JPS59177980A - 機械的増幅機構 - Google Patents
機械的増幅機構Info
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- JPS59177980A JPS59177980A JP58051815A JP5181583A JPS59177980A JP S59177980 A JPS59177980 A JP S59177980A JP 58051815 A JP58051815 A JP 58051815A JP 5181583 A JP5181583 A JP 5181583A JP S59177980 A JPS59177980 A JP S59177980A
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- Japan
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- buckling beam
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- electrostrictive
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Links
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 18
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/04—Constructional details
- H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
Landscapes
- Mechanical Control Devices (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電気、機械変換素子の運動を増幅し駆動する増
幅機構に関し、さらに詳しくは電歪あるいは圧電素子を
駆動源として変位増幅を行ない、主に印刷装置用及び開
閉器用に適用する機械的増幅機構に関する。
幅機構に関し、さらに詳しくは電歪あるいは圧電素子を
駆動源として変位増幅を行ない、主に印刷装置用及び開
閉器用に適用する機械的増幅機構に関する。
従来電気機械変換素子による駆動装置は特にプリンク等
の印刷装置や、リレーに代表される開閉器に使用されて
いる。例えばドツトインパクト式プリンタの印字機構で
はその駆動源としてほとんどが電磁石、あるいは永久磁
石を用いている。しかしながら、この方式は駆動のため
に大きなエネルギを必要とし、またそのエネルギのほと
んどは銅損、鉄損による発熱で費やされ、印字のための
エネルギ変換効率が低いという欠点がある。そのため近
年では電歪素子あるいは圧電素子を駆動源として消費電
力及び発熱量を低減し、高速動作を狙った機構が考えら
れている。ところが、この方式においては電歪あるいは
圧電素子の変位が０、Ｏ０５〜ｏ、ｏｘｍｍと微少であ
るのに対し、通常に必要とする出力変位は０．５ ｇ、
程度であるためその電歪あるいは圧電素子の微少変位を
増幅する機械的増幅機構が必要となる。そのため従来に
は機械的増幅機構の一例を示すものとして第１図の特許
昭５３−１１３６２５記載の機構がある。第１図におい
て、ばね１の両端は保持要素２に固定され、一方は圧電
結晶装置３に坐着し、他方は固定保持部４に坐着する。
の印刷装置や、リレーに代表される開閉器に使用されて
いる。例えばドツトインパクト式プリンタの印字機構で
はその駆動源としてほとんどが電磁石、あるいは永久磁
石を用いている。しかしながら、この方式は駆動のため
に大きなエネルギを必要とし、またそのエネルギのほと
んどは銅損、鉄損による発熱で費やされ、印字のための
エネルギ変換効率が低いという欠点がある。そのため近
年では電歪素子あるいは圧電素子を駆動源として消費電
力及び発熱量を低減し、高速動作を狙った機構が考えら
れている。ところが、この方式においては電歪あるいは
圧電素子の変位が０、Ｏ０５〜ｏ、ｏｘｍｍと微少であ
るのに対し、通常に必要とする出力変位は０．５ ｇ、
程度であるためその電歪あるいは圧電素子の微少変位を
増幅する機械的増幅機構が必要となる。そのため従来に
は機械的増幅機構の一例を示すものとして第１図の特許
昭５３−１１３６２５記載の機構がある。第１図におい
て、ばね１の両端は保持要素２に固定され、一方は圧電
結晶装置３に坐着し、他方は固定保持部４に坐着する。
この構造において圧電結晶３の励起によυ湾曲ばね１を
たわませ、湾曲ばね１の中央部に取付けられた作用素子
としての印字針５を駆動するものである。ところが、こ
のような湾曲ばね１をたわませる機構においては、圧電
結晶３の変位をε、湾曲ばね１の長さをノとしたとき、
湾曲はねｌの中央部のたわみ量δは幾何学的にδ；２Ｆ
／πに近似され、例えばε＝０．０１−としたときＪ、
、＝６（ｌ叫にしなければδ＝ｏ、！５ｍｍにならない
。
たわませ、湾曲ばね１の中央部に取付けられた作用素子
としての印字針５を駆動するものである。ところが、こ
のような湾曲ばね１をたわませる機構においては、圧電
結晶３の変位をε、湾曲ばね１の長さをノとしたとき、
湾曲はねｌの中央部のたわみ量δは幾何学的にδ；２Ｆ
／πに近似され、例えばε＝０．０１−としたときＪ、
、＝６（ｌ叫にしなければδ＝ｏ、！５ｍｍにならない
。
しかも、圧電結晶３の伸びによシ固定保持部４に力がか
かり固定保持部４の変形もあって湾曲ばね１に伝達され
る変位が損失するため、実質的にはばねｌの長さは１０
０ｍ以上にしなければならない。
かり固定保持部４の変形もあって湾曲ばね１に伝達され
る変位が損失するため、実質的にはばねｌの長さは１０
０ｍ以上にしなければならない。
したがってこのような構造は大型となり近年においてプ
リンタをはじめ、リレー機構に要求される小型化、高密
度化が困難となる。
リンタをはじめ、リレー機構に要求される小型化、高密
度化が困難となる。
本発明はこのような従来の欠点を除去し、小型で増幅率
が大きく、かつコストの安い機械的増幅機構を提供する
ものである。
が大きく、かつコストの安い機械的増幅機構を提供する
ものである。
本発明によれば、電歪あるいは圧電素子の運動を増幅し
駆動する増幅機構において、上記電歪あるいは圧電素子
の伸縮動作を伝達し変位増幅する座屈梁と、その座屈梁
の一端支持部から延長され少なくとも前記座屈梁の半分
以上の長さを有するアームとから構成され、そのアーム
には出力端としての作用素子が設けられていることを特
徴とする機械的増幅機構が得られる。
駆動する増幅機構において、上記電歪あるいは圧電素子
の伸縮動作を伝達し変位増幅する座屈梁と、その座屈梁
の一端支持部から延長され少なくとも前記座屈梁の半分
以上の長さを有するアームとから構成され、そのアーム
には出力端としての作用素子が設けられていることを特
徴とする機械的増幅機構が得られる。
以下、本発明について実施例を示す図面を参照して説明
する。
する。
第２図は本発明の一実施例を示す印字機構の側面図であ
る。第１図において筐体をなす基板６に取付けられた電
歪又は圧電素子７の一端にはその伸縮方向と同一軸上に
座屈梁８を取付け、また座屈梁８の他端を前記基板６で
支持する。さらに、基板６には座屈梁８の初期変位を調
整しかつバックストップになるようにネジ９の如き機構
を設ける。一方、座屈梁８の一端支持部から延長したア
ーム１０が設けられてお９、そのアーム１０先端には作
用素子として印字針１１が取付けられている。これら座
屈梁８及びアーム１０．基板６はプレス打抜き法、エツ
チング法、ワイヤーカット法で製造可能で低コストで製
作できる。また、駆動源は電歪又は圧電素子、例えばチ
タン酸ジルマン酸鉛（ＰＺＴ）の如き平板状の素子を複
数枚積層し、各電歪又は圧電素子を対にして共通電極を
設けた並列電極にしたものである。したがって、このよ
うに構成した機構においては電歪又は圧電素子７に電圧
を印加することにより各変位が加算され座屈梁８には軸
方向に変位１２が与えられる。そこで座屈梁８は衆知の
座屈理論で求められるように一端に与えられた変位に対
し直角方向に変形をおこし、座屈梁８の中央部に最大変
位が生じる。一方、座屈梁８の両端部で回転も起こし、
もし座屈梁８の支持を■溝にしたような回転支持であれ
ば第３図に示す如ぐ電歪又は圧電素子７の変位をε、座
屈梁８の長さをノとすると回転角浚犬値はθ＝一端支持
部から延長されたアームｌＯは支持部の回転が伝達され
、アーム１０先端に設けた出力端としての作用素子１１
．例えば印字針の変位が拡＝５− Ａｚ 大される。その作用素子１１の変位量はアームｌＯの長
さを少なくとも座屈梁８の長さの半分以上あれば座屈梁
８の中央部の変位より大きくなる。すなわち、座屈梁８
は変位増幅手段として中央部において最大増幅変位が得
られるが、同時に座屈梁８の両端支持部で回転角を生じ
、その回転角は両式の如く座屈梁８の長さが短い程大き
くなるため、座屈梁８の長さを短くし少々くとも座屈梁
８の半分以上の長さを有するアームｌＯにより回転角を
変位に増幅し変換した方が大きな変位が得られる。
る。第１図において筐体をなす基板６に取付けられた電
歪又は圧電素子７の一端にはその伸縮方向と同一軸上に
座屈梁８を取付け、また座屈梁８の他端を前記基板６で
支持する。さらに、基板６には座屈梁８の初期変位を調
整しかつバックストップになるようにネジ９の如き機構
を設ける。一方、座屈梁８の一端支持部から延長したア
ーム１０が設けられてお９、そのアーム１０先端には作
用素子として印字針１１が取付けられている。これら座
屈梁８及びアーム１０．基板６はプレス打抜き法、エツ
チング法、ワイヤーカット法で製造可能で低コストで製
作できる。また、駆動源は電歪又は圧電素子、例えばチ
タン酸ジルマン酸鉛（ＰＺＴ）の如き平板状の素子を複
数枚積層し、各電歪又は圧電素子を対にして共通電極を
設けた並列電極にしたものである。したがって、このよ
うに構成した機構においては電歪又は圧電素子７に電圧
を印加することにより各変位が加算され座屈梁８には軸
方向に変位１２が与えられる。そこで座屈梁８は衆知の
座屈理論で求められるように一端に与えられた変位に対
し直角方向に変形をおこし、座屈梁８の中央部に最大変
位が生じる。一方、座屈梁８の両端部で回転も起こし、
もし座屈梁８の支持を■溝にしたような回転支持であれ
ば第３図に示す如ぐ電歪又は圧電素子７の変位をε、座
屈梁８の長さをノとすると回転角浚犬値はθ＝一端支持
部から延長されたアームｌＯは支持部の回転が伝達され
、アーム１０先端に設けた出力端としての作用素子１１
．例えば印字針の変位が拡＝５− Ａｚ 大される。その作用素子１１の変位量はアームｌＯの長
さを少なくとも座屈梁８の長さの半分以上あれば座屈梁
８の中央部の変位より大きくなる。すなわち、座屈梁８
は変位増幅手段として中央部において最大増幅変位が得
られるが、同時に座屈梁８の両端支持部で回転角を生じ
、その回転角は両式の如く座屈梁８の長さが短い程大き
くなるため、座屈梁８の長さを短くし少々くとも座屈梁
８の半分以上の長さを有するアームｌＯにより回転角を
変位に増幅し変換した方が大きな変位が得られる。
このような座屈梁８とアーム１０の一実施例を第４図に
示した。第４図で、座屈梁１５とアーム１６は一体のば
ねから構成し、ばねの一部を折り曲げ、一端１３と折シ
曲げ部１４間で支持される座屈梁１５を構成し、また折
り曲げ部１４より延長された部分をアーム１６としてそ
の先端に作用素子１１を設けたものである。このような
機構は製造も容易で低コストであり、変位増幅率の大き
い印字機構が得られドツトインパクト式ラインプリンタ
や作用素子をワイヤにしたワイヤドツト式シリアル−６
＝ ；り一 プリンタにも使用できる。本発明の具体的な一例を示す
と電歪又は圧電素子７の変位を０．０１．とじ、座屈梁
８の長さを３０咽、アームｌＯの長さを１５−にした機
構において作用素子１１の変位は０．５胴、すなわち５
０倍の増幅変位が得られている。
示した。第４図で、座屈梁１５とアーム１６は一体のば
ねから構成し、ばねの一部を折り曲げ、一端１３と折シ
曲げ部１４間で支持される座屈梁１５を構成し、また折
り曲げ部１４より延長された部分をアーム１６としてそ
の先端に作用素子１１を設けたものである。このような
機構は製造も容易で低コストであり、変位増幅率の大き
い印字機構が得られドツトインパクト式ラインプリンタ
や作用素子をワイヤにしたワイヤドツト式シリアル−６
＝ ；り一 プリンタにも使用できる。本発明の具体的な一例を示す
と電歪又は圧電素子７の変位を０．０１．とじ、座屈梁
８の長さを３０咽、アームｌＯの長さを１５−にした機
構において作用素子１１の変位は０．５胴、すなわち５
０倍の増幅変位が得られている。
以上の本発明においては座屈梁の支持方法を回転支持に
しているが、固定支持でも本発明は可能である。固定支
持では梁の固定端の回転角はＯであるため、アームの接
続位置を座屈梁の長さのおよそ四分の−のところにすれ
ば座屈梁の最大回転角の変化があるためアームの変位増
幅が大きくなる。第５図に本発明の他の実施である模式
的な斜視図を示す。
しているが、固定支持でも本発明は可能である。固定支
持では梁の固定端の回転角はＯであるため、アームの接
続位置を座屈梁の長さのおよそ四分の−のところにすれ
ば座屈梁の最大回転角の変化があるためアームの変位増
幅が大きくなる。第５図に本発明の他の実施である模式
的な斜視図を示す。
第５図は、座屈梁１７とアーム１８をカシメ接合又は溶
接により構成し、アーム１８に作用素子１１を設けた増
幅機構の例である。このような例においても本発明の効
果は十分得られている。また、第６図には本発明をリレ
ーに代表される開閉器に適用した一実施例を示す。第６
図において、前記した本発明の増幅機構、及び調整ネジ
９をフレーム基板１９上に配置し、作用素子として可動
接点２０を設け、その可動接点２０に対応してフレーム
基板１９上に固定接点２１を設けている。
接により構成し、アーム１８に作用素子１１を設けた増
幅機構の例である。このような例においても本発明の効
果は十分得られている。また、第６図には本発明をリレ
ーに代表される開閉器に適用した一実施例を示す。第６
図において、前記した本発明の増幅機構、及び調整ネジ
９をフレーム基板１９上に配置し、作用素子として可動
接点２０を設け、その可動接点２０に対応してフレーム
基板１９上に固定接点２１を設けている。
そこで駆動時には前記した如く電歪又は圧電素子７の伸
縮動作が増幅され可動接点２０け一方の固定接点２１か
ら他方の固定接点２２へ移動接触してリレー動作が行な
われる。本発明はこのようなリレーの如き開閉器におい
ても効果があり、接点変位、抑圧が大きく長寿命で信頼
性の高いリレーが得られる。
縮動作が増幅され可動接点２０け一方の固定接点２１か
ら他方の固定接点２２へ移動接触してリレー動作が行な
われる。本発明はこのようなリレーの如き開閉器におい
ても効果があり、接点変位、抑圧が大きく長寿命で信頼
性の高いリレーが得られる。
尚、電歪又は圧電素子は積層した例を示しているが、本
発明においては他に、横効果及び縦効果のある電歪又は
圧電素子単体でも適用できる。
発明においては他に、横効果及び縦効果のある電歪又は
圧電素子単体でも適用できる。
以上、本発明によれば変位増幅率が大きく、小型でかつ
コストの安い機械的増幅機構が得られる。
コストの安い機械的増幅機構が得られる。
第１図は従来の機械的増幅機構の一例を示す側面図、第
２図は本発明の一実施例を示す側面図、第３図は本発明
の詳細な説明するだめの略式図、第４図は本発明の一実
施例を示す模式的斜視図、第５図は本発明の他の実施例
を示す模式的斜視図、第６図は本発明の他の実施例を示
す側面図を示す。 図中各記号はそれぞれ次のものを示す。 １・・・湾曲ばね、２・・・保持要素、３・・・圧電結
晶装置、４・・・固定保持部、５・・・印字針、６・・
・基板、７・・・電歪又は圧電素子、８・・・座屈梁、
９・・・調整ネジ、１０・・・アーム、１１・・・作用
素子としての印字針、１２・・・電歪又は圧電素子の変
位、１３・・・ばねの一端部、１４・・・ばねの折９曲
げ部、１５・・・座屈梁部、１６・・・アーム部、１７
・・・座屈梁、１８・・・アーム、１９・・・フＶ−ム
基板、２０・・・作用素子とし−Ｃの可動接点、２１・
・・固定接点、２２・・・固定接点（ｌ迅゛人 弁理士
内Ｋｃ 晋 ９− 躬 １ 圓 第 ２ 図 范 ３ 口 ！１７ １，１ε 、Ｉ！ 第 η ′図 第 Ｓ ロ
２図は本発明の一実施例を示す側面図、第３図は本発明
の詳細な説明するだめの略式図、第４図は本発明の一実
施例を示す模式的斜視図、第５図は本発明の他の実施例
を示す模式的斜視図、第６図は本発明の他の実施例を示
す側面図を示す。 図中各記号はそれぞれ次のものを示す。 １・・・湾曲ばね、２・・・保持要素、３・・・圧電結
晶装置、４・・・固定保持部、５・・・印字針、６・・
・基板、７・・・電歪又は圧電素子、８・・・座屈梁、
９・・・調整ネジ、１０・・・アーム、１１・・・作用
素子としての印字針、１２・・・電歪又は圧電素子の変
位、１３・・・ばねの一端部、１４・・・ばねの折９曲
げ部、１５・・・座屈梁部、１６・・・アーム部、１７
・・・座屈梁、１８・・・アーム、１９・・・フＶ−ム
基板、２０・・・作用素子とし−Ｃの可動接点、２１・
・・固定接点、２２・・・固定接点（ｌ迅゛人 弁理士
内Ｋｃ 晋 ９− 躬 １ 圓 第 ２ 図 范 ３ 口 ！１７ １，１ε 、Ｉ！ 第 η ′図 第 Ｓ ロ
Claims (1)
- 電歪あるいは圧電素子の運動を増幅し駆動する増幅機構
において、上記電歪あるいは圧電素子の伸縮動作を伝達
し変位増幅する座屈梁と、その座屈梁の一端支持部から
延長され少なくとも前記座屈梁の半分以上の長さを有す
るアームとから構成され、そのアームには出力端として
の作用素子が設けられていることを特徴とする機械的増
幅機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58051815A JPS59177980A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 機械的増幅機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58051815A JPS59177980A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 機械的増幅機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59177980A true JPS59177980A (ja) | 1984-10-08 |
Family
ID=12897394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58051815A Pending JPS59177980A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 機械的増幅機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59177980A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04113023U (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-01 | 日本電装株式会社 | 車両用フユーエルセンダのフランジ部構造 |
| EP0739083A1 (en) * | 1994-11-07 | 1996-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric actuator and pyroelectric infrared-ray sensor using the same |
| US7064638B1 (en) | 2000-07-13 | 2006-06-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electrical switch |
| WO2020049028A1 (de) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | Behr-Hella Thermocontrol Gmbh | Fahrzeug-bedieneinheit mit taktiler rückmeldung |
-
1983
- 1983-03-28 JP JP58051815A patent/JPS59177980A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04113023U (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-01 | 日本電装株式会社 | 車両用フユーエルセンダのフランジ部構造 |
| EP0739083A1 (en) * | 1994-11-07 | 1996-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric actuator and pyroelectric infrared-ray sensor using the same |
| EP0739083A4 (en) * | 1994-11-07 | 1999-02-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | PIEZOELECTRIC ACTUATOR AND INFRARED PYROELECTRIC DETECTOR INCLUDING SUCH AN ACTUATOR |
| US7064638B1 (en) | 2000-07-13 | 2006-06-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electrical switch |
| WO2020049028A1 (de) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | Behr-Hella Thermocontrol Gmbh | Fahrzeug-bedieneinheit mit taktiler rückmeldung |
| CN112673487A (zh) * | 2018-09-05 | 2021-04-16 | 贝洱海拉温控系统有限公司 | 带触觉反馈的车辆操作单元 |
| JP2022500736A (ja) * | 2018-09-05 | 2022-01-04 | ベーア−ヘラー サーモコントロール ゲーエムベーハー | 触覚応答を備える車両操作ユニット |
| CN112673487B (zh) * | 2018-09-05 | 2024-02-09 | 贝洱海拉温控系统有限公司 | 带触觉反馈的车辆操作单元 |
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