JPS6348169A - 圧電アクチユエ−タ - 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、圧電素子を利用したアクチュエータに関し、
更に詳しくは、段付きスピンドルを使用し、その異なる
径の部分にそれぞれ第１および第２の軸クランプ部を嵌
合させて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。

［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。

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。

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
の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構成とし、２個の軸
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。

［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、軸クランプ部を構成する２個のリング状圧電素子は
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。従って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。

本発明の目的は、」１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。

［問題点を解決するだめの手段］ 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。

そして前記のような目的を達成するため本発明では、ス
ピンドルは小径部と大径部とが連続した段付き構造をな
し、第１および第２の軸クランプ部はそれぞれスピンド
ルの小径部と大径部に嵌合する構造である。

［作用］ 各軸クランプ部は拡縮変形することによりスピンドルを
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、装置側が間欠的に軸方向
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。

本発明ではスピンドルが大径部と小径部との段付き構造
をなし、第１および第２の軸クランプ部はそれぞれスピ
ンドル小径部と大径部に嵌合するため、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小径部と大
径部とで独立に行えるし、しかもスピンドルの円筒外器
加工のみで対応できることになり、極めて製作しやすく
なる。

また上記のようにスピンドルが段付き構造であるから、
少なくとも一方はストッパとして作用し、誤動作などに
よる脱落を防止できる。段付き構造のため移動ストロー
クはほぼ中央伸縮部の長さによって制限されるが、通常
の微小位置決めの用途では特に問題は生じない。

［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
示す斜視図であり、第２図はその断面図である。圧電ア
クチュエータは、スピンドル１０と、該スピンドル１０
を取り囲むように設けられている中央伸縮部１２と、そ
の両端に結合されてスピンドル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。

本発明ではスピンドル１０は小径部１０ａと大径部１０
ｂとが連続した段付き構造である。

また本実施例では中央伸縮部１２は円筒状の積層圧電体
からなり、電圧の解除・印加によって゛軸方向に伸縮変
形可能な構造であり、前記スピンドル１０を取り囲むよ
うにその段部近傍に位置する。それに対して第１および
第２の軸クランプ部１４．１６は、半径方向に分極され
電圧の解除・印加によって径方向に拡縮変形自在のリン
グ状圧電素子からなり、第１の軸クランプ部１４がスピ
ンドル小径部１０ａと、また第２の軸クランプ部１６が
スピンドル大径部１０ｂと嵌合するように配置され、中
央伸縮部１２に固着されている。

リング状圧電素子に電圧を印加することによって収縮し
スピンドル１０を強固に保持でき、また電圧印加を解除
することによってスピンドル１０をフリーな状態に戻す
ことができる。

本発明の特徴は上記のように、段付き構造のスピンドル
を用いる点と、第１および第２の軸クランプ部がそれぞ
れスピンドルの小径部と大径部に嵌合する点にある。

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。スピンドル１０を固定して装置側を例えば図
面右手方向（矢印Ａ方向）に移動させたい場合、あるい
は逆に装置側を固定してスピンドル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の圧電素子に電圧を印加
して収縮させスピンドル小径部１０ａを保持する。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の圧電素子に電圧を印加し
て収縮させ、スピンドル大径部１０ｂを保持する。そし
て第１の軸クランプ部１４の圧電素子への電圧印加を解
除して拡開させスピンドル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。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。

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。

本発明では移動可能な範囲は第２の軸クランプ部１６が
スピンドル段部に位置するところから第１の軸クランプ
部１４がスピンドル段部に当接する位置まで、即ちほぼ
中央伸縮部１２の長さしに相当する範囲である。本発明
ではこのように移動ストロークが制限されるが、通常の
微小位置決めの用途では何ら問題はない。長いストロー
クが要求される場合には、中央伸縮部もしくはそれと軸
クランプ部とのリンク材を長くすればよい。

［発明の効果コ 本発明は上記のように段付き構造のスピンドルを使用し
、その別々の径の部分をクランプする２個の軸クランプ
部と中央伸縮部とを結合した構成だから、スピンドルと
軸クランプ部とのクリアランス調整を小径部と大径部と
でそれぞれ独立に行うことができ、しかもスピンドルの
円筒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。

また本発明ではスピンドルの段部がストッパとして機能
するため、少なくとも片側については誤動作などによる
スピンドルがらの脱落を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

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図はその断面図である。 １０・・・段付きスピンドル、１０ａ・・・小径部、１
０ｂ・・・大径部、１２・・・中央伸縮部、１４・・・
第１の軸クランプ部、１６川第２の軸クランプ部。 特許出願人　　冨士電気化学株式会社 代　　理　　人　　　　　茂　　見　　　　　種箱１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、前記スピンドルは小径
   部と大径部とが連続した段付き構造をなし、第１の軸ク
   ランプ部がスピンドル小径部と嵌合し、第２の軸クラン
   プ部がスピンドル大径部と嵌合する圧電アクチュエータ
   。