JPH02145345A - 圧電素子を用いた運動変換装置の組付け方法 - 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運動変換装置の組付は方法
に関し、特に、フレームの基部と可動子との間に組付け
られる圧電素子の伸縮に基づく前記可動子の変位憬によ
って一対の板ばねを填ませることで、これら両板ばねの
先端部に結合された傾動アームを傾動させるようになし
た運動変換装置の組付は方法に関するものである。

（従来の技術） この種の圧電素子の運動変換装置において、フレームの
基部、９勤ｔ１及び圧１１ｓ子の相互間に隙間が生じる
と、可動子の変位ｍに不足が生じ、傾動アームが所定の
傾動角度位置まで傾動できなくなる。

前記圧電素子の伸縮量は微小であり、この微小な伸縮量
を可動子及び一対の板ばねを介して傾動アームに不足な
く正確に伝達させるためには、庄電素子に所定の圧縮荷
重を負荷してフレームの基部と可動子との間に圧電ＭＰ
を隙間なく組付ける必要性が生じる。

圧電素子に所定の圧縮荷重を負荷するために、例えば、
既に同・−出願人によって出願がなされた特願昭６３−
２６４９７９号のものがある。

すなわら、これにおいては、第１３図と第１４図に示す
ように、フレーム２と可動子５との間に一対の板ばね６
，７の各基端部がそれぞれ固着され、前記一対の板ばね
６．７の先端部を相互に結合している傾動体８に傾動ア
ーム１０が固着される。さらに、前記傾動アーム１０が
１１ｉされた後、フレーム２の基部３と可動Ｆ５との間
に圧電素子１が挿入される。その後、四節の平行リンク
をなしかつばね部材よりなるリンクプレート１７の−・
方の縦リンク部１８がフレーム２に固着３５されてから
、他方の縦リンク部１９が所定量だけ持上げられた状態
で可動子５に固着３６される。そして、前記リンクプレ
ート１７の各ヒンジ部２２゜２３．２４．２５の弾性力
によって常には可動子５を圧電素子１の圧縮方向に弾発
することで、圧電索子１に所定の圧縮荷重を負荷するよ
うになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、リンクプレート１７を組付する前の状態にお
いて、フレーム２の基部３と、可動子５との間の距離は
加工誤差等があってバラツキが生じる。そして、第１３
図に示すように、フレーム２の基部３と可動子５との闇
に圧電索Ｆ１を挿入したときに生じる同几電素子１と可
動子５との副のｖｓｍｓにもバラツキが生じる。

−・方、リンクプレート１７の弾発力によって可動子５
を前＆！ＦＪｌ！ＩＩＳに相当する分だけ押下げて圧電
素子１にｆｔ縮荷重を負荷すると、前記可動子５が変位
された分だけ一対の板ばね６．７が変形され、これによ
って各板ばね６，７の先端部に結合された傾動アーム１
０の基部に、第１４図において矢印Ｑ方向の回転モーメ
ントが生じ、傾動アーム１０が後退方向へ傾動される。

従って、Ｉｆ電集子１に圧縮荷重を負荷するときの可動
子５の変位ｆｆ１（押下げＩｌ）のバラン４に相当する
分だけ傾動アーム１０の組付は姿勢に変動が庄じ、所望
とする精度の製品（運動変換装置ｉ）を量産することが
困難となる問題点があった。

この発明の目的は、前記した問題点に観み、圧電素子に
圧縮荷重を負荷するときの可動子の変位―にかかわるこ
となく、傾動アームを正確に組付けることができ、所望
とする精度の製品を量産することができる圧電素子を用
いた運動変換装置の組付は方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、この発明は圧１！素子の伸
縮方向一端を支持する基部を備えかつ前記圧電素子の一
側に沿って延在するフレームと、圧電素子の伸縮力自他
端に配設される可動子とに、一対の板ばねの各基端部が
固着され、その一対の散ばねの相互に結合された先端に
傾動アームが固着され、前記圧１１素子の伸縮動作によ
り、傾動アームを傾動させる運動変換装置において、前
記フレームと可動子との間に前記一対の板ばねの各島端
部をそれぞれ固着する工程と、前記フレーム、の基部と
可動子との間に圧Ｎ素子を挿入し、その圧＊＊子に所定
の圧縮荷重を負荷する工程と、前記基部と可動子との間
に、所定の圧縮？ｔｌｌが負荷されて圧電素Ｆが組付け
られた後、前記板ばねの先端に傾動アームを固着する工
程とを備えた構成にしたものである。

（作　用） 前記したように構成される圧電索子を用いた運動変換装
置の組付方法において、フレームの基部と可動子との間
に所定の圧縮？ｉ［が負荷されて圧電素子が組付けられ
た後、一対の板ばねの先端に傾動アームを固着すること
により、圧電素子に圧縮荷重を負荷するときに生じる可
動Ｔの変位量にかかわることなく、傾動アームを所定の
姿勢に正確に組付けることができる。

（実施例） 以］・、この発明の一実施例を第１図〜第１２図に従っ
て説明する。

この実施例においては、フレーム本体の成形工程、板ば
ねの組付工程、可動子の分離工程、平行リンク機構の組
付工程、圧ｌｉ＃子の組付工程、圧電素子の予圧工程、
及び傾動アームの組付工程を順に経て、第１２図に示す
ような印字ヘッドに採用される圧電素子の運動変換装置
が組付けられるようになっている。

（１）フレーム本体の成形工程において第４図に示すよ
うに、圧電索Ｆ１の一側に沿って延在するメインフレー
ム２と、圧電素子１の伸縮方向一端を支持する基部３と
、圧電素Ｆ１の他側に沿って延在するサブフレーム４と
、圧電集子１の伸縮に向他端に配設される可動Ｉ５とを
一体に有するフレーム本体３１が射出焼結によって一体
成形される。すなわら、インバー合金・スーパインバー
合金等の金属粉末と熱可塑性樹脂のバインダーとを混練
したものを射出成形の成形型内に射出して成形品が成形
される。この成形品は、所定温度（１００〜３００℃）
で加熱され、バインダ成分が除去される。そして脱バイ
ンダ処理された成形品が雰囲気ガス中（融点の８０％程
度の雰囲気温度）で焼結されることで、前記フレーム本
体３１が製作される。

前記したようにして作られたフレーム本体３１には、そ
のメインフレーム２と可動子５との間に一対の板ばね６
，７が挿入される取付溝３２が同時に成形される。なお
、前述したようにフレーム本体３１を射出焼結によって
成形した後、取付溝３２や可動子５）面が必要に応じ切
削加工によって仕上げ加工される。

（２）板ばねの組付の工程において １５図に示すように、予め所定板厚の金ａ製ばね材を切
削加工して、一対の板ばね６，７と、前記一対の板ばね
６．７の先端部を結合する傾動体８とを一体に形成する
。前記傾動体８には、両板ばね６．７の幅方向中央部に
おいてアーム取付溝８ａが形成される。さらに、傾動体
８は両板ばね６．７の幅方向両側部に対する部分が切欠
き状に削り落され、これによって軽量化が図られるとと
もに、同傾動体８のアーム取付溝８ａに後述する傾動ア
ーム１０を挿入した状態において同傾動体８に傾動アー
ム１０をスポット溶接である程度の肉厚Ｗとされている
。

前記したように傾動体８と一体に形成された両板ばね６
，７は第８図に示すように、その各基端部が前記フレー
ム本体３１の取付溝３２に挿入される。そして、前記両
板ばね６．７の対向面とは反対側の面が前記取付溝３２
の両側面をなすメインフレーム２と可動子５との対向面
にそれぞれろう付けによって固着される。

（３）可動ｆの分離工程において 第７図に示すように、メインフレーム２と可動Ｉ５及び
可動子５とナプフレーム４との相豆の結合部分に、レー
ザカット、ワイヤカット、放電カット等により分割溝３
３．３４が形成され、これら各分割溝３３．３４におい
てメインフレーム２、可動子５及びサブフレーム４が分
離される。

（４）平行リンク機構の組付工程において第８図に示す
ように、予め、平行リンク機構１６は、−枚の弾性変形
可能な板ばね材をプレスの打抜き加工並びに折曲げ加工
することで形成され、かつ可動子５を圧電索子１の伸縮
方向へ平行移動案内する一対のリンクプレート１７と、
これら両リンクプレート１７を一体に係合している結合
部２６を主体として構成される。

一対のリンクブレ・−ト１７は、圧電索子１の伸縮方向
と平りする縦リンク部１８．１９と、これら両線リンク
部１８．１９の間に弾性変形可能なヒンジ部２２，２３
，２４．２５をもって架設された横リンク部２０．２１
とをそれぞれ備えて四節の平行リンクをなしている。ま
た、前記各一方の縦リンク部１８の下部には、メインフ
レーム２とサブフレーム４とを連結するための連結プレ
ート３０がその一端部において一体に形成される。

前記したように構成される平行リンク機構８は第９図に
示すように、その前記両リンクプレート１７の各−・方
の縦リンク部１８が勺プフレーム４の両側面にスポット
溶接等によって固着３５される。さらに、各連結プレー
ト３ｏの両端部はメインフレーム２とサブフレーム４と
の側面にそれぞれスポット溶接等によって囚！３７．３
８される。

（５）圧電素子の組付工程において 積層状をなす圧電セラミックより構成され、電圧の印加
（よって伸縮する圧電素子１の伸縮方向の一端面には予
め温度補償材１２が接着剤によって固着される。前記Ｓ
度補償材１２は圧電素子１の負の温度線膨脹率特性とは
逆の正の温度線膨脹率特性を有する材料、例えば亜鉛材
やアルミ材によって構成されている。

第１０図に示すように、温度補償材１２が固着された圧
電素子１はその温度補償材１２を下にしてメインフレー
ム２の基部３と可動子５との間に挿入されるとともに、
温度補償材１２の下面と基部３の上面とが接着剤によっ
て接着される。この際、圧電素子１の［端面と可動ｆ５
との間には僅かな隙間Ｓが生じる。すなわち、基部３と
可動子５との間に対する圧電素子１及び温度補償材１２
の挿入を容易化するために前記隙間Ｓが設定される。

（６）圧電素子の予圧工程において 第１０図に示すように、前記リンク機構の組付工程で組
付けられた両リンクプレート１７の各ヒンジ部２２〜２
５を弾性変形させながら圧電素子１の伸び方向に両リン
クプレー　ト１７の各他方の縦リンク部１９がその上端
縁の結合部２６においてＦ方へ引［げられた状態のもと
で、これら各他方の縦リンク部１９が可動子５の両側面
にそれぞれスポット溶接等によって固着３６される。そ
して、第１１図に示すように、前記各ヒンジ部２２〜２
５の弾性復元力によって、前記可動子５が前記隙間Ｓに
相当する分だけ押）げられるとともに、常には可動子５
が圧電索子１の圧縮方向に弾発される。これによって、
基部３、可動子５、圧電素子１及び温度補償材１２の相
互の対向面が隙間なく当接されるとともに、圧電素子１
に所定の圧縮荷重が負荷される。なお、可動子５と圧電
素子１との相互の対向面は必要に応じて接着剤によって
接着される。

（７）傾動アームの組付工程において、第３図に示すよ
うに、薄肉の金属板をプレス加工して傾動アーム１０を
形成する。この際、傾動アーム１０には軽量化のための
大小の貫通孔９が貫設されるとともに、同傾動アーム１
０の先端部にはワイヤ取付８１１０ａが形成される。そ
して、傾動アーム１０のワイヤ取付溝１０ａには印字ワ
イヤ１１の基端部が挿入されかつろう付けによって固着
される。

前記印字ワイヤ１１が固着された傾動アーム１０は、第
１図に示すように、その基端部が傾動体８のアーム取付
溝８ａに挿入される。ここで、メインフレーム２の上端
面を基準面Ｆとし、基準面Ｆに対する傾動アーム１０の
印字ワイヤ１１の指向角度θが位置決め治具（図示しな
い）によって所定の角度に位置決め保持される。この状
態のもとで、第２図に示すように、抵抗ＷＪ接（スポッ
ト溶接）の両電極棒３９．４０が前記傾動体８の薄肉と
された両側面に当てられて所要の電流が流さ、れること
で、前記傾動体８に傾動アーム１０がスポット溶接４１
される。ここで、圧電素子を用いた運動変換装置の組付
工程が完了する。

前述したように、圧電素子の予圧工程において、圧電素
子１に所定の圧縮荷重を負荷した後、最終工程でメイン
フレーム２の上端面を基準面Ｆとして、傾動体８に傾動
アーム１０を組付けることで、第１図に示すように、前
記基準面Ｆに対する傾動アーム１０の印字ワイヤ１１の
指向角度θを所望とする公差範囲内に正確にとどめるこ
とができる。

また、傾動体８に傾動アーム１０をスポット溶接４１に
よって固着することで、ろう付けによって固着するもの
に比し、圧電素子１及びその接着部への熱影響も少なく
かつろう材使用によるＷ、　ｆｆｉ増加もない。なお、
スポット溶接に代えてレーザビーム溶接等を用いても同
様の効果が得られる。

また、前述したように組付けられた運動変換装置におい
て、圧電素子１の両電極間に電圧が印加されると、圧電
素子１は、その積層方向、すなわち、第１２図において
矢印Ｘ方向に所定長さだけ伸び、これに基づいて可動子
５が変位される。すると、可動子５の変位力を受けて可
動子５側の板はね７が、メインフレーム２側の板ばね６
に沿って押上げられ、両板ばね６．７が湾曲状に撓む、
特に可動子５側の板ばね７がメインフレーム２側の板ば
ね６に向けて大きく撓むことで、前記傾動アーム１０の
基端部には矢印Ｐ方向に回転モーメントが生じ、これに
よって、傾動アーム１０が前進傾動される。そして、傾
動アーム１０先端の印字ワイヤ１１が所定数の案内部材
１５に案内された状態で、その先端が印字位置まで前進
される。

圧電素子１に対する電圧の印加が断たれると、圧電素子
１は元の状態に収縮し、可動子５は両板ばね６．７の前
記撓みに基づく弾発力によって前記とは逆方向に変位さ
れる。これによって、傾動アーム１０の基端部には前記
とは逆方向の回転モーメントが生じ、同傾動アーム１０
が元の位置に向けて後退傾動される。

（発明の効果） 以上述べたように、この発明によれば、フレームの基部
と可動子との間に所定の圧縮荷重が負荷されて圧電素子
が相付けられた後、一対の板ばねの先端に傾動アームを
固着するものであるから、圧電素子に圧縮荷重を負荷す
るときに生じる可動子の変位ｍにかかわることなく、傾
動アームを所定の姿勢に正確に組付けることができ、高
精度の製品を同座することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面の第１図〜第１２図はこの発明の一実施例を示すも
ので、第１図は傾動アームの組付は工程を示す側面図、
第２図は同じく要部を拡大して示す断面図、第３図は傾
動アームを示す斜視図、第４図はフレーム本体の成形工
程を示す側面図、第５図は一対の板ばねと傾動体とを示
す斜視図、第６図は板ばねの組付は工程を示す側面図、
第７図は可動子の分離工程を示す側面図、第８図は平行
リンク機構を示す斜視図、第９図は平行リンク機構の組
付は工程を示す側面図、第１０図は圧電素子の組付は工
程を示す側面図、第１１図は圧電素子の予圧工程を示す
側面図、第１２図は運動変換装置全体を示す斜視図であ
る。 第１３図と第１４図は先行技術のものをそれぞれ示す側
面図である。 １・・・圧電素子 ２・・・メインフレーム ３・・・基部 ５・・・可動子 ６．７・・・板ばね ８・・・傾動体 １０・・・傾動アーム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧電素子の伸縮方向一端を支持する基部を備えかつ前記
   圧電素子の一側に沿つて延在するフレームと、圧電素子
   の伸縮方向他端に配設される可動子とに、一対の板ばね
   の各基端部が固着され、その一対の板ばねの相互に結合
   された先端に傾動アームが固着され、 前記圧電素子の伸縮動作により、傾動アームを傾動させ
   る運動変換装置において、 前記フレームと可動子との間に前記一対の板ばねの各基
   端部をそれぞれ固着する工程と、 前記フレームの基部と可動子との間に圧電本子を挿入し
   、その圧電素子に所定の圧縮荷重を負荷する工程と、 前記基部と可動子との間に、所定の圧縮荷重が負荷され
   て圧電素子が組付けられた後、前記板ばねの先端に傾動
   アームを固着する工程と、 を備えたことを特徴とする圧電素子を用いた運動変換装
   置の組付け方法。