JPH0451358B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、積層圧電素子を用いたアクチユエ
ータに関するものである。

［従来の技術］ 第４図は、積層圧電素子を用いた従来のアクチ
ユエータを示す図であり、同図ａは平面図、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
ｌには取付孔１ａが穿設されている。２は、第１
の作動杆でその短辺２ｓは、第１のヒンジ部３を
介して前記枠体１の長辺１ｌに連結されている。

長辺２ｌは、例えばマルエージング鋼
（maraging steel）製の長方形状の板ばねで形成
される第１の可撓部材４を介して第２の作動杆５
の一端に取付けられている。前記第２の作動杆５
は、第２の可撓部材としてのマルエージング鋼製
で長方形状の板ばね６を介して枠体１の短辺１ｓ
に取付けられている。

７は、積層圧電素子で、その一端は枠体１の短
辺１ｓに取付け、他端は第２のヒンジ部８を介し
て第１の作動杆２の短辺２ｓに取付けられてい
る。９は、ワイヤーで、その一端は、前記第２の
作動杆５の先端部に固定されている。

上記アクチユエータは、積層圧電素子７、ワイ
ヤー９を除き、ばね鋼その他の板材で形成され
る。

このように構成されたアクチユエータは、電圧
を印加された圧電素子７の伸長により、第１の作
動杆２が第１のヒンジ部３を中心として、第４図
ｂにおいて時計方向に回転し、この回転にともな
つて、第１の可撓部材である板ばね４は時計方向
に回転するとともに下方に引つ張られ、同時に第
２の可撓部材として板ばね６の上部が右方に追従
しながら曲げられる。したがつて、第２の作動杆
５は板ばね６を中心として時計方向に回転し、た
とえば先端部のワイヤー９を揺動駆動する。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、積層圧電素子を駆動源とするアクチ
ユエータでは、積層圧電素子の変位量は、ミクロ
ン単位という微小なもので、印加される電圧と緊
密な相関関係を有しており、第３図に示すように
変位量は印加電圧に比例している。

したがつて、一定の印加電圧の下に積層圧電素
子の変位を如何に有効確実に拡大伝達して、これ
を所定の動作に適応させるかはアクチユエータの
品質性能に重大な影響をおよぼす。

しかしながら、上記従来のアクチユエータにあ
つては、第５図に示すように、積層圧電素子が変
位し作用力Ｐにより短辺２ｓおよび第１の作動杆
２がθ度回転する場合、作用力Ｐの水平方向への
分力PL（無効成分）は非常に大きくなる。換言す
れば、積層圧電素子の変位量が有効・適切に伝
達・拡大されていないといえる。このため、第２
の作動杆５において一定の変位動作を得るのに不
必要な高電圧を積層圧電素子に印加しなければな
らないという問題があつた。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、第１の作動杆に可撓部を形成する
ことによつて上記従来の問題点を解決しようとす
るものである。

［作用］ この発明に係るアクチユエータにあつては、積
層圧電素子の変位による作用力は、第１の作動杆
の撓わみによつて有効適正に第２の作動杆へ拡大
伝達されるので、不必要な高電圧を要せず、第２
の作動杆において所定の変位動作を効率良く得る
ことができる。

［実施例］ 図面にもとづいて、この発明の実施例を説明す
る。なお、従来例と同一個所には同一符号を付し
重複説明は省略する。

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を示
す図である。図において、２ａは第１の作動杆２
に形成された可撓部である。

この可撓部２ａは、第１の作動杆２の短辺２ｓ
と長辺２Ｌとの直交部近傍に形成してある。すな
わち、上記の直交部近傍を適宜切除して、長辺２
Ｌは下端部分を切除されて薄肉となつた部分を介
して短辺２ｓと連結されることになり、この薄肉
部分が可撓部２ａを形成することとなる。

なお、この実施例において、枠体１、第１の作
動杆２、第１のヒンジ部３、第２のヒンジ部８
は、約1.5mm厚の鋼板で一体に形成されている。
又、第１の可撓部材としての板ばね４は、その一
端を第２の作動杆５の下端面溝部に、他端を長辺
２Ｌの上端面の溝部にそれぞれ嵌合固着してあ
る。さらに、第２の可撓部材としての板ばね６も
その一端は上述と同様に第２の作動杆５の下端面
の溝部に、他端を短辺１ｓの上端面の溝部にそれ
ぞれ嵌合固着してある。そして、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。また、第２の作動杆５も、鋼板等の板材で形
成され、その基端部は、板材の三層構造となつて
いる。なお、２ｂは長辺２Ｌに配設された孔部で
あり、その剛性は落さず質量を小さくして軽くす
るためのものである。

以上の構成の下に、この実施例の作用を第２図
にもとづいて説明する。積層圧電素子の変位によ
り、短辺２ｓが作用力Ｐを受けてθ度回転する
と、第１の作動杆２はこれに引つ張られて下方に
移動するが、このとき、可撓部２ａがたわみなが
ら第１の作動杆２を下方に変位させるため、第１
の作動杆２における作用力Ｐの水平方向への分力
PLは第２図および第５図から明らかなように同
じ角度の回転に際して従来にくらべてはるかに微
小である。

このことは、積層圧電素子の変位が有効適切に
伝達されていることを示し、従来例と同一の変位
量を第２の作動杆５において得る場合に、はるか
に低い印加電圧で可能であることを意味してい
る。これは、第３図に示す実験データのグラフに
よつても明らかである。

同図におけるグラフのＹ軸は、第２の作動杆５
における変位量を示し、Ｘ軸は、積層圧電素子に
印加する印加電圧を示している。

このグラフから明らかなように、例えば、印加
電圧140Vで、従来例では0.4mm弱の変位量である
のに対し、この実施例では約0.52mm弱の変位量を
得、さらに160Vでは、従来例は約0.47mmの変位
量であるのに対し、この実施例では0.6mmの変位
量を得ている。これは、換言すれば同一の印加電
圧により、この実施例では、従来技術にくらべて
平均して約30％増しの変位量を得ている。なお、
第１の作動杆２に可撓部２ａを設けることによ
り、固有振動数の若干の低下（例えば、固有振動
数が2.4キロヘルツの場合、約100ヘルツの低下）
があるが、概ね５〜６％にとどまり、例えば、こ
のアクチユエータをドツトプリンターに適用した
場合印字速度には殆んど影響はない。

［発明の効果］ この発明は、以上述べた構成作用により、積層
圧電素子の変位を有効適切に拡大伝達できるの
で、比較的低い電圧印加によつても所定の動作が
なされる高品質のアクチユエータを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るアクチユエータの構
成図で、同図ａは平面図、ｂは正面図、第２図は
この発明に係るアクチユエータにおける第１の作
動杆の動作状態を示す説明図、第３図は実験デー
タを示すグラフ、第４図は従来のアクチユエータ
の構成図で、同図ａは平面図、同ｂは正面図、第
５図は従来のアクチユエータにおける第１の作動
杆の動作状態を示す説明図である。 １……枠体、２……第１の作動杆、２ａ……可
撓部、３……第１のヒンジ部、４……第１の可撓
部材、５……第２の作動杆、６……第２の可撓部
材、７……積層圧電素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の作動杆と、枠体と、第２の作動杆と積
   層圧電素子とからなり、第１の作動杆はその一端
   を第１のヒンジ部を介して枠体に、他端を第１の
   可撓部材を介して第２の作動杆の一端に取り付
   け、第２の作動杆 は第２の可撓部材を介して枠
   体に取り付け、積層圧電素子はその一端を枠体に
   固定し、他端は第２のヒンジ部を介して第１の作
   動杆に取り付けて、圧電効果による積層圧電素子
   の変位を拡大して第２の作動杆に伝達するように
   したアクチユエータであつて、前記第１の作動杆
   に可撓部を形成したことを特徴とするアクチユエ
   ータ。