JPS6258883A - 駆動装置 - Google Patents
駆動装置Info
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- JPS6258883A JPS6258883A JP60193720A JP19372085A JPS6258883A JP S6258883 A JPS6258883 A JP S6258883A JP 60193720 A JP60193720 A JP 60193720A JP 19372085 A JP19372085 A JP 19372085A JP S6258883 A JPS6258883 A JP S6258883A
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- Japan
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- piezoelectric body
- piezoelectric
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- driving
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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
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/002—Driving devices, e.g. vibrators using only longitudinal or radial modes
- H02N2/0025—Driving devices, e.g. vibrators using only longitudinal or radial modes using combined longitudinal modes
-
- 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
- H02N2/026—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- 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〕
本発明は被１駆動体に駆動力を与える駆動装置に関し、
さらに詳しくは圧電効果を示す圧電体を用いて被駆動体
に駆動力を与える駆動装置に関するものである。
さらに詳しくは圧電効果を示す圧電体を用いて被駆動体
に駆動力を与える駆動装置に関するものである。
圧電体に電圧を印加すると歪が生ずるいわゆる逆圧電効
果を利用して被駆動体を駆動する駆動装置としては、例
えば１９８３年に発行された独国丈献「ファインゲラツ
テテクニクＪ （ＦＥＩＮＧＥＲＡＴＥＴＨＣＨＮＩＫ
）の第４７０頁〜第４７３頁に記載されるように、一方
向に歪形態を有する板状の圧電体を直交方向に組み合わ
せて振動変位を合成し、被駆動体に接触する駆動端部を
楕円運動させて、被駆動体を−方向に連続駆動するもの
がある。
果を利用して被駆動体を駆動する駆動装置としては、例
えば１９８３年に発行された独国丈献「ファインゲラツ
テテクニクＪ （ＦＥＩＮＧＥＲＡＴＥＴＨＣＨＮＩＫ
）の第４７０頁〜第４７３頁に記載されるように、一方
向に歪形態を有する板状の圧電体を直交方向に組み合わ
せて振動変位を合成し、被駆動体に接触する駆動端部を
楕円運動させて、被駆動体を−方向に連続駆動するもの
がある。
上記の駆動装置では板状の圧電体を用いているため、板
状の圧電体の弾性変形による振動が生じる。このため圧
電体による駆動端部本来の楕円振動が損われ、駆動性能
が落ちるという問題があった。
状の圧電体の弾性変形による振動が生じる。このため圧
電体による駆動端部本来の楕円振動が損われ、駆動性能
が落ちるという問題があった。
本発明は、安定で大きな駆動力を得ることのできる駆動
装置を提供することを目的とする。
装置を提供することを目的とする。
本発明の上記の目的は、被駆動体を駆動する駆動装置に
おいて、一対の積層型圧電体をベース上に斜交配置し、
接着剤または弾性部材を用いて圧電体の各一端をベース
上に、各他端を圧電体間を結合する柔機構に固着し、圧
電体の剛性と圧電体・柔機構の質量または圧電体・弾性
部材の剛性と圧電体・柔機構・弾性部材の質量によって
定まる共振系の共振周波数で圧電体を振動させ、共振系
の共振変位を柔機構先端の駆動端部に伝達することによ
り達成される。
おいて、一対の積層型圧電体をベース上に斜交配置し、
接着剤または弾性部材を用いて圧電体の各一端をベース
上に、各他端を圧電体間を結合する柔機構に固着し、圧
電体の剛性と圧電体・柔機構の質量または圧電体・弾性
部材の剛性と圧電体・柔機構・弾性部材の質量によって
定まる共振系の共振周波数で圧電体を振動させ、共振系
の共振変位を柔機構先端の駆動端部に伝達することによ
り達成される。
駆動装置を構成する要素の共振周波数に一致する駆動周
波数で圧電体を駆動させるので、駆動端部に接触する被
駆動体に対して大きな駆動力を与えることができる。
波数で圧電体を駆動させるので、駆動端部に接触する被
駆動体に対して大きな駆動力を与えることができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の装置筒１の実施例を示すもので、この
図において１および２は直交体形状の積層型圧電体であ
る。８は耐摩耗性材料でできた駆動端部で、柔機構７の
先端に接着固定されている。
図において１および２は直交体形状の積層型圧電体であ
る。８は耐摩耗性材料でできた駆動端部で、柔機構７の
先端に接着固定されている。
９は被駆動体である。１０は被駆動体９と駆動端部８の
接触点における接平面に対して±４５°の傾斜面１０Ａ
を有するベースである。前記圧電体１．２は、振動方向
がベース１０の傾斜面１０Ａの法線方向と平行になるよ
うに傾斜面１０Ａ上に配置され、接着剤１１により各一
端をベース１０ａ傾斜面１０Ａ上にまた各他端を柔機構
７に固着されている。圧電体１，２の機械的変位の方向
はそれぞれ矢印５と６で表わされる。すなわち、圧電体
１と２は各振動方向が直交しかつ前記接平面に対し±４
５°の角度をなすようにベース１０と柔機構７の間に組
み込まれ固着されている。前記柔機構７は圧電体１に相
対する部分７ａと圧電体２に相対する部分７ｂとからな
る。前記柔機構の一部７ａは、矢印５の方向には剛であ
り、矢印５と直角方向には柔であり１部分７ｂと対称で
あるように、弾性ヒンジを用いた平行リンク機構となっ
ている。同様に前記柔機構７の一部７ｂは、矢印６の方
向には剛であり、矢印６と直角方向には柔であり、部分
７ａと対称であるように弾性ヒンジを用いた平行リンク
機構となっている。したがって圧電体１の変化は圧電体
２に妨げられることなく駆動端８を矢印５の方向に変位
させ、逆に圧電体２の変位は圧電体１に妨げられること
なく駆動端８を矢印６の方向に変位させる。
接触点における接平面に対して±４５°の傾斜面１０Ａ
を有するベースである。前記圧電体１．２は、振動方向
がベース１０の傾斜面１０Ａの法線方向と平行になるよ
うに傾斜面１０Ａ上に配置され、接着剤１１により各一
端をベース１０ａ傾斜面１０Ａ上にまた各他端を柔機構
７に固着されている。圧電体１，２の機械的変位の方向
はそれぞれ矢印５と６で表わされる。すなわち、圧電体
１と２は各振動方向が直交しかつ前記接平面に対し±４
５°の角度をなすようにベース１０と柔機構７の間に組
み込まれ固着されている。前記柔機構７は圧電体１に相
対する部分７ａと圧電体２に相対する部分７ｂとからな
る。前記柔機構の一部７ａは、矢印５の方向には剛であ
り、矢印５と直角方向には柔であり１部分７ｂと対称で
あるように、弾性ヒンジを用いた平行リンク機構となっ
ている。同様に前記柔機構７の一部７ｂは、矢印６の方
向には剛であり、矢印６と直角方向には柔であり、部分
７ａと対称であるように弾性ヒンジを用いた平行リンク
機構となっている。したがって圧電体１の変化は圧電体
２に妨げられることなく駆動端８を矢印５の方向に変位
させ、逆に圧電体２の変位は圧電体１に妨げられること
なく駆動端８を矢印６の方向に変位させる。
上述した本発明の装置の第１の実施例の基本的動作は、
次のようなものである。圧電体１に交流電圧を印加する
と、圧電体１が矢印５の方向に振動変位し、柔機構７を
へて駆動端８を矢印５の方向へ振動変位させ、駆動端８
の振動変位を受けて被駆動体９が一方向へ駆動するもの
である。ここで交流電圧を印加する圧電体を１から２に
変えれば、圧電体２が矢印６の方向へ振動し、柔機構７
をへて駆動端８を矢印６の方向へ振動変位させるので、
被駆動体９の駆動方向は反転する。
次のようなものである。圧電体１に交流電圧を印加する
と、圧電体１が矢印５の方向に振動変位し、柔機構７を
へて駆動端８を矢印５の方向へ振動変位させ、駆動端８
の振動変位を受けて被駆動体９が一方向へ駆動するもの
である。ここで交流電圧を印加する圧電体を１から２に
変えれば、圧電体２が矢印６の方向へ振動し、柔機構７
をへて駆動端８を矢印６の方向へ振動変位させるので、
被駆動体９の駆動方向は反転する。
さらに詳しく説明すると、圧電体１を振動させた場合、
駆動端８の振動変位は圧電体１と柔機構７の剛性および
圧電体１・柔機構７・駆動端部８の有効質量により定ま
る周波数特性を示す。ここで圧電体１の変位方向に対す
る柔機構７の部分７ａの剛性は高く部分７ｂの剛性は低
いことから、駆動端８の振動変位は、第２図に示すよう
に先端に前記有効質量をもった、圧電体１の剛性により
定まるばね定数をもつばね系に、圧電体１の振動変位に
相当する外部振動が加わる場合のばね先端の振動変位と
して表わすことができる。前記ばね系は、第３図に示す
ように有効質量をｍ、はね定数をｋで表わすと、周波数
ｆ＝ （ｋ／ｍ）”／” ／２πに共振点をもつ周波数
特性を示す。
駆動端８の振動変位は圧電体１と柔機構７の剛性および
圧電体１・柔機構７・駆動端部８の有効質量により定ま
る周波数特性を示す。ここで圧電体１の変位方向に対す
る柔機構７の部分７ａの剛性は高く部分７ｂの剛性は低
いことから、駆動端８の振動変位は、第２図に示すよう
に先端に前記有効質量をもった、圧電体１の剛性により
定まるばね定数をもつばね系に、圧電体１の振動変位に
相当する外部振動が加わる場合のばね先端の振動変位と
して表わすことができる。前記ばね系は、第３図に示す
ように有効質量をｍ、はね定数をｋで表わすと、周波数
ｆ＝ （ｋ／ｍ）”／” ／２πに共振点をもつ周波数
特性を示す。
したがって、圧電体に印加する交流電圧の周波数を上述
の共振点近傍に設定することにより、簡単小型な構造で
微小変位を拡大して駆動端部に伝達でき、駆動効率の向
上を図ることができる。
の共振点近傍に設定することにより、簡単小型な構造で
微小変位を拡大して駆動端部に伝達でき、駆動効率の向
上を図ることができる。
第３図は本発明の装置の第２の実施例を示すもので、こ
の図において第１図と同符号のものは同一部分である。
の図において第１図と同符号のものは同一部分である。
１’ 、２’は中央に貫通穴をもつ直方体形状の積層型
圧電体である。圧電体１′は貫通穴に通した弾性部材３
を介してベース１０の傾斜面１０Ａ上と柔機構７に固着
され、圧電体２′は貫通穴に通した弾性部材４を介して
ベース１０の傾斜面１０Ａ上と柔機構７とに固着される
点で前述した第１の実施例と異なっている。
圧電体である。圧電体１′は貫通穴に通した弾性部材３
を介してベース１０の傾斜面１０Ａ上と柔機構７に固着
され、圧電体２′は貫通穴に通した弾性部材４を介して
ベース１０の傾斜面１０Ａ上と柔機構７とに固着される
点で前述した第１の実施例と異なっている。
上述した本発明の第２の実施例の基本的動作は、第１の
実施例の場合と同様であるが、共振ばね系に弾性部材３
，４の剛性と質量が加わる点で異なる。すなわちこの第
５図に示すように第２の実施例では駆動端８の振動変位
は、圧電体１’ 、２’の剛性により定まるばね定数を
もつばねに、圧電体１’ 、２’ を貫通する弾性部材
３，４の剛性により定まるばね定数をもつばねが並列結
合された。
実施例の場合と同様であるが、共振ばね系に弾性部材３
，４の剛性と質量が加わる点で異なる。すなわちこの第
５図に示すように第２の実施例では駆動端８の振動変位
は、圧電体１’ 、２’の剛性により定まるばね定数を
もつばねに、圧電体１’ 、２’ を貫通する弾性部材
３，４の剛性により定まるばね定数をもつばねが並列結
合された。
並列ばねの先端に圧電体・柔機構・駆動端部および弾性
部材の有効質量をもつばね系に、圧電体の振動変位に相
当する外部振動が加わる場合のばね先端の振動変位とし
て表わすことができる。新たに加わった弾性部材の有効
質量をｍＭ 、弾性部材の剛性より定まる定数をｋＭで
表わすとこのばね系の共振周波数は第６図に示すように
ｆ’ ＝（（ｋ ＋ ｋＨ） ／ （ｍ＋ｍｓ） ）
”／ ２ ｙｃ となる。
部材の有効質量をもつばね系に、圧電体の振動変位に相
当する外部振動が加わる場合のばね先端の振動変位とし
て表わすことができる。新たに加わった弾性部材の有効
質量をｍＭ 、弾性部材の剛性より定まる定数をｋＭで
表わすとこのばね系の共振周波数は第６図に示すように
ｆ’ ＝（（ｋ ＋ ｋＨ） ／ （ｍ＋ｍｓ） ）
”／ ２ ｙｃ となる。
この第２の実施例に示す構造では、弾性部材３゜４と圧
電体１’ 、２’の剛性が加算されるため、圧電体部分
の強度が増す効果がある。また本構造では、圧電体１’
、２’ を速性部材３，４で締め付けることによって
ベース１０と柔機構７とに固着することから、圧電体に
あらかじめ圧縮力が加わり、圧電体が引っばり応力で破
壊されるおそれがない。
電体１’ 、２’の剛性が加算されるため、圧電体部分
の強度が増す効果がある。また本構造では、圧電体１’
、２’ を速性部材３，４で締め付けることによって
ベース１０と柔機構７とに固着することから、圧電体に
あらかじめ圧縮力が加わり、圧電体が引っばり応力で破
壊されるおそれがない。
弾性部材３，４の具体例としては、ボルトやばねを用い
ることが可能である。
ることが可能である。
以上述べたように、本発明によれば圧電体の微小変位を
拡大して駆動端部に伝達でき、安定で大きな駆動力を得
ることのできるものである。
拡大して駆動端部に伝達でき、安定で大きな駆動力を得
ることのできるものである。
第１図は本発明の装置の第１の実施例を示す正面図、第
２図は第１図に示す本発明の第１の実施例をばね系とし
て示した図、第３図はその特性図、第４図は本発明の装
置の第２の実施例を一部断面にて示す正面図、第５図は
第４図に示す本発明の装置の第２の実施例をばね系とし
て示した図、第６図はその特性図である。 １．２．１’ 、２’・・・圧電体、３，４・・・弾性
部材。 ５．６・・・圧電体の変位方向、７・・・柔機構、８・
・・駆動端部、９・・・被駆動体、１０・・・ベース、
１１・・・接着剤。 代理人 弁理士 小川勝男 ′□ ￥ １ 圀
２図は第１図に示す本発明の第１の実施例をばね系とし
て示した図、第３図はその特性図、第４図は本発明の装
置の第２の実施例を一部断面にて示す正面図、第５図は
第４図に示す本発明の装置の第２の実施例をばね系とし
て示した図、第６図はその特性図である。 １．２．１’ 、２’・・・圧電体、３，４・・・弾性
部材。 ５．６・・・圧電体の変位方向、７・・・柔機構、８・
・・駆動端部、９・・・被駆動体、１０・・・ベース、
１１・・・接着剤。 代理人 弁理士 小川勝男 ′□ ￥ １ 圀
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、圧電体を用いて被駆動体を接触駆動する駆動装置に
おいて、前記被駆動体を接触駆動する駆動端部と、前記
被駆動体と前記駆動端部の接触点における法線に対して
、＋４５°方向に変位成分を持つ圧電体１と−４５°方
向に変位成分を持つ圧電体２とを有し、前記各圧電体の
各一端を前記各圧電体を固定するベース上に固着し、前
記各圧電体の各他端を、前記各圧電体の各変位方向には
剛性が高く各変位方向と直角方向には剛性が低い系機構
からなる結合子に固着し、前記各圧電体に、前記各圧電
体の剛性で定まる共振周波数に一致する駆動周波数を印
加したことを特徴とする駆動装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の駆動装置において、圧
電体をベースと結合子に接着剤で固着したことを特徴と
する駆動装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の駆動装置において、圧
電体をベースと結合子とに弾性部材で締め付けて固着し
、圧電体に、圧電体の剛性と弾性部材の剛性で定まる共
振周波数に一致する駆動周波数を印加したことを特徴と
する駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60193720A JPS6258883A (ja) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | 駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60193720A JPS6258883A (ja) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | 駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6258883A true JPS6258883A (ja) | 1987-03-14 |
Family
ID=16312670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60193720A Pending JPS6258883A (ja) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | 駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6258883A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5049775A (en) * | 1988-09-30 | 1991-09-17 | Boston University | Integrated micromechanical piezoelectric motor |
| US5059850A (en) * | 1989-02-14 | 1991-10-22 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Temperature compensation member composed of shape memory effect alloy for an actuator driven by a piezo-electric element |
| US5424597A (en) * | 1993-05-07 | 1995-06-13 | Physik Instrumente (P.I.) Gmbh & Co. | Adjusting device with piezo drive |
| US5563465A (en) * | 1993-04-14 | 1996-10-08 | Hitachi, Ltd. | Actuator |
| US6392298B1 (en) * | 2000-02-28 | 2002-05-21 | Ericsson Inc. | Functional lid for RF power package |
| US6492760B1 (en) | 1999-06-01 | 2002-12-10 | Minolta Co., Ltd. | Actuator |
| US6713943B1 (en) * | 1999-06-14 | 2004-03-30 | Minolta Co., Ltd. | Actuator and driving method thereof |
| US6771004B1 (en) | 1999-11-02 | 2004-08-03 | Minolta Co., Ltd. | Actuator using displacement element |
| EP3430652B1 (de) * | 2016-03-15 | 2020-08-26 | Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. Kg | Piezoelektrischer antrieb |
-
1985
- 1985-09-04 JP JP60193720A patent/JPS6258883A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5049775A (en) * | 1988-09-30 | 1991-09-17 | Boston University | Integrated micromechanical piezoelectric motor |
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| EP3430652B1 (de) * | 2016-03-15 | 2020-08-26 | Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. Kg | Piezoelektrischer antrieb |
| US11101750B2 (en) | 2016-03-15 | 2021-08-24 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Piezoelectric drive with at least two independent drive sections |
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