JPS61180584A - 圧電駆動機構 - Google Patents
圧電駆動機構Info
- Publication number
- JPS61180584A JPS61180584A JP60021134A JP2113485A JPS61180584A JP S61180584 A JPS61180584 A JP S61180584A JP 60021134 A JP60021134 A JP 60021134A JP 2113485 A JP2113485 A JP 2113485A JP S61180584 A JPS61180584 A JP S61180584A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- drive
- piezoelectric element
- clamp body
- piezoelectric
- 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.)
- Pending
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- 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。
圧電駆動機構は、本発明と同一出願人から提案した微動
装置（特願昭５８−２０１３９３）の明細書に説明され
るように、非導電性且つ低熱膨張材料からなり軸力向に
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
のクランプ体と、このクランプ体を両端に配し非導電性
材料からなる結合部材を介しブリ、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
移動せしめるシャフト駆動体と、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
制御手段とを備え、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放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動手順を繰返す
ように所定の頴序で断続する電界を圧電素子に印加する
ことにより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円筒形ク
ランプ体の内周面ハ銀コーティングされており、シャフ
トの外周面と直接接触する。また、圧電素子によるクラ
ンプ体の径方向の収縮量は径寸法で２〜３μと極めて小
さく、このためクランプ体がシャフトを拘持かも解放し
た状態のときもほぼ■ｏｌ嵌合である。
装置（特願昭５８−２０１３９３）の明細書に説明され
るように、非導電性且つ低熱膨張材料からなり軸力向に
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
のクランプ体と、このクランプ体を両端に配し非導電性
材料からなる結合部材を介しブリ、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
移動せしめるシャフト駆動体と、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
制御手段とを備え、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放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動手順を繰返す
ように所定の頴序で断続する電界を圧電素子に印加する
ことにより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円筒形ク
ランプ体の内周面ハ銀コーティングされており、シャフ
トの外周面と直接接触する。また、圧電素子によるクラ
ンプ体の径方向の収縮量は径寸法で２〜３μと極めて小
さく、このためクランプ体がシャフトを拘持かも解放し
た状態のときもほぼ■ｏｌ嵌合である。
上述した従来の圧電駆動機構は、圧電素子を駆動源とす
るクランプ体の内周面が銀コーテイングされておりシャ
フトの外周面と直接接触する一方、圧電素子に電界が印
加されシャフト駆動体が伸縮すると共に一方のクランプ
体がシャフトを拘持し−たとき他方のクランプ体はシャ
フトと摺動関係になる。このため剛性の小さい銀コーテ
イング面は研磨され磨耗してゆく傾向にある。また、ク
ランプ体がシャフトを拘持から解放した状態のときもほ
ぼ１ＯＩｌ嵌合であるため、銀コーテイング面の磨耗粉
が研磨材となり面の磨耗を促進する。従って、クランプ
体がシャフトの拘持力を減退させ、駆動機能を損うとい
う問題点があった。
るクランプ体の内周面が銀コーテイングされておりシャ
フトの外周面と直接接触する一方、圧電素子に電界が印
加されシャフト駆動体が伸縮すると共に一方のクランプ
体がシャフトを拘持し−たとき他方のクランプ体はシャ
フトと摺動関係になる。このため剛性の小さい銀コーテ
イング面は研磨され磨耗してゆく傾向にある。また、ク
ランプ体がシャフトを拘持から解放した状態のときもほ
ぼ１ＯＩｌ嵌合であるため、銀コーテイング面の磨耗粉
が研磨材となり面の磨耗を促進する。従って、クランプ
体がシャフトの拘持力を減退させ、駆動機能を損うとい
う問題点があった。
本発明は、上記問題点を解消し駆動機能を安定化した圧
電駆動機構を提供することを目的としている。
電駆動機構を提供することを目的としている。
本発明による圧電駆動機構は、軸方向に移動するシャフ
トに二つのクランプ体を嵌合し、この二つのクランプ体
を両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を拘持・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を接近・離遠させることにより
シャフトをステップ移動する駆動機構において、クラン
プ体の内面に薄膜からなる突起層を装着する。この突起
層は絶縁体且つ耐磨耗性の材料で表面に多数の突起を有
する薄膜で裏面が接着面となる。突起の突起先端部はシ
ャフトの厚み寸法とほぼ同一寸法位置にある。
トに二つのクランプ体を嵌合し、この二つのクランプ体
を両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を拘持・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を接近・離遠させることにより
シャフトをステップ移動する駆動機構において、クラン
プ体の内面に薄膜からなる突起層を装着する。この突起
層は絶縁体且つ耐磨耗性の材料で表面に多数の突起を有
する薄膜で裏面が接着面となる。突起の突起先端部はシ
ャフトの厚み寸法とほぼ同一寸法位置にある。
次に、本発明の圧電駆動機構について図面を参照して説
明する。
明する。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図（ａ
）゛は第１図のクランプ体の一例を示す縦断面図、第２
図（ｂ）は第２図（ａ）の内面を展開して示す平面図、
第２図（Ｃ）は第２図（ａ）の突起層を展開して示す正
面図である。
）゛は第１図のクランプ体の一例を示す縦断面図、第２
図（ｂ）は第２図（ａ）の内面を展開して示す平面図、
第２図（Ｃ）は第２図（ａ）の突起層を展開して示す正
面図である。
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
子が積層されて形成され、二つのクランプ体２はシャツ
）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りシャフト１を拘持または解放
する。シャフト駆動体３はシャツ）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
持し且つ圧電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を接近
または離遠させる。ハウジング４はシャフト駆動体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３を格納保持する。駆動制御手段５はクランプ
体２およびシャフト駆動体３の構成要素である圧電素子
に電圧を印加し圧電素子に発生する電界により電歪変位
を生じさせる。次にシャフト１の移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。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
固定され、シャフト１ｔ−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。
在である。クランプ体２は円筒状をなし、環状の圧電素
子が積層されて形成され、二つのクランプ体２はシャツ
）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りシャフト１を拘持または解放
する。シャフト駆動体３はシャツ）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
持し且つ圧電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を接近
または離遠させる。ハウジング４はシャフト駆動体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３を格納保持する。駆動制御手段５はクランプ
体２およびシャフト駆動体３の構成要素である圧電素子
に電圧を印加し圧電素子に発生する電界により電歪変位
を生じさせる。次にシャフト１の移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。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
固定され、シャフト１ｔ−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。
第２図（ａ）において、シャフト１と中心軸を同一にす
るクランプ体２は圧電素子２１．内部電極２２．外部電
極２３．絶縁帯２４．および突起としてのイボ状突起２
５１を有する突起１１２５により構成される。圧電素子
２１は多数の層をなす環状のセラミックである。内部電
極２２は圧電素子２１ｆ、挾むか又は内部に埋め込まれ
て層状をなす。二つの外部電極２３はそれぞれ内部電極
２２を一層おきに絶縁帯２４で覆い、この上から露出す
る内部電極２２に被覆し装着される。突起層２５はアル
ミナ薄膜の表面にイボ状突起２５１を形成して焼結した
絶縁性且つ耐磨耗性のあるもので裏面をクランプ体２の
内面に接着し内部電極２２が露出するクランプ体２の内
面を保護する。イボ状突起２５１の突起先端部はシャフ
ト１の外周面位置に配置され、微少変位によるシャフト
１の拘持および解放を確実にする。クランプ体２は圧電
素子２１の電歪変位の高周波繰返しを生じ、クランプ体
２の内面に被着された突起層２５を高周期で伸縮するが
、突起１ｉ＠２５はイボ状突起２５１が形成する谷間の
底部に肉厚の薄い膜部を設は圧電素子２１のセラミック
層の寸法変化を逃げ、クランプ体２の内部組織の座屈破
壊を防止できると共に、一方谷間そのまのが磨耗粉の通
路を形成し摺動時の磨耗粉による接触面の磨耗を軽減で
きる。
るクランプ体２は圧電素子２１．内部電極２２．外部電
極２３．絶縁帯２４．および突起としてのイボ状突起２
５１を有する突起１１２５により構成される。圧電素子
２１は多数の層をなす環状のセラミックである。内部電
極２２は圧電素子２１ｆ、挾むか又は内部に埋め込まれ
て層状をなす。二つの外部電極２３はそれぞれ内部電極
２２を一層おきに絶縁帯２４で覆い、この上から露出す
る内部電極２２に被覆し装着される。突起層２５はアル
ミナ薄膜の表面にイボ状突起２５１を形成して焼結した
絶縁性且つ耐磨耗性のあるもので裏面をクランプ体２の
内面に接着し内部電極２２が露出するクランプ体２の内
面を保護する。イボ状突起２５１の突起先端部はシャフ
ト１の外周面位置に配置され、微少変位によるシャフト
１の拘持および解放を確実にする。クランプ体２は圧電
素子２１の電歪変位の高周波繰返しを生じ、クランプ体
２の内面に被着された突起層２５を高周期で伸縮するが
、突起１ｉ＠２５はイボ状突起２５１が形成する谷間の
底部に肉厚の薄い膜部を設は圧電素子２１のセラミック
層の寸法変化を逃げ、クランプ体２の内部組織の座屈破
壊を防止できると共に、一方谷間そのまのが磨耗粉の通
路を形成し摺動時の磨耗粉による接触面の磨耗を軽減で
きる。
第２図（ｂｌ 、 （Ｃ）はクランプ体２の内面に被着
した突起＃２５を展開した平面図および正面図で、２０
ミクロン程度のアルミナ薄膜を成型し、表面にイボ状突
起２５１を形成した突起＋１１２５を示す。イボ状突起
２５１は整然と配列されて図示されるが配列は雑然とし
ていても所定密度を超えて形成されるときは同一機能を
発揮できる。
した突起＃２５を展開した平面図および正面図で、２０
ミクロン程度のアルミナ薄膜を成型し、表面にイボ状突
起２５１を形成した突起＋１１２５を示す。イボ状突起
２５１は整然と配列されて図示されるが配列は雑然とし
ていても所定密度を超えて形成されるときは同一機能を
発揮できる。
上記実施例ではクランプ体を円筒状と説明し円柱状シャ
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
阻止機構を設けたときはシャフトも円柱状とは限定され
ない。突起層はイボ状突起を押型で成型しても、又別の
突起を薄膜上に貼着して形成してもよい。圧電素子の電
歪変位は縦効果歪および横効果歪の何れを利用してもよ
い。構成要素に対する材料については、例えば突起層を
アルミナの焼結と説明したが、同一機能を発揮できるも
のであればよいので、上記説明には限定されない。
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
阻止機構を設けたときはシャフトも円柱状とは限定され
ない。突起層はイボ状突起を押型で成型しても、又別の
突起を薄膜上に貼着して形成してもよい。圧電素子の電
歪変位は縦効果歪および横効果歪の何れを利用してもよ
い。構成要素に対する材料については、例えば突起層を
アルミナの焼結と説明したが、同一機能を発揮できるも
のであればよいので、上記説明には限定されない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の圧電駆動機構はシャフトを
精密にステップ移動するためのクランプ体内面に、薄膜
上に多数の突起を有する絶縁体且つ耐磨耗性の材料によ
る突起層を貼着することにより、クランプ体の内部組織
座屈破壊を防止できると共に磨耗粉による接触面の磨耗
を軽減できるという効果が得られる。
精密にステップ移動するためのクランプ体内面に、薄膜
上に多数の突起を有する絶縁体且つ耐磨耗性の材料によ
る突起層を貼着することにより、クランプ体の内部組織
座屈破壊を防止できると共に磨耗粉による接触面の磨耗
を軽減できるという効果が得られる。
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）は第１図のクランプ体の一例を示す縦
断面図、第２図（ｂ） 、 （Ｃ）は第２図（ａ）のク
ランプ体内面に貼着された突起層を展開して示す平面図
・正面図である。 １・・・・・・シャフト、２−−−−−−クランプ体、
３・−・・・・シャフト駆動体、４・・・・・・ハウジ
ング、５・−・・・駆動制御手段、２１・・・・−圧電
素子、２２−・・・・・内部電極、２３・−・・−外部
電極、２５−・−・突起層、２５１・・・・−へ項八
：Ｗ’毬士 門 原 首ハ菖゛１．′１−ノ＼−
一／
図、第２図（ａ）は第１図のクランプ体の一例を示す縦
断面図、第２図（ｂ） 、 （Ｃ）は第２図（ａ）のク
ランプ体内面に貼着された突起層を展開して示す平面図
・正面図である。 １・・・・・・シャフト、２−−−−−−クランプ体、
３・−・・・・シャフト駆動体、４・・・・・・ハウジ
ング、５・−・・・駆動制御手段、２１・・・・−圧電
素子、２２−・・・・・内部電極、２３・−・・−外部
電極、２５−・−・突起層、２５１・・・・−へ項八
：Ｗ’毬士 門 原 首ハ菖゛１．′１−ノ＼−
一／
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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で
あって、前記クランプ体が内面に、絶縁体且つ耐磨耗性
に富む材料からなり表面に多数の突起を有する、薄膜の
裏面を接着して突起層になすと共に前記突起が突起先端
部をシャフトの厚み寸法とほぼ同一寸法位置に配備され
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 |
|---|---|---|---|
| JP60021134A JPS61180584A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 圧電駆動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021134A JPS61180584A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 圧電駆動機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61180584A true JPS61180584A (ja) | 1986-08-13 |
Family
ID=12046422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60021134A Pending JPS61180584A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 圧電駆動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61180584A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
| US5017820A (en) * | 1990-04-23 | 1991-05-21 | Rockwell International Corporation | Piezoelectric rotary union system |
-
1985
- 1985-02-06 JP JP60021134A patent/JPS61180584A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 |
| US5017820A (en) * | 1990-04-23 | 1991-05-21 | Rockwell International Corporation | Piezoelectric rotary union system |
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