JPH0436231Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、圧電セラミツクスに電圧を印加し、
任意の方向に３次元的動作を行うセラミツクスア
クチユエータ用素子に関する。

＜従来技術＞ 圧電セラミツクスに電圧を印加し、その圧電逆
効果による歪みを応用したアクチユエータとして
第４図，第５図に示すものがある。第４図はバイ
モルフと呼ばれるもので、短形状のセラミツクス
シート１の両面に電極２を形成し、このセラミツ
クスシート２枚を貼りあわせたものである。３は
電源で、リード線４を介して、例えば外側の電極
にプラスの電極を、中間の電極にマイナスの電極
を印加すると、セラミツクスが弓状に変位する。
この変位を利用して例えばスイツチ等に利用す
る。第５図は積層アクチユエータと呼ばれるもの
で、例えば厚さ0.1mm程度のセラミツクスシート
１０の両側（または片側）に電極２０を形成し、
このセラミツクスシートを例えば100枚積層した
ものである。（図では積層したセラミツクスの一
部のみを示す）。３は電源で、リード線４を介し
て、積層されたそれぞれのセラミツクスシート１
０の両面に電圧を印加する。その結果、積層アク
チユエータは矢印Ａ方向に変位する。この変位を
位置制御等に利用する。

＜考案が解決しようとする問題点＞ しかしながら、上記従来技術においては、運動
の方向が一定方向の角度または直線的に変位する
のみなので、利用範囲が限られるという欠点があ
る。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案は上記問題点に鑑みてなされたもので、
一端を支持した場合に他端が少なくとも３方向以
上に動作することの可能なセラミツクスアクチユ
エータ用素子を提供することを目的とし、その構
成上の特徴は、円柱状に形成された圧電セラミツ
クスと、該圧電セラミツクスの中心を軸方向に貫
通して配置された中心電極と、該中心電極と平行
に、かつ、前記圧電セラミツクスの外周近傍に等
分に３個以上配置された外部電極を具備したこと
を特徴とするセラミツクスアクチユエータ用素
子。

＜作用＞ 素子の一端を支持し、中心電極と外周に配置さ
れた外部電極の一つに電圧を印加すると、電圧が
印加された側の圧電セラミツクスが伸長（または
圧縮）し、他端が変位する。中心電極と隣り合う
２つの外部電極に電圧を印加すれば、２つの外部
電極の中心と中心電極の間が伸長（または圧縮）
して他端が変位する。

＜実施例＞ 第２図ａ，ｂ，ｃは本考案によるセラミツクス
アクチユエータ用素子の原理を説明するための説
明図である。第２図ａにおいて３０ａは円柱状に
焼成して形成された圧電セラミツクス（例えば
BaTiO₃＋バインダ）であり、この円柱３０ａの
中央部に導電性金属または圧電セラミツクスに
La，Ta，Nb等をドープして得られる半導体セ
ラミツクス（例えば、BaTiO₃＋La＋バインダ）
や導電性セラミツクス（例えばBaPbO₃，
LaSrCoO₃，LaSrCrO₃，RuO₃等）からなる電極
が円柱３０ａを貫通して埋設されている。Ａ，
A′，Ｂ，B′は円柱３０ａの外周に設けられた外
部電極で蒸着や塗布等により形成されている。こ
れら外部電極は図の例では円周を等分した４箇所
に中心電極３１ａに沿つて形成されている。

上記構成のセラミツクスアクチユエータ用素子
において例えば中心電極３１ａと外部電極Ａ（ま
たはＢ）に電圧を印加（電圧印加手段は省略）す
るとこの電極間の圧電セラミツクスがわずかに伸
長し第２図ｂに示すように左側に反る。また、例
えば中心電極３１ａと外部電極A′（またはB′）に
電圧を印加（電圧印加手段は省略）するとこの電
極間の圧電セラミツクスがわずかに伸長し第２図
Ｃに示すように右側に反る。本考案はこの様な現
象を利用する。

第１図は本考案の一実施例を示すもので、３０
は円柱状に焼成した圧電セラミツクスであり、こ
の円柱３０の中央部に軸方向に貫通して中心電極
３１を埋設するとともに外周近傍の円周上に等分
に、かつ、中心電極３１に平行に複数（図では８
本）の外部電極４１〜４８を埋設したものであ
る。

上記の様に構成し、一端を固定（図では省略）
して図示しない電源から中心電極３１と例えば外
部電極４０ａのみに電圧を印加すれば、これらの
電極間に挟まれた圧電セラミツクスが伸長（また
は短縮）し円柱３０全体が第２図ｂまたはｃに示
すように湾曲して自由端が変位する。この変位の
方向は中心電極３１に電源の正（または負）極を
接続し、外部電極４０ａ〜４０ｈに接続した負
（または正）極を順次切り替えることにより連続
的に変化させることができる。なお図では省略す
るが電圧が印加される電極は公知の方法でスイツ
チにて選択可能に構成しておき、駆動の方向と大
きさに応じて選択する。

第３図は第１図に示すセラミツクスアクチユエ
ータ用素子の製作例を示す断面図で、押出し口５
０を有する第１の容器５１の中に、第１の容器の
押出し口と同方向に押出し口６０を有する第２の
容器６１が形成され、第１の容器５１には圧電セ
ラミツクス３０が、第２の容器６１には電極３
０，４１となる例えば圧電セラミツクスに不純物
をドープして得られる半導体セラミツクスがペー
ストの状態で入れられており、この２種類のセラ
ミツクスを同時に同スピードで押出すことにより
第１図に示す形状に形成するようにしたものであ
る。

この様な動作を行うセラミツクスアクチユエー
タ用素子は、例えばバイオテクノロジーにおける
１つの細胞のハンドリングのようなデリケートな
動きが必要な場合に用いて好適である。

＜考案の効果＞ 以上実施例とともに具体的に説明したように本
考案によれば、円柱状に形成された圧電セラミツ
クスと、該圧電セラミツクスの中心を軸方向に貫
通して配置された中心電極と、該中心電極と平行
に、かつ、前記圧電セラミツクスの外周近傍に等
分に３個以上配置された外部電極を具備している
ので、一端を固定して電源から中心電極と外部電
極に電圧を印加することにより自由端を任意の方
向に変位させたり、外部電極を順次切り替えるこ
とにより首振り状に変位するセラミツクスアクチ
ユエータ用素子を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す説明図、第２
図は本考案の原理を示す説明図、第３図は本考案
のセラミツクスアクチユエータを製作する一実施
例を示す断面説明図、第４図，第５図は従来のセ
ラミツクスアクチユエータを示す説明図である。 ３０……圧電セラミツクス、３１……中心電
極、４０……外部電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円柱状に形成された圧電セラミツクス３０と、
   該圧電セラミツクスの中心を貫通して配置された
   中心電極３１と、該中心電極と平行に、かつ、前
   記圧電セラミツクスの外周近傍に等分に３個以上
   配置された外部電極４０ａ〜４０ｎを具備したこ
   とを特徴とするセラミツクスアクチユエータ用素
   子。