JPH0419996Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 （産業上の利用分野） この考案はリニア型アクチユエータに係り、詳
しくは圧電素子にて駆動制御されるアクチユエー
タに関するものである。

（従来の技術） 従来、物体を直線状に変位移動させ、かつその
変位量を正確に制御したい場合、フイードバツク
制御を採用しないときにはステツピングモータに
頼る以外にはなかつた。

このステツピングモータは例えば第８図に示す
ように固定部２０に設けられる少なくとも３個の
電磁石（２個のみ図示）のうち１つの電磁石２１
Ａが励磁されると、可動軸２２が歯２３の突部２
３ａと一致して可動軸２２が制止状態となつてお
り、この状態で電磁石２１Ａを消磁して隣接する
電磁石２１Ｂを励磁すると、同電磁石２１Ｂは可
動軸２２の歯２３の突部２３ａの近いものを吸引
するため可動軸２２を右方向に移動させ、以下同
様にこの動作を繰り返すものである。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、ステツピングモータは軸の変位方向
のパワーが出ない割に消費電力が大きく、電磁石
を使用することから発熱を伴うとともに装置が重
くなる欠点があつた。又、ステツピングモータは
脱調する虞があり、さらに、制止状態においても
励磁し続けなければならないという問題があつ
た。

この考案の目的は前記問題点を解決すべく消費
電力を押えることができ、発熱がほとんどなく、
簡単な構成よりなるリニア型アクチユエータを提
供するにある。

考案の構成 （問題点を解決するための手段） この考案は前記目的を達成するために、ロツド
を軸線方向へ移動可能に配置するとともに、同ロ
ツドには軸線方向に沿つて連続する波状の当接面
を備えた被動部を設け、この被動部に対応して前
記軸線方向と直交する方向に変位する複数の圧電
素子を前記波状の当接面に対して互いに異なる位
相で固定配置し、前記各圧電素子をそれらの変位
時において相対する前記波状当接面の傾斜部に押
圧接触するようにしたものである。

（作用） 前記構成により、各圧電素子に電圧が印加され
ると、各圧電素子が伸長変位して相対する波状当
接面の傾斜部に押圧接触する。すると、その傾斜
部に加えられた押圧力によりロツドは軸線方向へ
移動される。

（実施例） 以下、この考案を具体化した一実施例を第１図
〜第６図に従つて説明する。

第１図はこの考案を具体化したリニア型アクチ
ユエータの要部正断面図を示し、互いに離間した
一対の軸受１に対し軸線方向へ摺動可能に支持さ
れたロツド２は前記軸受１間において被動部３が
四角枠状に形成されている。同被動部３の互いに
相対する側壁内面にはそれぞれ波状の当接面４が
互いに面対象状に形成されている。

前記四角枠状の被動部３内において固定支持部
材５が図示しないフレームに対し固定されてい
る。なお、後記圧電素子におけるロツド２の軸線
方向に対し直交する方向への伸縮を妨げないよう
に前記固定支持部材５はできる限り幅を狭くする
のが好ましい。

同固定支持部材５に３個並列に固定された積層
型の第一〜第三の圧電素子６，７，８は電圧が印
加されるとピエゾ効果によりロツド２の軸線方向
に対して直交する方向に伸長する素子であつて、
その上下両端には一対の接触子９，１０，１１が
それぞれ固着されている。同接触子９，１０，１
１は前記当接面４の凹凸に対しそれぞれ120度の
位相差をもつて配置され、前記圧電素子６，７，
８に電圧が印加されると、軸線方向に対し直交す
る方向に伸長して前記接触子９，１０，１１を被
動部３の当接面４に押圧接触するようになつてい
る。又、前記接触子９，１０，１１の先端部には
前記当接面４に対し転動可能に転動球１２が取着
されている。

なお、第一〜第三の圧電素子６，７，８は第３
図に示すように制御装置１３にてそれぞれ電圧が
印加されるとともに、その投入タイミング（動作
タイミング）も制御されるようになつている。

次に上記のように構成されたリニア型アクチユ
エータの作用について説明する。

さて、第２図はいずれの圧電素子６，７，８に
も電圧を印加していない状態である。この状態か
ら制御装置１３が第一の圧電素子６に電圧を印加
すると、第一の圧電素子６が第４図に示すように
ピエゾ効果により軸線方向に対し直交する方向に
伸長して接触子９が被動部３の当接面４に当接す
る。すると、被動部３は前記接触子９に押圧さ
れ、ロツド２が位相で120度右方向へ移動する。

その直後に制御装置１３にて第一の圧電素子６
への電圧の印加を解除し、同時に第三の圧電素子
８に電圧を印加すると、前記と同様に第三の圧電
素子８がピエゾ効果により軸線方向に対し直交す
る方向へ伸長して接触子１１を介して当接面４を
押圧し、位相で120度右方向へ移動する。さらに
その直後に制御装置１３にて第三の圧電素子８へ
の電圧の印加を解除し、第二の圧電素子７に電圧
を印加すると、同様に軸線方向に対し直交する方
向に伸長することにより接触子１０を介して当接
面４を押圧し、ロツド２を右方向へ移動させる。

以下同様に制御装置１３にて第一の圧電素子６
→第三の圧電素子８→第二の圧電素子７の順に電
圧を印加すればロツド２を右方向へ移動させるこ
とができる。

そして所望の位置にて位置決め固定するときに
は当接面４の凹部内に接触子が位置している圧電
素子に電圧を印加し続ければよい。このとき、圧
電素子に電圧を印加し続けても電流はほとんど流
れないため、消費電力は微小である。

なお、逆に前記ロツド２を左方向へ移動させた
いときには第２図の状態から制御装置１３にて電
圧の印加を第三の圧電素子８→第一の圧電素子６
→第二の圧電素子７の順に電圧を印加すれば良
い。

次に他の実施例を第７図に従つて説明する。

なお、前記第１実施例と同一又は相当する構成
については同一符号を付してその説明を省略し、
異なるところのみを説明する。

この実施例においては図示しないフレームに固
定された箱体１５の両端壁に一対の軸受１を設
け、ロツド１７が同軸受１を介して左右方向へ摺
動可能に支持されている。前記箱体１５内におい
て同ロツド１７の被動部３上下両部にはロツド１
７の軸心を中心に互いに180度反対外周に互いに
同一形状をなす波状の当接面４が形成されてい
る。

さらに前記実施例の構成中、前記箱体１５の上
下内側面にはそれぞれ上下一対を一組となす三組
の第一〜第三の圧電素子６，７，８が取着され、
同圧電素子６，７，８の先端面に前記被動部３の
当接面４に当接する接触子９，１０，１１が設け
られているところのみが異なつている。

この実施例においては制御装置１３にて第一の
圧電素子６→第三の圧電素子８→第二の圧電素子
７の順に上下に配置した各圧電素子に対し同時に
電圧を印加すればロツド１７は図面右方向へ移動
する。

又、反対に制御装置１３にて第三の圧電素子８
→第一の圧電素子６→第二の圧電素子７の順に上
下一対の各圧電素子に同時に電圧を印加すればロ
ツド１７は図面左方向へ移動する。

このようにこの実施例では前記実施例と異な
り、被動部３が大型にならないため、軽量化を図
ることができ、その結果高速駆動がしやすくな
る。

なお、この考案は前記両実施例に限定されるも
のではなく、例えば前記第７図の実施例では上下
に一対を一組とする三組の圧電素子を配置した
が、その代わりに箱体１５に対しリング状に形成
された第一〜第三の圧電素子を配置するとともに
同リング状の圧電素子内に前記ロツド１７を挿通
配置し、各圧電素子に電圧が印加されると、その
半径方向に圧電素子が伸縮して圧電素子の内周に
配置した接触子９，１０，１１を介して駆動軸１
７を移動するようにしてもよい。

考案の効果 以上、詳述したようにこの考案は従来と異な
り、電磁石を使用する必要が無いため、リニア型
アクチユエータの装置全体を軽量化できるととも
に、発熱が極めて少なく、駆動時の消費電力は実
験によれば従来の電磁石を使用したステツピング
モータのものと比較して1/5以下に押えることが
でき、制止状態においては圧電素子に電圧を印加
し続けても電流はほとんど流れないため、消費電
力を減らすことができる。しかも、ロツドを移動
させるためには圧電素子をロツドの軸線方向と直
交する方向に変位させて波状当接面の傾斜部に押
圧接触させるだけでよく、かつ、その移動方向を
逆転させるには各圧電素子に対する印加順序を変
えるだけでよいため、装置全体の構成を極めて簡
単にすることができる。さらに、印加電圧に基づ
く圧電素子の変位力を利用したことにより、磁気
回路の1/100以下の時間で理論上は応答するため、
磁気回路を使用するステツピングモータと比較し
て駆動制御のための応答する時間を早くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案を具体化したリニア型アクチ
ユエータの要部正断面図、第２図は同拡大断面
図、第３図は同じく電気ブロツク回路図、第４図
〜第６図は第１図の作用を示す要部正断面図、第
７図は他の実施例のリニア型アクチユエータの要
部正断面図、第８図は従来例を示す要部断面図で
ある。 １は軸受、２はロツド、３は被動部、４は当接
面、５は固定支持部材、６は第一の圧電素子、７
は第二の圧電素子、８は第三の圧電素子、９〜１
１は接触子、１３は制御装置、１７はロツド、１
８は当接面である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ロツド２，１７を軸線方向へ移動可能に配置
   するとともに、同ロツド２，１７には軸線方向
   に沿つて連続する波状の当接面４，１８を備え
   た被動部３を設け、この被動部３に対応して前
   記軸線方向と直交する方向に変位する複数の圧
   電素子６，７，８を前記波状の当接面４，１８
   に対して互いに異なる位相で固定配置し、前記
   各圧電素子６，７，８をそれらの変位時におい
   て相対する前記波状当接面４，１８の傾斜部に
   押圧接触するようにしたリニア型アクチユエー
   タ。 ２ 前記ロツド２の被動部３は四角枠状に形成さ
   れ、その被動部３の互いに相対する内側面に当
   接面４が形成され、同四角枠状の被動部３内に
   前記圧電素子６，７，８が配置されたものであ
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載のリニ
   ア型アクチユエータ。 ３ 前記圧電素子６，７，８は互いに位相で120
   度ずつ異なるように３個配置されたものである
   実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項のう
   ちいずれか１項に記載のリニア型アクチユエー
   タ。 ４ 前記当接面１８は前記ロツド１７の被動部３
   において軸心を中心に互いに反対外周にそれぞ
   れ形成され、同当接面１８に対しそれぞれ複数
   の圧電素子６，７，８を配置したものである実
   用新案登録請求の範囲第１項に記載のリニア型
   アクチユエータ。