JPH08207755A - In-hole moving device - Google Patents
In-hole moving deviceInfo
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- JPH08207755A JPH08207755A JP7016249A JP1624995A JPH08207755A JP H08207755 A JPH08207755 A JP H08207755A JP 7016249 A JP7016249 A JP 7016249A JP 1624995 A JP1624995 A JP 1624995A JP H08207755 A JPH08207755 A JP H08207755A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、配管などの孔内を自走
して移動する孔内移動装置に関する。前記配管は、工業
用配管、ガス・水道等の生活用配管、原子炉内配管など
の他に、生体管路なども含む。孔内移動装置は、各種セ
ンサを取り付けて配管の検査に利用でき、また、薬剤の
孔内散布などにも利用することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hole moving device that moves by itself in a hole such as a pipe. The pipes include not only industrial pipes, domestic pipes for gas / water, etc., pipes in the reactor, but also living body pipes. The in-hole moving device can be used for inspection of piping by attaching various sensors, and can also be used for spraying a drug in the hole.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の孔内移動装置としては、特開平4
−176770号公報に開示された管内自走装置があ
る。これは、図11に示すように、印加電圧により軸方
向へ伸縮可能な圧電積層アクチュエータ101の一端に
ウェイト102を、他端にウエイト102の倍以上の質
量がある脚部103とを備えたものである。この孔内移
動装置は、印加電圧制御手段104によりアクチュエー
タ101を緩急をつけて伸縮することによって、脚部1
03がこれと当接する壁面との間に生じる摩擦力と、伸
縮するアクチュエータ101のためにウエイト102が
生じる慣性力との差を利用して、少しずつ前進または後
退することができる。2. Description of the Related Art A conventional hole moving device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
There is a self-propelled device in a tube disclosed in Japanese Patent Publication No. 176770. This is, as shown in FIG. 11, provided with a weight 102 at one end of a piezoelectric laminated actuator 101 which can be expanded and contracted in the axial direction by an applied voltage, and a leg portion 103 having a mass more than twice the weight 102 at the other end. Is. In this intra-hole moving device, the applied voltage control means 104 slowly expands and contracts the actuator 101 to expand and contract the leg portion 1.
It is possible to move forward or backward little by little by utilizing the difference between the frictional force generated between 03 and the wall surface abutting this and the inertial force generated by the weight 102 due to the expanding and contracting actuator 101.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術による孔内移動装置では、圧電積層アクチュエー
タの伸縮ストロークが極めて短い(長さ9mmのアクチ
ュエータに100Vを印加して6μm程度)ので、1回
の伸縮動作で移動できるピッチ(距離)は、極めて僅か
でしかない。それゆえ、移動速度が遅いという短所があ
る。However, in the hole moving device according to the above-mentioned prior art, since the expansion / contraction stroke of the piezoelectric laminated actuator is extremely short (about 6 μm when 100 V is applied to the actuator having a length of 9 mm), it is possible to perform the operation once. The pitch (distance) that can be moved by the expansion and contraction operation is extremely small. Therefore, there is a disadvantage that the moving speed is slow.
【0004】これを従来技術で克服せんとすれば、アク
チュエータの長さを延ばすか、ウエイトの質量を上げる
か、印加電圧を上げるとともにその周期を縮めることに
なる。しかし、アクチュエータを延ばすと全長が伸び、
曲がりくねった孔内に入れなくなる。また、ウェイトを
重くしたり印加電圧を上げるのにも、自ずと限度があ
り、バランス不良や消費電力による加熱の問題を生じる
ので、飛躍的な効果は望めないのが現状である。In order to overcome this with the conventional technique, the length of the actuator is extended, the mass of the weight is increased, or the applied voltage is increased to shorten the period. However, if you extend the actuator, the total length will increase,
Can't enter into a winding hole. In addition, there is a limit to weighting the weight and increasing the applied voltage, which causes problems such as imbalance and heating due to power consumption, so that a dramatic effect cannot be expected at present.
【0005】そこで本発明は、比較的小型軽量かつ低消
費電力でありながら、移動速度が大きい孔内移動装置を
提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an in-hole moving device which has a relatively small size, light weight, and low power consumption, but has a high moving speed.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1構成の孔内移動装置は、印加電圧によ
り曲率が変化する平面変形素子と、該平面変形素子の中
心部または外周部の一方に固定されたウエイトと、該平
面変形素子の中心部または外周部の他方に固定保持され
周囲の孔を形成する内壁面に当接する脚部と、該平面変
形素子に制御された波形の印加電圧を供給する制御手段
とを具備したことを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, the hole moving device of the first structure of the present invention has a plane deforming element whose curvature is changed by an applied voltage, and a central portion or an outer periphery of the plane deforming element. A weight fixed to one of the portions, a leg portion fixedly held on the other of the central portion or the outer peripheral portion of the plane deforming element and abutting on an inner wall surface forming a peripheral hole, and a waveform controlled by the plane deforming element And a control means for supplying the applied voltage.
【0007】本発明の第2構成の孔内移動装置は、上記
第1構成において、前記平面変形素子を、バネ弾性材料
からなる平板と該平板の少なくとも片面に接合固定され
た板状の圧電体である圧電板とから構成された圧電ユニ
モルフまたは圧電バイモルフとしたものでである。ここ
で圧電バイモルフとは、バイモル圧電素子(bimorphcel
l)とも呼ばれ、印加電圧が圧電板の一方を引き伸ば
し、他方を圧縮するように相互に継ぎ合わせた二枚の圧
電板のことで、印加電圧に比例して曲がるものである。In the hole moving device of the second structure of the present invention, in the first structure, the plane deformation element is a flat plate made of a spring elastic material and a plate-shaped piezoelectric body bonded and fixed to at least one surface of the flat plate. And a piezoelectric unimorph or a piezoelectric bimorph composed of the piezoelectric plate. Here, the piezoelectric bimorph means a bimorph piezoelectric element (bimorphcel).
Also called l), two piezoelectric plates are joined together so that the applied voltage stretches one of the piezoelectric plates and compresses the other, and bends in proportion to the applied voltage.
【0008】本発明の第3構成の孔内移動装置は、上記
第2構成において、前記平板を、前記圧電板の電極を兼
ねた金属材料からなる円盤としたものである。本発明の
第4構成の孔内移動装置は、上記第1構成において、前
記脚部を、バネ弾性材料からなる複数のクランプ脚で形
成したものである。本発明の第5構成の孔内移動装置
は、上記第4構成において、前記クランプ脚を、前記平
面変形素子の両面にそれぞれ配設される構成としたもの
である。In the hole moving apparatus of the third structure of the present invention, in the second structure, the flat plate is a disk made of a metal material which also serves as an electrode of the piezoelectric plate. In the hole moving device of the fourth structure of the present invention, in the first structure, the leg portion is formed by a plurality of clamp legs made of a spring elastic material. According to a fifth aspect of the present invention, in the hole moving device of the fourth aspect, the clamp legs are provided on both sides of the plane deformation element, respectively.
【0009】なお、上記第1構成の孔内移動装置におい
て、制御手段は、平面変形素子を始めとするその他の部
分と一体に装備することも、その他の部分から離して装
備することもできる。制御手段を平面変形素子などから
離れた位置に装備する場合には、印加電圧を伝送する手
段として、電線かあるいは電波エネルギー送受信装置な
どを備えることができる。また、制御手段を平面変形素
子と一体に備える場合には、電池を含む制御手段にウエ
イトを兼用させることができる。さらに、運行を自律的
に制御する自律運転手段か、リモ−トコントロール手段
をそなえることができる。リモ−トコントロールの伝送
媒体としては、電波、超音波等を含む音波、赤外線等を
含む光線などが使用できる。In the hole moving device of the first structure, the control means may be provided integrally with other portions including the plane deformation element, or may be provided separately from the other portions. When the control means is provided at a position apart from the plane deformation element or the like, an electric wire or a radio energy transmission / reception device can be provided as means for transmitting the applied voltage. Further, when the control means is integrally provided with the planar deformation element, the control means including the battery can also serve as the weight. Furthermore, it is possible to provide an autonomous driving means for autonomously controlling the operation or a remote control means. As a transmission medium for remote control, radio waves, sound waves including ultrasonic waves, light rays including infrared rays, and the like can be used.
【0010】[0010]
【発明の作用および効果】本発明の第1構成の孔内移動
装置では、平面変形素子の曲率が印加電圧により変化す
るので、ウエイトの移動ストローク(変位)が大きくな
る。また、平面変形素子の厚み(軸方向の長さ)が短い
ので、全体の長さも短く小型化できる。その結果、本発
明の孔内移動装置によれば、比較的小型でありながら、
移動速度が大きい。この孔内移動装置はまた、長さが短
いので曲がった孔内をもバランス良く移動することがで
きる。In the hole moving device of the first structure of the present invention, since the curvature of the plane deformation element changes depending on the applied voltage, the moving stroke (displacement) of the weight becomes large. In addition, since the thickness (length in the axial direction) of the plane deformation element is short, the overall length is short and the size can be reduced. As a result, according to the hole moving device of the present invention, while being relatively small,
The moving speed is high. Since the hole moving device has a short length, it can move in a well-balanced manner even in a curved hole.
【0011】本発明の第2構成の孔内移動装置では、平
面変形素子に圧電板を利用するので、上記第1構成と同
様の効果を持つと同時に、平面変形素子を極めて薄くす
ることが可能になる。例えば、直径12mmの圧電ユニ
モルフでは、長さ(厚さ)0.2mmで約30μmの変
位が得られる。そのうえ、軽量で消費電力は僅かであ
る。また、単純な構造なので信頼性が上がるという効果
もある。In the hole moving device of the second structure of the present invention, since the piezoelectric plate is used for the plane deforming element, the same effect as the first structure can be obtained, and at the same time, the plane deforming element can be made extremely thin. become. For example, in a piezoelectric unimorph having a diameter of 12 mm, a displacement of about 30 μm can be obtained with a length (thickness) of 0.2 mm. Moreover, it is lightweight and consumes little power. In addition, the simple structure has the effect of increasing reliability.
【0012】本発明の第3構成の孔内移動装置では、金
属製の円盤が圧電板の電極を兼ねるので、平面変形素子
の構成をより単純にし、より軽量安価かつ信頼性の高い
ものとすることができる。本発明の第4構成の孔内移動
装置では、複数のクランプ脚がバネ弾性をもって周囲の
孔の壁面に当接するので、シンプルで軽量安価な脚部に
孔内移動装置が支持されると同時に、全体の質量に対す
るウエイトの質量の比重が高まり、移動速度を向上する
ことができる。また、クランプ脚のもつバネ弾性で、孔
内面の直径の変化にもある程度対応できるようになる。In the hole moving device of the third structure of the present invention, since the metal disk also serves as the electrode of the piezoelectric plate, the structure of the plane deformation element can be made simpler, lighter, cheaper and more reliable. be able to. In the hole moving device of the fourth configuration of the present invention, since the plurality of clamp legs abut the wall surface of the surrounding holes with spring elasticity, the hole moving device is supported by the simple, lightweight and inexpensive leg portion, and at the same time, The specific gravity of the mass of the weight with respect to the total mass is increased, and the moving speed can be improved. Further, the spring elasticity of the clamp leg can cope with a change in the diameter of the inner surface of the hole to some extent.
【0013】本発明の第5構成の孔内移動装置では、両
面に配設されるクランプ脚により、孔内移動装置が前後
で支持されるので、安定性がより高まる。したがって本
発明によれば、小型軽量かつ低消費電力でありながら、
従来のものよりもはるかに移動速度が大きい孔内移動装
置を提供することができる。In the hole moving device of the fifth structure of the present invention, the clamp legs provided on both sides support the hole moving device in the front and rear directions, so that the stability is further improved. Therefore, according to the present invention, while being small and lightweight and low power consumption,
It is possible to provide an intra-hole moving device having a moving speed much higher than that of the conventional one.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図10に基づ
き説明する。 (実施例1の構成)本発明の実施例1の孔内移動装置
は、図1および図2にその構成を示すように、バネ合金
製の円盤10の両面に円盤状の圧電板11,12を接合
固定した圧電バイモルフ1と、その中心部に固定された
ウェイト2と、円盤10の外周部に一端が固定されたバ
ネ合金製の3本のクランプ脚3とを有する。この他に図
示しない制御手段が孔外に設けられていて、図示しない
電線を通じてバイモルフ1に制御された波形の印加電圧
を供給している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. (Structure of Embodiment 1) As shown in FIGS. 1 and 2, the hole moving device of Embodiment 1 of the present invention has disk-shaped piezoelectric plates 11 and 12 on both sides of a disk 10 made of a spring alloy. 1 has a piezoelectric bimorph 1 bonded to and fixed to it, a weight 2 fixed to the center thereof, and three clamp legs 3 made of a spring alloy whose one end is fixed to the outer peripheral portion of the disk 10. In addition to this, a control means (not shown) is provided outside the hole and supplies an applied voltage having a controlled waveform to the bimorph 1 through an electric wire (not shown).
【0015】ここで、クランプ脚3は、3本あって12
0度おきに配設され、その各々はバネ合金製の一本の針
金から形成されている。すなわち、適切な長さの一本の
針金が中間部で折り曲げられて先端部を形成し、折り返
された針金の両先端は、円盤10の外周部に溶接固定さ
れている。クランプ脚3は、円盤10の外周部から孔を
形成する周囲の壁面Wに対し、浅い角度で遠心方向へ広
がりながら伸びている。その先端部は求心側へ折り曲げ
られて、その折り曲げ部で孔の壁面Wに当接しており、
壁面W上の凹凸に引っ掛かりにくい形状をしている。Here, there are three clamp legs 3 and 12
They are arranged at intervals of 0 degree, and each of them is formed from a single wire made of a spring alloy. That is, one wire having an appropriate length is bent at an intermediate portion to form a tip portion, and both tips of the folded wire are welded and fixed to the outer peripheral portion of the disk 10. The clamp leg 3 extends from the outer peripheral portion of the disk 10 to the peripheral wall surface W forming the hole while spreading in the centrifugal direction at a shallow angle. The tip portion is bent toward the centripetal side, and is in contact with the wall surface W of the hole at the bent portion,
It has a shape that does not easily get caught in the unevenness on the wall surface W.
【0016】一方、圧電バイモルフ1は、平らな円盤1
0の両面に円盤状の圧電板11,12を接合固定した平
面変形素子であって、圧電板11,12は分極の方向が
異なる圧電材料で形成されている。したがって、円盤1
0をアースしておいて、圧電板11,12に正の電圧を
かけると、バイモルフ1は図3に示すように上に凸に反
り、逆に負の電圧を印加すると、図4に示すように下に
凸に反る。したがって、印加電圧によりバイモルフ1の
曲率が変化するので、バイモルフ1の中心部と外周部と
の間に軸方向の変位を生じ、一種のアクチュエータとし
ての作用をもつ。そのストロークは、直径1cm程度の
バイモルフで、数十μmに達する。因みに、その長さ
(厚み)は、0.3mm程度にすぎない。On the other hand, the piezoelectric bimorph 1 is a flat disc 1
0 is a plane-deformable element in which disk-shaped piezoelectric plates 11 and 12 are bonded and fixed to both sides of 0, and the piezoelectric plates 11 and 12 are formed of piezoelectric materials having different polarization directions. Therefore, disk 1
When 0 is grounded and a positive voltage is applied to the piezoelectric plates 11 and 12, the bimorph 1 warps upward as shown in FIG. 3, and when a negative voltage is applied, as shown in FIG. Warp downwards. Therefore, since the curvature of the bimorph 1 changes depending on the applied voltage, a displacement in the axial direction occurs between the central portion and the outer peripheral portion of the bimorph 1, and the bimorph 1 acts as a kind of actuator. The stroke of a bimorph having a diameter of about 1 cm reaches several tens of μm. Incidentally, its length (thickness) is only about 0.3 mm.
【0017】(実施例1の作用)前述の如く構成された
孔内移動装置は、クランプ脚3がこれと当接する壁面W
との間に生じる摩擦力と、曲率が変化するバイモルフ1
のためにウエイト2が生じる慣性力との差を利用して、
孔内を前進または後退することができる。すなわち、先
ずバイモルフ1に印加する電圧を急激に変化させてウェ
イト2に急激な加速度を加えれば、ウェイト2が生じる
慣性力が支配的となり、壁面Wと当接するクランプ脚3
に生じる摩擦力を凌駕する。すると、本実施例の孔内移
動装置は、ウェイト2を中心にその質量中心の位置を殆
ど変えること無く、クランプ脚3を壁面Wに対し移動さ
せることができる。次に、バイモルフ1への印加電圧を
緩やかに変化させて、ウェイト2に大きな加速度をかけ
ることなくゆっくりと引き戻せば、ウエイト2が発生す
る慣性力は僅かであって、クランプ脚3に生じる壁面W
との摩擦力が支配的になる。すると、クランプ脚3を壁
面Wに対して固定したまま、ウエイト2を主体とする孔
内移動装置の質量中心を、孔に対して移動することがで
きる。(Operation of Embodiment 1) In the hole moving device configured as described above, the wall surface W on which the clamp leg 3 abuts.
Bimorph 1 that changes the curvature and the frictional force generated between
Utilizing the difference from the inertial force generated by weight 2 due to
It can move forward or backward in the hole. That is, first, when the voltage applied to the bimorph 1 is rapidly changed and a rapid acceleration is applied to the weight 2, the inertial force generated by the weight 2 becomes dominant, and the clamp leg 3 that abuts the wall surface W.
Surpasses the frictional force generated in. Then, the in-hole moving device of the present embodiment can move the clamp leg 3 with respect to the wall surface W without changing the position of the mass center of the weight 2 as a center. Next, if the applied voltage to the bimorph 1 is gently changed and the weight 2 is slowly pulled back without applying a large acceleration, the inertial force generated by the weight 2 is small and the wall surface generated on the clamp leg 3 is small. W
The friction force with becomes dominant. Then, the center of mass of the in-hole moving device mainly composed of the weight 2 can be moved with respect to the hole while the clamp leg 3 is fixed to the wall surface W.
【0018】このような印加電圧の操作を制御手段に繰
り返し行わしめることによって、本実施例のの孔内移動
装置は、孔内を任意に前進または後退することができ
る。その様子を、前進方向をXf、後退方向をXb、慣
性力をIとして、前進操作を図5に、後退操作を図6に
模式的に示す。なお、本実施例の孔内移動装置は、小型
軽量であって重量が僅かなので、重力による影響は支配
的ではない。By repeatedly performing such an operation of the applied voltage by the control means, the hole moving device of this embodiment can arbitrarily move forward or backward in the hole. This state is schematically shown in FIG. 5 for the forward operation and in FIG. 6 for the backward operation, where Xf is the forward direction, Xb is the backward direction, and I is the inertial force. The hole moving device of the present embodiment is small and lightweight and has a small weight, so that the influence of gravity is not dominant.
【0019】(実施例1の効果)本実施例の孔内移動装
置では、平面変形素子を用いているので、従来の積層型
圧電アクチュエータを持つものに比べて、比較的小型軽
量かつ低消費電力でありながら、加熱することなしには
るかに迅速に孔内を移動することができる。特に、孔の
延びる方向に沿った長さを、大幅に減じる効果も顕著で
ある。(Effect of Embodiment 1) Since the in-hole moving device of this embodiment uses the plane deformation element, it is relatively small and lightweight and consumes less power than a conventional piezoelectric actuator having a laminated piezoelectric actuator. However, it can move through the holes much more quickly without heating. In particular, the effect of greatly reducing the length of the hole along the extending direction is also remarkable.
【0020】さらに、平面変形素子としてバイモルフ1
を採用しているので、ユニモルフを使用したものより
も、同じ印加電圧で変位・変形力ともに大きく、移動速
度をより向上させることができる。なお、平面変形素子
としてバイモルフ1の代わりに、ユニモルフを使用して
構成することもできる。Further, the bimorph 1 is used as a plane deformation element.
Therefore, compared with the one using unimorph, both displacement and deformation force are large with the same applied voltage, and the moving speed can be further improved. A unimorph may be used instead of the bimorph 1 as the plane deformation element.
【0021】(実施例2)本実施例の孔内移動装置は、
図7および図8にその構造を示すように、圧電バイモル
フ1の外周部に固定されたウエイト21と、バイモルフ
1両面の中心部から周囲に突出する複数のクランプ脚3
とを有する。また、実施例1同様図示しない制御装置を
有する。(Embodiment 2) The hole moving device of this embodiment is
As shown in FIGS. 7 and 8, the weight 21 fixed to the outer peripheral portion of the piezoelectric bimorph 1 and a plurality of clamp legs 3 protruding from the central portion of both surfaces of the bimorph 1 to the periphery.
Have and. Further, as in the first embodiment, it has a control device not shown.
【0022】ここで、バイモルフ1の構成は、実施例1
のそれとほぼ同様であるが、金属円盤10の中心部の両
面には、クランプ脚3を支持する脚基部30が溶接され
ている。そのため、圧電板11,12はその部分に円孔
を有してドーナツ状の平面形をしている。一方、ウエイ
ト21は、弧状の金属製の重りであって、バイモルフ1
を構成する金属円盤10の外周部両面に、一面4個づつ
90度置きに背中合わせに溶接固定されている。また、
クランプ脚3は、バネ合金からなる針金で形成され、バ
イモルフ1の両面に配設されて中心部の脚基部30から
複数本(図中では各面2本づつであるが、3本以上配設
してもよい)が突出し、周囲の孔を形成する内壁面Wに
当接している。Here, the configuration of the bimorph 1 is the same as that of the first embodiment.
Almost the same as the above, but the leg bases 30 supporting the clamp legs 3 are welded to both sides of the central portion of the metal disk 10. Therefore, the piezoelectric plates 11 and 12 have a circular hole in the portion and have a donut-shaped planar shape. On the other hand, the weight 21 is an arc-shaped metal weight, and is a bimorph 1.
The four metal plates 10 are welded and fixed back to back on each side of the outer peripheral surface of the metal disc 10 at intervals of 90 degrees. Also,
The clamp legs 3 are made of a wire made of a spring alloy, and are arranged on both sides of the bimorph 1 so that a plurality of clamp legs 3 are provided from the center leg base 30 (two in each figure, but three or more are provided). May be projected) and is in contact with the inner wall surface W forming a peripheral hole.
【0023】本実施例の孔内移動装置は、バイモルフ1
の中心部にクランプ脚3を持ち、外周部にウエイト21
を持つ点で、実施例1と反対の構成であるが、バイモル
フ1への電圧印加による移動作用は、実施例1のそれと
同様である。したがって、実施例1同様、小型軽量かつ
低消費電力でありながら、加熱することなしにはるかに
迅速に孔内を移動することができる。さらに、両面に配
設されるクランプ脚3により前後で支持されるので、安
定性がより高まるという効果もある。The in-hole moving device of this embodiment is a bimorph 1
Hold the clamp leg 3 in the center of the
However, the moving action by applying a voltage to the bimorph 1 is similar to that of the first embodiment. Therefore, similar to the first embodiment, it is possible to move in the hole much more quickly without heating, while being small and lightweight and low in power consumption. Further, since the clamp legs 3 provided on both sides support the front and rear, there is an effect that the stability is further enhanced.
【0024】なお、平面変形素子としてバイモルフ1の
代わりに、ユニモルフを使用して構成することもでき
る。 (実施例3)本実施例の孔内移動装置は、図9にその構
造を示すように、同軸に対向して設けられた一対のユニ
モルフ1と、その中心部を連結する円柱状のウエイト2
2と、ユニモルフ1の外周部にそれぞれ3本づつ溶接固
定されたクランプ脚3を有する。そして、図示しない制
御手段が孔の外に設けられていて、図示しない電線によ
り、一対のユニモルフ1に同期した印加電圧を加えるよ
うになっている。It is also possible to use a unimorph instead of the bimorph 1 as the plane deformation element. (Embodiment 3) As shown in the structure of FIG. 9, the hole moving device of this embodiment has a pair of unimorphs 1 provided coaxially opposite to each other and a cylindrical weight 2 connecting the central portions thereof.
2 and three clamp legs 3 each fixed to the outer periphery of the unimorph 1 by welding. A control means (not shown) is provided outside the hole, and an electric wire (not shown) applies an applied voltage synchronized with the pair of unimorphs 1.
【0025】ユニモルフ1は、それぞれバネ弾性材料か
らなる金属円盤10と、これの片側(互いに背向する
側)に接合された1枚の円盤状の圧電体である圧電板1
1とからなる。圧電板11の一方の電極は、金属円盤1
0がこれを兼ね、他方には図示しない電極が設けられ
て、圧電素子を形成している。圧電板11の直径は、金
属円盤10の直径よりやや小さく、露出した金属円盤1
0の外周部に取り付けられたクランプ脚3は、対向する
ユニモルフ1をその中心部で連結するウエイト22と背
向して突出し、周囲の壁面Wに当接している。クランプ
脚3は、実施例1のそれと同一のものである。The unimorph 1 is composed of a metal disk 10 made of a spring elastic material, and a piezoelectric plate 1 which is a disk-shaped piezoelectric body bonded to one side (side opposite to each other) of the metal disk 10.
It consists of 1. One electrode of the piezoelectric plate 11 is a metal disk 1
0 also serves as this, and the other electrode is provided on the other side to form a piezoelectric element. The diameter of the piezoelectric plate 11 is slightly smaller than the diameter of the metal disk 10, and the exposed metal disk 1
The clamp leg 3 attached to the outer peripheral portion of 0 projects rearwardly from the weight 22 connecting the opposing unimorphs 1 at the central portion thereof, and is in contact with the peripheral wall surface W. The clamp leg 3 is the same as that of the first embodiment.
【0026】さて、本実施例の孔内移動装置は、上記の
ように構成されており、図示しない制御手段により同期
した印加電圧を一対のユニモルフ1に加えれば、実施例
1と全く同じ駆動原理で前進または後退する作用を生じ
る。その結果、実施例1と同様に、小型軽量かつ低消費
電力でありながら、加熱することなしにはるかに迅速に
孔内を移動することができる。同時に、平面変形素子と
してユニモルフ1を使用したので、圧電素子に再分極が
起こる心配なしに、絶縁破壊限度近くの高電圧を印加す
ることが可能になり、より迅速な移動が可能になる。The hole moving device of the present embodiment is constructed as described above, and if the applied voltage synchronized by the control means (not shown) is applied to the pair of unimorphs 1, the same driving principle as that of the first embodiment is obtained. The action of moving forward or backward occurs. As a result, similarly to the first embodiment, it is possible to move in the hole much more quickly without heating while it is small and lightweight and has low power consumption. At the same time, since the unimorph 1 is used as the plane deformation element, it is possible to apply a high voltage near the dielectric breakdown limit without fear of repolarization of the piezoelectric element, and it is possible to move more quickly.
【0027】また、一対のユニモルフ1の持つクランプ
脚3により前後に離れた位置で支持されるので、実施例
2より一層スタンスが広くなり、安定性がより高まると
いう効果もある。さらに、二つの平面変形素子を使って
いるので、ペイロード(有償荷重:孔内移動装置が運ぶ
センサ等の装置や薬剤などを指す)を倍近くに増加させ
ることができる。ペイロードを、ウエイト22の周囲の
空間に搭載することも可能である。Further, since the pair of unimorphs 1 support the clamp legs 3 at positions separated from each other in the front-rear direction, the stance becomes wider than that of the second embodiment, and the stability is further enhanced. Further, since the two plane deformation elements are used, the payload (paid load: a device such as a sensor carried by the in-hole moving device, a medicine, etc.) can be increased nearly twice. It is also possible to mount the payload in the space around the weight 22.
【0028】なお、平面変形素子としてユニモルフ1の
代わりに、バイモルフを使用して構成することもでき
る。 (実施例4)本実施例の孔内移動装置は、図10にその
構成を示すように、対向して設けられた一対のバイモル
フ1と、その外周部の全周囲に当接固定された中空円筒
状のウエイト20と、一対のバイモルフ1の互いに背向
する面の中心部に固定されて周囲の壁面Wに当接するク
ランプ脚3とを有する。そして、実施例3と同様に、図
示しない制御手段が設けられていて、一対のバイモルフ
1に同期した印加電圧を加えるようになっている。It is also possible to use a bimorph instead of the unimorph 1 as the plane deformation element. (Embodiment 4) As shown in FIG. 10, the hole moving device of this embodiment has a pair of bimorphs 1 facing each other and a hollow member fixedly contacted with the entire circumference of the outer peripheral portion thereof. It has a cylindrical weight 20 and a clamp leg 3 that is fixed to the central portions of the surfaces of the pair of bimorphs 1 facing each other and abuts against the peripheral wall surface W. Then, similarly to the third embodiment, a control means (not shown) is provided to apply an applied voltage synchronized with the pair of bimorphs 1.
【0029】一対のバイモルフ1はそれぞれ、バネ弾性
を持つ金属円盤10と、その互いに対向する面に接合さ
れた円盤状の圧電板11と、逆に背向する面に接合され
た中心部に円孔を持つ円盤状の圧電板12とからなる。
互いに背向面の中心部の金属円盤10が露出した部分に
は、脚基部30が溶接固定されている。そして、実施例
2と同様に、それぞれの脚基部30にはクランプ脚3の
一端が固定支持されていて、各クランプ脚3の他端部
は、周囲の壁面Wに当接して孔内移動装置を支持してい
る。Each of the pair of bimorphs 1 has a metal disk 10 having spring elasticity, a disk-shaped piezoelectric plate 11 bonded to the surfaces facing each other, and a circle at the center bonded to the surface facing the opposite side. It is composed of a disk-shaped piezoelectric plate 12 having holes.
The leg bases 30 are welded and fixed to the exposed portions of the metal disks 10 at the central portions of the back surfaces. Then, as in the second embodiment, one end of each clamp leg 3 is fixedly supported by each leg base 30, and the other end of each clamp leg 3 abuts on the surrounding wall surface W to move in the hole. I support you.
【0030】一方、各バイモルフ1の圧電板11,12
は、金属円盤10より直径が小さいので、バイモルフ1
の外周部には、金属円盤10が露出する。この露出した
金属部分に、金属製の中空円筒状のウエイト20が、溶
接固定されている。このウエイト20には、図示しない
接合部があって、着脱自在に接合されており、中空円筒
状のウエイト20および一対のバイモルフ1で形成され
た内部空間へ、アクセスすることができるようになって
いる。On the other hand, the piezoelectric plates 11 and 12 of each bimorph 1
Has a smaller diameter than the metal disk 10, so the bimorph 1
The metal disk 10 is exposed at the outer peripheral portion of the. A metal hollow cylindrical weight 20 is welded and fixed to the exposed metal portion. The weight 20 has a joining portion (not shown), which is detachably joined, so that the internal space formed by the hollow cylindrical weight 20 and the pair of bimorphs 1 can be accessed. There is.
【0031】さて、本実施例の孔内移動装置は、上記の
ように構成されており、図示しない制御手段により同期
した印加電圧を一対のユニモルフ1に加えれば、前述の
各実施例と全く同じ駆動原理で前進または後退する作用
を生じる。その結果、実施例3と同様に、小型軽量かつ
低消費電力でありながら、加熱することなしにはるかに
迅速に孔内を移動することができ、かつ、安定性がより
高まる。また、二つの平面変形素子の採用によりペイロ
ード(有償荷重)を倍近くに増加させることができるば
かりでなく、円筒状の大きな内部空間を有するので、こ
れを薬剤の格納容器やセンサーの電子装置などの格納用
スペースとして利用することができる。The hole moving device of this embodiment is constructed as described above, and if the applied voltage synchronized by the control means (not shown) is applied to the pair of unimorphs 1, it is exactly the same as each of the above embodiments. The driving principle causes an action of moving forward or backward. As a result, similarly to the third embodiment, it is possible to move in the hole much more quickly without heating, while being small in size, light in weight, and low in power consumption, and the stability is further improved. Moreover, not only can the payload (paid load) be increased nearly twice by adopting two plane deformation elements, but also because it has a large cylindrical internal space, it can be used as a drug storage container or an electronic device for sensors. Can be used as a storage space.
【0032】なお、平面変形素子としてバイモルフ1の
代わりに、ユニモルフを使用して構成することもでき
る。A unimorph may be used instead of the bimorph 1 as the plane deformation element.
【図1】 実施例1の孔内移動装置の孔内での側面図FIG. 1 is a side view of the hole moving device according to the first embodiment inside the hole.
【図2】 実施例1の孔内移動装置の斜視図FIG. 2 is a perspective view of the in-hole moving device according to the first embodiment.
【図3】 バイモルフの動作を示す説明図FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of the bimorph.
【図4】 バイモルフの動作を示す説明図FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the bimorph.
【図5】 実施例1の前進移動の作用模式図FIG. 5 is a schematic diagram of the action of forward movement according to the first embodiment.
【図6】 実施例1の後退移動の作用模式図FIG. 6 is a schematic diagram of the action of the backward movement according to the first embodiment.
【図7】 実施例2の孔内移動装置の孔内での側断面図FIG. 7 is a side sectional view of the hole moving device according to the second embodiment inside the hole.
【図8】 実施例2の孔内移動装置の斜視図FIG. 8 is a perspective view of the hole moving device according to the second embodiment.
【図9】 実施例3の孔内移動装置の孔内での側面図FIG. 9 is a side view in the hole of the hole moving device according to the third embodiment.
【図10】実施例4の孔内移動装置の孔内での側断面図FIG. 10 is a side sectional view of the hole moving device according to the fourth embodiment inside the hole.
【図11】従来技術の孔内移動装置の模式図FIG. 11 is a schematic view of a conventional hole moving device.
1:圧電バイモルフ/圧電ユニモルフ(平面変形素子) 10:金属円盤 11,12:圧電板 3:クラ
ンプ脚 2,20,21,22:ウエイト1: Piezoelectric bimorph / piezoelectric unimorph (planar deformation element) 10: Metal disk 11, 12: Piezoelectric plate 3: Clamp leg 2, 20, 21, 22: Weight
Claims (5)
素子と、 該平面変形素子の中心部または外周部の一方に固定され
たウエイトと、 該平面変形素子の中心部または外周部の他方に固定保持
され周囲の孔を形成する内壁面に当接する脚部と、 該平面変形素子に制御された波形の印加電圧を供給する
制御手段とを具備したことを特徴とする孔内移動装置。1. A plane deforming element whose curvature changes with an applied voltage, a weight fixed to one of a center portion and an outer peripheral portion of the plane deforming element, and a weight fixed to the other of the center portion and an outer peripheral portion of the plane deforming element. An intra-hole moving device comprising: a leg portion that is held and abuts an inner wall surface that forms a peripheral hole; and a control unit that supplies a controlled waveform applied voltage to the planar deformation element.
なる平板と該平板の少なくとも片面に接合固定された板
状の圧電体である圧電板とから構成された圧電ユニモル
フまたは圧電バイモルフである請求項1記載の孔内移動
装置。2. The plane deformable element is a piezoelectric unimorph or a piezoelectric bimorph composed of a flat plate made of a spring elastic material and a piezoelectric plate which is a plate-shaped piezoelectric body bonded and fixed to at least one surface of the flat plate. Item 1. The hole moving device according to item 1.
金属材料からなる円盤である請求項2記載の孔内移動装
置。3. The hole moving device according to claim 2, wherein the flat plate is a disk made of a metal material that also serves as an electrode of the piezoelectric plate.
のクランプ脚で形成される請求項1記載の孔内移動装
置。4. The in-hole moving device according to claim 1, wherein the leg portion is formed of a plurality of clamp legs made of a spring elastic material.
両面にそれぞれ配設される請求項4記載の孔内移動装
置。5. The in-hole moving device according to claim 4, wherein the clamp legs are provided on both surfaces of the plane deformation element, respectively.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7016249A JPH08207755A (en) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | In-hole moving device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7016249A JPH08207755A (en) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | In-hole moving device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08207755A true JPH08207755A (en) | 1996-08-13 |
Family
ID=11911295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7016249A Pending JPH08207755A (en) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | In-hole moving device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08207755A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE40305E1 (en) | 1998-07-31 | 2008-05-06 | Zuli Holdings Ltd. | Apparatus and method for selectively positioning a device and manipulating it |
CN100446291C (en) * | 2004-11-10 | 2008-12-24 | 太阳诱电株式会社 | Driving device |
CN107235090A (en) * | 2017-07-12 | 2017-10-10 | 南京工程学院 | A kind of jet-propelled hopping robot motion structure of zero vector and its application method |
CN108540009A (en) * | 2018-05-10 | 2018-09-14 | 西安交通大学 | Two-dimentional precision based on the inverse flexure electrical actuation component of double arcs makees moving platform and method |
CN111306400A (en) * | 2019-12-28 | 2020-06-19 | 邦瓷电子科技(盐城)有限责任公司 | Piezoelectric type pipeline crawling robot |
-
1995
- 1995-02-02 JP JP7016249A patent/JPH08207755A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE40305E1 (en) | 1998-07-31 | 2008-05-06 | Zuli Holdings Ltd. | Apparatus and method for selectively positioning a device and manipulating it |
CN100446291C (en) * | 2004-11-10 | 2008-12-24 | 太阳诱电株式会社 | Driving device |
US7656073B2 (en) | 2004-11-10 | 2010-02-02 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Driving device |
CN107235090A (en) * | 2017-07-12 | 2017-10-10 | 南京工程学院 | A kind of jet-propelled hopping robot motion structure of zero vector and its application method |
CN108540009A (en) * | 2018-05-10 | 2018-09-14 | 西安交通大学 | Two-dimentional precision based on the inverse flexure electrical actuation component of double arcs makees moving platform and method |
CN108540009B (en) * | 2018-05-10 | 2019-08-13 | 西安交通大学 | Two-dimentional precision based on the inverse flexure electrical actuation component of double arcs makees moving platform and method |
CN111306400A (en) * | 2019-12-28 | 2020-06-19 | 邦瓷电子科技(盐城)有限责任公司 | Piezoelectric type pipeline crawling robot |
CN111306400B (en) * | 2019-12-28 | 2022-02-11 | 邦瓷电子科技(盐城)有限责任公司 | Piezoelectric type pipeline crawling robot |
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