JPH0191675A - アクチュエータ - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、各種装置を作動するために用いる直動式のア
クチュエータに関する。

（ロ）従来の技術 従来、かかるアクチュエータとしては、機械的アクチュ
エータ、電気的アクチュエータ、流体アクチュエータ等
、各種形態のアクチュエータが知られている。

そして、かかるアクチュエータを用いることによって、
各種装置や機械等に所望の動作を自動的にさせることが
できる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかし、かかる従来のアクチュエータは、いずれも高精
度の位置決めを行うことができず、各種装置や機械等の
動作を精密に制御することができなかった。

本発明は、上記問題点を解決することができるアクチュ
エータを提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、前後壁を具備する筒状のアクチュエータケー
シング内に、同心円的にかつ軸線に沿って進退自在にプ
ランジャを取付け、同プランジャの外周面上であって前
後壁の内側に位置する個所にリング状の圧電素子を配設
するとともに、圧電素子間に円筒状の圧電素子を介設し
、同圧電素子に電圧を印加してプランジャをクランプ可
能とするとともに、圧電素子に電圧を印加してプランジ
ャの軸線方向に伸縮自在となし、かつ、前後壁の一方の
内面と圧電素子との間に、弾性体を介設したことを特徴
とするアクチュエータに係るものである。

（ホ）作用及び効果 以上述べてきた構成により、本発明は、以下の作用及び
効果を奏する。

■アクチュエータは、三つの圧電素子を作動することに
よってプランジャを進退させるようにしたので、電圧の
印加回数に応じてμｍオーダ或いはサブμ麹のオーダに
よってプランジャを進退することができ、各種装置や機
械等を精密に作動させることができる。

■アクチュエータは、μｍオーダ或いはサブμｍのオー
ダによってプランジャを進退させることができるので、
各種装置やＩＪＳ！械等の被駆動物との間に減速機構等
を介在させる必要がなく、各種装置や機械等の全体構造
を著しくコンパクトにすることができる。

（へ）実施例 以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を具体的
に説明する。

第１図に本実施例に係るアクチュエータＡの構成を示す
。

図示するように、アクチュエータＡは、前後壁ａ、ｂを
具備する筒状のアクチュエータケーシングＣ内に、同心
円的にかつ軸線に沿って進退自在にプランジャｄを取付
け、さらに、プランジャｄの外周面上に、同心円的に、
三つの圧電素子ｅ。

１２ｇからなる圧電素子組立体Ｂを配設することによっ
て構成している。

そして、この圧電素子ｅ、ｆ、ｇは、電源をオンした際
に縮むように構成されている。

即ち、圧電素子ｅ、　　ｆは、通電していない状態では
伸びてプランジャｄをクランプするとともに、通電状態
では縮んでプランジャｄを解除する。−方、圧電素子ｇ
は、通電していない状態ではプランジャｄ上を軸線方向
に伸びた状態にあり、通電状態では、プランジャｄ上を
縮み、その軸線方向の全長を短くすることになる。

そして、プランジャｄは、かかる三つの圧電素子ｅ、ｆ
、　　ｇを適当に制御することにより、軸線方向に移動
することができる。

圧電素子ｅ、ｆは、第１図及び第２図に示すように、多
数の圧電素子片をプランジャｄの軸芯廻りに同心円的に
積層して形成したリング状の素子であり、リングがプラ
ンジャｄと接する内側と同様に外側に電極が取付えられ
ており、電圧が印加されると、このリングが収縮するよ
うに構成されている。

また、圧電素子ｇは、第１図及び第３図に示すように、
多数の圧電素子片をプランジャｄの軸芯と直角に積層し
て形成した円筒状の素子で、円筒の両端に電極が設けら
れており、この両端に電圧を印加することにより、縮む
ように構成されている。

さらに、ｈは圧電素子ｇの後端と後壁すとの間に介設し
た皿バネ等の弾性体であり、圧電素子ｅ。

ｆ、ｇを常時前壁ａに向けて弾性的に押圧して圧電素子
組立体Ｂの一体化を図るものである。

また、第１図において、ｉ、ｊはアクチュエータＡの水
密性を高めるために設けたＵパツキンである。

なお、上記構成において、圧電素子ｅ、　　ｒ、　　ｇ
は、円形断面のみでなく、例えば、矩形断面等とするこ
ともでき、また、第４図及び第５図に示す如く、分割片
から形成することもできる。

また、プランジャｄは、圧電素子ｅ、　　ｆ、　　ｇに
よって多数回クランプされるものであるため、線膨張係
数が小さく、硬度、強度、耐クリープ性及び耐摩耗性が
大きく、さらに、加工精度が高いものが望ましく、例え
ば、セラミック素材としたものが考えられる。

ついで、かかる構成を有するアクチュエータＡによるプ
ランジャｄの移動について、第６図〜第８図を参照して
説明する。

第６図に示すように、圧電素子ｆをそのままにしてプラ
ンジャｄをクランプさせるとともに、圧電素子ｅに電圧
を印加して縮め、プランジャのクランプを解除する。

次に、第７図に示すように、圧電素子ｇに電圧を印加し
て縮めると、圧電素子「が矢印方向に移動し、これに伴
って圧電素子ｆがクランプするプランジャｄも同一方向
に移動する。

その後、第８図に示すように、圧電素子ｆに電圧を印加
してプランジャｄのクランプを解除するととともに圧電
素子ｇに加えていた電圧を解除すると、圧電素子ｇは矢
印方向に伸び、圧電素子ｆも同一方向に伸びる。

その後、上記動作を繰り返すことにより、プランジャｄ
を、μｍオーダ或いはサブμｍオーダのストロークで尺
とり生状に移動することができ、各種装置や機械等の精
密に動作させることができる。

また、第９図に本実施例にかかるアクチュエータＡの適
用例を示しており、湯水混合線として機能する自動開閉
弁にかかるアクチュエータを応用した例である。

第９図において、１０は円筒状の箱体をなすケーシング
であり、同ケーシング１０は、その−側側壁に、二つの
両端開口の筒体１１．１２を突設しており、その内部に
一側流路１３．１４を形成している。

そして、−側流路１３．１４は湯水混合栓の給水流路及
び給湯流路として機能するものであり、その外側開口端
１３ａ、　１４ａは、それぞれ給水配管１５と給湯配管
１６と連通している。

一方、−側流路１３．１４の内側開口端１３ｂ、　１４
ｂは、それぞれ、ケーシング１０の両端に形成した隔室
１７゜１８と連通している。

また、ケーシング１０の他側側壁には、両端開口のＴ字
状筒体１９が突設されており、同丁字状筒体１９内には
、Ｔ字状の他側流路２０が形成されている。

そして、かかる他側流路２０は、湯水混合栓の混合水流
路として機能するものであり、その外側開口端２０ａは
、混合水配管２１と連通しており、一方、その内側二股
状開口端２０ｂ、　２０ｃは隔室１７．１８と連通して
いる。

さらに、Ｔ字状筒体１９の内側二股状開口部には、それ
ぞれ弁座２２，２３が設けられており、同弁座２２．２
３には、ケーシング１０内を軸線方向に進退して弁座２
２，２３と接離し、内側二股状開口端２０ｂ、　２０ｃ
を開閉するダイアフラム弁からなる弁体２４，２５が配
設されている。

さらに、ケーシング１０の両端には、それぞれアクチュ
エータＡが取付られている。

そして、各アクチュエータＡは、そのプランジャｄの先
端を弁体２４．２５の後部と当接自在となし、弁体２４
．２５を開閉自在としている。

なお、第９図において、３０は他側流路２０内に設けた
温度センサであり、混合水の温度を検出し、検出値を制
御部にフィードバックして、制御部に検出値に基づいて
自動開閉弁の両アクチュエークＡを作動させ、適温制御
をさせるものである。

そして、かかる構成を有する自動開閉弁の作動を、簡単
に説明すると、以下の如くなる。

即ち、温度センサ３０からの検出値を制御部にフィード
バックして、制御部に検出値に基づいて自動開閉弁の両
アクチュエータＡをそれぞれ別個に作動させると、弁体
２４．２５が設定開度で開閉して、−側流路１３．１４
から他側流路２０に流れる給水量と給湯量を一定の混合
割合で混合することができる。

そして、かかる作用において、弁体２４，２５はアクチ
ュエータＡによって作動するようにしているので、流量
制御をより確実に行うことができ、適温制御をより確実
に行うことができる。

以上述べてきた如く、本実施例に係る発明は、以下の作
用及び効果を奏する。

■アクチュエータＡは、三つの圧電素子ｅ、ｆ。

ｇを作動することによってプランジャｄを進退させるよ
うにしたので、電圧の印加回数に応じて、μｍオーダ或
いはサブμｍのオーダによってプランジャｄを進退する
ことができ、各種装置や機械等を精密に作動させること
ができる。

■アクチュエータＡは、μｍオーダ或いはサブμｍのオ
ーダによってプランジャｄを進退させることができるの
で、各種装置や機械等の被駆動物との間に減速機構等を
介在させる必要がなく、各種装置や機械等の全体構造を
著しくコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアクチュエータの断面側面図、第
２図及び第３図は第１図１−Ｉ線及び■−ｎ線による横
断面図、第４図及び第５図は他の実施例にかかる圧電素
子の横断面図、第６図〜第８図はアクチュエータの作動
状態説明図、第９図は上記アクチュエータを具備した自
動開閉弁の断面側面図である。 図中、 Ａ：アクチュエータ Ｂ：圧電素子組立体 ａ：前壁　　　　　　　　ｂ：後壁 Ｃ：アクチエエータケーシング ｄニブランジャ　　　　　ｅ：圧電素子ｆ：圧電素子　
　　　　　ｇ：圧電素子ｈ：弾性体 第　１　図 第６図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．前後壁（ａ）（ｂ）を具備する筒状のアクチュエー
   タケーシング（ｃ）内に、同心円的にかつ軸線に沿って
   進退自在にプランジャ（ｄ）を取付け、同プランジャ（
   ｄ）の外周面上であって前後壁（ａ）（ｂ）の内側に位
   置する個所にリング状の圧電素子（ｅ）（ｆ）を配設す
   るとともに、圧電素子（ｅ）（ｆ）間に円筒状の圧電素
   子（ｇ）を介設し、同圧電素子（ｅ）（ｆ）に電圧を印
   加してプランジャ（ｄ）をクランプ可能とするとともに
   、圧電素子（ｇ）に電圧を印加してプランジャ（ｄ）の
   軸線方向に伸縮自在となし、かつ前後壁（ａ）（ｂ）の
   一方の内面と圧電素子（ｆ）との間に、弾性体（ｈ）を
   介設したことを特徴とするアクチュエータ。