JPH0541399U - 圧電アクチユエータ - Google Patents

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。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

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。

【０００２】

【従来の技術】

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。

【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。

【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。

【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。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

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。

【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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

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。

【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。

【００１０】

【作用】

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。

【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。

【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。

【００１３】

【実施例】

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００２０】

【考案の効果】

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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の実施例の正面断面図（ａ）と側面断
面図（ｂ）

【図２】 金属片の斜視図

【符号の説明】

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

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【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。