JPH0522473B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0522473B2 JPH0522473B2 JP59076784A JP7678484A JPH0522473B2 JP H0522473 B2 JPH0522473 B2 JP H0522473B2 JP 59076784 A JP59076784 A JP 59076784A JP 7678484 A JP7678484 A JP 7678484A JP H0522473 B2 JPH0522473 B2 JP H0522473B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- shaft
- cylindrical
- laminated piezoelectric
- cylindrical element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
- H02N2/023—Inchworm motors
Landscapes
- Machine Tool Units (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光学機器の位置決め、精密機器コント
ロール等に用いられる超微小位置決め装置に関す
る。
ロール等に用いられる超微小位置決め装置に関す
る。
（従来技術）
この種の微動装置としては、米国特許第
3902084号および第3902085号に公開されている尺
取虫型微動装置がよく知られており、実用に供さ
れている。その構成を第１図に示す概略図を用い
て説明する。第１図において１，３，４は圧電材
料からなる円筒状素子であり、おのおのの素子の
内外面には電極がコーテイングされている。この
電極を介して素子の印加電圧を増減したとき、素
子１は軸方向に伸縮し、素子３，４はクランプ用
素子で径方向に伸縮して、縮んだ場合はシヤフト
２の位置を拘束することができる。６はハウジン
グでセンタ素子１を保持部材７を介して格納固定
する。結合部材８は前記素子１と素子３，４を橋
渡し、各素子と接着固定されている。E1，E2，
E3は電源、R1，R2，R3は放電用抵抗、S1，S2，
S3はスイツチである。微動装置は、以下に述べる
操作で動作させることができる。まず、スイツチ
S1を電源側に閉じてクランプ素子３でシヤフト２
を拘束したあと、スイツチS3を電源側に閉じて
E3の電圧を増加させ素子１を伸長させてシヤフ
ト２を左方向に移動させる。ついでスイツチS2を
電源側に閉じてクランプ素子４でシヤフト２を拘
束したあと、スイツチS1を抵抗側に閉じてクラン
プ素子３によるシヤフト２の拘束をとき、それか
らE2の電圧を減少して素子１を縮長させ、シヤ
フト２を左方向に移動させる。以上の各ステツプ
を繰り返せばシヤフト２は順次左方向に移動する
ことになる。一方右方向の移動は、上に述べた操
作のうち、クランプ素子３によるシヤフトの拘束
とクランプ素子４によるシヤフトの拘束の順序を
逆にすることによつて可能となる。以上述べた２
つの方向の移動を用いてシヤフト部に連結された
負荷を所要の位置に設定することができる。
3902084号および第3902085号に公開されている尺
取虫型微動装置がよく知られており、実用に供さ
れている。その構成を第１図に示す概略図を用い
て説明する。第１図において１，３，４は圧電材
料からなる円筒状素子であり、おのおのの素子の
内外面には電極がコーテイングされている。この
電極を介して素子の印加電圧を増減したとき、素
子１は軸方向に伸縮し、素子３，４はクランプ用
素子で径方向に伸縮して、縮んだ場合はシヤフト
２の位置を拘束することができる。６はハウジン
グでセンタ素子１を保持部材７を介して格納固定
する。結合部材８は前記素子１と素子３，４を橋
渡し、各素子と接着固定されている。E1，E2，
E3は電源、R1，R2，R3は放電用抵抗、S1，S2，
S3はスイツチである。微動装置は、以下に述べる
操作で動作させることができる。まず、スイツチ
S1を電源側に閉じてクランプ素子３でシヤフト２
を拘束したあと、スイツチS3を電源側に閉じて
E3の電圧を増加させ素子１を伸長させてシヤフ
ト２を左方向に移動させる。ついでスイツチS2を
電源側に閉じてクランプ素子４でシヤフト２を拘
束したあと、スイツチS1を抵抗側に閉じてクラン
プ素子３によるシヤフト２の拘束をとき、それか
らE2の電圧を減少して素子１を縮長させ、シヤ
フト２を左方向に移動させる。以上の各ステツプ
を繰り返せばシヤフト２は順次左方向に移動する
ことになる。一方右方向の移動は、上に述べた操
作のうち、クランプ素子３によるシヤフトの拘束
とクランプ素子４によるシヤフトの拘束の順序を
逆にすることによつて可能となる。以上述べた２
つの方向の移動を用いてシヤフト部に連結された
負荷を所要の位置に設定することができる。
実際の装置においては、以上述べたスイツチお
よび電圧の増減等の制御はコンピユータ等を用い
て行われ、高速動作も可能である。
よび電圧の増減等の制御はコンピユータ等を用い
て行われ、高速動作も可能である。
（従来技術の問題点）
以上、述べた構成を有する尺取虫型微動装置の
開発において問題となるのは、圧電材料の伸縮量
を大きくする上での技術上の制約である。圧電材
料の伸縮率は電界強度にほぼ比例するため、セラ
ミツク素子の肉厚を大きくして伸縮量を稼ごうと
すれば大きな電圧を必要とする。従つて圧電素子
３，４の寸法は上に述べた印加電圧のほか、機械
的強度、セラミツク素子３，４とシヤフト２の均
一なかみ合いを得るための容易さ等を勘案して定
められ、内径11mm、肉厚１mmのセラミツク素子に
600V程度の電圧を印加して２〜3μの内径の変化
を得ている。すなわち第１図において、セラミツ
ク素子３および４は600V程度の電圧を印加した
とき、径方向に縮小してシヤフトを拘束すること
になる。その場合２〜3μしか縮小しないため、
該セラミツク素子３，４およびシヤフト２のサイ
ズのバラツキの許容範囲は小さく、セラミツク素
子３，４とシヤフト２の均一なかみ合いを得るた
めの加工、組立等の製造技術は限界に近いものが
ある。
開発において問題となるのは、圧電材料の伸縮量
を大きくする上での技術上の制約である。圧電材
料の伸縮率は電界強度にほぼ比例するため、セラ
ミツク素子の肉厚を大きくして伸縮量を稼ごうと
すれば大きな電圧を必要とする。従つて圧電素子
３，４の寸法は上に述べた印加電圧のほか、機械
的強度、セラミツク素子３，４とシヤフト２の均
一なかみ合いを得るための容易さ等を勘案して定
められ、内径11mm、肉厚１mmのセラミツク素子に
600V程度の電圧を印加して２〜3μの内径の変化
を得ている。すなわち第１図において、セラミツ
ク素子３および４は600V程度の電圧を印加した
とき、径方向に縮小してシヤフトを拘束すること
になる。その場合２〜3μしか縮小しないため、
該セラミツク素子３，４およびシヤフト２のサイ
ズのバラツキの許容範囲は小さく、セラミツク素
子３，４とシヤフト２の均一なかみ合いを得るた
めの加工、組立等の製造技術は限界に近いものが
ある。
次にセンター素子１への電界付与手段に着目す
ると、円筒上素子の内外周面に電極を設けその肉
厚方向に電圧を印加し、印加方向と直角なる軸方
向にセンター素子１を伸縮せんとするものであ
り、これは素子の横効果歪を利用せんとするもの
である。一般に圧電セラミツクの性質として同一
電界強度のもとでは、横効果歪は縦効果歪の1/2
の大きさの関係が成立し、このことは特開昭49−
86816の明細書中でも詳しく述べられている。従
つて横効果歪を利用することは、縦効果歪を利用
する場合の２倍の電界強度を必要とすることにな
り効率が悪い、この欠点を解決するために、第２
図に示すように円筒状素子の両端面に電極２９を
構成し、縦効果歪を利用することも考えられる
が、前にも記したように両端面間距離は肉厚部分
の距離に比較して大きいため同一の電界強度を得
るにはより一層の高電圧を必要とする。従つてセ
ンター素子１の寸法も上に述べた印加電圧のほ
か、機械的強度、伸縮量等を勘案して定められ、
内径11mm、肉厚１mm、長さ25.4mmのセラミツク素
子に600Vの電圧を印加して2μの伸縮量の変化を
得ている。
ると、円筒上素子の内外周面に電極を設けその肉
厚方向に電圧を印加し、印加方向と直角なる軸方
向にセンター素子１を伸縮せんとするものであ
り、これは素子の横効果歪を利用せんとするもの
である。一般に圧電セラミツクの性質として同一
電界強度のもとでは、横効果歪は縦効果歪の1/2
の大きさの関係が成立し、このことは特開昭49−
86816の明細書中でも詳しく述べられている。従
つて横効果歪を利用することは、縦効果歪を利用
する場合の２倍の電界強度を必要とすることにな
り効率が悪い、この欠点を解決するために、第２
図に示すように円筒状素子の両端面に電極２９を
構成し、縦効果歪を利用することも考えられる
が、前にも記したように両端面間距離は肉厚部分
の距離に比較して大きいため同一の電界強度を得
るにはより一層の高電圧を必要とする。従つてセ
ンター素子１の寸法も上に述べた印加電圧のほ
か、機械的強度、伸縮量等を勘案して定められ、
内径11mm、肉厚１mm、長さ25.4mmのセラミツク素
子に600Vの電圧を印加して2μの伸縮量の変化を
得ている。
一方、セラミツク素子の印加電圧をさらに大き
くして、伸縮性を稼ぐことは、より高速で微動装
置を動作させる上で好ましくない。すなわち前に
記した微動装置の操作手順から判るように、微動
装置をより高速に動作させるためには、スイツチ
S1，S2，S3が高スピードで動作することが必要で
あり、トランジスタが用いられる。セラミツク素
子の印加電圧を大きくすることは、等価的に高電
圧で高スピードで動作するトランジスタの開発が
必要である。第３図ａおよびｂは電力用の合金形
接合トランジスタの構造図で３０はエミツタ、３
１はコレクタ、３２はベース、３３は半導体を示
す。ここではエミツタ３０、コレクタ３１の電流
面積をできるだけ大きくして、電流密度が過大に
ならないよう工夫されている。スイツチング速度
が早くなればなるほど、表皮効果の影響で、電極
表面の近傍しか電流が流れなくなるため、さらに
電極の表面積を大きくする工夫が必要である。従
つて高耐圧で高耐圧のトランジスタになればなる
ほど、半導体および電極の表面積も大きくなり、
低耐圧のものに比べて歩留りも悪く高価になる。
また複数個の低耐圧のトランジスタを用いて高電
圧を分割してスイツチングさせる方法もあるが、
デイレイの問題や各トランジスタのバランスの間
題を解決するための調整時間を必要とする。以上
述べた理由で、セラミツク素子の印加電圧をさら
に大きくして、伸縮量を稼ぐことは、より高速で
微動装置を稼ぐ上で好ましくなく、尺取虫型モー
タの廉価、小型化を計る上で大きな障害となつて
いる。
くして、伸縮性を稼ぐことは、より高速で微動装
置を動作させる上で好ましくない。すなわち前に
記した微動装置の操作手順から判るように、微動
装置をより高速に動作させるためには、スイツチ
S1，S2，S3が高スピードで動作することが必要で
あり、トランジスタが用いられる。セラミツク素
子の印加電圧を大きくすることは、等価的に高電
圧で高スピードで動作するトランジスタの開発が
必要である。第３図ａおよびｂは電力用の合金形
接合トランジスタの構造図で３０はエミツタ、３
１はコレクタ、３２はベース、３３は半導体を示
す。ここではエミツタ３０、コレクタ３１の電流
面積をできるだけ大きくして、電流密度が過大に
ならないよう工夫されている。スイツチング速度
が早くなればなるほど、表皮効果の影響で、電極
表面の近傍しか電流が流れなくなるため、さらに
電極の表面積を大きくする工夫が必要である。従
つて高耐圧で高耐圧のトランジスタになればなる
ほど、半導体および電極の表面積も大きくなり、
低耐圧のものに比べて歩留りも悪く高価になる。
また複数個の低耐圧のトランジスタを用いて高電
圧を分割してスイツチングさせる方法もあるが、
デイレイの問題や各トランジスタのバランスの間
題を解決するための調整時間を必要とする。以上
述べた理由で、セラミツク素子の印加電圧をさら
に大きくして、伸縮量を稼ぐことは、より高速で
微動装置を稼ぐ上で好ましくなく、尺取虫型モー
タの廉価、小型化を計る上で大きな障害となつて
いる。
（発明の目的）
本発明は上に述べたクランプ用素子およびセン
タ素子に積層型圧電素子を採用し、低電圧で駆動
できるようにした微動装置を提供するものであ
る。
タ素子に積層型圧電素子を採用し、低電圧で駆動
できるようにした微動装置を提供するものであ
る。
（発明の構成）
本発明は前記目的を達成するために、圧電逆効
果を呈する積層型圧電素子からなり、軸方向に伸
縮可能な第１の円筒状素子と、該第１の円筒状素
子内に電界を付与する手段と、該第１の円筒状素
子の円筒内を移動可能なシヤフトと、第１の円筒
状素子と結合部材を介して接続し、径方向に伸縮
して該シヤフトの外周面を保持、固定することが
可能な積層型圧電素子からなる第２の円筒状素子
と、該第２の円筒状素子内に電界を付与する手段
と、第１の円筒状素子に結合部材を介して接続
し、該第１の円筒状素子を格納固定するハウジン
グとを具備してなることを特徴とする積層型圧電
素子を利用した微動装置を得んとするものであ
る。
果を呈する積層型圧電素子からなり、軸方向に伸
縮可能な第１の円筒状素子と、該第１の円筒状素
子内に電界を付与する手段と、該第１の円筒状素
子の円筒内を移動可能なシヤフトと、第１の円筒
状素子と結合部材を介して接続し、径方向に伸縮
して該シヤフトの外周面を保持、固定することが
可能な積層型圧電素子からなる第２の円筒状素子
と、該第２の円筒状素子内に電界を付与する手段
と、第１の円筒状素子に結合部材を介して接続
し、該第１の円筒状素子を格納固定するハウジン
グとを具備してなることを特徴とする積層型圧電
素子を利用した微動装置を得んとするものであ
る。
（発明の構成に関する説明）
低電圧印加駆動による高歪発生を達成するため
に薄板状素子の厚み方向の表裏面に電極を設定
し、これを多数枚積層して一体化した様子に電圧
を並列に印加することにより、一層当りの電界強
度を大にして全体として高歪を採り出す積層型圧
電素子はよく知られており実用化もされている
が、各薄片をあまり薄くすることが出来ないた
め、それでも高い駆動電圧が必要である。薄板を
積層するのに接着剤を使用するため、生産性が悪
く、コスト高である。更に接着層が介在するため
に純粋な圧電素子としての一様な歪が採り出せな
い。寿命等の信頼性に欠ける。更に寸法が大きい
等の理由で電子部品用素子としては充分に満足の
出来るものではなかつた。しかし、電子通信学会
技術研究報告（US83−８）にて紹介された超小
形圧電セラミツク素子は、積層セラミツクコンデ
ンサの製造技術を応用することで、接着剤を使用
しないで圧電セラミツク板を積層一体化して上記
欠点を全て克服した画期的な積層型圧電素子であ
り、本発明はこの積層型圧電素子を利用し、低電
圧で駆動可能な微動装置を提供するものである。
に薄板状素子の厚み方向の表裏面に電極を設定
し、これを多数枚積層して一体化した様子に電圧
を並列に印加することにより、一層当りの電界強
度を大にして全体として高歪を採り出す積層型圧
電素子はよく知られており実用化もされている
が、各薄片をあまり薄くすることが出来ないた
め、それでも高い駆動電圧が必要である。薄板を
積層するのに接着剤を使用するため、生産性が悪
く、コスト高である。更に接着層が介在するため
に純粋な圧電素子としての一様な歪が採り出せな
い。寿命等の信頼性に欠ける。更に寸法が大きい
等の理由で電子部品用素子としては充分に満足の
出来るものではなかつた。しかし、電子通信学会
技術研究報告（US83−８）にて紹介された超小
形圧電セラミツク素子は、積層セラミツクコンデ
ンサの製造技術を応用することで、接着剤を使用
しないで圧電セラミツク板を積層一体化して上記
欠点を全て克服した画期的な積層型圧電素子であ
り、本発明はこの積層型圧電素子を利用し、低電
圧で駆動可能な微動装置を提供するものである。
（実施例）
以下、本発明を実施の一例に基いて詳細に説明
する。第４図は本発明による微動装置の概略図、
第５図は径方向断面図、第６図は本発明の装置に
使用する中空状積層型圧電素子の概略図である。
第４図、第５図、第６図に示した本発明の実施例
は、シヤフト９と、内外周面上に各々独立して被
着せしめられた電極を有し、シヤフトの外周面上
に各々距離を隔てて嵌着された積層型圧電素子か
らなる円筒状圧電素子１０，１１とこの円筒状素
子１０，１１のそれぞれの外周面上に接着固定さ
れた保持部材１２，１３と、この保持部材と端部
を接着固定され保持部材間で橋渡し態様に係合保
持される積層型圧電素子からなる中空状圧電素子
１４とこの中空状圧電素子をハウジング１５内に
格納保持するために介在する結合部材１６，１７
と一端を前記ハウジング１５に圧入固着され前記
シヤフト９の端部に圧入固着された案内部材１８
に設けられたＵ字型切込みを嵌着案内するＬ字形
棒部材１９と、前記３つの圧電素子に電圧を供給
するためのリード線群２０とケーブル２１と前記
ハウジング１５に裸子結合されるケース２２，２
３と前記シヤフトの一端に圧入固着され一端に対
象物を保持するための結合手段を有する棒状部材
２４とを含む。
する。第４図は本発明による微動装置の概略図、
第５図は径方向断面図、第６図は本発明の装置に
使用する中空状積層型圧電素子の概略図である。
第４図、第５図、第６図に示した本発明の実施例
は、シヤフト９と、内外周面上に各々独立して被
着せしめられた電極を有し、シヤフトの外周面上
に各々距離を隔てて嵌着された積層型圧電素子か
らなる円筒状圧電素子１０，１１とこの円筒状素
子１０，１１のそれぞれの外周面上に接着固定さ
れた保持部材１２，１３と、この保持部材と端部
を接着固定され保持部材間で橋渡し態様に係合保
持される積層型圧電素子からなる中空状圧電素子
１４とこの中空状圧電素子をハウジング１５内に
格納保持するために介在する結合部材１６，１７
と一端を前記ハウジング１５に圧入固着され前記
シヤフト９の端部に圧入固着された案内部材１８
に設けられたＵ字型切込みを嵌着案内するＬ字形
棒部材１９と、前記３つの圧電素子に電圧を供給
するためのリード線群２０とケーブル２１と前記
ハウジング１５に裸子結合されるケース２２，２
３と前記シヤフトの一端に圧入固着され一端に対
象物を保持するための結合手段を有する棒状部材
２４とを含む。
中空状積層型圧電素子１０，１１は第６図を参
照すると、多数の内部電極層２５がセラミツク内
部に層状に埋め込まれており、素子端面で露出し
ている。この露出している内部電極層を一層おき
に絶縁体２６で覆いこの上から外部電極２７，２
８が被着せしめられているため、各内部電極層は
互に電気的に並列に接続されることになる。また
これらの素子はその厚み方向に分極処理が施され
ているために、外部電極間に電圧が印加されると
その厚み方向に電圧の大きさに比例して伸びる。
この時径方向には縮み、この径方向の縮みでシヤ
フトを拘束する。積層型圧電素子の電極間隔は
100μなので従来の肉厚が１mmの圧電素子を用い
た場合の印加電圧600Vの1/10の電圧で内じ歪率
が得られる。また機械的強度およびシヤフトとの
均一なかみ合いを得るための容易さも従来の素子
とほとんど変わらない。従つて従来のクランプ素
子と内じ形状のクランプ素子を積層型圧電素子で
作成すれば従来の印加電圧の1/10の電圧で、従来
のクランプ素子と同程度の性能を得ることができ
る。一方センター素子の形状は従来のものと同じ
内径11mm、肉厚１mm、長さ25.4mmであるが、積層
型圧電素子の電極間隔は100μでありかつ縦効果
を利用しているため印加電圧が1/10になつても12
倍の伸縮量となり、尺取り虫型微動装置として用
いた場合高速で動作するメリツトがある。
照すると、多数の内部電極層２５がセラミツク内
部に層状に埋め込まれており、素子端面で露出し
ている。この露出している内部電極層を一層おき
に絶縁体２６で覆いこの上から外部電極２７，２
８が被着せしめられているため、各内部電極層は
互に電気的に並列に接続されることになる。また
これらの素子はその厚み方向に分極処理が施され
ているために、外部電極間に電圧が印加されると
その厚み方向に電圧の大きさに比例して伸びる。
この時径方向には縮み、この径方向の縮みでシヤ
フトを拘束する。積層型圧電素子の電極間隔は
100μなので従来の肉厚が１mmの圧電素子を用い
た場合の印加電圧600Vの1/10の電圧で内じ歪率
が得られる。また機械的強度およびシヤフトとの
均一なかみ合いを得るための容易さも従来の素子
とほとんど変わらない。従つて従来のクランプ素
子と内じ形状のクランプ素子を積層型圧電素子で
作成すれば従来の印加電圧の1/10の電圧で、従来
のクランプ素子と同程度の性能を得ることができ
る。一方センター素子の形状は従来のものと同じ
内径11mm、肉厚１mm、長さ25.4mmであるが、積層
型圧電素子の電極間隔は100μでありかつ縦効果
を利用しているため印加電圧が1/10になつても12
倍の伸縮量となり、尺取り虫型微動装置として用
いた場合高速で動作するメリツトがある。
本発明による微動装置では、サブミクロンレベ
ルの極めて微小な変位置を精度よく生じせしめる
必要から少なくとも直接移動に関与する部材、例
えばシヤフト９、保持部材１２，１３および結合
部材１６，１７は好ましくは圧電素子１４および
積層型１０，１１と同等あるいは近似の低熱膨張
係数を有するセラミツク材料がよい。また上記３
種類の部材は、直接電極に接するため、少なくと
もその表面は非導電性材料であることが必要であ
り、加えてシヤフト９は円筒状圧電素子１０，１
１の収縮力を受けまた摺動する部材であることか
ら、やはり前記セラミツク材料で構成することが
好ましい。円筒状素子１０，１１は、電圧の印加
状態を解けば元の形状、寸法に復帰する。電圧を
印加していない状態での、シヤフト外周面と素子
内周面の間隔は、ラシアルガタの防止および素子
の収縮に伴うグリツプカを考慮してほぼゼロ嵌合
になるよう各寸法を設定すればよい。保持部材１
２ａ，１２ｂ，１２ｃは、扇状形状（第５図参
照、１３も同様）を有し、円筒状圧電素子１０，
１１のそれぞれの外周面上に120゜づつ隔てて接着
固定され、円筒状圧電素子１４をその端部で接着
保持する。結合部材１６，１７は前記圧電素子１
４の軸方向中央の外周面にそれぞれ180゜隔てて接
着固定され、自らはハウジング１５の内部に設け
られた段差の肩部で位置決めされ接着固定され
る。棒状部材２４は対象物との結合手段を有し、
対象物に力を伝達し、位置決めするという機能
上、低熱膨張係数を有する金属部材が好ましい。
Ｌ字形棒状部材１９はシヤフト９の回転防止機能
を有する。
ルの極めて微小な変位置を精度よく生じせしめる
必要から少なくとも直接移動に関与する部材、例
えばシヤフト９、保持部材１２，１３および結合
部材１６，１７は好ましくは圧電素子１４および
積層型１０，１１と同等あるいは近似の低熱膨張
係数を有するセラミツク材料がよい。また上記３
種類の部材は、直接電極に接するため、少なくと
もその表面は非導電性材料であることが必要であ
り、加えてシヤフト９は円筒状圧電素子１０，１
１の収縮力を受けまた摺動する部材であることか
ら、やはり前記セラミツク材料で構成することが
好ましい。円筒状素子１０，１１は、電圧の印加
状態を解けば元の形状、寸法に復帰する。電圧を
印加していない状態での、シヤフト外周面と素子
内周面の間隔は、ラシアルガタの防止および素子
の収縮に伴うグリツプカを考慮してほぼゼロ嵌合
になるよう各寸法を設定すればよい。保持部材１
２ａ，１２ｂ，１２ｃは、扇状形状（第５図参
照、１３も同様）を有し、円筒状圧電素子１０，
１１のそれぞれの外周面上に120゜づつ隔てて接着
固定され、円筒状圧電素子１４をその端部で接着
保持する。結合部材１６，１７は前記圧電素子１
４の軸方向中央の外周面にそれぞれ180゜隔てて接
着固定され、自らはハウジング１５の内部に設け
られた段差の肩部で位置決めされ接着固定され
る。棒状部材２４は対象物との結合手段を有し、
対象物に力を伝達し、位置決めするという機能
上、低熱膨張係数を有する金属部材が好ましい。
Ｌ字形棒状部材１９はシヤフト９の回転防止機能
を有する。
本発明による微動装置の動作シーケンスは従来
技術の項で述べたものと相違なく、第１図のスイ
ツチS1，S2およびS3は耐圧70Vのトランジスタが
用いられ、コンピユータ制御されている。本実施
例では電極間隔が100μの積層圧電素子を用いた
が、電極間隔がさらに小さい積層型圧電素子を用
いてさらに低電圧駆動することも可能である。
技術の項で述べたものと相違なく、第１図のスイ
ツチS1，S2およびS3は耐圧70Vのトランジスタが
用いられ、コンピユータ制御されている。本実施
例では電極間隔が100μの積層圧電素子を用いた
が、電極間隔がさらに小さい積層型圧電素子を用
いてさらに低電圧駆動することも可能である。
（発明の効果）
本発明は以上説明したように、クランプ作用を
する素子に小形高性能な積層型圧電素子を採用し
た構成により (1) 低電圧駆動でかつ高スピード化が可能であ
る。
する素子に小形高性能な積層型圧電素子を採用し
た構成により (1) 低電圧駆動でかつ高スピード化が可能であ
る。
(2) 一体焼成タイプの積層素子のため、量産性、
信頼性が高い。
信頼性が高い。
(3) 上記理由により装着、駆動回路の小型化、コ
ンパクト化が可能である。
ンパクト化が可能である。
等の効果があり、その経済的、機能的、信頼性的
波及効果は甚大である。
波及効果は甚大である。
第１図は尺取虫型微動装置を説明するための構
成図、第２図は縦来例において縦効果を利用せん
とした場合の伸縮素子の斜視図、第３図は電力用
の合金形接合トランジスタの構成図、第４図は本
発明の実施例を示す微動装置の側面断面図、第５
図は同径方向断面図、第６図は本発明に使用され
る積層型圧電素子の断面概略図である。 １，３，４……円筒状圧電素子、２，９……シ
ヤフト、６，１５……ハウジング、７，１６，１
７……結合部材、７，８，１２，１３……保持部
材、１０，１１，１４……中空状積層型圧電素
子、２０……リード線群、２１……ケーブル、２
２，２３……ケース、２４……棒状部材、２５…
…内部電極層、２６……絶縁体、２７，２８……
外部電極、２９……電極、３０……エミツタ、３
１……コレクタ、３２……ベース、３３……半導
体。
成図、第２図は縦来例において縦効果を利用せん
とした場合の伸縮素子の斜視図、第３図は電力用
の合金形接合トランジスタの構成図、第４図は本
発明の実施例を示す微動装置の側面断面図、第５
図は同径方向断面図、第６図は本発明に使用され
る積層型圧電素子の断面概略図である。 １，３，４……円筒状圧電素子、２，９……シ
ヤフト、６，１５……ハウジング、７，１６，１
７……結合部材、７，８，１２，１３……保持部
材、１０，１１，１４……中空状積層型圧電素
子、２０……リード線群、２１……ケーブル、２
２，２３……ケース、２４……棒状部材、２５…
…内部電極層、２６……絶縁体、２７，２８……
外部電極、２９……電極、３０……エミツタ、３
１……コレクタ、３２……ベース、３３……半導
体。
Claims (1)
- １ 圧電逆効果を呈する積層圧電素子からなり、
軸方向に伸縮可能な第１の円筒状素子と、該第１
の円筒状素子に電界を付与する手段と、該第１の
円筒状素子の円筒内を移動可能なシヤフトと、第
１の円筒状素子と結合部材を介して接続し、径方
向に伸縮して該シヤフトの外周面を保持、固定す
ることが可能な積層圧電素子からなる第２の円筒
状素子と、該第２の円筒状素子内に電界を付与す
る手段と、第１の円筒状素子に結合部材を介して
接続し、該第１の円筒状素子を格納固定するハウ
ジングとを具備してなることを特徴とする積層型
圧電素子を利用した微動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59076784A JPS60219972A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 積層型圧電素子を利用した微動装置 |
| US06/662,881 US4570096A (en) | 1983-10-27 | 1984-10-19 | Electromechanical translation device comprising an electrostrictive driver of a stacked ceramic capacitor type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59076784A JPS60219972A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 積層型圧電素子を利用した微動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60219972A JPS60219972A (ja) | 1985-11-02 |
| JPH0522473B2 true JPH0522473B2 (ja) | 1993-03-29 |
Family
ID=13615225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59076784A Granted JPS60219972A (ja) | 1983-10-27 | 1984-04-17 | 積層型圧電素子を利用した微動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60219972A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5017820A (en) * | 1990-04-23 | 1991-05-21 | Rockwell International Corporation | Piezoelectric rotary union system |
| CA2039546A1 (en) * | 1990-04-27 | 1991-10-28 | Gordon Walter Culp | Robotic articulation |
| US5068566A (en) * | 1990-06-04 | 1991-11-26 | Rockwell International Corporation | Electric traction motor |
-
1984
- 1984-04-17 JP JP59076784A patent/JPS60219972A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60219972A (ja) | 1985-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4570096A (en) | Electromechanical translation device comprising an electrostrictive driver of a stacked ceramic capacitor type | |
| US6046526A (en) | Production method of laminated piezoelectric device and polarization method thereof and vibration wave driven motor | |
| US3585416A (en) | Photopiezoelectric transducer | |
| US6208065B1 (en) | Piezoelectric transducer and actuator using said piezoelectric transducer | |
| US5208506A (en) | Laminated piezoelectric actuator | |
| CN111313747B (zh) | 一种多层陶瓷共烧压电驱动器、压电马达及其制备方法 | |
| JP3709847B2 (ja) | 静電型アクチュエータ | |
| US7705514B2 (en) | Bi-directional actuator utilizing both attractive and repulsive electrostatic forces | |
| JPH04253382A (ja) | 電歪効果素子 | |
| EP0319038B1 (en) | Sealing structure of an electrostrictive element | |
| JPH0522473B2 (ja) | ||
| JPH0522474B2 (ja) | ||
| JPS59177979A (ja) | 圧電アクチユエ−タ | |
| JPH02291184A (ja) | 積層形アクチュエータ | |
| JPH0524749B2 (ja) | ||
| JPH0677550A (ja) | 積層圧電素子及びその製造方法並びに分極処理方法、及び超音波モータ | |
| Shutov et al. | Electrostatic actuators with long range translation | |
| JPS6378582A (ja) | 電気機械変換素子 | |
| JPH0786652A (ja) | 積層型電気・歪変換素子 | |
| JPS60209285A (ja) | 圧電体振動発生器 | |
| JPH0197583A (ja) | 圧電セラミック把握装置 | |
| JPH0334871B2 (ja) | ||
| JP2533861B2 (ja) | 圧電アクチユエ−タ | |
| JPS6127689A (ja) | 円筒状圧電セラミツク素子 | |
| JPH0746908B2 (ja) | 位置決め装置 |