JPH01274673A - 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〕 この発明は、圧電素子を用いたリニア型または回転型の
圧電駆動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、複数の積層圧電素子を進行方向とこれに直交する
方向に設け、しゃくとり史的に動作させて直線運動させ
る駆動装置は、インチワームとして知られている。

また、特開昭６２−２７７０７９号に示すように、音さ
形振動子を用いて共振させ、振動子の直交する２面に設
けた圧電素子により振動子の最大振幅点を円運動させて
駆動する圧電駆動装置が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記インチワームは、極微小動作には適しているが、１
サイクルで６回の積層圧電素子の伸縮動作を必要とする
。そのため、高周波で駆動しても、周波数の１／６の動
作になり、駆動速度を速くすることが難しい。

また、インチワームの場合、負荷を引っ張る方向に使用
すると、積層圧電素子に引っ張り方向の力が作用する。

積層圧電素子は、引っ張り方向の荷重に対しては剥がれ
等の問題があって強度が弱い、そのため、一方向にしか
駆動できないという問題点がある。

前記音さ形のものは、水平および垂直の共振を合わせる
必要があり、この共振合わせが困難という問題点がある
。

この発明の目的は、駆動速度を速くすることができ、か
つ正逆駆動が行える調整の簡単な圧電駆動装置を提供す
ることである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の圧電駆動装置は、一定方向に移動可能な駆動
部材を設け、く字状に屈曲した振動板を前記駆動部材の
移動方向に沿って配置する。この振動板に圧電素子を設
けて振動板の基端を固定台に固定する。前記駆動部材の
移動方向に進退自在な保持部材を前記振動板の先端に設
ける。前記駆動部材の移動方向に垂直に伸縮して先端が
前記駆動部材に圧接する積層圧電素子を前記保持部材に
設ける。

〔作用〕

この発明の構成によると、振動板をく字状としたので、
圧電素子による振動板の屈曲により駆動部材の移動方向
に保持部材を進退駆動できる。この保持部材に設けた積
層圧電素子を振動板の圧電素子の印加電圧と同一の周波
数で伸縮させることにより、積層圧電素子の先端は円状
に移動し、駆動部材が積層圧電素子で摩擦駆動される。

振動板の圧電素子と積層圧電素子に印加する電圧の位相
のずれを逆方向とすることにより、前記円状運動の方向
が逆となり、駆動部材を逆方向に駆動できる。積層圧電
素子は駆動部材を押圧するものであり、圧縮方向の力の
みが作用する。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて説
明する。この圧電駆動装置は、リニアアクチュエータに
適用した例である。丸棒または角棒状の駆動部材ｌの両
側に２枚の振動板２を配置し、振動板２の基端を固定台
３の支持金具４に固定しである。駆動部材ｌは、固定台
３に対して軸方向移動自在にガイド手段（図示せず）で
支持しである。駆動部材１は、支持金具４と後述の保持
部材６に挿通して移動自在に支持しても良い、振動板２
はエリンバ等の金属弾性材料からなり、長方形に形成し
てく字状に屈曲させである。振動板２の屈曲部よりも基
端側に、圧電素子５が貼り付けてあり、圧電素子５は図
の十−の符号のように分極しである０両振動板２の先端
間にわたり、駆動部材ｌの移動方向にのみ移動自在な板
状の保持部材６を取付ける。保持部材６は適宜のガイド
手段により移動方向を拘束するが、ガイド手段を省いて
も良い、保持部材６には一対の固定金具７を固定し、駆
動部材ｌを挟んで対向する一対の積層圧電素子８を固定
金具７に固定する。積層圧電素子８は、伸縮方向が駆動
部材ｌの軸方向と垂直な方向となるようにする。

第５図に示すように、一対の圧電素子５には高周波ｉｔ
源１２から同じ位相の高周波電圧を印加する。この高周
波電圧を移相回路１０により９０゜位相をずらせ、その
出力に同期をとってパルス駆動回路９からパルス電圧を
積層圧電素子８に印加する。１１はパルス駆動回路９の
直流電源である。

なお、積層圧電素子８を電歪材料で構成した場合は、一
方向のパルス電圧を印加し、伸びと原形復帰で伸縮させ
る。圧電材料の場合は、印加電圧の極性によって伸縮す
るので、積層圧電素子８を駆動部材１に接触させて配置
し、逆極性の電圧で離れるようにする。

動作を説明する。振動板２の圧電素子５に高周波電圧を
印加して励振すると、振動板２は屈曲ししてその先端の
保持部材６が積層圧電素子８とともに駆動部材ｌの軸方
向に進退する。この時、積層圧電素子８に、前記印加電
圧に対して９０°位相の遅れた同一周波数のパルス直流
電圧（第３図（Ｂ））を印加すると、第４図（Ａ）〜（
Ｃ）に示すように、積層圧電素子９の先端部は円状運動
する。そのため、駆動部材ｌは積層圧電素子８で摩擦駆
動され、軸方向に駆動される。積層圧電素子８に印加す
るパルス電圧を９０°進んだ位相（第３図（Ｃ）とする
と、積層圧電素子８の回転方向は前記と逆となり、駆動
部材ｌは逆方向に駆動される。

このように動作を行うが、く字状の振動板ｌを圧電素子
５で屈曲させて駆動部材ｌの移動方向の力を得るように
し、積層圧電素子８で駆動部材１に圧接させるので、駆
動部材ｌの送りのサイクルが圧電素子５および積層圧電
素子８の印加電圧と同じ周波数となる。そのため、従来
のインチワームに比べて、駆動部材ｌを高速駆動できる
。

振動板２は２枚を対向して設けであるので、共振して屈
曲振動する。そのため、大きな振幅が得られ、より一層
高速駆動が行える。この場合に、く字状の振動板２を共
振させるので、共振により得られた大きな振幅を駆動部
材移動方向の力に有効に変換できる。共振させるには、
２枚の振動板ｌの共振を合わせ、積層圧電素子８をその
周波数で駆動してやれば良い、これにより効率の良い駆
動が行える。そのため、従来の音さ形のもののように縦
横の共振を合わせる必要があるものに比べて、共振合わ
せが容易である。

さらに、振動板５の屈曲で駆動部材ｌの駆動力を得るの
で、駆動部材ｌを正逆いずれの方向に駆動する場合も、
積層圧電素子８には圧縮力のみが作用し、引っ張り強度
を必要としない。

また、２枚の振動板２は屈曲振動させるものであるため
、基端が振動の節となる。そのため、基端で固定するこ
とができて固定構造が容易である。

なお、前記実施例では振動板２を外側に屈曲させたが、
内側すなわち駆動部材１側に屈曲したく字形としても良
い、また、振動板２は、２枚のく字状部分を基端または
先端で一体に連続させたコ字状としても良く、さらにコ
字状の先端に別の弾性体を取付けても良い、振動板２を
１枚だけとしても良い。

振動板２の圧電素子５は、前記実施例のように振動板２
の屈曲部よりも基端例の外側面に貼着することが望まし
いが、先端側に貼着しても良く、また振動板の内側面に
貼着してもよい。

また、前記実施例はリニア型に適用した場合について説
明したが、駆動部材ｌを回転自在とした回転型の駆動装
置とすることもできる。

（発明の効果〕 この発明の圧電駆動装置は、く字形の振動板を圧電素子
で屈曲させて駆動部材の移動方向の力を得るようにし、
積層圧電素子で駆動部材に接触させるので、駆動部材の
送りのサイクルが圧電素子および積層圧電素子の印加電
圧と同じ周波数となる。そのため、従来のインチワーム
に比べて、駆動部材を高速駆動できる。また、振動板で
保持部材を駆動部材の移動方向に移動させ、保持部材に
設けた積層圧電素子で圧接力を得るものであるため、従
来の音さ形のものと異なり、縦横の共振合わせのような
複雑な調節が不要である。さらに、振動板の屈曲で駆動
部材の駆動力を得るので、駆動部材を正逆に駆動でき、
しかも積層圧電素子には圧縮力のみが作用し、引っ張り
強度を必要としないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の破断正面図、第２図はそ
の破断平面図、第３図は同じくその印加電圧の波形図、
第４図は同じくその動作説明図、第５図は同じくその駆
動回路のブロック図である。 １・・・駆動部材、２・・・振動板、３・・・固定台、
４・・・支持金具、５・・・圧電素子、６・・・保持部
材、８・・・積層圧電素子 第１ｒ！！：Ｊ ３１ｉ２　　図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一定方向に移動可能な駆動部材を設け、く字状に屈曲
   した振動板を前記駆動部材の移動方向に沿って配置し、
   この振動板に圧電素子を設けて振動板の基端を固定台に
   固定し、前記駆動部材の移動方向に進退自在な保持部材
   を前記振動板の先端に設け、前記駆動部材の移動方向に
   垂直に伸縮して先端が前記駆動部材に圧接する積層圧電
   素子を前記保持部材に設けた圧電駆動装置。