JPH01185175A - 機械的増幅機構 - Google Patents
機械的増幅機構Info
- Publication number
- JPH01185175A JPH01185175A JP63007154A JP715488A JPH01185175A JP H01185175 A JPH01185175 A JP H01185175A JP 63007154 A JP63007154 A JP 63007154A JP 715488 A JP715488 A JP 715488A JP H01185175 A JPH01185175 A JP H01185175A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spring
- thermal expansion
- lever arms
- amplification mechanism
- lever arm
- Prior art date
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- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 21
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 21
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
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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
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電気９機械変換素子の運動全拡大して駆動する
機械的増幅機構に関し、特に電歪あるいは圧電素子を駆
動源とし変位増幅を行う機械的増幅機構の構造に関する
。
機械的増幅機構に関し、特に電歪あるいは圧電素子を駆
動源とし変位増幅を行う機械的増幅機構の構造に関する
。
従来、この種の機械的増幅機構の一例を第５図を参照し
て説明する。これは縦効果歪を利用した積層形圧電素子
１ｆ：駆動源に使用した構成の機械的増幅機構であ夛、
圧電素子１０対向する変位伝達系２′と基板３′にそれ
ぞれ接続した一対のレバーアーム４′と、このレバーア
ーム４′で挾むように支持された変位伝達手段としての
ばね５が接続された構造になっている。圧電素子１以外
の個所の材料としては、弾性係数が１９，０００〜２１
．ＯＯＯｋｇｆ／ｍｍ”と大きく、そのはね性の良いＳ
ＵＳ材を用いていた。この機械的増幅機構の形状は、縦
２５ｍｍ、横３２ｍｍ、厚み３ｍｍとなっている。
て説明する。これは縦効果歪を利用した積層形圧電素子
１ｆ：駆動源に使用した構成の機械的増幅機構であ夛、
圧電素子１０対向する変位伝達系２′と基板３′にそれ
ぞれ接続した一対のレバーアーム４′と、このレバーア
ーム４′で挾むように支持された変位伝達手段としての
ばね５が接続された構造になっている。圧電素子１以外
の個所の材料としては、弾性係数が１９，０００〜２１
．ＯＯＯｋｇｆ／ｍｍ”と大きく、そのはね性の良いＳ
ＵＳ材を用いていた。この機械的増幅機構の形状は、縦
２５ｍｍ、横３２ｍｍ、厚み３ｍｍとなっている。
この機械的増幅機構を６０℃まで加熱した後、室温まで
冷して形状の変化を観測した。その結果、常温時の形状
と６０℃の高温時における形状を比較すると、熱膨張に
よってレバーアーム４′の先端は外側Ａに広がり、それ
に伴ってはね５の両端は引っばられる。このばね５も熱
膨張によって伸びるが、その量がレバーアーム４′先端
の変化量より小さいために、出力端であるばね５中央部
は内側Ｂに引込むことになる。
冷して形状の変化を観測した。その結果、常温時の形状
と６０℃の高温時における形状を比較すると、熱膨張に
よってレバーアーム４′の先端は外側Ａに広がり、それ
に伴ってはね５の両端は引っばられる。このばね５も熱
膨張によって伸びるが、その量がレバーアーム４′先端
の変化量より小さいために、出力端であるばね５中央部
は内側Ｂに引込むことになる。
このように機械的増幅機構の出力性能は、ばね５の初期
たわみに影響され易いことから、温度変化による熱膨張
によるばね５の中央部の変化は取りも直さずばねの初期
たわみの形状変化であり、その結果、出力性能が変わっ
てしまう。なお、５ＵＳ３０４などのＳＵＢ材の熱膨張
係数は、ｌＯ〜１７Ｘ１０／℃程度である。
たわみに影響され易いことから、温度変化による熱膨張
によるばね５の中央部の変化は取りも直さずばねの初期
たわみの形状変化であり、その結果、出力性能が変わっ
てしまう。なお、５ＵＳ３０４などのＳＵＢ材の熱膨張
係数は、ｌＯ〜１７Ｘ１０／℃程度である。
この従来の機械的増幅機構は、どんな形状でも５ＵＳ３
０４材で構成されていて、熱膨張に対する考慮がされて
いなかったので、温度が変化するとげね５の出力端が変
化してしまう欠点があった。
０４材で構成されていて、熱膨張に対する考慮がされて
いなかったので、温度が変化するとげね５の出力端が変
化してしまう欠点があった。
本発明の目的は、°このような欠点を除き、レバーアー
ムとばねとの熱膨張率の異なる材料を用いることにより
、ばねの出力端の温度変化によるドリフトを零に近づけ
た機械的増幅機構全提供することにある。
ムとばねとの熱膨張率の異なる材料を用いることにより
、ばねの出力端の温度変化によるドリフトを零に近づけ
た機械的増幅機構全提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の構成は、電歪素子あるいは圧電素子の伸縮動作
を伝達し増幅する二本のレバーアームと、これらレバー
アームで挾むように支持された変位増幅手段のばねとを
有する機械的増幅機構において、前記レバーアーム先端
の熱膨張による変化量と前記ばねの中央部の熱膨張によ
る伸び量が等しいような組合せの材料によりこれらレバ
ーアームとばねとを形成したことを特徴とする。
を伝達し増幅する二本のレバーアームと、これらレバー
アームで挾むように支持された変位増幅手段のばねとを
有する機械的増幅機構において、前記レバーアーム先端
の熱膨張による変化量と前記ばねの中央部の熱膨張によ
る伸び量が等しいような組合せの材料によりこれらレバ
ーアームとばねとを形成したことを特徴とする。
次に、図面によシ本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例の平面図である。本実施例は
、圧電素子１の対向する変位伝達系２と基板３にそれぞ
れ接続した一対のレバーアーム４と、このレバーアーム
４で挾むように支持された変位伝達手段としてのばね５
が接続された構造となっている。
、圧電素子１の対向する変位伝達系２と基板３にそれぞ
れ接続した一対のレバーアーム４と、このレバーアーム
４で挾むように支持された変位伝達手段としてのばね５
が接続された構造となっている。
本実施例は、レバーアーム４とはね５の熱膨張係数を考
慮した材料の組み合せ方が重要であり、次の第１表に示
す組合せで実験を行った。
慮した材料の組み合せ方が重要であり、次の第１表に示
す組合せで実験を行った。
第１表
この機械的増幅機構ｔ−６０′ｃまで加熱した後、室温
まで冷して形状の変化を観測した。
まで冷して形状の変化を観測した。
第２図はこの実験における機械的増幅機構の出力端の温
度特性図である。図から判るように、Ｎｉ系合金の４２
Ｎｉｅレバーアームに用いた場合は温度変化による変形
がない。また、Ｎｏｖ 、 Ｉｎｖ ｔ−レバーアーム
に用いた場合には多少変形するが、その程度は５Ｕ８３
０４に比して遥かに小さかった。
度特性図である。図から判るように、Ｎｉ系合金の４２
Ｎｉｅレバーアームに用いた場合は温度変化による変形
がない。また、Ｎｏｖ 、 Ｉｎｖ ｔ−レバーアーム
に用いた場合には多少変形するが、その程度は５Ｕ８３
０４に比して遥かに小さかった。
第３図は本発明の第２の実施例の正面図で、この機械的
増幅機構の形状は縦３５ｍｍ、横３５ｍｍ。
増幅機構の形状は縦３５ｍｍ、横３５ｍｍ。
厚さ４ｍｍである。第４図は第３図の第１の実施例と同
様の実験を行った温度特性図である。本実施例は、圧電
素子６０対向する変位伝達系７と基板８にそれぞれ接続
した一対のレバーアーム９と、このレバーアーム９で挾
むように支持された変位伝達手段としてのはね５が接続
された構造である。
様の実験を行った温度特性図である。本実施例は、圧電
素子６０対向する変位伝達系７と基板８にそれぞれ接続
した一対のレバーアーム９と、このレバーアーム９で挾
むように支持された変位伝達手段としてのはね５が接続
された構造である。
この場合も、第４図から判るように、レバーアーム９に
４２Ｎｉ、ばね５にＹＮｉＣ（熱膨張係数８．１Ｘ１０
／Ｃ） ｔ−用いた場合が、温度変化による変形が少
なく、またレバーアーム９に５ＵＳ３０４ 。
４２Ｎｉ、ばね５にＹＮｉＣ（熱膨張係数８．１Ｘ１０
／Ｃ） ｔ−用いた場合が、温度変化による変形が少
なく、またレバーアーム９に５ＵＳ３０４ 。
ばね５に８ＵＳ６３１（熱膨張係数１１ＪＸＩＯ−’／
Ｃ）を用いた場合でも温度変化による変形が少なかった
。
Ｃ）を用いた場合でも温度変化による変形が少なかった
。
このレバーアーム９の先端の熱膨張による変化量は、レ
バーアームの材質、機械的増幅機構の形状に依存するが
、形状の定まった機械的増幅機構においてはレバーアー
ムの材質を先に決めて、レバーアーム先端の熱膨張によ
る変化量に等しい熱膨張による伸びを有するばね５の材
質を選別する方法と、ばねの材質を先に決めて、ばねの
熱膨張による伸びに等しい熱膨張による変化量を有する
レバーアームの材質を選別する方法とがある。
バーアームの材質、機械的増幅機構の形状に依存するが
、形状の定まった機械的増幅機構においてはレバーアー
ムの材質を先に決めて、レバーアーム先端の熱膨張によ
る変化量に等しい熱膨張による伸びを有するばね５の材
質を選別する方法と、ばねの材質を先に決めて、ばねの
熱膨張による伸びに等しい熱膨張による変化量を有する
レバーアームの材質を選別する方法とがある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、アーム先端の熱膨張によ
る変化量と等しθ熱膨張による伸び金有するばねで構成
することにより、高温下において動作させても温度変化
によるドリフトをなくし常温時と同じ出力性能が得られ
るという効果がある。
る変化量と等しθ熱膨張による伸び金有するばねで構成
することにより、高温下において動作させても温度変化
によるドリフトをなくし常温時と同じ出力性能が得られ
るという効果がある。
第１図は本発明の一実施例の機械的増幅機構の正面図、
第２図は第１図の実施例の機械的増幅機構の出力端にお
ける温度特性図、第３図は本発明の第２の実施例の正面
図、第４図は第２図の出力端における温度特性図、第５
図は従来の機械的増幅機構の変形を説明する正面図であ
る。 ｌ・・・・・・圧電素子、２，７・・・・・・変位伝達
系、３゜８・・・・・・基板、４ 、９・・・・・・レ
バーアーム、５・・・・・・ばね。 代理人 弁理士 内 原 晋
第２図は第１図の実施例の機械的増幅機構の出力端にお
ける温度特性図、第３図は本発明の第２の実施例の正面
図、第４図は第２図の出力端における温度特性図、第５
図は従来の機械的増幅機構の変形を説明する正面図であ
る。 ｌ・・・・・・圧電素子、２，７・・・・・・変位伝達
系、３゜８・・・・・・基板、４ 、９・・・・・・レ
バーアーム、５・・・・・・ばね。 代理人 弁理士 内 原 晋
Claims (1)
- 電歪素子あるいは圧電素子の伸縮動作を伝達し増幅する
二本のレバーアームと、これらレバーアームで挾むよう
に支持された変位増幅手段のばねとを有する機械的増幅
機構において、前記レバーアーム先端の熱膨張による変
化量と前記ばねの中央部の熱膨張による伸び量が等しい
ような組合せの材料によりこれらレバーアームとばねと
を形成したことを特徴とする機械的増幅機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63007154A JPH01185175A (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 機械的増幅機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63007154A JPH01185175A (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 機械的増幅機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01185175A true JPH01185175A (ja) | 1989-07-24 |
Family
ID=11658151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63007154A Pending JPH01185175A (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 機械的増幅機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01185175A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004006349A3 (en) * | 2002-07-03 | 2004-05-27 | Viking Technologies Lc | Temperature compensating insert for a mechanically leveraged smart material actuator |
| US6924586B2 (en) | 2002-06-21 | 2005-08-02 | Viking Technologies, L.C. | Uni-body piezoelectric motor |
| US6979933B2 (en) | 2002-09-05 | 2005-12-27 | Viking Technologies, L.C. | Apparatus and method for charging and discharging a capacitor |
| US7021191B2 (en) | 2003-01-24 | 2006-04-04 | Viking Technologies, L.C. | Accurate fluid operated cylinder positioning system |
| US7190102B2 (en) | 2002-09-05 | 2007-03-13 | Viking Technologies, L.C. | Apparatus and method for charging and discharging a capacitor to a predetermined setpoint |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61288782A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-18 | Nec Kansai Ltd | 変位拡大装置 |
-
1988
- 1988-01-14 JP JP63007154A patent/JPH01185175A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61288782A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-18 | Nec Kansai Ltd | 変位拡大装置 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6924586B2 (en) | 2002-06-21 | 2005-08-02 | Viking Technologies, L.C. | Uni-body piezoelectric motor |
| WO2004006349A3 (en) * | 2002-07-03 | 2004-05-27 | Viking Technologies Lc | Temperature compensating insert for a mechanically leveraged smart material actuator |
| JP2006507663A (ja) * | 2002-07-03 | 2006-03-02 | バイキング テクノロジィーズ エル．シー． | てこ式スマートマテリアルアクチュエータ用の温度補償インサート |
| US7132781B2 (en) | 2002-07-03 | 2006-11-07 | Viking Technologies, L.C. | Temperature compensating insert for a mechanically leveraged smart material actuator |
| JP4919450B2 (ja) * | 2002-07-03 | 2012-04-18 | バイキング テクノロジィーズ エル．シー． | てこ式スマートマテリアルアクチュエータ用の温度補償インサート |
| US6979933B2 (en) | 2002-09-05 | 2005-12-27 | Viking Technologies, L.C. | Apparatus and method for charging and discharging a capacitor |
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| US7353743B2 (en) | 2003-04-04 | 2008-04-08 | Viking Technologies, L.C. | Multi-valve fluid operated cylinder positioning system |
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