JPH02196479A - 圧電アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents
圧電アクチュエータおよびその製造方法Info
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- JPH02196479A JPH02196479A JP1016713A JP1671389A JPH02196479A JP H02196479 A JPH02196479 A JP H02196479A JP 1016713 A JP1016713 A JP 1016713A JP 1671389 A JP1671389 A JP 1671389A JP H02196479 A JPH02196479 A JP H02196479A
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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】
〔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。
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。
（従来の技術〕
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、現在マスフロラ
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。
素子を利用した圧電アクチュエータは、現在マスフロラ
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。
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１
ａ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にパイトンな
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９
ｂ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。
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１
ａ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にパイトンな
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９
ｂ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、０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。
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か破断する。
方向に外力が加わると素子か破断する。
（課題を解決するための手段〕
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フて気密封止され
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ｔめ一定寸法だけ伸ばされている。
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フて気密封止され
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ｔ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。
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。
、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
。
。
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幼果素子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とか固着
され、そして内径が電歪効果索子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。
交互に積層されて形成された電歪幼果素子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とか固着
され、そして内径が電歪効果索子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′に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１００１程度の厚みの
グリーンシート化し、その上にベースト状の銀白部電極
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
は銀白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
形成して銀白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、４
ｂ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
度以トの温度（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のリート端子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ｌ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の収縮力か電歪効果素子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
電アクチュエータか形成できる。
粉末に有機バインダーを混合して１００１程度の厚みの
グリーンシート化し、その上にベースト状の銀白部電極
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
は銀白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
形成して銀白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、４
ｂ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
度以トの温度（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のリート端子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ｌ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の収縮力か電歪効果素子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
電アクチュエータか形成できる。
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。
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。
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の実施例に比べて低コストで製造できる利点がある。
１の実施例に比べて低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。
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。
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、 Ｉａ、Ｉｂ・・・・・
・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・・
・・・・・・−−−−０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、 Ｉａ、Ｉｂ・・・・・
・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・・
・・・・・・−−−−０リング。
Claims (2)
- 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。 - 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 true JPH02196479A (ja) | 1990-08-03 |
| JP2508234B2 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) |
Cited By (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 |
| JP2002323312A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Mitsutoyo Corp | 高精度移動機構 |
| US7269885B2 (en) * | 2001-10-31 | 2007-09-18 | Seiko Instruments Inc. | Method of manufacturing a piezoelectric vibrator |
-
1989
- 1989-01-25 JP JP1016713A patent/JP2508234B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (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 |
| JP2002323312A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Mitsutoyo Corp | 高精度移動機構 |
| US7269885B2 (en) * | 2001-10-31 | 2007-09-18 | Seiko Instruments Inc. | Method of manufacturing a piezoelectric vibrator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2508234B2 (ja) | 1996-06-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416 Year of fee payment: 13 |