JPS6081568A - 機械的増幅機構 - Google Patents
機械的増幅機構Info
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- JPS6081568A JPS6081568A JP58189515A JP18951583A JPS6081568A JP S6081568 A JPS6081568 A JP S6081568A JP 58189515 A JP58189515 A JP 58189515A JP 18951583 A JP18951583 A JP 18951583A JP S6081568 A JPS6081568 A JP S6081568A
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- Japan
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- piezoelectric element
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- lever arms
- electrostrictive
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
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Classifications
-
- 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
- H02N2/04—Constructional details
- H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
- H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
- H01H3/46—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using rod or lever linkage, e.g. toggle
- H01H2003/463—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using rod or lever linkage, e.g. toggle using a blade spring lever for perpendicular force transmission
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
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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】
本発明は電気、機械変換素子の運動を増幅し駆動する機
械増幅機構に関し、さら1こ詳しくは電歪あるいは圧電
素子を駆動源きして変位増幅を行ない、主に印刷装置及
び開閉器に適用する機械増幅機構番〔関する。
械増幅機構に関し、さら1こ詳しくは電歪あるいは圧電
素子を駆動源きして変位増幅を行ない、主に印刷装置及
び開閉器に適用する機械増幅機構番〔関する。
従来、電気機械変換素子による駆動装置はプリンタ印字
ヘッド等の印刷装置やす17〜、スイッチ等の開閉器に
使用されている 例えはドツトインパクト式プリンタ印
字ヘッドではその駆e[としてほとんどが電磁石あるい
は永久磁石を用いている。しかしながら、この方式はK
A=b時において必要とする印字エネルギに対し多大な
入力エネルギを必要とし、その入力エネルギのほとんど
は銅損鉄損により熱として失われエネルギ変換効率が低
いという欠点があった。そのため近年では電歪素子、あ
るいは圧電素子を駆動源として消費電力、及び発熱量を
低減し、高速動作の可能な印字機構が考えられている。
ヘッド等の印刷装置やす17〜、スイッチ等の開閉器に
使用されている 例えはドツトインパクト式プリンタ印
字ヘッドではその駆e[としてほとんどが電磁石あるい
は永久磁石を用いている。しかしながら、この方式はK
A=b時において必要とする印字エネルギに対し多大な
入力エネルギを必要とし、その入力エネルギのほとんど
は銅損鉄損により熱として失われエネルギ変換効率が低
いという欠点があった。そのため近年では電歪素子、あ
るいは圧電素子を駆動源として消費電力、及び発熱量を
低減し、高速動作の可能な印字機構が考えられている。
ところが、この方式においては駆動源となる電歪あるい
は圧[素子の変位がQcD5〜0.01wmと微少であ
るため通常のプリンタ印字ヘノ1−やリレー機構の作用
素子に必要な変位0.3〜05關を得るように圧電素子
の微少変位を増幅するのが課題である。この要望に対し
て従来提案されているものの一例として第1図に示すよ
うな特開昭53 113625号公報記載の機構がある
。第1図において、湾曲げね1の両端は保持要素2に固
定され、また保持要素2の一方は圧電結晶装置3に坐着
し、他方は固定保持部4に坐着する。この機構において
圧電結晶3の励起により湾曲はね1をたわませ、湾曲は
ね1中央部に取付けられた印字針5を駆動する。ところ
が、このような湾曲ばね1をたわませる機構においては
圧電結晶3の変位を8、湾曲ばね1の長さをtとしたと
き湾曲ばね1の中央部のたわみJISは幾何学的にトl
j/Kに近似され、例えばε−0,01*j+としたと
きt−601にしなければ通常必要とするたわみ量S=
0.5脚にならない。さらにまた、圧電結晶3の伸びに
より固定保持部4に力が加わり、固定保持部4は外側に
開こうとする変形によって湾曲ばね1に伝達する変位が
損失するため実際には湾曲ばね1の長さは10011I
1以上にする必要があり、プリンタ印字へンド\コリレ
ー等に要求される小型化が困難となる欠点があった。さ
らにまた、圧電結晶3の励起により圧電結晶3自身にも
曲げの力が作用し。
は圧[素子の変位がQcD5〜0.01wmと微少であ
るため通常のプリンタ印字ヘノ1−やリレー機構の作用
素子に必要な変位0.3〜05關を得るように圧電素子
の微少変位を増幅するのが課題である。この要望に対し
て従来提案されているものの一例として第1図に示すよ
うな特開昭53 113625号公報記載の機構がある
。第1図において、湾曲げね1の両端は保持要素2に固
定され、また保持要素2の一方は圧電結晶装置3に坐着
し、他方は固定保持部4に坐着する。この機構において
圧電結晶3の励起により湾曲はね1をたわませ、湾曲は
ね1中央部に取付けられた印字針5を駆動する。ところ
が、このような湾曲ばね1をたわませる機構においては
圧電結晶3の変位を8、湾曲ばね1の長さをtとしたと
き湾曲ばね1の中央部のたわみJISは幾何学的にトl
j/Kに近似され、例えばε−0,01*j+としたと
きt−601にしなければ通常必要とするたわみ量S=
0.5脚にならない。さらにまた、圧電結晶3の伸びに
より固定保持部4に力が加わり、固定保持部4は外側に
開こうとする変形によって湾曲ばね1に伝達する変位が
損失するため実際には湾曲ばね1の長さは10011I
1以上にする必要があり、プリンタ印字へンド\コリレ
ー等に要求される小型化が困難となる欠点があった。さ
らにまた、圧電結晶3の励起により圧電結晶3自身にも
曲げの力が作用し。
圧電結晶3が破損することがあり信頼性が低い欠点があ
った。
った。
本発明はこのような従来の欠点を除去し、小型で増幅率
が大きく、かつ信頼性の高い機構的増幅機構を提供する
ものである。
が大きく、かつ信頼性の高い機構的増幅機構を提供する
ものである。
本発明によれば、電歪あるいは圧電素子の運動を伝達し
増幅する機構において、上記電歪あるいは圧電素子の伸
縮方向の一端を共通にして接続した変位増幅手段として
の二本のレバーアームと、そのレバーアームで挾むよう
支持された変位増幅手段としての深とから構成され、そ
の深には出力端としての作用素子が設けられていること
を特徴とする機構的増幅機構が得られる。
増幅する機構において、上記電歪あるいは圧電素子の伸
縮方向の一端を共通にして接続した変位増幅手段として
の二本のレバーアームと、そのレバーアームで挾むよう
支持された変位増幅手段としての深とから構成され、そ
の深には出力端としての作用素子が設けられていること
を特徴とする機構的増幅機構が得られる。
以下、本発明について実施例を示す図面を参照して説明
する。
する。
第2図は本発明の一実施例を示す側面図であり第3図は
第2図の機構動作を説明するための図である。第2図、
第3図において、電歪又は圧電素子6の伸縮方向一端が
ベース7Iこ取付けられ、また他端部には共通して圧電
素子6の伸縮動作を伝達する手段8.9を設け、各々の
変位伝達手段8.9を介して二つのレバーアーム10.
11を接続する。
第2図の機構動作を説明するための図である。第2図、
第3図において、電歪又は圧電素子6の伸縮方向一端が
ベース7Iこ取付けられ、また他端部には共通して圧電
素子6の伸縮動作を伝達する手段8.9を設け、各々の
変位伝達手段8.9を介して二つのレバーアーム10.
11を接続する。
また各々のレバーアーム10.11は支点手段12゜1
3によりベース7に接続される。さらに、レバーアーム
10.11はその先端部で作用素子としての印字針14
を有する深゛15を挾むよう支持する。
3によりベース7に接続される。さらに、レバーアーム
10.11はその先端部で作用素子としての印字針14
を有する深゛15を挾むよう支持する。
また一方印字針14の裏面に対応して最15の初期変位
の設定、並びにバックストップを兼ねた調整用ネジ16
4ベースクに設ける。これらのべ一スク、変位伝達手段
8,9.レバーアームj O,l 1.休15はバネ性
のある材料で、かつ製造もプレス打抜き法、エツチング
法ワイヤーカット法でできるため量産可能である。また
駆動源は電歪又は圧電素子6であり、例えばチタン酸ジ
ルコン酸6(pz’r)の如き平板状で縦効果のある材
料を複数枚IR層し各圧電素子を対にして共通電極を設
け、電極を並列状態にしたものである。したがってこの
ように構成した機構においては、電歪又は圧1!素子6
に電圧を与えることにより圧電素子6の変位17は変位
伝達手段8,9を介して各レバルアーム10.11に伝
達され、レバーアーム10. l L i!支点手段1
2゜13を支点として圧電素子6の軸に対して対称に回
転し、その先端で拡大変位18が得られる。またさらに
、レバーアーム10.11に挾まれ支持されているテ1
5の両端にはその軸方向に変位18が与えられ、そこで
派15は衆知の座屈理論の如く両端に与えられた変位に
対し直角方向に変形し鰍15の中央部に最大変位19が
生じる。したがつて駆動時には、調整ネジ16で初期変
形されていた115は印字針14を前方へ出し、印字を
行ない、その後印加電圧の停止により圧電素子6は元の
長さに復帰し、同時にレバーアーム10.11も復帰す
ることによりi15もバックストップを兼ねた調整ネジ
16に復帰する。このように構成した増幅機構の効果は
圧gL水素子の伸縮方向の一端に軸対称の変位伝達手段
8,9.支点手段12.13゜レバーアーム10.11
を設けているため、圧電素子6の伸縮動作より圧電素子
6に加わる曲げの力及びモーメントが対称となりその力
が相殺され圧電素子6の破損を防ぐ効果がある、すなわ
ち第1図に示した従来方式において固定保持部4が外側
一方向に開くことによる変位の損失と、圧電素子3の一
方向に作用する曲げの力によって圧電素子3の折れる事
故を本発明で改良、防止している。
の設定、並びにバックストップを兼ねた調整用ネジ16
4ベースクに設ける。これらのべ一スク、変位伝達手段
8,9.レバーアームj O,l 1.休15はバネ性
のある材料で、かつ製造もプレス打抜き法、エツチング
法ワイヤーカット法でできるため量産可能である。また
駆動源は電歪又は圧電素子6であり、例えばチタン酸ジ
ルコン酸6(pz’r)の如き平板状で縦効果のある材
料を複数枚IR層し各圧電素子を対にして共通電極を設
け、電極を並列状態にしたものである。したがってこの
ように構成した機構においては、電歪又は圧1!素子6
に電圧を与えることにより圧電素子6の変位17は変位
伝達手段8,9を介して各レバルアーム10.11に伝
達され、レバーアーム10. l L i!支点手段1
2゜13を支点として圧電素子6の軸に対して対称に回
転し、その先端で拡大変位18が得られる。またさらに
、レバーアーム10.11に挾まれ支持されているテ1
5の両端にはその軸方向に変位18が与えられ、そこで
派15は衆知の座屈理論の如く両端に与えられた変位に
対し直角方向に変形し鰍15の中央部に最大変位19が
生じる。したがつて駆動時には、調整ネジ16で初期変
形されていた115は印字針14を前方へ出し、印字を
行ない、その後印加電圧の停止により圧電素子6は元の
長さに復帰し、同時にレバーアーム10.11も復帰す
ることによりi15もバックストップを兼ねた調整ネジ
16に復帰する。このように構成した増幅機構の効果は
圧gL水素子の伸縮方向の一端に軸対称の変位伝達手段
8,9.支点手段12.13゜レバーアーム10.11
を設けているため、圧電素子6の伸縮動作より圧電素子
6に加わる曲げの力及びモーメントが対称となりその力
が相殺され圧電素子6の破損を防ぐ効果がある、すなわ
ち第1図に示した従来方式において固定保持部4が外側
一方向に開くことによる変位の損失と、圧電素子3の一
方向に作用する曲げの力によって圧電素子3の折れる事
故を本発明で改良、防止している。
そのため本発明では変位伝達効率もよく小屋で信頼性の
高い増幅機構が得られる。以上の実施例の具体的な一例
を示すと、圧電素子6の変位を0.01zwとし、レバ
ーアーム10.11の増幅率を6倍にし達15の長さを
40mにした機構において印字針14は0.6uの変位
が得られている。また、本発明では鍬15とレバーアー
ム10.11との支持方法は回転支持でも固定支持でも
可能である。さらに、変位伝達手段8.9又は支点手段
12.1.3は摩耗の小さいピンジヨイント、例えばセ
ラミックの如き支点を使用しても可能である。
高い増幅機構が得られる。以上の実施例の具体的な一例
を示すと、圧電素子6の変位を0.01zwとし、レバ
ーアーム10.11の増幅率を6倍にし達15の長さを
40mにした機構において印字針14は0.6uの変位
が得られている。また、本発明では鍬15とレバーアー
ム10.11との支持方法は回転支持でも固定支持でも
可能である。さらに、変位伝達手段8.9又は支点手段
12.1.3は摩耗の小さいピンジヨイント、例えばセ
ラミックの如き支点を使用しても可能である。
以上の印字ヘッドを目的とした増幅機構はベースクに設
けたネジ穴の如きベース取付は手段20により複数個重
ね合わせて固定すればシリアルプリンタ又はラインプリ
ンタ用の印字ヘッドが可能である。
けたネジ穴の如きベース取付は手段20により複数個重
ね合わせて固定すればシリアルプリンタ又はラインプリ
ンタ用の印字ヘッドが可能である。
以上の本発明は出力端としての印字針141こ代ご
わりリレー用接点を設けることにより、リレー機構にも
使用できる。
使用できる。
次に本発明の他の実施例を第4図、第5図に示す 第4
図は本発明の他の実施例をリレーに代表される開閉器に
適用した例で、第5図は第4図のo−o’からみた断面
図である。第4図、第5図において、電歪又は圧電素子
6は伸縮方向の一端をゝ〜、 ベース21に取付け、他端に変位伝達手段8.9を設け
る。二つのレバーアーム22.23は各々変位伝達手段
8,9.!:、フレーム24に設けられた支点手段25
.26により挾まれるように接続され、そのレバーアー
ム22.23の先端で梁27を挾み支持する。またその
檄27には出力端としての可動接点28を設け、その可
動接点に対応して固定接点29を設ける。これらレバー
アーム22.23.支点手段25.26.変位伝達手段
8.9はフレーム24と接合し、またフレーム24はベ
ース21に取付けられている。このような構造において
も、圧電素子6の伸縮動作によりl/バーアーム22.
23を駆動し、728の座屈変形により可動接点28は
固定接点29に接しリレー動作が行なわれる。本発明は
このよう1.CIJ l/ −jこおいても効果があり
、接点変位、抑圧が大きく長寿命で信頼性の高いリレー
が得られる。
図は本発明の他の実施例をリレーに代表される開閉器に
適用した例で、第5図は第4図のo−o’からみた断面
図である。第4図、第5図において、電歪又は圧電素子
6は伸縮方向の一端をゝ〜、 ベース21に取付け、他端に変位伝達手段8.9を設け
る。二つのレバーアーム22.23は各々変位伝達手段
8,9.!:、フレーム24に設けられた支点手段25
.26により挾まれるように接続され、そのレバーアー
ム22.23の先端で梁27を挾み支持する。またその
檄27には出力端としての可動接点28を設け、その可
動接点に対応して固定接点29を設ける。これらレバー
アーム22.23.支点手段25.26.変位伝達手段
8.9はフレーム24と接合し、またフレーム24はベ
ース21に取付けられている。このような構造において
も、圧電素子6の伸縮動作によりl/バーアーム22.
23を駆動し、728の座屈変形により可動接点28は
固定接点29に接しリレー動作が行なわれる。本発明は
このよう1.CIJ l/ −jこおいても効果があり
、接点変位、抑圧が大きく長寿命で信頼性の高いリレー
が得られる。
尚、前記本発明において駆動源として積層した電歪又は
圧電素子を例示しているが、横効果、縦効果のある電歪
、圧電素子でも適用できる。
圧電素子を例示しているが、横効果、縦効果のある電歪
、圧電素子でも適用できる。
以上、本発明によれば小型で変位増幅率が大きく、かつ
長寿命で信頼性のある機械的増@機構が得られる。
長寿命で信頼性のある機械的増@機構が得られる。
第1図は従来の一実施例を示す側面図、第2図は本発明
の一実施例を示す側面図、第3図は第2図の動作を説明
するための側面図、第4図は本発明の他の実施例を示す
側面図、第5図は第4図の断面図を示す。 図中各記号はそれぞれ次のものを示す。 1・湾…目fね、2・・・保持要素、3・・・圧電結晶
装置。 4・・固定保持部、5・・・印字針、6−[U歪又(才
圧電素子、7・・・ベース、B、g ・変位伝達手段、
++1,11・レバーアーム、12.13・・・支点手
段、14・・・印字針、15・・・欠、16・・調整ネ
ジ、17 圧1!素子変位、18・レバーアームの先端
変位、I9最大変位、20・ベース取付は手段、21・
・・ベース、22.23 レバーアーム、24 ・フレ
ーム、25.26 支点手段、27・・・梁、28・・
可動接点29 固定接点。 第 1 男 凍 2 M 第 3 凹
の一実施例を示す側面図、第3図は第2図の動作を説明
するための側面図、第4図は本発明の他の実施例を示す
側面図、第5図は第4図の断面図を示す。 図中各記号はそれぞれ次のものを示す。 1・湾…目fね、2・・・保持要素、3・・・圧電結晶
装置。 4・・固定保持部、5・・・印字針、6−[U歪又(才
圧電素子、7・・・ベース、B、g ・変位伝達手段、
++1,11・レバーアーム、12.13・・・支点手
段、14・・・印字針、15・・・欠、16・・調整ネ
ジ、17 圧1!素子変位、18・レバーアームの先端
変位、I9最大変位、20・ベース取付は手段、21・
・・ベース、22.23 レバーアーム、24 ・フレ
ーム、25.26 支点手段、27・・・梁、28・・
可動接点29 固定接点。 第 1 男 凍 2 M 第 3 凹
Claims (1)
- 電歪あるいは圧電素子の運動を増幅し駆動する増幅機構
において、前記電歪あるいは圧電素子の伸縮方向の一端
を共通1こして接続し、かつ前記電歪あるいは圧電水子
の他端と支点によりそれぞれ接続した変位増幅手段とし
ての二本のレバーアームと、その二本のレバーアームの
他端で挾むように支持された変位増幅手段としての梁と
から構成され、その築lとは出力端としての作用素子が
設けられていることを特徴とする機械的増幅機構。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58189515A JPS6081568A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | 機械的増幅機構 |
US06/659,354 US4570095A (en) | 1983-10-11 | 1984-10-10 | Mechanical amplification mechanism combined with piezoelectric elements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58189515A JPS6081568A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | 機械的増幅機構 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6081568A true JPS6081568A (ja) | 1985-05-09 |
JPH0373468B2 JPH0373468B2 (ja) | 1991-11-21 |
Family
ID=16242565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58189515A Granted JPS6081568A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | 機械的増幅機構 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4570095A (ja) |
JP (1) | JPS6081568A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62194238U (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-10 | ||
US4726389A (en) * | 1986-12-11 | 1988-02-23 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of controlling injector valve |
US4783610A (en) * | 1987-04-20 | 1988-11-08 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator |
WO1998013928A1 (fr) * | 1995-06-30 | 1998-04-02 | Chichibu Onoda Cement Corporation | Mecanisme d'augmentation de l'ampleur du deplacement du levier |
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