JPH0541399U - Piezo actuator - Google Patents

Piezo actuator

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JPH0541399U
JPH0541399U JP9805691U JP9805691U JPH0541399U JP H0541399 U JPH0541399 U JP H0541399U JP 9805691 U JP9805691 U JP 9805691U JP 9805691 U JP9805691 U JP 9805691U JP H0541399 U JPH0541399 U JP H0541399U
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JP
Japan
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metal piece
rail
piezoelectric ceramic
piezoelectric
ceramic plate
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Pending
Application number
JP9805691U
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Japanese (ja)
Inventor
敏弘 高橋
栄二 佐藤
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Toko Inc
Original Assignee
Toko Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 簡単な構造でリニア運動を実現できる圧電ア
クチュエータを得る。 【構成】 断面が長方形の棒状の金属片に縦振動を得る
ための圧電セラミック板11を貼り、その他の側面に屈
曲振動用の圧電セラミック板12を貼り、駆動電圧によ
り二つの振動モードを生じさせ、残りの一側面に楕円運
動を生じさせる。この金属片を弾性体14を介してガイ
ド16と一体の枠体内に収容するとともに、板バネ17
を介して蓋で押さえて、金属片10をレールに押圧す
る。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] To obtain a piezoelectric actuator that can realize linear motion with a simple structure. [Structure] A piezoelectric ceramic plate 11 for obtaining longitudinal vibration is attached to a rod-shaped metal piece having a rectangular cross section, and a piezoelectric ceramic plate 12 for bending vibration is attached to the other side surface to generate two vibration modes by a driving voltage. , Cause an elliptical movement on the other side. The metal piece is accommodated in the frame body integrated with the guide 16 via the elastic body 14, and the leaf spring 17
The metal piece 10 is pressed against the rail by pressing the metal piece 10 with the lid.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、圧電アクチュエータに係るもので、特に、リニア駆動(運動)が可 能な圧電アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric actuator, and more particularly to a piezoelectric actuator capable of linear driving (movement).

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

圧電モータ、圧電アクチュエータの各方面での利用が考えられ、またそのため の各種の構造の圧電モータ、圧電アクチュエータが提案されている。少電力駆動 が可能であり、電磁波の影響がないといった利点があるためである。しかし、大 きなトルクを得たり、大きな変位量を得るためには、複雑な構造が必要となった り、製造も難しくなるなどの問題もある。 Piezoelectric motors and piezoelectric actuators are expected to be used in various fields, and piezoelectric motors and actuators with various structures have been proposed for that purpose. This is because it can be driven with a small amount of power and has the advantage that it is not affected by electromagnetic waves. However, in order to obtain a large torque or a large amount of displacement, there are problems that a complicated structure is required and manufacturing becomes difficult.

【0003】 そこで、考案者は、図2に示したような圧電アクチュエータを提案した。図2 は、その振動片となる金属片の形状を示す斜視図である。リン青銅等の金属製の 棒状の金属片10を切り出し、四つの側面のうち一側面の長手方向の中央部は削ら れて凹部となっており、両端に突出部15を具えた形状となっている。Therefore, the inventor has proposed a piezoelectric actuator as shown in FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the shape of a metal piece serving as the vibrating piece. A rod-shaped metal piece 10 made of metal such as phosphor bronze is cut out, and one of the four side surfaces has a central portion in the longitudinal direction that is cut away to form a concave portion, and a shape having protrusions 15 at both ends is formed. There is.

【0004】 突出部15を具えた側面に隣接する二つの側面には、圧電セラミック板11が貼り 付けられている。この圧電セラミック板11は各面に二枚ずつ貼られた例を示して いるが、必ずしも二枚に分割する必要はない。この圧電セラミック板11は縦振動 を生じさせるものである。また、圧電セラミック板11の表面には銀等の焼付によ り電極が形成されている。Piezoelectric ceramic plates 11 are attached to the two side surfaces adjacent to the side surface provided with the protruding portion 15. In this example, two piezoelectric ceramic plates 11 are attached to each surface, but the piezoelectric ceramic plates 11 do not necessarily have to be divided into two. The piezoelectric ceramic plate 11 causes longitudinal vibration. Further, an electrode is formed on the surface of the piezoelectric ceramic plate 11 by baking silver or the like.

【0005】 圧電セラミック板11が貼り付けられた二側面の間の側面で、突出部がない側面 には、屈曲振動を生じさせる圧電セラミック板12a 、12b が貼り付けられる。こ の圧電セラミック板12a 、12b のサイズ、厚さは前記と同じとした。この圧電セ ラミック板12a 、12b は分割されているが、一枚のセラミック板の電極のみを分 割することによっても形成できる。Piezoelectric ceramic plates 12 a and 12 b that cause bending vibration are attached to the side face between the two side faces to which the piezoelectric ceramic plate 11 is attached and the side face without the protruding portion. The piezoelectric ceramic plates 12a and 12b had the same size and thickness as above. Although the piezoelectric ceramic plates 12a and 12b are divided, they can also be formed by dividing the electrodes of a single ceramic plate.

【0006】[0006]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

本考案は、簡単な構造で、比較的大きな出力の得られる圧電アクチュエータを 得ようとするものである。 The present invention is intended to obtain a piezoelectric actuator having a simple structure and a relatively large output.

【0007】 また、楕円運動を物体の運動に効率良く変換することが要求されており、この 要求に応ずるために、振動片の運動をこの振動片と一体に移動する物体に伝達す ることのできる、精密装置の位置決めなどに適した圧電アクチュエータを得よう とするものである。Further, it is required to efficiently convert the elliptical motion into the motion of the object. In order to meet this demand, it is necessary to transfer the motion of the vibrating piece to an object that moves integrally with the vibrating piece. The aim is to obtain a piezoelectric actuator suitable for positioning precision equipment.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案は、直方体の棒状金属片の側面に貼り付けた圧電セラミック板の変位に よって縦振動と屈曲振動を生じさせ、それによって楕円運動の生じる面を板バネ を介して押さえることによってレールに接触させ、上記の課題を解決するもので ある。 The present invention generates longitudinal vibration and bending vibration by displacement of a piezoelectric ceramic plate attached to the side surface of a rectangular parallelepiped metal piece, and thereby presses the surface where elliptical motion occurs via a leaf spring to contact the rail. The above problems are solved.

【0009】 すなわち、レールに沿ってその両方向に移動可能なガイド装置と、圧電駆動装 置を収容した枠体および枠体に取付けた蓋体とが取り付けられて一体に移動する 圧電アクチュエータにおいて、圧電駆動装置は、棒状で断面が長方形の金属片で あり、少なくとも二つの側面に、縦振動を生じる圧電セラミック板と屈曲振動を 生じる圧電セラミック板を具え、V字形の板バネを介して蓋体によって金属片を レールに押圧し、上記の二つの振動モードによって圧電セラミック板を具えない 側面に生じる楕円運動によって、当該側面がレールに当接してガイド装置、枠体 および蓋体と一体にレール上を移動することに特徴を有するものである。That is, in a piezoelectric actuator in which a guide device that is movable in both directions along a rail, a frame body that houses the piezoelectric drive device, and a lid body that is attached to the frame body are integrally moved, The driving device is a rod-shaped metal piece having a rectangular cross section, and has a piezoelectric ceramic plate that causes longitudinal vibration and a piezoelectric ceramic plate that causes bending vibration on at least two side surfaces, and a lid body is provided via a V-shaped leaf spring. The metal piece is pressed against the rail, and due to the elliptical movement that occurs on the side surface without the piezoelectric ceramic plate due to the above two vibration modes, the side surface comes into contact with the rail and moves on the rail integrally with the guide device, the frame and the lid. It is characterized by moving.

【0010】[0010]

【作用】[Action]

金属片のサイズを、縦振動と屈曲振動においてそれぞれ同じ周波数で共振する か、その高次モードの共振周波数で共振するようにしておく。そして、二種類の 圧電セラミック板の電極に同じ周波数で駆動電圧を印加して、それぞれの振動モ ードを生じさせる。二つの振動モードによって、圧電セラミック板を貼っていな い側面に楕円運動を生じさせる。この側面をレールに当接させ、この金属片自体 を移動させることができる。 The size of the metal piece should be such that it resonates at the same frequency in longitudinal vibration and bending vibration, or resonates at the resonance frequency of its higher order mode. Then, a driving voltage is applied to the electrodes of the two types of piezoelectric ceramic plates at the same frequency to generate respective vibration modes. Two vibration modes cause elliptical motion on the side without the piezoelectric ceramic plate attached. This side surface can be brought into contact with the rail to move the metal piece itself.

【0011】 二種類の圧電セラミック板に印加する電圧には位相差を持たせるが、この位相 差を変えることによって回転を生じる向きを変えることができ、それによって移 動方向を変えることができる。The voltages applied to the two types of piezoelectric ceramic plates have a phase difference. By changing the phase difference, the direction of rotation can be changed, and the moving direction can be changed accordingly.

【0012】 更に、金属片の周囲には、ガイド装置と一体となった枠体および蓋体が配置さ れており、板バネを介してレールに押圧された金属片の運動は、確実に枠体に伝 達されるので、変換効率も高くなる。Further, around the metal piece, a frame body and a lid body which are integrated with the guide device are arranged, and the movement of the metal piece pressed by the rail via the plate spring is surely performed. Since it is transmitted to the body, the conversion efficiency is also high.

【0013】[0013]

【実施例】【Example】

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】 図1は、本発明の実施例を示す、(a)は正面断面図、(b)は側面断面図で ある。前記のようなリン青銅のような金属製の棒状の金属片10の突出部15がレー ル19と接触し、金属片10はレール19の上を両方向に移動可能となるように配置さ れている。突出部15を具えた側面に隣接する二つの側面には、圧電セラミック板 11が貼り付けられている。また、圧電セラミック板11が貼り付けられた二側面の 間の側面で、突出部がない側面すなわち図1の上面には、屈曲振動を生じさせる 圧電セラミック板12が貼り付けられる。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. (A) is a front sectional view and (b) is a side sectional view. The protruding portion 15 of the rod-shaped metal piece 10 made of metal such as phosphor bronze comes into contact with the rail 19, and the metal piece 10 is arranged so as to be movable on the rail 19 in both directions. There is. Piezoelectric ceramic plates 11 are attached to the two side surfaces adjacent to the side surface provided with the protruding portion 15. A piezoelectric ceramic plate 12 that causes bending vibration is attached to the side surface between the two side surfaces to which the piezoelectric ceramic plate 11 is attached, which has no protruding portion, that is, the upper surface in FIG.

【0015】 金属片10は、金属片10の四つの側面を囲んで収容する上下に伸びる貫通部を中 央に具えた枠体13内に収容される。長手方向すなわちレールの伸びる方向の金属 片10と枠体13との間には、シリコンゴム等の弾性体14が配置される。このシリコ ンゴム等の弾性体は、金属片の振動を抑圧することなく、かつ、枠体に確実に伝 達するためのものである。硬質プラスチック等の枠体と金属片を直接接触させる と、金属片の縦振動、屈曲振動が押されられ、アクチュエータとしての運動を効 率良く得ることが難しくなる。The metal piece 10 is housed in a frame body 13 which has a vertically extending through portion which encloses and accommodates four side surfaces of the metal piece 10, and which is provided at the center. An elastic body 14 such as silicon rubber is arranged between the metal piece 10 and the frame body 13 in the longitudinal direction, that is, the direction in which the rail extends. The elastic body such as silicone rubber is intended to surely reach the frame without suppressing the vibration of the metal piece. When the frame such as hard plastic is brought into direct contact with the metal piece, the longitudinal vibration and bending vibration of the metal piece are pushed, and it becomes difficult to efficiently obtain the motion as an actuator.

【0016】 枠体13は、ガイド16と一体となっており、ボルト等によってガイド16に固定さ れている。ガイド16は移動する枠体13がレール19から外れないように、レール19 の側面の凸部を両側から挟み、コの字形の凹部とレール19の凸部が噛み合う構造 となっており、レール19を跨いでその上を移動できるような構造とする。The frame body 13 is integrated with the guide 16 and is fixed to the guide 16 by bolts or the like. The guide 16 has a structure in which the convex portions on the side surface of the rail 19 are sandwiched from both sides so that the moving frame 13 does not come off the rail 19, and the U-shaped concave portion and the convex portion of the rail 19 mesh with each other. The structure is such that it can be moved across it.

【0017】 また、金属片10はV字形の板バネ17を介して、枠体13に固定される蓋18によっ てレール19に押圧されるようになっている。この押圧が弱いと充分な移動距離、 速度が得られないので、枠体13に固定された蓋18が上面からレール面に向けて、 板バネ17を介して金属片10を押さえる構造としたものである。V字形の板バネ17 を用いることにより、金属片10の中央部が押されられるので、縦振動、屈曲振動 に影響を及ぼすこともなく、所定の回転運動が得られる。The metal piece 10 is pressed against the rail 19 by a lid 18 fixed to the frame 13 via a V-shaped leaf spring 17. If this pressure is weak, sufficient movement distance and speed cannot be obtained, so the lid 18 fixed to the frame 13 presses the metal piece 10 via the leaf spring 17 from the upper surface toward the rail surface. Is. Since the central portion of the metal piece 10 is pushed by using the V-shaped leaf spring 17, a predetermined rotational motion can be obtained without affecting longitudinal vibration and bending vibration.

【0018】 このように、金属片10は四つの側面は枠体13で囲まれ、下面はレール19に接し 、上面は板バネ17を介して蓋18によって押圧されている。この金属片10は、これ らのいずれにも固定されておらず、印加する電圧によってレール19上を両方向に 移動することができ、このとき枠体13、ガイド16、蓋18も一体に移動する。As described above, the metal piece 10 has four side surfaces surrounded by the frame body 13, the lower surface is in contact with the rail 19, and the upper surface is pressed by the lid 18 via the leaf spring 17. This metal piece 10 is not fixed to any of these, and can be moved in both directions on the rail 19 by the applied voltage, and at this time, the frame body 13, the guide 16 and the lid 18 also move integrally. .

【0019】 なお、弾性体の材料は、上記のシリコンゴム等の他に、スポンジ等の通常用い る弾性体を利用することができる。As the material of the elastic body, a commonly used elastic body such as sponge can be used in addition to the above-mentioned silicone rubber.

【0020】[0020]

【考案の効果】[Effect of the device]

本考案によれば、圧電セラミック板の数も少なくて配線も容易で、簡単な構造 、結線によって大きな運動量を有する圧電アクチュエータが得られる。また、印 加する電圧の位相差を調整することによって、方向の切り換えも容易となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a piezoelectric actuator having a small number of piezoelectric ceramic plates, easy wiring, a simple structure, and a large momentum by connection. In addition, the direction can be easily switched by adjusting the phase difference between the applied voltages.

【0021】 また、少ない部品で、振動片を確実にレールに接触させるとともに、振動片の 運動を確実に伝達できる圧電アクチュエータが得られる。Further, it is possible to obtain a piezoelectric actuator which can surely contact the vibrating piece with the rail and can reliably transmit the motion of the vibrating piece with a small number of parts.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本考案の実施例の正面断面図(a)と側面断
面図(b)
FIG. 1 is a front sectional view (a) and a side sectional view (b) of an embodiment of the present invention.

【図2】 金属片の斜視図FIG. 2 is a perspective view of a metal piece.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:金属片 13:枠体 14:弾性体 15:突出部 16:ガイド 17:板バネ 18:蓋 10: Metal piece 13: Frame 14: Elastic body 15: Projection 16: Guide 17: Leaf spring 18: Lid

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 レールの両方向に移動可能なガイド装置
と、圧電駆動装置を収容する枠体および蓋体とが取り付
けられて一体に移動する圧電アクチュエータにおいて、
圧電駆動装置は、棒状で断面が長方形の金属片であり、
少なくとも二つの側面に、縦振動を生じる圧電セラミッ
ク板と屈曲振動を生じる圧電セラミック板を具え、V字
形の板バネを介して蓋体によって金属片をレールに押圧
し、上記の二つの振動モードにより圧電セラミック板を
具えない側面に生じる楕円運動によって、当該側面がレ
ールに当接してガイド装置、枠体および蓋体と一体にレ
ール上を移動することを特徴とする圧電アクチュエー
タ。
1. A piezoelectric actuator in which a guide device movable in both directions of a rail, and a frame and a lid for housing a piezoelectric driving device are attached and move integrally.
A piezoelectric drive is a rod-shaped metal piece with a rectangular cross section,
A piezoelectric ceramic plate that generates longitudinal vibration and a piezoelectric ceramic plate that generates bending vibration are provided on at least two sides, and a metal piece is pressed against the rail by a lid via a V-shaped leaf spring, and the two vibration modes described above are used. A piezoelectric actuator characterized in that an elliptic movement generated on a side surface without a piezoelectric ceramic plate causes the side surface to come into contact with a rail and move on the rail integrally with a guide device, a frame body and a lid body.
JP9805691U 1991-10-31 1991-10-31 Piezo actuator Pending JPH0541399U (en)

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