JPH0591766A - 圧電アクチユエータ - Google Patents
圧電アクチユエータInfo
- Publication number
- JPH0591766A JPH0591766A JP3276981A JP27698191A JPH0591766A JP H0591766 A JPH0591766 A JP H0591766A JP 3276981 A JP3276981 A JP 3276981A JP 27698191 A JP27698191 A JP 27698191A JP H0591766 A JPH0591766 A JP H0591766A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic plate
- piezoelectric
- metal rod
- piezoelectric actuator
- 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、そ
れぞれ縦振動を得るための圧電セラミック板１１ａ，１
１ｂとそれを挟む屈曲振動を得るための二枚ずつの圧電
セラミック板１２ａ，１２ｂ並びに１２ｃ，１２ｄを二
組配置する。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、そ
れぞれ縦振動を得るための圧電セラミック板１１ａ，１
１ｂとそれを挟む屈曲振動を得るための二枚ずつの圧電
セラミック板１２ａ，１２ｂ並びに１２ｃ，１２ｄを二
組配置する。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、金属棒の長手方向に伸び、当該側面の中央
に位置する第一の圧電セラミック板を具え、長手方向に
二分割され、第一の圧電セラミック板を挟んでその両側
に配置された第二の圧電セラミック板をそれぞれの面に
４枚具え、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、金属棒の長手方向に伸び、当該側面の中央
に位置する第一の圧電セラミック板を具え、長手方向に
二分割され、第一の圧電セラミック板を挟んでその両側
に配置された第二の圧電セラミック板をそれぞれの面に
４枚具え、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】圧電セラミック板は、一枚の板の電極を三
分割し、それぞれを駆動電源に接続したものであっても
よい。
分割し、それぞれを駆動電源に接続したものであっても
よい。
【０００８】
【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。
【０００９】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。
【００１０】
【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。
【００１１】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。黄銅性の金属棒を45.8mm×10mm× 3mm
の寸法に切出し、その側面に圧電セラミック板10a 、10
b を貼り付ける。45.8mm×10mmの側面に、15mm× 9mmの
サイズの圧電セラミック板10a 、10b を貼り付けた。圧
電セラミック板10a 、10b は金属棒の長手方向に平行な
方向に三分割し、それぞれ 3mm幅の三本の電極を形成し
た。中央の電極11a 、11b は縦振動を生じさせる電極で
あり、両側でこれを挟む電極12a 、12b 並びに12c 、12
d は屈曲振動を発生させるための電極である。
す斜視図である。黄銅性の金属棒を45.8mm×10mm× 3mm
の寸法に切出し、その側面に圧電セラミック板10a 、10
b を貼り付ける。45.8mm×10mmの側面に、15mm× 9mmの
サイズの圧電セラミック板10a 、10b を貼り付けた。圧
電セラミック板10a 、10b は金属棒の長手方向に平行な
方向に三分割し、それぞれ 3mm幅の三本の電極を形成し
た。中央の電極11a 、11b は縦振動を生じさせる電極で
あり、両側でこれを挟む電極12a 、12b 並びに12c 、12
d は屈曲振動を発生させるための電極である。
【００１２】反対側の側面にも、同様な圧電セラミック
板と電極が形成してあり、金属棒を挟んで圧電セラミッ
ク板が対向した構造となっている。
板と電極が形成してあり、金属棒を挟んで圧電セラミッ
ク板が対向した構造となっている。
【００１３】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、上記の長さを40.0mmまで削ったときに、40.4
kHz 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、上記の長さを40.0mmまで削ったときに、40.4
kHz で共振周波数を一致させることができた。
【００１４】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電
源21に側面の中央に位置する電極が接続されている。な
お、圧電セラミック板は表側がプラス、金属棒側がマイ
ナスに分極してある。
る。図２は、その説明図である。縦振動を生じさせる電
源21に側面の中央に位置する電極が接続されている。な
お、圧電セラミック板は表側がプラス、金属棒側がマイ
ナスに分極してある。
【００１５】屈曲振動を生じさせる電源22の一端は屈曲
振動を発生させる電極の一方に接続され、他端が縦振動
を生ずる電極を挟んで対向する他の電極に接続される。
ただし、同じ面では同じ側の電極に接続されるのではな
く、斜交いに接続した構造となっている。
振動を発生させる電極の一方に接続され、他端が縦振動
を生ずる電極を挟んで対向する他の電極に接続される。
ただし、同じ面では同じ側の電極に接続されるのではな
く、斜交いに接続した構造となっている。
【００１６】上記の構造、配線の金属片の電極に対し、
縦振動用圧電セラミック板の電極11には、ピークツーピ
ーク100Vの電圧を、屈曲振動用圧電セラミック板の電極
12には同じく60V の電圧を90°の位相差を持たせて印加
した。なお、周波数は40.6kHz とした。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。金属棒の両端の10mm× 3mmの面には、す
でに発明者が他の電極配置の装置で確認したように、同
じ方向の回転運動が生じる。上記の構造においては、40
mm× 3mmの側面にも回転運動が生じることが確認され
た。この回転計は直径９mmの円盤を当接させて回転回数
を測定したものである。測定位置は、図３に〜 とし
て示した21点で、それぞれの結果について表１に示す。
また、位相差を 270°とした場合の結果も並べて示し
た。更に、これを分かりやすくするために、図４にグラ
フ化した。なお、数字ま前の−は逆方向の回転を示す。
縦振動用圧電セラミック板の電極11には、ピークツーピ
ーク100Vの電圧を、屈曲振動用圧電セラミック板の電極
12には同じく60V の電圧を90°の位相差を持たせて印加
した。なお、周波数は40.6kHz とした。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。金属棒の両端の10mm× 3mmの面には、す
でに発明者が他の電極配置の装置で確認したように、同
じ方向の回転運動が生じる。上記の構造においては、40
mm× 3mmの側面にも回転運動が生じることが確認され
た。この回転計は直径９mmの円盤を当接させて回転回数
を測定したものである。測定位置は、図３に〜 とし
て示した21点で、それぞれの結果について表１に示す。
また、位相差を 270°とした場合の結果も並べて示し
た。更に、これを分かりやすくするために、図４にグラ
フ化した。なお、数字ま前の−は逆方向の回転を示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】上記のように、共振周波数付近において、
両端部で同じ方向に大きな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
相差を変えると、回転方向が変わることも確認された。
中央部を削るなどして、同じ方向の回転が生じる部分の
みを用いれば、物体を水平方向に移動させるアクチュエ
ータとすることができる。
両端部で同じ方向に大きな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
相差を変えると、回転方向が変わることも確認された。
中央部を削るなどして、同じ方向の回転が生じる部分の
みを用いれば、物体を水平方向に移動させるアクチュエ
ータとすることができる。
【００１９】なお、上記の実施例では、３個の分割した
電極を形成した圧電セラミック板を用いたが、別個のも
の用いてもよい。その場合でも、中央の電極は１個の繋
がった電極としてもよい。
電極を形成した圧電セラミック板を用いたが、別個のも
の用いてもよい。その場合でも、中央の電極は１個の繋
がった電極としてもよい。
【００２０】
【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。
【００２１】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。
その上、圧電セラミック板の間に支持部材を取りつける
こともできる。
とによって、移動方向を切り換えることも容易となる。
その上、圧電セラミック板の間に支持部材を取りつける
こともできる。
【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。
【図４】 回転の状況の説明図
10 ：圧電セラミック 11、12：電極
─────────────────────────────────────────────────────
【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】上記の構造、配線の金属片の電極に対し、
縦振動用圧電セラミック板の電極11には、ピークツーピ
ーク100Vの電圧を、屈曲振動用圧電セラミック板の電極
12には同じく60V の電圧を90°の位相差を持たせて印加
した。なお、周波数は40.6kHz とした。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。金属棒の両端の10mm× 3mmの面には、す
でに発明者が他の電極配置の装置で確認したように、同
じ方向の回転運動が生じる。上記の構造においては、40
mm× 3mmの側面にも回転運動が生じることが確認され
た。この回転計は直径９mmの円盤を当接させて回転数を
測定したものである。測定位置は、図３に○で囲んで１
〜21として示した21点で、それぞれの結果について表１
に示す。また、位相差を 270°とした場合の結果も並べ
て示した。更に、これを分かりやすくするために、図4
にグラフ化した。なお、数字の前の−は逆方向の回転を
示す。
縦振動用圧電セラミック板の電極11には、ピークツーピ
ーク100Vの電圧を、屈曲振動用圧電セラミック板の電極
12には同じく60V の電圧を90°の位相差を持たせて印加
した。なお、周波数は40.6kHz とした。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。金属棒の両端の10mm× 3mmの面には、す
でに発明者が他の電極配置の装置で確認したように、同
じ方向の回転運動が生じる。上記の構造においては、40
mm× 3mmの側面にも回転運動が生じることが確認され
た。この回転計は直径９mmの円盤を当接させて回転数を
測定したものである。測定位置は、図３に○で囲んで１
〜21として示した21点で、それぞれの結果について表１
に示す。また、位相差を 270°とした場合の結果も並べ
て示した。更に、これを分かりやすくするために、図4
にグラフ化した。なお、数字の前の−は逆方向の回転を
示す。
Claims (4)
- 【請求項１】 断面が長方形の金属棒の対向する二側面
に、金属棒の長手方向に伸び、当該側面の中央に位置す
る第一の圧電セラミック板を具え、長手方向に二分割さ
れ、第一の圧電セラミック板を挟んでその両側に配置さ
れた第二の圧電セラミック板をそれぞれの面に４枚具
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】 圧電セラミック板は、一枚の圧電セラミ
ック板に長手方向に三分割された電極を具え、中央の電
極から生じる縦振動と、両側の電極から生じる屈曲振動
を利用するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
圧電アクチュエータ。 - 【請求項３】 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４】 金属棒の屈曲振動の節の位置に、この金
属棒の支持部材を取り付けた請求項１記載の圧電アクチ
ュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276981A JPH0591766A (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 |
|---|---|---|---|
| JP3276981A JPH0591766A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 圧電アクチユエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0591766A true JPH0591766A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17577108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3276981A Pending JPH0591766A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 圧電アクチユエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0591766A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5917268A (en) * | 1994-07-05 | 1999-06-29 | Nikon Corporation | Vibration driven motor |
| US5932952A (en) * | 1993-12-14 | 1999-08-03 | Nikon Corporation | Vibration motor having a two-phase drive of a longitudinal vibration and a bending vibration mode |
| DE19938954A1 (de) * | 1999-08-17 | 2001-03-08 | Pi Ceramic Gmbh Keramische Tec | Piezoelektrischer Antrieb, insbesondere zur Erzeugung von Rotations- oder Translationsbewegungen, die stetig oder schrittweise erfolgen können |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3276981A patent/JPH0591766A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5932952A (en) * | 1993-12-14 | 1999-08-03 | Nikon Corporation | Vibration motor having a two-phase drive of a longitudinal vibration and a bending vibration mode |
| US5917268A (en) * | 1994-07-05 | 1999-06-29 | Nikon Corporation | Vibration driven motor |
| DE19938954A1 (de) * | 1999-08-17 | 2001-03-08 | Pi Ceramic Gmbh Keramische Tec | Piezoelektrischer Antrieb, insbesondere zur Erzeugung von Rotations- oder Translationsbewegungen, die stetig oder schrittweise erfolgen können |
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