JPH06269178A - Inch worm - Google Patents

Inch worm

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JPH06269178A
JPH06269178A JP5052595A JP5259593A JPH06269178A JP H06269178 A JPH06269178 A JP H06269178A JP 5052595 A JP5052595 A JP 5052595A JP 5259593 A JP5259593 A JP 5259593A JP H06269178 A JPH06269178 A JP H06269178A
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piezoelectric element
piezoelectric
shaft
electromagnet
inchworm
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Hajime Sudo
藤 肇 須
Hiroshi Takahashi
橋 博 高
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Abstract

PURPOSE:To provide an inch worm in which a piezoelectric element at an elongating part is not subjected to excess external force even upon variation of the shape of an object. CONSTITUTION:Inch worms 39a, 39b comprise multilayer piezoelectric elements 32a, 32b secured to an external structure 30, and electromagnets 31a, 31b for clamping a magnetic shaft 34 which can move relatively to the external structure 30. Variable couplings 37a, 37b, 38a, 38b are interposed between the piezoelectric elements 32a, 32b and the electromagnets 31a, 31b in order to alter the orientation of the electromagnets 31a, 31b with respect to the piezoelectric elements 32a, 32b.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、クランプ動作と伸長動
作を交互に繰り返して、対象物を移送したり、自身が移
送されるインチワームに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inchworm for transferring an object or itself by alternately repeating a clamping operation and an extension operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、圧電素子に電圧を印加することに
よって生じる微小変形を利用して物体の移送や自分自身
の移動を実現する方法として、インチワーム機構(単に
インチワームともいう)が周知である。この機構の基本
的な構成例を図5に示す。
2. Description of the Related Art An inchworm mechanism (also simply referred to as an inchworm) is well known as a method for realizing the movement of an object or the movement of oneself by utilizing a minute deformation generated by applying a voltage to a piezoelectric element. is there. A basic configuration example of this mechanism is shown in FIG.

【0003】図5において、ガイドレールである金属シ
ャフト4の外側に3つの圧電シリング1,2,3が配設
されている。圧電シリンダ1及び圧電シリンダ3は、電
圧の印加によって金属シャフト4を挟む方向に変形し、
圧電シリンダ2は電圧の印加によって金属シャフト4の
長手方向に変形する。従って圧電シリンダ1と圧電シリ
ンダ2に電圧を印加し、圧電シリンダ3に電圧を印加し
ない場合、圧電シリンダ1は金属シャフト4をクランプ
し、圧電シリンダ2は伸長するから、このインチワーム
機構の右端は図5の右向きに伸びる。
In FIG. 5, three piezoelectric sillings 1, 2, 3 are arranged outside a metal shaft 4 which is a guide rail. The piezoelectric cylinder 1 and the piezoelectric cylinder 3 are deformed in a direction sandwiching the metal shaft 4 by applying a voltage,
The piezoelectric cylinder 2 is deformed in the longitudinal direction of the metal shaft 4 by applying a voltage. Therefore, when a voltage is applied to the piezoelectric cylinder 1 and the piezoelectric cylinder 2 and no voltage is applied to the piezoelectric cylinder 3, the piezoelectric cylinder 1 clamps the metal shaft 4 and the piezoelectric cylinder 2 expands. Therefore, the right end of the inchworm mechanism is It extends to the right in FIG.

【0004】この状態で今度は圧電シリンダ3に電圧を
印加し、その後圧電シリンダ1と圧電シリンダ2の電圧
を解放すれば、圧電シリンダ2の伸長状態が戻る(即ち
圧電シリンダ2が縮む)ため、このインチワーム機構の
左端も図5の右向きに変位する。つまり上述した電圧の
印加解放を繰り返せば、インチワーム機構全体が金属シ
ャフト4上を図5の右方向に移動する。
In this state, if a voltage is applied to the piezoelectric cylinder 3 and then the voltages of the piezoelectric cylinder 1 and the piezoelectric cylinder 2 are released, the expanded state of the piezoelectric cylinder 2 returns (that is, the piezoelectric cylinder 2 contracts). The left end of the inchworm mechanism is also displaced rightward in FIG. That is, if the application and release of the voltage described above is repeated, the entire inchworm mechanism moves on the metal shaft 4 in the right direction in FIG.

【0005】逆にインチワーム機構を何等かの手段で外
部に固定し、金属シャフト4の外部への拘束をなくして
おけば、上述した電圧の印加解放によって金属シャフト
は図5の左方向に移送される。
On the contrary, if the inchworm mechanism is fixed to the outside by some means and the constraint of the metal shaft 4 to the outside is removed, the metal shaft is moved leftward in FIG. To be done.

【0006】図6に、図5に示すクランプ用圧電シリン
ダ1,3の代わりに、電磁石を用いたいわゆる電磁圧電
インチワームの例を示す。図6において、外部構造体2
0にガイド孔部25が穿設されており、磁性体シャフト
24がガイド孔部25内部に嵌設されている。電磁石2
1が積層型圧電素子22に固着され、この積層型圧電素
子22は外部構造体20の窪部26の側壁26aに固着
されている。図6において電磁石21および圧電素子2
2の駆動装置は省略してある。また磁性体シャフト24
と、外部構造体20および電磁石21との間隙は強調し
て描かれているが実際には非常に接近している。
FIG. 6 shows an example of a so-called electromagnetic piezoelectric inchworm using an electromagnet instead of the clamp piezoelectric cylinders 1 and 3 shown in FIG. In FIG. 6, the external structure 2
A guide hole 25 is bored at 0, and the magnetic body shaft 24 is fitted inside the guide hole 25. Electromagnet 2
1 is fixed to the laminated piezoelectric element 22, and the laminated piezoelectric element 22 is fixed to the side wall 26a of the recess 26 of the external structure 20. In FIG. 6, the electromagnet 21 and the piezoelectric element 2
The drive device 2 is omitted. Also, the magnetic shaft 24
, The gap between the external structure 20 and the electromagnet 21 is emphasized, but they are actually very close to each other.

【0007】図6に示す構成で磁性体シャフト24を移
送する場合、電磁石21に電流を付与し磁性体シャフト
24に吸引させ、その状態で積層型圧電素子22に電圧
を印加すれば、この圧電素子22が伸長する。このこと
により、上記磁性体シャフト24は図6の左方向に移動
する。その後、電磁石21への電流付与を停止し、更に
積層型圧電素子22への電圧を解放すれば、この電磁圧
電インチワームは初期状態に戻る。上述の過程を繰り返
すことにより、磁性体シャフト24は図6の左方向に移
送され続ける。
When the magnetic material shaft 24 is transferred with the configuration shown in FIG. 6, a current is applied to the electromagnet 21 to cause the magnetic material shaft 24 to attract the magnetic material shaft 24, and a voltage is applied to the laminated piezoelectric element 22 in this state. The element 22 extends. As a result, the magnetic shaft 24 moves leftward in FIG. After that, when the application of the current to the electromagnet 21 is stopped and the voltage to the laminated piezoelectric element 22 is released, the electromagnetic piezoelectric inchworm returns to the initial state. By repeating the above process, the magnetic body shaft 24 continues to be transferred to the left in FIG.

【0008】この磁性体シャフト24を右側に移送する
場合には、まず積層型圧電素子22に電圧を印加し伸長
させておき、この状態で電磁石21に電流を付与して磁
性体シャフト24を吸引する。その後圧電素子22の電
圧を解放し、続いて電磁石21の電流の付与を停止し、
この過程を繰り返す。
When transferring the magnetic body shaft 24 to the right side, first, a voltage is applied to the laminated piezoelectric element 22 to extend it, and in this state, a current is applied to the electromagnet 21 to attract the magnetic body shaft 24. To do. After that, the voltage of the piezoelectric element 22 is released, and then the application of the electric current of the electromagnet 21 is stopped,
This process is repeated.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述の構成からなるイ
ンチワーム機構においては、クランプ用圧電シリンダ
1,3(図5)や電磁石21(図6)等のクランプ部
と、金属シャフト4および磁性体シャフト24等のクラ
ンプ対象との相対位置が、幾何的に概ね同一の状態にな
る様に設定されている。またクランプ対象は直線や平面
あるいは回転半径が一定の円弧状であるのが一般的であ
る。これはインチワームを構成する伸長部とクランプ部
は剛に連結される必要があるためであり、また圧電素子
の機械特性が変形方向に垂直な剪断方向の外力に対して
弱いためである。
In the inchworm mechanism having the above-mentioned structure, the clamp parts such as the clamp piezoelectric cylinders 1 and 3 (FIG. 5) and the electromagnet 21 (FIG. 6), the metal shaft 4 and the magnetic body. The relative positions of the shaft 24 and the like to be clamped are set to be geometrically substantially the same. The object to be clamped is generally a straight line, a plane, or an arc having a constant radius of gyration. This is because the extension part and the clamp part forming the inchworm must be rigidly connected, and the mechanical characteristics of the piezoelectric element are weak against external force in the shear direction perpendicular to the deformation direction.

【0010】このようにクランプ対象の形状や動きにつ
いて大きな制約があり、特に、圧電素子の機械特性が弱
い方向へクランプ対象の形状や動きを積極的に変化させ
ることはむずかしく、場合によってはクランプ対象の形
状的な不均一(長尺時のうねりや加工精度の粗さ等)に
よって破損することもあった。
As described above, there are great restrictions on the shape and movement of the object to be clamped. In particular, it is difficult to positively change the shape and movement of the object to be clamped in the direction in which the mechanical characteristics of the piezoelectric element are weak. In some cases, it was damaged due to non-uniformity in shape (undulation during long length, roughness of processing accuracy, etc.).

【0011】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、圧電素子の機械特性が弱い方向に対して過
大な外力が加わることを軽減でき、これによってクラン
プ対象の形状や動作の選択の自由度の範囲を拡大できる
インチワームを提供する事を目的とする。
The present invention has been made in consideration of such a point, and it is possible to reduce the application of an excessive external force in the direction in which the mechanical characteristics of the piezoelectric element are weak, and thereby the shape and operation of the object to be clamped can be reduced. The purpose is to provide an inch worm that can expand the range of freedom of choice.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、構造体に固定
されるとともに、積層型圧電素子からなる伸長部と、前
記構造体に対して相対的に移動可能な対象物を凸曲面に
てクランプするクランプ部と、前記伸長部と前記クラン
プ部との間に設けられ前記伸長部に対する前記クランプ
部の向きを可変とする球体要素または弾性体要素を有す
る可変継手と、を備えたことを特徴とするインチワー
ム、および構造体に固定されるとともに、積層された圧
電素子からなる伸長部と、前記構造体に対して相対的に
移動可能な対象物を凸曲面にてクランプするクランプ部
とを備え、前記伸長部に圧電素子から放電された電荷を
蓄える蓄電要素が接続されていることを特徴とするイン
チワームである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, an extended portion which is fixed to a structure and which is composed of a laminated piezoelectric element, and an object which is movable relative to the structure are formed by convex curved surfaces. And a variable joint having a spherical element or an elastic element that is provided between the extension section and the clamp section and that can change the orientation of the clamp section with respect to the extension section. An inchworm, and an extension part that is fixed to the structure and that is composed of stacked piezoelectric elements, and a clamp part that clamps an object that is movable relative to the structure with a convex curved surface. The inchworm is characterized in that an electric storage element that stores electric charges discharged from the piezoelectric element is connected to the extension portion.

【0013】[0013]

【作用】請求項1記載の発明によれば、クランプ部によ
り対象物をクランプした後、圧電素子に電圧を印加して
伸長部を伸ばし、クランプ部による対象物のクランプ作
業を解除した後、圧電素子への電圧を放電する。この作
業を繰り返して構造物に対して対象物を相対的に移動さ
せる。この間、可変継手によって対象物の形状に合わせ
て伸長部に対するクランプ部の向きを変化させる。
According to the first aspect of the invention, after the object is clamped by the clamp part, a voltage is applied to the piezoelectric element to extend the extension part, and the clamping operation of the object by the clamp part is released, and then the piezoelectric element is released. Discharge the voltage to the device. By repeating this operation, the object is moved relative to the structure. During this time, the direction of the clamp portion with respect to the extension portion is changed by the variable joint according to the shape of the object.

【0014】請求項2記載の発明によれば、クランプ部
により対象物をクランプした後、圧電素子に電圧を印加
して伸長部を伸ばし、クランプ部による対象物のクラン
プ作業を解除した後、圧電素子への電圧を放電する。放
電時の電荷は蓄電要素に蓄えられ、その後有効利用され
る。
According to the second aspect of the invention, after the object is clamped by the clamp part, a voltage is applied to the piezoelectric element to extend the extension part, and the clamping operation of the object by the clamp part is released, and then the piezoelectric element is released. Discharge the voltage to the device. The electric charge at the time of discharging is stored in the power storage element and is effectively used thereafter.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は本発明によるインチワームの第1の実施例
を示す図であり、図6に示す移送用インチワーム機構と
同様の例を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a view showing a first embodiment of an inchworm according to the present invention, and is a view showing an example similar to the transfer inchworm mechanism shown in FIG.

【0016】図1において、外部構造体30のガイド孔
部35には、磁性体シャフト34が嵌設されているが、
シャフト34の形状は一様ではなく、何等かの原因でう
ねりが生じている。
In FIG. 1, the magnetic material shaft 34 is fitted in the guide hole portion 35 of the external structure 30,
The shape of the shaft 34 is not uniform, and undulation is generated for some reason.

【0017】外部構造体30の窪部36の側壁36a,
36bには、2セットの電磁圧電インチワーム39aお
よび39bが取付けられている。インチワーム39a,
39bは積層型圧電素子(伸長部)32a,32bと、
コイル29と継鉄28から成る電磁石(クランプ部)3
1a,31bとを有し、積層型圧電素子32a,32b
と電磁石31a,31bの間には、好適には高剛性材で
出来た球体要素37a,37bが、配設されている。ま
たこの球体要素37a,37bを埋設包囲するように弾
性体要素38a,38bが配設され、球体要素37a、
37bと弾性体要素38a、38bとによって可変継手
が構成されている。弾性体要素38a,38bは本例で
はシリコーンゴムを接着した構造として描いてある。
The side wall 36a of the recess 36 of the external structure 30,
Two sets of electromagnetic piezoelectric inchworms 39a and 39b are attached to 36b. Inchworm 39a,
39b is a laminated piezoelectric element (extension part) 32a, 32b,
Electromagnet (clamp part) 3 consisting of coil 29 and yoke 28
1a and 31b, and laminated piezoelectric elements 32a and 32b
Between the electromagnets 31a and 31b are spherical elements 37a and 37b, which are preferably made of a high-rigidity material. Further, elastic body elements 38a and 38b are arranged so as to embed and surround the spherical body elements 37a and 37b.
The variable joint is constituted by 37b and the elastic body elements 38a, 38b. The elastic elements 38a and 38b are drawn as a structure in which silicone rubber is adhered in this example.

【0018】この他に一般的な機構要素である板バネや
コイルバネを、電磁石31a,31bと積層型圧電素子
32a,32bとの間に機械的に固着しても良い。さら
に電磁石31a,31bの継鉄28のシャフト34側端
部40は凸曲面状に加工されている。
In addition to this, a general mechanical element such as a leaf spring or a coil spring may be mechanically fixed between the electromagnets 31a and 31b and the laminated piezoelectric elements 32a and 32b. Further, the end portion 40 of the yoke 28 of the electromagnets 31a and 31b on the shaft 34 side is processed into a convex curved surface.

【0019】図1において磁性体シャフト34を移送す
る機序の概略は下記の通りである。まず図1の左側の電
磁圧電インチワーム39aの電磁石31aのコイル29
に電流を付与し、継鉄28を磁性体シャフト34に吸引
させる。この場合、図1に示すように磁性体シャフト3
4のうねり部に継鉄28が当接すると、この継鉄28は
球体要素37aを支点とし、磁性体シャフト34のうね
り部に沿って姿勢と位置が変化する。この継鉄28の変
位に伴う電磁石31aと積層型圧電素子32aの相対変
位により、電磁石31aと積層型圧電素子32aを接着
する弾性体要素38aが弾性変形し、その弾性力と上記
電磁石31aの吸引力によりこの電磁石31aの継鉄2
8と磁性体シャフト34は一体的に固着される。
An outline of the mechanism for moving the magnetic shaft 34 in FIG. 1 is as follows. First, the coil 29 of the electromagnet 31a of the electromagnetic piezoelectric inchworm 39a on the left side of FIG.
A current is applied to the yoke 28 to attract the yoke 28 to the magnetic shaft 34. In this case, as shown in FIG.
When the yoke 28 comes into contact with the undulations of No. 4, the yoke 28 changes its posture and position along the undulations of the magnetic shaft 34 with the spherical element 37a as a fulcrum. Due to the relative displacement of the electromagnet 31a and the laminated piezoelectric element 32a caused by the displacement of the yoke 28, the elastic element 38a for adhering the electromagnet 31a and the laminated piezoelectric element 32a elastically deforms, and the elastic force and the attraction of the electromagnet 31a. Yoke 2 of this electromagnet 31a by force
8 and the magnetic body shaft 34 are integrally fixed.

【0020】この場合、電磁石31aの継鉄28の端部
40は凸曲面状に成形されているので、継鉄端部40が
エッジ状である場合に比べ、磁性体シャフト34から継
鉄28に加わる不都合な回転力を低減でき、これによっ
て電磁石31aの吸引作用の効率化が図られる。実際に
は磁性体シャフト34と電磁石31aの継鉄28の間に
は常時、間隙が生じるが、これは非常に微小なものであ
り、継鉄28端部40がエッジ状の場合に生じる楔形の
間隙に比べ、磁気回路への悪影響はより小さくなる。こ
れは磁気的な影響が、間隙(空隙)長の2乗に比例する
からである。
In this case, since the end portion 40 of the yoke 28 of the electromagnet 31a is formed in a convex curved surface shape, the magnetic material shaft 34 moves to the yoke 28 more than when the yoke end portion 40 has an edge shape. The inconvenient rotational force applied can be reduced, which improves the efficiency of the attraction action of the electromagnet 31a. Actually, a gap is always formed between the magnetic body shaft 34 and the yoke 28 of the electromagnet 31a, but this is a very small gap, which is a wedge shape generated when the yoke 40 end 40 is edge-shaped. Compared to the gap, the adverse effect on the magnetic circuit is smaller. This is because the magnetic effect is proportional to the square of the gap length.

【0021】また磁性体シャフト34から継鉄28に作
用する回転力は、弾性体要素38aを介して積層型圧電
素子32aの軸方向にも作用させることが出来るので、
この積層型圧電素子32aへの剪断方向外力を大幅に低
減することにより圧電素子の破損を防止できる。
The rotational force acting on the yoke 28 from the magnetic shaft 34 can also be applied in the axial direction of the laminated piezoelectric element 32a via the elastic element 38a.
The piezoelectric element can be prevented from being damaged by greatly reducing the external force in the shearing direction to the laminated piezoelectric element 32a.

【0022】この様に電磁石31aと磁性体シャフト3
4が磁気的に吸引固着された後、積層型圧電素子32a
に電圧を印加してこれを磁性体シャフト34に沿って伸
長させれば、磁性体シャフト34は図1の右方向に微小
ステップだけ移送される。
In this way, the electromagnet 31a and the magnetic material shaft 3 are
4 is magnetically attracted and fixed, and then the laminated piezoelectric element 32a
When a voltage is applied to the magnetic material shaft 34 and the magnetic material shaft 34 is extended along the magnetic material shaft 34, the magnetic material shaft 34 is moved to the right in FIG.

【0023】次に上記電磁石31aのコイル29に付与
されている電流を除去し、続いて積層型圧電素子32a
への印加電圧を解放すれば、電磁圧電インチワーム39
aは初期状態に戻る。この時、電磁石31aの継鉄28
も弾性体要素38aの復元力でもとの状態に戻る。この
後、上述の電磁石31aによる吸引と積層型圧電素子3
2aの伸長の過程を繰り返すことにより、磁性体シャフ
ト34は連続的に図1の右方向に移送される。この場
合、この磁性体シャフト34がうねり等の不確定な形状
を有していても、弾性体要素38aによって、電磁石3
1aの作動時の継鉄28と磁性体シャフト34の密着状
態を保持することが可能となり、これにより磁性体シャ
フトの効率的な移送を実現できる。
Next, the electric current applied to the coil 29 of the electromagnet 31a is removed, and then the laminated piezoelectric element 32a.
Electropiezoelectric inchworm 39
a returns to the initial state. At this time, the yoke 28 of the electromagnet 31a
Also returns to its original state by the restoring force of the elastic element 38a. Then, the attraction by the electromagnet 31a and the laminated piezoelectric element 3 are performed.
By repeating the process of extending 2a, the magnetic shaft 34 is continuously transferred to the right in FIG. In this case, even if the magnetic body shaft 34 has an indefinite shape such as waviness, the elastic body element 38a prevents the electromagnet 3 from moving.
It is possible to maintain the close contact state between the yoke 28 and the magnetic material shaft 34 during the operation of 1a, whereby the magnetic material shaft can be efficiently transferred.

【0024】磁性体シャフト34に外部から作用する負
荷が弾性体要素38aが電磁石31aと積層圧電素子3
2aを接合する力より小さい条件下で、上述した電磁石
31aによる吸引と積層型圧電素子32aの伸長の位相
を逆にすることにより磁性体シャフト34を図1の左方
向に移送することができる。
The load acting from the outside on the magnetic shaft 34 is the elastic element 38a and the electromagnet 31a and the laminated piezoelectric element 3.
The magnetic shaft 34 can be moved to the left in FIG. 1 by reversing the phases of the attraction by the electromagnet 31a and the extension of the laminated piezoelectric element 32a under a condition smaller than the force for joining 2a.

【0025】本実施例では電磁圧電インチワーム39a
の他に、もう一つの電磁圧電インチワーム39bが配設
されている。この電磁圧電インチワーム39bを上述し
たインチワーム39aと同様に駆動することにより、磁
性体シャフト34を図1の左方向に連続的に移送するこ
とができる。従って、これらの電磁圧電インチワーム3
9a,39bの駆動状態を適宜選定することによって、
磁性体シャフト34を図1の左右方向に自在に移送する
ことができる。
In this embodiment, the electromagnetic piezoelectric inchworm 39a is used.
In addition, another electromagnetic piezoelectric inchworm 39b is provided. By driving this electromagnetic piezoelectric inchworm 39b in the same manner as the above-mentioned inchworm 39a, the magnetic shaft 34 can be continuously transferred in the left direction in FIG. Therefore, these electromagnetic piezoelectric inchworms 3
By appropriately selecting the driving states of 9a and 39b,
The magnetic shaft 34 can be freely moved in the left-right direction in FIG.

【0026】図2(a)(b)に本発明の第2の実施例
を示す。図1では電磁圧電インチワームを構成する継鉄
と積層型圧電素子が、姿勢と位置に関して相対変動して
いるが、図2(a)(b)に示す第2の実施例では主に
姿勢変動を伴う場合を示している。
2A and 2B show the second embodiment of the present invention. In FIG. 1, the yoke and the laminated piezoelectric element that form the electromagnetic piezoelectric inchworm relatively change with respect to the posture and the position. However, in the second embodiment shown in FIGS. 2A and 2B, the posture variation mainly occurs. Shows the case with.

【0027】図2(a)(b)において、図1に示す第
1の実施例と異なる部位を中心に説明し、同一部位につ
いては同一符号を付して詳細な説明は省略する。図2
(a)に示すように、積層型圧電素子32aに円錐形ま
たは半球形のピボット41が固着され、ピボット41は
電磁石31aの継鉄28の窪部42内に回転自在に嵌合
されている。また電磁石31aの継鉄28と積層型圧電
素子32aは図1の場合と同様に、弾性体要素38aで
接着されている。
2 (a) and 2 (b), the description will focus on the parts different from those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same parts are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Figure 2
As shown in (a), a conical or hemispherical pivot 41 is fixed to the laminated piezoelectric element 32a, and the pivot 41 is rotatably fitted in the recess 42 of the yoke 28 of the electromagnet 31a. Further, the yoke 28 of the electromagnet 31a and the laminated piezoelectric element 32a are bonded by the elastic element 38a as in the case of FIG.

【0028】図2(b)では、ピボットの代りに球体要
素47が継鉄28側の窪部44と圧電素子32a側の窪
部43の間に回転自在に嵌合され、継鉄28と積層型圧
電素子32aは弾性体要素38aで接着されている。
In FIG. 2B, instead of the pivot, the spherical element 47 is rotatably fitted between the recess 44 on the yoke 28 side and the recess 43 on the piezoelectric element 32a side, and laminated with the yoke 28. The piezoelectric element 32a is adhered by an elastic element 38a.

【0029】図2(a)(b)に示すような構成におい
ては、移送対象である磁性体シャフト34(図1)の形
状変動に伴う積層電圧素子32aの剪断方向の外力を、
弾性体要素38aを介して積層型圧電素子32aの軸方
向の力に変化させることができ、圧電素子32aの破損
を回避できる。また図2(a)(b)に示すピボット4
1または球体要素47の嵌合状態を比較的緩やかにして
おけば、位置変動に対する適応性がある程度確保でき
る。この場合、嵌合状態を形成する凸部(ピボット41
または球体要素47)と凹部(窪部42,43,44)
とがストッパの機能を併せもつので、電磁石31aと圧
電素子32aの過大な相対位置変動が防止される。図2
(a)(b)に示す実施例においても電磁石31aの継
鉄端部40(磁性体シャフト34に接する部分)は凸曲
面状に成型されているので、図1に示す第1の実施例と
同様に、電磁石31aの吸引力を効率的に利用できる。
In the structure shown in FIGS. 2A and 2B, the external force in the shearing direction of the laminated voltage element 32a due to the shape change of the magnetic material shaft 34 (FIG. 1) to be transferred is
The force in the axial direction of the laminated piezoelectric element 32a can be changed via the elastic element 38a, and damage to the piezoelectric element 32a can be avoided. In addition, the pivot 4 shown in FIGS.
If the fitting state of 1 or the spherical element 47 is made relatively gradual, the adaptability to the position fluctuation can be secured to some extent. In this case, the convex portion (pivot 41
Or spherical elements 47) and recesses (cavities 42, 43, 44)
Since and also have the function of a stopper, it is possible to prevent an excessive relative position change between the electromagnet 31a and the piezoelectric element 32a. Figure 2
Also in the embodiment shown in (a) and (b), since the yoke end portion 40 (the portion in contact with the magnetic body shaft 34) of the electromagnet 31a is formed into a convex curved surface shape, it is different from the first embodiment shown in FIG. Similarly, the attractive force of the electromagnet 31a can be efficiently used.

【0030】図3に本発明の第3の実施例を示す。図3
は図1に示す第1の実施例の外部構造体30のうち、電
磁圧電インチワーム39a,39bを収納する部分のみ
を抜き出して記載したものであり、図1に示す第1の実
施例と同一部位については同一符号を付して詳細な説明
を省略する。図3において、外部構造体30から支柱5
1が突設し、この支柱51に渦電流式の変位計52a,
52bが固着されている。
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. Figure 3
1 is a part of the external structure 30 of the first embodiment shown in FIG. 1 extracted and described only for storing the electromagnetic piezoelectric inchworms 39a, 39b, and is the same as the first embodiment shown in FIG. The same reference numerals are given to the parts, and detailed description will be omitted. In FIG. 3, the external structure 30 to the support 5
1, the eddy current displacement gauge 52a,
52b is fixed.

【0031】この変位計52a,52bにより、各々の
電磁圧電インチワーム39a,39bが伸長した量を計
測でき、磁性体シャフト34(図1)とこれらの電磁圧
電インチワーム39a,39bの継鉄28との間に滑り
が無ければ、この磁性体シャフト34の移動量が分か
る。また左右どちらの電磁圧電インチワーム39a,3
9bが作動したか、さらに本発明に係る電磁圧電インチ
ワーム39a,39bの動作機序(電磁石31a,31
bによるクランプ動作と積層型圧電素子32a,32b
の伸長動作の組み合わせ)を考慮すれば、磁性体シャフ
ト34が移動する向きを計測することが可能となる。前
述のように電磁石31a,31bと積層型圧電素子32
a,32bの相対位置と姿勢は、前記球体要素38a,
38b(或いはピボット要素)と弾性体要素37a,3
7bにより変化するが、渦電流式の変位計であれば傾き
等があった場合は平均的な距離を計測することができる
ので、磁性体シャフト34の粗動量を知るのであれば問
題はない。もちろん、渦電流式の変位計に変えて静電容
量式のものを用いても同様な効果が得られるし、光学式
のものでも電磁石の傾きによる反射光の範囲に検出器を
配設しておけば問題はない。
The displacement meters 52a and 52b can measure the amount of expansion of the respective electromagnetic piezoelectric inchworms 39a and 39b, and the magnetic shaft 34 (FIG. 1) and the yoke 28 of these electromagnetic piezoelectric inchworms 39a and 39b. If there is no slippage between and, the amount of movement of the magnetic body shaft 34 can be known. Also, either the left or right electromagnetic piezoelectric inchworm 39a, 3
9b is activated, or the operation mechanism of the electromagnetic piezoelectric inchworms 39a, 39b according to the present invention (electromagnets 31a, 31b).
clamp operation by b and laminated piezoelectric elements 32a, 32b
It is possible to measure the direction in which the magnetic body shaft 34 moves by taking into consideration the combination of the extension operations of. As described above, the electromagnets 31a and 31b and the laminated piezoelectric element 32
The relative positions and orientations of a and 32b are the same as those of the spherical element 38a,
38b (or pivot element) and elastic element 37a, 3
7b, but an eddy current type displacement meter can measure an average distance when there is an inclination or the like, so there is no problem if the coarse movement amount of the magnetic body shaft 34 is known. Of course, the same effect can be obtained by using a capacitance type instead of an eddy current type displacement gauge, and even with an optical type, a detector is arranged in the range of reflected light due to the tilt of the electromagnet. There is no problem if you leave it.

【0032】図4に本発明の第4の実施例を示す。図4
において、図1に示す第1の実施例と同一部位には同一
符号を付して詳細な説明は省略する。また図4(a)は
本発明の例を示し、図4(b)は比較のための従来例を
示す。
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. Figure 4
In FIG. 1, the same parts as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Further, FIG. 4A shows an example of the present invention, and FIG. 4B shows a conventional example for comparison.

【0033】従来、圧電素子32aを駆動する場合、図
4(b)に示すように、外部から動作信号がケーブル7
1を介して制御要素62に付与される。この制御要素6
2はケーブル74を通してスイッチ要素64に切替信号
を送り、圧電素子32aとこのスイッチ要素64とドラ
イバ要素63を導通状態にし、放電制御要素65と圧電
素子32aとの間を遮断状態とする。同時に、制御要素
62はケーブル72を通じてドライバ要素63に制御信
号を送り、ドライバ要素63は圧電素子32aを駆動さ
せるだけの量とパターンを有する電圧をケーブル75を
介して圧電素子32aに付与する。また制御要素62が
ドライバ要素63に駆動用の制御信号を送っている間、
この制御要素62はケーブル77を介して放電制御要素
65に停止信号を送っているので、この放電制御要素6
5の機能は停止している。
Conventionally, when the piezoelectric element 32a is driven, as shown in FIG.
1 to the control element 62. This control element 6
The cable 2 sends a switching signal to the switch element 64 through the cable 74 to bring the piezoelectric element 32a, the switch element 64 and the driver element 63 into a conductive state, and disconnects the discharge control element 65 from the piezoelectric element 32a. At the same time, the control element 62 sends a control signal to the driver element 63 through the cable 72, and the driver element 63 applies a voltage having a quantity and a pattern for driving the piezoelectric element 32a to the piezoelectric element 32a through the cable 75. Also, while the control element 62 sends a drive control signal to the driver element 63,
Since this control element 62 sends a stop signal to the discharge control element 65 via the cable 77, this discharge control element 6
The function of 5 is stopped.

【0034】上述の過程では、電磁石31aが磁性体シ
ャフト34(図1)を吸引しており、電圧が印加された
圧電素子32aが伸長し、上述した磁性体シャフト34
を移動する。その後今度は電磁石31aの吸引状態を解
放し、圧電素子32aに印加された電圧を放電して圧電
素子32aの長さをもとに戻し、再び吸引と伸長過程に
移行する。上述の放電過程の時、制御要素62はスイッ
チ要素64に切替信号を送り、ドライバ要素63と圧電
素子32aの間を遮断し、この圧電素子32aと放電制
御要素65を導通状態にする。また制御要素62はケー
ブル77を通して信号を送り、放電制御要素65を機能
状態にした後、ケーブル78を通じて電荷をアースに放
電する。即ち上述のように、従来は圧電素子32aの伸
長に使用した後の電荷は、アースに放電されて再利用さ
れることはない。
In the above process, the electromagnet 31a attracts the magnetic material shaft 34 (FIG. 1), the piezoelectric element 32a to which a voltage is applied expands, and the magnetic material shaft 34 described above is expanded.
To move. Then, this time, the attracting state of the electromagnet 31a is released, the voltage applied to the piezoelectric element 32a is discharged, the length of the piezoelectric element 32a is returned to the original value, and the process of attraction and extension is performed again. During the above-described discharging process, the control element 62 sends a switching signal to the switch element 64, disconnects the driver element 63 and the piezoelectric element 32a, and brings the piezoelectric element 32a and the discharge control element 65 into a conductive state. The control element 62 also sends a signal through the cable 77 to activate the discharge control element 65 and then discharges the charge to ground through the cable 78. That is, as described above, conventionally, the electric charge used for extending the piezoelectric element 32a is not discharged to the ground and reused.

【0035】しかしながら、電力源が蓄電池の場合、電
力の効率利用が重要である。このため図4(a)に示す
本発明では、上述した放電制御要素65にケーブル81
を介して蓄電要素67が接続され、さらに蓄電要素37
にケーブル82を介して電力をある仕様に整えるレギュ
レーション要素68が接続されている。なお、図4
(a)に示す本発明の場合、図4(b)の従来例と同一
部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
However, when the power source is a storage battery, efficient use of power is important. Therefore, in the present invention shown in FIG. 4A, the cable 81 is connected to the discharge control element 65 described above.
The electricity storage element 67 is connected via the
A regulation element 68, which regulates the power to a certain specification, is connected via a cable 82. Note that FIG.
In the case of the present invention shown in FIG. 4A, the same parts as those in the conventional example of FIG.

【0036】レギュレーション要素68からの出力は、
ケーブル84を介して送られる出力指令信号によりケー
ブル83から所望の要素に、所望の仕様を満足する電力
として供給される。供給先としては例えば、照明要素や
圧電素子への再印加などが考えられる。
The output from the regulation element 68 is
An output command signal sent through the cable 84 supplies power from the cable 83 to a desired element as electric power satisfying a desired specification. As a supply destination, for example, re-application to a lighting element or a piezoelectric element can be considered.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、対象物の形状に合わせて、可変継手によっ
て伸長部に対するクランプ部の向きを変化させることが
できるので、対象物の形状変化によって伸長部の圧電素
子に対して過大な外力が加わることはない。このため対
象物の形状や動作の選択についての自由度を拡大でき
る。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the direction of the clamp portion with respect to the extension portion can be changed by the variable joint according to the shape of the object. An excessive external force is not applied to the piezoelectric element in the extension portion due to the change in shape. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom in selecting the shape and motion of the object.

【0038】また請求項2記載の発明によれば、圧電素
子の放電時の電荷を蓄電要素に蓄えることができ、この
蓄電要素に蓄えられた電荷についてはその後有効利用す
ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the electric charge at the time of discharging the piezoelectric element can be stored in the electric storage element, and the electric charge stored in the electric storage element can be effectively used thereafter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるインチワームの第1の実施例を示
す概略側面図。
FIG. 1 is a schematic side view showing a first embodiment of an inchworm according to the present invention.

【図2】本発明によるインチワームの第2の実施例を示
す概略側面図。
FIG. 2 is a schematic side view showing a second embodiment of the inchworm according to the present invention.

【図3】本発明によるインチワームの第3の実施例を示
す概略側面図。
FIG. 3 is a schematic side view showing a third embodiment of the inchworm according to the present invention.

【図4】本発明によるインチワームの第4の実施例を従
来例と比較して示す図。
FIG. 4 is a view showing a fourth embodiment of the inchworm according to the present invention in comparison with a conventional example.

【図5】従来のインチワームを示す側面図。FIG. 5 is a side view showing a conventional inchworm.

【図6】従来のインチワームを示す側面図。FIG. 6 is a side view showing a conventional inchworm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 外部構造体 31a,31b 電磁石 32a,32b 積層型圧電素子 34 磁性体シャフト 37a,37b 球体要素 38a,38b 弾性体要素 39a,39b インチワーム 30 external structure 31a, 31b electromagnet 32a, 32b laminated piezoelectric element 34 magnetic material shaft 37a, 37b spherical element 38a, 38b elastic element 39a, 39b inchworm

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】構造体に固定されるとともに、積層型圧電
素子からなる伸長部と、前記構造体に対して相対的に移
動可能な対象物を凸曲面にてクランプするクランプ部
と、前記伸長部と前記クランプ部との間に設けられ前記
伸長部に対する前記クランプ部の向きを可変とする球体
要素または弾性体要素を有する可変継手と、を備えたこ
とを特徴とするインチワーム。
1. An extension part which is fixed to a structure and is composed of a laminated piezoelectric element, a clamp part which clamps an object movable relative to the structure with a convex curved surface, and the extension part. A variable joint having a spherical element or an elastic element that is provided between the clamp portion and the clamp portion and that allows the orientation of the clamp portion with respect to the extension portion to be variable, and an inch worm.
【請求項2】構造体に固定されるとともに、積層された
圧電素子からなる伸長部と、前記構造体に対して相対的
に移動可能な対象物を凸曲面にてクランプするクランプ
部とを備え、前記伸長部に圧電素子から放電された電荷
を蓄える蓄電要素が接続されていることを特徴とするイ
ンチワーム。
2. An extension part which is fixed to a structure and is composed of laminated piezoelectric elements, and a clamp part which clamps an object movable relative to the structure with a convex curved surface. An inchworm, wherein an electric storage element that stores electric charges discharged from the piezoelectric element is connected to the extension portion.
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