JPH0466365A - 両方向可動型管内走行装置 - Google Patents
両方向可動型管内走行装置Info
- Publication number
- JPH0466365A JPH0466365A JP2177331A JP17733190A JPH0466365A JP H0466365 A JPH0466365 A JP H0466365A JP 2177331 A JP2177331 A JP 2177331A JP 17733190 A JP17733190 A JP 17733190A JP H0466365 A JPH0466365 A JP H0466365A
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- Japan
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- piezoelectric
- resistor
- resistors
- piezoelectric bimorph
- pipe
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- Pending
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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
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は微細位置決め装置、表示用デイスプレー装置、
またはおもちゃの構成要素として用いる両方向可動型管
内走行装置に関するものである。
またはおもちゃの構成要素として用いる両方向可動型管
内走行装置に関するものである。
（従来の技術）
管内走行装置としては、従来、第４図に示す構成のもの
が、平成元年特許願第１９６８８３号にて提案されてい
る。
が、平成元年特許願第１９６８８３号にて提案されてい
る。
第４図は従来の管内走行装置の斜視図であって、■は導
電性抵抗体、２は圧電素子を２枚張り合わせた圧電バイ
モルフである。この圧電バイモルフの上下の表面にはア
ルミニウム蒸着がなされてあり、電極を形成している。
電性抵抗体、２は圧電素子を２枚張り合わせた圧電バイ
モルフである。この圧電バイモルフの上下の表面にはア
ルミニウム蒸着がなされてあり、電極を形成している。
３は圧電バイモルフに導電性抵抗体をある角度で取り付
けるための支持体、４は交流電圧発生器、５は断面が正
方形または長方形をした透明なプラスチック管路であり
、管路内の面Ａ、面Ｂには電極をはり付けである。
けるための支持体、４は交流電圧発生器、５は断面が正
方形または長方形をした透明なプラスチック管路であり
、管路内の面Ａ、面Ｂには電極をはり付けである。
６はこの電極と交流電圧発生器とを結合するリード線で
ある。
ある。
第４図の交流電圧発生器４により交流電圧を発生させる
と、管路内の面Ｐ、Ｑにはられた電極（図示を省略）と
、導電性抵抗体１を介して圧電バイモルフ２に交流電圧
がかかる。そうすると圧電バイモルフ２は屈曲振動を起
こし、導電性抵抗体１の先端は管軸方向に振動する。こ
のとき、管路内壁と導電性抵抗体１の先端との間の摩擦
抵抗力は、先端が左方向に動く場合の方が右方向に動く
場合より小さくなる。従って、振動が続いた場合、この
移動体は左方向に走行する。
と、管路内の面Ｐ、Ｑにはられた電極（図示を省略）と
、導電性抵抗体１を介して圧電バイモルフ２に交流電圧
がかかる。そうすると圧電バイモルフ２は屈曲振動を起
こし、導電性抵抗体１の先端は管軸方向に振動する。こ
のとき、管路内壁と導電性抵抗体１の先端との間の摩擦
抵抗力は、先端が左方向に動く場合の方が右方向に動く
場合より小さくなる。従って、振動が続いた場合、この
移動体は左方向に走行する。
この装置は管路が円形や８の字形のように空間的に閉じ
ている場合でも走行でき、デモンストレーション用もし
くは表示用のデイスプレー装置、またはレーシングカー
装置などのおもちゃの構成要素として用いることができ
る。
ている場合でも走行でき、デモンストレーション用もし
くは表示用のデイスプレー装置、またはレーシングカー
装置などのおもちゃの構成要素として用いることができ
る。
しかし、前述の従来の管内走行装置は一方向のみしか移
動できないという問題点があった。
動できないという問題点があった。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、両方向に移動できる管内走行装置を提供する
ことにある。
ことにある。
（課題を解決するための手段）
本発明の両方向可動型管内走行装置は、管路の内壁と接
触し、管内におけるＡ方向の移動に対しては移動抵抗が
低く、その方向と逆方向のＢ方向の移動に対しては移動
抵抗が高い導電性抵抗体および非導電性抵抗体の両者を
組合わせた抵抗体と、 該導電性抵抗体と電気的に導通している電極を有し、該
抵抗体を振動させる圧電体Ａと、管路の内壁と接触し、
管内におけるＢ方向の移動に対しては移動抵抗が低く、
その方向と逆方向の入方向の移動に対しては移動抵抗が
高い導電性抵抗体および非導電性抵抗体の両者を組み合
わせた抵抗体と、 前記圧電体Ａと電気的に絶縁して接着され、かつ該導電
性抵抗体と電気的に導通している電極を有し、該抵抗体
を振動させる圧電体Ｂと、圧電体Ａ、Ｂを独立に振動さ
せる駆動源と、複数の電極を内側にはっである管路とを
具備する。
触し、管内におけるＡ方向の移動に対しては移動抵抗が
低く、その方向と逆方向のＢ方向の移動に対しては移動
抵抗が高い導電性抵抗体および非導電性抵抗体の両者を
組合わせた抵抗体と、 該導電性抵抗体と電気的に導通している電極を有し、該
抵抗体を振動させる圧電体Ａと、管路の内壁と接触し、
管内におけるＢ方向の移動に対しては移動抵抗が低く、
その方向と逆方向の入方向の移動に対しては移動抵抗が
高い導電性抵抗体および非導電性抵抗体の両者を組み合
わせた抵抗体と、 前記圧電体Ａと電気的に絶縁して接着され、かつ該導電
性抵抗体と電気的に導通している電極を有し、該抵抗体
を振動させる圧電体Ｂと、圧電体Ａ、Ｂを独立に振動さ
せる駆動源と、複数の電極を内側にはっである管路とを
具備する。
従来の技術とは、圧電体Ａと圧電体已に、それぞれ逆の
方向異方性を持つ抵抗体を取り付け、圧電体Ａと圧電体
Ｂをそれぞれ独立に振動させるように管路および抵抗体
の電極の配置を構成したことにより、管路の両方向走行
が可能になった点が異なる。
方向異方性を持つ抵抗体を取り付け、圧電体Ａと圧電体
Ｂをそれぞれ独立に振動させるように管路および抵抗体
の電極の配置を構成したことにより、管路の両方向走行
が可能になった点が異なる。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例を示し、（ａ）は走行装置の
管路内の構造を示す斜視図、（ｂ）は走行装置の電極と
駆動源を示す図である。第１図において、１ａは導電性
抵抗体、１ｂは非導電性抵抗体、２ａは圧電バイモ・ル
フＡ、２ｂは圧電バイモルフＢである。この圧電バイモ
ルフは圧電素子を２枚張り合わせたものである。この圧
電バイモルフの上下の表面にはアルミニウム蒸着がなさ
れてあり、電極を形成している。３は圧電バイモルフに
導電性抵抗体１ａと、非導電性抵抗体１ｂを組み合せた
抵抗体をある角度で取り付けるための支持体である。５
は断面が正方形または長方形をした透明なプラスチック
管路であり、管路５の内側に第１図（ｂ）に示すように
、電極Ａｌ、Ａ２．Ｂｌ、Ｂ２がはっである。また、４
ａは交流電源Ａ、４ｂは交流電源Ｂであり、それぞれ図
に示すように、各電極につながれている。６は電極と交
流電源とを結合するリード線である。
管路内の構造を示す斜視図、（ｂ）は走行装置の電極と
駆動源を示す図である。第１図において、１ａは導電性
抵抗体、１ｂは非導電性抵抗体、２ａは圧電バイモ・ル
フＡ、２ｂは圧電バイモルフＢである。この圧電バイモ
ルフは圧電素子を２枚張り合わせたものである。この圧
電バイモルフの上下の表面にはアルミニウム蒸着がなさ
れてあり、電極を形成している。３は圧電バイモルフに
導電性抵抗体１ａと、非導電性抵抗体１ｂを組み合せた
抵抗体をある角度で取り付けるための支持体である。５
は断面が正方形または長方形をした透明なプラスチック
管路であり、管路５の内側に第１図（ｂ）に示すように
、電極Ａｌ、Ａ２．Ｂｌ、Ｂ２がはっである。また、４
ａは交流電源Ａ、４ｂは交流電源Ｂであり、それぞれ図
に示すように、各電極につながれている。６は電極と交
流電源とを結合するリード線である。
第２図は管路の側面図で、圧電バイモルフＡのみを示し
である。電極ＡＩ、Ａ、２は上記の電極であだ、９は圧
電バイモルフの上下の電極を結合するリード線である。
である。電極ＡＩ、Ａ、２は上記の電極であだ、９は圧
電バイモルフの上下の電極を結合するリード線である。
１０は非常に薄い銅板電極であって、２枚の圧電素子に
サンドイッチされている。
サンドイッチされている。
１１はこの銅板電極と第２図の下方の２枚の導電性抵抗
体１ａとを結合するリード線である。また、第２図の上
方の２枚の導電性抵抗体１ａは、圧電ハイモルフ２ａの
表面電極と導通している。そして、第２図の下方の２枚
の導電性抵抗体１ａは、圧電バイモルフ２ａの表面電極
と絶縁されている。
体１ａとを結合するリード線である。また、第２図の上
方の２枚の導電性抵抗体１ａは、圧電ハイモルフ２ａの
表面電極と導通している。そして、第２図の下方の２枚
の導電性抵抗体１ａは、圧電バイモルフ２ａの表面電極
と絶縁されている。
圧電バイモルフＢは、上述した圧電バイモルフＡと全く
同じ構造をしており、これを第１図に示すように逆向き
にしして、圧電バイモルフＡと電気的に絶縁して接着し
である。
同じ構造をしており、これを第１図に示すように逆向き
にしして、圧電バイモルフＡと電気的に絶縁して接着し
である。
次にこの走行装置の走行原理を述べる。まず、初めに圧
電バイモルフＡ単体の場合の走行原理を示す。
電バイモルフＡ単体の場合の走行原理を示す。
第３図は圧電バイモルフＡ単体の振動の様子を示す。第
１図の交流源により交流電圧を発生させると、管路内面
にはられた電極および導電性抵抗体１ａを介して、圧電
バイモルフＡに交流電圧がかかる。そうすると、圧電バ
イモルフＡは第３図に示すように屈曲振動を起こし、抵
抗体１ａの先端は管軸方向に振動する。このとき、管路
内壁と抵抗体１ａの先端との間の摩擦抵抗力は、先端が
左方向に動く場合の方が、右方向に動く場合より小さく
なる。従って、振動が続いた場合、この移動体ば左方向
に走行する。これと同様な原理で圧電バイモルフＢ単体
の場合は右方向に走行する。
１図の交流源により交流電圧を発生させると、管路内面
にはられた電極および導電性抵抗体１ａを介して、圧電
バイモルフＡに交流電圧がかかる。そうすると、圧電バ
イモルフＡは第３図に示すように屈曲振動を起こし、抵
抗体１ａの先端は管軸方向に振動する。このとき、管路
内壁と抵抗体１ａの先端との間の摩擦抵抗力は、先端が
左方向に動く場合の方が、右方向に動く場合より小さく
なる。従って、振動が続いた場合、この移動体ば左方向
に走行する。これと同様な原理で圧電バイモルフＢ単体
の場合は右方向に走行する。
第１図に示すように圧電バイモルフＡと圧電バイモルフ
Ｂとを結合した場合は、もしＡとＢの構造が同じで両方
に同じ交流電圧を加えた場合は同じ振動が起こり、摩擦
抵抗による駆動力は、左右同じ大きさで方向が逆である
ので、走行装置はその場に止まることになる。
Ｂとを結合した場合は、もしＡとＢの構造が同じで両方
に同じ交流電圧を加えた場合は同じ振動が起こり、摩擦
抵抗による駆動力は、左右同じ大きさで方向が逆である
ので、走行装置はその場に止まることになる。
しかし、もしＡ、Ｂのいずれか片方だけに交流電圧をか
けた場合は、Ａ、Ｂの振動状態が異なり、ＡとＢの抵抗
体にかかる摩擦抵抗力は異なり、走行装置はその抵抗力
差で走行することになる。
けた場合は、Ａ、Ｂの振動状態が異なり、ＡとＢの抵抗
体にかかる摩擦抵抗力は異なり、走行装置はその抵抗力
差で走行することになる。
また、印加する交流周波数を変えると振動状態が変わり
、抵抗力差が微妙に変わってきて、速度、進行方向など
が変わる。
、抵抗力差が微妙に変わってきて、速度、進行方向など
が変わる。
次に実際に第１図に示す構造で左右両方向に走行するこ
とを示す。圧電バイモルフＡ、Ｂは同し寸法であり、長
さ３０１Ｗｌ、幅１６ｍｍ、厚さ０．５ ｍｍのものを
用いた。管路の幅は１８ｍｍとした。抵抗体の寸法、取
付げ角などばＡ、Ｂ同しにした。また、印加交流電圧は
６０Ｖとした。
とを示す。圧電バイモルフＡ、Ｂは同し寸法であり、長
さ３０１Ｗｌ、幅１６ｍｍ、厚さ０．５ ｍｍのものを
用いた。管路の幅は１８ｍｍとした。抵抗体の寸法、取
付げ角などばＡ、Ｂ同しにした。また、印加交流電圧は
６０Ｖとした。
まず、初めに圧電バイモルフＡ単体および圧電バイモル
フＢ単体で走行させたときの周波数〜速度特性を、それ
ぞれ第５図、第６図ムこ示す。第５図、第６図に示すよ
うに、１０００ Ｈｚと１５００ Ｈｚ付近に共振点を
持つ周波数特性が得られた。構造、寸法は同じであるが
、製作上の誤差などで特性は多少異なっている。
フＢ単体で走行させたときの周波数〜速度特性を、それ
ぞれ第５図、第６図ムこ示す。第５図、第６図に示すよ
うに、１０００ Ｈｚと１５００ Ｈｚ付近に共振点を
持つ周波数特性が得られた。構造、寸法は同じであるが
、製作上の誤差などで特性は多少異なっている。
次に第１図に示すように、圧電バイモルフＡと圧電バイ
モルフＢとをつなげた場合の周波数−速度特性を第７図
に示す。第７図は交流電源Ａのみをオンにし、圧電バイ
モルフＡのみを振動させた場合の周波数−速度特性を示
す。ただし、第１図で左方向に移動した場合の速度をプ
ラスとした。
モルフＢとをつなげた場合の周波数−速度特性を第７図
に示す。第７図は交流電源Ａのみをオンにし、圧電バイ
モルフＡのみを振動させた場合の周波数−速度特性を示
す。ただし、第１図で左方向に移動した場合の速度をプ
ラスとした。
２００Ｈｚ 〜９００ Ｈｚ 、１０５０ Ｈｚ 〜１
４００Ｈｚでは右方向に５画／秒程度のゆっくりした速
度で移動し、９００Ｈｚ〜１０５０Ｈｚでは左方向に移
動しており、最高で２６ ｍｍ ／秒となった。
４００Ｈｚでは右方向に５画／秒程度のゆっくりした速
度で移動し、９００Ｈｚ〜１０５０Ｈｚでは左方向に移
動しており、最高で２６ ｍｍ ／秒となった。
第８図は交流電源Ｂのみをオンにし、圧電バイモルフＢ
のみを振動させた場合の周波数−速度特性を示す。ただ
し、第１図で右方向に移動した場合の速度をプラスとし
た。この場合は右方向のみムこ移動した。第７図の場合
と異なり、平坦な周波数特性になっている。
のみを振動させた場合の周波数−速度特性を示す。ただ
し、第１図で右方向に移動した場合の速度をプラスとし
た。この場合は右方向のみムこ移動した。第７図の場合
と異なり、平坦な周波数特性になっている。
これらの結果より、第１図に示すような装置を用いれば
、周波数を変えたり、振動させる圧電体を切り替えるこ
とにより、両方向に移動できることがわかった。
、周波数を変えたり、振動させる圧電体を切り替えるこ
とにより、両方向に移動できることがわかった。
また、この走行装置を用いれば、微細位置決め装置が実
現できる。第９図に微細位置決め装置の構成を示す。１
２はレーザ測長器であり、反射板１３にレーザを照射し
、圧電体の位置を測定する。１４はコントローラであり
、レーザ測長器１２から圧電体の位置情報を受けて、そ
の位置が目標位置より右にずれている場合には圧電体を
左方向に移動させ、目標位置より左にずれている場合に
は圧電体を右方向に移動させるように、交流型＃４ａ、
４ｂの周波数、電圧を制御する。この制御により圧電
体を目標位置に位置決めできる。
現できる。第９図に微細位置決め装置の構成を示す。１
２はレーザ測長器であり、反射板１３にレーザを照射し
、圧電体の位置を測定する。１４はコントローラであり
、レーザ測長器１２から圧電体の位置情報を受けて、そ
の位置が目標位置より右にずれている場合には圧電体を
左方向に移動させ、目標位置より左にずれている場合に
は圧電体を右方向に移動させるように、交流型＃４ａ、
４ｂの周波数、電圧を制御する。この制御により圧電
体を目標位置に位置決めできる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の両方向可動型管内走行装
置は、圧電体Ａと圧電体Ｂに、それぞれ逆の方向異方性
を持つ抵抗体を取り付け、圧電体Ａと圧電体Ｂをそれぞ
れ独立に振動させるように管路および抵抗体の電極の配
置を構成したことにより、従来の装置ではできなかった
管路の両方向走行が可能になるという効果がある。また
、この装置を用いれば、微細位置決め装置が構成できる
という効果がある。
置は、圧電体Ａと圧電体Ｂに、それぞれ逆の方向異方性
を持つ抵抗体を取り付け、圧電体Ａと圧電体Ｂをそれぞ
れ独立に振動させるように管路および抵抗体の電極の配
置を構成したことにより、従来の装置ではできなかった
管路の両方向走行が可能になるという効果がある。また
、この装置を用いれば、微細位置決め装置が構成できる
という効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示し、（、ａ）は走行装置
の管路内の構造を示す斜視図、（ｂ）は走行装置の電極
と駆動源を示す図、 第２図は本発明の実施例装置の圧電バイモルフＡの側面
図、 第３図は圧電バイモルフの振動の様子を示す図、第４図
は従来の走行装置の構成を示す図、第５図は周波数−速
度特性（圧電バイモルフＡ単体）を示す図、 第６図は周波数−速度特性（圧電バイモルフＢ単体）を
示す図、 第７図は周波数−速度特性（圧電バイモルフＡのみを振
動）を示す図、 第８図は周波数−速度特性（圧電バイモルフＢのみを振
動）を示す図、 第９図は微細位置決め装置の構成図である。 ｌａ・・・導電性抵抗体 １ｂ・・・非導電性抵抗体 ２ａ・・・圧電バイモルフＡ ２ｂ・・・圧電バイモルフＢ ３・・・支持体 ４ａ・・・交流電源Ａ ４ｂ・・・交流電源Ｂ ５・・・透明なプラスチック管路 ６・・・リード線 Ａ１．Ａ２・・・電極 Ｂｌ、Ｂ２・・・電極 ９・・・リード線 １０・・・銅板電極 １１・・・リード線 １２・・・レーザ測長器 １３・−・反射板 １４・・・コントローラ ＠２図
の管路内の構造を示す斜視図、（ｂ）は走行装置の電極
と駆動源を示す図、 第２図は本発明の実施例装置の圧電バイモルフＡの側面
図、 第３図は圧電バイモルフの振動の様子を示す図、第４図
は従来の走行装置の構成を示す図、第５図は周波数−速
度特性（圧電バイモルフＡ単体）を示す図、 第６図は周波数−速度特性（圧電バイモルフＢ単体）を
示す図、 第７図は周波数−速度特性（圧電バイモルフＡのみを振
動）を示す図、 第８図は周波数−速度特性（圧電バイモルフＢのみを振
動）を示す図、 第９図は微細位置決め装置の構成図である。 ｌａ・・・導電性抵抗体 １ｂ・・・非導電性抵抗体 ２ａ・・・圧電バイモルフＡ ２ｂ・・・圧電バイモルフＢ ３・・・支持体 ４ａ・・・交流電源Ａ ４ｂ・・・交流電源Ｂ ５・・・透明なプラスチック管路 ６・・・リード線 Ａ１．Ａ２・・・電極 Ｂｌ、Ｂ２・・・電極 ９・・・リード線 １０・・・銅板電極 １１・・・リード線 １２・・・レーザ測長器 １３・−・反射板 １４・・・コントローラ ＠２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、管内を両方向に走行できる管内走行装置であって、 管路の内壁と接触し、管内におけるＡ方向の移動に対し
ては移動抵抗が低く、その方向と逆方向のＢ方向の移動
に対しては移動抵抗が高い導電性抵抗体および非導電性
抵抗体の両者を組合わせた抵抗体と、 該導電性抵抗体と電気的に導通している電極を有し、該
抵抗体を振動させる圧電体Ａと、管路の内壁と接触し、
管内におけるＢ方向の移動に対しては移動抵抗が低く、
その方向と逆方向のＡ方向の移動に対しては移動抵抗が
高い導電性抵抗体および非導電性抵抗体の両者を組み合
わせた抵抗体と、 前記圧電体Ａと電気的に絶縁して接着され、かつ該導電
性抵抗体と電気的に導通している電極を有し、該抵抗体
を振動させる圧電体Ｂと、 圧電体Ａ、Ｂを独立に振動させる駆動源と、複数の電極
を内側にはってある管路とを 具備したことを特徴とする両方向可動型管内走行装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2177331A JPH0466365A (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 両方向可動型管内走行装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2177331A JPH0466365A (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 両方向可動型管内走行装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0466365A true JPH0466365A (ja) | 1992-03-02 |
Family
ID=16029108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2177331A Pending JPH0466365A (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 両方向可動型管内走行装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0466365A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63314115A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 細径管路内走行装置 |
-
1990
- 1990-07-06 JP JP2177331A patent/JPH0466365A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63314115A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 細径管路内走行装置 |
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