JPH05305574A - 圧電クランプ機構 - Google Patents
圧電クランプ機構Info
- Publication number
- JPH05305574A JPH05305574A JP4095114A JP9511492A JPH05305574A JP H05305574 A JPH05305574 A JP H05305574A JP 4095114 A JP4095114 A JP 4095114A JP 9511492 A JP9511492 A JP 9511492A JP H05305574 A JPH05305574 A JP H05305574A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- beams
- displacement
- lever arms
- piezoelectric
- Prior art date
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- Withdrawn
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
- H10W72/07502—Connecting or disconnecting of bond wires using an auxiliary member
Landscapes
- Gripping Jigs, Holding Jigs, And Positioning Jigs (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】エネルギー変換効率を高め、しかもクランプ圧
力を大きくかつ安定させ、さらにクランプ圧力と触手の
変位量の微細な調整ができる圧電クランプ機構を提供す
る。 【構成】取付基板５の両側面にそれぞれ第１ヒンジ４
ａ，４ｂを介してレバーアーム３ａ，３ｂを取り付け、
このレバーアーム３ａ，３ｂの一端間には圧電素子１を
第２のヒンジ２ａ，２ｂを介して取り付け、他端間には
一対の梁６ａ，６ｂを渡して固定し、この梁６ａ，６ｂ
の中間部にはそれぞれの梁と直角方向に長片の触手８
ａ，８ｂを設け、圧電素子１の変位により第１ヒンジ４
ａ，４ｂを支点として梁６ａ，６ｂに座屈を生じさせる
と同時に、触手８ａ，８ｂの先端に生ずる拡大クランプ
力により試料をクランプする。
力を大きくかつ安定させ、さらにクランプ圧力と触手の
変位量の微細な調整ができる圧電クランプ機構を提供す
る。 【構成】取付基板５の両側面にそれぞれ第１ヒンジ４
ａ，４ｂを介してレバーアーム３ａ，３ｂを取り付け、
このレバーアーム３ａ，３ｂの一端間には圧電素子１を
第２のヒンジ２ａ，２ｂを介して取り付け、他端間には
一対の梁６ａ，６ｂを渡して固定し、この梁６ａ，６ｂ
の中間部にはそれぞれの梁と直角方向に長片の触手８
ａ，８ｂを設け、圧電素子１の変位により第１ヒンジ４
ａ，４ｂを支点として梁６ａ，６ｂに座屈を生じさせる
と同時に、触手８ａ，８ｂの先端に生ずる拡大クランプ
力により試料をクランプする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電クランプ機構に関
し、特に圧電素子変位拡大機構を備え圧電素子に電圧を
印加した時に生ずる梁の変位を利用してクランプを行う
ようにした圧電クランプ機構に関する。
し、特に圧電素子変位拡大機構を備え圧電素子に電圧を
印加した時に生ずる梁の変位を利用してクランプを行う
ようにした圧電クランプ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電クランプ機構は、図３の側面
図に示すように、クランプ部を弾性薄板９で構成すると
ともにこの弾性薄板９にバイモルフ型圧電素子１０を貼
着し、このクランプ部をＵ字型のグリップ１１の先端に
それぞれ固定している（例えば、特開平１−３２１１７
０号公報）。
図に示すように、クランプ部を弾性薄板９で構成すると
ともにこの弾性薄板９にバイモルフ型圧電素子１０を貼
着し、このクランプ部をＵ字型のグリップ１１の先端に
それぞれ固定している（例えば、特開平１−３２１１７
０号公報）。
【０００３】前記バイモルフ型圧電素子１０に電圧が印
加されると、バイモルフ型圧電素子１０は圧電横効果に
より湾曲し、それに伴いバイモルフ型圧電素子１０が貼
着されている２つの弾性薄板９もそれぞれの先端が近づ
くようにたわみ、クランプが行える。
加されると、バイモルフ型圧電素子１０は圧電横効果に
より湾曲し、それに伴いバイモルフ型圧電素子１０が貼
着されている２つの弾性薄板９もそれぞれの先端が近づ
くようにたわみ、クランプが行える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来の圧電クラン
プ機構では、手作業に適したＵ字型機構を備えてはいる
が駆動源にバイモルフ型圧電素子を用いているため、次
のような欠点がある。 （１）バイモルフ型圧電素子に電圧を印加すると、バイ
モルフ型圧電素子を構成する２枚の圧電素子の伸縮によ
るバイモルフ型圧電素子の湾曲に要する電気エネルギー
の機械エネルギーへのエネルギー変換効率が１０００ｅ
ｒｇ（エルグ）前後と低い。 （２）バイモルフ型圧電素子の発生力が５０ｇ前後と小
さい為、Ｕ字型機構では弾性薄板先端のクランプ力も小
さい。 （３）さらにバイモルフ型圧電素子の変位の経時変化が
大きい為、微細な変位量の調整ができず、それに伴って
クランプ力の安定性が悪い。
プ機構では、手作業に適したＵ字型機構を備えてはいる
が駆動源にバイモルフ型圧電素子を用いているため、次
のような欠点がある。 （１）バイモルフ型圧電素子に電圧を印加すると、バイ
モルフ型圧電素子を構成する２枚の圧電素子の伸縮によ
るバイモルフ型圧電素子の湾曲に要する電気エネルギー
の機械エネルギーへのエネルギー変換効率が１０００ｅ
ｒｇ（エルグ）前後と低い。 （２）バイモルフ型圧電素子の発生力が５０ｇ前後と小
さい為、Ｕ字型機構では弾性薄板先端のクランプ力も小
さい。 （３）さらにバイモルフ型圧電素子の変位の経時変化が
大きい為、微細な変位量の調整ができず、それに伴って
クランプ力の安定性が悪い。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のクランプ機構
は、取付基板の両側面にそれぞれヒンジを介してレバー
アームを取り付け、この２本のレバーアームの一端間に
は圧電素子を取り付け、他端間には一対の梁を渡して固
定し、それぞれの梁の中間部には梁と直角方向に触手と
なる長片を設け、前記圧電素子の変位により前記ヒンジ
を支点として梁に座屈を生じさせると同時に、触手の先
端に生ずる拡大クランプ力により試料をクランプする圧
電素子変位拡大機構を備えている。
は、取付基板の両側面にそれぞれヒンジを介してレバー
アームを取り付け、この２本のレバーアームの一端間に
は圧電素子を取り付け、他端間には一対の梁を渡して固
定し、それぞれの梁の中間部には梁と直角方向に触手と
なる長片を設け、前記圧電素子の変位により前記ヒンジ
を支点として梁に座屈を生じさせると同時に、触手の先
端に生ずる拡大クランプ力により試料をクランプする圧
電素子変位拡大機構を備えている。
【０００６】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の第１の実施例の斜視図である。
る。図１は本発明の第１の実施例の斜視図である。
【０００７】圧電素子１の両端は、エポキシ樹脂などの
接着剤で圧電素子１の変位を伝達する手段としての細く
くびれたＴ字状の第２ヒンジ２ａ，２ｂの平端面に接続
されている。第２ヒンジ２ａ，２ｂはレバーアーム３
ａ，３ｂに接続され、各々のレバーアーム３ａ，３ｂは
変位伝達手段としての梃子の支点にあたる細くくびれた
第１ヒンジ４ａ，４ｂに接続されている。また、第１ヒ
ンジ４ａ，４ｂは取付基板５の両側面に接続されてい
る。
接着剤で圧電素子１の変位を伝達する手段としての細く
くびれたＴ字状の第２ヒンジ２ａ，２ｂの平端面に接続
されている。第２ヒンジ２ａ，２ｂはレバーアーム３
ａ，３ｂに接続され、各々のレバーアーム３ａ，３ｂは
変位伝達手段としての梃子の支点にあたる細くくびれた
第１ヒンジ４ａ，４ｂに接続されている。また、第１ヒ
ンジ４ａ，４ｂは取付基板５の両側面に接続されてい
る。
【０００８】第１ヒンジ４ａ，４ｂ，第２ヒンジ２ａ，
２ｂ，レバーアーム３ａ，３ｂおよび取付基板５とから
なる拡大機構部品は、ＳＵＳ３０４材，４２Ｎｉ−Ｆｅ
合金材などの高剛性の材料を用いて一体構造で製作して
いる。レバーアーム３ａ，３ｂの先端には、りん青銅な
どのばね性を有する金属材料をプレス打ち抜き及び曲げ
加工で製造された梁６ａ，６ｂが２個、レバーアーム３
ａ，３ｂを挟むようにしてリベット７によって接続され
ている。この梁６ａ，６ｂは予め矢印Ａ方向に湾曲形成
されている。また梁６ａ，６ｂの中央部には、梁の軸方
向と垂直でかつ梁の出力方向と垂直な方向に長片の触手
８ａ，８ｂが備えられている。それぞれの触手８ａ，８
ｂは梁６ａ，６ｂと一体に形成され、かつ同じ長さで、
その先端は一定の間隔をおいて離れている。
２ｂ，レバーアーム３ａ，３ｂおよび取付基板５とから
なる拡大機構部品は、ＳＵＳ３０４材，４２Ｎｉ−Ｆｅ
合金材などの高剛性の材料を用いて一体構造で製作して
いる。レバーアーム３ａ，３ｂの先端には、りん青銅な
どのばね性を有する金属材料をプレス打ち抜き及び曲げ
加工で製造された梁６ａ，６ｂが２個、レバーアーム３
ａ，３ｂを挟むようにしてリベット７によって接続され
ている。この梁６ａ，６ｂは予め矢印Ａ方向に湾曲形成
されている。また梁６ａ，６ｂの中央部には、梁の軸方
向と垂直でかつ梁の出力方向と垂直な方向に長片の触手
８ａ，８ｂが備えられている。それぞれの触手８ａ，８
ｂは梁６ａ，６ｂと一体に形成され、かつ同じ長さで、
その先端は一定の間隔をおいて離れている。
【０００９】このように構成された圧電クランプ機構に
おいて、圧電素子１として積層型圧電素子を使用し、こ
の圧電素子１に電圧を印加すると、圧電素子１の変位は
第２ヒンジ２ａ，２ｂを介して各々レバーアーム３ａ，
３ｂに伝えられ、レバーアーム３ａ，３ｂは第１ヒンジ
４ａ，４ｂを支点として梃子の原理にてレバーアーム３
ａ，３ｂの先端で変位が拡大される。
おいて、圧電素子１として積層型圧電素子を使用し、こ
の圧電素子１に電圧を印加すると、圧電素子１の変位は
第２ヒンジ２ａ，２ｂを介して各々レバーアーム３ａ，
３ｂに伝えられ、レバーアーム３ａ，３ｂは第１ヒンジ
４ａ，４ｂを支点として梃子の原理にてレバーアーム３
ａ，３ｂの先端で変位が拡大される。
【００１０】しかるにレバーアーム３ａ，３ｂにより挟
持された２個の梁６ａ，６ｂの両端には軸方向の変位が
伝えられ、梁６ａ，６ｂの中央は周知の座屈理論により
矢印Ａの方向に変位する。
持された２個の梁６ａ，６ｂの両端には軸方向の変位が
伝えられ、梁６ａ，６ｂの中央は周知の座屈理論により
矢印Ａの方向に変位する。
【００１１】そして、梁６ａ，６ｂにつながる触手８
ａ，８ｂの先端は互いに近づくように変位する。以上の
動作によって、二つの触手の先端の間に試料を置いて電
圧を印加することによって、試料をクランプすることが
出来る。
ａ，８ｂの先端は互いに近づくように変位する。以上の
動作によって、二つの触手の先端の間に試料を置いて電
圧を印加することによって、試料をクランプすることが
出来る。
【００１２】本実施例においては、変位量７μｍ，発生
力３４ｋｇ（６０Ｖ印加時）の特性を持つ積層型圧電素
子を駆動源として、２７倍の拡大率の拡大機構を製作す
ると、触手の変位量１９０μｍ、クランプ力３９０ｇ
（測定値）を発生することが可能であり、この変位量と
クランプ力からエネルギー効率は計算上３６３０ｅｒｇ
になる。また、圧電素子に印加する電圧（０〜１５０
Ｖ）と発生力とは比例関係にあるため、圧電素子に印加
する電圧を制御することによって、触手の変位量とクラ
ンプ力を微細に調整することが可能である。また、取付
基板５を利用してロボットハンドに取り付けて使用する
ことも可能である。
力３４ｋｇ（６０Ｖ印加時）の特性を持つ積層型圧電素
子を駆動源として、２７倍の拡大率の拡大機構を製作す
ると、触手の変位量１９０μｍ、クランプ力３９０ｇ
（測定値）を発生することが可能であり、この変位量と
クランプ力からエネルギー効率は計算上３６３０ｅｒｇ
になる。また、圧電素子に印加する電圧（０〜１５０
Ｖ）と発生力とは比例関係にあるため、圧電素子に印加
する電圧を制御することによって、触手の変位量とクラ
ンプ力を微細に調整することが可能である。また、取付
基板５を利用してロボットハンドに取り付けて使用する
ことも可能である。
【００１３】図２は本発明の第２の実施例の圧電クラン
プ機構の斜視図である。本実施例は梁６ａ，６ｂの曲げ
方向が第１の実施例と正反対で矢印Ａ方向に湾曲してお
り、また梁６ａ，６ｂにつながる触手８ａ，８ｂの中間
部を交差させて触手８ａ，８ｂの先端の配置を入れ換え
ている。この実施例では、触手の折り曲げ方を調整する
ことによって、電圧無負荷時の梁先端の間隔を実施例１
より広く設定することが可能である。動作は実施例１と
同じである。
プ機構の斜視図である。本実施例は梁６ａ，６ｂの曲げ
方向が第１の実施例と正反対で矢印Ａ方向に湾曲してお
り、また梁６ａ，６ｂにつながる触手８ａ，８ｂの中間
部を交差させて触手８ａ，８ｂの先端の配置を入れ換え
ている。この実施例では、触手の折り曲げ方を調整する
ことによって、電圧無負荷時の梁先端の間隔を実施例１
より広く設定することが可能である。動作は実施例１と
同じである。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、積層型圧
電素子を駆動源とする圧電素子変位拡大機構の一対の梁
の中央部に梁の軸方向と垂直でかつ梁の出力方向と垂直
な方向に長い触手を備えたので、バイモルフ型圧電素子
に比べてエネルギー効率が約３倍大きく、圧電素子の発
生力も数十ｋｇと大きいので触手先端のクランプ力が数
百ｇと大きい。また、積層型圧電素子の変位の経時変化
はバイモルフ型圧電素子に比べ小さいので、微細な変位
量の調整ができクランプ力も安定しているという効果が
ある。
電素子を駆動源とする圧電素子変位拡大機構の一対の梁
の中央部に梁の軸方向と垂直でかつ梁の出力方向と垂直
な方向に長い触手を備えたので、バイモルフ型圧電素子
に比べてエネルギー効率が約３倍大きく、圧電素子の発
生力も数十ｋｇと大きいので触手先端のクランプ力が数
百ｇと大きい。また、積層型圧電素子の変位の経時変化
はバイモルフ型圧電素子に比べ小さいので、微細な変位
量の調整ができクランプ力も安定しているという効果が
ある。
【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。
【図３】従来の圧電クランプ機構を示す側面図である。
１ 圧電素子 ２ａ，２ｂ 第２ヒンジ ３ａ，３ｂ レバーアーム ４ａ，４ｂ 第１ヒンジ ５ 取付基板 ６ａ，６ｂ 梁 ７ リベット ８ａ，８ｂ 触手 ９ 弾性薄板 １０ バイモルフ型圧電素子 １１ グリップ
Claims (1)
- 【請求項１】 取付基板の両側面にそれぞれヒンジを介
してレバーアームを取り付け、この２本のレバーアーム
の一端間には圧電素子を取り付け、他端間には一対の梁
を渡して固定し、それぞれの梁の中間部には梁と直角方
向に触手となる長片を設け、前記圧電素子の変位により
前記ヒンジを支点として梁に座屈を生じさせると同時
に、触手の先端に生ずる拡大クランプ力により試料をク
ランプすることを特徴とする圧電クランプ機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095114A JPH05305574A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 圧電クランプ機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095114A JPH05305574A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 圧電クランプ機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05305574A true JPH05305574A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=14128822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4095114A Withdrawn JPH05305574A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 圧電クランプ機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05305574A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0704916A1 (en) | 1994-09-29 | 1996-04-03 | Nec Corporation | Output-enlarged piezoelectric clamp device |
| WO2001080326A1 (en) * | 2000-04-18 | 2001-10-25 | Viking Technologies, Inc. | Apparatus having a support structure and actuator |
| US6870305B2 (en) | 2002-02-06 | 2005-03-22 | Viking Technologies, L.C. | Apparatus for moving a pair of opposing surfaces in response to an electrical activation |
| US6924586B2 (en) | 2002-06-21 | 2005-08-02 | Viking Technologies, L.C. | Uni-body piezoelectric motor |
| US7368856B2 (en) | 2003-04-04 | 2008-05-06 | Parker-Hannifin Corporation | Apparatus and process for optimizing work from a smart material actuator product |
| JP2009543034A (ja) * | 2006-07-03 | 2009-12-03 | デイジ プレシジョン インダストリーズ リミテッド | 引張り試験装置及び電子基板上のデポジットの試験方法 |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP4095114A patent/JPH05305574A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0704916A1 (en) | 1994-09-29 | 1996-04-03 | Nec Corporation | Output-enlarged piezoelectric clamp device |
| WO2001080326A1 (en) * | 2000-04-18 | 2001-10-25 | Viking Technologies, Inc. | Apparatus having a support structure and actuator |
| US6870305B2 (en) | 2002-02-06 | 2005-03-22 | Viking Technologies, L.C. | Apparatus for moving a pair of opposing surfaces in response to an electrical activation |
| US6879087B2 (en) | 2002-02-06 | 2005-04-12 | Viking Technologies, L.C. | Apparatus for moving a pair of opposing surfaces in response to an electrical activation |
| US6975061B2 (en) | 2002-02-06 | 2005-12-13 | Viking Technologies, L.C. | Apparatus for moving a pair of opposing surfaces in response to an electrical activation |
| US6924586B2 (en) | 2002-06-21 | 2005-08-02 | Viking Technologies, L.C. | Uni-body piezoelectric motor |
| US7368856B2 (en) | 2003-04-04 | 2008-05-06 | Parker-Hannifin Corporation | Apparatus and process for optimizing work from a smart material actuator product |
| US7564171B2 (en) | 2003-04-04 | 2009-07-21 | Parker-Hannifin Corporation | Apparatus and process for optimizing work from a smart material actuator product |
| JP2009543034A (ja) * | 2006-07-03 | 2009-12-03 | デイジ プレシジョン インダストリーズ リミテッド | 引張り試験装置及び電子基板上のデポジットの試験方法 |
| JP2012168201A (ja) * | 2006-07-03 | 2012-09-06 | Digi Precision Ind Ltd | 引張り応力の測定方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |