JP2508234B2 - 圧電アクチュエ―タおよびその製造方法 - Google Patents
圧電アクチュエ―タおよびその製造方法Info
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- JP2508234B2 JP2508234B2 JP1016713A JP1671389A JP2508234B2 JP 2508234 B2 JP2508234 B2 JP 2508234B2 JP 1016713 A JP1016713 A JP 1016713A JP 1671389 A JP1671389 A JP 1671389A JP 2508234 B2 JP2508234 B2 JP 2508234B2
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- Japan
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- effect element
- electrostrictive effect
- piezoelectric actuator
- electrostrictive
- metal case
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電アクチュエータに関し、特に縦効果を利
用した積層型の圧電アクチュエータおよびその製造方法
に関する。
用した積層型の圧電アクチュエータおよびその製造方法
に関する。
電気エネルギーを機械的エネルギーに変換する電歪効
果素子を利用した圧電アクチュエータは、現在マスフロ
ウコントローラやXYテーブル駆動、射出成形機などの工
業分野で使用されている。
果素子を利用した圧電アクチュエータは、現在マスフロ
ウコントローラやXYテーブル駆動、射出成形機などの工
業分野で使用されている。
第３図は従来の金属ケース入り圧電アクチュエータの
縦断面図である。
縦断面図である。
電歪材と内部電極が交互に積層された電歪効果素子１
から導出されたリード線4a,4bを金属部材３に取付けら
れたリード端子2a,2bにそれぞれ半田接続をした後、金
属部材３の凹部に電歪効果素子１の一方の端面1aをエポ
キシ樹脂などの接着剤で接着する。次に、金属部材３の
外周部に設けられたリング溝3aにバイトンなどを成形し
たＯリング10を挿入した後、有底の筒状金属ケース９の
開口部9aから電歪効果素子１を他方の端部1b側から挿入
して端部1bと金属ケース９の底部9bをエポキシ樹脂など
の接着剤で接着固定して気密封止構造の圧電アクチュエ
ータが完成する。
から導出されたリード線4a,4bを金属部材３に取付けら
れたリード端子2a,2bにそれぞれ半田接続をした後、金
属部材３の凹部に電歪効果素子１の一方の端面1aをエポ
キシ樹脂などの接着剤で接着する。次に、金属部材３の
外周部に設けられたリング溝3aにバイトンなどを成形し
たＯリング10を挿入した後、有底の筒状金属ケース９の
開口部9aから電歪効果素子１を他方の端部1b側から挿入
して端部1bと金属ケース９の底部9bをエポキシ樹脂など
の接着剤で接着固定して気密封止構造の圧電アクチュエ
ータが完成する。
上述した従来の圧電アクチュエータは、Ｏリングの接
触圧で電歪効果素子をシールする構造となっているので
次のような欠点がある。
触圧で電歪効果素子をシールする構造となっているので
次のような欠点がある。
（１）電歪効果素子の積層方向の引張強度が弱いため、
取付時に該部から積層方向に引張力が加わると素子が破
断する。
取付時に該部から積層方向に引張力が加わると素子が破
断する。
（２）金属部材を介して電歪効果素子の積層方向と直角
方向に外力が加わると素子が破断する。
方向に外力が加わると素子が破断する。
本発明の圧電アクチュエータは、複数の電歪材と内部
電極が交互に積層されて形成された電歪効果素子が金属
ケースと金属部材およびガラス端子によって気密封止さ
れた圧電アクチュエータにおいて、前記金属ケースまた
は金属部材のいずれかに伸縮部が設けられ、伸縮部の収
縮力が電歪効果素子の積層方向に加わるように電歪効果
素子が予め一定寸法だけ伸ばされている。
電極が交互に積層されて形成された電歪効果素子が金属
ケースと金属部材およびガラス端子によって気密封止さ
れた圧電アクチュエータにおいて、前記金属ケースまた
は金属部材のいずれかに伸縮部が設けられ、伸縮部の収
縮力が電歪効果素子の積層方向に加わるように電歪効果
素子が予め一定寸法だけ伸ばされている。
また、前記圧電アクチュエータの製造方法は、電歪効
果素子の密封処理工程の前に電歪効果素子の分極を除去
する工程を、密封処理工程の後に電歪効果素子の分極工
程を有している。
果素子の密封処理工程の前に電歪効果素子の分極を除去
する工程を、密封処理工程の後に電歪効果素子の分極工
程を有している。
本発明は、伸縮機能を有する金属ケースに素子を挿入
し、かつ予め素子に圧縮力を加えた状態で密封処理を施
すものである。
し、かつ予め素子に圧縮力を加えた状態で密封処理を施
すものである。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の第１の実施例を示す圧電アクチュエ
ータの縦断面図である。
ータの縦断面図である。
この圧電アクチュエータは、複数の電歪材と内部電極
が交互に積層されて形成された電歪効果素子１の両端に
リード端子2a,2bが取付けられている断面コの字形で円
形のステンレスからなる金属部材３と、同じく断面コの
字形で円形のステンレスからなる金属部材６とが固着さ
れ、そして内径が電歪効果素子１の外径寸法より大き
く、かつ金属部材3,6の外径とほぼ同一である、材質が
ステンレスの伸縮機能を有するベローズなどの金属ケー
ス５が金属部材3,6に溶接によりシール結合されて電歪
効果素子１が気密封止されている。そして電歪効果素子
１は予め一定寸法だけ伸ばされて金属ケース５の収縮力
が電歪効果素子１の積層方向に加わるように形成されて
いる。
が交互に積層されて形成された電歪効果素子１の両端に
リード端子2a,2bが取付けられている断面コの字形で円
形のステンレスからなる金属部材３と、同じく断面コの
字形で円形のステンレスからなる金属部材６とが固着さ
れ、そして内径が電歪効果素子１の外径寸法より大き
く、かつ金属部材3,6の外径とほぼ同一である、材質が
ステンレスの伸縮機能を有するベローズなどの金属ケー
ス５が金属部材3,6に溶接によりシール結合されて電歪
効果素子１が気密封止されている。そして電歪効果素子
１は予め一定寸法だけ伸ばされて金属ケース５の収縮力
が電歪効果素子１の積層方向に加わるように形成されて
いる。
次に、本実施例の圧電アクチュエータの製造方法につ
いて説明する。
いて説明する。
ペロブスカイト結晶構造をもつ多成分固溶体セラミッ
ク粉末に有機バインダーを混合して100μｍ程度の厚み
のグリーンシート化し、その上にペースト状の銀内部電
極導体を塗布、乾燥後、数十層（例えば64層）に積層し
て焼結した積層体をまず用意する。この積層体の側面に
は銀内部電極導体の端部が露出しているので、端部を選
択的にガラス絶縁膜で被覆した後外部電極導体を側面に
形成して銀内部電極導体を一層おきに交互に接続して２
つのくし歯形電極を形成する。そしてリード線4a,4bを
外部電極導体に半田付で接続し、側面だけを樹脂で被覆
する。このようにして製作された電歪効果素子１を密封
処理する前にセラミックス材料の固有のキュリー温度以
上の温度（例えば150〜170℃）で分極が消える時間（例
えば0.5〜２時間）だけ熱処理を実施した後、金属部材
（上部）３の内側凹部面に電歪効果素子１が植立するよ
うにエポキシ樹脂などの接着剤で固定する。次に、電歪
効果素子１のリード端子2a,2bの内側の端部とを半田付
けで接続する。次に、金属ケース５の一方の開口部5bと
金属部材６とを予め溶接などでシール接合したものを用
意する。次に、金属ケース５の開口部5aから金属部材３
が固定された電歪効果素子１の他の端面側1bを挿入して
金属部材６の凹面に電歪効果素子１が植立するようにエ
ポキシ樹脂などの接着剤で固定する。次に、金属部材３
と金属ケース５の開口部5aとを溶接などでシール接合し
て密封を完了させる。次に、金属部材３に取付けられた
リード端子2a,2bの外側の端子間に電歪効果素子１が分
極できる直流電圧（例えば150V・DC）を10〜20秒間印加
して分極を行なうことにより電歪効果素子１が残留分極
分だけ伸びた状態にする。このときの残留分極分の伸び
量に対する金属ケース５の収縮力が電歪効果素子１の最
大発生応力の20〜100％程度（例えば20〜50kg・ｆ）に
なるように金属ケース５のバネ定数を持たせておくと、
電歪効果素子１が最大発生応力の20〜100％程度の力で
予め圧縮された状態で組立てられた金属ケース入り圧電
アクチュエータが形成できる。
ク粉末に有機バインダーを混合して100μｍ程度の厚み
のグリーンシート化し、その上にペースト状の銀内部電
極導体を塗布、乾燥後、数十層（例えば64層）に積層し
て焼結した積層体をまず用意する。この積層体の側面に
は銀内部電極導体の端部が露出しているので、端部を選
択的にガラス絶縁膜で被覆した後外部電極導体を側面に
形成して銀内部電極導体を一層おきに交互に接続して２
つのくし歯形電極を形成する。そしてリード線4a,4bを
外部電極導体に半田付で接続し、側面だけを樹脂で被覆
する。このようにして製作された電歪効果素子１を密封
処理する前にセラミックス材料の固有のキュリー温度以
上の温度（例えば150〜170℃）で分極が消える時間（例
えば0.5〜２時間）だけ熱処理を実施した後、金属部材
（上部）３の内側凹部面に電歪効果素子１が植立するよ
うにエポキシ樹脂などの接着剤で固定する。次に、電歪
効果素子１のリード端子2a,2bの内側の端部とを半田付
けで接続する。次に、金属ケース５の一方の開口部5bと
金属部材６とを予め溶接などでシール接合したものを用
意する。次に、金属ケース５の開口部5aから金属部材３
が固定された電歪効果素子１の他の端面側1bを挿入して
金属部材６の凹面に電歪効果素子１が植立するようにエ
ポキシ樹脂などの接着剤で固定する。次に、金属部材３
と金属ケース５の開口部5aとを溶接などでシール接合し
て密封を完了させる。次に、金属部材３に取付けられた
リード端子2a,2bの外側の端子間に電歪効果素子１が分
極できる直流電圧（例えば150V・DC）を10〜20秒間印加
して分極を行なうことにより電歪効果素子１が残留分極
分だけ伸びた状態にする。このときの残留分極分の伸び
量に対する金属ケース５の収縮力が電歪効果素子１の最
大発生応力の20〜100％程度（例えば20〜50kg・ｆ）に
なるように金属ケース５のバネ定数を持たせておくと、
電歪効果素子１が最大発生応力の20〜100％程度の力で
予め圧縮された状態で組立てられた金属ケース入り圧電
アクチュエータが形成できる。
第２図は本発明の第２の実施例の圧電アクチュエータ
の縦断面図である。
の縦断面図である。
本実施例が第１の実施例と異なる点は、下部の金属部
材の代りにダイアフラム７が取付けられ、伸縮機能を無
くした金属ケース８が使用されダイアフラム７の凹面が
電歪効果素子１の下端面に接着されていることである。
材の代りにダイアフラム７が取付けられ、伸縮機能を無
くした金属ケース８が使用されダイアフラム７の凹面が
電歪効果素子１の下端面に接着されていることである。
本実施例では、ダイアフラム７および金属ケース８が
第１の実施例に比べて底コストで製造できる利点があ
る。
第１の実施例に比べて底コストで製造できる利点があ
る。
以上説明したように本発明は、金属ケースまたは金属
部材のいずれかに伸縮部を設け、電歪効果素子の密封処
理前に分極除去を実施し、密封処理後に分極を実施して
伸縮部により予め電歪効果素子に圧縮力を加えて密封処
理を完了することにより、次の効果がある。
部材のいずれかに伸縮部を設け、電歪効果素子の密封処
理前に分極除去を実施し、密封処理後に分極を実施して
伸縮部により予め電歪効果素子に圧縮力を加えて密封処
理を完了することにより、次の効果がある。
（１）取付時に外部から引張力が加わった時の素子破断
が防止できる。
が防止できる。
（２）ハーメ端子を介して電歪効果素子の積層方向と直
角方向に加力が加わっても素子または素子端面接合部で
の破断が防止できる。
角方向に加力が加わっても素子または素子端面接合部で
の破断が防止できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例を示す圧電アクチュエー
タの縦断面図、第２図は本発明の第２の実施例を示す圧
電アクチュエータの縦断面図、第３図は従来の金属ケー
ス入り圧電アクチュエータの縦断面図である。 １……電歪効果素子、1a,1b……端面、 2a,2b……リード端子、3,6……金属部材、 4a,4b……リード線、 5,8,9……金属ケース、5a,5b,9a……開口部、 ７……ダイアフラム、 9b……底部、10……Ｏリング。
タの縦断面図、第２図は本発明の第２の実施例を示す圧
電アクチュエータの縦断面図、第３図は従来の金属ケー
ス入り圧電アクチュエータの縦断面図である。 １……電歪効果素子、1a,1b……端面、 2a,2b……リード端子、3,6……金属部材、 4a,4b……リード線、 5,8,9……金属ケース、5a,5b,9a……開口部、 ７……ダイアフラム、 9b……底部、10……Ｏリング。
Claims (2)
- 【請求項１】複数の電歪材と内部電極が交互に積層され
て形成された電歪効果素子が金属ケースと金属部材およ
びガラス端子によって気密封止された圧電アクチュエー
タにおいて、 前記金属ケースまたは金属部材のいずれかに伸縮部が設
けられ、前記伸縮部の収縮力が前記電歪効果素子にその
積層方向に加わるように前記電歪効果素子が予め一定寸
法だけ伸ばされていることを特徴とする圧電アクチュエ
ータ。 - 【請求項２】請求項１記載の圧電アクチュエータの製造
方法において、 電歪効果素子の密封処理工程の前に前記電歪効果素子の
分極を除去する工程を、密封処理工程の後に前記電歪効
果素子の分極工程を含むことを特徴とする圧電アクチュ
エータの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1016713A JP2508234B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 圧電アクチュエ―タおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1016713A JP2508234B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 圧電アクチュエ―タおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196479A JPH02196479A (ja) | 1990-08-03 |
| JP2508234B2 true JP2508234B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=11923908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1016713A Expired - Lifetime JP2508234B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 圧電アクチュエ―タおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508234B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410789A (en) * | 1992-11-13 | 1995-05-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of manufacturing piezoelectric-resonator having vibrating spaces formed therein |
| JP4689869B2 (ja) * | 2001-04-26 | 2011-05-25 | 株式会社ミツトヨ | 高精度移動機構 |
| JP3998948B2 (ja) * | 2001-10-31 | 2007-10-31 | セイコーインスツル株式会社 | 圧電振動子及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-01-25 JP JP1016713A patent/JP2508234B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02196479A (ja) | 1990-08-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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