JPS637172A - 圧電駆動装置 - 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、圧電セラミックス等の圧電素子を用いて、電
気的振動をロータの回転運動に変換する圧電駆動装置に
関する。

〔従来の技術〕

近年、圧電セラミックス等の圧電素子を用いて、電気的
振動を回転運動または直進運動に変換する圧電駆動装置
が種々提案されている。特開昭５２−２９１９２号公報
、特開昭５６−１３８４６９号公報等にはその一例が示
されている。

第８図および第９図はこの種の圧電駆動装置のうち、電
気的振動をロータの回転運動に変換する圧電駆動装置の
基本的構成例を示す図である。

第８図のものは、圧電素子１および振動片２を、振動片
２の先端がロータ３の外周面に対してやや傾斜した状態
で接するように配置したものである。

かくして圧電素子１を矢印Ａ方向に変位させると、振動
片２の先端がロータ３の外周面を押圧するので、ロータ
３は矢印Ｂ方向に回転する。

第９図のものは、圧電素子１１および振動片１２を、振
動片１２の先端外周部がロータ１３の外周面に圧接する
ように配置すると共に、別の圧電素子１４を、上記振動
片１２の先端部がロータ１３の外周面から離反する方向
へ抑圧可能な如く配置したものである。かくして圧電素
子１１を矢印Ａ方向に変位させると、振動片１２の先端
部外周面とロータ１３の外周面との摩擦により、ロータ
１３は矢印Ｂ方向に回転する。そして別の圧電素子１４
を矢印Ｃ方向に変位させると、振動片１２はロータ１３
から離れる。この状態で、圧電素子１１および１４の電
圧印加を停止すると、振動片１２は元の位置に戻る。

〔発明が解決しようとする問題点〕 第８図のように、振動片２の先端部でロータ３を押圧す
るようにしたものでは、振動片２およびロータ３の接触
部位の摩耗が激しく、長期間の使用に耐え得ない欠点が
ある。

また第９図のように、振動片１２の先端外周面とロータ
１３の外周面との摩擦により駆動するようにしたもので
は、ロータ１３を駆動するための圧電素子１１のほかに
、振動片１２とロータ１３とを離反させるための圧電素
子１４が必要であり、部品点数が多く、構成が複雑化す
る欠点がある。

さらに第８図および第９図のものは、いずれにおいても
ロータ３，１３を一方向にしか駆動することができず、
逆方向に駆動するためには更に別の駆動装置をもう１個
づつ設ける必要があり、構造および駆動回路が著しく複
雑になる欠点があった。

そこで本発明は、駆勤部材とロータとの接触部位の摩耗
が少なく、長期に亙って安定に使用可能であり、しかも
−対の圧電素子を用いた単一の駆動機構のみでロータの
正逆転が可能であり、構造が簡単で信頼性が高い上、小
型で設置スペースも僅かですみ、小型機器にとって極め
て好適であるばかりでなく、高トルク駆動および高精度
制御が可能な圧電駆動装置を提供することを目的とする
。

〔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。まず、−端を枢着された開閉脚
自在な二脚の内側面がロータの外周面に対し９０°異な
る位置で対向する如く、第１、第２の駆勤部材を配置す
る。この第１．第２の駆勤部材を、前記ロータの外周面
に対して圧接させる如く例えばバネなどの付勢手段を設
ける。

この付勢手段の付勢力に抗して前記第１．第２の駆勤部
材を駆動操作する如く、−端が回動自在に軸支され他端
が前記各駆勤部材の各他端に連結された操作レバーを設
ける。この操作レバーに操作力を与える如く設置され、
位相のずれた駆動電圧を印加される第１．第２の圧電素
子を設ける。かくして、第１　［第２］の圧電素子の変
位により、第１　［第２］の駆勤部材が前記ロータの外
周面に圧接しながら変位すると共に、第２［第１１の駆
勤部材がロータの外周面から離反するようにする。

そして第２［第１コの圧電素子の変位により、第２［第
１コの駆勤部材が前記ロータの外周面に圧接しない状態
で変位すると共に、第１　［第２］の駆勤部材が前記ロ
ータの外周面から離反するようにする。

〔作用〕

このような手段を講じたことにより、駆勤部材の側面と
ロータとの摩擦により駆動力の伝達が行なわれるので、
駆勤部材とロータとの接触部位の摩耗が少ないものとな
る。また第１．第２の圧電素子への印加電圧の与え方の
順序を逆にするだけで、逆転が可能であるので、−対の
圧電素子を用いた単一の駆動機構のみでロータの正逆転
が可能となる。さらに圧電素子、操作レバー、駆勤部材
、付勢手段の相互作用により、高トルク駆動および高精
度制御が可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す平面図であり、第２図
はその縦断面図である。第１図および第２図において、
２１は本体ケースであり、この本体ケース２１の中央に
はベアリング２２．２３を介してロータ２４が回転自在
に配置されている。第１図の右下方部に示すピン２５に
より、各−端が枢着された第１．第２の駆勤部材すなわ
ち二つの振動板２６．２７は、回動可能な他端部位の内
側面が、付勢手段としてのバネ２８．２９によりロータ
２４の外周面に対して圧接されている。振動板２６．２
７の各他端にはピン３０．３１がそれぞれ配設されてお
り、これらのピン３０．３１は、本体ケース２１に設け
られた長大３２．３３に各々嵌合している。振動板２６
．２７のロータ２４と接する部位には、それぞれ摩擦材
３４．３５が一体に配設されている。

一方、第１図の左上方部に示す位置決め部材゛３６は、
本体ケース２１に対してその位置を調整可能なように設
置固定されている。すなわち、この置決め部材３６には
長穴３６ａが設けられており、長穴３６ａに挿通された
ビス３７により、本体ケース２１に固定されている。こ
の位置決め部材３６にはピン３８が設けてあり、このピ
ン３８により、第１．第２の操作レバーとしての二つの
くの字レバー３９．４０の各−端が回動自在に軸支され
ている。これらのくの字レバー３９．４０の各他端は、
前記振動板２６．２７の各他端に設けであるピン３０．
３１にそれぞれ当接している。

本体ケース２１の内側面の９０°異なる位置には、第１
．第２の圧電素子４１．４２が固定されている。これら
の圧電素子４１．４２の各先端部は、前記くの字レバー
３９．４０の各中央部の外側縁部にそれぞれ当接してお
り、各レバー３９゜４０にそれぞれ操作力を与えるもの
となっている。

第１．第２の圧電素子４１．４２は積層型圧電セラミッ
クスより構成されており、後述の駆動回路から駆動電圧
を印加されると、それぞれ矢印Ｍ。

Ｎ方向に変位する如く構成されている。

なお本装置の組立て完了時においては、振動板２６．２
７がロータ２４に圧接している状態で、二つのくの字レ
バー３９．４０が各々ピン３０゜３１および圧電素子４
１．４２と安定に当接するように、位置決め部材３６を
調整して、本体ケース２１に組付けられる。なお前記圧
接バネ２８゜２９の代わりに、または上記圧接バネ２８
．２９と共に、圧接バネ４３を図示の如く振動板２６゜
２７の連結部近傍に配置してもよい。

次に上記の如く構成された本実施例の作動を説明する。

後述の駆動回路から圧電素子４１に駆動電圧が印加され
ると、圧電素子４１は矢印Ｍ方向に変位する。その結果
、第３図に示すように、くの字レバー３９はピン３８を
中心に反時計方向に回動し、その−端がピン３０を押圧
する。このため振動板２６が矢印方向に移動する。この
とき振動板２６はバネ２８によってロータ２４に圧接さ
れているため、摩擦材３４とロータ２４との摩擦により
、ロータ２４は反時計方向に回転する。なおこのとき振
動板２７は、振動板２６によって押圧されるため、ピン
３１を中心に反時計方向に回動する。その結果、摩擦材
３５はロータ２４から離反する。したがってこの場合、
振動板２７はロータ２４の回転に何隻関与しない。

この状態において、さらに圧電素子４２にも駆動電圧を
印加すると、圧電素子４２が第４図に示すように矢印Ｎ
方向に変位する。このため、くの字レバー４０がピン３
８を中心に時計方向に回動する。したがって振動板２７
は矢印方向に移動し、振動板２６を時計方向に回動させ
る。したがって振動板２６の摩擦材３４はロータ２４か
ら離反する。

次に上記状態から、圧電素子４１．への電圧印加を停止
すると、第５図に示すように圧電素子４１は元の状態ま
で逆方向に変位する。そうすると、くの字レバー３９へ
の押圧力が解除されると共に、バネ２９により逆方向へ
押圧されるため、くの字レバー３９．振動板２６．２７
はそれぞれ時計方向に移動し、振動板２７の摩擦材３５
とロータ２４とが圧接する。この状態で、圧電素子４２
への電圧印加を停止すると、圧電素子４２は元の状態ま
で逆方向に変位する。このため、くの字レバー４０への
押圧力が解除されると共に、バネ２８によって逆方向へ
押圧されるため、くの字レバー４０、振動板２６．２７
はそれぞれ反時計方向に回動する。このとき、ロータ２
４と摩擦材３５とが圧接しているので、振動板２７の移
動に伴い、ロータ２４は反時計方向に回転する。かくし
て第１図の状態に戻る。

第６図は上記のような作動を行なわせるための駆動制御
回路を示す図である。発振器５１は圧電素子４１．４２
の駆動周波数に応じた矩形波の高周波信号を発生させる
。この高周波信号は一方において増幅器５２により直接
増幅され、その増幅された駆動電圧が圧電素子４１に印
加される。上記高周波信号は他方において移相器５３に
より位相を９０’ずらされ、しかるのち増幅器５４によ
り増幅され、その増幅された駆動電圧が圧電素子４２へ
印加される。なお移相器５３は高周波信号の位相を＋９
０”　または−９０”ずらすためのものであるが、本実
施例では第７図のように圧電素子４１に印加される電圧
に対して、圧電素子４２に印加される電圧を９０°遅ら
せている。

なおロータ２４の回転数を変化させるには、人力振動数
または入力端子を変化させればよい。またロータ２４の
回転を逆転させるには駆動電圧の位相を反転するか圧電
素子４１．４２への結線を変更すればよい。

なお本発明は前記実施例に限定されるものではない。例
えば前記実施例では、一つのロータ２４に対して一つの
駆動装置を対応させた場合を示したが、一つのロータに
対して複数の駆動装置を軸方向にずらして設けるように
してもよい。このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形実施可能であるのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１　［第２］の圧電素子の変位によ
り、第１　［第２コの駆勤部材がロータの外周面に圧接
しながら変位すると共に、第２［第１］の駆勤部材がロ
ータの外周面から離反するようにし、第２［第１］の圧
電素子の変位により、第２［第１］の駆勤部材がロータ
の外周面に圧接しない状態で変位すると共に、第１　［
第２１の駆勤部材がロータの外周面から離反するように
構成したので、駆勤部材とロータとの接触部位の摩耗が
少なく、長期に亙って安定に使用可能であり、しかも−
対の圧電素子を用いた単一の駆動機構のみでロータの正
逆転が可能であり、構造が簡単で信頼性が高い上、小型
で設置スペースも僅かですみ、小型機器にとって極めて
好適であるばかりでなく、高トルク駆動および高精度制
御が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
は構成を示す平面図、第２図は同実施例の縦断面図、第
３図〜第５図は同実施例の作動説明図、第６図は駆動制
御回路を示す図、第７図は圧電素子に印加される駆動電
圧の位相関係を示す図である。第８図および第９図は従
来の装置の基本的構成例を示す図である。 ２１・・・本体ケース、２２．２３・・・ベアリング、
２４・・・ロータ、２５・・・ピン、２６．２７・・・
振動数（第１．第２の駆勤部材）、２Ｌ　　２９，４３
・・・１’バネ、３０．３１・・・ピン、３２．３３・
・・長穴、３４．３５・・・摩擦材、３６・・・位置決
め部材、３７・・・ビス、３８・・・ピン、３９．４０
・・・くの字レバー（第１．第２の操作レバー）、４１
．４２・・・第１．第２の圧電素子。 出願人代理人　弁理士　坪井　淳 第１図 第２図 第３図 ｔフ 第４図 第５図 第６図 第７因 第８図　　　　　　第９図 手続補正書 昭和６に８゛丹２ 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 特願昭６１−１４８６１９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 （０３７）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ＵＳＥビル５、自
発補正 ６、補正の対象 明ＩＭ全文 ７、補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端を枢着された開閉脚自在な二脚の内側面がロータの
   外周面に対し９０゜異なる位置で対向する如く配置され
   た第１，第２の駆動部材と、この第１，第２の駆動部材
   を前記ロータの外周面に対して圧接させる如く付勢する
   付勢手段と、この付勢手段の付勢力に抗して前記第１，
   第２の駆動部材を駆動操作する如く一端が回動自在に軸
   支され他端が前記各駆動部材の各他端に連結された操作
   レバーと、この操作レバーに操作力を与える如く設置さ
   れ位相のずれた駆動電圧を印加される第１，第２の圧電
   素子とを具備し、第１［第２］の圧電素子の変位により
   、第１［第２］の駆動部材が前記ロータの外周面に圧接
   しながら変位すると共に、第２［第１］の駆動部材がロ
   ータの外周面から離反し、第２［第１］の圧電素子の変
   位により、第２［第１］の駆勤部材が前記ロータの外周
   面に圧接しない状態で変位すると共に、第１［第２］の
   駆動部材が前記ロータの外周面から離反するように構成
   されたことを特徴とする圧電駆動装置。