JPS6285681A - 圧電駆動機構 - Google Patents
圧電駆動機構Info
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- JPS6285681A JPS6285681A JP60224420A JP22442085A JPS6285681A JP S6285681 A JPS6285681 A JP S6285681A JP 60224420 A JP60224420 A JP 60224420A JP 22442085 A JP22442085 A JP 22442085A JP S6285681 A JPS6285681 A JP S6285681A
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- Japan
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- shaft
- holding
- clamp
- drive
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- Pending
Links
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- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 3
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- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
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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
- H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
- H02N2/023—Inchworm motors
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、圧電逆効果を有する圧電素子を用いて対象物
体を微少位置決めする圧電駆動機構に関する。
体を微少位置決めする圧電駆動機構に関する。
従来の圧電駆動機構は、本発明と同一出願人により出ｐ
された特開昭６０−９５２７０号公報に記載されている
ように、非導電性かつ低熱膨張材料からなり軸方向に移
動自在なシャフトと、所定の間隔をもってシャフトを保
持または解放する２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ブリッヂ態様に結合保持するシャ
フト駆動体と、このシャフト駆動体を格納し結合部材を
介して固定するハウジングとを有している。
された特開昭６０−９５２７０号公報に記載されている
ように、非導電性かつ低熱膨張材料からなり軸方向に移
動自在なシャフトと、所定の間隔をもってシャフトを保
持または解放する２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ブリッヂ態様に結合保持するシャ
フト駆動体と、このシャフト駆動体を格納し結合部材を
介して固定するハウジングとを有している。
従来の圧電駆動機構について第３図および第４図を参照
して説明する。第３図においてシャフト９１は、２つの
クランプ体９２により保持される。
して説明する。第３図においてシャフト９１は、２つの
クランプ体９２により保持される。
クランプ体９２は、薄いドーナッツ型の圧電素子を複数
個積層した円筒形をなし、中空部にシャフト９１を挿入
し摺動自在に嵌合するとともに、この圧電素子に電圧を
印加してこの中空部が収縮するときシャフト９１を保持
する。シャフト駆動体９３は、非常電性材料の結合部材
９５を介して両端に２つのクランプ体９２をブリッヂ態
様に結合させて有している。シャフトｉ＜動体９３はク
ランプ体９２と同様のｆＲ層型圧電素子を複数個ｙ層さ
せ、電圧印加により生じるシャフト９１の軸方向への微
少の伸縮により二つのクランプ体９２の間隔を離遠また
は接近させる。またシャフト駆動体９３は、非導電材料
の結合部材９６を介してハウジング９４に固定されてい
る。シャフト駆動体９３の伸縮運動は、両端のクランプ
体９２にシャフト９１の軸方向に微少か離の往復運動を
させる。したがって、積層型圧電素子への電圧印加の繰
返しにより２つのクランプ体９２の一方は駆動されてシ
ャフト９１を保持し、クランプ体９２の他方はシャフト
９１を解放するとともにシャフト駆動体９３をシャフト
９１の軸方向に伸縮させる駆動手順を所定の順序で繰達
すことによりシャフト９１は軸方向にステップ状に移動
される。
個積層した円筒形をなし、中空部にシャフト９１を挿入
し摺動自在に嵌合するとともに、この圧電素子に電圧を
印加してこの中空部が収縮するときシャフト９１を保持
する。シャフト駆動体９３は、非常電性材料の結合部材
９５を介して両端に２つのクランプ体９２をブリッヂ態
様に結合させて有している。シャフトｉ＜動体９３はク
ランプ体９２と同様のｆＲ層型圧電素子を複数個ｙ層さ
せ、電圧印加により生じるシャフト９１の軸方向への微
少の伸縮により二つのクランプ体９２の間隔を離遠また
は接近させる。またシャフト駆動体９３は、非導電材料
の結合部材９６を介してハウジング９４に固定されてい
る。シャフト駆動体９３の伸縮運動は、両端のクランプ
体９２にシャフト９１の軸方向に微少か離の往復運動を
させる。したがって、積層型圧電素子への電圧印加の繰
返しにより２つのクランプ体９２の一方は駆動されてシ
ャフト９１を保持し、クランプ体９２の他方はシャフト
９１を解放するとともにシャフト駆動体９３をシャフト
９１の軸方向に伸縮させる駆動手順を所定の順序で繰達
すことによりシャフト９１は軸方向にステップ状に移動
される。
次に第４図を参照すると、クランプ体９２は、ドーナッ
ツ状の圧電素子９２１に内部電極９２２を交互に挿入し
て積層したもので、内部電極９２２を一つ置きに接続し
た２つの外部電極９２３間に電圧が印加される。電圧印
加により、電界にほぼ垂直方向に発生する横効果歪が、
クランプ体９２径方向に応力をもって収縮し、中空部を
摺動貫通するシャフト９１を保持固定する。圧電素子に
よる径方向の収縮量は横効果歪であるため極めて小さく
、径寸法で２〜３μであり、したかっ”でクランプ体９
２がシャフト９１を保持から解放した状態のときもクラ
ンプ体９２とシャフト９１との間はほぼ°０“である遊
嵌合となる。この円筒状のクランプ体９２の内面におい
ては、露出した内部電極９２２がシャフト９１との摺動
により磨耗粉を発生し、シャフト９１との間の絶縁性お
よび耐磨耗性が劣化するので内面層９２４として絶縁膜
コーティングが施される。なお、ｗｉ、３図では圧電素
子への電圧印加回路は省略している。
ツ状の圧電素子９２１に内部電極９２２を交互に挿入し
て積層したもので、内部電極９２２を一つ置きに接続し
た２つの外部電極９２３間に電圧が印加される。電圧印
加により、電界にほぼ垂直方向に発生する横効果歪が、
クランプ体９２径方向に応力をもって収縮し、中空部を
摺動貫通するシャフト９１を保持固定する。圧電素子に
よる径方向の収縮量は横効果歪であるため極めて小さく
、径寸法で２〜３μであり、したかっ”でクランプ体９
２がシャフト９１を保持から解放した状態のときもクラ
ンプ体９２とシャフト９１との間はほぼ°０“である遊
嵌合となる。この円筒状のクランプ体９２の内面におい
ては、露出した内部電極９２２がシャフト９１との摺動
により磨耗粉を発生し、シャフト９１との間の絶縁性お
よび耐磨耗性が劣化するので内面層９２４として絶縁膜
コーティングが施される。なお、ｗｉ、３図では圧電素
子への電圧印加回路は省略している。
上述した従来の圧電駆動機構は、クランプ体の駆動源と
して積層した圧電素子の横効果歪を利用したものである
。一般に圧電素子材料の強誘電セラミックは同一電界の
もとでは横効果による歪量は小さく、したがってクラン
プ体において電圧が印加されていない初期状態でクラン
プ体とシャフトとの間隔「０」嵌合が必要であり、部品
加工精度を高くしなければならないとともに、クランプ
体の内面には内部電極の露出短絡による絶縁性の劣化、
ならびに圧電素子面の塑性流動性による保持力の減退を
防止するコーティングが必要であり、これらのことが圧
電駆動機構の生産性を低下させるという問題点があった
。
して積層した圧電素子の横効果歪を利用したものである
。一般に圧電素子材料の強誘電セラミックは同一電界の
もとでは横効果による歪量は小さく、したがってクラン
プ体において電圧が印加されていない初期状態でクラン
プ体とシャフトとの間隔「０」嵌合が必要であり、部品
加工精度を高くしなければならないとともに、クランプ
体の内面には内部電極の露出短絡による絶縁性の劣化、
ならびに圧電素子面の塑性流動性による保持力の減退を
防止するコーティングが必要であり、これらのことが圧
電駆動機構の生産性を低下させるという問題点があった
。
前記シャフトを貫通させる貫通孔を有するシャフト案内
部と、略コ字形をなす弾性体よりなり前記コ字形のほぼ
中央部で前記シャフトを保持するシャフト案内溝を有す
るシャフト保持部と、電圧印加により積層方向に縦効果
歪を生じる積層型圧電素子より形成されこの積層の軸が
前言己シャフト保持部のコ字形の開口先端部を結ぶ直線
上にあるよう配置さハたクランプ駆動部と、前記シャフ
ト案内部と前記シャフト保持部とをほぼ平行に並置させ
てこれらを結合させた結合部とを有する２つのクランプ
体と；前記シャフトの長手軸方向に駆動方向を一致させ
た積層型圧電素子から構成され前は前記シャフト保持部
が前記シャフトを保持し前記クランプ駆動部の伸長に応
動して前記シャフト保持部が前記シャフトの保持を解放
して摺動自在とすることを特徴とする。
部と、略コ字形をなす弾性体よりなり前記コ字形のほぼ
中央部で前記シャフトを保持するシャフト案内溝を有す
るシャフト保持部と、電圧印加により積層方向に縦効果
歪を生じる積層型圧電素子より形成されこの積層の軸が
前言己シャフト保持部のコ字形の開口先端部を結ぶ直線
上にあるよう配置さハたクランプ駆動部と、前記シャフ
ト案内部と前記シャフト保持部とをほぼ平行に並置させ
てこれらを結合させた結合部とを有する２つのクランプ
体と；前記シャフトの長手軸方向に駆動方向を一致させ
た積層型圧電素子から構成され前は前記シャフト保持部
が前記シャフトを保持し前記クランプ駆動部の伸長に応
動して前記シャフト保持部が前記シャフトの保持を解放
して摺動自在とすることを特徴とする。
次に、本発明について図面を参照して悦明寸ろ。
第１図を参照すると本発明の一実施伸抹ｊ：、・／′−
ヤフト９１とシャフト駆動体９３とハウジング９４と結
合部材９Ｇとクランプ体１２とから構成される。同図に
おいて第３図と同一・の参照数寸−で示り。
ヤフト９１とシャフト駆動体９３とハウジング９４と結
合部材９Ｇとクランプ体１２とから構成される。同図に
おいて第３図と同一・の参照数寸−で示り。
たものは同一構成要素を示すので説明を省略する。
第２図（ａ）〜（ｅ）もあわせて参照すると、シャフト
９１は自己の中心軸をクランプ体１２の中心軸に一致さ
せて貫通されている。シャフト駆動体９３はその駆動軸
をシャフト９１の中心軸に平行にクランプ体１２と固着
結合されている。クランプ体１２は、シャフト案内部２
１．シャフト保持部１２２、結合部１２３およびクラン
プ駆動部１２４から構成されている。シャフト案内部】
２１は、環状をなす平厚板で中央の貫通孔にシャツ）９
１が貫通される。シャフト保持部１２２は、コの字形を
なす弾性体で摩擦係数が大きな材料よりなり、対向する
コ字形先嬬部間にクランプ駆動部１２４分有する。シャ
フト１７持部１２２’７）口字形の中央には、シャツ）
９１ ’ｆｅｎ通させる窓が形成さｈ％この窓の対向
面中央にはシャフト９１を位置決め１−５て保持するシ
ャツＩ・案内溝１２２１が設けられている。結合部１２
３ Ｈ：やシャフト案内部１２１と〕ン′ヤフト保持部
１２２とを平行配置させて結合固宇する。１２Δが、っ
て、クランプ体１２全体は、筑２図ｆａｌに示さ′ｉ１
−るようにシャフト案内部１２１とシャフト挟持部１２
２とが並置さり、と−れらの一端辺が結合部１２３で結
合さ：ｉ、′ｆｒ、、ゴの字形をなす。
９１は自己の中心軸をクランプ体１２の中心軸に一致さ
せて貫通されている。シャフト駆動体９３はその駆動軸
をシャフト９１の中心軸に平行にクランプ体１２と固着
結合されている。クランプ体１２は、シャフト案内部２
１．シャフト保持部１２２、結合部１２３およびクラン
プ駆動部１２４から構成されている。シャフト案内部】
２１は、環状をなす平厚板で中央の貫通孔にシャツ）９
１が貫通される。シャフト保持部１２２は、コの字形を
なす弾性体で摩擦係数が大きな材料よりなり、対向する
コ字形先嬬部間にクランプ駆動部１２４分有する。シャ
フト１７持部１２２’７）口字形の中央には、シャツ）
９１ ’ｆｅｎ通させる窓が形成さｈ％この窓の対向
面中央にはシャフト９１を位置決め１−５て保持するシ
ャツＩ・案内溝１２２１が設けられている。結合部１２
３ Ｈ：やシャフト案内部１２１と〕ン′ヤフト保持部
１２２とを平行配置させて結合固宇する。１２Δが、っ
て、クランプ体１２全体は、筑２図ｆａｌに示さ′ｉ１
−るようにシャフト案内部１２１とシャフト挟持部１２
２とが並置さり、と−れらの一端辺が結合部１２３で結
合さ：ｉ、′ｆｒ、、ゴの字形をなす。
２つのクランプ体１２ｄ：それぞ−Ｊ１シャフト案内部
１２１を内側にし、シャフト駆動体９３の両端に固着さ
り、て対象配置される。クランプ体１２の中心軸とシャ
フト駆動体９３の駆動軸の方向は平行かオたは一致する
。クランプ駆動部１２４は、電圧を印加さハ、＊とき積
層方向に縦効果歪を生じる積層型圧電素子で形成され、
積層方向すなわち駆動軸方向でシャツ［・保持部１２２
の）字形先端部間を結ぶ直線上に挾まれている。ンヤフ
ト保持部１２２のシャフト案内溝１２２１の内径はシャ
ット１１の外径よりやや小さく形成され、クランプ駆動
部へ電圧が印加されていない状態では自己の有する弾性
力によりシャフト９１を保持する。クランプ駆動部１２
４が電圧印加により図中矢印Ｂ方向に伸長するとシャフ
ト保持部１２２けシャフト９１の保持を解放しシャフト
９１を摺動可能とする。２つのクランプ体１２が交互に
保持解放を繰返しシャフト駆動体９３も伸縮を繰返すと
、クランプ体１２とシャフト９１と相対位置はステップ
状に変化しシャフト９１け移動する。
１２１を内側にし、シャフト駆動体９３の両端に固着さ
り、て対象配置される。クランプ体１２の中心軸とシャ
フト駆動体９３の駆動軸の方向は平行かオたは一致する
。クランプ駆動部１２４は、電圧を印加さハ、＊とき積
層方向に縦効果歪を生じる積層型圧電素子で形成され、
積層方向すなわち駆動軸方向でシャツ［・保持部１２２
の）字形先端部間を結ぶ直線上に挾まれている。ンヤフ
ト保持部１２２のシャフト案内溝１２２１の内径はシャ
ット１１の外径よりやや小さく形成され、クランプ駆動
部へ電圧が印加されていない状態では自己の有する弾性
力によりシャフト９１を保持する。クランプ駆動部１２
４が電圧印加により図中矢印Ｂ方向に伸長するとシャフ
ト保持部１２２けシャフト９１の保持を解放しシャフト
９１を摺動可能とする。２つのクランプ体１２が交互に
保持解放を繰返しシャフト駆動体９３も伸縮を繰返すと
、クランプ体１２とシャフト９１と相対位置はステップ
状に変化しシャフト９１け移動する。
以上説明したように本発明は、クランプ体においてシャ
フト案内部がシャフト駆動体番・こ固着されてシャフト
を移動させる駆動力を受け、摩擦係数の大きな材雪より
なるシャフト保持部が直接シャフトを保持し、また積層
型圧電素子により構成される、クランプ駆動部が縦効果
歪により伸長運動してシャフト保持部の保持を解放する
ように構成されているので、クランプ体のクランプ駆動
効率が改善されるとともにシャフトとの摺動面における
ぃレ コーティング工程が不要とな＊０マ牛産が向上す
フト案内部がシャフト駆動体番・こ固着されてシャフト
を移動させる駆動力を受け、摩擦係数の大きな材雪より
なるシャフト保持部が直接シャフトを保持し、また積層
型圧電素子により構成される、クランプ駆動部が縦効果
歪により伸長運動してシャフト保持部の保持を解放する
ように構成されているので、クランプ体のクランプ駆動
効率が改善されるとともにシャフトとの摺動面における
ぃレ コーティング工程が不要とな＊０マ牛産が向上す
第１図は本発明の一実施例を示す一部断面図、第２図（
ａ） 、 （ｂ） 、 ｌｅ） 、 （ａ）および（ｅ
）けそす１−ぞれ第１図におけるクランプ体の詳細を示
す平面図、正面図。 背面図、左側面図および右側面図、第３図は従来例を示
す縦断面図、第４図は第３図におけるクランプ体の詳細
を示す斜視図である。 ９１・・・・・・シャフト、１２・・・・・・クランプ
体、９３・・・・・・シャフト駆動体、１２１・・・・
・・シャフト案内部、１２２・・・・・・シャフト８昧
持部、１２ト・・・・・結合部、１２４・・・・・・ク
ランプ駆動部、１２２１・・・・・・シャフト案内溝、
９４・・・・・・ハウジング、９６・・・・・・結合部
材・ −、代
理人 弁理士 内 原 晋、２〜ノ磐１ 図 薬 ２ 図
ａ） 、 （ｂ） 、 ｌｅ） 、 （ａ）および（ｅ
）けそす１−ぞれ第１図におけるクランプ体の詳細を示
す平面図、正面図。 背面図、左側面図および右側面図、第３図は従来例を示
す縦断面図、第４図は第３図におけるクランプ体の詳細
を示す斜視図である。 ９１・・・・・・シャフト、１２・・・・・・クランプ
体、９３・・・・・・シャフト駆動体、１２１・・・・
・・シャフト案内部、１２２・・・・・・シャフト８昧
持部、１２ト・・・・・結合部、１２４・・・・・・ク
ランプ駆動部、１２２１・・・・・・シャフト案内溝、
９４・・・・・・ハウジング、９６・・・・・・結合部
材・ −、代
理人 弁理士 内 原 晋、２〜ノ磐１ 図 薬 ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 シャフトと； 中央部に前記シャフトを貫通させる貫通孔を有するシャ
フト案内部と、略コ字形をなす弾性体よりなり前記コ字
形のほぼ中央部で前記シャフトを保持するシャフト案内
溝を有するシャフト保持部と、電圧印加により積層方向
に縦効果歪を生じる積層型圧電素子より構成されこの積
層の軸が前記シャフト保持部のコ字形の開口先端部を結
ぶ直線上にあるよう配置されたクランプ駆動部と、前記
シャフト案内部と前記シャフト保持部とをほぼ平行に並
置させてこれらを結合させた結合部とを有する２つのク
ランプ体と； 前記シャフトの長手軸方向に駆動方向を一致させた積層
型圧電素子から構成され前記２つのクランプ体を両端に
有するシャフト駆動体と； を有し、前記クランプ駆動部が縮少したときは前記シャ
フト保持部が前記シャフトを保持し前記クランプ駆動部
の伸長に応動して前記シャフト保持部が前記シャフトの
保持を解放して摺動自在と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 |
|---|---|---|---|
| JP60224420A JPS6285681A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 圧電駆動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60224420A JPS6285681A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 圧電駆動機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285681A true JPS6285681A (ja) | 1987-04-20 |
Family
ID=16813498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60224420A Pending JPS6285681A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 圧電駆動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285681A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0352858A2 (de) * | 1988-07-28 | 1990-01-31 | Philips Patentverwaltung GmbH | Piezoelekrischer Linearmotor |
| JPH02114577A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-04-26 | Toto Ltd | 圧電アクチュエータ |
| US5068566A (en) * | 1990-06-04 | 1991-11-26 | Rockwell International Corporation | Electric traction motor |
| JPH09121574A (ja) * | 1995-10-26 | 1997-05-06 | Fanuc Ltd | リニア駆動機構 |
| CN104953892A (zh) * | 2014-03-26 | 2015-09-30 | 项惠仲 | 一种带位移传感功能步距可变的闭环微位移步进驱动装置 |
-
1985
- 1985-10-07 JP JP60224420A patent/JPS6285681A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0352858A2 (de) * | 1988-07-28 | 1990-01-31 | Philips Patentverwaltung GmbH | Piezoelekrischer Linearmotor |
| JPH02114577A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-04-26 | Toto Ltd | 圧電アクチュエータ |
| US5068566A (en) * | 1990-06-04 | 1991-11-26 | Rockwell International Corporation | Electric traction motor |
| JPH09121574A (ja) * | 1995-10-26 | 1997-05-06 | Fanuc Ltd | リニア駆動機構 |
| CN104953892A (zh) * | 2014-03-26 | 2015-09-30 | 项惠仲 | 一种带位移传感功能步距可变的闭环微位移步进驱动装置 |
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