JPH10201256A - レバー変位拡大機構 - Google Patents
レバー変位拡大機構Info
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- JPH10201256A JPH10201256A JP9006640A JP664097A JPH10201256A JP H10201256 A JPH10201256 A JP H10201256A JP 9006640 A JP9006640 A JP 9006640A JP 664097 A JP664097 A JP 664097A JP H10201256 A JPH10201256 A JP H10201256A
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】出力変位部がアクチュエータ素子の変位方向と
直角方向に変位できるようにするとともに、出力変位部
の力が大きくなるようにする。 【解決手段】アクチュエータ素子３の後端を支持する固
定部と８；該アクチュエータ素子の先端に当接し、か
つ、該アクチュエータ素子の変位力を受ける力点１８を
有するレバー９と；該固定部の上側と該レバーの力点よ
り上側とを連結する支点ヒンジ１６と；該固定部の下側
と該レバーの力点１８より下側とを連結する作用点ヒン
ジ１７と；該レバーの後端部に形成され、かつ、該アク
チュエータ素子の変位方向と直交する方向に変位する出
力変位部１２と；を備える。
直角方向に変位できるようにするとともに、出力変位部
の力が大きくなるようにする。 【解決手段】アクチュエータ素子３の後端を支持する固
定部と８；該アクチュエータ素子の先端に当接し、か
つ、該アクチュエータ素子の変位力を受ける力点１８を
有するレバー９と；該固定部の上側と該レバーの力点よ
り上側とを連結する支点ヒンジ１６と；該固定部の下側
と該レバーの力点１８より下側とを連結する作用点ヒン
ジ１７と；該レバーの後端部に形成され、かつ、該アク
チュエータ素子の変位方向と直交する方向に変位する出
力変位部１２と；を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、非対称型一段レ
バー変位拡大機構に関するもので、自動車、航空機、精
密加工、精密測定器具等の分野で利用され、例えば、磁
気ヘッド等の精密位置決めするための光学ステージの位
置決め装置、などに用いられる。
バー変位拡大機構に関するもので、自動車、航空機、精
密加工、精密測定器具等の分野で利用され、例えば、磁
気ヘッド等の精密位置決めするための光学ステージの位
置決め装置、などに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】従来のレバー変位拡大機構は、圧電素子
の発生する変位をレバーを介して拡大し、出力変位部に
伝達している。このレバー変位拡大機構では、多くは圧
電素子の変位方向に出力変位部が変位する。
の発生する変位をレバーを介して拡大し、出力変位部に
伝達している。このレバー変位拡大機構では、多くは圧
電素子の変位方向に出力変位部が変位する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の拡大機構の多く
は圧電素子の変位方向と出力部での変位方向が同一方向
のため、圧電素子の長さにより変位方向の外形サイズは
大きくなってしまう。
は圧電素子の変位方向と出力部での変位方向が同一方向
のため、圧電素子の長さにより変位方向の外形サイズは
大きくなってしまう。
【０００４】そこで、圧電素子の発生する変位をその中
心軸に対して直角方向になる様に圧電素子を配置して出
力変位部に伝達することが考えられる。この機構とし
て、次の圧電変位拡大機構が用いられている（特開平４
−３４０７７７号参照）。駆動源としての２つの圧電素
子は、それぞれ一方の端面が取付基板部に設けられた固
定部に固着され、他方の端面が２つのレバーアームのそ
れぞれの端部に設けられた第１の力点ヒンジに固着され
ている。それぞれの圧電素子が発生する変位は、この圧
電素子が固定されている第１の力点ヒンジに伝達され、
レバーアームの中間部に設けられた第２のヒンジを支点
とするてこの原理により拡大され、両レバーアームの先
端をブリッジ状に連結する薄板状の梁に伝達され該梁の
座屈運動により変位が取り出される。
心軸に対して直角方向になる様に圧電素子を配置して出
力変位部に伝達することが考えられる。この機構とし
て、次の圧電変位拡大機構が用いられている（特開平４
−３４０７７７号参照）。駆動源としての２つの圧電素
子は、それぞれ一方の端面が取付基板部に設けられた固
定部に固着され、他方の端面が２つのレバーアームのそ
れぞれの端部に設けられた第１の力点ヒンジに固着され
ている。それぞれの圧電素子が発生する変位は、この圧
電素子が固定されている第１の力点ヒンジに伝達され、
レバーアームの中間部に設けられた第２のヒンジを支点
とするてこの原理により拡大され、両レバーアームの先
端をブリッジ状に連結する薄板状の梁に伝達され該梁の
座屈運動により変位が取り出される。
【０００５】しかし、この機構では、次の様な問題があ
る。 (1)この機構は、薄板状の梁をたわませて、拡大変位を
与えるもので、座屈方式と呼ばれている。この方式で
は、梁として弾性力の小さい厚い材料を用いると、変形
しにくくなり、伝達効率が悪くなる。そのため、該梁と
して、変形しやすい薄い材料を用いなければならない
が、あまり薄い材料では、出力変位部が横振れし、精密
な位置決めなどが困難となる。
る。 (1)この機構は、薄板状の梁をたわませて、拡大変位を
与えるもので、座屈方式と呼ばれている。この方式で
は、梁として弾性力の小さい厚い材料を用いると、変形
しにくくなり、伝達効率が悪くなる。そのため、該梁と
して、変形しやすい薄い材料を用いなければならない
が、あまり薄い材料では、出力変位部が横振れし、精密
な位置決めなどが困難となる。
【０００６】(2)座屈方式では、取り出される変位量は
大きいが、取り出される力は圧電素子の発生力に比べ極
端に小さくなる。
大きいが、取り出される力は圧電素子の発生力に比べ極
端に小さくなる。
【０００７】この発明は上記事情に鑑み、出力変位部が
アクチュエータ素子の変位方向と直角方向に変位できる
ようにすることを目的とする。又、他の目的は、従来例
よりも出力変位部の力が大きくなるようにするととも
に、出力変位方向の外形サイズを小さくすることであ
る。
アクチュエータ素子の変位方向と直角方向に変位できる
ようにすることを目的とする。又、他の目的は、従来例
よりも出力変位部の力が大きくなるようにするととも
に、出力変位方向の外形サイズを小さくすることであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明のレバー変位拡
大機構は、アクチュエータ素子と；該アクチュエータ素
子の変位を伝達し拡大すると共に、該アクチュエータ素
子の変位を該素子の変位方向と直交する方向に変換する
一体成形されたレバー及びヒンジと；を有することを特
徴とするレバー変位拡大機構、である。
大機構は、アクチュエータ素子と；該アクチュエータ素
子の変位を伝達し拡大すると共に、該アクチュエータ素
子の変位を該素子の変位方向と直交する方向に変換する
一体成形されたレバー及びヒンジと；を有することを特
徴とするレバー変位拡大機構、である。
【０００９】この発明のレバー変位拡大機構は、アクチ
ュエータ素子の後端を支持する固定部と；該アクチュエ
ータ素子の先端に当接し、かつ、該アクチュエータ素子
の変位力を受ける力点を有するレバーと；該固定部の上
側と該レバーの力点より上側とを連結する支点ヒンジ
と；該固定部の下側と該レバーの力点より下側とを連結
する作用点ヒンジと；該レバーの後端部に形成され、か
つ、該アクチュエータ素子の変位方向と直交する方向に
変位する出力変位部と；を備えたことを特徴とするレバ
ー変位拡大機構、である。
ュエータ素子の後端を支持する固定部と；該アクチュエ
ータ素子の先端に当接し、かつ、該アクチュエータ素子
の変位力を受ける力点を有するレバーと；該固定部の上
側と該レバーの力点より上側とを連結する支点ヒンジ
と；該固定部の下側と該レバーの力点より下側とを連結
する作用点ヒンジと；該レバーの後端部に形成され、か
つ、該アクチュエータ素子の変位方向と直交する方向に
変位する出力変位部と；を備えたことを特徴とするレバ
ー変位拡大機構、である。
【００１０】この発明のレバー変位拡大機構は、基体の
中心軸方向に形成された収容部を有する固定部と；該収
容部に収納され、かつ、該中心軸方向に変位するアクチ
ューエータ素子と；該アクチュエータ素子の先端に当接
し、かつ、該アクチュエータ素子の変位力を受ける力点
を有するレバーと；該固定部の上側と該レバーの力点よ
り上側とを連結する支点ヒンジと；該固定部の下側と該
レバーの力点より下側とを連結する折曲げ板ばねと；該
レバーの後端部に形成され、かつ、該アクチュエータ素
子の変位方向と直交する方向に変位する出力変位部と；
を備えたことを特徴とするレバー変位拡大機構、であ
る。
中心軸方向に形成された収容部を有する固定部と；該収
容部に収納され、かつ、該中心軸方向に変位するアクチ
ューエータ素子と；該アクチュエータ素子の先端に当接
し、かつ、該アクチュエータ素子の変位力を受ける力点
を有するレバーと；該固定部の上側と該レバーの力点よ
り上側とを連結する支点ヒンジと；該固定部の下側と該
レバーの力点より下側とを連結する折曲げ板ばねと；該
レバーの後端部に形成され、かつ、該アクチュエータ素
子の変位方向と直交する方向に変位する出力変位部と；
を備えたことを特徴とするレバー変位拡大機構、であ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】基体の固定部は、該基体の中心軸
方向に形成された収容部を備えている。この収容部に該
中心軸方向に変位するアクチュエータ素子を収納し、該
アクチュエータ素子の先端でレバーの力点を押圧する。
このアクチュエータ素子として、例えば、圧電、電歪、
磁歪などの素子が用いられる。
方向に形成された収容部を備えている。この収容部に該
中心軸方向に変位するアクチュエータ素子を収納し、該
アクチュエータ素子の先端でレバーの力点を押圧する。
このアクチュエータ素子として、例えば、圧電、電歪、
磁歪などの素子が用いられる。
【００１２】このレバーの力点の上側には支点ヒンジが
設けられ、又、その下側には折り曲げ板ばねで形成した
作用点ヒンジが設けられている。支点ヒンジは、前記収
容部の上側周壁に連結され、又、作用点ヒンジは前記収
容部の下側周壁に連結されている。
設けられ、又、その下側には折り曲げ板ばねで形成した
作用点ヒンジが設けられている。支点ヒンジは、前記収
容部の上側周壁に連結され、又、作用点ヒンジは前記収
容部の下側周壁に連結されている。
【００１３】このレバーの後端部には、出力変位部が形
成されている。この出力変位部は、基体の中心軸に直交
する方向に形成されている。
成されている。この出力変位部は、基体の中心軸に直交
する方向に形成されている。
【００１４】このレバー変位拡大機構では、アクチュエ
ータ素子の発生する振動的変位及び力（変位力）は、レ
バーの力点に加えられる。そうすると、その変位及び力
は、てこの原理によりレバーの作用点ヒンジに拡大され
て伝達され、該出力変位部を支点を中心として引き上げ
るので、該出力変位部は、基体の中心軸と直角方向に変
位する。
ータ素子の発生する振動的変位及び力（変位力）は、レ
バーの力点に加えられる。そうすると、その変位及び力
は、てこの原理によりレバーの作用点ヒンジに拡大され
て伝達され、該出力変位部を支点を中心として引き上げ
るので、該出力変位部は、基体の中心軸と直角方向に変
位する。
【００１５】
【実施例】この発明の実施例を図１、図２により説明す
る。フライス加工、放電加工等により、一枚の方形状板
体、例えば、ステンレス製基体１の後端部に出力変位部
１２を形成し、その反対側にアクチュエータ素子３の収
容部４を形成する。
る。フライス加工、放電加工等により、一枚の方形状板
体、例えば、ステンレス製基体１の後端部に出力変位部
１２を形成し、その反対側にアクチュエータ素子３の収
容部４を形成する。
【００１６】前記出力変位部１２の中心線は、基体１の
中心軸１Ｃに直交する対称軸３Ｃ上に位置する。前記収
容部４は、底部４ｅ、と周壁４ｇ、４ｈとを備えてい
る。この周壁４ｇは固定部８の上側に設けられ、周壁４
ｈは固定部８の下側に設けられている。
中心軸１Ｃに直交する対称軸３Ｃ上に位置する。前記収
容部４は、底部４ｅ、と周壁４ｇ、４ｈとを備えてい
る。この周壁４ｇは固定部８の上側に設けられ、周壁４
ｈは固定部８の下側に設けられている。
【００１７】次に、放電加工やレーザ加工等によりヒン
ジ溝６ａ、溝６ｂを形成し、収容部４を有する固定部８
と、後端部に出力変位部が設けられているレバー９と、
中心軸１Ｃを介して対向するレバー９の支点ヒンジ１６
と作用点ヒンジである折曲げ板ばね１７と、を形成す
る。折曲げ板ばね１７は必要に応じて適宜その形状、ば
ね定数などが選択される。
ジ溝６ａ、溝６ｂを形成し、収容部４を有する固定部８
と、後端部に出力変位部が設けられているレバー９と、
中心軸１Ｃを介して対向するレバー９の支点ヒンジ１６
と作用点ヒンジである折曲げ板ばね１７と、を形成す
る。折曲げ板ばね１７は必要に応じて適宜その形状、ば
ね定数などが選択される。
【００１８】この支点ヒンジ１６は、薄板状でばね性を
持つ。このレバー９のアクチュエータ素子３の当接点、
即ち、力点１８と支点ヒンジ１６との間隔はＬ1に形成
され、レバー９の支点ヒンジ１６と対称軸３Ｃとの間隔
はＬ2に形成され、このレバー９ａ、９ｂのレバー比は
Ｌ2／Ｌ1である。
持つ。このレバー９のアクチュエータ素子３の当接点、
即ち、力点１８と支点ヒンジ１６との間隔はＬ1に形成
され、レバー９の支点ヒンジ１６と対称軸３Ｃとの間隔
はＬ2に形成され、このレバー９ａ、９ｂのレバー比は
Ｌ2／Ｌ1である。
【００１９】従って、このレバー９によりアクチュエー
タ素子３の変位はＬ2／Ｌ1倍に拡大されることになる。
タ素子３の変位はＬ2／Ｌ1倍に拡大されることになる。
【００２０】収容部４にアクチュエータ素子３を収容さ
せるが、このアクチュエータ素子３として、例えば、圧
電、電歪、磁歪などの素子が用いられる。
せるが、このアクチュエータ素子３として、例えば、圧
電、電歪、磁歪などの素子が用いられる。
【００２１】次に、本実施例の作動について説明する。
アクチュエータ素子３に電圧を印加すると、中心軸１Ｃ
方向、即ち、左右方向外側に伸び、発生変位および力が
レバー９の力点１８に伝達される。
アクチュエータ素子３に電圧を印加すると、中心軸１Ｃ
方向、即ち、左右方向外側に伸び、発生変位および力が
レバー９の力点１８に伝達される。
【００２２】レバー９の力点１８に伝達された前記発生
変位は、支点ヒンジ１６を支点としててこの原理により
作用点ヒンジである折曲げ板ばね１７を拡大変位させ
る。この折曲げ板ばね１７の反力は、アクチュエータ素
子３に予圧力を与えて該素子３を保護する効果があり、
該拡大機構が１８０゜回転した場合の保護作用も備えて
いる。
変位は、支点ヒンジ１６を支点としててこの原理により
作用点ヒンジである折曲げ板ばね１７を拡大変位させ
る。この折曲げ板ばね１７の反力は、アクチュエータ素
子３に予圧力を与えて該素子３を保護する効果があり、
該拡大機構が１８０゜回転した場合の保護作用も備えて
いる。
【００２３】作用点ヒンジ１７の変位により、レバー９
は支点ヒンジ１６の囲りで回転し、前記発生変位及び力
を拡大しながらレバー９の後端部９Ａを矢印Ａ20方向に
引き上げる。この後端部９Ａが引き上げられると、出力
変位部１２が同方向に変位する。
は支点ヒンジ１６の囲りで回転し、前記発生変位及び力
を拡大しながらレバー９の後端部９Ａを矢印Ａ20方向に
引き上げる。この後端部９Ａが引き上げられると、出力
変位部１２が同方向に変位する。
【００２４】レバー９のレバー比をＬ2／Ｌ1、とすれ
ば、変位はアクチュエータ素子３の変位に対してＬ2／
Ｌ1に比例した値となり、例えば、アクチュエータ素子
３の発生変位１０ミクロンに対して出力変位部での変位
を数１０ミクロンとすることができる。
ば、変位はアクチュエータ素子３の変位に対してＬ2／
Ｌ1に比例した値となり、例えば、アクチュエータ素子
３の発生変位１０ミクロンに対して出力変位部での変位
を数１０ミクロンとすることができる。
【００２５】前記印加電圧を零にすると、アクチュエー
タ素子３は元の状態に戻るとともに、前記出力変位部１
２はヒンジのばね力により復元する。
タ素子３は元の状態に戻るとともに、前記出力変位部１
２はヒンジのばね力により復元する。
【００２６】この発明の実施例は上記に限定されるもの
ではなく、例えば、自動車、航空機等の軸受等の精密加
工、顕微鏡等の測定器具、非球面加工機、精密位置決め
用微動ステージ等にも利用することができる。
ではなく、例えば、自動車、航空機等の軸受等の精密加
工、顕微鏡等の測定器具、非球面加工機、精密位置決め
用微動ステージ等にも利用することができる。
【００２７】
【発明の効果】この発明は、以上の様に構成したので従
来例と異なり、出力変位部がアクチュエータ素子の変位
方向と直角方向に変位する。又、出力変位方向の外形サ
イズをコンパクトにすることができる。更に、機構全体
を一体型ヒンジ構造にしているので、出力変位部でも大
きな力を取り出すことができ、又、該出力変位部に外部
負荷を直接取りつけることができる。
来例と異なり、出力変位部がアクチュエータ素子の変位
方向と直角方向に変位する。又、出力変位方向の外形サ
イズをコンパクトにすることができる。更に、機構全体
を一体型ヒンジ構造にしているので、出力変位部でも大
きな力を取り出すことができ、又、該出力変位部に外部
負荷を直接取りつけることができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す平面図である。
３ アクチュエータ素子 ８ 固定部 ９ レバー １２ 出力変位部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜沢 高吉 東京都新宿区市谷田町３丁目25番地
Claims (3)
- 【請求項１】アクチュエータ素子と；該アクチュエータ
素子の変位を伝達し拡大すると共に、該アクチュエータ
素子の変位を該素子の変位方向と直交する方向に変換す
る一体成形されたレバー及びヒンジと；を有することを
特徴とするレバー変位拡大機構。 - 【請求項２】アクチュエータ素子の後端を支持する固定
部と；該アクチュエータ素子の先端に当接し、かつ、該
アクチュエータ素子の変位力を受ける力点を有するレバ
ーと；該固定部の上側と該レバーの力点より上側とを連
結する支点ヒンジと；該固定部の下側と該レバーの力点
より下側とを連結する作用点ヒンジと；該レバーの後端
部に形成され、かつ、該アクチュエータ素子の変位方向
と直交する方向に変位する出力変位部と；を備えたこと
を特徴とするレバー変位拡大機構。 - 【請求項３】基体の中心軸方向に形成された収容部を有
する固定部と；該収容部に収納され、かつ、該中心軸方
向に変位するアクチューエータ素子と；該アクチュエー
タ素子の先端に当接し、かつ、該アクチュエータ素子の
変位力を受ける力点を有するレバーと；該固定部の上側
と該レバーの力点より上側とを連結する支点ヒンジと；
該固定部の下側と該レバーの力点より下側とを連結する
折曲げ板ばねと；該レバーの後端部に形成され、かつ、
該アクチュエータ素子の変位方向と直交する方向に変位
する出力変位部と；を備えたことを特徴とするレバー変
位拡大機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00664097A JP3809624B2 (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | レバー変位拡大機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00664097A JP3809624B2 (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | レバー変位拡大機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10201256A true JPH10201256A (ja) | 1998-07-31 |
| JP3809624B2 JP3809624B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=11643976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00664097A Expired - Fee Related JP3809624B2 (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | レバー変位拡大機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3809624B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002535156A (ja) * | 1999-01-26 | 2002-10-22 | ウエストウインド エアー ベアリングス リミテッド | 高速ドリル・ホルダー |
| JP2007154965A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Shimadzu Corp | 変位拡大機構 |
| EP1512888A3 (en) * | 2003-09-05 | 2009-12-02 | Sony Corporation | Lever-arm displacement-increasing device |
| CN110504861A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-11-26 | 包头稀土研究院 | 二级微位移放大机构及其放大方法 |
| CN113941899A (zh) * | 2021-05-18 | 2022-01-18 | 齐鲁工业大学 | 一种快刀伺服装置及其在高速高精度曲面加工中的应用 |
-
1997
- 1997-01-17 JP JP00664097A patent/JP3809624B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101051547B1 (ko) | 2003-09-05 | 2011-07-22 | 소니 주식회사 | 레버 아암 변위 확대 장치 |
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