JPH0524749B2

JPH0524749B2 -

Info

Publication number: JPH0524749B2
Application number: JP60224421A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hara
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-10-07
Filing date: 1985-10-07
Publication date: 1993-04-08
Also published as: JPS6285682A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、圧電逆効果を有する圧電素子を用い
て対象物体を微少位置決めする圧電駆動機構に関
する。

〔従来の技術〕

従来の圧電駆動機構は、本発明と同一出願人に
より出願された特開昭60−95270号公報に記載さ
れているように、非導電性かつ低熱膨張材料から
なり軸方向に移動自在なシヤフトと、所定の間隔
をもつてシヤフトを保持解放する２つの円筒状の
クランプ体と、このクランプ体を両端に配しブリ
ツヂ態様に結合保持するシヤフト駆動体と、この
シヤフト駆動体を格納し結合部材を介して固定す
るハウジングとを有している。

従来の圧電駆動機構について第３図および第４
図を参照して説明する。第３図においてシヤフト
９１は、２つのクランプ体９２により保持され
る。クランプ体９２は薄いドーナツツ型圧電素子
を複数個積層した円筒形をなし、中空部にシヤフ
ト９１を挿入し摺動自在に嵌合するとともに、こ
の圧電素子に電圧を印加してこの中空部が収縮す
るときシヤフト９１を保持する。シヤフト駆動体
９３は非導電性材料の結合部材９５を介して両端
に２つのクランプ体をブリツジ態様に結合させて
有している。シヤフト駆動体９３はクランプ体９
２と同様の積層型圧電素子を複数個積層させ電圧
印加により生じるシヤフト９１の軸方向への微少
の伸縮により二つのクランプ体９２の間隔を離遠
または接近させる。またシヤフト駆動体９３は、
非導電性材料の結合部材９６を介してハウジング
９４に固定されている。シヤフト駆動体９３の伸
縮運動は、両端のクランプ体９２にシヤフト９１
の軸方向に微小距離の往復運動をさせる。したが
つて、積層型圧電素子への電圧印加の繰返しによ
り２つのクランプ体９２の一方は駆動されてシヤ
フト９１を保持し、クランプ体９２の他方はシヤ
フト９１を解放するとともにシヤフト駆動体９３
をシヤフト９１の軸方向に伸縮させる駆動手順を
所定の順序で繰返すことによりシヤフト９１は軸
方向にステツプ状に移動される。

次に第４図を参照すると、クランプ体９２はド
ーナツツ状の圧電素子９２１に内部電極９２２を
交互に挿入して積層したもので、内部電極９２２
を一つおきに接続した２つの外部電極９２３間に
電圧が印加される。電圧印加により、電界にほぼ
垂直方向に発生する横効果歪が、クランプ体９２
の径方向（図中矢印方向）に応力Ｄをもつて収縮
し、中空部を摺動貫通するシヤフト９１を保持固
定する。圧電素子による径方向の収縮量は横効果
歪であるため極めて小さく、径寸法で２〜3μで
ありしたがつてクランプ体９２がシヤフト９１を
保持から解放した状態のときもクランプ体９２と
シヤフト９１との間隔はほぼ“０”である遊嵌合
となる。この円筒状のクランプ体９２の内面にお
いては、露出した内部電極９２２がシヤフト９１
との摺動により磨耗粉を発生し、シヤフト９１と
の間の絶縁性および耐磨耗性が劣化するので内面
層９２４として絶縁膜コーテイングが施される。
なお、第３図では圧電素子への電圧印加回路は省
略している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の圧電駆動機構は、クランプ体の
駆動源として積層した圧電素子の横効果歪を利用
したものである。一般に圧電素子材料の強誘電セ
ラミツクは同一電界のもとでは横効果による歪量
は小さく、したがつてクランプ体において電圧が
印加されていない初期状態でほぼクランプ体とシ
ヤフトとの間隔「０」嵌合が必要であり、部品加
工精度を高くしなければならないとともに、クラ
ンプ体の内面には内部電極の露出短絡による絶縁
性の劣化、ならびに圧電素子面の塑性流動性によ
る保持力の減退を防止するコーテイングが必要で
あり、これらのことが圧電駆動機構の生産性を低
下させるという問題があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の圧電駆動機構は、シヤフトと；電圧印
加により積層方向に伸長する縦効果歪を有する積
層型圧電素子から形成され前記積層方向を前記シ
ヤフトの長手軸とほぼ平向にして配置したクラン
プ駆動部と、該クランプ駆動部の両端に固着され
た２つの圧電素子保持部と、該圧電素子保持部の
一方に結合して前記シヤフト表面に対向して伸ば
された摺動部と、前記圧電素子保持部の他方に結
合して前記シヤフトの長手軸に平行に伸ばされた
舌部と、該舌部と前記摺動部とを一体化結合する
先端結合部とを有する２つのクランプ体と；前記
シヤフトの長手軸方向に駆動方向を一致させた積
層型圧電素子から構成され前記２つのクランプ体
を両端に固着させて有するシヤフト駆動体と；を
有し、前記クランプ駆動部が伸長したときは前記
２つの圧電素子保持部の間隔が開き、このことに
より前記舌部、先端結合部を介して前記摺動部が
前記シヤフトの中心方向に動いて前記シヤフトを
保持することを特徴とする。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

第１図を参照すると本発明の一実施例において
クランプ体１２以外の構成要件すなわちシヤフト
９１、シヤフト駆動体９３、ハウジング９４、結
合部材９６の各々は第３図に示した各々と同一で
ある。第２図ａおよびｂも合わせて参照すると、
クランプ体１２は積層型圧電素子よりなる複数の
クランプ駆動部１２１を環状の厚板による圧電素
子保持部１２２の一面上に積層軸を互いに平行に
かつシヤフト９１に対して放射状にほぼ等間隔に
並列配置固着させている。クランプ駆動部１２１
の他端面には別の圧電素子保持部１２３が圧電素
子保持部１２２とほぼ平行をなして固着してい
る。摺動部１２４は、クランプ駆動部１２１のそ
れぞれに対応してクランプ駆動部１２１とシヤフ
ト９１の中間に存在し一端を圧電素子保持部１２
２に結合している。摺動部１２４の他端は自由端
としてクランプ駆動部１２１の積層軸方向長より
圧電素子保持部１２３の位置から舌部１２５の長
さ分だけ長い位置にある。舌部１２５は、一端が
圧電素子保持部１２３に固着され摺動部１２４の
自由端に向つて摺動部１２４と空〓をもつてほぼ
平行に配設され、他端が摺動部１２４の自由端の
先端結合部１２６を介して結合する。したがつて
クランプ駆動部１２１、摺動部１２４および舌部
１２５のそれぞれの中心軸は、シヤフト９１の中
心軸に平行となる。摺動部１２４はシヤフト９１
にほぼ間〓「０」で摺動する。電圧印加によりク
ランプ駆動部１２１が矢印Ａ方向に伸長すると圧
電素子保持部１２３を介して舌部１２５が先端結
合部１２６を押出す。先端結合部１２６は、摺動
部１２４を介して圧電素子保持部１２２に固着さ
れているので摺動部１２４より引張力を受ける。
したがつて先端結合部１２６は舌部１２５から摺
動部１２４の方向（図中矢印Ｂ方向）に応力を受
けて回転運動する。したがつて、大きな摩擦係数
を有する摺動部１２４はシヤフト９１の外周面を
押圧保持する。

また、圧電素子保持部１２２は対になる別のク
ランプ体１２の圧電素子保持部１２２とともに、
シヤフト９１の中心軸とほぼ平行な駆動軸を有す
るシヤフト駆動体９３に固着される。２つのクラ
ンプ体が交互に駆動され保持・解放を繰返しシヤ
フト駆動体９３も伸縮を繰返してシヤフト駆動体
９３とシヤフト９１との相対位置はステツプ状に
移動する。

上記実施例においてクランプ駆動部１２１、圧
電素子保持部１２３、摺動部１２４、舌部１２５
および先端結合部１２６を複数に分割し、１つの
圧電素子保持部１２２に固着するように図示して
説明したが、摺動部１２４および舌部１２５の材
質によつてクランプ駆動部はドーナツツ型の積層
型圧電素子とし、かつ連続一体化したクランプ体
も実現できる。

なお、第１図および第２図ａ，ｂにおいて圧電
素子への電圧印加回路を省略している。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の圧電駆動機構は、
クランプ体がシヤフトの軸と同一方向に軸を有す
るクランプ駆動部、摺動部、および舌部を有し、
摺動部と舌部との先端を先端結合部で結合すると
ともにクランプ駆動部が縦効果歪により伸長運動
して舌部の相対位置を摺動部の先端結合部方向に
軸にそつて移動させるように構成されているの
で、クランプ体の駆動効率が改善されるととも
に、摩擦係数の大きい材質の摺動部が摺動面のコ
ーテイング工程を不要にし生産性を向上させると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第
２図ａおよびｂはそれぞれ第１図におけるクラン
プ体の詳細を示す断面図および斜視図、第３図は
従来の圧電駆動機構を示す縦断面図、第４図は第
３図におけるクランプ体の詳細を示す斜視図であ
る。９１……シヤフト、１２……クランプ体、９３
……シヤフト駆動体、１２１……クランプ駆動
部、１２２，１２３……圧電素子保持部、１２４
……摺動部、１２５……舌部、１２６……先端結
合部、９４……ハウジング、９６……結合部材。

Claims

【特許請求の範囲】１シヤフトと；電圧印加により積層方向に伸長する縦効果歪を
有する積層型圧電素子から形成され前記積層方向
を前記シヤフトの長手軸とほぼ平向にして配置し
たクランプ駆動部と、該クランプ駆動部の両端に
固着された２つの圧電素子保持部と、該圧電素子
保持部の一方に結合して前記シヤフト表面に対向
して伸ばされた摺動部と、前記圧電素子保持部の
他方に結合して前記シヤフトの長手軸に平行に伸
ばされた舌部と、該舌部と前記摺動部とを一体化
結合する先端結合部とを有する２つのクランプ体
と；前記シヤフトの長手軸方向に駆動方向を一致さ
せた積層型圧電素子から構成され前記２つのクラ
ンプ体を両端に固着させて有するシヤフト駆動体
と；を有し、前記クランプ駆動部が伸長したときは前
記２つの圧電素子保持部の間隔が開き、このこと
により前記舌部、先端結合部を介して前記摺動部
が前記シヤフトの中心方向に動いて前記シヤフト
を保持することを特徴とする圧電駆動機構。