JPS6323576A

JPS6323576A - 圧電駆動装置

Info

Publication number: JPS6323576A
Application number: JP61166137A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kodama; 児玉　隆司
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1988-01-30

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、駆動対象物を回転駆動させるための圧電駆動
装置に関する。

（従来の技術）近年、圧電セラミックスなどの圧電素子を用いて電気的
振動を回転運動ヤ）直進運動に変換し、駆動対象物を回
転駆動または直線移動さ廿る圧電駆動装置が種々提案さ
れている。この圧電駆動装置は、基本的に従来の電磁部
ｖＪ装置に比べて次のような長所を有している。

（１）構造が簡単である上、無接点ＩＮ造であり、信頼
性が高い。

（２）高ｌ〜ルクが得られる。

（３）Ｉｆ密位置制御が可能である。

（４）電気−機械変換効率が高く、消費エネルギーが小
さい。

（５）小型かつ薄型である。

（６）電磁的な影響の授受がない。

（７）高速応答性を有しでいる。

しかるに反面、圧電素子の変位量が微小であるため、回
転運動または直進運動への変換方法や圧電素子と駆動対
象物との間の位置決めを行なう場合において、種々の工
夫を必要とする。

第８図および第９図は、駆動対象物を回転駆動させるた
めの従来の圧電駆動装置の構成例を示す図である。

第８図に示すものは、ロータ１に対しで、振動体２を先
端に装着した圧電素子３を対向させ、圧電素子３により
撮動体２を振動させることにより、ロータ１を矢印方向
に回転させるものである。

第９図に示すものは、ロータ４の外周に若干直径の大き
い円環５を配置し、この円環５を複数の圧電素子６の振
動によって偏心駆動することにより、ロータ４と円環５
との接触部によりロータ４を回転させるようにしたもの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第８図に示したものは、ロータ１を一方向にしか回転さ
せ得ないので、ロータ１を逆転させるためには、別の振
動体２および圧電素子３をさらに必要とする。したがっ
て構成が複雑化する。また駆動に必要な振動体２の退避
手段を工夫する必要がある。さらにロータ１と振動体２
との摩耗が激しく、長期の使用に耐え得ない等の欠点が
ある。

第９図に示したものは、元来圧Ｎ索子６の変位が微小で
あるため、ロータ４の外径寸法と円環５の内外周寸法を
極めて精度よく加工する必要がある。またロータ４と円
環５とを安定性よく接触させるために、圧電素子６を精
度よく取付ける必要がある。このため製作が著しく困ガ
でコスト高になる難点がある。

そこで本発明は、構成が簡単で、高い加工精度を要求さ
れず、製作が容易で安価に製作可能な上、長期に亙り安
定に使用可能な圧電駆動装置を提供することを目的とす
る。

Ｃ問題点を解決するための手段〕本発明は、上記問題点を解決し目的を達成するために、
次のような手段を講じたことを特徴としている。

■　回転可能に軸支されたロータを設ける。

■　このロータの回転軸まわりに傾斜面を設ける。

■　この傾斜面に当接する当接面を一側面に有し、前記
ロータの回動輪に対し垂直な平面内で移動可能なように
振動体を設ける。

■　この振動体の当接面と前記ロータの傾斜面とを、弾
性的に圧接させる例えばバネなどの付勢手段を設ける。

■　前記振動体を前記回動軸まわりに周回移動させるよ
うに、例えば複数個の積層型の圧電素子を設ける。

〔作用〕

このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。すなわち、ロータと振動体と圧電素子のみで構
成できるので構成は簡単である。

そしてロータと振動体とは傾斜面で当接する構成なので
、高い加工精度を必要とせず製作が容易である。ざらに
楊端な局部的摩耗を生じることがないので、長期の使用
に十分耐え得るものとなる。

〔実施例〕

第１図よび第２図は本発明の一実施例の構成を示す縦断
面図および横断面図である。第１図および第２図におい
て、１１は本体ケースであり、この本体ケース１１の軸
心部には、ベアリング１２゜１３を介して軸部を回転自
在に軸支された円盤状のロータ１４が設けられている。

このロータ１４の一側面には、外周部に近付くにつれ肉
厚が薄くなるような傾斜面が設けである。このロータ１
４の傾斜面に対向する部位に、上記傾斜面に当接する当
接面を有し、かつ軸方向に垂直な平面内で移動可能な振
動体１５が、ベアリング１６を介して本体ケース１１の
〜側壁（第１図中下側壁）内面に配置されている。上記
ロータ１４と撮動体１５とは、本体ケース１１の他側壁
（第１図中上側壁）内面とロータ１４の他側面との間に
介在させたバネ１７により、前記傾斜面部位で弾性的に
圧接している。バネ１７の一端と本体ケース１１との間
。

バネ１７の他端とロータ１４との間には、摺動部材１８
が設けられている。

本体ケース１１の周壁の内面には、９０６の間隔で４個
の圧電素子２１〜２４が配置されている。

これら４個の圧電素子２１〜２４は、積層型圧電セラミ
ックスにより構成されており、各先端が撮動体１５の外
周面に対し、駆動時における最大変位量の半分の間隙Δ
ρ／２をもって対向している。

圧電素子２１〜２４を、このような間隙をもって配置す
るには、圧電素子２１〜２４の先端と振動体１５の外周
面との間にΔ（１／２なるスペーサを介在させた状態で
、圧電素子２１〜２４の基端を配置固定するか、さもな
ければ、八２／２だけ伸長変位させた圧電素子２１〜２
４の先端を振動体１５に当接させた状態で、圧電素子２
１〜２４の基端を配置固定すればよい。

次に第３図〜第７図を適時参照して動作を説明する。公
知の駆動回路により、各圧電素子２１〜２４に対して第
７図に示すように各々９０°づつ位相のずれた鋸歯状波
電圧を印加する。今、第７図の時点Ａの状態を考えると
、圧電素子２１には最大電圧が印加されているため最大
変位量Δａだけ伸長変位する。また圧電素子２２と２４
には最大電圧の１／２の電圧が印加されるので、それぞ
れΔ℃／２だけ伸長変位することになる。そして圧電素
子２２には全く電圧が印加されないので、変位を生じな
い。そうすると、第３図および第４図に示すように、振
動体１５は図中右方向に移動する。このとぎロータ１４
は振動体１５との傾斜面の作用により、バネ１７の力に
抗して上側に移動するので、ロータ１４と振動体１５と
の接触点は、第４図の太い実線部のみになる。

次に第７図の時点Ｂ点、Ｃ点の状態になると、振動体１
５はそれぞれ第５図、第６図のように移動することにな
る。その結果、ロータ１４と振動体１５との接触点は、
各図に太い実線部で示すように反時計方向に移動する。

ロータ１４における接触点の軌跡は円周状になるが、そ
の円周長は振動体１５の接触部の円周長よりも短くなる
。したがってロータ１４と振動体１５との間には差動が
生じ、その差動弁によりロータ１４は時計方向に回転す
ることになる。

なおロータ１４を逆回転させるには、圧電素子２１〜２
４への電圧印加順次を上述の場合とは逆にすればよい。

このように本実施例によれば、簡単な構成でありながら
、ロータ１４と振動体１５との相互作用により、〇−タ
１４を安定に接触回転駆動させ得る。しかもロータ１４
と振動体１５と圧電素子２１〜２４のみで構成できるの
で構成は間中である。そしてロータ１４と撮動体１５と
は傾斜面で当接する構成なので、高い加工精度を必要と
せず製作が容易である。さらに極端な局部的摩耗を生じ
ることがないので、長期の使用に十分耐え得るものとな
る。

なお本発明は前記各実施例に限定されるものではない。

たとえば前記実施例では４個の圧電素子２１〜２４を用
いた例を示したが、圧電素子２１と２３、圧電素子２２
と２４は、それぞれ変位の方向が反転している関係にあ
るので、圧電素子２３．２４を省略し、その替わりにバ
ネを用いて振動体１５を圧電素子方向に付勢するように
してもよい。また前記実施例では、振動体１５の偏心時
においてロータ１４が軸方向にスライドするようにした
例を示したが、振動体１５自体が軸方向にスライドする
ようにしてもよい。この場合、圧電素子２１〜２４との
摺動を回避するために、撮動体１５を二重構造にし、そ
の内部側のみが軸方向にスライド可能な構造にすること
が望ましい。

このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で神々変形実施
できるのは勿論である。

〔発明の効采〕

本発明によれば、ロータの回転軸まわりに傾斜面を設け
、この傾斜面に当接する当接面を一側面に有し前記ロー
タの回動輪に対し垂直な平面内で移動可能なように振動
体を設け、この振動体の当接面と前記ロータの傾斜面と
を弾性的に圧接させる手段を設け、前記振動体を前記回
動軸まわりに周回移動させる圧電素子を設けるようにし
たので、簡単な構成でありながら、ロータと振動体との
相互作用により、ロータを安定に接触回転駆動させ得、
しかも高い加工精度を要求されず、製作が容易で安価に
製作可能な上、長期に亙り安定に使用可能な圧電駆動装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を示す図で、第１図
および第２図は構成を示す縦断面図ａ５よび横断面図、
第３図〜第６図は動作説明図、第７図は印加電圧の波形
図である。第８図および第９図はそれぞれ異なる従来例
を示す図である。１１・・・本体ケース、１２．１３・・・ベアリング、
１４・・・ロータ、１５・・・振動体、１６・・・ベア
リング、１７・・・バネ、１８．１９・・・摺動部材、
２１〜２４・・・圧電素子。出願人代理人　弁理士　坪井　淳第１図ｔ第２図第３図第４図第５図第６図ＡＢＣ第７図第８図　　　　第９図手続補正書ｍ　ａ６ＮＺ４９１月５８特許庁長官　黒　１）明　雄　殿１、事件の表示特願昭６１−１６６１３７号２、発明の名称圧電駆動装置３、補正をする者事件との関係　特許出願人（＜）３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人東京都千代田区霞が関３丁目７番２号ＵＢＥビル６、補
正の対象Ｂｌｌ！細書全文書全文正の内容

Claims

【特許請求の範囲】

　回転可能に軸支されたロータと、このロータの回転軸
まわりに設けられた傾斜面と、この傾斜面に当接する当
接面を一側面に有し前記ロータの回動軸に対し垂直な平
面内で移動可能に設けられた振動体と、この振動体の当
接面と前記ロータの傾斜面とを弾性的に圧接させる手段
と、前記振動体を前記回動軸まわりに周回移動させる圧
電素子と、を具備したことを特徴とする圧電駆動装置。