JPS611279A - 駆動用圧電装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はたとえばＮＣ工作機器の工具の微動調整装置な
どに好適に用いられる駆動用圧電装置に関する。

背景技術 従来からのりニアモータを形成する駆動用圧電装置は、
第１図に示されるように第１圧電素子部２と、その長′
手方向の両端にそれぞれ形成された第２圧電素子部３．
第３圧電素子部４とから構成される。この圧電装置１の
動作過程はまず圧電装置ｌを溝ブロツク５内に挿入し、
第２圧電素子部３を伸長させて第１図（１）のように溝
ブロック５の内壁６に圧接して固定する。次に第３圧電
素子部４を縮小した後、第１圧電素子部２を伸長させる
と第３圧電素子部４は第１図（２）のように第１圧電素
子部２の伸長に等しい距離りだけ移動する。次に第１圧
電素子部２を伸長させて内壁６に固定して第２圧電素子
部３を縮小した後、第１圧電素子部２を縮小させる。こ
れによって圧電装置１は第１図（３）のように第１図の
右方に距離りだけ移動したこととなる。このような第１
図（１）から第１図（４）までの動作の繰返しによって
圧電装置１を溝ブロック５の内壁６に沿って一方向に移
動している。

このような圧電装置ｌでは圧電素子部２，３゜４の伸長
の長さが極めて小さいため圧電装置１の移動が極めて遅
＜、シかも溝ブロック５の幅の精度または圧電装置１の
寸法精度の正確さに起因して圧電装置ｌの移動量の高精
度化を達成することができなかった。

目　　　的 本考案は上述の技術的課題を解決し、溝ブロックの、寸
法精度が要求されず、しかもその移動精度を向上させた
駆動用圧電装置を提供することである。

実施例 第２図は本発明に従う圧電装置１０の平面図であり、第
３図はその側面図である。圧電装置１０は基本的には第
１電極としての共通電極板１と、その両表面に固着され
る一対の圧電素子１２，１３とを含む。圧電素子１２は
共通電極板１１の表面に固着される圧電体１４と、圧電
体１４の共通電極板１１に臨む一面とは反対側の端面に
固着される第２電極部１５とから成る。もう一つの圧電
素子１３は圧電素子１２と同様な構成を有しており、共
通電極板１１の裏面に固着される圧電体１６と、圧電体
１６の共通電極板１１に臨む一面とは反対側の端面に固
着される第２電極部１７とから成る。第２電極部１５．
１７は一対の圧電素子１２．１３の長手方向（第３図の
左右方向）に間隔をあけて配置される中央電極ｔ５ａ、
１７ａｘ側部電極１５ｂ、１５ｃ、１７ｂ、１７ｃとか
ら成る。このようにして共通電極板１１、圧電体１４．
１６、中央電極１５ａ、１７ａによってノくイモルフ構
造を有する第１圧電素子耶１８と、共通電極板１１、圧
電体１４，１６、側部電極１５ｂ。

１７ｂによってバイモルフ構造を有する第２圧電素子部
１９と、共通電極板１１、圧電体１４，１６、側部電極
１５ｃ、１７ｃによってノ（イモルフ構造を有する第３
圧′屯素子部２０とがそれぞれ形成される。

圧電体１２の材料には、たとえばＰＺＴ　（チタン酸ジ
ルコン酸鉛）、無機材料と高分子桐料との複合物が用い
られる。複合物としては圧電性磁器粉末、たとえばチタ
ン酸バリウム、ＰｚＴなどを均一分散して含んだ高分子
材料が好ましく、高分子材料としてはフッ化ビニリデン
の単独重合体やフッ化ビニリデンー３７フ化エチレン共
重合体などのフッ化ビニリデン共重合体が好適である。

第４図は、圧電装置１０の結線状態を示す簡略図である
。圧電装置ｌＯのバイモルフ構造を有する第１〜第３圧
電素子部１８〜２０は、コントロール回路２１，２２．
２３にそれぞれ並列的に接続される。これによって第１
圧電素子部１８と第２圧電素子部１９と、第３圧電素子
部２０との、それぞれ独立した結線状態が達成される。

第５図は本発明の一実施例の斜視図であり、第６図はそ
の平面図であり、第７図はその正面図である。＋３１形
断面を有する軌条２４には、その長手方向に間隔をあけ
て係合手段としての逆Ｕ字状の一対の可動部材２５．２
６が個別的に装着される。

可動部材２５．２６は軌条２４の上面２４ａに当接する
延在部２５ａ　、２６ａと、その各両端部に連なり軌条
２４の両側面２４ｂ、２４ｃｌζそれぞれ当接する脚部
２５ｂ、２５ｃ、２６ｂ、２６ｃとからそれぞれ成る。

可動部材２５．２６は、軌条２４の長手方向に沼って摺
動することができるように、それぞれ構成される。

可動部材２５．２６の脚部２５ｂ、２５ｃ、２６ｂ、２
６ｃの各外側面には、本発明に従う一対の圧電装置１０
．１０　ａが軌条２４の長手方向と同一方向に延びるよ
うに個別的に配置される。圧電装置１０の第２電極部１
５．１７は前述のように３分割された中央電極１５ａ、
１７ａと、側部電極１５ｂ、１５ｃ、１７ｂ、１７ｃと
がそれぞれ同−偏屈を有する間隔をあけて配置されてお
り、電極の無い部分５０．５１が可動部材２５　、２６
の脚部２５ｂ、２５ｃ、２６ｂ、２６ｃにそれぞれ同着
される。なお可動部材２５．２６の材料はたとえば金属
、セラミック、グラスチック成形品であってもよい。

このように可動部材２５．２６に係合された一対の圧電
装置１０．４０　ａに第８図に示される駆動パルスを与
えた場合を想定する。圧電装置１０゜１０ａは同一の動
作を行なうため、以下一方の圧主装置１０についての動
作を説明する。圧電装置１０の＄２圧電素子１９に対し
てコントロール回路２３によって第８図（１）の波形の
電圧を印加し、・君１圧電素子部１８に対してコントロ
ール回路２１によって第８図（２）の波形の電圧を印加
し、第３圧電素子部２０に対してコントロール回路２２
によって第８図（３）の波形の電圧を印加して一方向に
直進させるのであって、逆進の場合は第８図（１）、第
８図（２）、第８図（３）各波形を正反対にする。いわ
ゆるバイモルフ構造を有する圧電素子部１８〜２０には
電気極性の異った圧電体１４．１６が用いられており、
したがって所定電圧の印加によって撓むことができるよ
うに構成されている。第９図（１）では各圧電素子部１
８〜２０はすべて無印加の状態にあり、時間Ｔ１からＴ
２の間では第９図（２）のように、＠２圧電素子部１９
のみに所定が印加され、このため第２圧電素子部１９は
軌条２４の側面２４ｂ側に向けて屈曲する。このとき他
方の圧電装置１０ａの第２圧電素子部１９ａも側面２４
ｂ側に向けて屈曲し、これによって圧電装置１０．１０
ａは軌条２４に一体的に固定される。時間Ｔ２からＴ４
の間では第９図（２）のように前記第２圧電素子部１９
に続いて第１圧電素子部１８も電圧印加されて彎曲状に
なり、このため第１圧電素子部１８は軌条２４の長手方
向に向けて縮小した状態となる。これによって第３圧電
素子部２０は第２圧電素子部１９側に向って第１圧電素
子部１８の縮小した分だけ移動する。時間Ｔ４からＴ５
の間では第１〜第３圧電素子部１８〜２０がすべて電圧
印加され、圧電装置１０は軌条２４の側面２４ｂに固定
される。時間Ｔ５からＴ６の間では第９図（５）のよう
に第２圧電素子部１９の電圧印加が解除され、時間Ｔ６
からＴ７の間では第９図（６）のように、第１圧電素子
部１８の電圧印加が解除される。このように第３圧電素
子部２０のみを電圧印加して軌条２４の側面２４ｂに固
定することによって、圧電装置１０は第９図の左方に向
って第１圧電素子部１８の前記縮小した分だけ移動した
こととなる。時間Ｔ７からＴ８の間では第９図（７）の
ように第２圧電素子部１９が再び電圧印加される。可動
部材２５．２６に装着されたもう一つの圧電装置１０ａ
もまた圧電装置１０と同一の、上記動作の繰返しを行い
、これによって可動部材２５．２６にそれぞれ係合され
た圧電装置１０゜１０ａは軌条２４の長手方向に沿って
一方向に直イ６移動することができる。このような圧電
装置１０　、　ｌ　Ｏａの進行方向と反対側の一端には
、圧電装置？ｉｌＯの運動を外部に伝達する手段をなす
ロンド（図示せず）が取付けられており、これによって
圧′１に装置ｊ？＜　１０　、１０　ａはリニアモータ
としての機能を果たすことができる。

；第６図示のｌ＋Ｊ動部材２５．２６の各脚部２５ｂ。

２５ｃ、２６ｂ、２６ｃのそれぞれの厚みは、第１圧′
市素子部１８が電圧印加（こよって彎曲しても、軌条２
４の側面２４ｂに接触しない程度の大きさに選ばれてい
る。したがって第１〜第３圧電素子部１８〜２０．１８
ａ〜２０ａを電圧の印加解除によって彎曲、屈曲させる
ことによって、圧電装置樅１０　、　Ｉ　Ｏａの移動、
停止状態を確実に達成することができる。

本発明者の実験結果によれば、バイモルフ構造を有する
一対の圧電素子１２．１３を３分割したことによって圧
電装置１０の第１圧電素子部１８の彎曲率および第２圧
電素子部１９．第３圧電素子部２０の屈曲率をそれぞれ
任意に選ぶことができるので、圧電装置１０の１サイク
ルあたりの移動量の高精度化を達成することができた。

また軌条２４の両側方に可動部材２５．２６に係合する
一対の圧電装置１０．１０ａを配置するだけで、圧電装
置１０．１０ａを軌条２４に沿って駆動することができ
るとともに、圧電装置１０．１０ａは対称形であるので
移動動作が安定し、したがって軌条２４の寸法設定を大
略的に行なうこともできるので作業性が著しく向上され
る。

前述の実施例では圧電装置１０を保持する可動部材２５
．２６をＵ字状に形成したけれども、第１Ｏ図および第
１１図に示されるように、四角形状に構成されてもよい
。また軌条２４は円形断面を有するレールであってもよ
く、このとき軌条２４に装着される可動部材２５．２６
は第１２図および第１３図に示されるようにリング状に
構成されるものであってもよい。また前述の実施例では
、第１〜第３圧電素子部１８〜２０をコントロール回路
２１〜２３によって並列的に接続したけれども、共通電
極板１１を取去ることによって直列的な接続とすること
も可能である。

本発明に従う圧電装置は、ＮＣ工作機器の工具。

工作物などの位置決め、顕微境の標本類の微動送り、光
学系反射鏡その他の反射鏡の微角１（調整、その他各種
の微＠調整装置だけでなく、その他の技術分野において
も広汎囲に実施することができる。

効果 以上のよう番こ本発明によれば、係合手段によってバイ
モルフ構造を有する駆動手段を軌条の外周に配置し、軌
条に沿って移動させるようにしたことによって、圧電装
置の移動量の高精度化を図ることができるとともに軌条
の寸法設定を大略的に行なうことができるので生産性が
向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術の圧電装置の駆動説明図、第２図は本
発明に従う圧電装置１０の平面図、第３図はその側面図
、第４図は圧電装置１０の結線状態を示すブロック図、
第５図は本発明の一実施例の斜視図、第６図はその平面
図、第７図はその正面図、第８図は第１〜第３圧電素子
部１８〜２０に加える電圧波形図、第９図は圧電装置１
０の駆動状態を示す簡略図、第１０図は本発明の他の実
施例の平面図、第１１図はその正面図、第１２図は本発
明のさらに他の実施例を示す圧電装置１０の正面図、第
１３図はその平面図である。 １．１０・・・圧電装置、１２．１３・・・圧電素子、
１４．１６・・・圧電体、１５．１７・・・電極部、１
８・・・第１圧電素子部、１９・・・第２圧電素子部、
２０・・・第３圧電素子部、２４・・・軌条、２５．２
６・・・可動部材 代理人　　　弁理士　西教圭一部 第１ｙＵ 第２図 １１０１　　　　　第１１図 第１２図　　　　　第１３図 特ｎ’＋庁Ｉ（宮殿 １、事ｆ生の表示 ’ｌ−’「ＪＱ４ｉ昭５≦ノー１２１（１，１，：弁シ
・２、発明の名称 駆動用１し型装置 ３、補正をする者 ＄件との関係　　出願人 ｉｒ所 名称（５８３）松下電Ｔ株式会利 代表者 ４、代理人 住　所　大阪山西区西本町１丁目１３番３８号　新興産
ビル国際’ｒ　ト：　Ｌ、■・：Ｘ　（１５２５−５０
８５ＩＮＴＡＩ”Ｔ　　、１国際１’ＡＸ　（ｉｌｌｌ
＆（ｉ　ｎ　（ｆｉ　６）！ｌ＋　、’３１ｉ−（＋　
２４７電話（（１（ｉ　）　Ｉ；　３モｉ　−＋１２　
（’＋　３（代表）氏名弁理ト（’？　、”＋　５５）
曲数４ニ一部；°゛・・ｉ　　、ｌｉ　＋Ｉ（＠　＜’
１ヵ１１イーｔ　　　　　　　＋４．、−会゛６、補正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の棉 ７、補正の内容 （１）明細′ｌ（）第′ｌ貞ヴ％＋［’、行口において
「所定、１とあるを　「所定電圧」に６Ｊ正する。 （２）明細再Ｐｔ５９頁第１１行［１を下記のとおりに
訂正する。 記 機能を果たｒことができる。なお圧電装置１０゜１０ａ
はもちろん２個以上の場合であっても良い。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 扁平状の圧電体と、圧電体の少なくとも一表面に固着さ
   れる電極板とを含む一対の圧電素子のバイモルフ構造を
   有する駆動手段であつて、 前記電極板をそれぞれ３分割し、圧電素子の平面と直角
   方向に凹又は凸に彎曲する第１圧電素子部と、第１圧電
   素子部の両側に配置されており、第１圧電素子部を支点
   にして屈曲する第２圧電素子部および第３圧電素子部と
   を有するそのような駆動手段であつて、 前記駆動手段に軌条の外周に係合する係合手段を設けた
   ことを特徴とする駆動用圧電装置。