JPS63101588A - 電歪素子を用いたアクチュエータの組立方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電歪素子を用いたアクチュエータの位置調整
技術に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、板状の電歪素子の一部に係止される弁体によ
って流路の開閉を行わせる弁などにおいては、従来、電
歪素子の一端または両端を予め本体内に形成されている
溝などに嵌合させて装着することが行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、板状の電歪素子は構造上外力などによって変
形されやすく形状が比較的不安定であるため、上記のよ
うに本体内に予め形成されている溝などに嵌合させて装
着する場合には、電歪素子自体の弾性などによる内部応
力が生じた状態で組み付けられることとなり、電歪素子
から得られる駆動力が設計値から変動したり、調整が困
難であるなどの問題がある。

このことは、板状の電歪素子を用いる場合などに限らず
、積層形の電歪素子の伸縮変位を梃子部材などを介して
揺動変位に変換して取り出す構造のアクチュエータなど
においても同様である。

本発明の目的は、本体に対する電歪素子の組み付けおよ
び調整を簡単な構造で精度良く容易に行うことが可能な
電歪素子を用いたアクチュエータの位置調整技術を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、電歪素子を支持する支持部材と、この支持部
材と本体との間に介設され、電歪素子の作動方向におけ
る変位を拘束することなく支持部材を本体に対して軸支
する支持軸とを設け、本体に対して支持部材および電歪
素子を組み付けた後に、支持軸を介して支持部材が本体
に対して固定されるようにしたものである。

〔作用〕

上言己した手段によれば、組立時に電歪素子に変形など
があっても、電歪素子が外部から拘束されることなく、
内部応力などが発生しない状態で自然に装着されるので
、電歪素子から得られる駆動力などが設計値などから大
きくずれることがなく、本体に対する電歪素子の組み付
けおよび調整を簡単な構造で精度良く容易に行うことが
できる。

〔実施例１〕 第１図は本発明の一実施例である電歪素子を用いたアク
チュエータの要部を示す断面図であり、第２図は前記第
１図において線■−■で示される部分の断面図である。

本実施例においては、電歪素子を用いたアクチュエータ
が弁として構成されている。

すなわち、本体１の内部には弁体室２が形成され、蓋体
３によって密閉されている。

本体１には壁面を貫通する流体人口ＩＮ（流路）および
排出口ＥＸＨ（流路）が対向して設けられて右り、弁体
室２に対する開口部には弁座４および弁座５がそれぞれ
突設されている。

本体１の側面には、弁体室２に連通される流体出口ＯＵ
Ｔ　（流路）が形成されている。

弁体室２の内部において対向される流体入口ＩＮおよび
排出口ＥＸＨの弁座４および弁座５との間には、たとえ
ば板状の電歪素子６の一端が挿入されており、その弁座
４および弁座５に対向する面には弾性体などからなり該
弁座４および５にそれぞれ接離される弁体７および弁体
８が係止されている。

前記の電歪素子６は、たとえば、第３図に示されるよう
に、金属板６ａを介して、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）系の磁器などからなる圧電磁器６ｂおよび圧電磁器
６Ｃを貼り合わせ、圧電磁器６ｂおよび６ｃの各々の表
面には銀などの電極６ｄおよび電極６ｅが焼き付けられ
た、いわゆるバイモルフとして構成されて詣り、所定の
直流電源Ｖｏ　から金属板６ａと電極６ｄまたは６ｅと
の間に所望の極性で直流電圧を印加することにより、破
線で示されるような所望の方向への湾曲変位が発生され
るものである。

電歪素子６において弁体８が係止された面と排出口ＥＸ
Ｈの弁座５との間には、ばね９が介設されてふり、反対
側の面に係止されている弁体７が流体入口ＩＮの弁座４
に密着する方向に付勢されている。

そして、電歪素子６の一端を固定した状態での湾曲変位
により、ばね９の付勢力に抗して弁体７を弁座４から離
脱させ、流体人口ＩＮを開放すると同時に、弁体８を弁
座５に密着させて排出口ＥＸＨを閉止することにより、
弁体室２を介して流体入口ＩＮと流体出口ＯＵＴとを連
通させる動作が行われるものである。

この場合、電歪素子６の固定端は支持部材１０に保持さ
れており、さらにこの支持部材１０は、組立時には両端
が本体１に固定された支持軸１１に対して電歪素子６の
作動時の湾曲方向に回動自在に軸支されている。

すなわち、組立時における非通電状態での電歪素子６に
湾曲などがあっても、電歪素子は外力によって拘束され
ることなく、したがって内部応力などを生じることなく
自然に本体１の内部に組み込まれ、たとえば、電歪素子
６に係止された弁体７は、ばね９の付勢力のみによって
弁座４に密着された状態とされる。

そして、電歪素子６が上記のような自然な状態で本体１
の内部に組み込まれた後、電歪素子６の端部を保持する
支持部材１０と支持軸１１とを、たとえばろう付けなど
によって固定することにより、通電時に電歪素子６の弁
体７および８が係止された端部に揺動変位が発生され、
該弁体７および８が駆動される構造とされている。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、電歪素子６に対して電圧が印加されない状態では
、ばね９の付勢力によって流体入口ＩＮの弁座４に弁体
７が密着され、流体入口ＩＮは閉止されている。

ここで、前述のように電歪素子６が内部応力などを生じ
ることなく、自然な状態で本体１に組み込まれているた
め、ばね９の設計された値の付勢力によって、弁体７が
弁座４に確実に押圧され、流体入口ＩＮが流体の漏洩な
どを生じることなく確実に閉止される。

次に、電歪素子６に対して所定の極性の直流電圧を印加
すると、第４図に示されるようにばね９の付勢力に抗し
て電歪素子６が湾曲変形され、該電歪素子６に係止され
た弁体７が弁座４から離脱されるとともに弁体８が排出
口ＥＸＨの弁座５に密着され、流体入口ＩＮが開放され
るとともに排出口ＥＸＨが閉止される。

そして、流体人口ＩＮから流入される流体は弁体室２を
介して流体出口ＯＵＴに供給される。

また、この状態で電歪素子６に対する電圧の印加を解除
すると、ばね９の付勢力によって弁座５から弁体８が離
脱されるとともに弁体７は弁座４に確実に密着され、流
体人口ＩＮが閉止されるとともに排出口ＥＸＨが開放さ
れ、流体出口ＯＵＴの内部の残圧などが排出口ＥＸＨを
通じて外部に排出される。

このように、本実施例においては、電歪素子６がその作
動方向における変位が拘束されないように自然状態で本
体１に組み込まれ、外力などの拘束に起因する内部応力
の発生が防止されるように構成されているため、たとえ
ば、ばね９の付勢力がそのまま弁体７の弁座４に対する
密着力に寄与することとなり、ばね９の付勢力などの設
計が容易となるとともに、電歪素子６の取付は位置の調
整を行うなどの目的で、該電歪素子６と本体１との間に
ばねやねじなどの複雑な機構を設けたり、部品の精度を
必要以上に高くする必要がなく構造が簡単化される。

この結果、本体１に対する電歪素子６０組み付けおよび
調整などを゛簡単な構造で正確かつ容易に行うことがで
きる。

〔実施例２〕 第５図は本発明の他の実施例である電歪素子を用いたア
クチュエータの断面図であり、第６図はその一部を取り
出して示す斜視図である。

本体１２の内部には、弁体室１３が設けられている。

本体１２の壁面には、流体人口ＩＮ右よび流体出口ＯＵ
Ｔが壁面を貫通して形成され、流体入口ＩＮの弁体室１
３に対する開口部には弁座１４が突設されている。

弁体室１３の内部には、一端が前記弁座１４に対向する
ように位置されるとともに他端部がＬ字形の支持部材１
５に係合される梃子部材１６が設けられている。

この支持部材１５と梃子部材１６との間には外部から直
流電圧を印加することによって伸縮変位を発生する積層
形の電歪素子１７が介設されており、この積層形の電歪
素子１７の伸縮変位が弁座１４の側における梃子部材１
６の先端部の揺動変位に拡大されて出力されるように構
成されている。

梃子部材１６の先端部には、弁座１４に対向する部位に
弁体１８が係止されている。

また、梃子部材１６において弁体１８が係止される部位
の背面側と本体１２の壁面との間には、ばね１９が介設
されてあり、梃子部材１６に係止された弁体１８が弁座
１４に密着する方向に付勢される構造とされている。

そして、積層形の電歪素子１７による梃子部材１６の揺
動動作によって、梃子部材１６をばね１９の付勢力に抗
して変位させることにより、弁体１８が弁座１４から離
脱されて流体人口ＩＮが開放されるとともに、ばね１９
の付勢力によって弁体１８を弁座１４に密着させること
により、流体人口ＩＮが閉止されるものである。

この場合、本体１２に対する組み付は時において、梃子
部材１６の一端が係合される支持部材１５は該支持部材
１５と一体にされた支持軸２０を介して、積層形の電歪
素子１７による該梃子部材１６の作動方向に右ける変位
が拘束されないように軸支されている。

そして、積層形の電歪素子１７に対して直流電圧が印加
されない自然状態において、支持部材１５右よびこの支
持部材１５に係合される梃子部材１６などが外力などに
よって拘束されることなく本体１２に対して組み付けら
れた後、支持軸２０と本体１２とがろう付けなどによっ
て固定されることにより、支持軸２０を介して支持部材
１５が本体１２に対して固定されるように構成されてい
る。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、積層形の電歪素子１７に対して直流電圧が印加さ
れない状態では、ばね１９の付勢力によって梃子部材１
６に係止された弁体１８は弁座１４に密着され、流体入
口ＩＮは閉止されている。

この時、梃子部材１６や積層形の電歪素子１７および支
持部材１５などには組立時の外力による拘束などに起因
する内部応力などが存在しないため、ばね１９から梃子
部材１６に作用される付勢力がそのまま弁体１８を弁座
１４に密着させる動作に寄与することとなり、流体人口
ＩＮは確実に閉止される。

次に、積層形の電歪素子１７に対して所定の極性の直流
電圧を印加することにより、該積層形の電歪素子１７に
は伸長する方向に変位が発生され、梃子部材１６は弁座
１４から遠ざかる方向に揺動され、弁体１８は弁座１４
から離脱されて流体入口ＩＮが開放され、所定の流体が
弁体室１３を介して流体出口ＯＵＴに供給される。

このように、本実施例においては、支持部材１５および
梃子部材１６、さらには電歪素子１７などが支持部材１
５と一体にされた支持軸２０を介して本体１２に軸支さ
れ、外力などに拘束されることなく自然状態で本体に組
み付けられた後、本体１２に対して支持軸２０をろう付
けすることなどによって固定されるように構成されてい
るため、たとえば、ばね１９の付勢力がそのまま弁体１
８の弁座１４に対する密着力に寄与することとなり、ば
ね１９の付勢力などの設計が容易となるとともに、積層
形の電歪素子１７の取付は位置の調整を行うなどの目的
で、該電歪素子１７と本体１２との間にばねやねじなど
の複雑な機構を設けたり、部品の精度を必要以上に高く
する必要がなく、構造が簡単化される。

この結果、本体１２に対する支持部材１５および梃子部
材１６、さらには電歪素子１７などの組み付けおよび調
整などを簡単な構造で正確かつ容易に行うことができる
。

〔実施例３〕 第７図は本発明の他の実施例である電歪素子を用いたア
クチュエータの要部を示す斜視図である。

本実施例においては、電歪素子を用いたアクチュエータ
がリレーとして構成されている。

すなわち、本体２１の一端には所定の間隔で接点２２お
よび接点２３が対向して配設されている。

そして、これらの接点２２と２３との間には、導体から
なる梃子部材２４の一端が介在されている。

梃子部材２４の他端部はＬ字形の支持部材２５に係合さ
れるとともに、該支持部材２５と梃子部材２４との間に
は積層形の電歪素子２６が介設されている。

また、梃子部材２４と本体２１との間にはばね２７が介
設されており、梃子部材２４が接点２３に接する方向に
付勢されている。

そして、積層形の電歪素子２６の伸縮変位によって接点
２２と２３との間に介在される梃子部材２４の端部の揺
動動作が行われ、梃子部材２４に接続される導線Ｃと、
接点２２に接続される導線Ａまたは接点２３に接続され
る導線Ｂとの間の電気的な接続の切り換え操作が行われ
るものである。

この場合、支持部材２５は、本体２１の側に一体に設け
られた支持軸２８によって軸支されることにより、梃子
部材２４の作動方向における変位を拘束しないように該
本体２１に組み付けられ、その後、支持軸２８に対して
ろう付けされることにより、本体２１に固定されるもの
である。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、積層形の電歪素子２６に対して電圧が印加されな
い状態では、ばね２７の付勢力によって梃子部材２４は
接点２３に確実に接触され、導線Ｃと導線Ｂとが接続さ
れている。

次に、積層形の電歪素子２６に対して所定の極性の直流
電圧を印加することにより、積層形の電歪素子２６には
伸長する方向に変位が発生され、梃子部材２４はばね２
７の付勢力に抗して接点２２の側に変位し、梃子部材２
４は接点２３から離間されるとともに接点２２に接触さ
れ、導線Ｃは接点２３の導線Ｂから接点２２の導線Ａに
対して接続状態が切り換えられる。

このように、本実施例３においては、支持部材２５およ
び梃子部材２４、さらには電歪素子２６などが支持部材
２５と一体にされた支持軸２８を介して本体２１に軸支
され、外力などに拘束されることなく自然状態で本体に
組み付けられた後、本体２１に対して支持軸２８をろう
付けすることなどによって固定されるように構成されて
いるため、たとえば、電歪素子２６に対して電圧が印加
されない状態では、ばね２７の付勢力によって梃子部材
２４が接点２３に確実に接触され、ばね２７の付勢力な
どの設計が容易となるとともに、積層形の電歪素子２６
の取付は位置の調整を行うなどの目的で、該電歪素子２
６と本体２１との間にばねやねじなどの複雑な機構を設
けたり、部品の精度を必要以上に高くする必要がなく構
造が簡単化される。

この結果、本体２１に対する支持部材２５および梃子部
材２４、さらには電歪素子２６などの組み付けおよび調
整などを簡単な構造で正確かつ容易に行うことができる
。

なお、本発明は前記実施例になんら限定されるものでは
なく、たとえば、支持部材と支持軸との固定はろう付け
などに限らず溶接、半田付けおよび接着剤を用いる方法
でもよく、さらに焼ばめや冷しばめなどの方法を用いて
もよいものである。

〔発明の効果〕

（１）、電歪素子を支持する支持部材と、この支持部材
と本体との間に介設され、前記電歪素子の作動方向にお
ける変位を拘束することなく前記支持部材を前記本体に
対して軸支する支持軸とからなり、前記本体に対して前
記支持部材および前記電歪素子を組み付けた後に、前記
支持軸を介して前記支持部材が前記本体に対して固定さ
れるため、組立時に電歪素子に変形などがあっても、電
歪素子が外部から拘束されることなく、内部応力などが
発生しない姿勢で自然に装着されるので、電歪素子から
得られる駆動力などが設計値などから大きくずれること
がなく、本体に対する電歪素子の組み付けおよび調整を
簡単な構造で精度良く容易に行うことができる。

（２）、前記（１）の結果、部品の精度を必要以上に高
くする必要がないので、電歪素子を用いたアクチュエー
タを比較的安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電歪素子を用いたアク
チュエータの断面図、第２図は前記第１図において線■
−■で示される部分の断面図、第３図はその要部を取り
出して示す断面図、第４図は同じくその作動状態を示す
断面図、第５図は本発明の他の実施例である電歪素子を
用いたアクチュエータの断面図、第６ｒＩＡはその一部
を取り出して示す斜視図、第７図は本発明のさらに他の
実施例である電歪素子を用いたアクチュエータの斜視図
である。 １・・・・・・本体、 ２・・・・・・弁体室、 ３・・・・・・蓋体、 ４．５・・・・弁座、 ６・・・・・・電歪素子、 ６ａ・・・・・金属板、 ５ｂ、６ｃ・・圧電磁器、 ５ｄ、５ｅ・・電極、 ７．８・・・・弁体、 ９・・・・・・ばね、 １０・・・・・・支持部材、 １１・・・・・・支持軸、 １２・・・・・・本体、 １３・・・・・・弁体室、 １４・・・・・・弁座、 １５・・・・・・支持部材、 １６・・・・・・梃子部材、 １７・・・・・・積層形の電歪素子、 １８・・・・・・弁体、 １９・・・・・・ばね、 ２０・・・・・・支持軸、 ｖｏ　　・・・・・・直流電源、 ＩＮ・・・・・・流体人口（流路）、 ＯＵＴ・・・・・流体出口（流路）、 ＥＸＨ・・・・・排出口（流路）、 ２１・・・・・・本体、 ２２．２３・・・接点、 ２４・・・・・・梃子部材、 ２５・・・・・・支持部材、 ２６・・・・・・積層形の電歪素子、 ２７・・・・・・ばね、 ２８・・・・・・支持軸、 Ａ、Ｂ、Ｃ・・導線。 特許出願人　　株式会社　小金井製作所代理人　弁理士
　　筒　井　大　相 同　　　弁理士　　　松　　倉　　秀　　実第１図 第２図 第３図 旦 第４図 第５図 第６図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）、電歪素子を支持する支持部材と、この支持部材
   と本体との間に介設され、前記電歪素子の作動方向にお
   ける変位を拘束することなく前記支持部材を前記本体に
   対して軸支する支持軸とからなり、前記本体に対して前
   記支持部材および前記電歪素子を組み付けた後に、前記
   支持軸を介して前記支持部材が前記本体に対して固定さ
   れることを特徴とする電歪素子を用いたアクチュエータ
   の位置調整構造。
2. （２）、前記電歪素子の一部に係止された弁体を駆動す
   ることにより流路の開閉を行うことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の電歪素子を用いたアクチュエータ
   の位置調整構造。
3. （３）、積層形の前記電歪素子によって駆動される梃子
   部材に係止された弁体を駆動することにより流路の開閉
   を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
   歪素子を用いたアクチュエータの位置調整構造。
4. （４）、積層形の前記電歪素子によって駆動される梃子
   部材によって電気回路の接点の開閉を行うことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電歪素子を用いたアク
   チュエータの位置調整構造。
5. （５）、電歪素子を支持する支持部材を支持軸を介して
   該電歪素子の作動方向における変位を拘束することなく
   本体に対して軸支させ、前記本体に対して前記支持部材
   および前記電歪素子を組み付けた後に、前記支持軸を介
   して前記支持部材を前記本体に固定することを特徴とす
   る電歪素子を用いたアクチュエータの位置調整方法。
6. （６）、前記電歪素子の一部に係止された弁体を駆動す
   ることにより流路の開閉を行うことを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の電歪素子を用いたアクチュエータ
   の位置調整方法。
7. （７）、積層形の前記電歪素子によって駆動される梃子
   部材に係止された弁体を駆動することにより流路の開閉
   を行うことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の電
   歪素子を用いたアクチュエータの位置調整方法。
8. （８）、積層形の前記電歪素子によって駆動される梃子
   部材によって電気回路の接点の開閉を行うことを特徴と
   する特許請求の範囲第５項記載の電歪素子を用いたアク
   チュエータの位置調整方法。