JPS598018A - 微動装置 - Google Patents
微動装置Info
- Publication number
- JPS598018A JPS598018A JP57116852A JP11685282A JPS598018A JP S598018 A JPS598018 A JP S598018A JP 57116852 A JP57116852 A JP 57116852A JP 11685282 A JP11685282 A JP 11685282A JP S598018 A JPS598018 A JP S598018A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric
- piezoelectric element
- fine movement
- piezoelectric elements
- elements
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧電素子を用いた微動装置に関するものである
。
。
この種の微動装置は精密位置決め装置などに実用されて
いる。第１図にその原理図を示す。
いる。第１図にその原理図を示す。
１はベース、２は移動体である。上記の移動体２は圧電
素子３を介してベース１に接着されている。４は接着剤
の薄層である。
素子３を介してベース１に接着されている。４は接着剤
の薄層である。
この図では圧電素子３は９層の積層圧電素子を例示しで
あるが、圧電素子は単層でも積層でもよい。この圧電素
子３に電源５によυ直流電圧Ｖを印加すると該圧電素子
３は直流電圧Ｖに比例して伸長し、移動体２を矢印ｘ−
ｘ’方向に微動させる。
あるが、圧電素子は単層でも積層でもよい。この圧電素
子３に電源５によυ直流電圧Ｖを印加すると該圧電素子
３は直流電圧Ｖに比例して伸長し、移動体２を矢印ｘ−
ｘ’方向に微動させる。
以上のように構成した従来形の圧電素子微動装置はベー
ス１と圧電素子３と移動体２とを互いに接着しであるの
で、ｘ−ｘ’方向の圧縮力に対しては強いがｘ−ｘ’と
直角方向の強度、並びに剛性が非常に小さいという欠点
がおる。
ス１と圧電素子３と移動体２とを互いに接着しであるの
で、ｘ−ｘ’方向の圧縮力に対しては強いがｘ−ｘ’と
直角方向の強度、並びに剛性が非常に小さいという欠点
がおる。
上記の欠点を補うため、第２図に示すようにべ−ス１と
移動体２との間に板バネ６を介装して移動体２のｚ−ｚ
’方向（上下方向）の剛性を増加させる試みも為されて
ｂるが、板バネ６を設置するため微動装置全体の寸法２
重量が大きくなり、また軸ｘ−ｘ’に垂直な面内におい
て剛性が方向性を持つという欠点がある。
移動体２との間に板バネ６を介装して移動体２のｚ−ｚ
’方向（上下方向）の剛性を増加させる試みも為されて
ｂるが、板バネ６を設置するため微動装置全体の寸法２
重量が大きくなり、また軸ｘ−ｘ’に垂直な面内におい
て剛性が方向性を持つという欠点がある。
また、上述のような従来形の微動装置においてはベース
１と移動体２と圧電素子３との３者を相互に接着して一
体とするため、この微動装置を使用の目的１条件ごとに
特別に製作する必要があり、汎用性に乏しかった。
１と移動体２と圧電素子３との３者を相互に接着して一
体とするため、この微動装置を使用の目的１条件ごとに
特別に製作する必要があり、汎用性に乏しかった。
本発明は上述の事情に鑑みて為され、移動体の微動方向
（前例におけるｘ−ｘ’方向）以外の方向について剛性
が大きく、微動方向に垂直な面内で剛性が等方であり、
しかも全体的形状寸法がコンパクトで汎用性の大きい圧
電素子を用いた微動装置を提供することを目的とする。
（前例におけるｘ−ｘ’方向）以外の方向について剛性
が大きく、微動方向に垂直な面内で剛性が等方であり、
しかも全体的形状寸法がコンパクトで汎用性の大きい圧
電素子を用いた微動装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、移動体に反対方
向の平行な２面を形成し、上記の２面にそれぞれ等しい
圧電特性′（ｉｌ−有する圧電素子１０接せしめ、上記
２個の圧電素子により移動体に対して反対方向の圧電駆
動力を与えるように構成することを特徴とする。
向の平行な２面を形成し、上記の２面にそれぞれ等しい
圧電特性′（ｉｌ−有する圧電素子１０接せしめ、上記
２個の圧電素子により移動体に対して反対方向の圧電駆
動力を与えるように構成することを特徴とする。
次に、本発明の一実施例を第３図乃至第６図について説
明する。
明する。
移動体１２を短円柱状に構成し、その両端面を平行に形
成する。上記の両端面の中央にそれぞれ垂直に丸棒１２
ａ、、１２ｂを一体的に連設する。
成する。上記の両端面の中央にそれぞれ垂直に丸棒１２
ａ、、１２ｂを一体的に連設する。
等しい圧電特性を有する２個のリング状圧電素子１３
、１４を構成し、その外径を移動体１２の外径と等しく
し、その内径を丸棒１２ａ、１２ｂに遊嵌するように設
定する。
、１４を構成し、その外径を移動体１２の外径と等しく
し、その内径を丸棒１２ａ、１２ｂに遊嵌するように設
定する。
前記の移動体１２の外径に遊嵌する有底円筒状のフレー
ム１１および開蓋１５を構成し、フレーム１１の底面の
中央に丸棒１２ａに遊嵌する透孔１１ａを、蓋１５の中
央に丸棒１２ｂに遊嵌する透孔１５ａをそれぞれ設ける
。
ム１１および開蓋１５を構成し、フレーム１１の底面の
中央に丸棒１２ａに遊嵌する透孔１１ａを、蓋１５の中
央に丸棒１２ｂに遊嵌する透孔１５ａをそれぞれ設ける
。
移動体１２の両端面に連設した丸棒１２ａ、１２ｂにそ
れぞれリング状圧電素子１３ 、１４を嵌合して移動体
１２の両端面に当接させ、丸棒１２ａを透孔１１ａに挿
通し、リング状圧電素子１３ 、１４で移動体１２を挾
んだ形でフレーム１１内に収納する。透孔１５ａに丸棒
１２ｂを挿通して蓋１５でフレーム１１の開口部を覆い
、取付ボルト１６で蓋１５をフレーム１１に締めつけ得
るように構成する。
れぞれリング状圧電素子１３ 、１４を嵌合して移動体
１２の両端面に当接させ、丸棒１２ａを透孔１１ａに挿
通し、リング状圧電素子１３ 、１４で移動体１２を挾
んだ形でフレーム１１内に収納する。透孔１５ａに丸棒
１２ｂを挿通して蓋１５でフレーム１１の開口部を覆い
、取付ボルト１６で蓋１５をフレーム１１に締めつけ得
るように構成する。
本実施例は以上のようにして移動体１２に矢印Ｘ′方向
に面した端面と矢印Ｘ方向に面した端面との反対方向に
平行な２面を形成し、上記の２面にそれぞれ等しい圧電
特性を有するリング状圧電素子１３ 、１４を当接せし
めである。そして、上記２個の圧電素子１３ 、１４に
電圧を印加して伸長させると２個の圧電素子１３ 、１
４はそれぞれ矢印Ｘ方向、同Ｘ′方向のごとく反対方向
に圧電駆動力が与える。
に面した端面と矢印Ｘ方向に面した端面との反対方向に
平行な２面を形成し、上記の２面にそれぞれ等しい圧電
特性を有するリング状圧電素子１３ 、１４を当接せし
めである。そして、上記２個の圧電素子１３ 、１４に
電圧を印加して伸長させると２個の圧電素子１３ 、１
４はそれぞれ矢印Ｘ方向、同Ｘ′方向のごとく反対方向
に圧電駆動力が与える。
本実施例によれば、移動体１２は両側の圧電素子１３
、１４に挾持されており、微動方向（ｘ−ｘ’）方向以
外の力に対しても比較的大きい剛性を有ししかも上記の
微動方向に垂直な面内での剛性が等方である。その上、
移動体１２と圧電素子１３ 、１４とを接着していない
ので任意に組み変えることができる。即ち、例えば丸棒
１２ａの先端形状のみ異なる移動体（図示せず）と組み
替えて用いるなどの応用が可能で汎用性が広い。甘だ、
従来装置におけるような板バネ６を設ける必要が無いの
で装置全体を小形、軽量に構成することができる。
、１４に挾持されており、微動方向（ｘ−ｘ’）方向以
外の力に対しても比較的大きい剛性を有ししかも上記の
微動方向に垂直な面内での剛性が等方である。その上、
移動体１２と圧電素子１３ 、１４とを接着していない
ので任意に組み変えることができる。即ち、例えば丸棒
１２ａの先端形状のみ異なる移動体（図示せず）と組み
替えて用いるなどの応用が可能で汎用性が広い。甘だ、
従来装置におけるような板バネ６を設ける必要が無いの
で装置全体を小形、軽量に構成することができる。
次に第４図〜第６図を参照しつつ前記実施例の微動装置
について詳細な構成と使用方法とを説明する。
について詳細な構成と使用方法とを説明する。
第４図は第３図に示した微動装置の縦断面を概要的に描
いである。圧電素子１３ 、１４にそれぞれ駆動電圧を
印加するよう電源１７ 、１８を接続する。
いである。圧電素子１３ 、１４にそれぞれ駆動電圧を
印加するよう電源１７ 、１８を接続する。
圧電素子１３に印加する電圧をｖｌ、圧電素子１４に印
加する電圧をＶ２とする。
加する電圧をＶ２とする。
この微動装置に駆動電圧を与えない中立の状態において
、を源１７による圧電素子１３の印加電圧ｖ１および電
源１８による圧電素子１４の印加電圧ｖ２を共に電圧ｖ
ｏならしめ得るように構成しておく。上記の電圧ｖｏは
、圧電素子１３ 、１４に圧電駆動ストロークの４に相
当する伸びを生ぜしめる電圧に等しく設定しておく。
、を源１７による圧電素子１３の印加電圧ｖ１および電
源１８による圧電素子１４の印加電圧ｖ２を共に電圧ｖ
ｏならしめ得るように構成しておく。上記の電圧ｖｏは
、圧電素子１３ 、１４に圧電駆動ストロークの４に相
当する伸びを生ぜしめる電圧に等しく設定しておく。
上記のようにして圧電素子１３ 、１４がそれぞれオス
トロークだけ伸長した状態で蓋１５の取付ボルト１６（
第３図）を締めつける。これにより移動体１２はｘ−ｘ
’方向のガタ無く支承され、圧電素子１３ 。
トロークだけ伸長した状態で蓋１５の取付ボルト１６（
第３図）を締めつける。これにより移動体１２はｘ−ｘ
’方向のガタ無く支承され、圧電素子１３ 。
１４はＶｏなるバイアス電圧を与えられた状態となる。
移動体１２を矢印Ｘ′方向へ移動させるには、第５図に
示したように電源１７による圧電素子１３の印刀口電圧
をバイアス電圧ＶｏよりもＶ′だけ低下させるとともに
、電源１８による圧電素子１４の印７Ｊｎ電圧をバイア
ス電圧ｖｏよりもＶ′だけ上昇させる。これにより圧′
に集子１３は電圧Ｖ′に相当する寸法δ′だけ収縮し、
同時に圧１！紫子１４は上記と同寸法δ′だけ伸長する
ので移動体１２は矢印Ｘ′万同へ寸法δ′だけ移動せし
められる。この作動から容易に理解されるように移動体
１２は寸法δ′の移動後においても移動前と同様に圧電
素子１３ 、１４に挾持され、Ｘ−Ｘ’方向のガタを生
じない。
示したように電源１７による圧電素子１３の印刀口電圧
をバイアス電圧ＶｏよりもＶ′だけ低下させるとともに
、電源１８による圧電素子１４の印７Ｊｎ電圧をバイア
ス電圧ｖｏよりもＶ′だけ上昇させる。これにより圧′
に集子１３は電圧Ｖ′に相当する寸法δ′だけ収縮し、
同時に圧１！紫子１４は上記と同寸法δ′だけ伸長する
ので移動体１２は矢印Ｘ′万同へ寸法δ′だけ移動せし
められる。この作動から容易に理解されるように移動体
１２は寸法δ′の移動後においても移動前と同様に圧電
素子１３ 、１４に挾持され、Ｘ−Ｘ’方向のガタを生
じない。
上記と同様に、移動体１２を矢印Ｘ方向に移動させるに
は電源１７による圧電素子１３の印加電圧Ｖ、をバイア
ス電圧Ｖｏよりもｖ′だけ上昇させると同時に、電源１
８による圧電素子１４の印加電圧ｖ２をバイアス電圧Ｖ
ＯよυもＶ′だけ低下させる。これにより移動体１２は
電圧Ｖ’に相当する寸法δ′だけ矢印Ｘ方向に移動せし
められるっ 本実施例のように、２個の圧電素子にそれぞれバイアス
電圧を与える手段を設け、かつバイアス電圧により２個
の圧電素子が伸長した状態において該２個の圧’＊、素
子を弁して移動体を挾持するフレームを設けると、前述
のように簡単な操作によって、移動体に微動方向のガタ
を生じることなく任意に移動させることができるっまた
、上記の移動体を固定して（例えば丸棒１２ａ、１２ｂ
の両端を固定して）同様の操作を行なうとフレーム１１
を任意にｘ−ｘ’方向に移動させることができるので、
この微動装置の実用面での応用範囲が拡大される。
は電源１７による圧電素子１３の印加電圧Ｖ、をバイア
ス電圧Ｖｏよりもｖ′だけ上昇させると同時に、電源１
８による圧電素子１４の印加電圧ｖ２をバイアス電圧Ｖ
ＯよυもＶ′だけ低下させる。これにより移動体１２は
電圧Ｖ’に相当する寸法δ′だけ矢印Ｘ方向に移動せし
められるっ 本実施例のように、２個の圧電素子にそれぞれバイアス
電圧を与える手段を設け、かつバイアス電圧により２個
の圧電素子が伸長した状態において該２個の圧’＊、素
子を弁して移動体を挾持するフレームを設けると、前述
のように簡単な操作によって、移動体に微動方向のガタ
を生じることなく任意に移動させることができるっまた
、上記の移動体を固定して（例えば丸棒１２ａ、１２ｂ
の両端を固定して）同様の操作を行なうとフレーム１１
を任意にｘ−ｘ’方向に移動させることができるので、
この微動装置の実用面での応用範囲が拡大される。
第７図は前記と異なる実施例の斜視図、第８図は同断面
図である。
図である。
移動体２２ハフランジ２２ａ及び底２２ｂを有する円筒
状に形成し、かつ圧電素子２４を上記の円筒部に遊嵌す
るリング状に形成するとともに、圧電素子２３を前記円
筒部内に収納できる形状に形成する。
状に形成し、かつ圧電素子２４を上記の円筒部に遊嵌す
るリング状に形成するとともに、圧電素子２３を前記円
筒部内に収納できる形状に形成する。
フレーム２１は上記のフランジ２２ａ及び圧電素子２４
に遊嵌する内周面を有する有底円筒状に構成し、底面に
移動体２２の円筒部の内周に遊嵌する台状の突起２１ａ
を一体連設しである。蓋２５は移動体２２の円筒部に外
嵌するリング状に構成し− フレーム２１の開口端に取
付ボルト２６で締めつける。
に遊嵌する内周面を有する有底円筒状に構成し、底面に
移動体２２の円筒部の内周に遊嵌する台状の突起２１ａ
を一体連設しである。蓋２５は移動体２２の円筒部に外
嵌するリング状に構成し− フレーム２１の開口端に取
付ボルト２６で締めつける。
圧電素子２３は移動体２２の底２２ｂとフレーム２１の
台状突起２１ａとの間に介装し、電源２７に接続する。
台状突起２１ａとの間に介装し、電源２７に接続する。
圧電素子２４は圧電素子２３と同一の圧電特性を有する
よう、同面積、同厚さ、同積層数のリング状に形成し、
移動体２２のフランジ２２ａと蓋２４との間に介装して
電源２８に接続する。
よう、同面積、同厚さ、同積層数のリング状に形成し、
移動体２２のフランジ２２ａと蓋２４との間に介装して
電源２８に接続する。
本実施例においても、移動体２２は圧電素子２３の伸長
によって矢印Ｘ′方向に、圧電素子２４の伸長によって
矢印Ｘ方向に、それぞれ圧電駆動力を与えられ、前述の
実施例と同様に作動する。そして、本実施例によれば双
方の圧電素子２３ 、２４をほぼ同一平面（ｘ−ｘ’と
垂直な面）に揃えて設置することができるので、ｘ−ｘ
’方向寸法が短かくコンパクトな構成となる。
によって矢印Ｘ′方向に、圧電素子２４の伸長によって
矢印Ｘ方向に、それぞれ圧電駆動力を与えられ、前述の
実施例と同様に作動する。そして、本実施例によれば双
方の圧電素子２３ 、２４をほぼ同一平面（ｘ−ｘ’と
垂直な面）に揃えて設置することができるので、ｘ−ｘ
’方向寸法が短かくコンパクトな構成となる。
以上詳述したように、本発明は、圧電素子を用いた微動
装置において、移動体に互いに反対方向の平行な２面を
形成し、上記の２ＵＹｉにそれぞれ等しい圧を特性を有
する圧電素子を当接せしめ、上記２個の圧電素子により
移動体に対して反対方向の圧電駆動力を与えるように構
成することにより移動体の微動方向以外の方向について
剛性が大きく、かつ、微動方向に垂直な面内で剛性に方
向性が無く、しかも全体的形状寸法がコンパクトで、汎
用性が大きいという優れた実用的効果が得られる。
装置において、移動体に互いに反対方向の平行な２面を
形成し、上記の２ＵＹｉにそれぞれ等しい圧を特性を有
する圧電素子を当接せしめ、上記２個の圧電素子により
移動体に対して反対方向の圧電駆動力を与えるように構
成することにより移動体の微動方向以外の方向について
剛性が大きく、かつ、微動方向に垂直な面内で剛性に方
向性が無く、しかも全体的形状寸法がコンパクトで、汎
用性が大きいという優れた実用的効果が得られる。
第１図及び第２図は圧電素子を用いた従来形の微動装置
の側面図、第３図は本考案の微動装置の一実施例の斜視
図、第４図乃至第６図は上記実施例の作用を説明するた
めの断面図に電圧図表を附記した図、第７図は上記と異
なる実施例の斜視図、第８図は同断面図である。 １・・・ベース、２・・・移動体、３・・・圧電素子、
４・・接着剤の薄層、５・・電源、６・・・板バネ、１
１・・・フレ−ム、１２・・・移動体、１２ａ、１２ｂ
・・・丸棒、１３ 、１４・・・リング状の圧電素子、
１５・・・蓋、１６・・・取付ボルト、２１・・・７Ｖ
−４，２２・・・移動体、２２ａ・・・フランジ、２２
ｂ・・・底、２３・・・圧電素子、２４・・・リング状
の圧電素子、２５・・・蓋、２６・・・取付ボルト、２
７ 、２８・・・電源。 代理人弁理士 秋 本 正 実第３図 ２ 第４図 第５図 第６丙
の側面図、第３図は本考案の微動装置の一実施例の斜視
図、第４図乃至第６図は上記実施例の作用を説明するた
めの断面図に電圧図表を附記した図、第７図は上記と異
なる実施例の斜視図、第８図は同断面図である。 １・・・ベース、２・・・移動体、３・・・圧電素子、
４・・接着剤の薄層、５・・電源、６・・・板バネ、１
１・・・フレ−ム、１２・・・移動体、１２ａ、１２ｂ
・・・丸棒、１３ 、１４・・・リング状の圧電素子、
１５・・・蓋、１６・・・取付ボルト、２１・・・７Ｖ
−４，２２・・・移動体、２２ａ・・・フランジ、２２
ｂ・・・底、２３・・・圧電素子、２４・・・リング状
の圧電素子、２５・・・蓋、２６・・・取付ボルト、２
７ 、２８・・・電源。 代理人弁理士 秋 本 正 実第３図 ２ 第４図 第５図 第６丙
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 圧電素子を用いた微動装置において、移動体に互
いに反対方向の平行な２面を形成し、上記の２面にそれ
ぞれ等しい圧電特性ｔ−ｉする圧電素子に当接せしめ、
上記２個の圧電素子により移動体に対して反対方向の圧
電駆動力を与えるように構成したことを特徴とする微動
装置。 ２ 前記２個の圧電素子にそれぞれバイアス電圧を与え
る手段を設け、かつ、バイアス電圧によ＃）２個の圧電
素子が伸長した状態におりて該２個の圧電素子を介して
移動体を挾持するフレームを設けたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の微動装置。 ３、 前記の移動体は、７ランジを有する有底の筒状に
形成し、かつ、前記２個の圧電素子の一万を上記の筒状
部に外嵌するリング状に形成するとともに、他方の圧電
素子を上記の筒状部の中に収納し得る形状としたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項又は同第２項に記載の
微動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57116852A JPS598018A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 微動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57116852A JPS598018A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 微動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS598018A true JPS598018A (ja) | 1984-01-17 |
Family
ID=14697214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57116852A Pending JPS598018A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 微動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598018A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62145309A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-06-29 | Canon Inc | 精密送り装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53114382A (en) * | 1977-03-16 | 1978-10-05 | Hitachi Ltd | Sample differential equipment of electric distortion driving type |
| JPS5449093A (en) * | 1977-09-26 | 1979-04-18 | Nec Corp | Piezoelectric actuator |
| JPS5716395U (ja) * | 1980-07-01 | 1982-01-27 | ||
| JPS58190080A (ja) * | 1982-04-28 | 1983-11-05 | Toshiba Corp | 回転微動機構 |
-
1982
- 1982-07-07 JP JP57116852A patent/JPS598018A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53114382A (en) * | 1977-03-16 | 1978-10-05 | Hitachi Ltd | Sample differential equipment of electric distortion driving type |
| JPS5449093A (en) * | 1977-09-26 | 1979-04-18 | Nec Corp | Piezoelectric actuator |
| JPS5716395U (ja) * | 1980-07-01 | 1982-01-27 | ||
| JPS58190080A (ja) * | 1982-04-28 | 1983-11-05 | Toshiba Corp | 回転微動機構 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62145309A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-06-29 | Canon Inc | 精密送り装置 |
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