JPH01190272A - 固体アクチュエータ変位拡大機構 - Google Patents
固体アクチュエータ変位拡大機構Info
- Publication number
- JPH01190272A JPH01190272A JP63013620A JP1362088A JPH01190272A JP H01190272 A JPH01190272 A JP H01190272A JP 63013620 A JP63013620 A JP 63013620A JP 1362088 A JP1362088 A JP 1362088A JP H01190272 A JPH01190272 A JP H01190272A
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- JP
- Japan
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- displacement
- actuator
- actuators
- solid
- base
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- Pending
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- 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、磁気ディスク装置、光デイスク装置等の情報
機器、半導体製造装置、超精密測定装置等における小型
部品精密位置決め機構に適用できる固体アクチュエータ
変位拡大機構に関する。
機器、半導体製造装置、超精密測定装置等における小型
部品精密位置決め機構に適用できる固体アクチュエータ
変位拡大機構に関する。
精密位置決め用の固体アクチュエータとして、大きな発
生力と高速応答性とを有することから従来、第５図に示
すように圧電縦効果を利用した薄板状圧電セラミックス
“積層型アクチュエータＡが多く用いられている。
生力と高速応答性とを有することから従来、第５図に示
すように圧電縦効果を利用した薄板状圧電セラミックス
“積層型アクチュエータＡが多く用いられている。
しかしながら、このような積層型圧電セラミックスでは
、単位電界強度に対する発生歪が小さいので、１０μｍ
程度の可動範囲を得る場合でも、各セラミックス素子の
厚みを薄くすると共に、高い駆動電圧を必要としていた
。また、積層枚数も多くなり、必然的に変位方向のアク
チュエータ長も大きくなるので、精密位置決め機構の小
型化が困難であるという欠点を有していた。
、単位電界強度に対する発生歪が小さいので、１０μｍ
程度の可動範囲を得る場合でも、各セラミックス素子の
厚みを薄くすると共に、高い駆動電圧を必要としていた
。また、積層枚数も多くなり、必然的に変位方向のアク
チュエータ長も大きくなるので、精密位置決め機構の小
型化が困難であるという欠点を有していた。
そこで、比較的大きな可動範囲が必要な場合には、第６
図に示すように、変位拡大機構Ｂが用いられていた。１
は積層型圧電セラミックス、２はレバー、３はベース、
４はヒンジであり、積層型圧電セラミックス１の変位ｄ
がてこの原理によってレバー２でｎ倍に拡大され、その
レバー２の先端の変位がｎｄ倍となる。また、説明は省
略するが、低電圧で比較的大きな変位が得られるバイモ
ルフをアクチュエータとする例もある。
図に示すように、変位拡大機構Ｂが用いられていた。１
は積層型圧電セラミックス、２はレバー、３はベース、
４はヒンジであり、積層型圧電セラミックス１の変位ｄ
がてこの原理によってレバー２でｎ倍に拡大され、その
レバー２の先端の変位がｎｄ倍となる。また、説明は省
略するが、低電圧で比較的大きな変位が得られるバイモ
ルフをアクチュエータとする例もある。
しかしながら、これら従来のものは、撓み易い部材を含
むので、共振点が低く、高速応答性に欠けるという問題
がある。
むので、共振点が低く、高速応答性に欠けるという問題
がある。
本発明の目的は、上記の点に鑑み、変位方向の寸法に比
べて可動範囲が大きくとれ、しがも高速応答性に優れた
固体アクチュエータ変位拡大機構を提供することである
。
べて可動範囲が大きくとれ、しがも高速応答性に優れた
固体アクチュエータ変位拡大機構を提供することである
。
このために本発明は、圧電効果、電歪及び磁歪現象、相
変態等の各種電気物理現象によって生じる固体内部の機
械的歪を利用する複数個の固体アクチュエータと、それ
らを結合する結合部材とからなる精密位置決め機構にお
いて、 複数個の該固体アクチュエータを変位方向と直角な面内
に上記結合部材により並列に配置し、該個々の固体アク
チュエータの変位が加算されて出力されるよう構成した
。
変態等の各種電気物理現象によって生じる固体内部の機
械的歪を利用する複数個の固体アクチュエータと、それ
らを結合する結合部材とからなる精密位置決め機構にお
いて、 複数個の該固体アクチュエータを変位方向と直角な面内
に上記結合部材により並列に配置し、該個々の固体アク
チュエータの変位が加算されて出力されるよう構成した
。
本発明はレバー、ヒンジ等を用いたてこの原理による拡
大ではなく、複数個の固体アクチュエータの変位を加算
して出力させるようにしているので、アクチュエータや
結合部材の形状を、例えば筒状にする等により、従来の
変位拡大機構に比べて、機構剛性を高めることが可能と
なり、高速応答性を得ることができる。また、所要の変
位を一定とすると、単独アクチュエータに比べて、変位
方向の機構寸法の小型化が可能であり、つまり変位方向
の寸法に比べて可動範囲が大きくとれ、また駆動電圧も
節減でき、小型部品の精密位置決め機構を容易に実現で
きる。
大ではなく、複数個の固体アクチュエータの変位を加算
して出力させるようにしているので、アクチュエータや
結合部材の形状を、例えば筒状にする等により、従来の
変位拡大機構に比べて、機構剛性を高めることが可能と
なり、高速応答性を得ることができる。また、所要の変
位を一定とすると、単独アクチュエータに比べて、変位
方向の機構寸法の小型化が可能であり、つまり変位方向
の寸法に比べて可動範囲が大きくとれ、また駆動電圧も
節減でき、小型部品の精密位置決め機構を容易に実現で
きる。
以下、本発明の実施例について説明する。第１図及び第
２図はその一実施例の変位拡大機構Ｃを示す図である。
２図はその一実施例の変位拡大機構Ｃを示す図である。
１０はベース、１１〜１３・は直径の異なる３個の軸方
向に変位可能な中空円筒状アクチュエータ、１４．１５
は外側上部、内側下部に鍔を有する筒状の結合部材、１
６はベースに対して位置決めすべき部品を結合する出力
部材である。
向に変位可能な中空円筒状アクチュエータ、１４．１５
は外側上部、内側下部に鍔を有する筒状の結合部材、１
６はベースに対して位置決めすべき部品を結合する出力
部材である。
アクチュエータ１１はベース１０と外側の結合部材１４
の外側上部の鍔との間に、アクチュ呈−タ１２はその結
合部材１４の内側下部の鍔と内側の結合部材１５の外側
上部の鍔との間に、及びアクチュエータ１３はその結合
部材１５の内側下部の鍔と出力部材１６との間に各々結
合されている。
の外側上部の鍔との間に、アクチュ呈−タ１２はその結
合部材１４の内側下部の鍔と内側の結合部材１５の外側
上部の鍔との間に、及びアクチュエータ１３はその結合
部材１５の内側下部の鍔と出力部材１６との間に各々結
合されている。
この例では、３個のアクチュエータ１１〜１３に対して
軸方向に伸び変位するように電圧を印加すると、個々の
アクチュエータ１１〜１３の変位が加算され、出力部材
１６は同一高さの単独アクチュエータの場合の約３倍伸
び変位することになり、変位を拡大できる。
軸方向に伸び変位するように電圧を印加すると、個々の
アクチュエータ１１〜１３の変位が加算され、出力部材
１６は同一高さの単独アクチュエータの場合の約３倍伸
び変位することになり、変位を拡大できる。
このように、この実施例では全てのアクチュエータ１１
〜１３の変位が同じ方向になるように駆動する。このよ
うに駆動するための具体的結線方法については、周知の
事項であるので説明は省略する。また、本実施例のよう
な筒状の部材を使用すれば、高い剛性が得られる。更に
本実施例においては、レバーによる拡大機構と異なり、
ヒンジのような撓み易い部材を必要としないので、高剛
性設計が可能となる。
〜１３の変位が同じ方向になるように駆動する。このよ
うに駆動するための具体的結線方法については、周知の
事項であるので説明は省略する。また、本実施例のよう
な筒状の部材を使用すれば、高い剛性が得られる。更に
本実施例においては、レバーによる拡大機構と異なり、
ヒンジのような撓み易い部材を必要としないので、高剛
性設計が可能となる。
第３図は別の実施例の変位拡大機構りを示す図である。
２０はベース、２１〜２３は直径の異なる３個の軸方向
に変位可能な筒状アクチュエータである。アクチュエー
タ２１．２２は中空円筒状、アクチュエータ２３は中実
円筒状である。２４．２５は円板状の結合部材、２６は
出力部材である。
に変位可能な筒状アクチュエータである。アクチュエー
タ２１．２２は中空円筒状、アクチュエータ２３は中実
円筒状である。２４．２５は円板状の結合部材、２６は
出力部材である。
上側の結合部材２４はアクチュエータ２１．２２の上部
を結合し、下側の結合部材２５はアクチュエータ２２．
２３の下側を結合する。
を結合し、下側の結合部材２５はアクチュエータ２２．
２３の下側を結合する。
この実施例では、アクチュエータ２１が伸び、アクチュ
エータ２２が縮み、アクチュエータ２３が伸びるようそ
れらアクチュエータ２１〜２３を駆動することにより、
出力部材２６はベース２０に対して伸びる方向に拡大変
位する。このようにこの実施例では、隣接するアクチュ
エータの変位方向が相互に逆になるように駆動する。
エータ２２が縮み、アクチュエータ２３が伸びるようそ
れらアクチュエータ２１〜２３を駆動することにより、
出力部材２６はベース２０に対して伸びる方向に拡大変
位する。このようにこの実施例では、隣接するアクチュ
エータの変位方向が相互に逆になるように駆動する。
第４図は更に別の実施例の変位拡大機構Ｅを示す図であ
る。この実施例は第３図に示した変位拡大機構りのアク
チュエータ２３を他のアクチュエータ２１．２２と同様
に中空のアクチュエータ２３として、そのアクチュエー
タ２３１の中心部に出力部材２６の変位を検知する変位
検センサ２７を設け、その変位センサ２７による検知信
号によって駆動電圧を制御するようにしている。
る。この実施例は第３図に示した変位拡大機構りのアク
チュエータ２３を他のアクチュエータ２１．２２と同様
に中空のアクチュエータ２３として、そのアクチュエー
タ２３１の中心部に出力部材２６の変位を検知する変位
検センサ２７を設け、その変位センサ２７による検知信
号によって駆動電圧を制御するようにしている。
例えば、圧電アクチュエータにおいては、駆動電圧に対
する変位ヒステリシスが大きいので、高精度位置決めの
ためには変位を検出し、駆動電圧を補償する必要がある
。
する変位ヒステリシスが大きいので、高精度位置決めの
ためには変位を検出し、駆動電圧を補償する必要がある
。
この変位センサとしては、例えば、静電容量センサを用
いればコンパクトに構成できるが、他の原理によるセン
サであっても良い。動作については第３図に示した変位
拡大機構りと同じである。
いればコンパクトに構成できるが、他の原理によるセン
サであっても良い。動作については第３図に示した変位
拡大機構りと同じである。
以上説明した各実施例においては、円筒アクチュエータ
を用いたが、その形状は本発明を制限するものではない
。また、アクチュエータの数も３個の場合について説明
したが、２個以上であれば本発明の構成を実現でき、変
位拡大が可能である。
を用いたが、その形状は本発明を制限するものではない
。また、アクチュエータの数も３個の場合について説明
したが、２個以上であれば本発明の構成を実現でき、変
位拡大が可能である。
以上説明したように、本発明の固体アクチュエ！ −夕
変位拡大機構によれば、単独のアクチュエータで動作さ
せる場合に比べて、変位方向の機構寸法の大幅な低減が
可能で、精密位置決め機構の小型化に適する効果を持つ
。また、筒状のアクチュエータ及び結合部材を用いるな
どの形状設計により、従来のレバーによる拡大機構に比
べて、機構剛性を高めることが可能で、高速応答性に優
れた精密位置決め機構を構成できる利点がある。
変位拡大機構によれば、単独のアクチュエータで動作さ
せる場合に比べて、変位方向の機構寸法の大幅な低減が
可能で、精密位置決め機構の小型化に適する効果を持つ
。また、筒状のアクチュエータ及び結合部材を用いるな
どの形状設計により、従来のレバーによる拡大機構に比
べて、機構剛性を高めることが可能で、高速応答性に優
れた精密位置決め機構を構成できる利点がある。
第１図は本発明の一実施例の変位拡大機構の斜視図、第
２図は第１図のｎ−ｎ線に沿った断面図、第３図は別の
実施例の変位拡大機構の断面図、第４図は更なる別の実
施例の変位拡大機構の断面図、第５図と第６図は従来の
変位拡大機構の説明図である。 １０・・・ベース、１１〜１３・・・アクチュエータ、
１４．１５・・・結合部材、１６・・・出力部材、２０
・・・ベース、２１〜２３．２３１・・・アクチュエー
タ、２４．２５・・・結合部材、２６・・・出力部材、
２７・・・変位センサ。 代理人 弁理士 長 尾 常 明 第２図
２図は第１図のｎ−ｎ線に沿った断面図、第３図は別の
実施例の変位拡大機構の断面図、第４図は更なる別の実
施例の変位拡大機構の断面図、第５図と第６図は従来の
変位拡大機構の説明図である。 １０・・・ベース、１１〜１３・・・アクチュエータ、
１４．１５・・・結合部材、１６・・・出力部材、２０
・・・ベース、２１〜２３．２３１・・・アクチュエー
タ、２４．２５・・・結合部材、２６・・・出力部材、
２７・・・変位センサ。 代理人 弁理士 長 尾 常 明 第２図
Claims (1)
- （１）、圧電効果、電歪及び磁歪現象、相変態等の各種
電気物理現象によって生じる固体内部の機械的歪を利用
する複数個の固体アクチュエータと、それらを結合する
結合部材とからなる精密位置決め機構において、 複数個の該固体アクチュエータを変位方向と直角な面内
に上記結合部材により並列に配置し、該個々の固体アク
チュエータの変位が加算されて出力されるよう構成した
ことを特徴とする固体アクチュエータ変位拡大機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013620A JPH01190272A (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 固体アクチュエータ変位拡大機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013620A JPH01190272A (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 固体アクチュエータ変位拡大機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01190272A true JPH01190272A (ja) | 1989-07-31 |
Family
ID=11838274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63013620A Pending JPH01190272A (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | 固体アクチュエータ変位拡大機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01190272A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106205583A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 北京越音速科技有限公司 | 压电致动器以及低频水声换能器 |
| US10097111B2 (en) | 2015-03-04 | 2018-10-09 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric drive device and robot |
| JP2020526009A (ja) * | 2017-06-12 | 2020-08-27 | マイクロファイン マテリアルズ テクノロジーズ ピーティーイー リミテッドＭｉｃｒｏｆｉｎｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｐｔｅ Ｌｔｄ | 費用効果が高い高曲げ剛性コネクタ及びそれから作製された圧電アクチュエータ |
-
1988
- 1988-01-26 JP JP63013620A patent/JPH01190272A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10097111B2 (en) | 2015-03-04 | 2018-10-09 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric drive device and robot |
| CN106205583A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 北京越音速科技有限公司 | 压电致动器以及低频水声换能器 |
| CN106205583B (zh) * | 2016-08-31 | 2023-06-16 | 北京越音速科技有限公司 | 压电致动器以及低频水声换能器 |
| JP2020526009A (ja) * | 2017-06-12 | 2020-08-27 | マイクロファイン マテリアルズ テクノロジーズ ピーティーイー リミテッドＭｉｃｒｏｆｉｎｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｐｔｅ Ｌｔｄ | 費用効果が高い高曲げ剛性コネクタ及びそれから作製された圧電アクチュエータ |
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