JPS63244118A - 圧電素子を用いた変位制御機構 - Google Patents
圧電素子を用いた変位制御機構Info
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- JPS63244118A JPS63244118A JP7678987A JP7678987A JPS63244118A JP S63244118 A JPS63244118 A JP S63244118A JP 7678987 A JP7678987 A JP 7678987A JP 7678987 A JP7678987 A JP 7678987A JP S63244118 A JPS63244118 A JP S63244118A
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- bellows
- piezoelectric element
- displacement
- chamber
- wall
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 15
- 230000008602 contraction Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q16/00—Equipment for precise positioning of tool or work into particular locations not otherwise provided for
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Position Or Direction (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】
（イ）発明の目的
［産業上の利用分野］
この発明は部材の微小な変位や位置決めを行う場合に使
用する変位制御機構に関するものである。
用する変位制御機構に関するものである。
［従来の技術］
例えば、スプール弁はスプールとよばれる段付円柱状の
棒を左右に動かして油路の切替を行い、油圧や流量の制
御を行うものであり、このスプール弁のスプールを電気
信号によって左右に駆動する必要があり、このために、
高速・高精度に変位または位置を制御し得る直劾形変位
機構が必要である。
棒を左右に動かして油路の切替を行い、油圧や流量の制
御を行うものであり、このスプール弁のスプールを電気
信号によって左右に駆動する必要があり、このために、
高速・高精度に変位または位置を制御し得る直劾形変位
機構が必要である。
このような高速・高精度の直劾形変位機構の一種として
従来、圧電素子の変形を利用したものが知られている。
従来、圧電素子の変形を利用したものが知られている。
この圧電素子を利用した従来の直劾形変位機構は圧電素
子と油圧シリンダを使用し、圧電素子に電圧を印加した
場合の圧電素子の収縮と回復をピストンロッドに伝達し
て圧電素子の変形を油圧シリンダで拡大して出力するも
のである。
子と油圧シリンダを使用し、圧電素子に電圧を印加した
場合の圧電素子の収縮と回復をピストンロッドに伝達し
て圧電素子の変形を油圧シリンダで拡大して出力するも
のである。
［発明が解決しようとする間、題点ｊ
しかるに、このような油圧シリンダを利用した直劾形変
位機構では、構造が複雑であるばかりでなく、油圧シリ
ンダに浦の漏洩の恐れがあって、経時的に信頼性の低下
の恐れがあった。
位機構では、構造が複雑であるばかりでなく、油圧シリ
ンダに浦の漏洩の恐れがあって、経時的に信頼性の低下
の恐れがあった。
更に、変位制御機構の特性を変更することが容易でなく
、また負荷どの結合が容易でないという問題があり、こ
れらの点の解決が望まれている。
、また負荷どの結合が容易でないという問題があり、こ
れらの点の解決が望まれている。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、構造が簡単で、特性を容易に変更でき、負荷との結
合が容易であり、更に油圧シリンダを用いた場合のよう
な油の漏洩の恐れがない直劾形変位機構を提供すること
を目的とするものである。
て、構造が簡単で、特性を容易に変更でき、負荷との結
合が容易であり、更に油圧シリンダを用いた場合のよう
な油の漏洩の恐れがない直劾形変位機構を提供すること
を目的とするものである。
（ロ）発明の構成
［問題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の圧電素子を用いた変位
制御機構は、圧電素子と、前記圧電素子に電圧を印加し
得る駆動回路と、及びベローズアクチュエータとを備え
、前記ベローズアクチュエータは貫通孔を有する固定隔
壁と、壁の一部分を第１のベローズで構成し前記固定隔
壁の一方の側に位置する容積可変の第１の室と、壁の一
部分を第２のベローズで構成し前記固定隔壁の他方の側
に位置する容積可変の第２の窄とを備え、前記第１の室
と前記第２の室は前記固定隔壁の前記貫通孔を通して連
通しており、前記圧電素子の変形によって前記第１の室
の容積を変えるように構成したことを特徴としている。
制御機構は、圧電素子と、前記圧電素子に電圧を印加し
得る駆動回路と、及びベローズアクチュエータとを備え
、前記ベローズアクチュエータは貫通孔を有する固定隔
壁と、壁の一部分を第１のベローズで構成し前記固定隔
壁の一方の側に位置する容積可変の第１の室と、壁の一
部分を第２のベローズで構成し前記固定隔壁の他方の側
に位置する容積可変の第２の窄とを備え、前記第１の室
と前記第２の室は前記固定隔壁の前記貫通孔を通して連
通しており、前記圧電素子の変形によって前記第１の室
の容積を変えるように構成したことを特徴としている。
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。
明する。
第１図において、１は直動形変位制！２１Ｊ機構であり
、被駆動体の一例としてのスプール弁２の駆動に適用す
る場合が示されている。
、被駆動体の一例としてのスプール弁２の駆動に適用す
る場合が示されている。
直動形変位制御機構１は圧電素子３、駆動回路４、ベロ
ーズアクチュエータ５を備えている。圧電素子３として
は例えばＰＺＴの薄片を重ね合せた積層形圧電素子を利
用することができる。圧電素子３の一端を固定体７に取
り付け、他端をベローズアクチュエータ５の第１の移動
壁１５に取付けている。このベローズアクチュエータ５
は圧電素子３の変位を拡大するためのものである。
ーズアクチュエータ５を備えている。圧電素子３として
は例えばＰＺＴの薄片を重ね合せた積層形圧電素子を利
用することができる。圧電素子３の一端を固定体７に取
り付け、他端をベローズアクチュエータ５の第１の移動
壁１５に取付けている。このベローズアクチュエータ５
は圧電素子３の変位を拡大するためのものである。
駆動回路４は圧電素子３に電圧を印加するためのもので
ある。ベローズアクチュエータ５は固定位置にある固定
隔壁８を有する。固定隔壁８は左右に貫通する貫通孔１
１を有する。
ある。ベローズアクチュエータ５は固定位置にある固定
隔壁８を有する。固定隔壁８は左右に貫通する貫通孔１
１を有する。
固定隔壁８の一方の側には第１の空１２が設けられ、他
方の側には第２の室１３が設けられる。
方の側には第２の室１３が設けられる。
１１の室１２は容積可変であって、第１のベローズ１４
と第１の移動壁１５とで構成されている。
と第１の移動壁１５とで構成されている。
第１のベローズ１４の一方の開口端には第１の移動壁１
５が取付けられて閉じられており、第１のベローズの他
方の開口端は固定隔壁８に取付けられて閉じられている
。第１の室１２は第１のべＵ−ズ１４の伸縮によって容
積可変である。第１の移動壁１５には圧電素子３の他端
が固定している。
５が取付けられて閉じられており、第１のベローズの他
方の開口端は固定隔壁８に取付けられて閉じられている
。第１の室１２は第１のべＵ−ズ１４の伸縮によって容
積可変である。第１の移動壁１５には圧電素子３の他端
が固定している。
第２の室１３は容積可変であって、第２のベローズ１６
と第２の移動壁１７とで構成されている。
と第２の移動壁１７とで構成されている。
第２のベローズ１６の一方の開口端には第２の移動壁１
７が取付けられて閉じられており、第２のベローズ１６
の他方のｎＯ端は固定隔壁８に取付けられて閏じられて
いる。第２の空１３は第２のベローズ１６の伸縮によっ
て容積可変である。
７が取付けられて閉じられており、第２のベローズ１６
の他方のｎＯ端は固定隔壁８に取付けられて閏じられて
いる。第２の空１３は第２のベローズ１６の伸縮によっ
て容積可変である。
第２のベローズ１６は第１のベローズ１４よりも径が小
さい。第１の室１２と第２の室１３とは固定隔壁８の貫
通孔１１を通して連通しており、かつ内部に作動油２０
が充ｔｔｉａれている。
さい。第１の室１２と第２の室１３とは固定隔壁８の貫
通孔１１を通して連通しており、かつ内部に作動油２０
が充ｔｔｉａれている。
第２の移動壁１７にはスプール弁２のスプール１８が連
結する。第２図に示すように、駆動回路４は制御対象２
１とオブザーバ２２とからなっている。制御対象２１は
圧電索子３のヒステリシスによる位置決め精度の劣化を
補正するために、第２の移動壁１７の変位を変位検出器
２３で検出してフィードバックをとっている。
結する。第２図に示すように、駆動回路４は制御対象２
１とオブザーバ２２とからなっている。制御対象２１は
圧電索子３のヒステリシスによる位置決め精度の劣化を
補正するために、第２の移動壁１７の変位を変位検出器
２３で検出してフィードバックをとっている。
また、変位の拡大に使用したベローズアクチュエータ５
は減衰の少ない質量・ダンパ・ばね系であるので、高性
能変位アクチュエータを実現するためには、その動特性
を改善する必要があり、オブザーバ２２による状態フィ
ードバックを付加している。オブザーバ２２はシステム
の状態変数を推定してｌＪ御対象２１にフィードバック
するもので、このようなオブザーバ自体は従来から知ら
れている手法である。
は減衰の少ない質量・ダンパ・ばね系であるので、高性
能変位アクチュエータを実現するためには、その動特性
を改善する必要があり、オブザーバ２２による状態フィ
ードバックを付加している。オブザーバ２２はシステム
の状態変数を推定してｌＪ御対象２１にフィードバック
するもので、このようなオブザーバ自体は従来から知ら
れている手法である。
［作用］
このように構成された変位制御機構の動作は次の通りで
ある。
ある。
スプール弁２のスプール１８を駆動する場合には、まず
、駆動回路４により電圧を圧電素子３に印加する。これ
により圧電素子３は収縮し、第１の移動壁１５を引張り
、第１のベローズ１４を伸長させ、その分だけ、第２の
室１３が縮小されて圧力が平衡する。第２の室１３の縮
小によって第２の移動壁１７が後退し、この動ぎがスプ
ール１８を駆動する。第２のベローズ１６の径は第１の
ベローズ１４の径よりも小さいので、第１のベローズ１
４の変位は第２のベローズ１６では拡大される。
、駆動回路４により電圧を圧電素子３に印加する。これ
により圧電素子３は収縮し、第１の移動壁１５を引張り
、第１のベローズ１４を伸長させ、その分だけ、第２の
室１３が縮小されて圧力が平衡する。第２の室１３の縮
小によって第２の移動壁１７が後退し、この動ぎがスプ
ール１８を駆動する。第２のベローズ１６の径は第１の
ベローズ１４の径よりも小さいので、第１のベローズ１
４の変位は第２のベローズ１６では拡大される。
［実施例］
圧電素子をＰＺＴの薄片を重ね合せた積層形圧電素子と
し、その大きさを５Ｘ５Ｘ１８ （単位＃Ｉ）とする。
し、その大きさを５Ｘ５Ｘ１８ （単位＃Ｉ）とする。
この場合の上記積層形圧電素子の素子先端の変位の静特
性は第３図に示す通りであって、定格電圧１５０ｖで約
１６μｍ程度の変位が得られる。
性は第３図に示す通りであって、定格電圧１５０ｖで約
１６μｍ程度の変位が得られる。
これを面積比が２０、すなわち変位拡大率がほぼ２０倍
のベローズアクチュエータを介して拡大し、スプールを
駆動した。その結果、スプールの駆動に必要な３００μ
ｍ程度の変位が得られた。
のベローズアクチュエータを介して拡大し、スプールを
駆動した。その結果、スプールの駆動に必要な３００μ
ｍ程度の変位が得られた。
（ハ）発明の効果
この発明の直動形変位制ｔＩ機構では、変位源どして圧
電素子を使用するので、高速・高精度の変位制御が可能
となり、また構造が簡単で、更に、変位制御機構の特性
を任意に変更することが容易である。しかも、負荷との
結合が容易である。また、変位拡大機構としてベローズ
機構を使用するので、油の漏洩の恐れもない。
電素子を使用するので、高速・高精度の変位制御が可能
となり、また構造が簡単で、更に、変位制御機構の特性
を任意に変更することが容易である。しかも、負荷との
結合が容易である。また、変位拡大機構としてベローズ
機構を使用するので、油の漏洩の恐れもない。
第１図はこの発明の一実施例に係わる直劾形変位Ｍｔｌ
ｌｌｌＮ構を示す構成説明図、第２図は駆動回路の示す
グラフである。 １・・・直劾形変位制御機構 ２・・・スプール弁３
・・・圧電索子 ４・・・駆動回路 ５・・・ベロ
ーズアクチュエータ ７・・・固定体 ８・・・固
定隔壁１１・・・貫通孔 １２・・・第１の室 １
３・・・第２の室 １４・・・第１のべＯ−ズ １
５・・・第１の移動壁 １６・・・第２のベローズ
１７・・・第２の移動壁 １８・・・スプール
２０・・・作動油２１・・・制御対象 ２２・・・オ
ブザーバ ２３・・・変位検出器 東勧電／Ｅ （Ｖ）
ｌｌｌＮ構を示す構成説明図、第２図は駆動回路の示す
グラフである。 １・・・直劾形変位制御機構 ２・・・スプール弁３
・・・圧電索子 ４・・・駆動回路 ５・・・ベロ
ーズアクチュエータ ７・・・固定体 ８・・・固
定隔壁１１・・・貫通孔 １２・・・第１の室 １
３・・・第２の室 １４・・・第１のべＯ−ズ １
５・・・第１の移動壁 １６・・・第２のベローズ
１７・・・第２の移動壁 １８・・・スプール
２０・・・作動油２１・・・制御対象 ２２・・・オ
ブザーバ ２３・・・変位検出器 東勧電／Ｅ （Ｖ）
Claims (1)
- 圧電素子と、前記圧電素子に電圧を印加し得る駆動回路
と、及びベローズアクチュエータとを備え、前記ベロー
ズアクチュエータは貫通孔を有する固定隔壁と、壁の一
部分を第１のベローズで構成し前記固定隔壁の一方の側
に位置する容積可変の第１の室と、壁の一部分を第２の
ベローズで構成し前記固定隔壁の他方の側に位置する容
積可変の第２の室とを備え、前記第１の室と前記第２の
室は前記固定隔壁の前記貫通孔を通して連通しており、
前記圧電素子の変形によって前記第１の室の容積を変え
るように構成したことを特徴とする圧電素子を用いた変
位制御機構
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076789A JPH071460B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 圧電素子を用いた変位制御機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076789A JPH071460B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 圧電素子を用いた変位制御機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63244118A true JPS63244118A (ja) | 1988-10-11 |
| JPH071460B2 JPH071460B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=13615386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62076789A Expired - Lifetime JPH071460B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 圧電素子を用いた変位制御機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071460B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008263731A (ja) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Utsunomiya Univ | 変位変換ユニット、加工機械 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49101812A (ja) * | 1973-01-31 | 1974-09-26 | ||
| JPS588052A (ja) * | 1981-07-07 | 1983-01-18 | Sumitomo Chem Co Ltd | フエニルイソシアネ−ト化合物の製造法 |
| JPS6182108A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-04-25 | Ikegai Corp | 微小位置検出用アクチユエ−タ− |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62076789A patent/JPH071460B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49101812A (ja) * | 1973-01-31 | 1974-09-26 | ||
| JPS588052A (ja) * | 1981-07-07 | 1983-01-18 | Sumitomo Chem Co Ltd | フエニルイソシアネ−ト化合物の製造法 |
| JPS6182108A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-04-25 | Ikegai Corp | 微小位置検出用アクチユエ−タ− |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008263731A (ja) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Utsunomiya Univ | 変位変換ユニット、加工機械 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH071460B2 (ja) | 1995-01-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |