JPH0526433B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は切削工具、顕微鏡の標本等名種機器の
部材を高精度をもつて移動させる作動装置に関す
る。

「従来技術」 電圧の印加によつて軸線方向に伸長する積層さ
れた圧電素子からなり、電圧の印加を受けて被駆
動体の方向に伸長する直進用電体と、該直進用圧
電体の両端面にこれと直角方向に固定され、電圧
の印加を受けて同方向に伸長して外周のケースの
底面に圧接する後方及び前方の一対の圧電体とに
よつて側面がＨ型を呈する直進型圧電モータ（以
下、圧電モータという）が、リニアステツプモー
タとして特開昭55−100059号公報（特願昭54−
8322号公報）において開示されている。

「発明が解決しようとする問題点」 上記の特開昭55−100059号公報に開示された圧
電モータは、この後の実施例において詳述するよ
うにＨ型に結合された３群の各圧電体に順次信号
電圧を印加して被駆動体に向けて全体を移動させ
るものであるが間欠的に停止時間を生じるので、
例えば切削工具の駆動体として使用するとは該停
止時間に対応する段座が切削面に形成される問題
があつた。

「問題点を解決するための手段」 上記のＨ型に結合された３群の圧電体からなる
２組の圧電モータを同一駆動方向に連結し、第１
（前段）の圧電モータが停止するとき第２（次段）
の圧電モータが進行し、前段の圧電モータが進行
するときに後段の圧電モータを進行させることに
よつて被駆動体を停止させることなく連続的に進
行させることに成功した。

「実施例」 第１図においてM₁及びM₂は、ともに直進用圧
電体１ａ後端及び前端に一対の後方及び前方のク
ランプ用圧電体１ｂ，１ｃを、正面が長方形、側
面がＨ型を呈するよう組付けた第１及び第２の圧
電モータを示し、上記の直進用圧電体１ａはチタ
ン酸鉛系化合物等の薄板からなり、両主表面に銀
焼付等による金属化電極面（図示省略）を設け、
分極された環状の圧電素子１１を燐青銅等の薄板
からなる電極板１２を介して機械的には直列、電
気的には並列に、ここでは両側端圧電素子の外端
を負極性側として各電極板１２から伸びる導線
（図示省略）によつて積層、接続し、これらの積
層体の中心孔を絶縁状態で挿通する締付ボルト１
３によつて一対の端板１４ａ，１５ａの中央の座
面１４１ａ，１５１ａに締着してなるが、該端板
１４ａ，１５ａは積層された圧電素子１１の外径
と略々等しいか、それよりも僅かに大きい辺の方
形の上記座面１４１ａ，１５１ａと、該座面から
締付ボルト１３と直角にシリンダ２の貫通孔２１
の長軸方向に伸びるそれぞれ１対の細長い台座１
４２ａ，１４２ａと１５２ａ，１５２ａとからな
り、好ましくは螺合側と反対の座面、図面では１
５１ａ側に穿設された凹部１５１a′内に収納する
締付ボルトの頭部１３１と該凹部１５１a′の底面
の間に、上記圧電素子１１と電極板１２の積層体
の印加された電圧による伸びを該締付ボルト１３
によつて妨げないようにばね１６を挿入する。

次に側面がＨ型を呈するよう上記の直進用圧電
体１ａの後端に配される後方のクランプ用の圧電
体１ｂ及び前端に配される前方の圧電体１ｃは、
ともに直進用圧電体１ａと同様、両主表面に金属
化電極面を形成し、分極された環状の圧電素子１
１及び１１を電極板１２及び１２を介して機械的
には直列、電気的には並列に積層、接続し、これ
らの積層体の中心孔を絶縁的に挿通する締付ボル
ト１３及び１３によつて該積層体の外径と等しい
か、僅かに大きい辺の方形からなる一対の端板１
４ｂ，１５ｂ及び１４ｃ，１５ｃに締着し、好ま
しくは外周面に常法にしたがつて絶縁性塗料の薄
層（いずれも図示省略）を形成してなるが、これ
らの端板１４ｂ，１５ｂ及び１４ｃ，１５ｃは上
記直進用圧電体１ａの端板１４ａ，１５ａから上
下の方向にそれぞれ伸びる台座１４２ａ，１４２
ａ及び１５２ａ，１５２ａにボルト締め１７及び
１７等によつてＨ型の側面を呈するように接合さ
れる。しかしてこれらのボルト締め１７，１７は
後方及び前方のクランプ用圧電体１ｂと１ｃのそ
れぞれ上記圧電素子１１の積層体が電圧を受けて
伸びるとき、その伸びを妨げないようにそれら端
板１４ｂ，１５ｂ及び１４ｃ，１５ｃのいずれか
一方、ここでは下方の１４ｂ及び１４ｃ側のみと
し、他方の端板１５ｂ及び１５ｃは単に直進用圧
電体１ａの端面の台座１４２ａ，１５２ａと摺動
自由に密接せしめるとともに、前と同様該端板１
５ｂ，１５ｃに穿設した凹部１５b′，１５c′の底
面と上記締付ボルト１３及び１３の頭部１３１及
び１３１との間にばね１６及び１６を挿入し、こ
れら側面がＨ型を呈する直進用圧電体１ａと一対
のクランプ用圧電体１ｂ，１ｃの組付体は、該組
付体の細長い正面の形状に対応し、該クランプ用
圧電体１ｂ，１ｃが常時は自由に摺動し、電圧を
受けて軸方向に伸びたときにおいてそれらの端板
１４ｂ，１５ｂ及び１４ｃ，１５ｃの端面がそれ
ぞれ対向する底面２１１，２１１に圧接、固着し
て摺動を不可能とする長方形状の貫通孔２１を有
するシリンダ２内に収納し、かつ前方のクランプ
用圧電体１ｃの前面には後方のクランプ用圧電体
１ｂに接合した直進用圧電体１ａの後方の端板１
４ａと同様に基板３を締付ボルト１７によつて装
着し、作動桿４を突設する。

このように組付けた第１の直進型圧電モータ
M₁と第２の直進型圧電モータM₂を第２図のよう
に連結しう工具台Ｔの如き被駆動体に接続する。
なお、図において第２の直進型圧電モータM₂は
スライダＳの上に載置したが、このスライダＳを
省略して直接、第１と第２の圧電モータM₁とM₂
を連結してもよい。

「作用」 いま、第１の圧電モータM₁の直進用圧電体１
ａ及び一対のクランプ用圧電体１ｂ，１ｃの３群
の作動前の状態から、 (イ) 後方のクランプ用圧電体１ｂに直流電圧（以
下、電圧という）を印加して垂直方向に伸長さ
せ、両端の端板１４ｂ，１５ｂをシリンダ２の
貫通孔の底面２１１，２１１に圧接、固定す
る。

(ロ) この状態を保持して直進用圧電体１ａに電圧
を印加し、上記後方のクランプ用圧電体１ｂの
端板１４ｂ，１５ｂに当接、固定する端板１４
ａを基盤として水平方向に伸長させて反対側の
端板１５ａと当接、固定する端板１４ｃ，１５
ｃを具えた前方のクランプ用圧電体１ｃ及び該
圧電体から基板３を介して伸びる作動桿４を前
方に伸長させる。

(ハ) この状態において、前方のクランプ用圧電体
１ｃに対して電圧を印加し、垂直方向に伸長さ
せ、両端の端板１４ｃ，１５ｃを上記(イ)と同様
にシリンダの貫通孔２１の底面２１１，２１１
に圧接、固定させる。

この状態はシリンダの貫通孔２１内において直
進用圧電対１ａが伸長した状態で、同じく伸長し
てシリンダの貫通孔２１の底面２１１，２１１に
圧接、固定した後方及び前方のクランプ用圧電体
１ｂ及び１ｃに固定される。

(ニ) このように３群の圧電体１ａ，１ｂ及び１ｃ
の全部が伸長している状態から、後方のクラン
プ用圧電体１ｂに対する印加電圧を解除、その
全長を復元、短縮してシリンダの貫通孔２１か
ら釈放する。

(ホ) 次に直進用圧電体１ａに対する印加電圧を解
除、その全長を復元、短縮して前にシリンダの
貫通孔２１から釈放した後方のクランプ用圧電
体１ｂとともに、前方の固定されたクランプ用
圧電体１ｃの方向に引寄せる。

(ヘ) 最後に前方のクランプ用圧電体１ａに対する
印加電圧を解除、該圧電体１ｃをシリンダの貫
通孔２１から解放して最初作動前の状態に戻
る。

この(イ)〜(ヘ)からなる工程を１サイクルとして最
初の状態から、圧電体１ａ，１ｂ及び１ｃの３者
はＨ型に組付けられたまま、直進用圧電体１ａの
伸長分ｄだけ前方に移動する。この状態を第３図
イ〜ヘに示す。

なお、上記の(イ)〜(ヘ)の工程は例えば(イ)と(ロ)、
(ニ)
と(ホ)を一工程とすることができ、電圧印加順序も
上記実施例に限定されることなく変更が可能であ
る。

しかして、上記(イ)〜(ヘ)工程を繰返すことによつ
て第４図Ａのよう、時間とともに変位量（移動寸
法を増大するが、上記の工程中、時間帯(ニ)におい
ては変位せず、間欠運動となり、これが前に述べ
た圧電モータにおいて避けられない欠点となる
が、本考案においては上記M₁と同様の時間−変
位量を呈する第２の圧電モータM₂を上記の第１
の圧電モータM₁と機械的直列に連結し、該第４
図Ａにおける変位しない時間帯(ニ)を第４図Ｂにお
ける変位する時間帯(ロ)′によつて補償するように
各圧電体に対して電圧を印加することにより、第
１及び第２の圧電モータM₁及びM₂の時間−変位
量を第４Ｃのように直線化する。

「発明の効果」 上記の構成からなる本発明の圧電モータの作動
装置は、間欠的の運動がなく、直線的、連続的に
移動するので各種精密機器類の微動送り装置とし
て著効を奏する。また、移動速度も実施例におい
ては説明を単純化するため、第４図Ａ及びＢの工
程(イ)〜(ハ)及び(イ)′〜(ハ)′の変位時間と同じく(
ハ)〜(ヘ)
及び(ハ)′〜(ヘ)′の変位しない間欠時間を等しくし、
同図Ｃのように変位速度を２倍としたが、これら
の変位時間を大きく、変位しない時間を小さくす
るように各圧電体に対する電圧印加時間を設定す
ることによつて変位速度を更に大きくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは、本発明において使用する直進型圧
電モータの基本的態様を示す側断面図、第１図Ｂ
は第１図Ａのイ−イ線に沿う断面図、第２図は本
考案の直進型圧電モータの作動装置を示す一部を
切欠した側面図、第３図イ〜ヘは該直進型圧電モ
ータの作動装置の作動状態を示す各工程の説明
図、また第４図は直進型圧電モータの時間と変位
量の関係を示す線図で、第４図Ａは第１の圧電モ
ータ、第４図Ｂは第２の圧電モータのそれぞれ単
独の場合、第４図Ｃは第１及び第２の圧電モータ
を連結した本発明の作動装置の場合である。 １１……圧電素子、１ａ……直進用圧電体、１
ｂ……後方のクランプ用圧電体、１ｃ……前方の
クランプ用圧電体、M₁……第１の直進型圧電モ
ータ、M₂……第２の直進型圧電モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダ２内に収納され、電圧の印加によつ
   て軸線方向に伸長する積層された複数の圧電素子
   １１からなり、被駆動体の方向に作動する直進用
   圧電体１ａと、該直進用圧電体の両端面にこれと
   直角方向にＨ型の側面を呈して固定されて同方向
   に作動する後方及び前方のクランプ用圧電体１ｂ
   及び１ｃとからなり、これら３群の圧電体に対し
   て交互に印加された電圧によつて前進と停止を繰
   返しながら進行する第１及び第２の直進型圧電モ
   ータの２組M₁及びM₂を、一方が停止するとき他
   方が進行するように連結したことを特徴とする直
   進型圧電モータの作動装置。