KR20100084308A - An angle control device using piezoelectric actuator - Google Patents
An angle control device using piezoelectric actuator Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100084308A KR20100084308A KR1020090003728A KR20090003728A KR20100084308A KR 20100084308 A KR20100084308 A KR 20100084308A KR 1020090003728 A KR1020090003728 A KR 1020090003728A KR 20090003728 A KR20090003728 A KR 20090003728A KR 20100084308 A KR20100084308 A KR 20100084308A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- angle
- fixed
- piezoelectric element
- hinge
- output plate
- Prior art date
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 20
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011032 tourmaline Substances 0.000 description 1
- 229940070527 tourmaline Drugs 0.000 description 1
- 229910052613 tourmaline Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/04—Constructional details
- H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
Landscapes
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 압전 소자를 이용한 각도 조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압전 소자의 길이 변환을 이용하여 출력판의 각도를 미세하게 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 압전 소자를 이용한 각도 조절 장치이다.The present invention relates to an angle adjusting device using a piezoelectric element, and more particularly, to an angle adjusting device using a piezoelectric element, wherein the angle of the output plate can be finely adjusted using the length conversion of the piezoelectric element.
주지하는 바와 같이, 산업현장의 각 분야에서 초정밀급 위치결정기술의 중요성은 날로 증대되고 있다. 특히, 반도체 기술의 발전은 회로의 고집적화를 불러온 결과, 최신 마이크로프로세서의 경우 사용되는 선폭이 0.18μm 수준으로 머리카락 굵기의 1/500수준이며, 이 경우 웨이퍼를 제작하는 스테이지에 요구되는 정밀도는 선폭의 1/10수준으로 20μm의 재현성(Reproducibility)이 요구된다.As is well known, the importance of ultra-precision positioning technology in each field of industrial field is increasing day by day. In particular, the development of semiconductor technology has led to high integration of circuits, and the line width used in the latest microprocessors is 0.18 μm, which is about 1 / 500th of the thickness of the hair. In this case, the precision required for the stage for manufacturing a wafer is the line width. Reproducibility of 20μm is required at 1/10 of the level.
또한, 서브미크론 수준의 초정밀 이송장치의 구현은 원자간력현미경(AFM:Atomic Force Microscope), 주사형전자현미경(SEM:Scannig Electron Microscope), 레이져 스캐너 시스템(Laser Scanner System) 등의 초정밀 측정분야 와 정보 산업 등의 산업분야에서도 활용될 수 있는 등 그 응용범위가 광범위하다.In addition, the implementation of sub-micron-level ultra-precision conveying apparatuses includes ultra-precision measuring fields such as atomic force microscope (AFM), scanning electron microscope (SEM), and laser scanner system. It can be used in industrial fields such as information industry, and its application range is wide.
리니어모터를 이용하거나 서보머터와 볼스크류를 이용하는 일반적인 위치결정장치는 비교적 긴 행정거리를 가지고 있으나 백래시 등의 구조적인 한계로 인하여 구현할 수 있는 위치정밀도에 한계가 있다. 또한, 일반적인 위치결정장치에서는 수직방향의 운동을 얻기 위하여 구동기(Actuator) 자체를 수직방향으로 배열함으로써 시스템 전체의 높이가 높아지는 단점이 있다. A general positioning device using a linear motor or a servomer and a ball screw has a relatively long stroke, but there is a limit in the positional accuracy that can be realized due to structural limitations such as backlash. In addition, in the general positioning device, the height of the entire system is increased by arranging the actuator itself in the vertical direction to obtain the vertical movement.
일반적으로 초정밀 위치제어기술 분야에서는 압전효과(piezo effect)를 이용하여 위치를 제어하는 기술을 사용하고 있다. 이러한 압전 효과란, 압전 소자의 특수한 결정에 외부적인 힘을 가하여 변형을 주면 그 표면에 전압이 발생하고, 반대로 결정에 전압을 걸면 변위나 힘이 발생하는 현상을 말한다. 이러한 압전 현상을 나타내는 소자로는 수정, 전기석, 티탄, 산바륨 등이 있으며, 압전 현상은 초정밀 위치제어기술, 전기음향 변환기, 압전 정화, 초음파 가습기 등에 응용되고 있다.In general, the ultra-precision position control technology uses a technique for controlling the position by using the piezo effect (piezo effect). The piezoelectric effect refers to a phenomenon in which an external force is applied to a specific crystal of a piezoelectric element to give a deformation, and a voltage is generated on the surface thereof. Examples of such piezoelectric elements include quartz, tourmaline, titanium, and barium oxide. Piezoelectric phenomenon is applied to ultra-precision position control technology, electroacoustic transducer, piezoelectric purification, and ultrasonic humidifier.
특히, 다계층 압전소자(multilayer piezoactuators)는 센티미터 당 약 10μm의 변형 범위를 가지며, 다양한 분야에 적용하기 위해서는 유연성있는 힌지를 사용하여 압전소자의 작은 변위를 증폭시킬 필요가 있다.In particular, multilayer piezoactuators have a deformation range of about 10 μm per centimeter, and for various applications, it is necessary to amplify small displacements of piezoelectric elements using flexible hinges.
또한, 일반적으로 변위 증폭 메커니즘은 지렛대 방식의 유연성 힌지 메커니즘과 브릿지 방식의 유연성 힌지 메커니즘의 두가지 방법으로 나누어진다.In addition, the displacement amplification mechanism is generally divided into two methods, a lever-type flexible hinge mechanism and a bridge-type flexible hinge mechanism.
이와 같은 다계층 압전 소자를 이용한 위치 및 각도 제어 시스템에는 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제10-2004-0062092, 10-2001-0028892호 등이 있다.Position and angle control system using a multi-layer piezoelectric element is the application number 10-2004-0062092, 10-2001-0028892 and the like filed with the Republic of Korea Patent Office.
그러나, 종래의 지렛대 방식은 힌지의 크기와 변형량이 증폭 비에 따라 비례 하므로 각도 증폭 비율이 한정적이며, 브릿지 방식은 힌지의 유연성이 보다 높을 것을 요구하므로 제작이 힘들다는 사용상의 문제점이 존재한다.However, in the conventional lever method, the angle amplification ratio is limited because the hinge size and the amount of deformation are proportional to the amplification ratio, and the bridge method requires a higher flexibility of the hinge, thus making it difficult to manufacture.
또한, 종래의 각도 증폭 장치는 초소형으로 제작하기 힘들다는 사용상의 문제점이 존재한다.In addition, there is a problem in use that the conventional angle amplification device is difficult to manufacture in a miniature.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 초소형으로 제작가능하면서도 각도 증폭 비율을 증대시킬 수 있는 압전 소자를 이용한 각도 조절 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an angle adjusting apparatus using a piezoelectric element capable of increasing the angle amplification ratio while being manufactured in a very small size.
본 발명에 따른 압전 소자를 이용한 각도 조절 장치는 베이스와, 상기 베이스에 고정된 지지대와, 상기 베이스에 고정된 압전 소자부와, 상기 지지대에 고정되며, 상기 압전 소자부의 길이 방향 변위를 각도 변위로 변화 및 증폭시키는 힌지구와, 상기 힌지구에 고정된 출력판과, 상기 압전 소자부를 제어하는 제어 수단을 포함하여, 상기 압전 소자부의 길이 변위를 이용하여 출력판의 각도를 조절할 수 있음을 특징으로 한다.An angle adjusting device using a piezoelectric element according to the present invention is a base, a support fixed to the base, a piezoelectric element portion fixed to the base, fixed to the support, the longitudinal displacement of the piezoelectric element portion to the angular displacement A hinge for changing and amplifying, an output plate fixed to the hinge, and a control means for controlling the piezoelectric element, wherein the angle of the output plate can be adjusted using a length displacement of the piezoelectric element. do.
여기서, 상기 힌지구는 상기 지지대에 고정된 몸체와, 상기 몸체와 편심된 위치에 노치형 힌지를 통해서 고정되어, 상기 압전 소자부의 상부면이 단축 하부면에 접촉되는 각도 변환 부재와, 상기 각도 변환 부재의 장축 단부에 노치형 힌지를 통해서 연결된 제1변형량 전달 부재와, 상기 몸체와 편심된 위치에 노치형 힌지를 통해서 고정되고, 상기 제1변형량 전달 부재와 단축 단부에 노치형 힌지를 통해서 연결된 각도 증폭 부재와, 상기 출력판의 가장자리부에 노치형 힌지를 통해서 연결되고, 상기 각도 증폭 부재의 장축와 노치형 힌지를 통해서 연결된 제2변형량 전달 부재로 구성되어, 상기 각도 변환 부재의 단축에 전달된 압전 소자부의 길이 변화에 따라 상기 몸체에 노치형 힌지를 통해서 고정된 출력판의 각도가 변화됨을 특징으로 한다.Here, the hinge is fixed to the support, the body is fixed through a notched hinge in a position eccentric with the body, the angle conversion member that the upper surface of the piezoelectric element portion is in contact with the short axis lower surface, the angle conversion member An angle amplification member fixed through a notched hinge at a position eccentric with the body, the first strain transmitting member connected to the long shaft end of the notch by a notched hinge, and an angle amplification connected to the first strain transmitting member and the short axis end via a notched hinge A piezoelectric element configured to be connected to the edge portion of the output plate through a notched hinge, and a second strain transmitting member connected to the long axis and the notched hinge of the angle amplifying member, and transmitted to the short axis of the angle conversion member. According to the change in the length of the body is characterized in that the angle of the output plate fixed through the notched hinge on the body is changed.
그리고 상기 각도 변환 부재는 상기 몸체의 하부면에 고정되고 상기 각도 증폭 부재 및 출력판은 상기 몸체의 상부면에 고정됨을 특징으로 한다.And the angle conversion member is fixed to the lower surface of the body and the angle amplifying member and the output plate is characterized in that fixed to the upper surface of the body.
또한, 상기 각도 증폭 부재와 상기 몸체를 연결하는 상기 노치형 힌지는 상기 출력판이 상기 몸체에 고정된 노치형 힌지의 연장상에 설치됨을 특징으로 하고, 상기 출력판은 레이저 반사판이 고정됨을 특징으로 한다.In addition, the notched hinge connecting the angle amplifying member and the body is characterized in that the output plate is installed on the extension of the notched hinge fixed to the body, the output plate is characterized in that the laser reflector is fixed .
본 발명에 따른 압전 소자를 이용한 각도 조절 장치는 압전 소자부의 길이 방향 변위를 각도 변위로 변화 및 증폭시키는 힌지구를 통해서 각도 증폭 비율을 증대시켜 출력판의 각도를 미세하게 조정할 수 있다는 장점이 있다.The angle adjusting device using the piezoelectric element according to the present invention has an advantage that the angle of the output plate can be finely adjusted by increasing the angle amplification ratio through a hinge for changing and amplifying the longitudinal displacement of the piezoelectric element into an angular displacement.
또한, 몸체의 상부면에 각도 변화 부재가 고정되고 하부면에 각도 증폭 부재가 고정되는 구조를 채택하여 초소형으로 제작가능하다는 장점이 있다. In addition, by adopting a structure that is fixed to the angle change member on the upper surface of the body and the angle amplification member is fixed to the lower surface there is an advantage that can be manufactured in a very small.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명 압전 소자를 이용한 각도 조절 장치를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an angle adjusting device using the piezoelectric element of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 압전 소자를 이용한 각도 조절 장치을 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다.1 is a perspective view showing an angle adjusting device using a piezoelectric element according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view of FIG.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 압전 소자를 이용한 각도 조절 장치는 베이스(10)와, 상기 베이스(10)에 고정된 지지대(20)와, 상기 베이스(10)에 고정된 압전 소자부(30)와, 상기 지지대(20)에 고정된 힌지구(40)와, 상기 힌지구(40)에 고정된 출력판(50)과, 제어 수단(미도시)을 포함하여 구성되며, 상기 압전 소자부(30)의 길이 변위를 이용하여 출력판의 각도를 미세하게 조절할 수 있음을 특징으로 한다.1 and 2, the angle adjusting device using the piezoelectric element according to the present invention includes a
먼저, 상기 제어 수단은 상기 압전소자부(30)에 가하는 전압을 조절하여 압전소자부(30)의 변위 변화를 통해서 출력판(50)의 각도를 미세하게 조절할 수 있는 것으로, 사용자 명령에 따라 압전 소자 구동신호를 출력하고 제어하는 콘트롤러, 상기 콘트롤러로부터의 구동 신호를 증폭하는 증폭기를 포함하여 구성되며, 보다 정밀한 제어를 위하여 상기 출력판에 각도 변위를 센싱할 수 있는 센서를 설치하고, 상기 센서부로부터 입력되는 신호에 따라서 상기 콘트롤러의 구동 신호를 제어할 수 있는 제어 회로를 더 포함하여 구성될 수도 있다.First, the control means may adjust the voltage applied to the
상기 압전소자부(30)는 다계층 압전소자(multilayer piezoactuators)로 구성되는 것이 바람직하며, 전압이 인가되며 수직으로 길이가 변화될 수 있도록 상기 베이스(10)에 고정된다.The
구체적으로는 상기 출력판(50)에는 레이저 반사판(52)이 고정되어, 입력되는 레이저의 반사 각도를 정밀하게 제어하여 레이저를 이용한 커팅 장치, 레이져 쇼 등의 정밀 제어 기계에 응용할 수 있다.Specifically, the
다음으로 본 발명의 주요 특징부인 힌지구에 대해 상세히 살펴보기로 한다. Next will be described in detail with respect to the hinge portion of the main feature of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 힌지구를 도시하는 정면도이다.3 is a front view showing a hinge sphere according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 힌지구(40)는 상기 압전 소자부의 길이 방향 변위를 각도 변위로 변화 및 증폭시키는 역할을 하므로 알루미늄 수재로 제작되는 것이 바람직하며, 지지대에 고정된 몸체(42), 각도 변환 부재(44), 제1변형량 전달 부재(46), 각도 증폭 부재(48) 및 제2변형량 전달 부재(49)로 구성된다.Since the
여기서, 상기 각도 변환 부재(44)는 상기 몸체(42)의 하부면에 고정되어 압전소자부(30)의 길이 변화를 증폭하는 역할을 수행하고, 상기 각도 증폭 부재(48) 및 출력판(50)은 상기 몸체(42)의 상부면에 고정되며, 상기 제1변형량 전달 부재(46)은 상기 몸체(42)의 측면에 위치하여 상기 각도 변환 부재(44)와 각도 증폭 부재(48)를 연결하며, 상기 제2변형량 전달 부재(49)는 상기 출력판(50)과 각도 증폭 부재(48)를 연결하도록 구성되는 것이 바람직하다.Here, the
구체적으로는, 상기 각도 변환 부재(44)는 상기 몸체(42)와 편심된 위치에 노치형 힌지(a1)를 통해서 고정되고 상기 압전 소자부(30)의 상부면이 단축 하부면에 접촉된다.Specifically, the
여기서, 편심된 위치라 함은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 각도 변환 부재(44)가 상기 몸체(42)에 고정되는 노치형 힌지(a1)을 중심으로 좌측은 단축을 우측은 장축을 형성하게 됨을 말한다. Here, the eccentric position means that the left side has a short axis and the right side has a long axis around the notched hinge a1 fixed to the
또한, 상기 노치형 힌지(a1)는 본 발명에서 포괄적으로 사용되는 것으로 반원 형태의 함몰홈이 좌우 대칭으로 형성되어 노치를 형성하며, 노치 부위를 중심으 로 상하 회전 운동될 수 있는 것이다.In addition, the notched hinge (a1) is to be used in the present invention as a semi-circular recessed groove is formed symmetrically to form a notch, it can be rotated up and down around the notch portion.
이러한 노치형 힌지는 종래의 많은 기술들에서 차용하고 있는 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the notched hinge is borrowed from many conventional technologies, a detailed description thereof will be omitted.
따라서, 상기 압전 소자부(30)에 전압이 인가되어 압전 소자부(30)가 길이 방향으로 변형되면 상기 각도 변환 부재(44)는 상기 노치형 힌지(a1)를 중심으로 회전하게 된다.Therefore, when a voltage is applied to the
다음으로 제1변형량 전달 부재(46)는 상기 각도 변환 부재(44)의 장축 단부에 노치형 힌지(a2)를 통해서 연결되어 상기 압전소자부(30)를 통해서 전달된 변형량을 상측(구체적으로는 각도 증폭 부재)으로 전달하는 역할을 수행한다.Next, the first deformation
이때 압전소자부(30)가 상기 각도 변환 부재(44)에 접촉되는 부위와 노치형 힌지(a1) 사이의 거리(L1)은 노치형 힌지(a1)와 상기 각도 변환 부재(44)가 제1변형량 전달 부재(46)에 연결된 노치형 힌지(a2) 사이의 거리(L2)보다 작으므로 상기 압전소자부(30)의 길이 변형량이 지렛대 원리를 통해서 증폭된다.In this case, the distance L1 between the portion where the
또한, 상기 각도 증폭 부재(48)는 상기 몸체(42)와 편심된 위치에 노치형 힌지(a4)를 통해서 고정되고 상기 제1변형량 전달 부재(46)와 단축 단부에 노치형 힌지(a3)를 통해서 연결된다.In addition, the
그리고 상기 제2변형량 전달 부재(49)는 상기 각도 증폭 부재(48)의 장축과 노치형 힌지(a5)를 통해서, 상기 출력판(50)의 가장자리부와 노치형 힌지(a6)를 통해서 연결된다.The second
따라서, 상기 제1변형량 전달 부재(46)를 통해서 상기 각도 증폭 부재(48)가 노치형 힌지(a4)를 중심으로 회동 되면, 제2변형량 전달 부재(49)를 통해서 상기 출력판(50)을 회전시킬 수 있게 된다.Therefore, when the
이때 상기 각도 증폭 부재(48)이 상기 몸체(42)에 고정된 노치형 힌지(a4)와 상기 제1변형량 전달 부재(46)와 상기 각도 증폭 부재(48)를 연결하는 노치형 힌지(a3) 사이의 거리(L3)는 상기 제2변형량 전달 부재(49)와 상기 각도 증폭 부재(48)를 연결하는 노치형 힌지(a5)와 노치형 힌지(a4) 사이의 거리(L4)보다 작으므로 지렛대 원리를 통해서 길이 변형량이 증폭된다.At this time, the
상기와 같이 구성된 힌지구의 구체적인 작동 원리에 대해 살펴보기로 한다.It will be described with respect to the specific operating principle of the hinge configured as described above.
도 4는 도 3의 작동도이다.4 is an operation diagram of FIG. 3.
도 4에 도시된 바와 같이 압전소자부(30)의 길이 변형량(A)는 노치형 힌지(a1)를 중심으로 지렛대 원리를 통해서 노치형 힌지(a2) 부위에서는 길이 변형량(B)이 증가하게 된다.As shown in FIG. 4, the length deformation amount A of the
또한, 제1변형량 전달 부재(46)를 통해서 각도 증폭 부재(48)의 단축에 전달되는 길이 변형량(C)은 지렛대 원리를 통해서 제2변형량 전달 부재에는 길이 변형량(D)가 증폭된 수치로 전달된다.In addition, the length deformation amount C transmitted to the short axis of the
따라서, 최종적으로 출력판(50)의 회전각도(θ)는 압전소자부의 길이 변형량(A)가 미세하더라도 크게 변화하게 된다.Accordingly, the rotation angle θ of the
다음으로 상기 각도 증폭 부재와 출력판이 몸체에 고정되는 위치에 대해 살펴보기로 한다.Next, the position where the angle amplification member and the output plate are fixed to the body will be described.
도 5는 각도 증폭 부재와 출력판이 몸체에 고정되는 위치를 설명하는 개념도 이다.5 is a conceptual view illustrating a position where the angle amplifying member and the output plate are fixed to the body.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 각도 증폭 부재(48)가 회전되는 중심점은 노치형 힌지(a4)의 중심(E)이며, 출력판(50)의 회전 중심은 노치형 힌지(a7)의 중심(F)이다.As shown in FIG. 5B, the center point at which the
따라서, 상기 출력판(50)이 몸체(42)에 고정되는 노치형 힌지(a7)가 각도 증폭 부재(48)가 몸체(42)에 고정되는 노치형 힌지(a4)보다 상측(또는 하측인 경우에도)에 위치하게 되면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 Y축 변화량과 X축 변화량으로 길이 변형량이 분산되어 출력판(50)의 각도 변화가 크게 발생되지 않는다.Therefore, when the notch-type hinge a7 to which the
즉, 상기 출력판(50)은 수평으로 상기 몸체(42)에 고정되므로 각도 변화는 Y축 변화량이 많이 전달될수록 크게 된다.That is, since the
따라서, 상기 각도 증폭 부재(48)와 상기 몸체(42)를 연결하는 상기 노치형 힌지(a4)는 상기 출력판(50)이 상기 몸체(42)에 고정된 노치형 힌지(a7)의 연장상에 설치되는 것이 바람직하다.Accordingly, the notched hinge a4 connecting the
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 각도 증폭 부재(48)와 상기 몸체(42)를 연결하는 상기 노치형 힌지(a4)의 중심(E)는 상기 출력판(50)이 상기 몸체(42)에 고정된 노치형 힌지(a7)의 중심(F)와 동일 연장 선상에 위치하도록 제작되면, 상기 각도 증폭 부재(48)의 Y축 변화량이 상기 출력판(50)의 각도 변화에 크게 작용될 수 있게 된다.As shown in (a) of FIG. 5, the center E of the notched hinge a4 connecting the
부가적으로, 전술한 대로 출력판(50)과 각도 증폭 부재(48)를 상기 몸체(42)에 고정시키기 위해서는 각도 증폭 부재(48)의 장축은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 절곡된 형태로 제작되는 것이 바람직하다.Additionally, in order to fix the
도 6은 도 4의 각 부위의 길이 변형량을 도시하는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the length deformation amount of each site of FIG. 4. FIG.
도 6에 도시된 바와 같이 압전소자부에 최대 전압 150V인 교류 전압이 인가되면, 압전 소자부의 길이 변형량(A)은 최대 전압이 인가될 때 40μm의 최대진폭을 가지며, 노치형 힌지(a2) 부위에서는 길이 변형량(B)는 133μm의 최대진폭을 가지므로 약 2.6배의 증폭효과를 가져 올 수 있다.As shown in FIG. 6, when an AC voltage having a maximum voltage of 150 V is applied to the piezoelectric element portion, the length deformation amount A of the piezoelectric element portion has a maximum amplitude of 40 μm when the maximum voltage is applied, and the notched hinge a2 portion. Since the length strain (B) has a maximum amplitude of 133μm, it can bring about 2.6 times of amplification effect.
또한, 제1변형량 전달 부재를 통해서 각도 증폭 부재의 단축에 전달되는 길이 변형량(C)는 83μm의 최대진폭을 가지며 지렛대 원리를 통해서 제2변형량 전달 부재에는 길이 변형량(D)이 318μm의 최대진폭을 가지므로 약 3배의 증폭효과를 가져 올 수 있다.In addition, the length deformation amount C transmitted to the short axis of the angular amplification member through the first deformation amount transmission member has a maximum amplitude of 83 μm, and the length deformation amount D has a maximum amplitude of 318 μm for the second deformation amount transmission member through the lever principle. It can have about three times the amplification effect.
따라서, 압전 소자부의 길이 변형량이 작더라도 상기 힌지구의 지렛대 작용을 통해서 출력판의 각도를 크게 변화시킬 수 있다.Therefore, even if the length deformation of the piezoelectric element portion is small, the angle of the output plate can be greatly changed through the lever action of the hinge.
이상과 같이 본 발명은 출력판의 각도를 미세하게 조정할 수 있는 압전 소자를 이용한 각도 조절 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.As described above, it can be seen that the present invention has a basic technical idea to provide an angle adjusting device using a piezoelectric element capable of finely adjusting the angle of the output plate, within the scope of the basic idea of the present invention. Of course, many other variations are possible to those of ordinary skill in the art.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 압전 소자를 이용한 각도 조절 장치을 도시하는 사시도.1 is a perspective view showing an angle adjusting device using a piezoelectric element according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 정면도.2 is a front view of FIG. 1;
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 힌지구를 도시하는 정면도.3 is a front view showing a hinge sphere according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 작동도.4 is an operation of FIG.
도 5는 각도 증폭 부재와 출력판이 몸체에 고정되는 위치를 설명하는 개념도.5 is a conceptual view illustrating a position where the angle amplifying member and the output plate are fixed to the body.
도 6은 도 4의 각 부위의 길이 변형량을 도시하는 그래프.FIG. 6 is a graph showing the length deformation amount of each site of FIG. 4. FIG.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
a1,a2,a3,a3,a4,a5,a6,a7: 노치형 힌지a1, a2, a3, a3, a4, a5, a6, a7: notched hinge
10: 베이스10: base
20: 지지대20: support
30: 압전소자부30: piezoelectric element part
40: 힌지구40: hinge
42: 몸체42: body
44: 각도 변환 부재44: angle conversion member
46: 제1변형량 전달 부재46: first strain transmission member
48: 각도 증폭 부재48: angle amplification member
49: 제2변형량 전달 부재49: second strain transmission member
50: 출력판50: Output board
52: 반사판52: reflector
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090003728A KR101024997B1 (en) | 2009-01-16 | 2009-01-16 | an angle control device using Piezoelectric actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090003728A KR101024997B1 (en) | 2009-01-16 | 2009-01-16 | an angle control device using Piezoelectric actuator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100084308A true KR20100084308A (en) | 2010-07-26 |
KR101024997B1 KR101024997B1 (en) | 2011-03-25 |
Family
ID=42643744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090003728A KR101024997B1 (en) | 2009-01-16 | 2009-01-16 | an angle control device using Piezoelectric actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101024997B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112165274A (en) * | 2020-09-24 | 2021-01-01 | 南京工程学院 | Longitudinal-bending coupling type linear ultrasonic motor based on homodromous eccentric stator |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05304323A (en) * | 1992-02-06 | 1993-11-16 | Nec Corp | Displacement enlargement mechanism |
JP2746105B2 (en) * | 1994-03-29 | 1998-04-28 | 日本電気株式会社 | Mirror deflector |
JP3045064B2 (en) * | 1996-02-28 | 2000-05-22 | 日本電気株式会社 | Angle displacement mechanism |
JPH10215009A (en) * | 1996-11-29 | 1998-08-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Displacement control actuator |
-
2009
- 2009-01-16 KR KR1020090003728A patent/KR101024997B1/en active IP Right Grant
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112165274A (en) * | 2020-09-24 | 2021-01-01 | 南京工程学院 | Longitudinal-bending coupling type linear ultrasonic motor based on homodromous eccentric stator |
CN112165274B (en) * | 2020-09-24 | 2021-11-30 | 南京工程学院 | Longitudinal-bending coupling type linear ultrasonic motor based on homodromous eccentric stator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101024997B1 (en) | 2011-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4213690B2 (en) | Ultra-precision position control system | |
US8305669B2 (en) | Optical scanning device | |
JP2011188739A (en) | Walking actuator | |
CN203799672U (en) | Precision positioning platform | |
JP6723332B2 (en) | Nanoimprint Lithography with 6-DOF Imprint Head Module | |
JP2004525780A (en) | Ultra-precision positioning system | |
JP3992681B2 (en) | Ultra-high accuracy feeder | |
KR101024997B1 (en) | an angle control device using Piezoelectric actuator | |
JP2000324859A (en) | Piezoelectric actuator | |
CN103883849A (en) | Large-stoke nanometer positioning platform | |
JP2009027865A (en) | Micromotion mechanism and microscope device equipped with the same | |
KR100381975B1 (en) | Multi-axis stage control device using frictionless flexure bearings | |
JP3434709B2 (en) | Table mechanism | |
JP2001116867A (en) | Xy stage | |
JP4976844B2 (en) | Multi-degree-of-freedom drive device and imaging device | |
JP3403748B2 (en) | Positioning device and table device using the same | |
KR101617284B1 (en) | a level control device using Piezoelectric actuator | |
JPWO2017018312A1 (en) | Mirror device | |
KR100381974B1 (en) | Three-axis stage control device using frictionless flexure bearings | |
CN110375642B (en) | Piezoelectric ceramic control device for interferometer and control method thereof | |
JPH09159935A (en) | Variable pinhole mechanism | |
KR100800387B1 (en) | Amplification mechanism composed of bridge and lever | |
JP2001161084A (en) | Direct-acting mechanism using ultrasonic motor and electronic device therewith | |
Yao et al. | Development of a novel piezo-driven parallel-kinematics single crystal silicon micropositioning XY stage | |
KR20190045988A (en) | Piezo actuator type axis precision control module and piezo actuator type axis precision control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140122 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150106 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160307 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170302 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180312 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190318 Year of fee payment: 9 |