平移運動

如下頁圖 3-5 所示，完成平移運動之結構主要是一基座、一長柱、一彈簧螺

絲組以及一對壓電元件。其中基座的設計，它一端是為撓性結構，另一端為彈簧

螺絲組，中間之上下兩端 V 型槽方形是為夾持長柱用，此處的長柱端是為動子，

而壓電元件端是為定子。彈簧螺絲組可用螺絲轉進的深度來控制彈簧壓縮量的大

小，進而控制 V 型槽夾持長柱的力道大小，才能使平移運動順利完成。夾持的

力道太大或是太小都沒辦法使平移運動完成，因為夾持力道直接影響了長柱和 V

型槽間的摩擦力，在這整個設計中，夾持力道大小的控制，是最為重要且頇注意

的地方。

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圖 3-5 平移運動結構

其致動原理是以壓電元件用同動的方式致動。參閱圖 3-6，此為致動器之仰

視圖。首先是平移運動前進的動作，對照圖 3-6（a），波形的 1、2、3 狀態分別

對照圖示的 1、2、3 狀態。一開始先對壓電元件 A 和 B 分別輸入如圖 3-6（a）

之電壓波形，當輸入電壓波形跑到 2 之狀態時，因為是緩緩上升之電壓，所以平

移運動之長柱端和 V 型槽夾持處會因靜摩擦力作用而使長柱原地不動，而另一

邊的壓電元件端便向前伸長，所以使壓電元件 A 和 B 緩緩伸長形成圖 3-6 (a)—2；

接著當電壓波形跑到 3 之狀態時，因為是陡降的電壓，壓電元件快速縮回，又因

為平移運動的壓電元件端比較重，使得壓電元件端的慣性力大於長柱端和 V 型

槽夾持處的靜摩擦力，所以壓電元件端停留在原處，這樣便使長柱前移形成圖

3-6 (a)—3，輸入電壓波形之狀態 2 和狀態 3 完成時，狀態 3 其意義便跟狀態 1 一樣，即是重複前述之動作，所以壓電元件 A 和 B 同動的重複動作便使致動器

完成步進前進的動作。

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圖 3-6（a） 平移運動前進之致動方式

反之，若要完成後退的動作，參閱圖 3-6（b），一開始先對壓電元件 A 和 B 分別輸入如圖 3-6（b）之電壓波形，當輸入電壓波形跑到 2 之狀態時，因為是急

速上升之電壓，又壓電元件端較重，所以壓電元件端的慣性力大於長柱端和 V

型槽夾持處的靜摩擦力，壓電元件端停留在原處，長柱端向後退，這樣便形成圖

3-6 (b)—2；接著當電壓波形跑到 3 之狀態時，因為是緩降的電壓，所以平移運 動之長柱端和 V 型槽夾持處會因靜摩擦力作用而使長柱原地不動，而另一邊的

壓電元件端緩緩縮短，壓電元件 A 和 B 緩慢縮短便形成了圖 3-6 (b)—3。輸入電

壓波形之狀態 2 和狀態 3 完成時，狀態 3 其意義便跟狀態 1 一樣，即是重複前述

之動作，所以壓電元件 A 和 B 同動的重複動作便使致動器完成步進後退的動作。

圖 3-6（b） 平移運動後退之致動方式

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