JPH0548593U - 圧電アクチュエータ - 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１０に縦振動を
得るための圧電セラミック板を貼り、その他の側面に屈
曲振動用の圧電セラミック板を貼り、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１０と回転体１８で可動棒１９
を挟み、両方向に移動させる。金属片１０はハウジング
に収容され、ハウジングとは弾性体１４を介して接触す
るとともに、ハウジングにより板バネ１７を介して可動
棒１９に押圧される。

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、厚さは圧電セラミック11と同じとした 。この圧電セラミック板12a 、12b は分割されなければならないが、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、移動距離等の制御を精密にすることが要求されており、この要求に応ず るために、振動片の運動を確実に移動させ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、それによって生じる楕円運動によって可動 棒を移動させて、上記の課題を解決するものである。

【０００９】 すなわち、ハウジングに収容された圧電駆動装置とこのハウジングに支持され た回転体によって可動棒を挟み、圧電駆動装置によって可動棒を移動させる圧電 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、ハウジングに設けたＶ字形の板バネを介して金属片を可動 棒に押圧し、それら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、当該側面が可動棒に当接して可動棒を金属片の長手 方向に移動させ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。この側面を可動棒に当接させて、この可動棒を 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、金属片は回転体とともにハウジングに収容されており、しかも板バネを 介して可動棒に押圧されており、金属片の運動は確実に可動棒に伝達され、大き な力を得るとともに、可動棒の移動距離、時間等の制御も容易となる。

【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製の棒状の金属片10の突出部15が可動棒19と接触し 、可動棒19はローラー18と金属片10に挟まれて金属片10の長手方向の両方向に移 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の下面に 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、ハウジング13に収容されるが、長手方向すなわち可動棒19の伸び る方向の金属片10とハウジング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、可動棒19に確実に回転運動を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】 ハウジング13には、ローラ18が一体に取り付けられ、ローラ18は軸を中心に回 転可能に固定されている。このローラ18は金属片10とは反対側から可動片19に接 触するように配置されている。すなわち、金属片10の突出部とローラ18が可動棒 19を挟む構造となっている。

【００１７】 また、金属片10はＶ字形の板バネ17を介して、ハウジング13によって可動棒19 に押圧されている。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、 ハウジング13によって下面から可動棒19の下面に向けて、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】 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。

【００１９】 このように、金属片10は四つの側面をハウジング13で囲まれ、上面は可動棒19 に接し、下面は板バネ17を介してハウジング13で押圧されている。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可動棒19を両方向に 移動させることができ、可動棒19はハウジング13を貫通して移動する。

【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、振動片を確実に可動棒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 17：板バネ 18：ローラ 19：可動棒

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに収容された圧電駆動装置と
   このハウジングに支持された回転体によって可動棒を挟
   み、圧電駆動装置によって可動棒を移動させる圧電アク
   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、ハウジングに設けたＶ字形の板バネを介して
   金属片を可動棒に押圧し、それら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、当該側面が可動棒に当接して可動棒を金属片
   の長手方向に移動させることを特徴とする圧電アクチュ
   エータ。