JPH0591765A - 圧電アクチユエータ - Google Patents
圧電アクチユエータInfo
- Publication number
- JPH0591765A JPH0591765A JP3276980A JP27698091A JPH0591765A JP H0591765 A JPH0591765 A JP H0591765A JP 3276980 A JP3276980 A JP 3276980A JP 27698091 A JP27698091 A JP 27698091A JP H0591765 A JPH0591765 A JP H0591765A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic plate
- piezoelectric
- ceramic plates
- attached
- 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.)
- Pending
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 簡単な構造でリニア運動を実現できる圧電ア
クチュエータを得る。 【構成】 断面が長方形の金属棒の対向する側面に縦振
動を得るための圧電セラミック板１１ａ，１１ｂ、他の
対向する二面に屈曲振動を得るための圧電セラミック板
１２ａ，１２ｂ並びに他面に同様のものを配置する。圧
電セラミック板の電極に印加する電圧によって二つの振
動モードが発生し、これによって端面に生じる楕円運動
によって接触する物体を移動させることができる。
クチュエータを得る。 【構成】 断面が長方形の金属棒の対向する側面に縦振
動を得るための圧電セラミック板１１ａ，１１ｂ、他の
対向する二面に屈曲振動を得るための圧電セラミック板
１２ａ，１２ｂ並びに他面に同様のものを配置する。圧
電セラミック板の電極に印加する電圧によって二つの振
動モードが発生し、これによって端面に生じる楕円運動
によって接触する物体を移動させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電アクチュエータに
係るもので、特に、リニア駆動（運動）が可能な圧電ア
クチュエータに関するものである。
係るもので、特に、リニア駆動（運動）が可能な圧電ア
クチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電モータ、圧電アクチュエータの各方
面での利用が考えられ、またそのための各種の構造の圧
電モータ、圧電アクチュエータが提案されている。少電
力駆動が可能であり、電磁波の影響がないといった利点
があるためである。しかし、大きなトルクを得たり、大
きな変位量を得るためには、複雑な構造が必要となった
り、製造も難しくなるなどの問題もある。
面での利用が考えられ、またそのための各種の構造の圧
電モータ、圧電アクチュエータが提案されている。少電
力駆動が可能であり、電磁波の影響がないといった利点
があるためである。しかし、大きなトルクを得たり、大
きな変位量を得るためには、複雑な構造が必要となった
り、製造も難しくなるなどの問題もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、簡単な構造
で、比較的大きな出力の得られる圧電アクチュエータを
得ようとするものである。
で、比較的大きな出力の得られる圧電アクチュエータを
得ようとするものである。
【０００４】また、リニア駆動（運動）を得ることがで
き、精密装置の位置決めなどに適した圧電アクチュエー
タを得ようとするものである。
き、精密装置の位置決めなどに適した圧電アクチュエー
タを得ようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、直方体の棒状
金属片の側面に貼り付けた圧電セラミック板の変位によ
って、縦振動と屈曲振動を生じさせ、それによって生じ
る楕円運動を利用することによって、上記の課題を解決
するものである。
金属片の側面に貼り付けた圧電セラミック板の変位によ
って、縦振動と屈曲振動を生じさせ、それによって生じ
る楕円運動を利用することによって、上記の課題を解決
するものである。
【０００６】すなわち、断面が長方形の金属棒の対向す
る二側面にそれぞれ第一の圧電セラミック板を具え、他
の二側面にそれぞれ二枚の第二の圧電セラミック板を具
え、第一の圧電セラミック板に印加する電圧によって生
じる縦振動と、第二の圧電セラミック板に印加する電圧
によって生じる屈曲振動とにより、圧電セラミック板を
具えない端面に生じる楕円運動を利用して、その端面に
当接する物体との相対的な位置を移動させることに特徴
を有するものである。
る二側面にそれぞれ第一の圧電セラミック板を具え、他
の二側面にそれぞれ二枚の第二の圧電セラミック板を具
え、第一の圧電セラミック板に印加する電圧によって生
じる縦振動と、第二の圧電セラミック板に印加する電圧
によって生じる屈曲振動とにより、圧電セラミック板を
具えない端面に生じる楕円運動を利用して、その端面に
当接する物体との相対的な位置を移動させることに特徴
を有するものである。
【０００７】
【作用】金属棒のサイズを、縦振動と屈曲振動において
それぞれ同じ周波数で共振するか、その高次モードの共
振周波数で共振するようにしておく。そして、二種類の
圧電セラミック板の電極に同じ周波数で駆動電圧を印加
して、それぞれの振動モードを生じさせる。二つの振動
モードによって、金属棒の端面の圧電セラミック板が貼
り付けられていない面に楕円運動を生じさせる。この面
に当接する物体を移動させるか、あるいはこの金属棒自
体を移動させることが可能となる。
それぞれ同じ周波数で共振するか、その高次モードの共
振周波数で共振するようにしておく。そして、二種類の
圧電セラミック板の電極に同じ周波数で駆動電圧を印加
して、それぞれの振動モードを生じさせる。二つの振動
モードによって、金属棒の端面の圧電セラミック板が貼
り付けられていない面に楕円運動を生じさせる。この面
に当接する物体を移動させるか、あるいはこの金属棒自
体を移動させることが可能となる。
【０００８】二種類の圧電セラミック板に印加する電圧
には位相差を持たせるが、この位相差を変えることによ
って回転を生じる向きを変えることができ、それによっ
て移動方向を変えることができる。
には位相差を持たせるが、この位相差を変えることによ
って回転を生じる向きを変えることができ、それによっ
て移動方向を変えることができる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１０】図１は、本発明に用いる振動片の形状を示
す斜視図である。黄銅製の金属棒を60mm×20mm×10mmの
寸法に切出し、その側面に圧電セラミック板11、12を貼
り付ける。60mm×10mmの幅の狭い側面には、縦振動を生
じさせる圧電セラミック板11が貼り付けられる。この例
では圧電セラミック板は、二枚の圧電セラミック板11a
、11b に分割されている。それぞれの圧電セラミック
板11a、11b は15mm× 9mmの寸法とした。それぞれの圧
電セラミック板11a 、11b の表面には電極が焼き付けら
れている。なお、この電極は一枚の圧電セラミック板に
よって構成することもできる。ただ、上記の例のように
すると、圧電セラミック板11a 、11b の間に支持部材を
取り付けることができる。
す斜視図である。黄銅製の金属棒を60mm×20mm×10mmの
寸法に切出し、その側面に圧電セラミック板11、12を貼
り付ける。60mm×10mmの幅の狭い側面には、縦振動を生
じさせる圧電セラミック板11が貼り付けられる。この例
では圧電セラミック板は、二枚の圧電セラミック板11a
、11b に分割されている。それぞれの圧電セラミック
板11a、11b は15mm× 9mmの寸法とした。それぞれの圧
電セラミック板11a 、11b の表面には電極が焼き付けら
れている。なお、この電極は一枚の圧電セラミック板に
よって構成することもできる。ただ、上記の例のように
すると、圧電セラミック板11a 、11b の間に支持部材を
取り付けることができる。
【００１１】残りの二つの側面、すなわち60mm×20mmの
面に15mm×15mmの圧電セラミック板12a 、12b を貼り付
けてある。この圧電セラミック板12a 、12b は屈曲振動
を生じさせるものである。圧電セラミック板11a 、11b
の貼り付けられた側面に対向する側面にも、対称となる
ように圧電セラミック板が貼り付けられている。また、
圧電セラミック板12a 、12b が貼り付けられた側面に対
向する面にも、同様に圧電セラミック板が張り付けられ
ている。それぞれの圧電セラミック板の表面に形成され
た電極が圧電セラミックの一方の駆動電極となり、金属
棒そのものが他方の電極となる。
面に15mm×15mmの圧電セラミック板12a 、12b を貼り付
けてある。この圧電セラミック板12a 、12b は屈曲振動
を生じさせるものである。圧電セラミック板11a 、11b
の貼り付けられた側面に対向する側面にも、対称となる
ように圧電セラミック板が貼り付けられている。また、
圧電セラミック板12a 、12b が貼り付けられた側面に対
向する面にも、同様に圧電セラミック板が張り付けられ
ている。それぞれの圧電セラミック板の表面に形成され
た電極が圧電セラミックの一方の駆動電極となり、金属
棒そのものが他方の電極となる。
【００１２】上記の寸法の金属棒の長さ方向の端面を切
削して、共振周波数に合致する寸法とした。この場合、
縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数またはその
高次モードの共振周波数を合わせ込む寸法とした。上記
の例では、60mmの長さを41.8mmまで削ったときに、41.0
8kHzで共振周波数を一致させることができた。
削して、共振周波数に合致する寸法とした。この場合、
縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数またはその
高次モードの共振周波数を合わせ込む寸法とした。上記
の例では、60mmの長さを41.8mmまで削ったときに、41.0
8kHzで共振周波数を一致させることができた。
【００１３】次に、駆動電圧の印加方法について説明す
る。図２は、その説明図である。縦振動を生じさせるも
のを、(A) で示している。圧電セラミック板11はいずれ
も表側がプラス、金属棒側がマイナスに分極してあるの
で、全ての圧電セラミック板に同相で電圧が印加される
ことになる。金属棒からリードが引き出され、これと圧
電セラミック板の表面の電極に接続されたリード線との
間に交流電圧が印加される。
る。図２は、その説明図である。縦振動を生じさせるも
のを、(A) で示している。圧電セラミック板11はいずれ
も表側がプラス、金属棒側がマイナスに分極してあるの
で、全ての圧電セラミック板に同相で電圧が印加される
ことになる。金属棒からリードが引き出され、これと圧
電セラミック板の表面の電極に接続されたリード線との
間に交流電圧が印加される。
【００１４】屈曲振動を生じさせる電源接続を図２の
(B) で示してある。圧電セラミック板12a と圧電セラミ
ック板12b は逆方向に分極してある。すなわち一方は電
極側がプラスとし、他方は金属棒側がプラスとして分極
した構造となっている。また、対向する側面はこの配置
が逆となっており、電極側がプラスに分極された圧電セ
ラミック板に対向する圧電セラミック板は電極側がマイ
ナスとなるように分極されている。これらの圧電セラミ
ック板の電極に電源の一端を接続し、電源の他端は金属
棒本体に接続した配線となっている。
(B) で示してある。圧電セラミック板12a と圧電セラミ
ック板12b は逆方向に分極してある。すなわち一方は電
極側がプラスとし、他方は金属棒側がプラスとして分極
した構造となっている。また、対向する側面はこの配置
が逆となっており、電極側がプラスに分極された圧電セ
ラミック板に対向する圧電セラミック板は電極側がマイ
ナスとなるように分極されている。これらの圧電セラミ
ック板の電極に電源の一端を接続し、電源の他端は金属
棒本体に接続した配線となっている。
【００１５】上記の構造、配線の金属片の電極に対して
縦振動用圧電セラミック板11には、ピークツーピーク10
0Vの電圧を、屈曲振動用圧電セラミック板12には同じく
40Vの電圧を90°の位相差を持たせて印加した。その結
果、圧電セラミック板の貼られていない端面に生じる運
動を回転計で測定した。この回転計は直径９mmの円盤を
当接させて回転回数を測定するものである。測定位置
は、図３に〜として示した六点で、それぞれの結果
について表１に示す。
縦振動用圧電セラミック板11には、ピークツーピーク10
0Vの電圧を、屈曲振動用圧電セラミック板12には同じく
40Vの電圧を90°の位相差を持たせて印加した。その結
果、圧電セラミック板の貼られていない端面に生じる運
動を回転計で測定した。この回転計は直径９mmの円盤を
当接させて回転回数を測定するものである。測定位置
は、図３に〜として示した六点で、それぞれの結果
について表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】上記のように、共振周波数付近において、
同じ方向に大きく回転運動が生じていることが確認され
た。同様に、縦振動と屈曲振動の駆動電圧の位相差を 2
70°とした結果を表２に示す。測定方法は前記と同じで
ある。ここで、−と表示されているのは逆方向に回転し
ていることを示している。
同じ方向に大きく回転運動が生じていることが確認され
た。同様に、縦振動と屈曲振動の駆動電圧の位相差を 2
70°とした結果を表２に示す。測定方法は前記と同じで
ある。ここで、−と表示されているのは逆方向に回転し
ていることを示している。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構造、結線によ
って大きな運動量を有する圧電アクチュエータが得られ
る。この運動を生じる部分に移動物体を載せて、所望の
スピードで所望の距離だけ移動させることができる。
って大きな運動量を有する圧電アクチュエータが得られ
る。この運動を生じる部分に移動物体を載せて、所望の
スピードで所望の距離だけ移動させることができる。
【００２０】また、印加する電圧の位相差を調整するこ
とによって、移動方向を切り換えることも容易となる。
とによって、移動方向を切り換えることも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を示す斜視図。
【図２】 本発明の実施例の結線を示す説明図。
【図３】 本発明の実施例における測定方法を示す斜視
図。
図。
10 ：金属棒 11、12：圧電セラミック
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年５月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【表１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】
【表２】
Claims (3)
- 【請求項１】 断面が長方形の金属棒の対向する二側面
にそれぞれ第一の圧電セラミック板を具え、他の二側面
にそれぞれ二枚の第二の圧電セラミック板を具え、第一
の圧電セラミック板に印加する電圧によって生じる縦振
動と、第二の圧電セラミック板に印加する電圧によって
生じる屈曲振動とにより、圧電セラミック板を具えない
端面に生じる楕円運動を利用して、その端面に当接する
物体との相対的な位置を移動させることを特徴とする圧
電アクチュエータ。 - 【請求項２】 第一の圧電セラミック板が幅の狭い側面
に貼り付けられ、第二の圧電セラミック板が幅の広い側
面に貼り付けられた請求項１記載の圧電アクチュエー
タ。 - 【請求項３】 第一の圧電セラミック板に印加する駆動
電圧と第二の圧電セラミック板に印加する駆動電圧との
位相差を変えることにより、回転方向を切り換え可能と
した請求項１記載の圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276980A JPH0591765A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 圧電アクチユエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276980A JPH0591765A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 圧電アクチユエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0591765A true JPH0591765A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17577093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3276980A Pending JPH0591765A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 圧電アクチユエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0591765A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5917268A (en) * | 1994-07-05 | 1999-06-29 | Nikon Corporation | Vibration driven motor |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3276980A patent/JPH0591765A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5917268A (en) * | 1994-07-05 | 1999-06-29 | Nikon Corporation | Vibration driven motor |
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