JPS6113071A - アクチユエ−タ - Google Patents
アクチユエ−タInfo
- Publication number
- JPS6113071A JPS6113071A JP59134696A JP13469684A JPS6113071A JP S6113071 A JPS6113071 A JP S6113071A JP 59134696 A JP59134696 A JP 59134696A JP 13469684 A JP13469684 A JP 13469684A JP S6113071 A JPS6113071 A JP S6113071A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacement member
- actuator
- displacement
- piezoelectric element
- horizontal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Electrically Driven Valve-Operating Means (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】
本発明はアクチュエータに関し、一層詳細には圧電素子
の変位力を効果的に利用して移動体を駆動するようにし
たアクチュエータに関する。
の変位力を効果的に利用して移動体を駆動するようにし
たアクチュエータに関する。
従来から各種機械における移動体の搬送等には油圧、空
気圧等の流体圧を利用したアクチュエータが法尻に用い
られている。この種のアクチュエータは比較的大きな力
とストロークとを生み出すために駆動系には必要不可欠
である。
気圧等の流体圧を利用したアクチュエータが法尻に用い
られている。この種のアクチュエータは比較的大きな力
とストロークとを生み出すために駆動系には必要不可欠
である。
一方、従来からこの種のアクチュエータは流体を利用す
るために精度の高い制御が困難であるとの問題に逢着し
ていた。
るために精度の高い制御が困難であるとの問題に逢着し
ていた。
ところが、近年、圧電素子（ピエゾ）が注目されるに至
っている。すなわち、圧電素子の変位力はある種の結晶
体または焼結体に電界を加えた時歪みが生じることによ
って得られ、従って、この変位力を利用して移動体を駆
動すれば、電界に基づく駆動であるために制御しやすく
その精度も高い等の効果を生ずる。 ゛そこで、
本発明は複合系の圧電セラミックスの発明等近年におけ
る圧電素子の目覚ましい性能向上に着目してなされたも
ので、圧電素子の変位力を効果的に利用して移動体を駆
動するようにした新規なアクチュエータを提供すること
を目的とする。
っている。すなわち、圧電素子の変位力はある種の結晶
体または焼結体に電界を加えた時歪みが生じることによ
って得られ、従って、この変位力を利用して移動体を駆
動すれば、電界に基づく駆動であるために制御しやすく
その精度も高い等の効果を生ずる。 ゛そこで、
本発明は複合系の圧電セラミックスの発明等近年におけ
る圧電素子の目覚ましい性能向上に着目してなされたも
ので、圧電素子の変位力を効果的に利用して移動体を駆
動するようにした新規なアクチュエータを提供すること
を目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明では本体部の一部
に屈曲した棒状の変位部材を植設し、前記変位部材の水
平部位と垂直部位との少なくとも一部を電圧の変化に応
じて変位部材の軸線方向に変位する圧電素子ユニットで
形成することを特徴とする。
に屈曲した棒状の変位部材を植設し、前記変位部材の水
平部位と垂直部位との少なくとも一部を電圧の変化に応
じて変位部材の軸線方向に変位する圧電素子ユニットで
形成することを特徴とする。
以下、本発明に係るアクチュエータの好適な実施例を挙
げ、添付の図面を用いて詳細に説明する。
げ、添付の図面を用いて詳細に説明する。
第１図に本発明に係るアクチュエータの第１の実施例を
示す。
示す。
図において、参照符号１０は移動体を示し、この移動体
１０は後述するアクチュエータ１２により図中の矢印Ａ
の方向に往復動作するようになっている。前記アクチュ
エータ１２は本体部１４とこの本体部１４の面上に植設
される略１形棒状の変位部材１６とを含む。すなわち、
前記変位部材１６はその途上で屈曲し、図において垂直
部位１８の両端部から互いに反対方向に延在する水平部
位２２と２４とを有する。なお、前記変位部材１６は断
面円形の丸棒状に形成されると共に一方の垂直部位１８
の先端部は本体部１４の面上に形成された取付穴２０に
圧入されてこの本体部１４に固着される。前記水平部位
２２と垂直部位２４の一部には圧電素子を積層して構成
される圧電素子ユニット２６ａおよび２６ｂが配設され
る。
１０は後述するアクチュエータ１２により図中の矢印Ａ
の方向に往復動作するようになっている。前記アクチュ
エータ１２は本体部１４とこの本体部１４の面上に植設
される略１形棒状の変位部材１６とを含む。すなわち、
前記変位部材１６はその途上で屈曲し、図において垂直
部位１８の両端部から互いに反対方向に延在する水平部
位２２と２４とを有する。なお、前記変位部材１６は断
面円形の丸棒状に形成されると共に一方の垂直部位１８
の先端部は本体部１４の面上に形成された取付穴２０に
圧入されてこの本体部１４に固着される。前記水平部位
２２と垂直部位２４の一部には圧電素子を積層して構成
される圧電素子ユニット２６ａおよび２６ｂが配設され
る。
すなわち、前記第１および第２の圧電素子ユニット２６
ａおよび２６ｂは円板状の圧電セラミックスを多数積層
して所定の長さの丸棒状に形成されると共に電源線２８
ａ゛および２８ｂを介して図外の直流電源に夫々独立し
て接続される。従って、本実施例では前記第１および第
２の圧電素子ユニット２６ａおよび２６ｂは、前記電源
線２８ａおよび２８ｂを介して所定の極性での電圧が印
加されると、変位部材１６の長手方向（軸線方向）に伸
長変位するように構成されるものである。
ａおよび２６ｂは円板状の圧電セラミックスを多数積層
して所定の長さの丸棒状に形成されると共に電源線２８
ａ゛および２８ｂを介して図外の直流電源に夫々独立し
て接続される。従って、本実施例では前記第１および第
２の圧電素子ユニット２６ａおよび２６ｂは、前記電源
線２８ａおよび２８ｂを介して所定の極性での電圧が印
加されると、変位部材１６の長手方向（軸線方向）に伸
長変位するように構成されるものである。
本発明に係るアクチュエータは基本的には以上のように
構成され、次に第２図ａ乃至第２図すを参照してその作
用および効果について説明する。
構成され、次に第２図ａ乃至第２図すを参照してその作
用および効果について説明する。
今、移動体１０を第１図の状態から右方向に移動させた
い時は、先ず、変位部材１６の他方の垂直部位２４に設
けた第２圧電素子ユニツト２６ｂに対して電源線２８ｂ
を介して所定の電圧を印加すればよい。これにより、前
記垂直部位２４の第２圧電素子ユニツ）２６ｂは伸長変
位し、第２図ａの状態のようにその先端面２４ａが移動
体１０の表面に当接し、これと強く圧着する。
い時は、先ず、変位部材１６の他方の垂直部位２４に設
けた第２圧電素子ユニツト２６ｂに対して電源線２８ｂ
を介して所定の電圧を印加すればよい。これにより、前
記垂直部位２４の第２圧電素子ユニツ）２６ｂは伸長変
位し、第２図ａの状態のようにその先端面２４ａが移動
体１０の表面に当接し、これと強く圧着する。
次に、前記の状態のまま、今度は水平部位２２の第１圧
電素子ユニツト２６ａに同じく電源線２８ａを介して所
定の電圧を印加する。これにより、前記水平部位２２の
第１圧電素子ユニソ）２６ａは第２図すの状態のように
水平方向に伸長変位する。この時、前記垂直部位２４の
先端面２４ａは移動体１０に圧着したままであるため、
前記先端面２４ａと移動体１０間の摩擦抵抗によってこ
の移動体１０は水平方向に移動する。勿論、前記移動体
１０の図示しない反対側の表面は適宜の手段により水平
力向に摺動可能に保持しておく。
電素子ユニツト２６ａに同じく電源線２８ａを介して所
定の電圧を印加する。これにより、前記水平部位２２の
第１圧電素子ユニソ）２６ａは第２図すの状態のように
水平方向に伸長変位する。この時、前記垂直部位２４の
先端面２４ａは移動体１０に圧着したままであるため、
前記先端面２４ａと移動体１０間の摩擦抵抗によってこ
の移動体１０は水平方向に移動する。勿論、前記移動体
１０の図示しない反対側の表面は適宜の手段により水平
力向に摺動可能に保持しておく。
この後、前記垂直部位２４の第２圧電素子ユニノ）２６
ｂに対する電圧の印加を停止する。これにより、当該圧
電素子ユニソｌ−２６ｂは収縮変位し、その先端面２４
ａが移動体１０の表面から離間する（第２図Ｃの状態参
照）。
ｂに対する電圧の印加を停止する。これにより、当該圧
電素子ユニソｌ−２６ｂは収縮変位し、その先端面２４
ａが移動体１０の表面から離間する（第２図Ｃの状態参
照）。
そして、最後に、水平部位２２の第１圧電素子ユニツト
２６ａに対する電圧の印加を停止する。
２６ａに対する電圧の印加を停止する。
これにより、当該圧電素子ユニソ）２６ａは収縮変位し
く第２図ｄρ状態参照）、結局、変位部材１６は第１図
の状態に復帰する。
く第２図ｄρ状態参照）、結局、変位部材１６は第１図
の状態に復帰する。
このようにして、変位部材１６を第２圧電素子ユニソ）
２６ｂにおける垂直方向変位（伸長変位）−第１圧電素
子ユニソｌ−２６ａにおける水平方向変位（伸長変位）
−第２圧電素子ユニソ）２６ｂにおける垂直方向変位（
収縮変位）−第１圧電素子ユニソ） ２６ ａにおける
水平方向変位（収縮変位）を１周期として繰り返して変
位動作させれば、移動体１０は順次図中の右方向に移動
される。換言すれば、前記変位部材１６は所謂尺取虫の
ように変位動作して移動体１０を所定ストロークだけ直
線的に移動させる。
２６ｂにおける垂直方向変位（伸長変位）−第１圧電素
子ユニソｌ−２６ａにおける水平方向変位（伸長変位）
−第２圧電素子ユニソ）２６ｂにおける垂直方向変位（
収縮変位）−第１圧電素子ユニソ） ２６ ａにおける
水平方向変位（収縮変位）を１周期として繰り返して変
位動作させれば、移動体１０は順次図中の右方向に移動
される。換言すれば、前記変位部材１６は所謂尺取虫の
ように変位動作して移動体１０を所定ストロークだけ直
線的に移動させる。
一方、移動体１０を第１図の状態から左方向に移動させ
たい場合、前記変位部材１６を第１圧電素子ユニソ）２
６ａにおける水平方向変位（伸長変位）−第２圧電素子
ユニツト２６ｂにおける垂直方向変位（伸長変位）−第
１圧電素子ユニツト２６ａにおける水平方向変位（収縮
変位）−第２圧電素子ユニソ）２６ｂにおける垂直方向
変位（収縮変位）を１周期として繰り返して変位動作さ
せればよいことは前記の説明から容易に諒解されよう。
たい場合、前記変位部材１６を第１圧電素子ユニソ）２
６ａにおける水平方向変位（伸長変位）−第２圧電素子
ユニツト２６ｂにおける垂直方向変位（伸長変位）−第
１圧電素子ユニツト２６ａにおける水平方向変位（収縮
変位）−第２圧電素子ユニソ）２６ｂにおける垂直方向
変位（収縮変位）を１周期として繰り返して変位動作さ
せればよいことは前記の説明から容易に諒解されよう。
次に、第３図乃至第５図は本発明に係るアクチュエータ
の第２乃至第４の実施例を示す。
の第２乃至第４の実施例を示す。
すなわち、第３図の実施例では第１図に示した実施例に
おいて、垂直部位２４の先端面２４ａにさらにゴム等か
らなる弾性体３０を配設している。
おいて、垂直部位２４の先端面２４ａにさらにゴム等か
らなる弾性体３０を配設している。
このように構成すれば移動体１０との圧着時における摩
擦抵抗の増大が図られ、移動体１ｏの変位を一層確実に
することができる。
擦抵抗の増大が図られ、移動体１ｏの変位を一層確実に
することができる。
さらに、第４図ａは第１図における変位部材１６をシャ
フト状の移動体１０に対して円周方向に複数配設すると
共に軸線方向に多段的に配設し、しかもその変位動作の
周期も円周方向に複数配設した変位部材１６においては
同一周期とし、軸線方向に多段的に配設した変位部材１
６は、第４図すに示すように、順次継続的に変位するよ
うにした実施例を示す。
フト状の移動体１０に対して円周方向に複数配設すると
共に軸線方向に多段的に配設し、しかもその変位動作の
周期も円周方向に複数配設した変位部材１６においては
同一周期とし、軸線方向に多段的に配設した変位部材１
６は、第４図すに示すように、順次継続的に変位するよ
うにした実施例を示す。
例えば、第４図Ｃでは変位部材が１段であるために移動
体１０は間歇的に移動する。然しなから、移動体１０が
この実施例のように多段であれば第４図ｄに示すように
、移動体１０の軸線方向への移動速度にはむらがなくな
り、移動体１０はスムーズに移動する。換言すれば、移
動体１ｏは間歇的な軸線方向移動からより連続的な軸線
方向移動を達成するようになる。
体１０は間歇的に移動する。然しなから、移動体１０が
この実施例のように多段であれば第４図ｄに示すように
、移動体１０の軸線方向への移動速度にはむらがなくな
り、移動体１０はスムーズに移動する。換言すれば、移
動体１ｏは間歇的な軸線方向移動からより連続的な軸線
方向移動を達成するようになる。
第５図は第４図ａにおけるアクチュエータを開閉弁のア
クチュエータとして応用した実施例を示す。すなわち、
多段的に配設された変位部材１６により軸線方向移動が
なされる移動体１０の先端にポペット形の弁体３２を固
着し、これを本体部１４と一体的に形成された弁ハウジ
ング３４内の弁室３６に臨設している。
クチュエータとして応用した実施例を示す。すなわち、
多段的に配設された変位部材１６により軸線方向移動が
なされる移動体１０の先端にポペット形の弁体３２を固
着し、これを本体部１４と一体的に形成された弁ハウジ
ング３４内の弁室３６に臨設している。
従って、変位部材１６に所定の極性で電圧を印加すれば
、移動体１０はこの弁室３６に連通する弁口３８に対し
図中の左右方向に進退移動して弁の開閉制御を行うこと
が可能となる。
、移動体１０はこの弁室３６に連通する弁口３８に対し
図中の左右方向に進退移動して弁の開閉制御を行うこと
が可能となる。
以上説明したように、本発明によれば本体部に屈曲した
状態で変位部材を植設する一方、前記変位部材の水平部
位と垂直部位との少なくとも一部に電圧の変化に応じて
前記変位部材の軸線方向に変位する圧電素子ユニットを
設けている。従って、当該圧電素子の変位力を効果的に
利用して移動体を任意の方向に駆動すれば、制御が簡単
でしかも確実なアクチュエータを容易に実現できるとい
う効果が得られる。
状態で変位部材を植設する一方、前記変位部材の水平部
位と垂直部位との少なくとも一部に電圧の変化に応じて
前記変位部材の軸線方向に変位する圧電素子ユニットを
設けている。従って、当該圧電素子の変位力を効果的に
利用して移動体を任意の方向に駆動すれば、制御が簡単
でしかも確実なアクチュエータを容易に実現できるとい
う効果が得られる。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明は前記の実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良および
設計の変更が可能なことは勿論である。
、本発明は前記の実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良および
設計の変更が可能なことは勿論である。
第１図は本発明に係るアクチュエータの第１の実施例を
示す断面図、第２図ａ乃至第２図ｄは第１図のアクチュ
エータの作動順序を示す夫々の概略断面説明図、第３図
は本発明に係るアクチュエータの第２の実施例を示す概
略断面説明図、第４図ａは本発明に係るアクチュエータ
の第３の実施例を示す概略断面説明図、第４図すは第４
図ａの多段的に配設された各変位部材のタイムチャート
、第４図Ｃは第１図のアクチュエータにおける移動体の
速度特性図、第４図ｄは第４図ａのアクチュエータにお
ける移動体の速度特性図１．第５図は本発明に係るアク
チュエータの第４の実施例であると共に第４図ａのアク
チュエータの応用例を示す概略断面説明図である。 １０・・移動体 １２・・アクチュエータ１４
・・本体部 １６・・変位部材１８・・垂直部
位 ２０・・取付穴２２・・水平部位 ２
４・・垂直部位２６ａ、２６ｂ・・圧電素子ユニット ２８ａ、２８ｂ・・電＃ｉ線 ３（１・仲性体３２・・
弁体 ３４・・弁ハウジング３６・・弁室
３８・・弁口特許出願人 焼結金属工業株
式会社−出願人代理人 弁理士 千葉 剛東−・−ｉ
、、、、、”、−、，１−照Σ、／ Ｆｉｇ、１ ’ＩＵ （ｃ） １リ −４１゜ （ｂ） （ｄ） Ｆｉｇ、４ｃ Ｆｉｇ、４ｄ
示す断面図、第２図ａ乃至第２図ｄは第１図のアクチュ
エータの作動順序を示す夫々の概略断面説明図、第３図
は本発明に係るアクチュエータの第２の実施例を示す概
略断面説明図、第４図ａは本発明に係るアクチュエータ
の第３の実施例を示す概略断面説明図、第４図すは第４
図ａの多段的に配設された各変位部材のタイムチャート
、第４図Ｃは第１図のアクチュエータにおける移動体の
速度特性図、第４図ｄは第４図ａのアクチュエータにお
ける移動体の速度特性図１．第５図は本発明に係るアク
チュエータの第４の実施例であると共に第４図ａのアク
チュエータの応用例を示す概略断面説明図である。 １０・・移動体 １２・・アクチュエータ１４
・・本体部 １６・・変位部材１８・・垂直部
位 ２０・・取付穴２２・・水平部位 ２
４・・垂直部位２６ａ、２６ｂ・・圧電素子ユニット ２８ａ、２８ｂ・・電＃ｉ線 ３（１・仲性体３２・・
弁体 ３４・・弁ハウジング３６・・弁室
３８・・弁口特許出願人 焼結金属工業株
式会社−出願人代理人 弁理士 千葉 剛東−・−ｉ
、、、、、”、−、，１−照Σ、／ Ｆｉｇ、１ ’ＩＵ （ｃ） １リ −４１゜ （ｂ） （ｄ） Ｆｉｇ、４ｃ Ｆｉｇ、４ｄ
Claims (4)
- （１）本体部の一部に屈曲した棒状の変位部材を植設し
、前記変位部材の水平部位と垂直部位との少なくとも一
部を電圧の変化に応じて変位部材の軸線方向に変位する
圧電素子ユニットで形成することを特徴とするアクチュ
エータ。 - （２）特許請求の範囲第１項記載のアクチュエータにお
いて、変位部材は垂直方向変位一水平方向変位→垂直方
向変位→水平方向変位またはこれと逆の変位を１周期と
して順次変位動作するよう制御してなるアクチュエータ
。 - （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載のアクチ
ュエータにおいて、変位部材の自由端側の端面に摩擦係
数の高い弾性体を配設するよう構成してなるアクチュエ
ータ。 - （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
載のアクチュエータにおいて、変位部材は本体部に沿っ
て多段的に配設すると共にその個々の変位動作の位相を
ずらすように制御してなるアクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59134696A JPS6113071A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59134696A JPS6113071A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | アクチユエ−タ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3073326A Division JPH04222473A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | アクチュエータの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6113071A true JPS6113071A (ja) | 1986-01-21 |
| JPH0520632B2 JPH0520632B2 (ja) | 1993-03-22 |
Family
ID=15134453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59134696A Granted JPS6113071A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6113071A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0193678A (ja) * | 1987-09-30 | 1989-04-12 | Toto Ltd | 自動開閉弁 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57197882A (en) * | 1982-05-26 | 1982-12-04 | Hitachi Ltd | Piezoelectric oscillator |
| JPS5866380A (ja) * | 1981-10-15 | 1983-04-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電歪基板 |
-
1984
- 1984-06-28 JP JP59134696A patent/JPS6113071A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5866380A (ja) * | 1981-10-15 | 1983-04-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電歪基板 |
| JPS57197882A (en) * | 1982-05-26 | 1982-12-04 | Hitachi Ltd | Piezoelectric oscillator |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0193678A (ja) * | 1987-09-30 | 1989-04-12 | Toto Ltd | 自動開閉弁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0520632B2 (ja) | 1993-03-22 |
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