JPH0332236B2 - - Google Patents
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- JPH0332236B2 JPH0332236B2 JP61080673A JP8067386A JPH0332236B2 JP H0332236 B2 JPH0332236 B2 JP H0332236B2 JP 61080673 A JP61080673 A JP 61080673A JP 8067386 A JP8067386 A JP 8067386A JP H0332236 B2 JPH0332236 B2 JP H0332236B2
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- JP
- Japan
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- piezoelectric element
- piezoelectric
- piece
- element piece
- thin
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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片のわん曲変位を作動源と
した圧電アクチユエータに関するものである。
した圧電アクチユエータに関するものである。
従来、この種の圧電アクチユエータとしては第
６図に示すものが知られている。ここに用いられ
る圧電素子片１０１は電気的に分極したPZT等
から成る圧電層１０２，１０３の間に黄銅のよう
な導電材料の薄片１０４を介挿した積層構造とな
つており、各圧電層１０２，１０３の外側面は銀
又はニツケルのような導電材料の薄層１０５，１
０６にて覆われている。この圧電素子片１０１は
圧電層１０２，１０３の基端部を片持ばり式に支
持している。
６図に示すものが知られている。ここに用いられ
る圧電素子片１０１は電気的に分極したPZT等
から成る圧電層１０２，１０３の間に黄銅のよう
な導電材料の薄片１０４を介挿した積層構造とな
つており、各圧電層１０２，１０３の外側面は銀
又はニツケルのような導電材料の薄層１０５，１
０６にて覆われている。この圧電素子片１０１は
圧電層１０２，１０３の基端部を片持ばり式に支
持している。
一方、上方の薄層１０５は端子１０７を介して
160ボルト程度の比較的高電圧の電源に接続され
るとともに、下方の薄層１０６は接地に接続され
る。そして、中央の薄片１０４は双極双投スイツ
チ１０８を介して高い正電位又は接地電位のいず
れかに選択的に接続される。
160ボルト程度の比較的高電圧の電源に接続され
るとともに、下方の薄層１０６は接地に接続され
る。そして、中央の薄片１０４は双極双投スイツ
チ１０８を介して高い正電位又は接地電位のいず
れかに選択的に接続される。
今、双極双投スイツチ１０８を選択的に切換え
ると、薄片１０４は高い正電位又は接地電位に接
続され、上方の圧電層１０２又は下方の圧電層１
０３に動作電圧が印加される。すなわち、正電圧
が上方の圧電層１０２に印加されると圧電素子片
１０１は基端部を支点Ｐにして上方にわん曲変位
される。又逆に正電圧が下方の圧電素子片１０１
に印加されると、圧電素子片１０１は基端部を支
点Ｐにして下方にわん曲変位される。このわん曲
変位に応じて圧電素子片１０１の自由端に固着さ
れた可動片は上下方向に可動する。
ると、薄片１０４は高い正電位又は接地電位に接
続され、上方の圧電層１０２又は下方の圧電層１
０３に動作電圧が印加される。すなわち、正電圧
が上方の圧電層１０２に印加されると圧電素子片
１０１は基端部を支点Ｐにして上方にわん曲変位
される。又逆に正電圧が下方の圧電素子片１０１
に印加されると、圧電素子片１０１は基端部を支
点Ｐにして下方にわん曲変位される。このわん曲
変位に応じて圧電素子片１０１の自由端に固着さ
れた可動片は上下方向に可動する。
上記従来技術にあつては、圧電層１０２，１０
３の基端部を固定して片持ばり式に支持している
ため、圧電素子片の動作が抑えられてしまい十分
なわん曲変位および作動力を得ることができない
問題を有する。特に、電気信号を機械動作に変換
することによりブライユ点字文字を表示するよう
な所謂点字セルに従来の圧電アクチユエータを適
用させた場合、初期押圧力を十分に得ることがで
きず、軽く触れただけでは指先に十分な触覚が得
られず点字文字を正確に読み取ることができなく
なる。また、圧電素子片のわん曲変位量に対して
特に規制する手段を構じていないため、圧電素子
片の有する特性が一義的に決定されてしまう問題
を有している。
３の基端部を固定して片持ばり式に支持している
ため、圧電素子片の動作が抑えられてしまい十分
なわん曲変位および作動力を得ることができない
問題を有する。特に、電気信号を機械動作に変換
することによりブライユ点字文字を表示するよう
な所謂点字セルに従来の圧電アクチユエータを適
用させた場合、初期押圧力を十分に得ることがで
きず、軽く触れただけでは指先に十分な触覚が得
られず点字文字を正確に読み取ることができなく
なる。また、圧電素子片のわん曲変位量に対して
特に規制する手段を構じていないため、圧電素子
片の有する特性が一義的に決定されてしまう問題
を有している。
この発明は上記の問題点に着目してなされたも
ので、大きな初期作動力およびわん曲変位を得る
ことができ、かつ作動力とわん曲変位量を任意に
設定し得る圧電アクチユエータを提供することを
目的とする。
ので、大きな初期作動力およびわん曲変位を得る
ことができ、かつ作動力とわん曲変位量を任意に
設定し得る圧電アクチユエータを提供することを
目的とする。
この発明は第１図に示すように弾性導電材料か
ら成る薄片１の両板面に圧電材料から成る圧電層
２，３を積層して圧電素子片４を構成し、この圧
電素子片４の基端側に位置する薄片１の基端部１
ａを固定手段５により固定するとともに、圧電素
子片４の略中央部分を支持手段６によりわん曲変
位の自由度をもたせて支持したことを特徴とす
る。
ら成る薄片１の両板面に圧電材料から成る圧電層
２，３を積層して圧電素子片４を構成し、この圧
電素子片４の基端側に位置する薄片１の基端部１
ａを固定手段５により固定するとともに、圧電素
子片４の略中央部分を支持手段６によりわん曲変
位の自由度をもたせて支持したことを特徴とす
る。
この発明の圧電アクチユエータは圧電素子片４
に外部から電界を加えることにより、圧電層２，
３にひずみが生じて薄片１の基端と圧電素子片４
の略中央部を支点にしてわん曲変位する。このと
き、支持手段６を自由端側または基端側に移動さ
せて支点をずらすことにより、圧電素子片４の作
動力とわん曲変位量を調整することができる。
に外部から電界を加えることにより、圧電層２，
３にひずみが生じて薄片１の基端と圧電素子片４
の略中央部を支点にしてわん曲変位する。このと
き、支持手段６を自由端側または基端側に移動さ
せて支点をずらすことにより、圧電素子片４の作
動力とわん曲変位量を調整することができる。
以下、この発明の一実施例を図面に従い説明す
る。第２図において１１は圧電素子片で、この圧
電素子片１１は圧電材料例えばPZTから成る圧
電層１２，１３の間にリン青銅又はコバールのよ
うな弾性導電材料から成る薄片１４を介挿した積
層構造をなし、圧電層１２，１３の外側面を銀の
ような導電材料から成る薄層１５，１６にて覆う
とともに、圧電層１２，１３の先端の間を銀製の
薄片１７にて短絡している。本実施例ではかかる
圧電素子片１１として巾２mm、厚さ0.96mm、全長
91mm程度の巾狭かつ肉厚で長さの比較的大きなも
のを用いている。この圧電素子片１１は基端側よ
り突出する薄片１４の基端部１４ａを固定手段例
えば半田１８等を用いてプリント基板の配線パタ
ーン上に電気的に接続して固定される。さらに、
圧電素子片１１の略中央部を支持手段例えば相対
向する面に突起部１９ａ，１９ｂを形成したＵ字
形状の支点部材１９によりわん曲変位の自由度を
もたせて支持する。この場合、支点部材１９の支
点位置Ｐを基端側の薄片１４の先端から50.2mmの
位置、すなわち圧電素子片１１（全長91mm）の中
心より若干図示右側にずらした位置にて圧電素子
片１１のわん曲変位および作動力のバランスが最
適となることが実験的に確認されている。
る。第２図において１１は圧電素子片で、この圧
電素子片１１は圧電材料例えばPZTから成る圧
電層１２，１３の間にリン青銅又はコバールのよ
うな弾性導電材料から成る薄片１４を介挿した積
層構造をなし、圧電層１２，１３の外側面を銀の
ような導電材料から成る薄層１５，１６にて覆う
とともに、圧電層１２，１３の先端の間を銀製の
薄片１７にて短絡している。本実施例ではかかる
圧電素子片１１として巾２mm、厚さ0.96mm、全長
91mm程度の巾狭かつ肉厚で長さの比較的大きなも
のを用いている。この圧電素子片１１は基端側よ
り突出する薄片１４の基端部１４ａを固定手段例
えば半田１８等を用いてプリント基板の配線パタ
ーン上に電気的に接続して固定される。さらに、
圧電素子片１１の略中央部を支持手段例えば相対
向する面に突起部１９ａ，１９ｂを形成したＵ字
形状の支点部材１９によりわん曲変位の自由度を
もたせて支持する。この場合、支点部材１９の支
点位置Ｐを基端側の薄片１４の先端から50.2mmの
位置、すなわち圧電素子片１１（全長91mm）の中
心より若干図示右側にずらした位置にて圧電素子
片１１のわん曲変位および作動力のバランスが最
適となることが実験的に確認されている。
上述の圧電素子片１１の薄片１４には図示しな
い電源供給回路が、また圧電層１３には図示しな
い接地回路が接続されており、圧電素子片１１に
電源供給回路による正極性の直流電圧と逆極性の
直流電圧が供給される。
い電源供給回路が、また圧電層１３には図示しな
い接地回路が接続されており、圧電素子片１１に
電源供給回路による正極性の直流電圧と逆極性の
直流電圧が供給される。
かかる圧電アクチユエータは例えばブライユ点
字文字を表示する点字セルに用いられる。所謂点
字セルにあつては、図に示すように圧電素子片１
１の自由端部の先端に可動片として触知ピン２０
が取付けられる。所謂点字セルは第３図ａ，ｂに
示すように、基体３１を構成する支持板３２の両
板面に夫々溝部３３を４本ずつ形成し、各溝部３
３に上述の圧電アクチユエータ３４の圧電素子片
１１を階段状にセツトすることで、触指走査部３
５の表面より８個の触知ピン２０の首部２０ａが
突出可能に設けられ、４×２のブライユ点字を表
示することができる。この場合、触知ピン２０は
その頭部が同一高さに揃えられ、各圧電素子片１
１のわん曲変位に応じて上下方向に移動可能に保
持される。ここでは、圧電素子１１の製造による
上向きまたは下向きの偏倚のバラツキを吸収する
ために、圧電素子片１１に逆極性の直流電圧を印
加し下向きにわん曲変位させた状態で、触知ピン
２０の頭部が触指走査部３５の表面より突出しな
いように高さ調整される。その後で、圧電素子片
１１の薄片１４は基体３１に一体に設けられた電
子回路部品を搭載したプリント基板３６の配線パ
ターン上に固定される。
字文字を表示する点字セルに用いられる。所謂点
字セルにあつては、図に示すように圧電素子片１
１の自由端部の先端に可動片として触知ピン２０
が取付けられる。所謂点字セルは第３図ａ，ｂに
示すように、基体３１を構成する支持板３２の両
板面に夫々溝部３３を４本ずつ形成し、各溝部３
３に上述の圧電アクチユエータ３４の圧電素子片
１１を階段状にセツトすることで、触指走査部３
５の表面より８個の触知ピン２０の首部２０ａが
突出可能に設けられ、４×２のブライユ点字を表
示することができる。この場合、触知ピン２０は
その頭部が同一高さに揃えられ、各圧電素子片１
１のわん曲変位に応じて上下方向に移動可能に保
持される。ここでは、圧電素子１１の製造による
上向きまたは下向きの偏倚のバラツキを吸収する
ために、圧電素子片１１に逆極性の直流電圧を印
加し下向きにわん曲変位させた状態で、触知ピン
２０の頭部が触指走査部３５の表面より突出しな
いように高さ調整される。その後で、圧電素子片
１１の薄片１４は基体３１に一体に設けられた電
子回路部品を搭載したプリント基板３６の配線パ
ターン上に固定される。
このようにして構成された点字セルの各圧電ア
クチユエータ３４に、逆極性の直流電圧を印加し
て予備付勢すことで各圧電素子片１１は支点部材
１９を支点にして触知ピン２０の頭部が触指走査
部３５の表面より突出しないように下方にわん曲
変位する。この状態で図示しない点字文字指定回
路により選定された圧電アクチユエータ３４に正
極性の直流電圧が印加されると、圧電素子片１１
は支点部材１９を支点にして上向きにわん曲変位
し、触指走査部の表面より触知ピン２０の頭部が
突出して所望の点字文字が表示される。
クチユエータ３４に、逆極性の直流電圧を印加し
て予備付勢すことで各圧電素子片１１は支点部材
１９を支点にして触知ピン２０の頭部が触指走査
部３５の表面より突出しないように下方にわん曲
変位する。この状態で図示しない点字文字指定回
路により選定された圧電アクチユエータ３４に正
極性の直流電圧が印加されると、圧電素子片１１
は支点部材１９を支点にして上向きにわん曲変位
し、触指走査部の表面より触知ピン２０の頭部が
突出して所望の点字文字が表示される。
かかる圧電アクチユエータ３４によれば、圧電
素子片１１に逆極性の直流電圧を印加すると第４
図中実線で示すように下方にわん曲変位する。ま
た、圧電素子片１１に正極性の直流電圧を印加す
ると第４図中一点鎖線で示すように上方にわん曲
変位する。このとき、圧電素子片１１の略中央部
分に位置する支点部材１９にてそのわん曲変位が
抑えられるため、その時の反作用力が薄片１４に
加わり薄片１４の弾性力が圧電素子片１１の基端
側に作用し、自由端側の作動力が増長せしめられ
る。同時に、薄片１４の弾性により圧電素子片１
１の自由度が増して従来のものに比べて大きくわ
ん曲変位する。
素子片１１に逆極性の直流電圧を印加すると第４
図中実線で示すように下方にわん曲変位する。ま
た、圧電素子片１１に正極性の直流電圧を印加す
ると第４図中一点鎖線で示すように上方にわん曲
変位する。このとき、圧電素子片１１の略中央部
分に位置する支点部材１９にてそのわん曲変位が
抑えられるため、その時の反作用力が薄片１４に
加わり薄片１４の弾性力が圧電素子片１１の基端
側に作用し、自由端側の作動力が増長せしめられ
る。同時に、薄片１４の弾性により圧電素子片１
１の自由度が増して従来のものに比べて大きくわ
ん曲変位する。
ちなみに、本発明による圧電アクチユエータと
従来の圧電アクチユエータを用意して押圧力とわ
ん曲変位の関係を調べたところ、中央下部に支点
を設けた片持ばり式の従来品に対しては第５図ａ
に示すような特性が得られ、本発明品に対しては
第５図ｂに示すような特性が得られた。
従来の圧電アクチユエータを用意して押圧力とわ
ん曲変位の関係を調べたところ、中央下部に支点
を設けた片持ばり式の従来品に対しては第５図ａ
に示すような特性が得られ、本発明品に対しては
第５図ｂに示すような特性が得られた。
この結果、本発明品は従来品に比べて大きな初
期押圧力およびわん曲変位が得られることが判
る。
期押圧力およびわん曲変位が得られることが判
る。
しかも、本発明品は支点部材１９左右に移動さ
せることにより、押圧力とわん曲変位量を調整す
ることができる。すなわち、支点部材１９を自由
端側に移動させると押圧力が高まり、かつ支点部
材１９を基端側に移動させるとわん曲変位が高ま
る。実施例の場合には、薄片１４の基端から50.2
mmの地点にて押圧力とわん曲変位のバランスがと
れた圧電アクチユエータが得られる。
せることにより、押圧力とわん曲変位量を調整す
ることができる。すなわち、支点部材１９を自由
端側に移動させると押圧力が高まり、かつ支点部
材１９を基端側に移動させるとわん曲変位が高ま
る。実施例の場合には、薄片１４の基端から50.2
mmの地点にて押圧力とわん曲変位のバランスがと
れた圧電アクチユエータが得られる。
したがつて、このような構成の圧電アクチユエ
ータによると、圧電素子片１１が薄片１４の基端
と支点部材１９を支点にしてわん曲変位させるこ
とにより、圧電素子片１１の自由端側に大きな曲
げモーメントを加えることができるため、安定し
たわん曲変位と作動力が得られ、点字セルにあつ
ては触知ピン２０を介して良質の点字表示を行な
うことができる。しかも、支点部材１９のベスト
位置を中心に左右に移動させることにより、押圧
力およびわん曲変位量を任意に調整することがで
きるため、設計仕様に巾をもたせることができ
る。
ータによると、圧電素子片１１が薄片１４の基端
と支点部材１９を支点にしてわん曲変位させるこ
とにより、圧電素子片１１の自由端側に大きな曲
げモーメントを加えることができるため、安定し
たわん曲変位と作動力が得られ、点字セルにあつ
ては触知ピン２０を介して良質の点字表示を行な
うことができる。しかも、支点部材１９のベスト
位置を中心に左右に移動させることにより、押圧
力およびわん曲変位量を任意に調整することがで
きるため、設計仕様に巾をもたせることができ
る。
なお、この発明は上記実施例にのみ限定されず
要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。
要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。
例えば上記実施例ではこの発明を点字セルに適
用させたが、電気的変化を力学系に変換できるア
クチユエータであればどんなものにも適用させる
ことができる。
用させたが、電気的変化を力学系に変換できるア
クチユエータであればどんなものにも適用させる
ことができる。
以上述べたように、この発明によれば大きな初
期作動力およびわん曲変位を得ることができ、か
つ作動力とわん曲変位量を任意に設定し得る特長
を有する。
期作動力およびわん曲変位を得ることができ、か
つ作動力とわん曲変位量を任意に設定し得る特長
を有する。
第１図は本発明の圧電アクチユエータを示す構
成図、第２図は本発明の一実施例を示す概略的な
構成図、第３図ａ，ｂは同実施を用いて構成した
点字セルを示しａ正面図、ｂは平面図、第４図は
同実施例の動作を説明するための説明図、第５図
ａ，ｂはそれぞれ従来例と同実施例の特性を示す
特性図、第６図は従来の圧電アクチユエータを示
す構成図である。 １，１４…薄片、１ａ…基端部、２，３，１
２，１３…圧電層、４，１１…圧電素子片、５…
固定手段、６…支持手段、１５，１６…薄層、１
７…薄片、１８…半田、１９…支点部材、１９
ａ，１９ｂ…突起部、２０…触知ピン、２０ａ…
首部、３１…基体、３２…支持板、３３…溝部、
３４…圧電アクチユエータ、３５…触指走査部、
３６…プリント基板。
成図、第２図は本発明の一実施例を示す概略的な
構成図、第３図ａ，ｂは同実施を用いて構成した
点字セルを示しａ正面図、ｂは平面図、第４図は
同実施例の動作を説明するための説明図、第５図
ａ，ｂはそれぞれ従来例と同実施例の特性を示す
特性図、第６図は従来の圧電アクチユエータを示
す構成図である。 １，１４…薄片、１ａ…基端部、２，３，１
２，１３…圧電層、４，１１…圧電素子片、５…
固定手段、６…支持手段、１５，１６…薄層、１
７…薄片、１８…半田、１９…支点部材、１９
ａ，１９ｂ…突起部、２０…触知ピン、２０ａ…
首部、３１…基体、３２…支持板、３３…溝部、
３４…圧電アクチユエータ、３５…触指走査部、
３６…プリント基板。
Claims (1)
- １ 弾性導電材料から成る薄片の両板面に圧電材
料から成る圧電層を積層した圧電素子片と、この
圧電素子片の基端側に位置する上記薄片の基端部
を固定する固定手段と、上記圧電素子片の略中央
部分をわん曲変位の自由度をもたせて支持する支
持手段とを具備したことを特徴とする圧電アクチ
ユエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61080673A JPS62237780A (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 圧電アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61080673A JPS62237780A (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 圧電アクチユエ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62237780A JPS62237780A (ja) | 1987-10-17 |
| JPH0332236B2 true JPH0332236B2 (ja) | 1991-05-10 |
Family
ID=13724873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61080673A Granted JPS62237780A (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 圧電アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62237780A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0282667A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-23 | Toto Ltd | 圧電アクチュエータ |
| JPH04340280A (ja) * | 1990-07-06 | 1992-11-26 | K G S Kk | 圧電アクチュエータ |
| US5404067A (en) * | 1990-08-10 | 1995-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Bonded piezoelectric bending transducer and process for producing the same |
| US5068567A (en) * | 1990-10-26 | 1991-11-26 | General Electric Company | Apparatus for increasing the recoverable energy of a piezoelectric bender |
| JP2683982B2 (ja) * | 1992-04-21 | 1997-12-03 | ワックデータサービス 株式会社 | 圧電体の三点支持方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58103184A (ja) * | 1981-12-15 | 1983-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気・機械変換装置 |
-
1986
- 1986-04-08 JP JP61080673A patent/JPS62237780A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62237780A (ja) | 1987-10-17 |
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