JPH05145135A - 圧電アクチユエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は圧電アクチュエータに関し、積層圧電
体への曲げ応力等の発生を防止することを目的とする。 【構成】複数の圧電素子１、１・・を積層して形成され
た積層圧電体２の上下端部間にプリロードスプリングを
架設し、該積層圧電体２間に予備圧縮力を負荷する圧電
アクチュエータであって、前記積層圧電体２の上下端部
に配置される予圧ブロック３と、前記積層圧電体２を覆
う角筒形状に形成され、所定のばね定数を有する筒形プ
リロードスプリング４とを有し、前記筒形プリロードス
プリング４は、上下端内周壁を予圧ブロック３に接合し
て構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電アクチュエータお
よびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７に従来の圧電アクチュエータが示さ
れている。この従来例において、圧電アクチュエータは
複数の圧電素子１、１・・が積層された積層圧電体２を
有し、該積層圧電体２に連結される拡大機構（図示せ
ず）の駆動時の慣性力により、積層圧電体２に引っ張り
荷重が負荷され、積層界面から破壊されるのを防止する
ために、積層圧電体２には、プリロードスプリング９が
装着されて、圧縮方向の予圧を与えている。なお、図７
においてはプリロードスプリング９を固定するために積
層圧電体２の上下端に配置される予圧ブロック３、１０
は圧電素子１の内部電極、１１は内部電極１０間を接続
する外部電極、１２は絶縁体、１３は積層圧電体２に駆
動電圧を印加するためのリード線である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例においては、プリロードスプリング９は、積層圧電体
２の対向側壁面に沿って２個溶着されるために、溶着時
の作業ばらつき、あるいは各プリロードスプリング９、
９のばね定数のばらつきが生じやすく、この結果、積層
圧電体２には、図７において矢印で示すように、ねじ
り、あるいは曲げ応力が発生して積層圧電体２の破壊を
惹起するという欠点を有するものであった。

【０００４】本発明は、以上の欠点を解消すべくなされ
たものであって、積層圧電体に曲げ応力等の発生がない
圧電アクチュエータを提供することを目的する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、実施例に対応する図１に示すように、複数の圧電
素子１、１・・を積層して形成された積層圧電体２の上
下端部間にプリロードスプリングを架設し、該積層圧電
体２間に予備圧縮力を負荷する圧電アクチュエータであ
って、前記積層圧電体２の上下端部に配置される予圧ブ
ロック３と、前記積層圧電体２を覆う角筒形状に形成さ
れ、所定のばね定数を有する筒形プリロードスプリング
４とを有し、前記筒形プリロードスプリング４は、上下
端内周壁を予圧ブロック３に接合される圧電アクチュエ
ータを提供することにより達成される。

【０００６】

【作用】本発明において、プリロードスプリングは、角
筒形状に形成されており、上下端部により予圧ブロック
３を包囲して該予圧ブロック３に接合される。この結
果、予圧ブロック３への接合位置のバラ付きが可及的に
押さえられ、かつ、筒部の各側壁部のばね定数も一致さ
せることが可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。本発明に係る圧電アクチュエ
ータを図１、および図２に示す。この圧電アクチュエー
タは、下端からリード線１３が引き出される積層圧電体
２と、この積層圧電体２の上下端部に配置される予圧ブ
ロック３と、上記積層圧電体２を包囲する筒形プリロー
ドスプリング４とからなる。

【０００８】積層圧電体２は、セラミックス焼成工程を
経て形成されるもので、例えば、ＰＺＴ等の粉末と、適
宜の焼成助剤、および成形助剤との混合物をスラリー状
に混練した後、シート状に成形し、さらに、その表裏両
面に銀電極材を塗布したグリーンシートを複数枚積層し
た後、焼成炉において適宜温度で焼成して焼成ブロック
を形成し、必要な分極処理を行うことにより形成され
る。

【０００９】以上のようにして形成された積層圧電体２
は、圧電素子１、１・・間に内部電極１０を有してお
り、内部電極１０同士は、積層圧電体２の対向２壁面に
配置される外部電極１１により接続される（図におい
て、外部電極１１は、一方の側壁面に形成されたものの
みが示されている。）。なお、上記内部電極１０は、１
個おきに同一の外部電極１１により接続されており、非
接続部分には、絶縁体１２が設けられる。

【００１０】筒形プリロードスプリング４は、薄板のＳ
Ｋ材等により形成される角筒形状の部材であり、内周形
状は、積層圧電体２の上下端部に配置される平面視矩形
状の予圧ブロック３の外周形状と略同一に形成され、該
筒形プリロードスプリング４により積層圧電体２を覆う
ようにした状態で、その上下端を予圧ブロック３の側壁
にレーザスポット溶接して固定される。

【００１１】図３は本発明の第２の実施例である。この
実施例において、筒形プリロードスプリング４の上端部
は外方に折り返されており、該折り返し部５において、
レーザスポット溶接がなされる。この結果、筒形プリロ
ードスプリング４と予圧ブロック３との接合部位の強度
の向上が図られる。

【００１２】図４に本発明の第３の実施例を示す。この
実施例において、筒形プリロードスプリング４の筒部中
央部には、孔６が開設されており、この孔６から絶縁材
料が注入されて絶縁性能の向上が図られる。絶縁材料の
注入作業は、ピストン状の治具を使用してもよく、ある
いは、全体を絶縁材料中にディッピングすることによっ
てもよい。

【００１３】なお、以上の実施例においては、筒形プリ
ロードスプリング４は、上下端が開放された形状を有し
ているが、この他に、図５に示すように、上端部に位置
決め孔１４を開設するとともに、予圧ブロック３側に突
起部１５を突出させ、これらを嵌合させることにより位
置決め精度を向上させることもでき、さらには、図６に
示すような形状に形成することも可能である。

【００１４】すなわち、この実施例において、筒形プリ
ロードスプリング４は、予圧ブロック３への接合部７
と、スプリング部８とから形成され、接合部７は、予圧
ブロック３を外嵌して溶着することができるように筒状
に形成される。一方、スプリング部８は短冊形状に形成
されており、上記接合部７から延長される。

【００１５】この実施例の利点は、筒形プリロードスプ
リング４全体のばね定数を容易に管理することができる
点にあり、スプリングは、少なくとも対向する２側壁面
に形成される。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による圧電アクチュエータによれば、積層圧電体の側方
に負荷される圧縮力を等しくすることができるので、駆
動中における曲げモーメント等の発生を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図２】積層圧電体を示す斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図５】本発明の変形例を示す図である。

【図６】筒形プリロードスプリングの変形例を示す図で
ある。

【図７】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ 圧電素子 ２ 積層圧電体 ３ 予圧ブロック ４ 筒形プリロードスプリング ５ 折り返し部 ６ 孔 ７ 接合部 ８ スプリング部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の圧電素子(１、１・・)を積層して形
   成された積層圧電体(２)の上下端部間にプリロードスプ
   リングを架設し、該積層圧電体(２)間に予備圧縮力を負
   荷する圧電アクチュエータであって、 前記積層圧電体(２)の上下端部に配置される予圧ブロッ
   ク(３)と、 前記積層圧電体(２)を覆う角筒形状に形成され、所定の
   ばね定数を有する筒形プリロードスプリング(４)とを有
   し、 前記筒形プリロードスプリング(４)は、上下端内周壁を
   予圧ブロック(３)に接合される圧電アクチュエータ。
2. 【請求項２】前記筒形プリロードスプリング(４)の上下
   端には、外方への折り返し部(５)を形成し、該折り返し
   部(５)において予圧ブロック(３)に接合される請求項１
   記載の圧電アクチュエータ。
3. 【請求項３】前記筒形プリロードスプリング(４)の中央
   部壁面には、孔(６)が開設されており、該孔(６)から絶
   縁材を注入した請求項１または２記載の圧電アクチュエ
   ータ。
4. 【請求項４】前記筒形プリロードスプリング(４)は、上
   下端に配置される筒形の接合部(７)と、該接合部(７)間
   に張り渡される短冊状のスプリング部(８)とから形成さ
   れる請求項１、または２記載の圧電アクチュエータ。