JPH043809Y2 - - Google Patents

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JPH043809Y2
JPH043809Y2 JP1985202179U JP20217985U JPH043809Y2 JP H043809 Y2 JPH043809 Y2 JP H043809Y2 JP 1985202179 U JP1985202179 U JP 1985202179U JP 20217985 U JP20217985 U JP 20217985U JP H043809 Y2 JPH043809 Y2 JP H043809Y2
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rod
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piezoelectric element
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04—Constructional details
    • H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification

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  • Impact Printers (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、電歪部材を用いたアクチユエータ
に関する。
〔従来の技術〕
第２図は電歪部材を用いた従来のアクチユエー
タを示す。図において、21は長腕２１および短
腕２１Ｓを有する略Ｕ字形の枠体で、取り付け孔
２１ｈが形成されている。22，23はそれぞれ作動
杆で、互いに端部を連結して略ｊ字形に形成さ
れ、前記枠体２１の長腕２１を挾持するよう
に、薄肉ヒンジ部２４，２５を介して長腕２１
に取り付けられている。２６は積層形圧電素子
で、その一端部が前記枠体２１の短腕２１ｓに、
他端部が薄肉ヒンジ部２７を介して前記作動杆２
２の一端部に取り付けられている。28はワイヤ
で、その一端部は前記作動杆２３の他端部に固定
されている。
上記アクチユエータは、圧電素子２６およびワ
イヤ２８を除き、ばね鋼等の板材を打ち抜いて一
体形成している。
従来のアクチユエータは、上記のように構成し
たから、圧電素子２６が伸張すると、作動杆２２
がヒンジ部２４を支点として第２図において時計
方向に回転し、この回転に伴つて、作動杆２３が
ヒンジ部２５を支点として時計方向に回転し、ワ
イヤ２８が図において上方に変位する。
ワイヤ２８の変位量Ｄは、式(1)で表わされる。
Ｄ＝△×ｂ／ａ×ｄ／ｃ ……(1) ただし、 △：圧電素子２６の変位量 ａ：ヒンジ部２４，２７間の長さ ｂ：ヒンジ部２４，２５間の長さ ｃ：ヒンジ部２５と作動杆２３の端部との間の
長さ ｄ：ヒンジ部２５とワイヤ２８との間の長さで
ある。
従つて、△＝10μm，ａ＝５mm，ｂ＝20mm，
ｃ＝５mm，ｄ＝40mmとすると、ワイヤ２８の変位
量Ｄは320μmとなり、圧電素子２６の変位が32倍
に拡大される。
〔考案が解決しようとする問題点〕
しかしながら、薄肉ヒンジ部２７をもつ作動杆
２２と薄肉ヒンジ部２４に接続するＵ字形の枠体
２１とにより機械的開口部を形成する開路構造で
あり、この開口部において積層形圧電素子２６が
伸長することにより、開路構造に基づく片持枠体
の曲げ応力が上下方向に発生し枠体２１に曲げモ
ーメントが作用する。この影響を無視できる程度
にするためには片持枠体の断面二次モーメントを
非常に大きくする必要があり、枠体１の形状が大
きくなつてしまう。また、積層形圧電素子２６の
変位を所定量だけ上側方向（作動杆２２，２３）
で拡大するには、横方向に長くなる。従つて、ア
クチユエータは大型となつてしまうという問題点
があつた。
〔問題点を解決するための手段〕
この考案は、小型・軽量のアクチユエータを提
供することを目的としている。即ち、第１の作動
杆２と、枠体１と、第２の作動杆５とよりなり、
前記第１の作動杆２はその一端部を第１の薄肉ヒ
ンジ３を介して枠体１に、他端部を第１の可撓部
材４を介して第２の作動杆５の一端部に取り付
け、第２の作動杆５は第２の可撓部材６を介して
枠体１に取り付けて閉路部を形成すると共に、前
記電歪部材７はその一端部を枠体１に他端部を第
２の薄肉ヒンジ部８を介して前記第１の作動杆２
に取り付けて前記閉路部の内側に挾持するように
している。
〔実施例〕
第１図は、この考案の一実施例を示しａは上面
図、ｂは正面図である。図において、１はＬ字形
の枠体で、その長辺１には取付孔１ａが穿設さ
れている。２は作動杆（第１の作動杆）で、その
短辺２ｓは薄肉ヒンジ部（第１のヒンジ部）３を
介して前記枠体１の長辺１に連結される。長辺
２は、例えばマルエージング鋼（maraging
steel）製の板ばね（第１の可撓部材）４を介し
て作動杆（第２の作動杆）５の一端部に取り付け
られている。前記作動杆５は、例えばマルエージ
ング鋼製の板ばね（第２の可撓部材）６を介して
枠体１の短辺１ｓに取り付けられている。そし
て、前記枠体１，第１の作動杆２，第１の可撓部
材４、第２の作動杆５、第２の可撓部材６等で機
械的閉路を形成している。７は圧電素子（電歪部
材）でその一端部は枠体１の短辺１ｓに取り付
け、他端部は薄肉ヒンジ部（第２のヒンジ部）８
を介して前記作動杆２の短辺２ｓに取り付けられ
ている。９はワイヤで、その一端部は前記作動杆
５の他端部に固定されている。
上記アクチユエータは、可撓部材４，６、作動
杆５、圧電素子７およびワイヤ９を除き、例えば
低膨張合金を打ち抜き一体形成している。
〔作用〕
この考案のアクチユエータにおいては、圧電素
子７の伸張により、作動杆２が薄肉ヒンジ部３を
中心として、第１図ｂにおいて時計方向回転し、
ここの回転に伴つて、板バネ４は、時計方向に回
転されるとともに下方に引張られ、同時に、板バ
ネ６の上部が右方に追従しながら曲げられる。従
つて、作動杆５は板バネ６を中心として時計方向
に回転する。その際、板バネ６は支点部を形成
し、そのために第２の作動杆５のレバー比大きく
とることが可能である。
ワイヤ９の変位量Dwは式(2)で表わされる。
Dw＝△ｄ×ｆ／ｅ×ｈ／ｇ ……(2) ただし、 △ｄ：圧電素子７の変位量 ｅ：ヒンジ部３とヒンジ部８の間の長さ ｆ：ヒンジ部８と可撓性部材４の間の長さ ｇ：可撓部材４，６間の長さ ｈ：可撓部材６とワイヤ９との間の長さであ
る。
上記のように構成したアクチユエータにより、
従来例と同様に、圧電素子の変位量を32倍に拡大
するには、変位量が10μm（＝△ｄ）の圧電素子を
用い、上記ｅ，ｆ，ｇ，ｈを例えば、ｅ＝1.6mm，
ｆ＝5.7mm，ｇ＝１mm，ｈ＝９mmになるように選
択できるため、従来例に比し大幅に小型化でき
る。
尚、従来例では、最終的にヒンジ部２５には、
ヒンジ部２４とヒンジ部２５を結ぶ直線に直角方
向（第２図において左斜上方向）に応力が発生し
そのために大きな曲げ応力が生ずる。この考案に
おいては、板バネ６の支点部には、第１の作動杆
２の右先端部と板バネ６の支点部を結ぶ直線に直
角方向（第１図において略第２の作動杆５の方
向）に応力が発生するからそのために生ずる曲げ
応力も著しく軽減される。従つて、耐久性も向上
する。
また、この考案の機械的閉路構造は、従来の閉
路構造（片持枠体構造）とは異なり構造的に発生
応力、すなわち圧電素子７による上方への反力と
第２可撓部材６の下方への応力とが相互に打ち消
し合い、枠体１を曲げようとする曲げモーメント
は小さくなるように作用するから支持枠体の断面
二次モーメントは従来より小さくなる。
〔考案の効果〕 この考案は、上記のように閉路部により電歪部
材７を挾持して、電歪部材７の両側方向に変位を
所定の量だけ拡大する構成としたので、小型軽量
にすることができると共に耐久性が期待できる実
用的な効果である。
【図面の簡単な説明】
第１図ａおよびｂはこの考案の一実施例を示す
上面図および正面図、第２図は、従来例を示す図
である。 図において、１……枠体、２，５……作動杆、
３，８……ヒンジ部、４，６……板ばね、７……
圧電素子である。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 電歪部材の電極に印加される電圧に応じて圧電
    縦効果により寸法歪を発生するアクチユエータに
    おいて、 第１の作動杆２と、枠体１と、第２の作動杆５
    とよりなり、前記第１の作動杆２はその一端部を
    第１の薄肉ヒンジ３を介して枠体１に、他端部を
    第１の可撓部材４を介して第２の作動杆５の一端
    部に取り付け、第２の作動杆５は第２の可撓部材
    ６を介して枠体１に取り付けて閉路部を形成する
    と共に、前記電歪部材７はその一端部を枠体１に
    他端部を第２の薄肉ヒンジ部８を介して前記第１
    の作動杆２に取り付けて前記閉路部の内側に挾持
    することを特徴とするアクチユエータ。
JP1985202179U 1985-12-25 1985-12-25 Expired JPH043809Y2 (ja)

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DE19863643988 DE3643988A1 (de) 1985-12-25 1986-12-22 Betaetigungseinrichtung mit einem piezoelektrischen element
IT8622845A IT1201541B (it) 1985-12-25 1986-12-23 Attuatore piezoelettrico e leve operative separate
US07/225,616 US4855633A (en) 1985-12-25 1988-07-25 Piezoelectric actuator

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