JPH0519994B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0519994B2 JPH0519994B2 JP62118553A JP11855387A JPH0519994B2 JP H0519994 B2 JPH0519994 B2 JP H0519994B2 JP 62118553 A JP62118553 A JP 62118553A JP 11855387 A JP11855387 A JP 11855387A JP H0519994 B2 JPH0519994 B2 JP H0519994B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacement
- voltage
- piezoelectric
- container
- piezoelectric element
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- 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（電歪）材料を用いた微小変位素
子に関し、ヒステリシスの影響を除去した圧電ア
クチユエータに関する。
子に関し、ヒステリシスの影響を除去した圧電ア
クチユエータに関する。
＜従来の技術＞
圧電（電歪）材料に電界を印加すると圧電逆効
果により歪みが生じる。この圧電逆効果を利用し
た圧電素子として、従来第４図に断面図で示すも
のが知られている。第４図において、１は矩形状
の圧電材料２を積層して形成した圧電素子であ
る。圧電材料２はセラミツクの仮焼粉末に適量の
バインダー、可塑剤、分散材を添加し有機溶剤中
で混合し、厚さ0.1mm程度の薄膜状とした後乾燥
して形成したもので、この圧電材料２の片面また
は両面には塗布などにより内部電極が形成されて
いる。４は相対する面から交互に内部電極を絶縁
して配置された絶縁体であり、この絶縁体を含ん
で積層体の側面に外部電極を形成し、この外部電
極に電圧を印加することにより圧電材料２のそれ
ぞれの両面に電圧を印加している。
果により歪みが生じる。この圧電逆効果を利用し
た圧電素子として、従来第４図に断面図で示すも
のが知られている。第４図において、１は矩形状
の圧電材料２を積層して形成した圧電素子であ
る。圧電材料２はセラミツクの仮焼粉末に適量の
バインダー、可塑剤、分散材を添加し有機溶剤中
で混合し、厚さ0.1mm程度の薄膜状とした後乾燥
して形成したもので、この圧電材料２の片面また
は両面には塗布などにより内部電極が形成されて
いる。４は相対する面から交互に内部電極を絶縁
して配置された絶縁体であり、この絶縁体を含ん
で積層体の側面に外部電極を形成し、この外部電
極に電圧を印加することにより圧電材料２のそれ
ぞれの両面に電圧を印加している。
＜発明が解決しようとする問題点＞
ところで、この様な圧電素子における印加電圧
と変位との関係は第５図のようなものとなる。す
なわち、電圧を上昇させる方向（線分イで示す）
で50Vの電圧を印加した場合は4μm強の変位を示
し、100Vの電圧を印加した場合は8μm程度変位
するが、ここで注目すべきはヒステリシスが発生
することであり、例えば、電圧を下降させる方向
（線分ロで示す）の場合は5.5μm程度の変化とな
つており、0.5μm程度のヒステリシスが発生して
いる。このようなヒステリシスがあると正確な変
位の制御が出来ないという問題がある。
と変位との関係は第５図のようなものとなる。す
なわち、電圧を上昇させる方向（線分イで示す）
で50Vの電圧を印加した場合は4μm強の変位を示
し、100Vの電圧を印加した場合は8μm程度変位
するが、ここで注目すべきはヒステリシスが発生
することであり、例えば、電圧を下降させる方向
（線分ロで示す）の場合は5.5μm程度の変化とな
つており、0.5μm程度のヒステリシスが発生して
いる。このようなヒステリシスがあると正確な変
位の制御が出来ないという問題がある。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて成され
たもので、前記従来の感圧素子を容器に収納し、
その感圧素子の変位に応じて容器が変位するよう
に構成し、その変位を容器に形成した薄膜ストレ
ンゲージで検出し、変位に対応して電圧を印加す
ることにより正確な変位制御を行うことを目的と
する。
たもので、前記従来の感圧素子を容器に収納し、
その感圧素子の変位に応じて容器が変位するよう
に構成し、その変位を容器に形成した薄膜ストレ
ンゲージで検出し、変位に対応して電圧を印加す
ることにより正確な変位制御を行うことを目的と
する。
＜問題点を解決するための手段＞
上記問題点を解決するための本発明の構成は、
シート状に加工した圧電材料の少なくとも片面に
電極を形成し、前記圧電材料を複数枚積層した圧
電素子と、該圧電素子を収納し圧電素子の変位に
応じて変位する面を有する恒弾性材料からなる容
器と、該容器の変位する面にその変位を最高に感
じるように配置された２つの第１のストレンゲー
ジと、その変位を最小に感じるように配置された
２つの第２のストレンゲージと、これらのストレ
ンゲージの出力から容器の変位を検知する変位検
知手段と、該変位検知手段からの出力を一方の入
力とし、他方の端子から入力される設定入力にも
とずいて前記圧電素子へ電圧を印加する電圧印加
手段からなり、前記設定入力は前記変位検知手段
の出力に基づいたものとし、前記ストレンゲージ
は薄膜形成技術を用いて薄膜ストレンゲージとし
て形成したことを特徴とするものである。
シート状に加工した圧電材料の少なくとも片面に
電極を形成し、前記圧電材料を複数枚積層した圧
電素子と、該圧電素子を収納し圧電素子の変位に
応じて変位する面を有する恒弾性材料からなる容
器と、該容器の変位する面にその変位を最高に感
じるように配置された２つの第１のストレンゲー
ジと、その変位を最小に感じるように配置された
２つの第２のストレンゲージと、これらのストレ
ンゲージの出力から容器の変位を検知する変位検
知手段と、該変位検知手段からの出力を一方の入
力とし、他方の端子から入力される設定入力にも
とずいて前記圧電素子へ電圧を印加する電圧印加
手段からなり、前記設定入力は前記変位検知手段
の出力に基づいたものとし、前記ストレンゲージ
は薄膜形成技術を用いて薄膜ストレンゲージとし
て形成したことを特徴とするものである。
＜実施例＞
第１〜第３図は本発明の圧電アクチユエータの
一実施例を示すもので、第１図は圧電アクチユエ
ータの斜視図、第２図は第１図のストレンゲージ
部分の一部拡大断面図、第３図は電気回路図であ
る。これらの図において１０は圧電アクチユエー
タ１を収納する容器であり、この実施例では圧電
アクチユエータ１が断面ロ字状に形成した容器１
０の上部および下部に接して圧入されている。こ
のため、左右の支持板（図では中程がくり抜かれ
ている）には圧電アクチユエータに電圧を印加し
ない状態で一定の圧力が加わつている。この支持
板には圧電アクチユエータが矢印Ｂ方向に変位し
た場合、その変位を最高に感じる長手方向（矢印
Ｃ方向）に沿つて左右２箇所に第１の薄膜ストレ
ンゲージ１１が形成され、また、変位をほとんど
感じない横手方向に沿つて上下２箇所に第２の薄
膜ストレンゲージ１２が形成されている。なお、
容器１０の材質としては恒弾性材料の例えば商品
名ナイスパンＣなどを用いる。第２図は容器の一
側面に形成した薄膜ストレンゲージの拡大断面図
であり、表面にSiO2層を施し、その上に例えば
Ni−Cr−Si薄膜を形成してストレンゲージとす
る。第３図はこの圧電アクチユエータの電気回路
を示すものである。図において、３０は変位検知
手段であり、第１、第２のストレンゲージ１１，
１２が対向してブリツジとして結線され、その出
力差が第１のアンプ２０で検知される。このアン
プ２０の出力は電圧印加手段３１を構成する第２
のアンプ２１の一方の入力端子に接続され、他方
の入力端子には設定入力が接続されている。第２
のアンプ２１は第１のアンプ２０からの出力と設
定入力が一致するように圧電アクチユエータへの
印加電圧を制御する。なお、ブリツジの出力は圧
電アクチユエータ１への印加電圧が０のときブリ
ツジの出力を０とし、例えば100Vの電圧を印加
し変位が最大となつたとき出力が最大となるが、
前記第２のアンプ２１に入力する設定入力はこの
ブリツジの最大出力をあらかじめ測定したものと
する。従つて設定入力を例えば50％に設定すれば
第２のアンプ２１は圧電アクチユエータ１が最大
変位の50％になるように力学的フイードバツクに
より印加電圧を制御する。
一実施例を示すもので、第１図は圧電アクチユエ
ータの斜視図、第２図は第１図のストレンゲージ
部分の一部拡大断面図、第３図は電気回路図であ
る。これらの図において１０は圧電アクチユエー
タ１を収納する容器であり、この実施例では圧電
アクチユエータ１が断面ロ字状に形成した容器１
０の上部および下部に接して圧入されている。こ
のため、左右の支持板（図では中程がくり抜かれ
ている）には圧電アクチユエータに電圧を印加し
ない状態で一定の圧力が加わつている。この支持
板には圧電アクチユエータが矢印Ｂ方向に変位し
た場合、その変位を最高に感じる長手方向（矢印
Ｃ方向）に沿つて左右２箇所に第１の薄膜ストレ
ンゲージ１１が形成され、また、変位をほとんど
感じない横手方向に沿つて上下２箇所に第２の薄
膜ストレンゲージ１２が形成されている。なお、
容器１０の材質としては恒弾性材料の例えば商品
名ナイスパンＣなどを用いる。第２図は容器の一
側面に形成した薄膜ストレンゲージの拡大断面図
であり、表面にSiO2層を施し、その上に例えば
Ni−Cr−Si薄膜を形成してストレンゲージとす
る。第３図はこの圧電アクチユエータの電気回路
を示すものである。図において、３０は変位検知
手段であり、第１、第２のストレンゲージ１１，
１２が対向してブリツジとして結線され、その出
力差が第１のアンプ２０で検知される。このアン
プ２０の出力は電圧印加手段３１を構成する第２
のアンプ２１の一方の入力端子に接続され、他方
の入力端子には設定入力が接続されている。第２
のアンプ２１は第１のアンプ２０からの出力と設
定入力が一致するように圧電アクチユエータへの
印加電圧を制御する。なお、ブリツジの出力は圧
電アクチユエータ１への印加電圧が０のときブリ
ツジの出力を０とし、例えば100Vの電圧を印加
し変位が最大となつたとき出力が最大となるが、
前記第２のアンプ２１に入力する設定入力はこの
ブリツジの最大出力をあらかじめ測定したものと
する。従つて設定入力を例えば50％に設定すれば
第２のアンプ２１は圧電アクチユエータ１が最大
変位の50％になるように力学的フイードバツクに
より印加電圧を制御する。
上記構成によれば、あらかじめ測定した圧電ア
クチユエータの変位に応じた電気信号を設定信号
とし、その設定信号に応じた電圧を圧電アクチユ
エータに印加するため、ヒシテリシスの影響を除
去することが出来る。
クチユエータの変位に応じた電気信号を設定信号
とし、その設定信号に応じた電圧を圧電アクチユ
エータに印加するため、ヒシテリシスの影響を除
去することが出来る。
＜発明の効果＞
以上、実施例とともに具体的に説明したように
本発明によれば、変位に対応して印加電圧を制御
するので、ヒステリシスのない正確な変位制御を
行うことが出来る。また、本発明においてはスト
レンゲージを薄膜により形成したので、例えば、
別に作成したストレンゲージを圧電アクチユエー
タの側面に貼付してブリツジを構成するような場
合に比較し、接着材自身のクリープ、寿命、耐熱
性などの影響を受けないという効果がある。
本発明によれば、変位に対応して印加電圧を制御
するので、ヒステリシスのない正確な変位制御を
行うことが出来る。また、本発明においてはスト
レンゲージを薄膜により形成したので、例えば、
別に作成したストレンゲージを圧電アクチユエー
タの側面に貼付してブリツジを構成するような場
合に比較し、接着材自身のクリープ、寿命、耐熱
性などの影響を受けないという効果がある。
第１図は本発明の圧電アクチユエータの斜視
図、第２図は第１図のストレンゲージ部分の一部
拡大断面図、第３図は電気回路図、第４図は従来
例を示す図、第５図は圧電素子における印加電圧
と変位の関係を示す図である。 １……圧電アクチユエータ、１０……容器、１
１……第１のストレンゲージ、１２……第２のス
トレンゲージ、３０……変位検知手段、３１……
電圧印加手段。
図、第２図は第１図のストレンゲージ部分の一部
拡大断面図、第３図は電気回路図、第４図は従来
例を示す図、第５図は圧電素子における印加電圧
と変位の関係を示す図である。 １……圧電アクチユエータ、１０……容器、１
１……第１のストレンゲージ、１２……第２のス
トレンゲージ、３０……変位検知手段、３１……
電圧印加手段。
Claims (1)
- １ シート状に加工した圧電材料の少なくとも片
面に電極を形成し、前記圧電材料を複数枚積層し
た圧電素子と、該圧電素子を収納し圧電素子の変
位に応じて変位する面を有する恒弾性材料からな
る容器と、該容器の変位する面にその変位を最高
に感じるように配置された２つの第１のストレン
ゲージと、その変位を最小に感じるように配置さ
れた２つの第２のストレンゲージと、これらのス
トレンゲージの出力から容器の変位を検知する変
位検知手段と、該変位検知手段からの出力を一方
の入力とし、他方の端子から入力される設定入力
に基づいて前記圧電素子へ電圧を印加する電圧印
加手段からなり、前記設定入力は前記変位検知手
段の出力に基づいたものとし、前記ストレンゲー
ジは薄膜形成技術を用いて薄膜ストレンゲージと
して形成したことを特徴とする変位センサを有す
る圧電アクチユエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62118553A JPS63283180A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 変位センサを有する圧電アクチュエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62118553A JPS63283180A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 変位センサを有する圧電アクチュエ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63283180A JPS63283180A (ja) | 1988-11-21 |
| JPH0519994B2 true JPH0519994B2 (ja) | 1993-03-18 |
Family
ID=14739434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62118553A Granted JPS63283180A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 変位センサを有する圧電アクチュエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63283180A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2586371B2 (ja) * | 1992-12-22 | 1997-02-26 | 日本電気株式会社 | 圧電アクチュエータ |
| JP2874635B2 (ja) * | 1996-03-28 | 1999-03-24 | 日本電気株式会社 | 圧電アクチュエータ変位制御方法及び装置 |
| JP7109314B2 (ja) * | 2018-08-31 | 2022-07-29 | 日本特殊陶業株式会社 | 圧電アクチュエータ |
| JP7164864B2 (ja) * | 2018-08-31 | 2022-11-02 | 日本特殊陶業株式会社 | 圧電アクチュエータ |
| US12453289B2 (en) | 2019-12-11 | 2025-10-21 | Kyocera Corporation | Piezoelectric actuator |
| DE102020209594B3 (de) * | 2020-07-30 | 2021-12-30 | Festo Se & Co. Kg | Fluidgerät |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57172202A (en) * | 1981-04-17 | 1982-10-23 | Hitachi Ltd | Displacement generator |
| JPS6265390A (ja) * | 1985-09-17 | 1987-03-24 | Toshiba Corp | 積層型圧電変位素子 |
| JPS6364580A (ja) * | 1986-09-02 | 1988-03-23 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 圧電アクチユエ−タ |
| JPS6366980A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-25 | Nippon Denso Co Ltd | 積層型圧電体 |
| JPS63140661U (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-16 |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62118553A patent/JPS63283180A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63283180A (ja) | 1988-11-21 |
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