JPS62147976A

JPS62147976A - 直進型圧電モ−タの作動装置

Info

Publication number: JPS62147976A
Application number: JP60288993A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Wakita; 尚正脇田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1987-07-01
Also published as: JPH0526433B2

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】「産業上の利用分野」本発明は切削工具、顕微鏡の標本等各種機器の部材を高
精度をもって移動させる作動装置に関する。

「従来技術」電圧の印加によって軸線方向に伸長する積層された圧電
素子からなシ、電圧の印加を受けて被駆動体の方向に伸
長する直進用圧電体と、該直進用圧電体の両端面にこれ
と直角方向に固定され、電圧の印加を受けて同方向に伸
長して外周のケースの底面に圧接する後方及び前方の一
対の圧電体とによって側面がＨ型を呈する直進型圧電モ
ータ（以下、圧電モータという）が、リニアステップモ
ータとして特開昭５５−１０００５９号公報（％願昭５
４−８８２２号公報）において開示されている。

「発明が解決しようとする間阻点］上記の特開昭５５−１０００５９号公報に開示された圧
電モータは、この後の実施例において詳述するようにＨ
型に結合された３群の各圧電体に順次信号電圧を印加し
て被駆動体に向けて全体を移動させるものであるが間欠
的の停止時間を生じるので、例えば切削工具の、駆動体
として使用するとは該停止時間に対応する股座が切削面
に形成される問題があった。

「問題点を解決するための手段」上記のＨ型に結合された３群の圧電体からなる２組の圧
電モータを同一駆動方向に連結し、第１（前段）の圧電
モータが停止するとき第２（次段）の圧電モータが進行
し、前段の圧電モータが進行するときに後段の圧電モー
タを進行させることによって被駆動体を停止させること
なく連続的に進行させることに成功した。

「実施例」第１図においてＭｌ及び局は、ともに直進用圧電体１ａ
の後端及び前端に一対の後方及び前方のクランプ用圧電
体１ｂ、ｌｃを、正面が長方形、側面がＨ型を呈するよ
う組付けた第１及び第２の圧電モータを示し、上記の直
進用圧電体１ａはチタン酸鉛系化合物等の薄板からなり
、両主表面に銀焼付等による金属化電極面（図示省略）
を設け、分極された環状の圧電素子１１を燐青銅等の薄
板からなる電極板１２を介して機械的には直列、電気的
には並列に、ここでは両側端圧電素子の外端を負極性側
として各電極板１２から伸びる導線（図示省略）によっ
て積層、接続し、これらの積層体の中心孔を絶縁状態で
挿通する締付ボルト１３によって一対の端板１４ａ　＋
　１５ａの中央の座面１４１ａ　、　１５１ａに締着し
てなるが、該端板１４ａ　、　１５ａは積層された圧電
素子１１の外径と略々等しいか、それよりも僅かに大き
い辺の方形の上記座面１４１ａ、１５１ａと、該座面か
ら締付ボルト１Ｂと直角にシリンダ２の貫通孔２１の長
軸方向に伸びるそれぞれ１対の細長い台座１４２ａ　、
　１４２ａと１５２ａ、　１５２ａとからなり、好まし
くは螺合側と反対の座面、図面では１５１ａ側に穿設さ
れた凹部Ｌ　５１　ａ’内に収納する締付ボルトの頭部
１８１と該凹部１５１　ａ’の底面の間に、上記圧電素
子１１と電極板１２の積層体の印加された電圧による伸
びを該締付ボルト１３によつて妨げないようにばね１６
を挿入する。

次に側面がＨ型を呈するよう上記の直進用圧電体１ａの
後端に配される後方のクランプ用の圧電体１ｂ及び前端
に配される前方の圧電体１ｃは、ともに直進用圧電体１
ａと同様、両主表面に金属化電極面を形成し、分極され
た環状の圧電素子１１及び１１を電極板１２及び１２を
介して機械的には直列、電気的には並列に積層、接続し
、これらの積層体の中心孔を絶縁的に挿通する締付ボル
ト１８及び１Ｂによって該積層体の外径と等しいか、僅
かに大きい辺の方形からなる一対の端板１４ｂ　、　１
５ｂ及び１４Ｃ１１５ｃに締着し、好ましくは外周面に
常法にしたがって絶縁性塗料の薄層（いずれも図示省略
）を形成してなるが、これらの端板１４ｂ　、　１５ｂ
及び１４ｃ　、　１５ｃは上記直進用圧電体１ａの端板
１４ａ　、　１５ａから上下の方向にそれぞれ伸びる台
座１４２ａ　、　１４２ａ及び１５２ａ、　１５２ａに
ボルト締め１７及び１７等によってＨ型の側面を呈する
ように接合される。しかしてこれらのボルト締め１７．
１７は後方及び前方・のクランプ用圧電体１ｂと１ｃの
それぞれ上記圧電素子１１の積層体が電圧を受けて伸び
るとき、その伸びを妨げないようにそれら端板１４ｂ　
、　１５ｂ及び１４ｃ。

１５ｃのいずれか一方、ここでは下方の１４ｂ及び１４
ｃ側のみとし、他方の端板１５ｂ及び１５ｃは単に直進
用圧電体１ａの端面の台座１４２ａ　、　１５２ａと摺
動自由に密接せしめるとともに、前と同様該端板１５ｂ
　、　１５ｃに穿設した凹部１５ｂ’、１５ｃ’の底面
と上記締付ボルト１８及び１８の頭部１３１及び１８１
との間にばね１６及び１６を挿入し、これら側面がＨ型
を呈する直進用圧電体１ａと一対のクランプ用圧電体１
　ｂ　ｒ　１　ｃの組付体は、該組付体の細長い正面の
形状に対応し、該クランプ用圧電体１ｂ、１ｃが常時は
自由に摺動し、電圧を受けて軸方向に伸びたときにおい
てそれらの端板１４ｂ　、　１５ｂ及び１４ｃ　ｒ　１
５ｃの端面がそれぞれ対向する底面２１１　、２１１に
圧接、固着して摺動を不可能とする長方形状の貫通孔２
１を有するシリンダ２内に収納し、かつ前方のクランプ
用圧電体１ｃの前面には後方のクランプ用圧電体１ｂに
接合した直進用圧電体１ａの後方の端板１４ａと同様に
基板８を締付ボルト１７によって装着し、作動環４を突
設する。

このように組付けた第１の直進型圧電モータＭ１と第２
の直進型圧電モータＭ２を第２図のように連結して工具
台Ｔの如き被駆動体に接続する。なお、図において第２
の直進世圧電モータＭ２はスライダＳの上に載置したが
、このスライダＳを省略して直接、第１と第２の圧電モ
ータＭ１とＭ２を連結してもよい。

「作用」いま、第１の圧電モータＭ１の直進用圧電体１ａ及び一
対のクランプ用圧電体１ｂ、ｌｃの３群の作動前の状態
から、（イ）後方のクランプ用圧電体１ｂに直流電圧（以下、
電圧という）を印加して垂直方向に伸長させ、両端の端
板１４ｂ　、　１５ｂをシリンダ２０貫通孔の底面２１
１　、２１１に圧接、固定する。

（ロ）この状態を保持して直進用圧電体１ａに電圧を印
加し、上記後方のクランプ用圧電体１ｂの端板１４ｂ　
、　１５ｂに当接、固定する端板１４ａを基盤として水
平方向に伸長させて反対側の端板１５ａと当接、固定す
る端板１４ｃ　、　１５ｃを具えた前方のクランプ用圧
電体１ｃ及び該圧電体から基板８を介して伸びる作動環
４を前方に伸長させる。

（ハ）この状態において、前方のクランプ用圧電体１ｃ
に対して電圧を印加し、垂直方向に伸長させ、両端の端
板１４ｃ＋１５ｃを上記（イ）と同様にシリンダの貫通
孔２１の底面２１１゜２１１に圧接、固定させる。

この状態はシリンダの貫通孔２１内において直進用圧電
体１ａが伸長した状態で、同じく伸長してシリンダの貫
通孔２１の底面２１１　、２１１に圧接、固定し九後方
及び前方のクランプ用圧電体１ｂ及び１ｃに固定される
。

に）このように８群の圧電体１ａｒｌｂ及びＩＣの全部
が伸長している状態から、後方のクランプ用圧電体１ｂ
に対する印加電圧を解除、その全長を復元、短縮してシ
リンダの貫通孔２１から釈放する。

（ホ）次に直進用圧電体１ａに対する印加電圧を解除、
その全長を復元、短縮して前にシリンダの貫通孔２１か
ら釈放した後方のクランプ用圧電体１ｂとともに、前方
の固定されたクランプ用圧電体１ｃの方向に引寄せる。

（へ）最後に前方のクランプ用圧電体１ａに対する印加
電圧を解除、該圧電体ＩＣをシリンダの貫通孔２１から
解放して最初作動前の状態に戻る。

この（イ）〜（へ）からなる工程を１サイクルとして最
初の状態から、圧電体１ａ＋１ｂ及びＩＣの３者はＨ型
に組付けられたまま、直進用圧電体１ａの伸長弁（ｄ）
だけ前方に移動する。この状態を第３図（イ）〜（へ）
に示す。

なお、上記の（イ）〜（へ）の工程は例えば（イ）と（
ロ））。

に）と（ホ）を一工程とすることができ、電圧印加順序
も上記実施例に限定されることなく変更が可能である。

しかして、上記（イ）〜（へ）工程を繰返すことによっ
て第４図Ａのよう、時間とともに変位量（移動寸法を増
大するが、上記の工程中、時間帯に）においては変位せ
ず、間欠運動となシ、これが前に述べた圧電モータにお
いて避けられない欠点となるが、本考案においては上記
Ｍ１と同様の時間−変位量を呈する第２の圧電モータＭ
２を上記の第１の圧電モータＭ１と機械的直列に連結し
、該第４図Ａにおける変位しない時間帯に）を第４図Ｂ
における変位する時間帯（ロ）によって補償するように
各圧電体に対して電圧を印加することによシ、第１及び
第２の圧電モータＭ１及びＭ２の時間−変位量を第４図
Ｃのように直線化する。

「発明の効果」上記の構成からなる本発明の圧電モータの作動装置は、
間欠的の運動がなく、直線的、連続的に移動するので各
種精密機器類の微動送り装置として著効を奏する。また
、移動速度も実施例においては説明を単純化するため、
第４図Ａ及びＢの工程（イ）〜（ハ）及び＠）〜ｅ４の
変位時間と同じく（ハ）〜（へ）及びｅ４〜ｆ−４の変
位しない間欠時間を等しくし、同図Ｃのように変位速度
を２倍としたが、これらの変位時間を大きく、変位しな
い時間を小さくするように各圧電体に対する電圧印加時
間を設定することによって変位速度を更に大きくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは、本発明において使用する直進型圧電モータ
の基本的態様を示す側断面図、第１図Ｂは第１図Ａのイ
ーイ線に沿う断面図、第２図は本考案の直進型圧電モー
タの作動装置を示す一部を切欠した側面図、第３図（イ
）〜（へ）は該直進型圧電モータの作動装置の作動状態
を示す各工程の説明図、また第４図は直進型圧電モータ
の時間と変位量の関係を示す線図で、第４図Ａは第１の
圧電モータ、第４図Ｂは第２の圧電モータのそれぞれ単
独の場合、第４図Ｃは第１及び第２の圧電モータを連結
した本発明の作動装置の場合である。

Claims

【特許請求の範囲】

シリンダ２内に収納され、電圧の印加によって軸線方向
に伸長する積層された複数の圧電素子１１からなり、被
駆動体の方向に作動する直進用圧電体１ａと、該直進用
圧電体の両端面にこれと直角方向にＨ型の側面を呈して
固定されて同方向に作動する後方及び前方のクランプ用
圧電体１ｂ及び１ｃとからなり、これら３群の圧電体に
対して交互に印加された電圧によって前進と停止を繰返
しながら進行する第１及び第２の直進型圧電モータの２
組Ｍ＿１及びＭ＿２を、一方が停止するとき他方が進行
するように連結したことを特徴とする直進型圧電モータ
の作動装置。