐ１０７〜ｐ１０
９）。
ニズムの移動機構としては、関節の回転軸に沿って架け
られた形状記憶合金の細線が杖状の足を前後させて前進
する方式である。（日本ロボット学会誌、Ａｕｇ． １
９９０ ｖｏｌ１．８ ｎｏ．４ ｐ１０７〜ｐ１０
９）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらのマイクロメカ
ニズムは、比較的平坦な走行路面は移動できるが凹凸面
や段差のある路面は走行不可能であるなどの欠点があっ
た。
ニズムは、比較的平坦な走行路面は移動できるが凹凸面
や段差のある路面は走行不可能であるなどの欠点があっ
た。
【０００６】本発明の目的は、これらの欠点を除去し、
平坦な路面はそのまま移動し、凹凸面や段差はジャンプ
させて通過させることができる駆動装置を提供すること
にある。
平坦な路面はそのまま移動し、凹凸面や段差はジャンプ
させて通過させることができる駆動装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の駆動装置
は、取付部材に、圧電縦効果により寸法歪を発生する柱
状積層圧電素子を３本以上固着し、前記積層電圧素子の
前記取付部材と固着していない端面に反発力を有する部
材を固着した構造からなり、前記積層圧電素子に電圧を
等しい時定数で同時に印加することを特徴とする。
は、取付部材に、圧電縦効果により寸法歪を発生する柱
状積層圧電素子を３本以上固着し、前記積層電圧素子の
前記取付部材と固着していない端面に反発力を有する部
材を固着した構造からなり、前記積層圧電素子に電圧を
等しい時定数で同時に印加することを特徴とする。
【０００８】本発明の第２の駆動装置は、前記第１の駆
動装置の積層圧電素子の少なくとも１本に他と異なる時
定数で電圧を印加することを特徴とする。
動装置の積層圧電素子の少なくとも１本に他と異なる時
定数で電圧を印加することを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明のように、積層圧電素子を３本以上備え
た駆動装置の積層圧電素子に圧電を等しい時定数で同時
に印加すれば、駆動装置を自力で飛翔させることができ
る。また、この駆動装置の積層圧電素子の少なくとも１
本に他と異なる時定数で圧電を印加すれば、駆動装置を
自力で移動や回転をさせることができる。
た駆動装置の積層圧電素子に圧電を等しい時定数で同時
に印加すれば、駆動装置を自力で飛翔させることができ
る。また、この駆動装置の積層圧電素子の少なくとも１
本に他と異なる時定数で圧電を印加すれば、駆動装置を
自力で移動や回転をさせることができる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１１】図１は本発明の駆動装置の一実施例を示す
斜視図、図２、図３、図４は本発明の駆動装置の動作を
説明するための一実施例を示す電気系の等価回路図であ
る。
斜視図、図２、図３、図４は本発明の駆動装置の動作を
説明するための一実施例を示す電気系の等価回路図であ
る。
【００１２】この駆動装置は図１に示すように、三角形
状の取付部材１の下面で正三角形の頂点に当たる部分
に、圧電縦効果により寸法歪を発生する積層圧電素子２
ａ、２ｂ、２ｃの一端面が固着されている。積層圧電素
子２ａ、２ｂ、２ｃの他端には鉄鋼材料やセラミック材
料からなる反発力を有する足部３が固着されている。足
部３の地面と接触する部分は平面に近い形状の球面の一
部分である。積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれ
の側面には電圧を印加するための電極リード線４ａ、４
ｂが固着されている。
状の取付部材１の下面で正三角形の頂点に当たる部分
に、圧電縦効果により寸法歪を発生する積層圧電素子２
ａ、２ｂ、２ｃの一端面が固着されている。積層圧電素
子２ａ、２ｂ、２ｃの他端には鉄鋼材料やセラミック材
料からなる反発力を有する足部３が固着されている。足
部３の地面と接触する部分は平面に近い形状の球面の一
部分である。積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれ
の側面には電圧を印加するための電極リード線４ａ、４
ｂが固着されている。
【００１３】次に、動作について図２、図３、図４の等
価回路を交えて説明する。
価回路を交えて説明する。
【００１４】積層圧電素子は電気的にはコンデンサとみ
なすことができる。時定数Ｔは、Ｔ＝Ｃａ・Ｒで決定す
る。この場合Ｃａは積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃの静
電容量、Ｒは外部抵抗６、６ａ、６ｂ、６ｃである。つ
まり、積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃが同じ種類であれ
ば静電容量を固定できるため、外部抵抗６、６ａ、６
ｂ、６ｃを変更させることで時定数を変更できる。小さ
い抵抗を使えば時定数を小さくでき、大きい抵抗では時
定数が大きくなる。
なすことができる。時定数Ｔは、Ｔ＝Ｃａ・Ｒで決定す
る。この場合Ｃａは積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃの静
電容量、Ｒは外部抵抗６、６ａ、６ｂ、６ｃである。つ
まり、積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃが同じ種類であれ
ば静電容量を固定できるため、外部抵抗６、６ａ、６
ｂ、６ｃを変更させることで時定数を変更できる。小さ
い抵抗を使えば時定数を小さくでき、大きい抵抗では時
定数が大きくなる。
【００１５】図２は駆動装置を地面と垂直に飛翔させる
場合の等価回路である。積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ
を並列に結線し、外部抵抗６を固定し、任意の電圧５を
電極リード線４ａ、４ｂに同時に印加すると、積層圧電
素子２ａ、２ｂ、２ｃは圧電縦効果により、地面と垂直
方向に伸び、積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃに固着され
ている足部３と地面との間に撃力が作用して駆動装置は
地面と垂直方向に飛翔する。印加電圧を大きくし、時定
数（外部抵抗６）を小さくおよび足部３と地面との反発
係数を大きくすれば撃力が大きくなり、飛翔距離は大き
くなる。本実施例による実験結果を図５（印加電圧に対
する飛翔高さ）および図６（時定数の影響による飛翔高
さ）に示す。この例では地面として石定盤、取付部材と
してＳＵＳ、足部としてＲ５セラミックを用い、図５で
は時定数２．４μｓ、図６では印加電圧１５０Ｖであ
る。
場合の等価回路である。積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃ
を並列に結線し、外部抵抗６を固定し、任意の電圧５を
電極リード線４ａ、４ｂに同時に印加すると、積層圧電
素子２ａ、２ｂ、２ｃは圧電縦効果により、地面と垂直
方向に伸び、積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃに固着され
ている足部３と地面との間に撃力が作用して駆動装置は
地面と垂直方向に飛翔する。印加電圧を大きくし、時定
数（外部抵抗６）を小さくおよび足部３と地面との反発
係数を大きくすれば撃力が大きくなり、飛翔距離は大き
くなる。本実施例による実験結果を図５（印加電圧に対
する飛翔高さ）および図６（時定数の影響による飛翔高
さ）に示す。この例では地面として石定盤、取付部材と
してＳＵＳ、足部としてＲ５セラミックを用い、図５で
は時定数２．４μｓ、図６では印加電圧１５０Ｖであ
る。
【００１６】図３は駆動装置を方向性を付加して飛翔さ
せる場合の等価回路であり、積層圧電素子２ａ、２ｂ、
２ｃに印加する電圧５の時定数を抵抗６ａ、６ｂ、６ｃ
で変更させることができる。積層圧電素子２ａ、２ｂに
結線された抵抗６ａ、６ｂを等しくし、積層圧電素子２
ｃに結線されている抵抗６ｃを抵抗６ａ、６より大きく
して、時定数を変化させ、任意の電圧５を並列に印加す
ると積層圧電素子２ａ、２ｂの足部３と地面との間およ
び積層圧電素子２ｃの足部３と地面との間に撃力が作用
するが、積層圧電素子２ａ、２ｂより積層圧電素子２ｃ
に作用する撃力が小さくなるため、駆動装置は積層圧電
素子２ｃの方向にすなわち地面に対して斜めに飛翔す
る。積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃに印加する電圧５の
時定数を全て異なった時定数にした場合は、積層圧電素
子２ａ、２ｂ、２ｃの足部３と地面とに作用する撃力の
最も小さい撃力を作用する積層圧電素子に近い方向に飛
翔移動する。電圧５をパルス的に印加すれば連続飛翔を
させることができる。飛翔距離および移動距離は印加電
圧を大きくし、時定数（抵抗６）を小さくおよび足部３
と地面との反発係数を大きくすれば撃力が大きくなり大
きくなる。
せる場合の等価回路であり、積層圧電素子２ａ、２ｂ、
２ｃに印加する電圧５の時定数を抵抗６ａ、６ｂ、６ｃ
で変更させることができる。積層圧電素子２ａ、２ｂに
結線された抵抗６ａ、６ｂを等しくし、積層圧電素子２
ｃに結線されている抵抗６ｃを抵抗６ａ、６より大きく
して、時定数を変化させ、任意の電圧５を並列に印加す
ると積層圧電素子２ａ、２ｂの足部３と地面との間およ
び積層圧電素子２ｃの足部３と地面との間に撃力が作用
するが、積層圧電素子２ａ、２ｂより積層圧電素子２ｃ
に作用する撃力が小さくなるため、駆動装置は積層圧電
素子２ｃの方向にすなわち地面に対して斜めに飛翔す
る。積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃに印加する電圧５の
時定数を全て異なった時定数にした場合は、積層圧電素
子２ａ、２ｂ、２ｃの足部３と地面とに作用する撃力の
最も小さい撃力を作用する積層圧電素子に近い方向に飛
翔移動する。電圧５をパルス的に印加すれば連続飛翔を
させることができる。飛翔距離および移動距離は印加電
圧を大きくし、時定数（抵抗６）を小さくおよび足部３
と地面との反発係数を大きくすれば撃力が大きくなり大
きくなる。
【００１７】図４は駆動装置を方向性を付加して飛翔さ
せる場合の等価回路であり、積層圧電素子２ａ、２ｂ、
２ｃに印加する電圧５ａ、５ｂ、５ｃと電圧５ａ、５
ｂ、５ｃの時定数を抵抗６ａ、６ｂ、６ｃで変更させる
ことができる。積層圧電素子２ａ、２ｂに結線された抵
抗６ａ、６ｂ、６ｃを等しくし、積層圧電素子２ａ、２
ｂに結線されている電圧５ａ、５ｂを等しく、これらよ
り電圧５ｃを小さく設定して、電圧５ａ、５ｂ、５ｃを
印加すると積層圧電素子２ａ、２ｂの足部３と地面との
間および積層圧電素子２ｃの足部３と地面との間に撃力
が作用するが、積層圧電素子２ａ、２ｂより積層圧電素
子２ｃに作用する撃力が小さくなるため、駆動装置は積
層圧電素子２ｃの方向に飛翔する。この条件で積層圧電
素子２ａ、２ｂ、２ｃに印加する電圧５ａ、５ｂ、５ｃ
を総て異なった電圧にした場合は、積層圧電素子２ａ、
２ｂ、２ｃの足部３と地面とに作用する撃力の最も小さ
い撃力を作用する積層圧電素子に近い方向に飛翔する。
また、積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃに印加する電圧５
ａ、５ｂ、５ｃと電圧５ａ、５ｂ、５ｃの時定数を変更
する抵抗６ａ、６ｂ、６ｃを総て異なった値にしても前
記同様の結果となる。電圧５ａ、５ｂ、５ｃをパルス的
に印加すれば連続飛翔させることができる。
せる場合の等価回路であり、積層圧電素子２ａ、２ｂ、
２ｃに印加する電圧５ａ、５ｂ、５ｃと電圧５ａ、５
ｂ、５ｃの時定数を抵抗６ａ、６ｂ、６ｃで変更させる
ことができる。積層圧電素子２ａ、２ｂに結線された抵
抗６ａ、６ｂ、６ｃを等しくし、積層圧電素子２ａ、２
ｂに結線されている電圧５ａ、５ｂを等しく、これらよ
り電圧５ｃを小さく設定して、電圧５ａ、５ｂ、５ｃを
印加すると積層圧電素子２ａ、２ｂの足部３と地面との
間および積層圧電素子２ｃの足部３と地面との間に撃力
が作用するが、積層圧電素子２ａ、２ｂより積層圧電素
子２ｃに作用する撃力が小さくなるため、駆動装置は積
層圧電素子２ｃの方向に飛翔する。この条件で積層圧電
素子２ａ、２ｂ、２ｃに印加する電圧５ａ、５ｂ、５ｃ
を総て異なった電圧にした場合は、積層圧電素子２ａ、
２ｂ、２ｃの足部３と地面とに作用する撃力の最も小さ
い撃力を作用する積層圧電素子に近い方向に飛翔する。
また、積層圧電素子２ａ、２ｂ、２ｃに印加する電圧５
ａ、５ｂ、５ｃと電圧５ａ、５ｂ、５ｃの時定数を変更
する抵抗６ａ、６ｂ、６ｃを総て異なった値にしても前
記同様の結果となる。電圧５ａ、５ｂ、５ｃをパルス的
に印加すれば連続飛翔させることができる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明の駆動装置では、
各積層圧電素子に印加する電圧および印加する電圧の時
定数を総て等しくすれば、地面と垂直に飛翔させること
ができる。また、各積層圧電素子に印加する電圧あるい
はそのタイミング、あるいは時定数を変化させれば、駆
動装置に方向性を付加して飛翔させることができるた
め、自在の制御が可能である。従って構造が簡単で安価
なマイクロメカニズムのアクチュエータ等に応用するこ
とができる。
各積層圧電素子に印加する電圧および印加する電圧の時
定数を総て等しくすれば、地面と垂直に飛翔させること
ができる。また、各積層圧電素子に印加する電圧あるい
はそのタイミング、あるいは時定数を変化させれば、駆
動装置に方向性を付加して飛翔させることができるた
め、自在の制御が可能である。従って構造が簡単で安価
なマイクロメカニズムのアクチュエータ等に応用するこ
とができる。
【図１】本発明の駆動装置の一実施例を示す斜視図。
【図２】図１の動作を説明するための電気系等価回路
図。
図。
【図３】図１の動作を説明するための電気系等価回路
図。
図。
【図４】図１の動作を説明するための電気系等価回路
図。
図。
【図５】図１の実験結果（印加電圧ＶＳジャンプ高さ）
を示す図。
を示す図。
【図６】図１の実験結果（時定数ＶＳジャンプ高さ）を
示す図。
示す図。
１ 取付部材 ２ａ、２ｂ、２ｃ 積層圧電素子 ３ 足部 ４ａ、４ｂ 電極リード線 ５、５ａ、５ｂ、５ｃ 電圧 ６、６ａ、６ｂ、６ｃ 抵抗
Claims (2)
- 【請求項１】 取付部材に、圧電縦効果により寸法歪を
発生する柱状積層圧電素子を３本以上固着し、前記積層
圧電素子の前記取付部材と固着していない端面に反発力
を有する部材を固着した構造からなる駆動装置であっ
て、前記積層圧電素子に電圧を等しい時定数で同時に印
加することを特徴とする駆動装置。 - 【請求項２】 前記積層圧電素子の少なくとも１本に他
と異なる電圧値あるいは時定数あるいはタイミングで電
圧を印加することを特徴とする請求項１記載の駆動装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4039940A JPH05237774A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4039940A JPH05237774A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05237774A true JPH05237774A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=12566949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4039940A Withdrawn JPH05237774A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05237774A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100710140B1 (ko) * | 2005-06-10 | 2007-04-23 | 주식회사 삼화양행 | 나노 포지셔닝 액추에이터 |
| JP2009270127A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 圧電体の製造方法および圧電素子 |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4039940A patent/JPH05237774A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100710140B1 (ko) * | 2005-06-10 | 2007-04-23 | 주식회사 삼화양행 | 나노 포지셔닝 액추에이터 |
| JP2009270127A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 圧電体の製造方法および圧電素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0292989B1 (en) | Apparatus and method for effecting fine movement by impact force produced by piezoelectric or electrostrictive element | |
| US5235225A (en) | Linear electrostatic actuator with means for concatenation | |
| US5877579A (en) | Ceramic motor | |
| EP0633616B1 (en) | Ceramic motor | |
| EP1672654B1 (en) | Microelectromechanical System Actuator | |
| JP3144500B2 (ja) | 静電式アクチュエータ | |
| US5453653A (en) | Ceramic motor | |
| JPS6467778A (en) | Bimorph actuator for disc driver | |
| US20040017134A1 (en) | High resolution piezoelectric motor | |
| JP2002074871A (ja) | 微小位置決め用アクチュエータを備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えたディスク装置及び該ヘッドジンバルアセンブリの製造方法 | |
| US5418418A (en) | Micro-actuator | |
| US6424504B1 (en) | Microactuator, magnetic head device, and magnetic recording apparatus | |
| JPH05237774A (ja) | 駆動装置 | |
| EP1316945B1 (en) | Magnetic head supporting mechanism and magnetic head positioning control mechanism | |
| JP3973591B2 (ja) | 電磁駆動型アクチュエータ | |
| US6536875B1 (en) | Actuator apparatus, process of forming thereof and method of actuation | |
| US20110061560A1 (en) | Apparatus and method for using electric fields to cause levitation on an uncharged and non-magnetized arbitrary surface | |
| JPH04368479A (ja) | 静電アクチュエータ | |
| JPH08334708A (ja) | 形状可変鏡 | |
| EP0381212A2 (en) | Electrostatic-type multidimensional actuator | |
| JPH06292374A (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| JP2607560B2 (ja) | リニアアクチュエータ | |
| JP2008306848A (ja) | 多軸慣性駆動型アクチュエータ | |
| JPH05207760A (ja) | 静電力アクチュエータ | |
| JP3839193B2 (ja) | 静電気力を用いたハンドリング対象物のハンドリング装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |