JPS63186071A - 圧電微動装置 - 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、圧電逆効果を呈する圧電素子を、クランプ体
とこのクランプ体の移動を駆動する駆動体とに用いて対
象物体を微少位置決めする圧電微動装置に関する。

〔従来の技術〕

まず、圧電微動装置の微動原理について第４図を参照し
て説明する。第４図は従来機構の一例を示す縦断面図で
ある。圧電微動装置は本発明と同一人により出願された
特開昭６０−９５２７０の明細書に開示されるように非
導電性且つ低熱膨張材料からなシ、軸方向に移動自在な
円柱状のシャフト１と、所定の間隔をもってシャフト１
を拘持・開放する二つの円筒状のクランプ体２と、この
クランプ体２を両端に配しブリッジ態様にクランプ保持
部材９３により結合保持するシャフト駆動体４と、この
シャフト駆動体４を駆動体保持部材５を介して固定する
ハウジング６とを有している。

クランク体２は圧電素子に電圧を印加したとき生じる圧
電素子の歪によりシャフト１を拘持する。

シャフト駆動体４は圧電素子に電圧を印加したとき生じ
る圧電素子の歪によυシャフト１の軸方向に伸縮し、二
つのクランプ体２の相互位置を遠ざけ、もしくは近づけ
る。

図示されない制御回路がクランプ体２およびシャフト駆
動体４それぞれの圧電素子に所定の順序で電圧を印加し
７ヤ７ト１をステップ状に左右に移動させる。圧電素子
に電圧を印加し、例えば右側のクランプ体２がシャツ）
１を拘持し、左側のクランプ体２がシャフト１を解放し
てい石状態でシャフト駆動体４が伸びたとき、拘持する
右側のクランプ体２は駆動体保持部材５に対して右側へ
シャフト１とともに圧電素子変位の微少距離だけ移動し
、左側のクランプ体２は左側へ移動する。

次いで左側のクランプ体２がシャフト１を拘持して右側
のクランプ体２が解放し且つシャフト駆動体４が縮少し
たときは、左側のクランプ体２が右へシャフト１ととも
に微少距離たけ移動し、右側のクランプ体２は左側の元
の位ｉｔで戻る。この動作に繰返しによってシャフト１
はステップ状に右方向に移動する。左方向への移動は上
述の逆順序の動作により行なわれる。

従来の圧電微動装置において、アルミナ材のシャフト１
の拘持・解放を繰返す円筒形状のクランプ体２のほぼ中
央外周面に、所定の幅を有するアルミナ系セラミック材
のクランプ体保持部材９３がほぼ等間隔の三つの突起面
をもって嵌合され、クランプ体２の外周面とクランプ体
保持部材９３の突起面とが接着剤をもって固着されてい
る。

第５図１ａ）およびｌｂ）はそれぞれ第４図におけるク
ランプ体とクランプ体保持部材とを示す正面図および側
面図である。円筒形状のクランプ体２のほぼ中央外周面
に所定ｍｔ−有する環状のクランプ体保持部材９３が嵌
合している。クランプ体保持部材９３の内面は円周がほ
ぼ六等分されたうちの互いに等間隔を有する三面がやや
突面をなしている。

クランプ体保持部材９３の内面突面が接着剤２０によ勺
クランプ体２と固着されている。

クランプ体２の圧電素子に電圧が印加されて収縮すると
きアルミナ系セラミック材のクランプ体保持部材９３の
接着部分でクランプ体２の中心軸方向、すなわち第５図
ｔａ）の矢印方向への移動を阻止する応力がそれぞれの
位置で働く。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように従来の圧電微動装置は、円筒形状のクラン
プ体２の外周面のほぼ中央部で所定幅を有する環状のク
ランプ体保持部材９３が固着される構造を有しているの
で、クランプ体２がシャフト１を拘持する収縮量が保持
部材９３の固着なしの場合に比較して２０チ〜３０％の
損失となり、拘持力を減少させるという問題点があった
。

本発明の目的は上記問題点を解決する圧電微動装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の圧電微動装置は、シャフトと；該シャフトの外
表面に所定間隔で対向するよう前記シャフトを貫通させ
、駆動源である積層型圧電素子への電圧印加の有無に応
答した収縮動作により前記シャフトを保持する一対のク
ランプ体と；前記シャフトを貫通させる主部と、該主部
から前記シャフトにほぼ垂、直な方向に伸ばされ先端が
前記一対のクランプ体のそれぞれに固着され前記クラン
プ体の収縮方向に弾性を有する複数の腕部とを有する一
対のクランプ体保持部材と；該一対のクランプ体保持部
材を互いに連結し、駆動源である積層型圧電素子の伸縮
動作により前記一対のクランプ体保持部材相互間の距離
を変えるシャフト駆動体と；を備え、前記一対のクラン
プ体を交互に動作させながら前記シャフト駆動体を動作
させて前記シャフトを軸方向に微量づつ移動させること
を特徴とする。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図（ａ
ｌおよび（ｂ）はそれぞれ第１図の一部分の詳細を示す
正面図および側面図、第３図は第２図の斜視図である。

第１図において、第４図（従来技術）で説明したと同一
の開成要素並びに倣動原理については同一番号符号を付
与するとともに説明を省略する。

従来の技術との相違点はクランプ体保持部材３の形状に
ある。すなわち、クランプ体保持部材３は主部３０と嵐
部３１と先端部３２とを有している。主部３０は所定厚
さを有する環状体、いわゆるドーナッツ形状を有する。

腕部３１は主部３０の一方の譲状面からほぼ垂直方向に
伸ばされた所定長さを有する腕体で、櫨状外周に添って
ほぼ等間隔に三本設けられている。腕部３１のそれぞれ
の先端部３２には主部３０の中心軸に垂直にして突起面
が設けられている。主部３０の中央の貫通孔は、少くと
もシャフト１が貫通する大きさであればよい。先端部３
２の突起面は、クランプ体２の外円周面に接着剤２０に
より固着されている。

クランプ体２の圧ｉｉｔ素子に電圧が印加されてクラン
プ体２が内径を小さくするように収縮すると、クランプ
体保持部材３の先端部３２が第２図中の矢印方向、すな
わち中心軸方向への応力を受け、腕部３１が撓み先端部
３２が応力方向に移動する。

これは中心軸にほぼ平行な腕部３１が中心軸にほぼ垂直
方向に弾性を有するためである。従っ−〔、クランプ体
２の圧′ＦＬ素子の収縮効率は極めて大きいＯ また、クランプ体保持部材３の腕部３１が中心軸、すな
わちシャフト１とほぼ平行に長さを有するので、シャフ
ト駆動体４の伸縮によるシャフトｌ１１１１方向の応力
に対しては剛性を有シフ、圧電素子の伸縮量がシャフト
１を微動させる効率を低下させない。

上記実施例では三本の腕部３１で説明したが複数本あれ
ば何本でもよい。形状も中心軸にほぼ垂直方向に弾性を
有する弾性形状であればよく、上記説明により本発明を
限定するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、クランプ体をシャ
フト駆動体に固定するクランプ体保持部材がクランプ体
の駆動方向、すなわちシャフト軸にほぼ垂直方向に弾性
を有するので、クランプ体の収縮効率を改善するという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図ｔａ
ｊおよびｔｂ＋はそれぞれ第１図の一部分の詳細を示す
正面図および側面図、第３図は第２図の斜視図、第４図
は従来構造を示す縦断面図、第５図ｔａｌおよびｔｂ＋
はそれぞれ第４図の一部分の詳細を示す正面図および側
面図である。 １・・・・・・シャフト、２・・・・・・クランプ体、
３・・・・・・クランプ体保持部材、４・・・・・・シ
ャフト駆動体、２０・・・・・・接着剤、３０・・・・
・・主部、３１・・・・・・腕部、３２・・・・・・先
端部。 一￥ｆｌＩ！ｒ 茅　２Ｉ！Ｉ ＄　３　回 第　４１！１ り３ ｊ＄５凹 （１（ｂλ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シャフトと； 該シャフトの外表面に所定間隔で対向するよう前記シャ
   フトを貫通させ、駆動源である積層型圧電素子への電圧
   印加の有無に応答した収縮動作により前記シャフトを保
   持する一対のクランプ体と；前記シャフトを貫通させる
   主部と、該主部から前記シャフトにほぼ垂直な方向に伸
   ばされ先端が前記一対のクランプ体のそれぞれに固着さ
   れ前記クランプ体の収縮方向に弾性を有する複数の腕部
   とを有する一対のクランプ体保持部材と； 該一対のクランプ体保持部材を互いに連結し、駆動源で
   ある積層型圧電素子の伸縮動作により前記一対のクラン
   プ体保持部材相互間の距離を変えるシャフト駆動体と； を備え、前記一対のクランプ体を交互に動作させながら
   前記シャフト駆動体を動作させて前記シャフトを軸方向
   に微量づつ移動させることを特徴とする圧電微動装置。