JPS58146473A

JPS58146473A - 圧電駆動体

Info

Publication number: JPS58146473A
Application number: JP57028647A
Authority: JP
Inventors: 本多　敬介
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-23
Filing date: 1982-02-23
Publication date: 1983-09-01
Also published as: JPH0447556B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、圧電バイモルフの屈曲変位が大きいことを利
用した圧電駆動体に関するものである。

チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電磁器は、圧電率ｄが大き
いため、電圧印加による変位を利用した種々の構造のも
のが実用化されているが、比較的低い電圧で大きい変位
を得るには、厚みが薄く、単位当りの電位を高くでき、
かつステイフネスを小さくできる梯形の圧電バイモルフ
が用いられる。

しかしながら、この圧電バイモルフの先端の圧力Ｆは、ｄｖωｔＦ＝に− （但し、■は印加電圧、ωは幅、ｔは厚さ、ｔは長さ）
で表わされ、圧電バイモルフの幅ωと厚さを大きくしな
ければならず、必然的に先端圧力Ｆが低くなり、他の物
を駆動する力を得ることはできなかった。

本発明は、上記の点を考慮して、剛性体からなる固定板
の両面の周縁部に複数の梯形バイモルフの幅の広い端部
を、幅の狭い端部が中心部に集まるように傾斜して固定
し、幅の狭い端部を弾性体からなる駆動端子に固定する
ことを特徴とし、その目的は圧電バイモルフの変位の大
きい長所を生かし、先端圧力が低いという欠点を補う構
造を持つ圧電駆動体を提供するものである。以下、図面
により実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明の基本と々る傘状振動子の拡大斜視図
を、第２図は、第１図の正面断面図を示したもので、１
は梯形の圧電バイモルフ、２は剛性材料からなる円環状
または円板状の固定板であシ、圧電バイモルフ１の幅の
広い端部１ａは円板または円環状の固定板２の片面の周
縁部に、圧電バイモルフ１の幅の狭い端部１ｂが中心に
合うように傾斜して接着剤で強固に接合されている。ま
た圧電バイモルフ１の幅の狭い端部１ｂはゴムや弾性を
有する樹脂などの弾性材料で作られた駆動端子３に接合
されている。なお、この駆動端子３０弾性が余り大きい
と、圧電バイモルフ１の変位が弾性体の伸びとして吸収
される。また駆動端子３を剛性材料で作り、圧電バイモ
ルフ１と駆動端子３との間を弾性を持つ接合剤や弾性体
を介して接合することができる。々お、この構成は圧電
バイモルフの変位が直接駆動端子３の変位として伝達さ
れる機能を持てばよい。

ここで、圧電バイ上９ルフ１の構成を説明すると、第３
図に示したように一面に銀等の電極が施こされたチタン
酸ジルコン酸鉛などからなる梯形の圧電磁器４．５は、
梯形の燐青銅などからなる金属薄板６の両面にアラルダ
イトのような強力接着剤で接着されて分極が施こされた
ものであり、量産の場合は、金属薄膜６の両面に圧電磁
器４．５が接着された後、所要寸法に切り出すという方
法が用いられる。また圧電バイモルフ１の金属薄板６は
共通電極として用いられているため、圧電磁器４．５よ
り一端を長くしたシ、また圧電磁器４の面への折返し電
極を設けておいて接着する方法が実際には用いられる。

このように構成された梯形の圧電バイモルフ１の圧電磁
器４と５は電気的に直列に分極が施こされ、圧電磁器４
と５を金属薄板６との間に電気的に並列に結線して直流
電圧を印加し、梯形の圧電バイモルフ１の幅の広い端部
１ａを固定して幅の狭い端部１ｂを自由にしておくと、
幅の狭い端部１ｂが屈曲して変位が得られる。

従って、第２図に示したように傘状振動子７は梯形の圧
電バイモルフ１がそれぞれほぼ同一の寸法で作られ、同
極性に配列されているので、電気的に並列に駆動するこ
とによって、固定板２に対して駆動端子３は垂直方向に
変位が得られる。また、本実施例の傘状振動子７は圧電
バイモルフ１が１２個使用されているので、１個の圧電
バイモルフに対して１２倍の力を得ることができる。

次に、第４図は、本実施例の圧電゛駆動体の正面断面図
を示したもので、傘状の振動子７．７′の固定板２を当
接して接合するが、固定板２を共有して対称に梯形の圧
電バイモルフ１を固定板２の面に傾斜して固定すること
により、提灯状の圧電駆動体８が構成され、前述と同様
にそれぞれの梯形圧電バイモルフ１に並列に直流電圧を
印加すると、駆動端子３．３′の間には、傘状振動子の
２倍の変位及び力が得られる。

この提灯状の圧電駆動体８の駆動端子３．３′に、第５
図の模型図で示したようにアーム９．１０を取付け、駆
動端子３．３′を変位させると、この変位に比例してア
ーム先端も変位するため、物を掴んだり、放したシする
動作を電圧の駆動によって行々うことができる。

また、本実施例の圧電駆動体８において、それぞれの圧
電バイモルフを個別の電気回路に接続し、それぞれ独立
に作動できるように構成すれば、駆動端子３．３′を任
意の方向に傾斜させることができるので、コンピュータ
の出力と連動して駆動端子３あるいは３′に伝えられた
接触物の位置と接触圧による圧電バイモルフの出力電圧
を検出してフィードバックすることによシ、それぞれの
駆動電圧や極性を適量変化させて異形物を正確に掴むこ
とができる。

第６図は、本発明の他の実施例の圧電駆動体を示したも
ので、本実施例では、第４図に示した２個の提灯状の圧
電駆動体８．８′の一方の駆動端子を接続したものであ
り、このように構成した圧電駆動体１１の両端の駆動端
子３．３′の間には、傘状振動子７０４倍の変位と圧力
が得られる。

また、提灯状の圧電駆動体８をｎ個接続すれば、傘状の
振動子７の２ｎ倍の変位と圧力を得ることができる。従
って、駆動端子３．３′に付加する挾持物を工夫すれば
、前述の応用例に示したようにロボットのアームとして
利用できるものである。

以上説明したように１本発明によれば、従来の圧電駆動
体に比べて変位が大きくとれると共に、３６０ｏ　方向
に自由な変位が得られるので、機械装置の微調整やコン
ピュータと連動することＫより、感圧セ／すを持つロボ
ット用駆動体として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本構成の傘状振動子の斜視図、第
２図は、第１図の正面断面図、第３図は、梯形の圧電バ
イモルフの斜視図、第４図は、本発明の実施例の圧電駆
動体の正面断面図、第５図は、第４図の圧電駆動体の応
用例を示す模型図、第６図は、本発明の他の実施例の圧
電駆動体の正面断面図である。ｌ・・・梯形の圧電バイモルフ、２・・・固定板、３．
３′・・・駆動端子、４．５・・・圧電磁器、６・・・
金属薄板、７・・・傘状の圧電駆動体、８・・・提灯状
の圧電駆動体、９．１０・・・アーム、１１・・・圧電
駆動体。特許出願人　　本　多　敬　介

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧電磁器からなる複数個の梯形の圧電バイモルフ
の幅の広い端部を剛性材料からなる固定板の両面の周縁
部に、前記梯形バイモルフの幅の狭い端部がそれぞれ中
心に集中するように、前記梯形の圧電バイモルフを傾斜
して固定し、前記固定板の両側の前記梯形バイモルフの
幅の狭い端部をそれぞれ弾性材料からなる駆動端子に固
定し、前記複数個の梯形バイモルフを電気的に駆動する
ように構成した圧電駆動体。
（２）前記圧電駆動体の２個またはそれ以上を、前記弾
性材料からなる駆動端子の一方をそれぞれ互いに固定し
て従続接続することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の圧電駆動体。