JPH04340777A - 圧電素子変位拡大機構 - Google Patents
圧電素子変位拡大機構Info
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- JPH04340777A JPH04340777A JP3112087A JP11208791A JPH04340777A JP H04340777 A JPH04340777 A JP H04340777A JP 3112087 A JP3112087 A JP 3112087A JP 11208791 A JP11208791 A JP 11208791A JP H04340777 A JPH04340777 A JP H04340777A
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- piezoelectric element
- lever arm
- hinge
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 2
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、駆動源としての圧電素
子の変位を拡大する圧電素子変位拡大機構に関する。
子の変位を拡大する圧電素子変位拡大機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電素子変位拡大機構（以下、拡
大機構と記す）について、図３を用いて説明する。図３
は、圧電素子の縦効果歪を利用した積層型圧電素子を駆
動源に使用した拡大機構であり、圧電素子１の変位を第
１のヒンジ２を介して伝達し拡大する２本のレバーアー
ム３と、レバーアーム３と取付基板部４とを接続する第
２のヒンジ５と、レバーアーム３の先端および取付基板
部４にリベット締結によって両端および中間部が固定さ
れた変位拡大手段としての梁６とから構成されている。 ここで、梁６の出力部７から取付基板部４の梁側に面し
た側面までの最短距離を梁高さ８と称する。
大機構と記す）について、図３を用いて説明する。図３
は、圧電素子の縦効果歪を利用した積層型圧電素子を駆
動源に使用した拡大機構であり、圧電素子１の変位を第
１のヒンジ２を介して伝達し拡大する２本のレバーアー
ム３と、レバーアーム３と取付基板部４とを接続する第
２のヒンジ５と、レバーアーム３の先端および取付基板
部４にリベット締結によって両端および中間部が固定さ
れた変位拡大手段としての梁６とから構成されている。 ここで、梁６の出力部７から取付基板部４の梁側に面し
た側面までの最短距離を梁高さ８と称する。
【０００３】このような構造の拡大機構を組み立てるに
は、先ず取付基板部４，二本のレバーアーム３，第１の
ヒンジ２および第２のヒンジ５が一体構造となっている
変位拡大金具９と圧電素子１とを準備する。変位拡大金
具９は金属板をワイヤカット放電加工法等によって製造
したものである。そして、圧電素子１の両端を熱硬化性
樹脂からなる接着剤で第１のヒンジ１６に接着する。
は、先ず取付基板部４，二本のレバーアーム３，第１の
ヒンジ２および第２のヒンジ５が一体構造となっている
変位拡大金具９と圧電素子１とを準備する。変位拡大金
具９は金属板をワイヤカット放電加工法等によって製造
したものである。そして、圧電素子１の両端を熱硬化性
樹脂からなる接着剤で第１のヒンジ１６に接着する。
【０００４】次に、梁６とリベット１０を準備し、梁６
の両端のコの字状の締結部１１をレバーアーム３の先端
に組合せた後、レバーアーム３の先端に設けられたリベ
ット孔（図示せず）と梁６のリベット孔（図示せず）と
が重なった状態でリベット１０を貫通させて油圧プレス
機等によりリベット１０を所定寸法に成型する。
の両端のコの字状の締結部１１をレバーアーム３の先端
に組合せた後、レバーアーム３の先端に設けられたリベ
ット孔（図示せず）と梁６のリベット孔（図示せず）と
が重なった状態でリベット１０を貫通させて油圧プレス
機等によりリベット１０を所定寸法に成型する。
【０００５】その後、梁６の中央部の締結部１１に設け
られたリベット孔（図示せず）と取付基板部４に設けら
れたリベット孔（図示せず）とを重ねてリベット１０を
貫通させて、前記と同様にリベット１０を所定寸法にプ
レス成型して拡大機構の組み立てを完了する。
られたリベット孔（図示せず）と取付基板部４に設けら
れたリベット孔（図示せず）とを重ねてリベット１０を
貫通させて、前記と同様にリベット１０を所定寸法にプ
レス成型して拡大機構の組み立てを完了する。
【０００６】このようにして組み立てられた拡大機構に
おいて、圧電素子１に電圧を印加すると、圧電素子１の
変位は第１のヒンジ２を介して各々のレバーアーム３に
伝えられ、レバーアーム３は第２のヒンジ５を支点とす
るてこの原理によってレバーアーム３の先端で変位を拡
大する。そしてレバーアーム３の先端に挾持された梁６
の両端には梁６の長手方向の変位が伝えられる。ところ
が、梁６は中間部分の締結部１１が固定されているので
、この締結部１１の両側の出力部７に座屈運動により二
つの最大変位１２が発生する。印加電圧を零ボルトにす
ると圧電素子１の変位は復帰し、梁６の変位も同時に復
帰する。
おいて、圧電素子１に電圧を印加すると、圧電素子１の
変位は第１のヒンジ２を介して各々のレバーアーム３に
伝えられ、レバーアーム３は第２のヒンジ５を支点とす
るてこの原理によってレバーアーム３の先端で変位を拡
大する。そしてレバーアーム３の先端に挾持された梁６
の両端には梁６の長手方向の変位が伝えられる。ところ
が、梁６は中間部分の締結部１１が固定されているので
、この締結部１１の両側の出力部７に座屈運動により二
つの最大変位１２が発生する。印加電圧を零ボルトにす
ると圧電素子１の変位は復帰し、梁６の変位も同時に復
帰する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この従来の圧電素子変
位拡大機構は、例えば第２のヒンジ５の厚みが左右で少
し違っている場合などのように、変位拡大金具９が誤ま
って左右非対称に製作された場合、変位拡大金具９のば
ね定数の左右のバランスがくずれてしまう。このためこ
の状態で圧電素子１に電圧を印加すると、圧電素子１の
両端における発生変位はばね定数が小さい側に偏よって
伝達されることになり、拡大機構の二つの最大変位の間
に誤差を生じてしまい、設計どうりの性能が得られない
という問題が起る。
位拡大機構は、例えば第２のヒンジ５の厚みが左右で少
し違っている場合などのように、変位拡大金具９が誤ま
って左右非対称に製作された場合、変位拡大金具９のば
ね定数の左右のバランスがくずれてしまう。このためこ
の状態で圧電素子１に電圧を印加すると、圧電素子１の
両端における発生変位はばね定数が小さい側に偏よって
伝達されることになり、拡大機構の二つの最大変位の間
に誤差を生じてしまい、設計どうりの性能が得られない
という問題が起る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電素子変位拡
大機構は、一対の対置されたレバーアームと、相対する
一対の側面に互いに反対方向に突設された一対のヒンジ
を介して前記一対のレバーアームを連結する取付基板部
と、一端が一方のレバーアームの一端に固定され他端が
他方のレバーアームの一端に固定され中間部分が前記取
付基板に固定されて前記取付基板とそれぞれのレバーア
ームとをブリッジ上に連結する薄板状の梁と、圧電効果
により変位を発生する二つの圧電素子とを含み、前記二
つの圧電素子は、前記取付基板部の前記梁が固定されて
いる部分に相対する側面に設けられた固定部を介して互
いに変位が直列になるように設けられ、一方の圧電素子
の変位は一方のレバーアームの端部に伝達され一方のヒ
ンジを支点とするてこの原理により拡大され、前記梁の
一方の部分に伝達され、他方の圧電素子の変位は他方の
レバーアームの端部に伝達され他方のヒンジを支点とす
るてこの原理により拡大され、前記梁の他方の部分に伝
達されるように動作することを特徴とする。
大機構は、一対の対置されたレバーアームと、相対する
一対の側面に互いに反対方向に突設された一対のヒンジ
を介して前記一対のレバーアームを連結する取付基板部
と、一端が一方のレバーアームの一端に固定され他端が
他方のレバーアームの一端に固定され中間部分が前記取
付基板に固定されて前記取付基板とそれぞれのレバーア
ームとをブリッジ上に連結する薄板状の梁と、圧電効果
により変位を発生する二つの圧電素子とを含み、前記二
つの圧電素子は、前記取付基板部の前記梁が固定されて
いる部分に相対する側面に設けられた固定部を介して互
いに変位が直列になるように設けられ、一方の圧電素子
の変位は一方のレバーアームの端部に伝達され一方のヒ
ンジを支点とするてこの原理により拡大され、前記梁の
一方の部分に伝達され、他方の圧電素子の変位は他方の
レバーアームの端部に伝達され他方のヒンジを支点とす
るてこの原理により拡大され、前記梁の他方の部分に伝
達されるように動作することを特徴とする。
【０００９】
【実施例】次に本発明の最適な実施例について図面を参
照して説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す斜
視図である。
照して説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す斜
視図である。
【００１０】図３に示す従来の拡大機構では圧電素子１
が一つしかなく、その両端が第１のヒンジ２に固定され
ているのに対して、本実施例の拡大機構では圧電素子１
が二つある。それぞれの圧電素子１の長さは従来の圧電
素子の長さの１／２である。そして、二つの圧電素子１
の向かい合う端面が取付基板部４に設けられた固定部１
３に接着剤で固定されている。それぞれの圧電素子１の
他方の端面は、第１のヒンジ２に固定されてレバーアー
ム３に連結している。
が一つしかなく、その両端が第１のヒンジ２に固定され
ているのに対して、本実施例の拡大機構では圧電素子１
が二つある。それぞれの圧電素子１の長さは従来の圧電
素子の長さの１／２である。そして、二つの圧電素子１
の向かい合う端面が取付基板部４に設けられた固定部１
３に接着剤で固定されている。それぞれの圧電素子１の
他方の端面は、第１のヒンジ２に固定されてレバーアー
ム３に連結している。
【００１１】上述のような構造の拡大機構を製作する場
合の組み立て方法は、圧電素子１を固定部１３を有する
変位拡大金具９に二つ接着する以外は従来の拡大機構の
組み立て方法と同一である。ここで、上述のような構造
の本実施例による拡大機構を組み立てる際に若し変位拡
大金具９が誤って左右非対称に製作されたとしても、左
右それぞれに独立した圧電素子１を備えているので、そ
れぞれの圧電素子１に対する印加電圧をコントロールす
ることによって、変位拡大金具９の左右のばね定数の違
いによるレバーアーム３への変位の伝達のアンバランス
を補正してそれぞれの梁６の出力部７から発生する二つ
の最大変位１２を同一にすることができる。
合の組み立て方法は、圧電素子１を固定部１３を有する
変位拡大金具９に二つ接着する以外は従来の拡大機構の
組み立て方法と同一である。ここで、上述のような構造
の本実施例による拡大機構を組み立てる際に若し変位拡
大金具９が誤って左右非対称に製作されたとしても、左
右それぞれに独立した圧電素子１を備えているので、そ
れぞれの圧電素子１に対する印加電圧をコントロールす
ることによって、変位拡大金具９の左右のばね定数の違
いによるレバーアーム３への変位の伝達のアンバランス
を補正してそれぞれの梁６の出力部７から発生する二つ
の最大変位１２を同一にすることができる。
【００１２】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図２（ａ）は本発明の第２の実施例を示す斜視図
であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す拡
大断面図である。
する。図２（ａ）は本発明の第２の実施例を示す斜視図
であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す拡
大断面図である。
【００１３】本実施例は変位拡大金具９が従来の拡大機
構及び第１の実施例におけるものとは異なって、積層構
造のものである。変位拡大金具９は剛性の高い金属材料
の薄い金属板（厚さ０．１５〜０．４ｍｍ）をプレス打
抜きして製作するが、この際取付基板部４及びレバーア
ーム３の要所要所に、任意の形状の一部を半抜き又は全
周を半抜きして角型のかしめ部１４の突起の切口面の摩
擦力で密着積層する。
構及び第１の実施例におけるものとは異なって、積層構
造のものである。変位拡大金具９は剛性の高い金属材料
の薄い金属板（厚さ０．１５〜０．４ｍｍ）をプレス打
抜きして製作するが、この際取付基板部４及びレバーア
ーム３の要所要所に、任意の形状の一部を半抜き又は全
周を半抜きして角型のかしめ部１４の突起の切口面の摩
擦力で密着積層する。
【００１４】本実施例による拡大機構のレバーアーム３
の先端には、図１に示す第１の実施例と同一の梁６がリ
ベット１０で締結されている。
の先端には、図１に示す第１の実施例と同一の梁６がリ
ベット１０で締結されている。
【００１５】本実施例における組み立て方法及び動作は
、第１の実施例と同じであるが、本実施例ではプレス加
工法にすることによって製造工程を自動化することが容
易となり量産にすぐれ、しかも複雑な形状でも製作しや
すくなるので、より精度のよい拡大機構をより低コスト
で製造することができる。
、第１の実施例と同じであるが、本実施例ではプレス加
工法にすることによって製造工程を自動化することが容
易となり量産にすぐれ、しかも複雑な形状でも製作しや
すくなるので、より精度のよい拡大機構をより低コスト
で製造することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電素子
変位拡大機構は圧電素子を二つ有しており、それぞれの
圧電素子は、向かい合う端面が取付基板部の固定部に固
定され、他方の端面が第１のヒンジに接続されている。 このことにより本発明は、変位拡大金具が誤って左右非
対称に製作されても、それぞれの圧電素子の印加電圧を
コントロールして梁の出力部から発生する二つの最大変
位の大きさを設計通りになるようにすることができると
いう効果を有する。
変位拡大機構は圧電素子を二つ有しており、それぞれの
圧電素子は、向かい合う端面が取付基板部の固定部に固
定され、他方の端面が第１のヒンジに接続されている。 このことにより本発明は、変位拡大金具が誤って左右非
対称に製作されても、それぞれの圧電素子の印加電圧を
コントロールして梁の出力部から発生する二つの最大変
位の大きさを設計通りになるようにすることができると
いう効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施例による圧電素子変位拡大
機構の斜視図である。
機構の斜視図である。
【図２】
分図（ａ）は、本発明の第２の実施例による圧電素子変
位拡大機構の斜視図である。 分図（ｂ）は、分図（ａ）のＡ−Ａ断面の構造を示す拡
大断面図である。
位拡大機構の斜視図である。 分図（ｂ）は、分図（ａ）のＡ−Ａ断面の構造を示す拡
大断面図である。
【図３】従来の圧電素子変位拡大機構の斜視図である。
１ 圧電素子
２ 第１のヒンジ
３ レバーアーム
４ 取付基板部
５ 第２のヒンジ
６ 梁
７ 出力部
８ 梁高さ
９ 変位拡大金具
１０ リベット
１１ 締結部
１２ 最大変位
１３ 固定部
１４ かしめ部
Claims (1)
- 【請求項１】 一対の対置されたレバーアームと、相
対する一対の側面に互いに反対方向に突設された一対の
ヒンジを介して前記一対のレバーアームを連結する取付
基板部と、一端が一方のレバーアームの一端に固定され
他端が他方のレバーアームの一端に固定され中間部分が
前記取付基板に固定されて前記取付基板とそれぞれのレ
バーアームとをブリッジ状に連結する薄板状の梁と、圧
電効果により変位を発生する二つの圧電素子とを含み、
前記二つの圧電素子は、前記取付基板部の前記梁が固定
されている部分に相対する側面に設けられた固定部を介
して互いに変位が直列になるように設けられ、一方の圧
電素子の変位は一方のレバーアームの端部に伝達され一
方のヒンジを支点とするてこの原理により拡大され、前
記梁の一方の部分に伝達され、他方の圧電素子の変位は
他方のレバーアームの端部に伝達され他方のヒンジを支
点とするてこの原理により拡大され、前記梁の他方の部
分に伝達されるように動作することを特徴とする圧電素
子変位拡大機構。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3112087A JPH04340777A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 圧電素子変位拡大機構 |
| DE69203140T DE69203140T2 (de) | 1991-04-25 | 1992-04-24 | Verschiebungsverstärkungsmechanismus mit piezoelektrisches Element. |
| US07/873,094 US5191252A (en) | 1991-04-25 | 1992-04-24 | Displacement amplification mechanism using piezoelectric element |
| EP92107073A EP0510698B1 (en) | 1991-04-25 | 1992-04-24 | Displacement amplification mechanism using piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3112087A JPH04340777A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 圧電素子変位拡大機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340777A true JPH04340777A (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=14577773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3112087A Pending JPH04340777A (ja) | 1991-04-25 | 1991-05-17 | 圧電素子変位拡大機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04340777A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06187000A (ja) * | 1992-12-21 | 1994-07-08 | Sharp Corp | 固体ステレオ音声録音再生装置 |
| KR20140077197A (ko) | 2011-11-14 | 2014-06-23 | 주고꾸 도료 가부시키가이샤 | 방오도료 조성물, 방오도막, 방오기재 및 방오기재의 제조방법 |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP3112087A patent/JPH04340777A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06187000A (ja) * | 1992-12-21 | 1994-07-08 | Sharp Corp | 固体ステレオ音声録音再生装置 |
| KR20140077197A (ko) | 2011-11-14 | 2014-06-23 | 주고꾸 도료 가부시키가이샤 | 방오도료 조성물, 방오도막, 방오기재 및 방오기재의 제조방법 |
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