JPH02174175A - 圧電バイモルフ素子 - Google Patents

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、特に物体搬送装置の振動発生の駆動源として
利用される圧電バイモルフ素子に関するものである。

従来の技術 物体搬送装置（パーツフィーダ）の駆動源として機能す
る圧電バイモルフ素子に関し、従来振動板（金属板）の
−面もしくは両面に圧電セラミック素子を接合したもの
が提案された（たとえば特開昭６３−１９２２８４号公
報参照）。

発明が解決しようとする課題 しかし、駆動源として利用する変位の方向は、二次元的
なものであり、三次元的なねじれ変位を発生することは
不可能であった。

また、円筒型の物体搬送装置（ボウルフィーダ）の駆動
源として用いる場合、ねじれ変位を発生する圧電バイモ
ルフ素子が搬送性能向上のために要求されていた。

発明の目的 この発明は、三次元的なねじれ変位を発生して搬送性能
の向上が図れる圧電ノくイモルフ素子を提供することを
目的とする。

発明の−要旨 この発明は特許請求の範囲の圧電バイモルフ素子を要旨
としている。

課題を解決するための手段 第１図圧電バイモルフ素子を参照する。中間振動板１の
両面にそれぞれ圧電セラミック５０が接合されている。

この圧電セラミック５０は圧電セラミック素子１０．１
１から構成されている。圧電バイモルフ素子１の長さ方
向に沿った圧電セラミック素子１１の一方の最外縁１１
ａの長さｂと圧電セラミック素子１０の他方の最外縁１
０ａの長さａとの比（ｂ／ａ）が、０．４〜０．７であ
る。

作　　用 圧電バイモルフ素子１は三次元的なねじれ変位を発生す
る。

実施例 第１図〜第２図はこの発明の実施例１の圧電バイモルフ
素子の構成を示している。

［中間振動板１］ 圧電バイモルフ素子の中間振動板１は、金属板で、黄銅
、リン鋼、ＳＫ鋼、ステンレス、ＳＵＰなどの導電性の
薄板である。この圧電バイモルフ素子は円筒型物体搬送
装置の好ましくは振動発生源として用いられる。

中間振動板１の両端部にはネジ穴２，２゜３．３が設け
られている。第３図のように、中間振動板１の一端側の
ネジ穴３，３には、ボルト４がはめこまれて、このボル
ト４により中間振動板１の一端が第３図のベース８に固
定されている。

また、中間振動板１の他端側のネジ穴２゜２には第３図
のボルト５がはめこまれている。

このボルト５により、中間振動板１の他端が共振バネ６
の一端に固定されている。共振バネ６の他端はボルト７
により搬送台９に固定されている。

［圧電セラミック］ 第１図と第２図に示すように中間振動板１の両面には、
圧電セラミック５０が接合されている。圧電セラミック
５０は圧電セラミック素子１０．１１から成る。圧電セ
ラミック素子１０．１１はたとえば有機系接着剤により
金属板に接合されている。

圧電セラミック素子１０．１１は分極処理が施されてお
り、中間振動板をはさんで一方側面の圧電セラミック素
子１０．１１が縮んだ時は、他方側面の圧電セラミック
素子１０゜１１は伸びるように分極方向がそろえである
。

（つまり、交流電圧を印加することにより、圧電バイモ
ルフ素子は屈曲振動を発生する。）圧電セラミック素子
１０．１１はたとえばＰＺＴ系の圧電材料であり、誘電
率が２０００゜結合係数かに３□＝３０％である。

各組の圧電セラミック素子１０．１１は、圧電バイモル
フ素子１の長さ方向（第１図では紙面では上下方向）と
直角の方向に沿って２等分割したもので、それぞれ幅Ｃ
を有している。大きい圧電セラミック素子１ｏの最外縁
１０ａは、圧電バイモルフ素子１の長さ方向に沿った長
さａを有する。小さい圧電セラミック素子１１の最外縁
１１ａは、圧電バイモルフ素子１の長さ方向に沿った長
さｂを有する。一方の最外縁の長さｂと、他方の最外縁
の長さａとの比は、０．４〜０．７の範囲、より好まし
くは０．５〜０．６の範囲にある。

圧電セラミック素子１０．１１の下縁は第１図のように
そろえである。幅Ｃと長さａの比は０．３〜０．６であ
る。幅Ｃと長さｂの比は０．４〜１．５である。ｃ　／
　ａが０．３より小さいとパーツフィーダの搬送性能に
影響するバイモルフ素子の発生力が急激に小さくなり好
ましくない。Ｃ／　ａが０．６より太きいとパーツフィ
ーダの搬送性能の低下をもたらすバイモルフ素子の幅方
向の不要振動が大きくなり好ましくない。ｃ　／　ｂが
０．４より小さいとパーツフィーダの搬送性能に影響す
るバイモルフ素子の発生力が急激に小さくなり好ましく
ない。ｃ　／　ｂが１．５より大きいとパーツフィーダ
の搬送性能の低下をもたらすバイモルフ素子の幅方向の
不要振動が大きくなり好ましくない。

両面の圧電バイモルフ素子１０．’ＬＬは長短関係をそ
のまま投影した形で接着されている。

圧電セラミック素子ｉｏ、ｉ１の両面には全面に銀電極
１２，１３，１６．１７が焼付しである。

両面の圧電セラミック素子１０．１１の各銀電極１６．
１７は、リード線２０．２１を介して電気的に同電位と
なっている。さらに、リード線２０とつながれているリ
ード線２２と、中間振動板１からとったリード線２３に
は交流電源２４かつながれている。この交流電源から交
流電圧を印加することにより、圧電バイモルフ素子は三
次元的な屈曲変位又は振動を起こす。

円筒型の物体搬送装置のベースに、この発明の圧電バイ
モルフ素子を固定する場合は、例えは９０°間隔に４個
設置し、長い方の圧電セラミック素子１０が外周側、短
い方の圧電セラミック素子１１が内周側になるようにす
る。

圧電セラミック素子１０．１１の長さの比（ｂ　／ａ　
）を０〜１．０まで変えた圧電バイモルフ素子に印加電
圧２５０　Ｖｒｍｓ、をかけ、搬送重量を２００ｇかけ
たときの試験結果は、第４図のとうりである。第４図か
ら圧電セラミック素子１０．１１の長さの比を０．４〜
０．７とすることにより明らかに搬送速度が向上する。

搬送重量の変化に対する搬送速度の変化を印加電圧２５
０　Ｖ　ｒｍｓ、で比較した結果は第５図のとうりであ
る。圧電セラミック素子の長さの比を０，４〜０．７と
することにより、搬送速度の負荷重量（搬送重量）の依
存性を小さくする事が可能である。

圧電セラミック素子の長さの比が０．４より小さい場合
、たとえば０．３の場合は、長い方のセラミックだけを
接合した圧電バイモルフ素子とほとんど搬送速度の差が
なくなり、従来技術よりも性能は低下する。またセラミ
ックの長さの比が０．７より大きい場合、たとえば０．
９の場合は、従来技術の圧電バイモルフ素子と搬送速度
の差がなく性能向上につながらない。

第６図と第７図は実施例２を示している。

第８図と第９図は実施例３を示している。実施例２，３
において実施例１と同様の箇所には同じ符号を記して説
明を省略する。

実施例２ 中間振動板１の両側に配置された圧電セラミックは一体
型の圧電セラミック素子３０である。この圧電セラミッ
ク素子３０は台形である。両圧電セラミック素子３０．
３０は投影した形に接合されている。中間振動板１の長
さ方向に沿った最外縁３１と３２は長さがａとｂになっ
ている。この長さの（ｂ　／　ａ　）は０．４〜０．７
になっている。下縁３３は最外縁３１．３２と直交して
いる。幅ｃ−１と長さａの比は０．５〜１．２である。

幅Ｃ−１と長さｂの比は０．９〜２．９である。

実施例３ 実施例３は圧電セラミック１５０を５等分割にしたもの
である。中間振動板１の両側に配置された圧電セラミッ
ク素子４１，４２゜４３．４４．４５は投影した形に接
合されている。圧電セラミック素子４１〜４５は長さが
ｄずつ異っている。つまり圧電セラミック素子４１が最
も短く、４５が最も長い。圧電セラミック素子４１〜４
５はリード線４６でつながれており、リード線２２を介
して交流電源につながれている。最も短い圧電セラミッ
ク素子４１の最外縁４７は長さがｂで、最も長い圧電セ
ラミック素子４５の最外縁４８は長さがａである。長さ
の比ｂ　／　ａは０．４〜０．７である。各圧電セラミ
ック素子の幅ｃ−２と長さａの比は０．１〜０．３であ
る。

幅ｃ−２と長さｂの比は０．１〜０．７である。実施例
は５等分割であったが他の多分割でもよい。

ところでこの発明の圧電バイモルフ素子は、たとえば大
きなトルクを必要とする圧電モータの駆動源としても使
える。

発明の詳細 な説明したようにこの発明によれば、圧電セラミックの
形を全体として異形にするので、三次元的なねじれ変位
を発生することができる。これにより円筒型物体搬送装
置の駆動源として用いることができる。

従来と同じ搬送速度を得る場合に、低駆動電圧化が可能
となる。

被搬送物の重量が変化しても、搬送速度をほぼ一定に維
持することが可能となる。

これらのことより、圧電バイモルフ素子に無理がかから
ず長寿命化が図れ、物体搬送装置を使用する場合の速度
調整が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の圧電バイモルフ素子の実施例１を示
す側面図、第２図は実施例１の正面図、第３図は実施例
１を物体搬送装置に取り付けた状態を示す図、第４図は
圧電セラミック素子の長さの比に対する搬送速度の依存
性を示す図、第５図は搬送重量に対する搬送速度の依存
性を示す図、第６図と第７図は実施例２を示す図、第８
図と第９図は実施例３を示す図である。 １・・・・・・・・・中間振動板 ５０・・・・・・圧電セラミック １０．１１・・・・・・圧電セラミック素子Ｗ！送重置 圧電セラミック素子の長さの比（ｂ／ａ）Ｆｉｇ、６ Ｆｉｇ、　７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．振動板の両面にそれぞれ圧電セラミッ クが接合された圧電バイモルフ素子において、圧電バイ
   モルフ素子の長さ方向に沿った圧電セラミックの一方の
   最外縁の長さと、この圧電セラミックの他方の最外縁の
   長さとの比が、０．４〜０．７になる圧電バイモルフ素
   子。