JPS61180583A - 圧電駆動機構 - Google Patents
圧電駆動機構Info
- Publication number
- JPS61180583A JPS61180583A JP60021133A JP2113385A JPS61180583A JP S61180583 A JPS61180583 A JP S61180583A JP 60021133 A JP60021133 A JP 60021133A JP 2113385 A JP2113385 A JP 2113385A JP S61180583 A JPS61180583 A JP S61180583A
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- Japan
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- shaft
- piezoelectric element
- drive
- piezoelectric
- clamp body
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- Pending
Links
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- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 3
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- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
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- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
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- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 2
- 241001092070 Eriobotrya Species 0.000 description 1
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、圧電逆効果を呈する圧電素子を用いて対象物
体を微小位置決めするための圧電駆動機構に関する。
体を微小位置決めするための圧電駆動機構に関する。
この梅の圧電駆動機構として、先に本発明と同−出願人
により提案した微動装置（％願昭５８−２０１３９３号
）の明細書く説明したものが考えられている。この圧！
駆動機構は、非導電性且つ低熱膨張材料からなシ軸方向
に移動自在なシャフトと、このシャフトの外周面上に所
定の間隔をもって摺動自在に嵌合せしめられ且つ積層型
圧電素子を駆動源としてシャフトを拘持する二つの円筒
状のりランプ体と、とのクランプ体を両端に配し非導電
性材料からなる納会部材を介してブリッジ態様に結合保
持し且つ積層型圧電素子を駆動源としてシャフトを軸方
向に移動せしめるレヤフト駆動体と、このシャフト駆動
体を格納し非導電性材料の結合部材を介して結合保持す
るハウジングと、前記クランプ体および前記シャフト駆
動体の駆動源である圧電素子に断続する電界を付与する
駆動制御手段とを伽え、駆動制御手段が二つのクランプ
体の一方を拘持駆動し他方を開数駆動すると共にシャフ
ト駆動体をシャフトの軸方向に伸縮させる駆艶手順を耘
返すように所定の順序で断続する電界を圧電素子に印加
することによシシャフトを軸方向にステップ状に移動さ
せることができる。
により提案した微動装置（％願昭５８−２０１３９３号
）の明細書く説明したものが考えられている。この圧！
駆動機構は、非導電性且つ低熱膨張材料からなシ軸方向
に移動自在なシャフトと、このシャフトの外周面上に所
定の間隔をもって摺動自在に嵌合せしめられ且つ積層型
圧電素子を駆動源としてシャフトを拘持する二つの円筒
状のりランプ体と、とのクランプ体を両端に配し非導電
性材料からなる納会部材を介してブリッジ態様に結合保
持し且つ積層型圧電素子を駆動源としてシャフトを軸方
向に移動せしめるレヤフト駆動体と、このシャフト駆動
体を格納し非導電性材料の結合部材を介して結合保持す
るハウジングと、前記クランプ体および前記シャフト駆
動体の駆動源である圧電素子に断続する電界を付与する
駆動制御手段とを伽え、駆動制御手段が二つのクランプ
体の一方を拘持駆動し他方を開数駆動すると共にシャフ
ト駆動体をシャフトの軸方向に伸縮させる駆艶手順を耘
返すように所定の順序で断続する電界を圧電素子に印加
することによシシャフトを軸方向にステップ状に移動さ
せることができる。
このような構成において、二つのクランプ体は環状の圧
電素子と内部電極とを＆層し、圧電素子の横効果歪を利
用して径方向の伸縮を得ようとしたものである。
電素子と内部電極とを＆層し、圧電素子の横効果歪を利
用して径方向の伸縮を得ようとしたものである。
従来の圧電駆動機栴のクランプ体について、斜視図でそ
の一例を示す第３図を参照して説明する。
の一例を示す第３図を参照して説明する。
クランプ体は、セラミックを材料とする圧電素子３１に
多数の内部電極３２が層状に埋め込まれ、丁度環状の圧
電素子３１２よび内部電極３２が父互に積層されて円筒
状が形成されたのと同一形態となる。通常、内部電極３
２は電界の印加効率をめげるため圧％索子３１の爛面で
外部に４出している。従って、円面状の外面では内部電
憔３２は一虐おきに杷縁蛍３５で覆った二列の組を形成
し、上部から外部電極３３を接層せしめて、内部イ慣３
２が互に′ｗｔ気的に並列に接続されるように形成され
る。一方、円面状の内面では蕗出した内部電極３２がシ
ャフトとの摺動により磨耗粉を発生するので、絶縁性お
よびｌｌ１ｌｔ磨耗注の円面ノー３４が塗亜または貼着
により形成され、シャフトとの摺動により惹起するｍ極
間短節および内面磨托それぞれの防止がはかられる。
多数の内部電極３２が層状に埋め込まれ、丁度環状の圧
電素子３１２よび内部電極３２が父互に積層されて円筒
状が形成されたのと同一形態となる。通常、内部電極３
２は電界の印加効率をめげるため圧％索子３１の爛面で
外部に４出している。従って、円面状の外面では内部電
憔３２は一虐おきに杷縁蛍３５で覆った二列の組を形成
し、上部から外部電極３３を接層せしめて、内部イ慣３
２が互に′ｗｔ気的に並列に接続されるように形成され
る。一方、円面状の内面では蕗出した内部電極３２がシ
ャフトとの摺動により磨耗粉を発生するので、絶縁性お
よびｌｌ１ｌｔ磨耗注の円面ノー３４が塗亜または貼着
により形成され、シャフトとの摺動により惹起するｍ極
間短節および内面磨托それぞれの防止がはかられる。
従来の圧電駆ｗＪ機構はクランプ体を、構成する圧電素
子の横効果歪を利用したものである。−敗に圧電素子の
材料である強ｄ電セラミックは、性質として同一電界の
もとでは横効果による歪量は縦効果による歪量の１／３
〜ＩＡの大ささといり関係が成立し、このことｖｓ、ｔ
ｈ開昭４９−８６８１６号の明細誉中に詳述されている
。
子の横効果歪を利用したものである。−敗に圧電素子の
材料である強ｄ電セラミックは、性質として同一電界の
もとでは横効果による歪量は縦効果による歪量の１／３
〜ＩＡの大ささといり関係が成立し、このことｖｓ、ｔ
ｈ開昭４９−８６８１６号の明細誉中に詳述されている
。
従って、クランプ体の駆動効率が恐いという問題点がめ
った。
った。
本発明による圧電駆動愼構は、軸方向に移動するシャフ
トに二つのクランプ体を＠合し、この二つのクランプ体
ｔｎ端に結合保持するシャフト駆動体を設け、クランプ
体が含む圧電素子の電歪変位によりシャフト全愕持・解
放すると共にシャフト駆動体が含む圧電素子の電歪変位
により両端のクランプ体ｔ−ｍ近・＊通させることによ
シシャフトをステップ移動する駆動＝ｇにおいて、クラ
ンプ体が筒状に層を形成する圧電素子および内部電極を
父互に積属ねて一体化し内部１１ｔ憔金一層おきに接続
した二つの外部電極を有する。従って、外部電極に４圧
を印加したとき圧電素子の縦効果歪によシ径方向に伸縮
する。
トに二つのクランプ体を＠合し、この二つのクランプ体
ｔｎ端に結合保持するシャフト駆動体を設け、クランプ
体が含む圧電素子の電歪変位によりシャフト全愕持・解
放すると共にシャフト駆動体が含む圧電素子の電歪変位
により両端のクランプ体ｔ−ｍ近・＊通させることによ
シシャフトをステップ移動する駆動＝ｇにおいて、クラ
ンプ体が筒状に層を形成する圧電素子および内部電極を
父互に積属ねて一体化し内部１１ｔ憔金一層おきに接続
した二つの外部電極を有する。従って、外部電極に４圧
を印加したとき圧電素子の縦効果歪によシ径方向に伸縮
する。
次に、本発明の圧電駆＃愼構について図面を参照して説
明する。
明する。
第１図は本発明の一笑厖例を示す縦断面図、第２図（ａ
） 、 （ｂ）は第１図のクランプ体の一例を示す正面
図、斜視図、第２図（Ｃ）は第２図（ａ）のＡ＠評ｍｔ
−示す拡大図でめる。
） 、 （ｂ）は第１図のクランプ体の一例を示す正面
図、斜視図、第２図（Ｃ）は第２図（ａ）のＡ＠評ｍｔ
−示す拡大図でめる。
第１図において、シャフト１は円柱状で軸方向に移動自
在である。クランプ体２は円筒状をなし、環状の圧電素
子が槓ノーされて形成され、二つのクランプ体２ｒｔク
ヤ７ト１の外周面上に距離を隔てて摺動自在に嵌合し、
且つ圧電素子の電歪変位によシシャフト１を拘持または
解放する。シャフト駆動体３はシャフト１にほぼ平行に
配置され、両端部それぞれにクランプ体２を結合部材６
で保持し且つ圧′−素子の電歪変位によりシャフト１の
軸と平行方向に伸縮することにより二つのクランプ体２
ｔ−接近または離遠させる。ハウジング４はクヤ７ト駆
動体３を結合部材７で固定保持して、クランプ体２およ
びシャフト駆動体３ｔ−格納保持する。駆動制御手段５
はクランプ体２２よびシャフト駆動体３の構敢資索でめ
る圧電素子にぼ圧を印加した圧電素子に発生する電界に
より電歪変位を生じさせる。
在である。クランプ体２は円筒状をなし、環状の圧電素
子が槓ノーされて形成され、二つのクランプ体２ｒｔク
ヤ７ト１の外周面上に距離を隔てて摺動自在に嵌合し、
且つ圧電素子の電歪変位によシシャフト１を拘持または
解放する。シャフト駆動体３はシャフト１にほぼ平行に
配置され、両端部それぞれにクランプ体２を結合部材６
で保持し且つ圧′−素子の電歪変位によりシャフト１の
軸と平行方向に伸縮することにより二つのクランプ体２
ｔ−接近または離遠させる。ハウジング４はクヤ７ト駆
動体３を結合部材７で固定保持して、クランプ体２およ
びシャフト駆動体３ｔ−格納保持する。駆動制御手段５
はクランプ体２２よびシャフト駆動体３の構敢資索でめ
る圧電素子にぼ圧を印加した圧電素子に発生する電界に
より電歪変位を生じさせる。
矢にシャフト１の１！！動について説明する。クランプ
体２は一方がシャフト１を拘持する間、他方がシャフト
１を解放し、この状態でシャフト駆動体６が伸長すると
き、シャフト１がシャフト１を解放しているクランプ体
２の固定位置に対してシャフト駆動体３の変位分だけ、
シャフト１を拘持するクランプ体２の方向へ移動する。
体２は一方がシャフト１を拘持する間、他方がシャフト
１を解放し、この状態でシャフト駆動体６が伸長すると
き、シャフト１がシャフト１を解放しているクランプ体
２の固定位置に対してシャフト駆動体３の変位分だけ、
シャフト１を拘持するクランプ体２の方向へ移動する。
次いで、クランプ体２の拘持・解放が逆転しシャフト駆
動体３が縮少するとき、固定位置のクランプ体２はシャ
フト１を拘持するので、シャフト１の位置は固定さ０、
シャフト１を移動させたクランプ体２がシャフト１と摺
動しつつ固定位置のクランプ体２に接近する。この手順
を繰返してシャフト１は順次移動する。
動体３が縮少するとき、固定位置のクランプ体２はシャ
フト１を拘持するので、シャフト１の位置は固定さ０、
シャフト１を移動させたクランプ体２がシャフト１と摺
動しつつ固定位置のクランプ体２に接近する。この手順
を繰返してシャフト１は順次移動する。
次に、第２図（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）において
、クランプ体２は圧電素子２１．内部電極２２．外部電
極２３および内面層２４を有する。圧電素子２１は多数
の層をなす円筒状のセラミックでろる。内部電極２２は
一つの円筒状のセラミックを複数の同心円位置で複数の
円筒状セラミックに形成すべく分割する位置に埋込まれ
る。外部電極２３は軸を中心にして並置される円筒状の
内部電極２２を一つおきに接続し互に電気的に並列にな
るように二箇所に設ける。内面層２４はシャフトとの摺
動のため耐磨耗性材により形成される。二つの外部電極
２３から電圧を印加するとき、平行する内部電極２２に
挾まれた圧電素子は圧電逆効果によシミ昇方向すなわち
軸に垂直方向に電歪変位を生じ、クランプ体２の内径が
伸縮する。
、クランプ体２は圧電素子２１．内部電極２２．外部電
極２３および内面層２４を有する。圧電素子２１は多数
の層をなす円筒状のセラミックでろる。内部電極２２は
一つの円筒状のセラミックを複数の同心円位置で複数の
円筒状セラミックに形成すべく分割する位置に埋込まれ
る。外部電極２３は軸を中心にして並置される円筒状の
内部電極２２を一つおきに接続し互に電気的に並列にな
るように二箇所に設ける。内面層２４はシャフトとの摺
動のため耐磨耗性材により形成される。二つの外部電極
２３から電圧を印加するとき、平行する内部電極２２に
挾まれた圧電素子は圧電逆効果によシミ昇方向すなわち
軸に垂直方向に電歪変位を生じ、クランプ体２の内径が
伸縮する。
上記実施例ではクランプ体を円筒状と説明し円柱状ノシ
ャフトに嵌合させたがクランプ体の筒状内面が複数条の
突崩を有する多面の筒状でもよく従ってシャフトの回転
阻止＋ｔＡ＃４を設けたときは・シャフトも円柱状とは
限定されない。内部電極を円筒状と説明したがシャフト
の軸に向って面をなす形状であればよい。尚、円筒形が
最も効率よいことは勿論である。また、外部電極および
内面層の形成についても上記説明に限定されるものでは
ない０ 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明の圧電駆動機４４はシャフト
をステップ状に移動するためのクランプ体が縦効果歪を
利用した圧電素子で構成されることによシ、低電圧の印
加による駆動効率のよい機構を実現させ得た効果がある
。
ャフトに嵌合させたがクランプ体の筒状内面が複数条の
突崩を有する多面の筒状でもよく従ってシャフトの回転
阻止＋ｔＡ＃４を設けたときは・シャフトも円柱状とは
限定されない。内部電極を円筒状と説明したがシャフト
の軸に向って面をなす形状であればよい。尚、円筒形が
最も効率よいことは勿論である。また、外部電極および
内面層の形成についても上記説明に限定されるものでは
ない０ 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明の圧電駆動機４４はシャフト
をステップ状に移動するためのクランプ体が縦効果歪を
利用した圧電素子で構成されることによシ、低電圧の印
加による駆動効率のよい機構を実現させ得た効果がある
。
第１図は本発明の圧電駆動機構の一実施例を示す縦断面
図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は第１図のクランプ体の
一例を示す正面図および斜視図、第２図（Ｃ）は第２図
（ａ）のＡ部詳細を示す拡大図、第３図は従来のり２ン
グ体の一例を示す斜視図である。
図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は第１図のクランプ体の
一例を示す正面図および斜視図、第２図（Ｃ）は第２図
（ａ）のＡ部詳細を示す拡大図、第３図は従来のり２ン
グ体の一例を示す斜視図である。
Claims (1)
- 軸方向に移動自在なシャフトと、このシャフトの外周
面上に所定の間隔をもって摺動自在に嵌合せしめられ且
つ積層型圧電素子を駆動源として前記シャフトを拘持す
る二つの筒状のクランプ体と、このクランプ体を両端部
に配しブリッジ態様に結合保持し且つ積層型圧電素子を
駆動源として前記シャフトを軸方向に移動させるシャフ
ト駆動体と、このシャフト駆動体を格納保持するハウジ
ングと、前記クランプ体および前記シャフト駆動体の駆
動源である圧電素子に断続する電界を付与する駆動制御
手段とを備え、この駆動制御手段が前記圧電素子のそれ
ぞれに所定の順序で断続する電界を印加することにより
前記シャフトを軸方向にステップ状に駆動する圧電駆動
機構において、前記クランプ体が筒状の層を形成する圧
電素子および内部電極を交互に積重ねて一体化をなし一
層おきに内部電極を接続した二つの外部電極を有して電
圧を印加したとき圧電素子の縦効果歪により径方向に伸
縮することを特徴とする圧電駆動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021133A JPS61180583A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 圧電駆動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021133A JPS61180583A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 圧電駆動機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61180583A true JPS61180583A (ja) | 1986-08-13 |
Family
ID=12046394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60021133A Pending JPS61180583A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 圧電駆動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61180583A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01173768A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Toto Ltd | アクチュエータ |
| JPH01173770A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Toto Ltd | アクチュエータ |
| JPH01173769A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Toto Ltd | アクチュエータ |
| US4947077A (en) * | 1986-12-03 | 1990-08-07 | Jgc Corporation | Drive apparatus and motor unit using the same |
| US5017820A (en) * | 1990-04-23 | 1991-05-21 | Rockwell International Corporation | Piezoelectric rotary union system |
| US5068566A (en) * | 1990-06-04 | 1991-11-26 | Rockwell International Corporation | Electric traction motor |
-
1985
- 1985-02-06 JP JP60021133A patent/JPS61180583A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4947077A (en) * | 1986-12-03 | 1990-08-07 | Jgc Corporation | Drive apparatus and motor unit using the same |
| JPH01173768A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Toto Ltd | アクチュエータ |
| JPH01173770A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Toto Ltd | アクチュエータ |
| JPH01173769A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Toto Ltd | アクチュエータ |
| US5017820A (en) * | 1990-04-23 | 1991-05-21 | Rockwell International Corporation | Piezoelectric rotary union system |
| US5068566A (en) * | 1990-06-04 | 1991-11-26 | Rockwell International Corporation | Electric traction motor |
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