JPS6237835A - 機械的増幅機構 - Google Patents
機械的増幅機構Info
- Publication number
- JPS6237835A JPS6237835A JP60176020A JP17602085A JPS6237835A JP S6237835 A JPS6237835 A JP S6237835A JP 60176020 A JP60176020 A JP 60176020A JP 17602085 A JP17602085 A JP 17602085A JP S6237835 A JPS6237835 A JP S6237835A
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- JP
- Japan
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- arm
- hinge
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- stage
- mechanical amplification
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Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title description 27
- 230000003321 amplification Effects 0.000 title description 12
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 title description 12
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、機械的増幅機構に関するもので、特に、圧電
もしくは電歪素子等の微小な伸縮作用をてこ作用を利用
し拡大するもので、各種制御弁・リレー等に用いて有効
である。
もしくは電歪素子等の微小な伸縮作用をてこ作用を利用
し拡大するもので、各種制御弁・リレー等に用いて有効
である。
従来この種の機械的増幅機構としては、特開昭５９−１
７８９８６号等に開示される様に、複数のヒンジ部とア
ーム部を一体的に接続させて圧電もしくは電歪素子の伸
縮微小変位を拡大する機構が提案されている。
７８９８６号等に開示される様に、複数のヒンジ部とア
ーム部を一体的に接続させて圧電もしくは電歪素子の伸
縮微小変位を拡大する機構が提案されている。
ところが、従来の機械的増幅においては、作動時に変形
腕曲するヒンジ部、特に圧電もしくは電歪素子の微小変
位が拡大された後の後段のヒンジ部には、過大の変形歪
みが発生するため、その歪みによる耐久性の劣化９時に
は破壊に至るといった問題点を有している。また、ヒン
ジ部の剛性が高いと、圧電もしくは電歪素子の伸縮方向
にヒンジ部の剛性による大きな荷重が作用し、その拡大
率が低下してしまうという問題点を有している。
腕曲するヒンジ部、特に圧電もしくは電歪素子の微小変
位が拡大された後の後段のヒンジ部には、過大の変形歪
みが発生するため、その歪みによる耐久性の劣化９時に
は破壊に至るといった問題点を有している。また、ヒン
ジ部の剛性が高いと、圧電もしくは電歪素子の伸縮方向
にヒンジ部の剛性による大きな荷重が作用し、その拡大
率が低下してしまうという問題点を有している。
本発明は、上記従来の機械的増幅機構の問題点に鑑みて
なされるもので、ヒンジ部への過大な歪みを低減させる
とともに、圧電もしくは電歪素子の微小変位を効率よく
拡大することを目的とする。
なされるもので、ヒンジ部への過大な歪みを低減させる
とともに、圧電もしくは電歪素子の微小変位を効率よく
拡大することを目的とする。
本発明は、ケーシングに第１ヒンジを介して接続される
第１アームと、圧電もしくは電歪素子の伸縮方向の一端
に設けられ、かつ前記第１アームの先端部と第１ヒンジ
との間の前記第１アームに当接する先端を有するプッシ
ュロッドと、ケーシングに第２ヒンジを介して接続され
る第２アームと、前記第１アーム先端部と前記第２アー
ムの間に配置され、かつ前記第２アームの先端部と第２
ヒンジの間の前記第２アームに当接する転動部材とを具
備し、前記第２ヒンジは前記第１ヒンジよりも薄肉でか
つ長いことを特徴とする。
第１アームと、圧電もしくは電歪素子の伸縮方向の一端
に設けられ、かつ前記第１アームの先端部と第１ヒンジ
との間の前記第１アームに当接する先端を有するプッシ
ュロッドと、ケーシングに第２ヒンジを介して接続され
る第２アームと、前記第１アーム先端部と前記第２アー
ムの間に配置され、かつ前記第２アームの先端部と第２
ヒンジの間の前記第２アームに当接する転動部材とを具
備し、前記第２ヒンジは前記第１ヒンジよりも薄肉でか
つ長いことを特徴とする。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明をリレーとして用いた場合の一実施例を
示す図である。圧電素子１０は電圧を印加すると矢印の
向きに伸びるものを用いており、この１方の端面には前
記圧電素子１０と連動する鋼製のプッシュロッド１１が
配され、このプッシュロッド１１とケーシング２０間に
挿入されるスプリング１２の付勢力により他方の端面は
ケーシング２０に押し付けられている。
示す図である。圧電素子１０は電圧を印加すると矢印の
向きに伸びるものを用いており、この１方の端面には前
記圧電素子１０と連動する鋼製のプッシュロッド１１が
配され、このプッシュロッド１１とケーシング２０間に
挿入されるスプリング１２の付勢力により他方の端面は
ケーシング２０に押し付けられている。
鋼製の第１アーム２２の一端は、鋼製の第１ヒンジ２１
を介してケーシング２０に一体に接続されて、第１アー
ム２２と第１ヒンジ２１は断面り字形状に成形されてい
る。第１アーム２２の先端部２２ａには、転動部材とな
る第１円柱部材２３が転動可能に配置される円弧溝が形
成されている。
を介してケーシング２０に一体に接続されて、第１アー
ム２２と第１ヒンジ２１は断面り字形状に成形されてい
る。第１アーム２２の先端部２２ａには、転動部材とな
る第１円柱部材２３が転動可能に配置される円弧溝が形
成されている。
第１アーム２２の先端部２２ａと第１ヒンジ２１との間
で、ヒンジ２１寄りの位置に、プッシュロッド１１の先
端１１ａが第１アーム２２の下面に当接して、第１ヒン
ジ２１は常に引張り状態となるように構成されている。
で、ヒンジ２１寄りの位置に、プッシュロッド１１の先
端１１ａが第１アーム２２の下面に当接して、第１ヒン
ジ２１は常に引張り状態となるように構成されている。
このようにして、第１ヒンジ２１と第１アーム２２によ
り、プッシュロッド１１の変位を第１アーム２２の先端
部２２ａに伝達して拡大するＬ字形の第１段目の変位拡
大レバー機構が構成される。
り、プッシュロッド１１の変位を第１アーム２２の先端
部２２ａに伝達して拡大するＬ字形の第１段目の変位拡
大レバー機構が構成される。
また第２アーム２５の一端は、第２ヒンジ２４を介して
ケーシング２０に接続され、第２アーム２５の先端部２
５ａには、第２円柱部材２６が配置される円弧溝が形成
されている。また、第２アーム２５の下面には、第１ア
ーム２２の先端部２２ａと第２アーム２５の間に第１円
柱部材２３が転動可能に配置される円弧溝が形成されて
いる。
ケーシング２０に接続され、第２アーム２５の先端部２
５ａには、第２円柱部材２６が配置される円弧溝が形成
されている。また、第２アーム２５の下面には、第１ア
ーム２２の先端部２２ａと第２アーム２５の間に第１円
柱部材２３が転動可能に配置される円弧溝が形成されて
いる。
これらによって、第１段の変位拡大レバー機構の変位を
第２アーム２５の先端部２５ａに伝達して拡大する第２
段目の変位拡大レバー機構が構成される。
第２アーム２５の先端部２５ａに伝達して拡大する第２
段目の変位拡大レバー機構が構成される。
同様に、第３アーム２８、第３ヒンジ２７、及び第２円
柱部材２６による第３段目訴変位拡大レバー機構、第４
アーム３１、第４ヒンジ３０．及び第３円柱部材による
第４段目の変位拡大レバー機構が順次構成される。よっ
て、アームとヒンジによるＬ字形の変位拡大レバー機構
が、第１段から第４段まで順次交互に積み重ねられて配
設されて、機械的増幅機構を構成する。
柱部材２６による第３段目訴変位拡大レバー機構、第４
アーム３１、第４ヒンジ３０．及び第３円柱部材による
第４段目の変位拡大レバー機構が順次構成される。よっ
て、アームとヒンジによるＬ字形の変位拡大レバー機構
が、第１段から第４段まで順次交互に積み重ねられて配
設されて、機械的増幅機構を構成する。
ここで、第１〜第４ヒンジを比較すると、第２ヒンジ２
４は第１ヒンジ２１よりもその剛性を下げるために、そ
の板厚を薄く、かつその長さを長く構成し、同様に第３
ヒンジ２７、第４ヒンジ３０も剛性を順次下げるように
、その板厚が薄く、かつその長さが長くなるように構成
されている。
４は第１ヒンジ２１よりもその剛性を下げるために、そ
の板厚を薄く、かつその長さを長く構成し、同様に第３
ヒンジ２７、第４ヒンジ３０も剛性を順次下げるように
、その板厚が薄く、かつその長さが長くなるように構成
されている。
尚、第４アーム３１の先端にはポイント１０１が絞めら
れて固定され、ポイント１０１は、ケーシング２０とス
クリュウ１０４により固定された絶縁板１０２に取り付
けられたポイント１００と、微小間隙を隔てて対向して
いる。
れて固定され、ポイント１０１は、ケーシング２０とス
クリュウ１０４により固定された絶縁板１０２に取り付
けられたポイント１００と、微小間隙を隔てて対向して
いる。
本発明による機械的増幅機構の作動を、第１図で示した
リレーについて説明する。同図において、圧電素子１０
に電圧が印加されると同図中矢印の方向に伸張する。こ
の時、プッシュロッド１１は、前記圧電素子１０の伸び
を受けて図中上方向に移動し第１ヒンジ２１及び第１ア
ーム２２で構成される第ルバー機構の第１アーム２２の
第１ヒンジ２１寄りの部位を押し上げる。このとき、第
１アーム２２の剛性は十分高く設定しであることにより
、第１ヒンジ２１が変形腕曲し、第１アーム２２の先端
部２２ａは、前記プッシュロッド１１の変位を増幅して
同図中上方向に伝達する。すると、第１アーム２２の先
端部２２ａの円弧溝に配された円柱部材２３が、第２段
目のレバー機構を構成する第２アーム２５の第２ヒンジ
２４寄りを押し上げるため、第２ヒンジ２４が腕曲し、
前記第２アーム２５の先端部２５ａは、前記円柱部材２
３の変位を拡大して上方向に移動する。第２アーム２５
の先端部２５ａの円弧溝に配された円柱部材２６は、第
３段目のレバー機構（第３ヒンジ２７及び第４アーム２
８）を同様に作動せしめる。
リレーについて説明する。同図において、圧電素子１０
に電圧が印加されると同図中矢印の方向に伸張する。こ
の時、プッシュロッド１１は、前記圧電素子１０の伸び
を受けて図中上方向に移動し第１ヒンジ２１及び第１ア
ーム２２で構成される第ルバー機構の第１アーム２２の
第１ヒンジ２１寄りの部位を押し上げる。このとき、第
１アーム２２の剛性は十分高く設定しであることにより
、第１ヒンジ２１が変形腕曲し、第１アーム２２の先端
部２２ａは、前記プッシュロッド１１の変位を増幅して
同図中上方向に伝達する。すると、第１アーム２２の先
端部２２ａの円弧溝に配された円柱部材２３が、第２段
目のレバー機構を構成する第２アーム２５の第２ヒンジ
２４寄りを押し上げるため、第２ヒンジ２４が腕曲し、
前記第２アーム２５の先端部２５ａは、前記円柱部材２
３の変位を拡大して上方向に移動する。第２アーム２５
の先端部２５ａの円弧溝に配された円柱部材２６は、第
３段目のレバー機構（第３ヒンジ２７及び第４アーム２
８）を同様に作動せしめる。
第３段目のレバー機構の第３アーム２８の先端に配され
た円柱部材２９は第４段目のレバー機構（第４ヒンジ３
０及び第４アーム３１）を同様に作動せしめる。
た円柱部材２９は第４段目のレバー機構（第４ヒンジ３
０及び第４アーム３１）を同様に作動せしめる。
本発明の機械的増幅機構において、各レバー機構の第１
〜第４アームの支持点を第１〜第４ヒンジとし、その力
点をプッシュロッドあるいは第１〜第３円柱部材の位置
、またその作用点を第１〜第３アームの先端部の円柱部
材の位置とすると、第１〜第４の各レバー機構の拡大率
は、はぼ支持点−作用点間の水平距離（ｊ！ｚ 、（ｌ
ｓ 、Ｉｌｂ 、 ｊ！ｅ）と、支持点−力点間の水
平距離（Ｉｌ＋ 、 Ｉｔ３．７！ｓ。
〜第４アームの支持点を第１〜第４ヒンジとし、その力
点をプッシュロッドあるいは第１〜第３円柱部材の位置
、またその作用点を第１〜第３アームの先端部の円柱部
材の位置とすると、第１〜第４の各レバー機構の拡大率
は、はぼ支持点−作用点間の水平距離（ｊ！ｚ 、（ｌ
ｓ 、Ｉｌｂ 、 ｊ！ｅ）と、支持点−力点間の水
平距離（Ｉｌ＋ 、 Ｉｔ３．７！ｓ。
Ｊｙ＞の比（Ｉ１ｇ／ｌ＋、 β＊／Ｉｌｓ 、
７！ｂ／Ｉ１５゜ｊ２ｅ／Ｊｙ）とみなすことができ、
第１図の本実施例では、第１段目から第４段目まで、そ
れぞれ、７！ｚ／ＩＩＩ＃２ 倍、Ａｔ／７！３＃３
倍、ｌｌｂ／ｅｓ’３倍、Ｉｔｓ／１１ｑ＃３倍に設定
されている。よって、全体としては、約５０倍の拡大率
となる。従って、圧電素子１０に高電圧５００■が印加
されて約３０μｍ伸張しただけであっても、第４段の第
４アーム３１の先端に配されたポイント１０１において
は１．５ｎ程度上方に移動する。初期状態において、０
．５ｍ〜ＩＨ程度の微小間隙を有するポイント１００，
１０１は、上述の第４アーム３１の移動によって容易に
当接し、リレーとしての作用を満足できるのである。
７！ｂ／Ｉ１５゜ｊ２ｅ／Ｊｙ）とみなすことができ、
第１図の本実施例では、第１段目から第４段目まで、そ
れぞれ、７！ｚ／ＩＩＩ＃２ 倍、Ａｔ／７！３＃３
倍、ｌｌｂ／ｅｓ’３倍、Ｉｔｓ／１１ｑ＃３倍に設定
されている。よって、全体としては、約５０倍の拡大率
となる。従って、圧電素子１０に高電圧５００■が印加
されて約３０μｍ伸張しただけであっても、第４段の第
４アーム３１の先端に配されたポイント１０１において
は１．５ｎ程度上方に移動する。初期状態において、０
．５ｍ〜ＩＨ程度の微小間隙を有するポイント１００，
１０１は、上述の第４アーム３１の移動によって容易に
当接し、リレーとしての作用を満足できるのである。
上述実施例においては、本発明をリレーに適用した実施
例として示したが、印字機構とか、油圧回路に用いるサ
ーボ弁のフラッパ等に用いても有効である。また、本発
明の実施例では、アームとヒンジからなるレバー機構を
ケーシングと一体的に接続したが、溶接とか、リベット
によるかしめ等の他の手段により一体的に接続してもよ
い。
例として示したが、印字機構とか、油圧回路に用いるサ
ーボ弁のフラッパ等に用いても有効である。また、本発
明の実施例では、アームとヒンジからなるレバー機構を
ケーシングと一体的に接続したが、溶接とか、リベット
によるかしめ等の他の手段により一体的に接続してもよ
い。
本発明の機械的増幅機構において、各アームは各々のヒ
ンジを介して、ケーシングと一体的に接続構成するとと
もに、各アーム間を転動可能な転、 動部材を介して
連結したことにより、連結部の歪発生を無くすることが
でき、また、効率のよい変位伝達機構とすることができ
る。さらに、各段のヒンジを、第１段目から最終段に到
るまで、後段になるにつれ段階的に薄肉化しヒンジ長さ
を増大したことによってヒンジの腕曲による応力発生を
低く押えることができ、破損し難く耐久性の向上した構
成とすることができる。
ンジを介して、ケーシングと一体的に接続構成するとと
もに、各アーム間を転動可能な転、 動部材を介して
連結したことにより、連結部の歪発生を無くすることが
でき、また、効率のよい変位伝達機構とすることができ
る。さらに、各段のヒンジを、第１段目から最終段に到
るまで、後段になるにつれ段階的に薄肉化しヒンジ長さ
を増大したことによってヒンジの腕曲による応力発生を
低く押えることができ、破損し難く耐久性の向上した構
成とすることができる。
また、プッシュロッドあるいは転動部材は、ヒンジとア
ーム先端の間に配置されてアームに当接するので、作動
中あるいは停止時であってもヒンジは常に引張り方向に
力を受けることになる。一般にヒンジは圧縮力の作用に
よって変形腕曲、更には破壊し易いのに対して、上述し
た様に本発明においてヒンジは引張り方向の力のみが作
用するため、安定した変位拡大作用が達成できる。さら
に、アームとヒンジを交互に組み合わせていることによ
り、非常に小型な機械的増幅機構を提供することができ
る。
ーム先端の間に配置されてアームに当接するので、作動
中あるいは停止時であってもヒンジは常に引張り方向に
力を受けることになる。一般にヒンジは圧縮力の作用に
よって変形腕曲、更には破壊し易いのに対して、上述し
た様に本発明においてヒンジは引張り方向の力のみが作
用するため、安定した変位拡大作用が達成できる。さら
に、アームとヒンジを交互に組み合わせていることによ
り、非常に小型な機械的増幅機構を提供することができ
る。
第１図は、本発明の機械的増幅機構をリレーに適用した
一実施例を示す断面図である。 １０・・・圧電素子、１１・・・プッシュロッド、２０
・・・ケーシング、２１・・・第１ヒンジ、２２・・・
第１ア−ム、２３・・・第１円柱部材、２４・・・第２
ヒンジ。 ２５・・・第２アーム、２６・・・第２円柱部材、２７
・・・第３ヒンジ、２８・・・第３アーム、２９・・・
第３円柱部材、３０・・・第４ヒンジ、３１・・・第４
アーム。
一実施例を示す断面図である。 １０・・・圧電素子、１１・・・プッシュロッド、２０
・・・ケーシング、２１・・・第１ヒンジ、２２・・・
第１ア−ム、２３・・・第１円柱部材、２４・・・第２
ヒンジ。 ２５・・・第２アーム、２６・・・第２円柱部材、２７
・・・第３ヒンジ、２８・・・第３アーム、２９・・・
第３円柱部材、３０・・・第４ヒンジ、３１・・・第４
アーム。
Claims (1)
- ケーシングに第１ヒンジを介して接続される第１アー
ムと、圧電もしくは電歪素子の伸縮方向の一端に設けら
れ、かつ前記第１アームの先端部と第１ヒンジとの間の
前記第１アームに当接する先端を有するプッシュロッド
と、ケーシングに第２ヒンジを介して接続される第２ア
ームと、前記第１アーム先端部と前記第２アームの間に
配置され、かつ前記第２アームの先端部と第２ヒンジの
間の前記第２アームに当接する転動部材とを具備し、前
記第２ヒンジは前記第１ヒンジよりも薄肉でかつ長いこ
とを特徴とする機械的増幅機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60176020A JPS6237835A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 機械的増幅機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60176020A JPS6237835A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 機械的増幅機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6237835A true JPS6237835A (ja) | 1987-02-18 |
| JPH0467729B2 JPH0467729B2 (ja) | 1992-10-29 |
Family
ID=16006318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60176020A Granted JPS6237835A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 機械的増幅機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6237835A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6473781A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-20 | Ngk Spark Plug Co | Electrostrictive driving device |
| JPH01105390U (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-17 | ||
| JPH08308262A (ja) * | 1995-05-02 | 1996-11-22 | Nec Corp | 圧電アクチュエータ |
| WO1998013928A1 (en) * | 1995-06-30 | 1998-04-02 | Chichibu Onoda Cement Corporation | Lever displacement enlarging mechanism |
| JP2002035696A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-05 | Tokkyokiki Corp | 振動制御装置およびその駆動方法 |
| JP2010078151A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Honeywell Internatl Inc | 流体増幅器及び振動減衰・防振システム |
| CN110492783A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-11-22 | 包头稀土研究院 | 外壳提供轴向磁场的带有二级微位移放大机构的促动器 |
| JP2022502986A (ja) * | 2019-08-05 | 2022-01-11 | 包頭稀土研究院Baotou Research Institute Of Rare Earths | マイクロ変位拡大機構及びその拡大方法 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS60105132A (ja) * | 1983-11-10 | 1985-06-10 | 日本電気株式会社 | 圧電継電器 |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP60176020A patent/JPS6237835A/ja active Granted
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| JPH0467729B2 (ja) | 1992-10-29 |
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