JPH076716Y2 - 円筒状圧電アクチュエータ - Google Patents
円筒状圧電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH076716Y2 JPH076716Y2 JP1988070744U JP7074488U JPH076716Y2 JP H076716 Y2 JPH076716 Y2 JP H076716Y2 JP 1988070744 U JP1988070744 U JP 1988070744U JP 7074488 U JP7074488 U JP 7074488U JP H076716 Y2 JPH076716 Y2 JP H076716Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric actuator
- piezoelectric
- actuator
- cylindrical piezoelectric
- cylindrical
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は物体のクランプ等に用いる円筒状圧電アクチュ
エータに関する。
エータに関する。
圧電アクチュエータは、近年さまざまな分野に用いられ
ているが、その構造としては圧電セラミックスと金属板
を張り合わせてなるバイモルフ型と、圧電セラミックス
を積層してなる積層型が一般的であった。
ているが、その構造としては圧電セラミックスと金属板
を張り合わせてなるバイモルフ型と、圧電セラミックス
を積層してなる積層型が一般的であった。
なお、上記積層型の応用例として、円筒状の圧電アクチ
ュエータが考えられていた（特開昭61-15383号公報参
照）。これは第４図に示すように、円筒状の圧電セラミ
ックス11と円筒状の電極12を交互に積層してなるもの
で、各電極12の端部を一層おきに被覆しておいて外部電
極13、14を形成していた。この外部電極13,14間に通電
すると、矢印で示すように内径が縮む方向に変位するこ
とから、空孔15にシャフトを挿通しておけば、このシャ
フトをクランプすることができるようになっていた。
ュエータが考えられていた（特開昭61-15383号公報参
照）。これは第４図に示すように、円筒状の圧電セラミ
ックス11と円筒状の電極12を交互に積層してなるもの
で、各電極12の端部を一層おきに被覆しておいて外部電
極13、14を形成していた。この外部電極13,14間に通電
すると、矢印で示すように内径が縮む方向に変位するこ
とから、空孔15にシャフトを挿通しておけば、このシャ
フトをクランプすることができるようになっていた。
ところが、上記の如き従来の圧電アクチュエータ10は空
孔15に向けてクランプする方向のみにしか変位せず、ク
ランプ素子としての応用しかないものであった。
孔15に向けてクランプする方向のみにしか変位せず、ク
ランプ素子としての応用しかないものであった。
上記に鑑みて本考案は、円筒状の圧電アクチュエータに
おいて、各円筒状圧電セラミックスを軸方向に順次ずら
せて積層するようにしたものである。
おいて、各円筒状圧電セラミックスを軸方向に順次ずら
せて積層するようにしたものである。
以下、本考案の実施例を図によって説明する。
第１図（ａ）に斜視図、第１図（ｂ）に断面図を示すよ
うに、圧電アクチュエータ１は、円筒状の圧電セラミッ
クス２と内部電極３を交互に積層し、各圧電セラミック
ス２は軸方向に順次ずらせており、全体として空孔1aを
有する略円錐状となっている。また、その斜面部には、
外部電極４、５が形成されている。
うに、圧電アクチュエータ１は、円筒状の圧電セラミッ
クス２と内部電極３を交互に積層し、各圧電セラミック
ス２は軸方向に順次ずらせており、全体として空孔1aを
有する略円錐状となっている。また、その斜面部には、
外部電極４、５が形成されている。
この圧電アクチュエータ１における電極取出し構造は第
１図（ｃ）に示すように、外部電極４が形成される位置
に、内部電極３が一層おきに露出して電極取出し部3aと
なり、これらの電極取出し部3aを結合するように外部電
極４が形成される。また、外部電極５が形成される位置
に、前記外部電極４に結合されていない内部電極３が一
層おきに露出して電極取出し部3bとなり、これらの電極
取出し部3bを結合するように外部電極５が形成されてい
る。結局各内部電極３は一層おきに電気的に並列に接続
されるようになっている。
１図（ｃ）に示すように、外部電極４が形成される位置
に、内部電極３が一層おきに露出して電極取出し部3aと
なり、これらの電極取出し部3aを結合するように外部電
極４が形成される。また、外部電極５が形成される位置
に、前記外部電極４に結合されていない内部電極３が一
層おきに露出して電極取出し部3bとなり、これらの電極
取出し部3bを結合するように外部電極５が形成されてい
る。結局各内部電極３は一層おきに電気的に並列に接続
されるようになっている。
また、各圧電セラミックス２は、その厚み方向に分極さ
れており、前記外部電極４、５を通じて電圧を印加する
と、各圧電セラミックス２は厚み方向に伸びる。そのと
き、圧電アクチュエータ１全体としては、内径d1は縮
み、全体の長さt1は縮むように変位する。
れており、前記外部電極４、５を通じて電圧を印加する
と、各圧電セラミックス２は厚み方向に伸びる。そのと
き、圧電アクチュエータ１全体としては、内径d1は縮
み、全体の長さt1は縮むように変位する。
即ち、本考案の圧電アクチュエータ１は通電すると、第
１図（ｂ）に矢印で示すように空孔1aに向けて斜め方向
に変位するようになり、後述するようにさまざまな応用
をすることができるのである。
１図（ｂ）に矢印で示すように空孔1aに向けて斜め方向
に変位するようになり、後述するようにさまざまな応用
をすることができるのである。
次に、上記圧電アクチュエータ１の製造法を簡単に説明
する。まず圧電効果を有するセラミックス原料をテープ
状に成形し、内部電極３としてMo-Mnなどの導電性を有
するペーストを塗布した後、円筒状に巻いて一層ごとに
順次ずらせながら積層してゆく。その後、全体を焼成
し、通常の方法で分極を行い、外部電極4,5を形成すれ
ば良い。
する。まず圧電効果を有するセラミックス原料をテープ
状に成形し、内部電極３としてMo-Mnなどの導電性を有
するペーストを塗布した後、円筒状に巻いて一層ごとに
順次ずらせながら積層してゆく。その後、全体を焼成
し、通常の方法で分極を行い、外部電極4,5を形成すれ
ば良い。
実際に厚さ20μｍのセラミックテープを２枚ずつまとめ
て円筒状の圧電セラミックス２とし内部電極３の厚み約
10μｍとして、これを55枚積層して圧電アクチュエータ
１を試作した。全体としての寸法は、内径d1が5mm、外
径d2が12mm、長さt1が5mm、圧電セラミックス２の長さt
2は3mmとし、傾斜角αを30°とした。この圧電アクチュ
エータ１に50Vの電圧を印加したときの変位量は下記の
通りであった。
て円筒状の圧電セラミックス２とし内部電極３の厚み約
10μｍとして、これを55枚積層して圧電アクチュエータ
１を試作した。全体としての寸法は、内径d1が5mm、外
径d2が12mm、長さt1が5mm、圧電セラミックス２の長さt
2は3mmとし、傾斜角αを30°とした。この圧電アクチュ
エータ１に50Vの電圧を印加したときの変位量は下記の
通りであった。
上記傾斜角αを大きくすると、ややクランプ力は弱まる
が軸方向の変位量は大きくなり、逆に傾斜角αを小さく
すると軸方向の変位量は小さくなるがクランプ力は強く
なる。従って、使用用途に応じて適切な傾斜角αを有す
るようにしておけば良い。
が軸方向の変位量は大きくなり、逆に傾斜角αを小さく
すると軸方向の変位量は小さくなるがクランプ力は強く
なる。従って、使用用途に応じて適切な傾斜角αを有す
るようにしておけば良い。
次に本考案の圧電アクチュエータ１を用いた応用例を説
明する。
明する。
第２図に示す負性アクチュエータＦは圧電アクチュエー
タ１を縦に複数接続してなるものであり、この負性アク
チュエータＦは通電すると縮む方向に変位するものであ
る。通常の積層型アクチュエータは通電すると伸びる方
向に変位するため、このような逆に変位する負性アクチ
ュエータＦは利用価値が高い。実際に第２図に示すよう
に10個の圧電アクチュエータ１を接続して長さｔを50mm
としたものに50Vの電圧を印加すると長さｔの変位量は
−12.3μｍであった。
タ１を縦に複数接続してなるものであり、この負性アク
チュエータＦは通電すると縮む方向に変位するものであ
る。通常の積層型アクチュエータは通電すると伸びる方
向に変位するため、このような逆に変位する負性アクチ
ュエータＦは利用価値が高い。実際に第２図に示すよう
に10個の圧電アクチュエータ１を接続して長さｔを50mm
としたものに50Vの電圧を印加すると長さｔの変位量は
−12.3μｍであった。
また、第３図（ａ）に示すリニアモータＬは、２つの圧
電アクチュエータ1A,1Bを逆向きに固定したロータ７と
これらの圧電アクチュエータ1A,1Bに挿通したシャフト
６からなっている。この圧電アクチュエータ1A,1Bに、
それぞれ第３図（ｂ）に示すように、交流電圧を位相を
90°ずらせて印加すると、ロータ７はシャフト６上を駆
動するようになる。これは、圧電アクチュエータ1A,1B
がシャフト６をクランプするだけでなく、同時にシャフ
ト６を軸方向へ動かすように変位することを利用したも
のである。実際にロータ７を外径12mm、長さ15mm、シャ
フト６を外径5mm、圧電アクチュエータ1A,1Bの傾斜角度
αを30°として試作し、30Vの交流電圧を印加すると、
最大周波数100KHzで、ロータ７の動作最大スピードは80
mm/秒であった。
電アクチュエータ1A,1Bを逆向きに固定したロータ７と
これらの圧電アクチュエータ1A,1Bに挿通したシャフト
６からなっている。この圧電アクチュエータ1A,1Bに、
それぞれ第３図（ｂ）に示すように、交流電圧を位相を
90°ずらせて印加すると、ロータ７はシャフト６上を駆
動するようになる。これは、圧電アクチュエータ1A,1B
がシャフト６をクランプするだけでなく、同時にシャフ
ト６を軸方向へ動かすように変位することを利用したも
のである。実際にロータ７を外径12mm、長さ15mm、シャ
フト６を外径5mm、圧電アクチュエータ1A,1Bの傾斜角度
αを30°として試作し、30Vの交流電圧を印加すると、
最大周波数100KHzで、ロータ７の動作最大スピードは80
mm/秒であった。
叙上のように本考案によれば、円筒状の圧電アクチュエ
ータにおいて、各円筒状圧電セラミックスを軸方向に順
次ずらせて積層したことによって、通電時に空孔をクラ
ンプすると同時に軸方向にも変位するため、リニアモー
タなどさまざまな応用をすることができ、また機械的な
摺動部分がないため非常に高精度な変位が可能となるな
どの特長を有する。
ータにおいて、各円筒状圧電セラミックスを軸方向に順
次ずらせて積層したことによって、通電時に空孔をクラ
ンプすると同時に軸方向にも変位するため、リニアモー
タなどさまざまな応用をすることができ、また機械的な
摺動部分がないため非常に高精度な変位が可能となるな
どの特長を有する。
第１図（ａ）は本考案実施例に係る圧電アクチュエータ
を示す斜視図、第１図（ｂ）は同図（ａ）中のX-X線断
面図、第１図（ｃ）は電極取出し部の構造を示す要部拡
大断面図である。 第２図は本考案の応用例である負性アクチュエータを示
す側面図である。第３図（ａ）は本発明の他の応用例で
あるリニアモータを示す断面図、第３図（ｂ）は同図
（ａ）に示すリニアモータへ通電する交流電圧の波形を
示す図である。 第４図は従来の円筒状圧電アクチュエータを示す断面図
である。 1:圧電アクチュエータ 2:圧電セラミックス 3:内部電極 ４、5:外部電極
を示す斜視図、第１図（ｂ）は同図（ａ）中のX-X線断
面図、第１図（ｃ）は電極取出し部の構造を示す要部拡
大断面図である。 第２図は本考案の応用例である負性アクチュエータを示
す側面図である。第３図（ａ）は本発明の他の応用例で
あるリニアモータを示す断面図、第３図（ｂ）は同図
（ａ）に示すリニアモータへ通電する交流電圧の波形を
示す図である。 第４図は従来の円筒状圧電アクチュエータを示す断面図
である。 1:圧電アクチュエータ 2:圧電セラミックス 3:内部電極 ４、5:外部電極
Claims (1)
- 【請求項１】複数の円筒状圧電セラミックスと電極を交
互に、軸方向に順次ずらせた状態で積層したことを特徴
とする円筒状圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988070744U JPH076716Y2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 円筒状圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988070744U JPH076716Y2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 円筒状圧電アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01180891U JPH01180891U (ja) | 1989-12-26 |
| JPH076716Y2 true JPH076716Y2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=31295973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988070744U Expired - Lifetime JPH076716Y2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 円筒状圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076716Y2 (ja) |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP1988070744U patent/JPH076716Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01180891U (ja) | 1989-12-26 |
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