JPS6348168A - Piezoelectric actuator - Google Patents

Piezoelectric actuator

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Publication number
JPS6348168A
JPS6348168A JP61190880A JP19088086A JPS6348168A JP S6348168 A JPS6348168 A JP S6348168A JP 61190880 A JP61190880 A JP 61190880A JP 19088086 A JP19088086 A JP 19088086A JP S6348168 A JPS6348168 A JP S6348168A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spindle
clamp
shaft
clamping parts
rectangular
Prior art date
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Pending
Application number
JP61190880A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Suzuki
徹也 鈴木
Ryoji Tsuchiya
土屋 良二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FDK Corp
Original Assignee
FDK Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by FDK Corp filed Critical FDK Corp
Priority to JP61190880A priority Critical patent/JPS6348168A/en
Publication of JPS6348168A publication Critical patent/JPS6348168A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/021Electric 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
    • H02N2/023Inchworm motors

Abstract

PURPOSE:To simplify and miniaturize a structure by using a rectangular spindle and connecting said spindle with a central expansion and contraction part so that clamped faces by two shaft clamping parts differ from each other. CONSTITUTION:A piezoelectric actuator is composed of a spindle 10 with rectangular cross section, a central expansion and contraction part 12 provided in the manner of surrounding said spindle, and first-second shaft clamping parts 14-16 connected with both ends of said part 12 to hold and separate the rectangular spindle 10. Said central expansion and contraction part 12 is composed of a laminated piezoelectric body and clamping parts 14-16 are composed of clamp bars 20 and expansion piezoelectric elements 22. Further, both clamping parts 14-16 are titted to the rectangular spindle 10 in directions differing from each other at an angle of 90 deg. and connected with the central expansion and contraction part 12 by a linking material 24. Thus, in respective shaft clamping parts 14-16, the clamp bars 20 are displaced by eypansion and contraction of the piezoelectric elements 22 to hold and separate the spindle 10 and a driving force is given to the shaft clamping parts 14-16 (spindle 10) as the central expansion and contraction part 12 is expanded and contracted.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、圧電素子を利用したアクチュエータに関し、
更に詳しくは、角型スピンドルを使用し、その異なる2
組の平行面で第1および第2の軸クランプ部により角型
スピンドルの掴み離しを行うようにした圧電アクチュエ
ータに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an actuator using a piezoelectric element,
In more detail, we use a square spindle and use two different types.
The present invention relates to a piezoelectric actuator in which a rectangular spindle is gripped and released by first and second shaft clamps on a pair of parallel surfaces.

[従来の技術] LSIをはじめとする各種電子部品や電子機器の製造工
程では精密位置決めが非常に重要である。製品の性能は
、如何に精密位置決めを行えるかで決定されるといって
も過言ではない。
[Prior Art] Precise positioning is extremely important in the manufacturing process of various electronic components and electronic devices including LSIs. It is no exaggeration to say that the performance of a product is determined by how precisely it can perform positioning.

このような精密位置決め用駆動装置として圧電素子を使
用した各種アクチュエータが有望であるとされ種々開発
されている。
Various actuators using piezoelectric elements are considered to be promising as such precision positioning drive devices, and various types of actuators have been developed.

圧電アクチュエータに関する従来技術としては、軸方向
に伸縮する円筒状積層圧電体の両端に径方向に拡縮自在
で断面円形のスピンドルをクランプ可能なリング状圧電
素子からなる軸クランプ部を設けて、それらの内部をス
ピンドルが挿通するような構成とし、両軸クランプ部を
交互に駆動してスピンドルを掴んだり離したりしながら
積層圧電体を軸方向に伸縮動作させ、それらの組み合わ
せによって尺取り虫のようにスピンドルに沿って間欠移
動する機構、あるいは逆にスピンドルを間欠駆動する機
構が知られている。
In the conventional technology related to piezoelectric actuators, a shaft clamping section consisting of a ring-shaped piezoelectric element that can expand and contract in the radial direction and can clamp a spindle with a circular cross section is provided at both ends of a cylindrical laminated piezoelectric material that expands and contracts in the axial direction. The structure is such that the spindle passes through the interior, and the laminated piezoelectric material is expanded and contracted in the axial direction by alternately driving both shaft clamps to grip and release the spindle, and by the combination of these, the spindle moves like an inchworm. Mechanisms in which the spindle is moved intermittently along the spindle, or conversely, mechanisms in which the spindle is intermittently driven are known.

[発明が解決しようとする問題点] ところが上記のような従来構造の圧電アクチュエータで
は、リング状圧電素子からなる2個の軸クランプ部が同
一軸線上に配設されるから、それらの圧電素子は同一内
径を有し且つ同一中心を有しなければならない。通常、
圧電素子の径方向変位量は極めて小さいからスピンドル
と圧電素子内面とのギャップについては高精度の研削加
工が必要となる。その場合、上記のように2個のリング
状圧電素子内に1本の円形スピンドルを挿通していると
、スピンドル側の外径研削のみでは対応できないから圧
電素子側を円筒内面研削しなければならず、非常に高価
となるばかりでなく量産化が極めて困難となる欠点があ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the piezoelectric actuator of the conventional structure as described above, two shaft clamp parts each consisting of a ring-shaped piezoelectric element are disposed on the same axis. They must have the same inner diameter and the same center. usually,
Since the amount of radial displacement of the piezoelectric element is extremely small, the gap between the spindle and the inner surface of the piezoelectric element requires highly accurate grinding. In that case, if one circular spindle is inserted into two ring-shaped piezoelectric elements as described above, it is not possible to deal with the problem by only grinding the outside diameter of the spindle side, so the piezoelectric element side must be ground inside the cylinder. However, it has the disadvantage that it is not only very expensive, but also extremely difficult to mass produce.

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、スピンドルと軸クランプ部とのクリアランス調整を容
易に行なえる構造の圧電アクチュエータを提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator having a structure that eliminates the drawbacks of the prior art as described above and allows easy adjustment of the clearance between the spindle and the shaft clamp.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、軸方向に伸縮変形自在の圧電体を有する中央
伸縮部と、その両端に連結されて内部に挿通したスピン
ドルを掴み離しする第1および第2の軸クランプ部を備
えている圧電アクチュエータを前提としている。
[Means for Solving the Problems] The present invention has a central extensible section having a piezoelectric material that is expandable and deformable in the axial direction, and first and second sections that are connected to both ends of the central extensible section and grip and release a spindle inserted therein. It is assumed that the piezoelectric actuator is equipped with a shaft clamp section.

そして前記のような目的を達成するため本発明では、ス
ピンドルは断面角型をなし、軸クランプ部はその角型ス
ピンドルを挟むように平行に配置されたクランプ・バー
と両クランプ・バーの両端間をそれぞれ結合する伸縮圧
電素子とからなり、それら第1および第2の軸クランプ
部が90度異なる向きで前記中央伸縮部に連結される構
造である。
In order to achieve the above object, in the present invention, the spindle has a rectangular cross section, and the shaft clamp part has clamp bars arranged parallel to each other so as to sandwich the square spindle, and the clamp bar is connected between both ends of the clamp bars. It has a structure in which the first and second shaft clamp parts are connected to the central telescopic part in directions 90 degrees different from each other.

[作用] 各軸クランプ部は圧電素子が伸縮することによりクラン
プ・バーが変位してそれぞれ独立に角型スピンドルを掴
んだり離したりする。また中央伸縮部の圧電体はそれに
外部電圧を印加したりその電圧印加を解除することによ
って軸方向に伸縮変形し、軸クランプ部に軸方向の駆動
力を付与する。軸クランプ部の拡縮変形のタイミングと
中央圧電体の伸縮変形のタイミングとを所定のシーケン
スで行わせることによって、装置が間欠的に軸方向に移
動するか、もしくは装置側を固定しスピンドルをフリー
にしておけば該スピンドルを駆動できる。
[Function] In each shaft clamp section, the piezoelectric element expands and contracts, and the clamp bar is displaced to independently grip or release the square spindle. Further, the piezoelectric body of the central expandable portion expands and contracts in the axial direction by applying an external voltage to it or removing the voltage application thereto, thereby applying a driving force in the axial direction to the shaft clamp portion. By adjusting the timing of expansion/contraction deformation of the shaft clamp part and the timing of expansion/contraction deformation of the central piezoelectric body in a predetermined sequence, the device can be moved intermittently in the axial direction, or the device can be fixed and the spindle can be freed. If this is done, the spindle can be driven.

本発明では第1および第2の軸クランプ部はクランプ面
が互いに90度異なるため、角型スピンドルと軸クラン
プ部とのクリアランス調整をそれぞれ独立に行えるし、
角型スピンドルの平面外研加工で対応できることになり
、極めて製作しやすくなる。また上記のように第1およ
び第2の軸クランプ部によるクランプ面が異なるから回
転等の運動は自ずから規制され、従来技術のような動作
平面を規定するガイドレール等は不要となる。
In the present invention, since the clamping surfaces of the first and second shaft clamp parts are different from each other by 90 degrees, the clearance between the square spindle and the shaft clamp part can be adjusted independently,
It can be handled by out-of-plane grinding of a square spindle, making it extremely easy to manufacture. Further, as described above, since the clamping surfaces of the first and second shaft clamping parts are different, movements such as rotation are naturally regulated, and there is no need for a guide rail or the like to define the operating plane as in the prior art.

[実施例] 第1図は本発明に係る圧電アクチュエータの一実施例を
示す斜視図である。圧電アクチュエータは、断面角型の
スピンドル10と、該角型スピンドル10を取り囲むよ
うに設けられている中央伸縮部12と、その両端に連結
されて角型スピンドル10を掴み離しする第1の軸クラ
ンプ部14および第2の軸クランプ部16を備えている
[Embodiment] FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a piezoelectric actuator according to the present invention. The piezoelectric actuator includes a spindle 10 having a rectangular cross section, a central telescopic portion 12 provided to surround the rectangular spindle 10, and first shaft clamps connected to both ends of the central telescopic portion 12 for gripping and releasing the rectangular spindle 10. section 14 and a second shaft clamp section 16.

本実施例では中央伸縮部12は角筒状の積層圧電体から
なり、電圧の解除・印加によって軸方向に伸縮変形可能
な構造である。それに対して第1および第2の軸クラン
プ部14.16は、角型スピンドル10を挟むように平
行に配置したクランプ・バー20と、両クランプ・バー
20の端部同土間をそれぞれ結合する伸縮圧電素子22
とから構成される。
In this embodiment, the central expandable portion 12 is made of a rectangular tube-shaped laminated piezoelectric material, and has a structure that can be expanded and contracted in the axial direction by removing and applying a voltage. On the other hand, the first and second shaft clamp parts 14.16 each have a clamp bar 20 disposed in parallel to sandwich the square spindle 10, and an expandable and retractable part that connects the ends of both clamp bars 20 with the same earthen floor. Piezoelectric element 22
It consists of

そして第1および第2の軸クランプ部14゜16は90
度異なる向きで角型スピンドルlOと嵌合し、中央伸縮
部12とリンク材24によって連結される。つまり第2
図からも明らかなように、第1の軸クランプ部14は角
型スピンドル10の両側面間を挾持し、それに対して第
2の軸クランプ部16は第3図に示すように、角型スピ
ンドル10の上下面間を挾持する。
And the first and second shaft clamp parts 14°16 are 90°
It fits into the square spindle lO in different directions, and is connected to the central telescopic portion 12 by a link member 24. In other words, the second
As is clear from the figure, the first shaft clamp part 14 clamps the square spindle 10 between both sides, while the second shaft clamp part 16 clamps the square spindle 10 as shown in FIG. 10 is sandwiched between the upper and lower surfaces.

伸縮圧電素子22に電圧を印加することによって収縮し
クランプ・バー20の間隔が挟まり、それによって角型
スピンドル10を強固に保持でき、また電圧印加を解除
することによって角型スピンドル10をフリーな状態に
戻すことができる。
By applying a voltage to the extensible piezoelectric element 22, it contracts and narrows the gap between the clamp bars 20, thereby firmly holding the rectangular spindle 10, and by removing the voltage application, the rectangular spindle 10 can be placed in a free state. can be returned to.

本発明の特徴は上記のように、角型スピンドルを用いる
点と、第1および第2の軸クランプ部が角型スピンドル
をその異なる平行面でクランプする点にある。
As described above, the features of the present invention are that a rectangular spindle is used and that the first and second shaft clamp parts clamp the rectangular spindle in different parallel planes.

このように構成した圧電アクチュエータの動作は次の如
くである。角型スピンドル1oを固定して装置全体を例
えば図面右手方向(矢印A方向)に移動させたい場合、
あるいは逆に装置全体を固定して角型スピンドル10を
図面左手方向(矢印B方向)に駆動したい場合には以下
のようにする。左側の第1の軸クランプ部14の伸縮圧
電素子に電圧を印加して収縮させ、クランプ・バー20
により角型スピンドル10の両側面間を挟持固定する。
The operation of the piezoelectric actuator constructed in this way is as follows. If you want to fix the square spindle 1o and move the entire device, for example, to the right in the drawing (direction of arrow A),
Alternatively, if it is desired to fix the entire apparatus and drive the rectangular spindle 10 to the left in the drawing (in the direction of arrow B), do as follows. A voltage is applied to the extensible piezoelectric element of the left first shaft clamp part 14 to contract it, and the clamp bar 20
The square spindle 10 is clamped and fixed between both sides thereof.

中央伸縮部12への電圧を解除して伸長させ、その状態
で右側の第2の軸クランプ部16の伸縮圧電素子に電圧
を印加して収縮させ、クランプ・バー20により角型ス
ピンドル10の上下面間を挾み固定する。
The voltage to the center telescopic part 12 is released to cause it to expand, and in this state, a voltage is applied to the telescopic piezoelectric element of the second shaft clamp part 16 on the right side to contract it, and the clamp bar 20 is used to clamp the top of the rectangular spindle 10. Secure by sandwiching between the bottom surfaces.

そして第1の軸クランプ部14の伸縮圧電素子への電圧
印加を解除して伸長させ角型スピンドル10に対してフ
リーな状態とし、中央伸縮部12の積層圧電体に電圧を
印加して収縮させる。
Then, the voltage application to the telescopic piezoelectric element of the first shaft clamp part 14 is released to make it expand and become free with respect to the square spindle 10, and the voltage is applied to the laminated piezoelectric element of the central telescopic part 12 to contract it. .

以下このような動作を繰り返えすことによって前記の方
向に運動させることができる。
Thereafter, by repeating such operations, it is possible to move in the above-mentioned direction.

逆の方向に駆動したい場合には第1および第2の軸クラ
ンプ部14.16と中央伸縮部12の伸縮動作とのタイ
ミングを変えればよい。
If it is desired to drive in the opposite direction, the timing of the telescoping movements of the first and second shaft clamping parts 14,16 and the central telescoping part 12 may be changed.

本発明では常に第1もしくは第2の軸クランプ部が角型
スピンドルの平行面を挟持しているため、回転が生じず
、上記構成のみで動作平面を規定できる。
In the present invention, since the first or second shaft clamp section always clamps the parallel surfaces of the rectangular spindle, rotation does not occur, and the operating plane can be defined only by the above configuration.

以上本発明の好ましい一実施例について詳述したが、本
発明はこのような構成のみに限定されるものでないこと
無給である。クランプ・バーは単なる平板構造でもよい
が、より強固なりランプ力を発揮させるためには、第2
図および第3図に示されているように内面側に突起を設
けてもよい。またクランプ・バーを貫通して調整ネジを
設け、その締め付は量を調節して角型スピンドルとのク
リアランス調整を行うようにしてもよい。
Although a preferred embodiment of the present invention has been described above in detail, it is understood that the present invention is not limited to only such a configuration. The clamp bar may be a simple flat plate structure, but in order to make it stronger and exert more ramp force, it is recommended to use a second clamp bar.
A protrusion may be provided on the inner surface side as shown in FIG. 3 and FIG. Alternatively, an adjustment screw may be provided passing through the clamp bar, and the amount of tightening thereof may be adjusted to adjust the clearance with the square spindle.

[発明の効果] 本発明は上記のように角型スピンドルを使用し、2個の
軸クランプ部によるクランプ面が異なるように中央伸縮
部と連結した構成だから、角型スピンドルと軸クランプ
部とのクリアランス調整をそれぞれ独立に行うことがで
き、しかも角型スピンドルの平面外器加工で対応できる
ことになるため、極めて製作しやすくなる効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention uses a square spindle and is connected to the central telescopic part so that the clamping surfaces of the two shaft clamp parts are different, so that the connection between the square spindle and the shaft clamp part is Since the clearance can be adjusted independently and can be handled by machining a square spindle outside the flat surface, it has the effect of making manufacturing extremely easy.

また本発明では2個の軸クランプ部が角型スピンドルの
互いに異なる対向面を挾持する構成だから、回転等の運
動は自ずから規制され、従来の圧電アクチュエータのよ
うに動作平面を規定するガイドレール等をを別に設ける
必要がなく構造が簡素化し小型化できる利点もある。
Furthermore, in the present invention, since the two shaft clamps are configured to clamp different opposing surfaces of the rectangular spindle, movements such as rotation are naturally regulated, and unlike conventional piezoelectric actuators, guide rails etc. that define the operating plane are not required. There is also the advantage that there is no need to provide a separate structure, and the structure can be simplified and downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る圧電アクチュエータの一実施例を
示す斜視図、第2図はその第1の軸クランプ部の説明図
、第3図は第2の軸クランプ部の説明図である。 10・・・角型スピンドル、12・・・中央伸縮部、1
4・・・第1の軸クランプ部、16・・・第2の軸クラ
ンプ部、20・・・クランプ・バー、22・・・伸縮圧
電素子、24・・・リンク材。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a piezoelectric actuator according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a first shaft clamping portion thereof, and FIG. 3 is an explanatory view of a second shaft clamping portion thereof. 10... Square spindle, 12... Central telescopic part, 1
4... First axis clamp part, 16... Second axis clamp part, 20... Clamp bar, 22... Expandable piezoelectric element, 24... Link material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.軸方向に伸縮変形自在の圧電体を有する中央伸縮部
と、その両端に連結されて内部に挿通したスピンドルを
掴み離しする第1および第2の軸クランプ部を備えてい
る圧電アクチュエータにおいて、前記スピンドルは断面
角型をなし、軸クランプ部は角型スピンドルを挟むよう
に平行に配置されたクランプ・バーと両クランプ・バー
の両端間をそれぞれ結合する伸縮圧電素子とからなり、
第1および第2の軸クランプ部が90度異なる向きで前
記中央伸縮部に連結されている圧電アクチュエータ。
1. A piezoelectric actuator comprising a central extensible section having a piezoelectric body that is expandable and deformable in the axial direction, and first and second shaft clamp sections that are connected to both ends of the central extensible section and grip and release the spindle inserted therein. has a rectangular cross-section, and the shaft clamp part is composed of clamp bars arranged in parallel to sandwich the square spindle and a telescopic piezoelectric element that connects both ends of both clamp bars, respectively.
A piezoelectric actuator in which first and second shaft clamp parts are connected to the central telescoping part in 90 degree different orientations.
JP61190880A 1986-08-14 1986-08-14 Piezoelectric actuator Pending JPS6348168A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61190880A JPS6348168A (en) 1986-08-14 1986-08-14 Piezoelectric actuator

Applications Claiming Priority (1)

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JP61190880A JPS6348168A (en) 1986-08-14 1986-08-14 Piezoelectric actuator

Publications (1)

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JPS6348168A true JPS6348168A (en) 1988-02-29

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ID=16265283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61190880A Pending JPS6348168A (en) 1986-08-14 1986-08-14 Piezoelectric actuator

Country Status (1)

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JP (1) JPS6348168A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7315108B2 (en) * 2005-03-30 2008-01-01 Konica Minolta Opto, Inc. Driving device
EP1746668A3 (en) * 2005-07-18 2009-01-28 GEMÜ Gebrüder Müller Apparatebau GmbH & Co. KG Driving device for linearly moving elongate bodies

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US7315108B2 (en) * 2005-03-30 2008-01-01 Konica Minolta Opto, Inc. Driving device
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