JPH1127962A - 積層型アクチュエータおよび移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発生力と変位量とを段階的に調整することが
できる積層型アクチュエータと、同積層型アクチュエー
タを用いた変速可能な移動装置とを提供すること。 【解決手段】 本発明の積層型アクチュエータでは、圧
電バイモルフ１Ａ〜１Ｈが八枚、同軸に積層されてい
る。同バイモルフの中央部には、隣り合うバイモルフの
を連結する中央連結部材２と押圧力だけを伝える中央当
接部材４とが交互に接合されている。同バイモルフの外
周部には、隣り合うバイモルフのを連結する外周連結部
材３と押圧力だけを伝える外周当接部材５とが交互に接
合されている。全バイモルフが同一方向に変位すると、
八枚分の発生力を生じる。逆に各バイモルフが互い違い
に変位すると、中央連結部材２と外周連結部材３とは交
互に配設されているので、八枚分の変位量を生じる。か
ように二段階での変速動作が可能であるから、本アクチ
ュエータを駆動源とする移動装置は変速機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電バイモルフな
どの平面変形素子が複数枚積層されて伸縮動作を行う積
層型アクチュエータの技術分野と、同積層型アクチュエ
ータを駆動源とする移動装置の技術分野に属する。要約
すれば、本発明はマイクロマシンの技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】顕微鏡の焦点調節機構やマイクロマシン
の移動機構などの応用において、小型でありながら変位
量（ストローク）と発生力との両方が大きいアクチュエ
ータが希求されている。この課題に対して、発明者らは
積層型圧電アクチュエータを何種類か発明し、同一出願
人の下で出願してきた。たとえば、特開平９−３７５７
１号公報（従来技術１）には発生力が大きい積層型圧電
アクチュエータが開示されており、特開平７−１９３２
９０号公報（従来技術２）にはストロークが大きな積層
型圧電アクチュエータが開示されている。

【０００３】しかしながら、両従来技術のいずれにおい
ても、次のように一長一短があり、大きい発生力と長大
なストロークとを切り替えて発揮することができなかっ
た。すなわち、従来技術１の積層型圧電アクチュエータ
では、圧電バイモルフが複数枚積層されて、全ての圧電
バイモルフの中央部が中央連結部材で連結され、全ての
圧電バイモルフの外周部が外周連結部材により連結され
ていた。それゆえ、この積層型圧電アクチュエータによ
れば、発生力は積層枚数倍に増大するが、ストロークは
単一の圧電バイモルフから増えることはなかった。

【０００４】一方、従来技術２の積層型圧電アクチュエ
ータでは、圧電ユニモルフが交互に対向して配設され、
各圧電ユニモルフの中央部と外周部とが互い違いに連結
されていた。それゆえ、この積層型圧電アクチュエータ
によれば、ストロークは圧電ユニモルフの積層枚数倍に
増大するが、発生力は単一の圧電ユニモルフから増える
ことはなかった。

【０００５】それゆえ、前述のいずれの積層型アクチュ
エータを駆動源として用いても、発生力は小さくとも高
速移動ができる機能と、移動速度は小さくとも発生力が
大きい移動機能（または輸送能力）とを兼備した変速可
能な移動装置を実現することができなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、発生
力と変位量（ストローク）とを段階的に調整することが
できる積層型アクチュエータと、同積層型アクチュエー
タを用いた変速可能な移動装置とを提供することを解決
すべき課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために、発明者らは以下の手段を発明
した。 ［積層型アクチュエータ］ （第１手段）本発明の第１手段は、請求項１記載の積層
型アクチュエータである。

【０００８】本手段では、複数枚が同軸に積層された平
面変形素子は、中央連結部材および外周連結部材のうち
少なくとも一方により隣同士が連結されているので、一
つの積層型アクチュエータとして一体の構成を有する。
そして、互いに隣り合う平面変形素子が中央連結部材で
連結されていない部分には、中央当接部材が配設されて
いて両平面変形素子の中央部の間に押圧力だけは伝達さ
れる。一方、互いに隣り合う平面変形素子が外周連結部
材で連結されていない部分には、外周当接部材が配設さ
れていて両平面変形素子の外周部の間に押圧力だけは伝
達される。

【０００９】ここで、中央当接部材と外周当接部材と
は、軸長方向に所定間隔（たとえば、平面変形素子の一
枚毎、二枚毎、三枚毎、・・・）で交互に配設されてい
る。互いに最寄りの中央当接部材と外周当接部材との間
の区間には、中央連結部材および外周連結部材によって
それぞれの中央部および外周部の両方が連結されている
複数枚の平面変形素子が介在していても良い。

【００１０】本手段は以上のように構成されているの
で、発生力と変位量（ストローク）とが互いに異なる複
数種類の運用モードで運用することができる。たとえ
ば、複数枚が積層された平面変形素子の全てを同一の方
向へ変位させると、積層型アクチュエータの一端の中央
部と他端の外周部との間に、平面変形素子の枚数分の発
生力が発生する。なぜならば、外周部では外周連結部材
および外周当接部材が押圧力を上記一端側から他端側へ
伝達し、中央部では中央連結部材および中央当接部材が
押圧力を他端側から一端側へ伝達するからである。ただ
しこの場合には、最大変位量は単独の平面変形素子と同
等にしか得られない。

【００１１】次に、複数の平面変形素子を約半数ずつ軸
長方向の一端側と他端側との二つのグループに分け、一
方のグループの平面変形素子を一方に変位させ、他方の
グループの平面変形素子を他方に変位させたとする。す
ると、本手段の両端の外周部の間では、平面変形素子の
約半数分の発生力が得られ、平面変形素子単体の二倍の
最大変位量が得られる。

【００１２】さらに、複数の平面変形素子を約三等分し
て三つのグループに分け、両端側の二つのグループの平
面変形素子を一方に変位させ、中間部のグループの平面
変形素子を他方に変位させたとする。すると、本手段の
一端の中央部と他端の外周部との間では、平面変形素子
の総積層枚数の約三分の一だけの発生力が得られ、平面
変形素子単体の三倍の最大変位量が得られる。

【００１３】同様に、十分に多数が積層されている平面
変形素子を約ｍ等分してグループ分けし（ｍは自然
数）、互いに隣り合うグループの平面変形素子を互いに
逆方向に変位させたとする。すると、本手段積層型アク
チュエータの両端部の間では、圧電バイモルフの積層枚
数分の総発生力の約ｍ分の１の発生力が得られ、平面変
形素子単体のｍ倍の最大変位量が得られる。

【００１４】最後に、積層されている平面変形素子のそ
れぞれを、隣り合う平面変形素子と互いに逆方向に変位
させたとすると、本手段の積層型アクチュエータの両端
部の間では、平面変形素子単体の積層枚数倍の変位量が
得られ変位量が最大となる。ただし、無変位状態での発
生力は平面変形素子単体と同じになり、以上の作動モー
ドのうち最小の発生力しか得られない。

【００１５】このような発生力と変位量とを段階的に調
整する作用は、最大発生力と最大変位量との積がほぼ一
定であるという点で、多段変速ギヤによく似ている。し
かしながら、多段変速ギヤのような複雑な機械的構成を
必要としない点で、本手段の積層型アクチュエータの方
が簡素であり安価に実施できる。したがって本手段によ
れば、比較的簡素な構成でありかつ安価でありながら、
発生力と変位量とを段階的に調整することが可能な積層
型アクチュエータを提供することができるという効果が
ある。

【００１６】（第２手段）本発明の第２手段は、請求項
２記載の積層型アクチュエータである。本手段では、上
記第１手段において各平面変形素子は圧電バイモルフで
あるから、積層型アクチュエータをかなり小型に構成す
ることができ、熱の発生はわずかでありながら応答性が
良く高速で作動させることができるという効果がある。
さらに、配線の如何と配電の如何とによって、前述の多
様な運用モードで作動させることが容易であるという効
果もある。

【００１７】また、上記第１手段では平面変形素子が圧
電ユニモルフである構成も実施可能ではある。しかし同
構成では、積層型アクチュエータの伸張作用と収縮作用
とが同一特性を発揮できなくなるほか、各種作動モード
での伸縮作用が必ずしも適正に発揮されなくなるという
不都合が生じる。そこで本手段のように平面変形素子が
圧電バイモルフであれば、一方への変形と他方への変形
とが発生力および変位量において互いに同等であるの
で、上記不都合を回避することが可能になるという効果
がある。

【００１８】なお、本手段において、各圧電バイモルフ
の弾性板が導体であり、同じく導体である中央連結部材
および外周連結部材のうち少なくとも一方により互いに
隣り合う圧電バイモルフの弾性板同士が接続される構成
を取ることができる。本構成では、全圧電バイモルフの
弾性板と全ての中央連結部材および外周連結部材とが互
いに導通しているので、そのうち一箇所をアース端子等
に接続することにより配線を簡素化することができる。
したがって本構成によれば、本手段の積層型アクチュエ
ータを、配線が比較的簡素で製造が容易かつ安価にする
ことができるという効果がある。

【００１９】（第３手段）本発明の第３手段は、請求項
３記載の積層型アクチュエータである。本手段では、各
圧電バイモルフは、所定間隔おきに交互に異なる電源端
子との接続手段を有するので、積層された複数の圧電バ
イモルフのうち所定間隔に収まる数の圧電バイモルフの
積層ユニットを構成し、積層ユニット毎の変位方向の制
御が可能である。ここで、各積層ユニット中の圧電バイ
モルフは、互いに中央連結部材および外周連結部材で連
結されており、一体的に作動する。各積層ユニットは、
隣接する積層ユニットとは中央連結部材および外周連結
部材のうち一方で連結されており、中央当接部材および
外周当接部材のうち他の一方で当接している。

【００２０】なお、所定間隔おきに交互に異なる電源端
子との接続手段（表面電極に接続するリード線など）を
有しながら、所定の順番で同一の電源端子と接続されて
いても良い。この配線の順番如何は、どのような作動モ
ードで本手段の積層型アクチュエータを運用すべきかと
の要求によって定まる設計事項である。したがって本手
段によれば、前述の作動モードを必要最小限に限定する
ことにより、配線を共通化して簡略化し、積層型アクチ
ュエータの製造を容易かつ安価にすることができるとい
う効果がある。

【００２１】［移動装置］ （第４手段）本発明の第４手段は、請求項４記載の移動
装置である。本手段では、発生力と変位量とを段階的に
調整することが可能な前述の積層型アクチュエータを駆
動源として有するので、本手段の移動装置にかかってい
る負荷の大小に応じて、移動力と移動速度とを段階的に
調整することができる。

【００２２】たとえば、無負荷状態や負荷が小さい状態
では、発生力は小さくとも変位量が大きい作動モードで
積層型アクチュエータを作動させることにより、本手段
の移動装置は高速で移動することができる。一方、上り
坂で有償荷重（貨物）を運びあげるような負荷が大きい
状態では、逆に変位量は小さくても発生力が大きい作動
モードで積層型アクチュエータを作動させることによ
り、大きい負荷をかけた状態での本手段の移動装置の運
用が可能になる。同様に、中程度の負荷がかかっている
状態では、積層型アクチュエータの発生力および変位量
を中程度に調整することにより、本手段の移動装置は適
当な速度での移動（ないし有償荷重の運搬）が可能であ
る。

【００２３】したがって本手段によれば、負荷の大小に
応じて移動力および移動速度を適正に調整することがで
き、換言すれば変速可能な移動装置を提供することがで
きるという効果がある。 （第５手段）本発明の第５手段は、請求項５記載の移動
装置である。

【００２４】本手段では、積層型アクチュエータの伸縮
作用によって胴体が伸縮するので、これに伴って胴体の
一端に固定されている前脚と他端に固定されている後脚
との間隔が伸縮する。そこで、前脚に内蔵されている電
磁石と後脚に内蔵されている電磁石とに、胴体の伸縮と
同期して適正なタイミングで電流を流せば、壁面を伝わ
って本手段の移動装置が移動することができる。ただ
し、上記壁面は、側壁に限らず床面でも天井でも良いの
であるが、軟磁性体等の磁性材料からなり電磁石の磁力
で吸着できるものとする。

【００２５】具体的には、胴体が収縮している状態（積
層型アクチュエータの不作動状態）で後脚に電磁力を発
生させ、前脚には電磁力を発生させない状態を初期状態
とする。この状態でそのまま胴体を伸張させて前脚を前
進させ、前脚に電磁力を発生させると、胴体の一端に固
定されている前脚は前進した位置で壁面に吸着して固定
される。しかる後、後脚の電磁力をなくしてしまい、積
層型アクチュエータの印加電圧を調整して胴体を収縮さ
せれば、後脚は胴体の他端に固定されているから胴体の
収縮によって前進移動する。胴体が収縮してしまい後脚
の前進が止まったら、後脚に再び電磁力を発生させて壁
面に吸着させる。以後は上記初期状態から同じことを繰
り返せば、本手段の移動装置は尺取り虫が移動するよう
に徐々に前進することができる。

【００２６】後退するときには、以上の説明の前脚と後
脚とを取り替えて作用させれば、前進と同様にして後退
することができる。本手段の移動装置は、同様にして上
り坂でも下り坂でも運用することができ、電磁石による
磁気吸引力が十分に大きければ、垂直な壁面上やオーバ
ハングおよび天井面上をも移動することができる。この
際、軽負荷状態では積層型アクチュエータを変位量が大
きい作動モードで作動させれば、伸縮動作の一サイクル
あたりの移動距離（ピッチ）が大きく取れるので、高速
移動が可能である。逆に、重負荷状態では積層型アクチ
ュエータを発生力が大きい作動モードで作動させれば、
ピッチこそ大きく取れないが、低速でも確実に移動する
ことが可能になる。同様に、中程度の負荷状態では、適
正な程度の発生力を発揮する作動モードで積層型アクチ
ュエータを作動させることにより、ある程度高速での移
動が可能になる。

【００２７】したがって本手段によれば、前述の第４手
段の効果に加えて、前脚および後脚と壁面との間に十分
な磁気吸引力が得られれば、いかなる向きの壁面にでも
沿って確実に前進および後退を行うことができるという
効果がある。 （第６手段）本発明の第６手段は、請求項６記載の移動
装置である。

【００２８】本手段では、荷重センサで移動装置に加わ
る荷重が検知され、その情報に基づいて制御装置が積層
型アクチュエータの発生力および変位量を制御する。す
なわち、人間の判断力では移動装置にかかっている荷重
ないし負荷が不明である場合にも、荷重センサの検知情
報により適正な作動モードで作動するように、制御装置
が積層型アクチュエータを自動的に制御する。

【００２９】それゆえ、積層型圧電アクチュエータの作
動モードを誤って、発生力が負荷に及ばずに移動装置が
移動しなかったり、逆に発生力が大きすぎて移動装置の
移動速度が不要に遅くなってしまったりする不都合が防
止される。したがって本手段によれば、前述の第４手段
の効果に加えて、移動装置にかかる荷重が検知され負荷
の大小に応じて積層型アクチュエータの適正な作動モー
ドが自動的に選ばれるので、移動装置を常に適正な速度
で駆動することが可能になるという効果がある。

【００３０】

【発明の実施の形態および実施例】本発明の積層型アク
チュエータおよび移動装置の実施の形態については、当
業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例で
明確かつ十分に説明する。 ［実施例１］ （実施例１の構成）本発明の実施例１としての積層型ア
クチュエータは、図１（ａ）〜（ｂ）に示すように、圧
電バイモルフ１Ａ〜１Ｈと、中央連結部材２および外周
連結部材３と、中央当接部材４および外周当接部材５
と、各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈへの配線とからなる。

【００３１】圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈは、平面変形素
子であって、八枚が重ねられ同軸に配置されていて中央
部と外周部との間に軸長方向の変位を生じる。八枚の圧
電バイモルフ１Ａ〜１Ｈは、互いに同一の規格で製造さ
れていて互換性があり、後述の圧電板１２（図２参照）
の分極方向も同一方向（図１中の上方向）にそろえられ
ている。

【００３２】中央連結部材２は、ステンレス鋼からなる
所定の長さの円柱体であって、互いに隣り合う各圧電バ
イモルフ１Ａ〜１Ｈの中央部にレーザ溶接で固定されて
おり、同中央部を軸長方向に互いに連結している。一
方、外周連結部材３は、中央連結部材２と同寸のステン
レス鋼からなる部材であって、互いに隣り合う各圧電バ
イモルフ１Ａ〜１Ｈの外周部の四方を軸長方向に互いに
連結している。外周連結部材３と中央連結部材２とは、
各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの一枚を挟んで交互に配設
されている。

【００３３】中央当接部材４は、中央連結部材２と同一
の直径で軸長方向の長さが半分の円筒体であり、二つの
中央当接部材４が対向面Ｔを互いに当接させて、互いに
隣り合う圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの中央部で軸長方向
に押圧力を伝達する。そして各一対の中央連結部材２
は、互いに背向する面を互いに隣り合う圧電バイモルフ
１Ａ〜１Ｈの中央部に当接させてレーザ溶接で固定され
ている。

【００３４】一方、外周当接部材５は、中央当接部材４
と同寸のステンレス鋼製の円筒体部材であり、二つの外
周当接部材５が対向面Ｔを互いに当接させて、互いに隣
り合う圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの四方の外周部で軸長
方向に押圧力を伝達する。そして、各一対の外周連結部
材３は、互いに背向する面を互いに隣り合う圧電バイモ
ルフ１Ａ〜１Ｈの四方の外周部に当接させてレーザ溶接
で固定されている。

【００３５】互いに隣り合う圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈ
の中央部が一対の中央当接部材４を介して互いに当接す
る軸長方向の位置では、圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの四
方の外周部は、四つの外周連結部材３によりそれぞれ連
結されている。逆に、互いに隣り合う圧電バイモルフ１
Ａ〜１Ｈの四方の外周部が四対の外周当接部材５を介し
て互いに当接する軸長方向の位置では、圧電バイモルフ
１Ａ〜１Ｈの中央部は、中央連結部材２により互いに連
結されている。

【００３６】すなわち、中央連結部材２と外周連結部材
３とは、圧電バイモルフ１Ｂ〜１Ｇの一枚を挟んで軸長
方向に所定間隔で交互に配設されている。同様に、一対
の中央当接部材４と一対の外周当接部材５とは、圧電バ
イモルフ１Ｂ〜１Ｇの一枚を挟んで軸長方向に所定間隔
で交互に配設されている。換言すれば、本実施例の積層
型圧電アクチュエータの中央部では、四対の中央当接部
材４と三つの中央連結部材２とが、圧電バイモルフ１Ｂ
〜１Ｇの一枚を挟んで交互に配設され、同軸的に並んで
いる。同様に、本実施例の積層型圧電アクチュエータの
四方の外周部では、それぞれ四つの外周連結部材３と三
対の外周当接部材５とが、圧電バイモルフ１Ｂ〜１Ｇの
一枚を挟んで交互に配設され、同軸的に並んでいる。

【００３７】なお、本実施例の積層型圧電アクチュエー
タの軸長方向の両端部は、それぞれ圧電バイモルフ１Ａ
および１Ｈによって形成されているが、応用目的に応じ
て、圧電バイモルフ１Ａおよび１Ｈにそれぞれアタッチ
メント等を適宜接合するを得る。図２に示すように、各
圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈは、それぞれ一枚のステンレ
ス鋼製の円盤状の弾性板１１と、弾性板１１の両面に接
合されているリング状の圧電板１２と、各圧電板１２の
表面にそれぞれ形成されている表面電極１３とから構成
されている。各圧電板１２は、図示のように同一方向に
分極されたＰＺＴ製のリング状の板材であり、それぞれ
弾性板１１の両面に接合されて形成されている。

【００３８】そして、中央部の中央連結部材２および四
方に配設された四本の外周連結部材３は、それぞれレー
ザ溶接により各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの弾性板１１
に接合されている。それゆえ、各圧電バイモルフ１Ａ〜
１Ｈの弾性板１１と内周連結部材２と外周連結部材３と
は互いに導通しており、再び図１（ｂ）および図２に示
すように、アース端子Ｅに接続されて接地されている。

【００３９】各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの両表面電極
１３は、再び図１（ｂ）に示すように、所定間隔おきに
交互に異なる電源端子Ａ，Ｂとの接続手段を有する。す
なわち、各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの両表面電極１３
は、リード線により、一枚おきの交互に電源端子Ａと電
源端子Ｂとに接続されている。具体的には、圧電バイモ
ルフ１Ｂ，１Ｄ，１Ｆ，１Ｈの各両表面電極１３は電源
端子Ａに接続されており、圧電バイモルフ１Ａ，１Ｃ，
１Ｅ，１Ｇの各両表面電極１３は電源端子Ｂに接続され
ている。

【００４０】それゆえ、電源端子ＡまたはＢに所定の電
圧が印加されると、各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの両表
面電極１３と弾性板１１との間に所定の強度の電界が発
生する。その結果、両圧電板１２のうち一方は面内方向
に伸張し他方は面内方向に収縮するので、各圧電バイモ
ルフ１Ａ〜１Ｈは曲率を持って軸対称に反り、中央部と
外周部との間に軸長方向の変位が生じる。

【００４１】（実施例１の作用効果）本実施例の積層型
圧電アクチュエータは、以上のように構成されているの
で、以下のような作用効果を発揮する。先ず、本実施例
の積層型圧電アクチュエータが非作動状態にあるときに
は、図３に示すように、積層型アクチュエータは軸長方
向に最短の長さＬで収まっている。この際、両電源端子
Ａ，Ｂの電位はいずれもゼロ（アース端子Ｅの地電位と
同電位）であるから、圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈのいず
れも変形しておらず中央部と外周部との間で変位がな
い。それゆえ、全ての中央当接部材４のそれぞれの対の
対向面（対向する端面）Ｔは、（一対の中央当接部材４
は外周連結部材３と軸長方向に同寸であるから）互いに
軽く当接している。同様に、全ての外周当接部材５のそ
れぞれの対の対向面Ｔは、（一対の外周当接部材５は中
央連結部材２と軸長方向に同寸であるから）互いに軽く
当接している。

【００４２】次に、図４に示すように、作動モード１と
して両電源端子Ａ，Ｂに正の電圧を同電位で印加する
と、八枚が積層された圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの全て
が、中央部を図中上方の同一方向へ変位させる。する
と、積層型アクチュエータの一端（図中上端）の中央部
と他端（図中下端）の外周部との間に、圧電バイモルフ
１Ａ〜１Ｈの八枚分の発生力が発生する。

【００４３】なぜならば、外周部では全ての外周連結部
材３および外周当接部材５が押圧力を一端側から他端側
へ伝達し、中央部では全ての中央連結部材２および中央
当接部材４が押圧力を他端側から一端側へ伝達するから
である。ただしこの場合には、全長はＬ’止まりであっ
て、最大変位量は単独の圧電バイモルフ（１Ａ〜１Ｈの
うちの一枚）と同等にしか得られない。

【００４４】最後に、図５に示すように、作動モード２
として電源端子Ａに正の電圧＋Ｖを印加し逆に電源端子
Ｂに負の電圧−Ｖを印加すると、積層されている圧電バ
イモルフ１Ａ〜１Ｈのそれぞれは、隣り合う圧電バイモ
ルフ１Ａ〜１Ｈと互いに逆方向に変位する。すると、本
実施例の積層型アクチュエータの両端部の中央部の間で
は、全長がＬ”にまで伸張し、圧電バイモルフ１Ａ〜１
Ｈ単体の積層枚数倍すなわち八倍の変位量が得られ変位
量が最大となる。

【００４５】この際、全ての中央当接部材４および外周
当接部材５の対向面Ｔは互いに離間して、両対向面Ｔの
間に圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈ二枚分の変位に相当する
間隔が形成される。ただし、本作動モードでは、無変位
状態での最大発生力は圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈ単体と
同じになり、最小の発生力しか得られない。このような
発生力と変位量とを二段階で調整する作用は、図６に示
すように、最大発生力と最大変位量との積が一定である
という点で、二段変速ギヤによく似ている。しかしなが
ら、二段変速ギヤのような複雑な機械的構成を必要とし
ない点で、本実施例の積層型アクチュエータの方が簡素
であり、より安価に実施できる。

【００４６】したがって本実施例の積層型圧電アクチュ
エータによれば、比較的簡素な構成でありかつ安価であ
りながら、発生力と変位量とを二段階で調整することが
可能になる積層型アクチュエータを提供することができ
るという効果がある。なお、本実施例では、平面変形素
子として圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈが採用されているが
ゆえに得られる次のような付随的な効果もある。

【００４７】第１に、積層型アクチュエータをかなり小
型に構成することができ、熱の発生はわずかでありなが
ら応答性が良く、高速で作動させることができるという
効果がある。第２に、各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの弾
性板１１が導体であり、同じく導体である中央連結部材
２および外周連結部材３のうち一方により、互いに隣り
合う圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの弾性板１１同士が互い
に接続されている。それゆえ、全圧電バイモルフ１Ａ〜
１Ｈの弾性板１１と全ての中央連結部材２および外周連
結部材３とが互いに導通しているので、そのうち一箇所
（たとえば図中下端の中央部）をアース端子Ｅに接続す
ることにより配線を簡素化することができる。したがっ
て本実施例の積層型アクチュエータによれば、配線が比
較的簡素で製造が容易であり、安価に提供できるという
効果がある。

【００４８】（実施例１の変形態様１）本実施例の変形
態様１として、互いに接合している中央連結部材２と中
央当接部材４とを連続した丸棒材で形成し、同様に互い
に接合されている外周連結部材３と外周当接部材５とを
連続した丸棒材で形成した積層型アクチュエータの実施
も可能である。

【００４９】すなわち、本変形態様では、各圧電バイモ
ルフ１Ｂ〜１Ｇの弾性板１１を挟んでレーザ溶接で互い
に接合されている中央連結部材２と中央当接部材４と
が、連続した丸棒材で形成される。当然、各弾性板１１
の中央部には貫通孔が形成されており、上記丸棒材は各
貫通孔に挿入されて嵌合し、各弾性板１１レーザ溶接さ
れている。

【００５０】同様に、各圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの弾
性板１１を挟んで互いに接合されている外周連結部材３
と外周当接部材５とが、連続した丸棒材または角棒材で
形成される。同棒材は、その側面で各弾性板１１の外周
縁に当接し、レーザ溶接で同外周縁に固定されている。
本変形態様の積層型アクチュエータによれば、実施例１
と同等の伸縮作用が得られながら、部品点数とレーザ溶
接箇所とが低減されるので、製作が容易になりコストダ
ウンできるという効果がある。

【００５１】（実施例１の変形態様２）本実施例の変形
態様２として、図７（ａ）〜（ｂ）に部分的に示すよう
に、各一対の中央当接部材４と各一対の外周当接部材５
とが、それぞれ中央連結部材２および外周連結部材３と
同一の円柱体部材４’，５’で代替されている積層型ア
クチュエータの実施が可能である。

【００５２】本変形態様では、当接部材としての各円柱
体部材４’，５’の一端は当該弾性板１１にレーザ溶接
で固定されており、他端は対向面Ｔ’を形成して隣接す
る圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの弾性板１１の表面に対向
または当接している。それゆえ、本変形態様の積層型ア
クチュエータによっても、実施例１の積層型アクチュエ
ータと同等の伸縮作用が得られる。

【００５３】本変形態様によれば、実施例１で中央当接
部材４および外周当接部材５の製造とレーザ溶接にかか
った工数が半減されるので、その分製作が容易になりコ
ストダウンできるという効果がある。 ［実施例２］ （実施例２の構成）本発明の実施例２としての積層型ア
クチュエータは、図８に一作動状態で示すように、リー
ド線の配線以外は実施例１の積層型アクチュエータと同
一の構成である。ただし、リード線のうちアース端子Ｅ
に接続されるものだけは、実施例１と同様である。

【００５４】本実施例において配線が実施例１と異なる
点は、軸長方向の半分で二つのグループにリード線が分
かれているという点である。すなわち、実施例１の端子
Ａに接続されているリード線（図４参照）は、図中上半
部の二つの圧電バイモルフ１Ｈ，１Ｆと端子Ａとを接続
するリード線と、図中下半部の二つの圧電バイモルフ１
Ｄ，１Ｂと端子Ｂとを接続するリード線とに置換されて
いる。同様に、実施例１の端子Ａに接続されているリー
ド線は、図中上半部の二つの圧電バイモルフ１Ｇ，１Ｅ
と端子Ｃとを接続するリード線と、図中下半部の二つの
圧電バイモルフ１Ｃ，１Ａと端子Ｂとを接続するリード
線とに置換されている。それゆえ、本実施例の積層型圧
電アクチュエータでは、図中上半部と下半部とを別個に
制御することが可能である。

【００５５】（実施例２の作用効果）本実施例の積層型
圧電アクチュエータは、以上のように構成されているの
で、以下のような作用効果を発揮する。先ず作動モード
１として、再び図８に示すように、電源端子Ａ〜Ｄの全
てに正の電圧を印加すると、実施例１の作動モード１と
同様に、圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの八枚分の発生力と
一枚分の変位量とが発揮される。

【００５６】次に作動モード２として、図９に示すよう
に、図中上半部の圧電バイモルフ１Ｅ〜１Ｈに接続され
ている電源端子Ａ，Ｄに負の電圧を印加し、図中下半部
の圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｄに接続されている電源端子
Ｂ，Ｃに正の電圧を印加する。すると、図中上半部の圧
電バイモルフ１Ｅ〜１Ｈと図中下半部の圧電バイモルフ
１Ａ〜１Ｄとは、互いに対向して中央部を突出させて変
形し、両端の外周部の間で圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈ二
枚分の変位量が得られる。その際、図中上半部の圧電バ
イモルフ１Ｅ〜１Ｈと図中下半部の圧電バイモルフ１Ａ
〜１Ｄとが互いに一体になって変形するので、圧電バイ
モルフ１Ａ〜１Ｈ四枚分の発生力が得られる。

【００５７】すなわち、上記作動モード２で本実施例の
積層型圧電アクチュエータが運用されれば、前述のよう
に圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈのうち四枚分の発生力と二
枚分の変位量とが発揮される。最後に作動モード３とし
て、図１０に示すように、電源端子Ａ，Ｂに正の電圧を
印加し電源端子Ｃ，Ｄに負の電圧を印加すると、圧電バ
イモルフ１Ａ〜１Ｈに互い違いに正負の電圧が印加され
る。この印加電圧の状態は実施例１の作動モード２と同
様であるから、本作動モードでも実施例１の作動モード
２と同様に、圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの八枚分の変位
量と一枚分の発生力とが発揮される。

【００５８】このような発生力と変位量とを三段階で調
整する作用は、図１１に示すように、最大発生力と最大
変位量との積が一定であるという点で、三段変速ギヤに
よく似ている。しかしながら、三段変速ギヤのような複
雑な機械的構成を必要としない点で、本実施例の積層型
アクチュエータの方が簡素であり、より安価に実施でき
る。

【００５９】したがって本実施例の積層型圧電アクチュ
エータによれば、比較的簡素な構成でありかつ安価であ
りながら、発生力と変位量とを三段階で調整することが
可能になる積層型アクチュエータを提供することができ
るという効果がある。なお、本実施例でも、平面変形素
子として圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈが採用されているの
で、実施例１と同様な付随的な効果がある。

【００６０】（実施例２の変形態様）本実施例の積層型
圧電アクチュエータについても、前述の実施例１の変形
態様１および変形態様２と同様な変形態様の実施が可能
であり、それぞれ実施例１の各変形態様と同様な作用効
果が得られる。 ［実施例３］ （実施例３の構成）本発明の実施例３としての積層型ア
クチュエータの構成は、図１２に示すように、八枚の圧
電バイモルフ１Ａ〜１Ｈが積層されている点では実施例
１と同様である。しかし、中央連結部材２と中央当接部
材４との軸長方向の配置が実施例１と異なっており、同
様に外周連結部材３と外周当接部材５との軸長方向の配
置が実施例１と異なっている。

【００６１】すなわち、中央連結部材２は中間部で三つ
連続して配設されており、外周連結部材３は両端部で三
つ連続して配設されている。ただし、互いに隣り合う圧
電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの中央部が中央当接部材４で当
接する位置では、外周部は外周連結部材３により連結さ
れている点では、実施例１と同様である。また、互いに
隣り合う圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの外周部が外周当接
部材５で当接する位置では、中央部は中央連結部材２に
より連結されている点でも、実施例１と同様である。さ
らに、中央当接部材４と外周当接部材５とは、軸長方向
に所定間隔で交互に配設されている点も、中間に挟まれ
ている圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの数が一枚から二枚に
増えている点を除いて、実施例１と同様である。

【００６２】換言すると、本実施例の積層型圧電アクチ
ュエータは、圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈのうち二枚ずつ
が一組になった積層ユニットＵ１〜Ｕ４が四つ積層され
て構成されている。すなわち、積層ユニット１は圧電バ
イモルフ１Ａ，１Ｂを含み、積層ユニット２は圧電バイ
モルフ１Ｃ，１Ｄを含み、積層ユニット３は圧電バイモ
ルフ１Ｅ，１Ｆを含み、積層ユニット４は圧電バイモル
フ１Ｇ，１Ｈを含んでいる。

【００６３】各積層ユニットＵ１〜Ｕ４の圧電バイモル
フ１Ａ〜１Ｈ二枚は、それぞれ互いに中央連結部材２お
よび外周連結部材３で連結されているので、各積層ユニ
ットＵ１〜Ｕ４はそれぞれ一体に変形する。すなわち各
積層ユニットＵ１〜Ｕ４は、それぞれ圧電バイモルフ１
Ａ〜１Ｈ二枚分の発生力と一枚分の変位量とを発揮す
る。

【００６４】これに伴い、本実施例のリード線の配線も
実施例１と異なっているが、リード線のうちアース端子
Ｅに接続されるものだけは、実施例１と同様である。本
実施例の配線では、電源端子Ａに接続されているリード
線は積層ユニットＵ２，Ｕ４に接続されており、電源端
子Ｂに接続されているリード線は積層ユニットＵ１，Ｕ
３に接続されている。

【００６５】（実施例３の作用効果）本実施例の積層型
圧電アクチュエータは、以上のように構成されているの
で、以下のような作用効果を発揮する。先ず作動モード
１として、図１３に示すように、両電源端子Ａ，Ｂに正
の電圧を印加すると、実施例１の作動モード１と同様
に、圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈの八枚分の発生力と一枚
分の変位量とが発揮される。

【００６６】次に作動モード２として、図１４に示すよ
うに、電源端子Ａに正の電圧を印加し、電源端子Ｂに負
の電圧を印加すると、互いに隣り合う積層ユニットＵ１
〜Ｕ４は互いに対向または背向して変位を生じる。その
際、二対の中央当接部材４および一対の外周当接部材５
は、対向面Ｔを圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈ二枚分の変位
量だけ離間させて対向している。

【００６７】上記作動モード２で本実施例の積層型圧電
アクチュエータが運用されれば、圧電バイモルフ１Ａ〜
１Ｈ二枚分の発生力と四枚分の変位量とが発揮される。
このような発生力と変位量とを二段階で調整する作用
は、図１５に示すように、最大発生力と最大変位量との
積が一定であるという点で、二段変速ギヤによく似てい
る。しかしながら、二段変速ギヤのような複雑な機械的
構成を必要としない点で、本実施例の積層型アクチュエ
ータの方が簡素であり、より安価に実施できる。

【００６８】したがって本実施例の積層型圧電アクチュ
エータによれば、比較的簡素な構成でありかつ安価であ
りながら、発生力と変位量とを二段階で調整することが
可能になる積層型アクチュエータを提供することができ
るという効果がある。なお、再び図１５に示すように、
本実施例の作動状態２は実施例１の作動モード２（図６
参照）とは異なるので、本実施例の積層型圧電アクチュ
エータは実施例１よりも中低速での作動に好適である。

【００６９】また、本実施例でも、平面変形素子として
圧電バイモルフ１Ａ〜１Ｈが採用されているので、実施
例１と同様な付随的な効果がある。 （実施例３の変形態様）本実施例の積層型圧電アクチュ
エータについても、前述の実施例１の変形態様１および
変形態様２とほぼ同様な変形態様の実施が可能であり、
それぞれ実施例１の各変形態様とほぼ同様な作用効果が
得られる。

【００７０】［実施例４］ （実施例４の構成）本発明の実施例４としての移動装置
は、図１６（ａ）〜（ｂ）に示すように、鋼管等の孔内
の内周壁面Ｗに沿って移動する孔内移動体であり、胴体
６と前脚７１および後脚７２とから構成されている。

【００７１】胴体６は、駆動源として実施例１の積層型
アクチュエータを内蔵して保持しており、同積層型アク
チュエータの伸縮作用によって先端と後端と間の長さが
伸縮する。すなわち、図１７（ａ）〜（ｂ）に示すよう
に、胴体６の前端部は、ステンレス鋼製で略円盤状の前
端部材６１で構成されており、胴体６の後端部も同様
に、ステンレス鋼製で略円盤状の後端部材６２で構成さ
れている。前端部材６１の外周面と後端部材６２の外周
面とは、比較的薄いシリコンゴム製のベローズ６３で気
密に接続されているので、前端部材６１と後端部材６２
との間隔は所定の範囲で伸縮自在である。

【００７２】胴体６は、前端部材６１および後端部材６
２とベローズ６３とで密封されている内部空間に、駆動
源として実施例１の積層型アクチュエータ１００を内蔵
している。前端部材６１の中央部には後方に突出した突
起があって、前端部材６１は同突起の後端部で積層型ア
クチュエータ１００の先端の圧電バイモルフの中央部に
レーザ溶接で接合されている（前端部材６１には、レー
ザビームを通すための貫通孔が複数個形成されている
が、同貫通孔は前脚７１との接合により全て封止され
る）。一方、後端部材６２の外周部には前方に突出した
リング状の突条があって、後端部材６２は同突条で積層
型アクチュエータ１００の後端の圧電バイモルフの外周
部にレーザ溶接で固定されている。それゆえ、前端部材
６１と後端部材６２とは積層型アクチュエータ１００に
よって力学的に接合されており、前端部材６１と後端部
材６２との間隔は積層型アクチュエータ１００の伸縮動
作に伴って伸縮する。

【００７３】さて、再び図１６（ａ）に示すように、前
脚７１は、胴体６の先端に固定されており、電磁石を内
蔵していて磁気吸引力により壁面Ｗに吸着することがで
きる。後脚７２は、胴体６の後端に固定されており、前
脚７１と同様に、電磁石を内蔵していて磁気吸引力によ
り壁面Ｗに吸着することができる。積層型アクチュエー
タへの駆動電源と前脚７１の電磁石および後脚７２の電
磁石にそれぞれ通電する電磁石電源とは、一つのケース
に収容されて図示しない孔外に配置されている。上記駆
動電源と上記電磁石電源とは、互いに同期を取りなが
ら、同じく図示しないリード線により孔内移動体に給電
している。

【００７４】（実施例４の作用）本実施例の移動装置
は、以上のように構成されているので、以下のような作
用効果を発揮する。図１８（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、本実施例の移動装置は、胴体６の伸縮作用と同作用
に同期した前脚７１および後脚７２の電磁石のオン／オ
フ作用とにより、孔内の壁面Ｗに沿って前進および後退
することができる。

【００７５】具体的には、先ず図１８（ａ）に示すよう
に、胴体６が収縮している状態（積層型アクチュエータ
１００の不作動状態）で後脚７２に電磁力を発生させ、
前脚７１には電磁力を発生させない状態を初期状態とす
る。次に図１８（ｂ）に示すように、この状態でそのま
ま胴体６を伸張させて前脚７１を前進させ、前脚７１に
電磁力を発生させると、胴体６の前端に固定されている
前脚７１は前進した位置で壁面Ｗに吸着して固定され
る。しかる後、後脚７２の電磁力をなくしてしまい、積
層型アクチュエータ１００の印加電圧を調整して（たと
えば逆電圧をかけて）胴体６を収縮させれば、図１８
（ｃ）に示すように、後脚７２は胴体６の後端に接合さ
れているから胴体６の収縮によって前進移動する。胴体
６が収縮してしまい後脚７２の前進が止まったら、後脚
７２に再び電磁力を発生させて壁面Ｗに吸着させる。以
後は上記初期状態から同じことを繰り返せば、本実施例
の移動装置は尺取り虫が移動するように徐々に前進する
ことができる。

【００７６】後退するときには、以上の説明の前脚７１
と後脚７２とを取り替えて作用させれば、前進と同様に
して後退することができる。本実施例の移動装置は、同
様にして上り坂でも下り坂でも運用することができる。
ところで、本実施例の移動装置は、運搬する有償荷重
（ペイロード）がなく登坂状態にもない軽負荷状態で
は、再び図１７（ｂ）に示すように、積層型アクチュエ
ータ１００を作動モード２で伸縮作動させる。すると、
最大変位量（ストローク）が圧電バイモルフ七枚分（後
端の一枚は伸縮作用に関与しない）と非常に大きく得ら
れるので、伸縮動作の一サイクルでの前進のピッチが大
きく取れ、高速移動が可能になる。

【００７７】逆に、本実施例の移動装置は、図１９に示
すように重い有償荷重Ｐの運搬中で登坂状態にある重負
荷状態では、前述の軽負荷状態とは積層型アクチュエー
タ１００の作動モードを変更して運用される。すなわ
ち、再び図１７（ａ）に示すように、積層型アクチュエ
ータ１００を作動モード１で伸縮作動させる。すると、
変位量すなわち前進のピッチこそ小さくなるが、発生力
は圧電バイモルフ八枚分と非常に大きく得られるので、
強力な力で有償荷重Ｐを押し上げながら登坂することが
可能になる。もちろん、前脚７１および後脚７２の電磁
石は、十分に強力な磁気吸引力で壁面Ｗに吸着し、有償
荷重Ｐを押し上げるに足りる静摩擦力を壁面Ｗとの間に
発生させている。

【００７８】したがって、本実施例の移動装置によれ
ば、負荷状態の如何によって積層型アクチュエータ１０
０の作動モードを切替えることにより、軽負荷状態では
高速移動が可能であり、重負荷状態では低速でも確実な
移動が可能になるという効果がある。すなわち、本実施
例の移動装置によれば二段階で変速が可能であり、軽負
荷状態でのトップスピードを高く保ちながら、運用可能
な負荷状態の範囲が拡がるという効果がある。

【００７９】（実施例４の変形態様１）本実施例の変形
態様１として、積層型アクチュエータ１００を実施例２
または実施例３の積層型アクチュエータで代替した移動
装置の実施が可能である。いずれの場合にも、それぞれ
の積層型アクチュエータの特性を反映した移動装置の移
動特性が発揮される。

【００８０】（実施例４の変形態様２）本実施例の変形
態様２として、電磁石を内蔵した前脚７１および後脚７
２に代えて、バネ弾性力を調整して壁面Ｗとの摩擦力を
調整する脚や、後方に向かって植毛された摩擦力の異方
性を持つ脚などを有する移動装置の実施が可能である。
それぞれの脚の特性によって、本変形態様の移動装置は
様々な特性を発揮することができる。

【００８１】［実施例５］ （実施例５の構成）本発明の実施例５としての移動装置
は、図２０に示すように、前述の実施例４と同様に孔内
移動体であって、実施例４と同一の前脚７１および後脚
７２と胴体６とを有する。本実施例の移動装置が実施例
４と異なる点は、前脚７１の前端面に荷重センサとして
のロードセル８が接合されている点と、ロードセル８の
出力を検知する制御装置９を孔外に有する点とである。

【００８２】すなわち、ロードセル８は、本実施例の移
動装置の先端部に装着されていて、本移動装置が運搬す
る有償荷重Ｐにより本移動装置に加わる荷重を検知する
荷重センサである。制御装置９は、ロードセル８で検知
される荷重に基づいて、積層型アクチュエータ１００
（図１７（ａ）〜（ｂ）参照）を適正な作動モードで伸
縮作動させ、積層型アクチュエータ１００の発生力およ
び変位量を制御する。

【００８３】（実施例５の作用効果）本実施例の移動装
置は、以上のように構成されているので、以下のような
作用効果を発揮する。本実施例の移動装置では、荷重セ
ンサとしてのロードセル８で本移動装置に加わる荷重が
検知され、その情報に基づいて制御装置９が積層型アク
チュエータ１００の発生力および変位量を制御する。す
なわち、運用者たる人間には本移動装置にかかっている
荷重ないし負荷が不明である場合にも、ロードセル８の
検知情報により適正な作動モードで作動するように、制
御装置９が積層型アクチュエータ１００を自動的に制御
する。

【００８４】それゆえ、積層型圧電アクチュエータ１０
０の作動モードを誤って、発生力が負荷に及ばずに本移
動装置が移動しなかったり、逆に発生力が大きすぎて本
移動装置の移動速度が無用に遅くなってしまったりする
不都合が防止される。したがって本実施例の移動装置に
よればさらに、本移動装置にかかる荷重が検知され負荷
の大小に応じて積層型アクチュエータ１００の適正な作
動モードが自動的に選ばれるので、本移動装置を常に適
正な速度で移動させることが可能になるという効果があ
る。

【００８５】（実施例５の変形態様１）本実施例の変形
態様１として、ロードセル８に代えて、歪みゲージや所
定の押圧力で切り替わるスイッチなどを採用した移動装
置の実施も可能である。また、ロードセル８の他に、半
導体加速度計などのセンサチップをも装備した移動装置
の実施も可能であり、新たなセンサチップからの情報に
基づいて、積層型アクチュエータ１００をより適正な作
動モードで作動させることができるという効果がある。

【００８６】（実施例５のその他の変形態様）本実施例
の移動装置に関しても、前述の実施例４の変形態様１お
よび変形態様２に相当する各種の変形態様を実施するこ
とが可能であり、同様の作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１としての積層型アクチュエータの構
成を示す組図 （ａ）平面図 （ｂ）側端面図

【図２】 実施例１の圧電バイモルフの構成を示す側端
面図

【図３】 実施例１の積層型アクチュエータの非作動状
態を示す側端面図

【図４】 実施例１の積層型アクチュエータの作動モー
ド１を示す側端面図

【図５】 実施例１の積層型アクチュエータの作動モー
ド２を示す側端面図

【図６】 実施例１としての積層型アクチュエータの伸
張作用を示すグラフ

【図７】 実施例１の変形態様２の積層型アクチュエー
タの構成を示す組図 （ａ）非作動状態での部分側端面図 （ｂ）作動モード２での部分側端面図

【図８】 実施例２の積層型アクチュエータの作動モー
ド１を示す側端面図

【図９】 実施例２の積層型アクチュエータの作動モー
ド２を示す側端面図

【図１０】実施例２の積層型アクチュエータの作動モー
ド３を示す側端面図

【図１１】実施例２としての積層型アクチュエータの伸
張作用を示すグラフ

【図１２】実施例３としての積層型アクチュエータの構
成を示す側端面図

【図１３】実施例３の積層型アクチュエータの作動モー
ド１を示す側端面図

【図１４】実施例３の積層型アクチュエータの作動モー
ド２を示す側端面図

【図１５】実施例３としての積層型アクチュエータの伸
張作用を示すグラフ

【図１６】実施例４としての移動装置の構成を示す組図 （ａ）側面図 （ｂ）後面図

【図１７】実施例４の移動装置の胴体の構成および作用
を示す組図 （ａ）作動モード１での胴体の側端面図 （ｂ）作動モード２での胴体の側端面図

【図１８】実施例４の移動装置の移動作用を示す組図 （ａ）初期状態での側面図 （ｂ）伸張状態での側面図 （ｃ）収縮状態での側面図

【図１９】実施例４としての移動装置の運搬作用を示す
側面図

【図２０】実施例５としての移動装置の構成を示す側面
図

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｈ：圧電バイモルフ（平面変形素子） １１：弾性板 １２：圧電板 １３：表面電極 ２：中央連結部材 ３：外周連結部材 ４，４’：中央当接部材 ５，５’：外周当接部材 Ｔ，Ｔ’：対向面 Ｕ１〜Ｕ４：積層ユニット（圧電
バイモルフ二枚） ６：胴体 ６１：前端部材 ６２：後端部材 ６３：ベローズ １００：積層型アクチュエータ（実施例１のもの） ７１：前脚（電磁石入り） ７２：後脚（同） ８：ロードセル（荷重センサ） ９：制御装置 Ｆ：前進方向 Ｐ：有償荷重 Ｗ：内壁面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数枚が重ねられ同軸に配置されていて中
   央部と外周部との間に軸長方向の変位を生じる平面変形
   素子と、 互いに隣り合う該平面変形素子の該中央部を軸長方向に
   互いに連結している中央連結部材と、 互いに隣り合う該平面変形素子の該外周部を軸長方向に
   互いに連結している外周連結部材と、 互いに隣り合う該平面変形素子の該中央部で軸長方向に
   押圧力を伝達する中央当接部材と、 互いに隣り合う該平面変形素子の該外周部で軸長方向に
   押圧力を伝達する外周当接部材と、を有し、 互いに隣り合う該平面変形素子の該中央部が該中央当接
   部材により互いに当接する位置では、該外周部は該外周
   連結部材により連結されており、 互いに隣り合う該平面変形素子の該外周部が該外周当接
   部材により互いに当接する位置では、該中央部は該中央
   連結部材により連結されており、 該中央当接部材と該外周当接部材とは、軸長方向に所定
   間隔で交互に配設されていることを特徴とする、 積層型アクチュエータ。
2. 【請求項２】各前記平面変形素子は、圧電バイモルフで
   ある、 請求項１記載の積層型アクチュエータ。
3. 【請求項３】各前記圧電バイモルフは、前記所定間隔お
   きに交互に異なる電源端子との接続手段を有する、 請求項２記載の積層型アクチュエータ。
4. 【請求項４】請求項１〜３のうちいずれかに記載の積層
   型アクチュエータを駆動源として有することを特徴とす
   る、 移動装置。
5. 【請求項５】前記積層型アクチュエータを保持してお
   り、該積層型アクチュエータの伸縮作用によって一端と
   他端との間の長さが伸縮する胴体と、 該胴体の該一端に固定され電磁石を内蔵して壁面に吸着
   する前脚と、 該胴体の該他端に固定され電磁石を内蔵して壁面に吸着
   する後脚と、 を有する、 請求項４記載の移動装置。
6. 【請求項６】前記移動装置に加わる荷重を検知する荷重
   センサと、 該荷重センサで検知される該荷重に基づき前記積層型ア
   クチュエータの発生力および変位量を制御する制御装置
   とを有する、 請求項４記載の移動装置。