JPS63277955A

JPS63277955A - 変位拡大駆動装置

Info

Publication number: JPS63277955A
Application number: JP11310287A
Authority: JP
Inventors: Koji Ogura; 小倉　幸治
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1987-05-09
Filing date: 1987-05-09
Publication date: 1988-11-15

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、セラミック試料等の曲げ疲労を検査するため
の繰返し疲労試験装置等、変位の付与を要するａ構に適
用される変位拡大駆動装置に関す、る。

〈従来技術〉変位拡大駆動装置としては、ヒンジ部分のある梃子拡大
機構と、駆動装置とを連結したものが考えられる。

しかるに、かかる構成は構造が複雑化したり、応力の集
中を生じて耐久性が低い等の種々の問題を生ずる場合が
多い。

例えば、この種変位拡大駆動装置の応用例として、セラ
ミック試料の片面を二点で保持し、他面はその中心を保
持し、−面側から動荷重を与える試験方法（いわゆる三
点曲げ試験）に供される試料の曲げ疲労度の計測手段が
ある。この計測手段にあって梃子の原理を利用して試料
に大きな変位を与えるものとしては、第５図に示すよう
に、駆動源として圧電積層体ａの伸縮駆動を利用するも
のが考えられる。

すなわち、梃子片すの一端をフレームＣに軸ｄで支持し
、該梃子片すを圧電積層体ａの上面を跨いで、その他端
に上方突成した支持縁ｅを試料Ｗに当て、さらにその下
面を軸ｄと支持縁ｅとの間で、圧？ｔＨｉ！ｉ層体ａの
作動端の中心と支点ｆを介して連接し、該圧電積層体ａ
の伸張作用により試料Ｗを前記フレームＣの軸ｄを中心
にして支持縁ｅを上方移動させることにより、梃子作用
で、支持縁ｅに圧電積層体ａの変位よりも大きな変位を
生じさせるようにしたものが提案され得る。

ところで、かかる構成にあっては、梃子片すは圧Ｔｉ！
積層体ａの伸縮毎に、軸ｄの付近で湾曲し、０部分に応
力の集中を生ずる。そして、このため、該部分で破損し
易く、その破損を防止するために梃子片すの肉厚を大き
くすると、圧電積層体ａに掛かる負荷が大きくなって、
大きな電圧を要することとなる。また梃子片すの肉厚が
大きくなるに伴って共振周波数が低下し、共振周波数に
適合するために、圧電積層体の印加電圧の周波数を低下
させる必要が生じて、単位時間当りの印加周波数が減少
し、疲労破壊に至る時間が長くなる。

このように、梃子の作用を利用した変位拡大駆動装置に
は、種々の技術的課題がある。

本発明は、梃子拡大機構による前記従来欠点の除去を目
的とするものである。

く問題点を解決するための手段〉本発明は、第１図に示すように、長環状可撓性環体Ｙの
、その長袖り上の円外側端を、駆動源となる圧電積層体
Ｘの作動端と、保持面Ｚとで挟持し、該可撓性環体Ｙの
短軸Ｓ上の外側端を変位端Ｅとしたことを特徴とするも
のである。

く作用〉圧電積層体Ｘに交番電圧が印加されると、圧電積層体Ｘ
の作動端は、その周波数に対応して、伸縮運動を生ずる
。このため、伸張時に、可撓性一体Ｙは挟圧され、その
撓みにより、短軸Ｓ上の外側端が外方へ伸出することと
なる。そこで、該変位端Ｅに被駆動部を連継すれば、前
記圧電積層体Ｘの作動端の変位量ΔＸよりも大きな変位
量Δｙを、該被駆動部に付与することができる。

すなわち、第２図イの楕円状可撓性環体Ａ及び第２図口
の菱形状可撓性環体Ｂにあって、長軸りの中心からの長
さをａ、短軸Ｓの中心からの長さをｂとすると、ａ２＋ｂ２＝０２となる。ここでａ＞ｂそこで、圧電積層体の変位量をΔＸ、変位端の変位量を
Δｙとすると、（ａ−ΔＸ）２＋（ｂ＋Δｙ　）２　＝　０２ここで、
例えば、ａ＝１０層馬、ｂ＝５腸層とし、ΔＸ＝１ｍｍ
とすると、Δｙ　＝　１．Ｅｌａ鳳ｍとなり、１．６３
倍変位が拡大することとなる。

〈実施例〉第３図は、本発明を三点曲げ試験に供する繰返し疲労試
験装置に用いた場合の一実施例を説明する。

保持面１．１には、圧電積層体２．２がその作動端３，
３を内側に向けて固定されている。前記圧電積層体２，
２は、多数の圧電素子板を電気的並列状にして積層し、
その作動端３，３に各圧電素子板の変位が重畳して最大
変位を生ずるようにした公知構成からなるものである。

前記作動端３，３間には１合成ゴム、軟質全屈材料等の
可撓性材料で形成された楕円状可撓性環体５の上縁に台
板６を連成してなる動荷重発生治具４が、可撓性環体５
の長軸上の両外側面を該作動端３，３に接触させて配設
される。該作動端３．３の当接面は、楕円状可撓性環体
５の接触面積を確保するために円弧状に形成されている
。

また前記台板６上には二条の隆部７．７が形成されてい
る。モして該隆部７，７の上にはセラミック試料Ｗが乗
載され、さらに、その上面に隆部７，７開位置で、当接
縁１０が圧接し、該試料Ｗに上面から静荷重を付与して
いる。前記当接縁ｌＯはロードセル１１の下面に固定さ
れており、該ロードセル１１によって試料Ｗの歪量が読
取られる。

前記構成にあって、圧電積層体２，２にパルス波、正弦
波、三角波などの交流波を有する所定周波数の交番電圧
を印加すると、作動端３，３に伸縮を生じ、動荷重発生
治具４は可撓性環体５により圧電積層体２．２の作動端
３，３に生じた変位が拡大されて台板６を昇降し、試料
Ｗは当接縁ｌＯに上面を支持されているから、圧電積層
体２゜２の伸縮毎に、その周縁が上方情動する。

そして、試料Ｗは多数回の動荷重を受けて疲労し、遂に
は破損することとなる。

前記実施例にあっては二本の圧電積層体２，２により可
撓性環体５に歪を付与するようにしたが、第１図に示す
ように、−木の圧電積層体２を適用し、可撓性環体５の
他側面を固定面２０で保持するようにしてもよい。

また第４図に示すように前記可撓性環体５は当接縁１０
側に設けて、任意の静荷重を付与するために用いること
もできる。

さらにまた、前記実施例にあって、可撓性環体５に換え
て、第２図口に示すように菱形状可撓性環体Ｂを適用す
るようにしてもよい。

前記実施例は、本発明を繰返し疲労試験装置に応用した
ものであるが、その他種々の機構の変位拡大源として適
用され得るものである。

〈発明の効果〉本発明は、上述のように、長環状可撓性環体をその長袖
側から圧電積層体により挟圧し、短軸上の外側端に変位
を発生させたものであるから、イ）構造が簡単であり、
しかも、特定部分に応力が集中することが無く、破損が
少ない。

口）可撓性環体自体が圧電積層体を予圧に印加すること
となり、該圧電積層体の耐久性が増す。

ハ）可撓性環体の長袖と、短軸の比を変えることにより
拡大率の調整が容易にできる。

二）圧電積層体に印加する電圧を制御することにより所
望の変位を発生させることができるから複雑な変位制御
を要する装置における変位発生源として最適である。

等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図、第２図イ９口は原理図、
第３図は繰返し疲労試験装置に適用した実施例の正面図
、第４図は祿返し疲労試験装置に適用した他の実施例の
正面図、第５図は従来構成。の繰返し疲労試験装置の概要側面図である。Ｘ；圧電積層体　Ｙ；可撓性環体　Ｚ；保持面Ｌ：長軸
　Ｓ：短軸　Ｅ；変位端２．２；圧電積層体　３．３；作動端　４；動荷重発生
治具　５；可撓性環体　７，７；隆部ｌＯ；当接縁出願人　　　　　日木特殊陶業株式会社第３閏第４図

Claims

【特許請求の範囲】１）長環状可撓性環体の、その長軸上の両外側端を、駆
動源となる圧電積層体の作動端と、保持面とで挟持し、
該可撓性環体の短軸上の外側端を変位端としたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の変位拡大駆動装置
。２）前記長環状可撓性環体を楕円状可撓性環体としたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の変位拡大駆
動装置。３）前記長環状可撓性環体を菱形状可撓性環体とし、そ
の長軸上の両角端を、圧電積層体の作動端と、保持面と
で挟持し、該可撓性環体の短軸上の両角端を変位端とし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の変位拡
大駆動装置。４）前記保持面が他の圧電積層体の作動端であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の変位拡大駆動装
置。