JPS6246722B2 - - Google Patents
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- JPS6246722B2 JPS6246722B2 JP56068464A JP6846481A JPS6246722B2 JP S6246722 B2 JPS6246722 B2 JP S6246722B2 JP 56068464 A JP56068464 A JP 56068464A JP 6846481 A JP6846481 A JP 6846481A JP S6246722 B2 JPS6246722 B2 JP S6246722B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- piston
- piezoelectric elements
- pressure medium
- piezoelectric element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
- F04B17/003—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by piezoelectric means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/04—Constructional details
- H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Actuator (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は材料試験機の負荷装置を駆動するため
のシリンダ装置に関するものである。
のシリンダ装置に関するものである。
〔従来の技術〕
材料試験においては試験片に静的負荷、または
引張／圧縮の繰返し荷重による動的負荷を与えて
疲れ試験を行なう。このような疲れ試験を行なう
ための材料試験機（以下、試験機という）の負荷
装置を駆動するのには流体圧シリンダが一般に用
いられているが、特に流体圧サーボ制御装置によ
つて作動される負荷装置は、限られた周波数範囲
においてしか作動することができなかつた。
引張／圧縮の繰返し荷重による動的負荷を与えて
疲れ試験を行なう。このような疲れ試験を行なう
ための材料試験機（以下、試験機という）の負荷
装置を駆動するのには流体圧シリンダが一般に用
いられているが、特に流体圧サーボ制御装置によ
つて作動される負荷装置は、限られた周波数範囲
においてしか作動することができなかつた。
圧電素子が圧力媒体に作用するような公知の装
置も存在する。このような装置は、脈動すること
のない少流量の圧力媒体流の発生（西独特許出願
公開第2707713号明細書）や、内燃機関の燃料噴
射弁の制御などに使用されていた。しかし、これ
ら公知の装置は、試験機の流体負荷装置における
圧力媒体供給や圧力発生など、例えばかなり大き
な力を発生する場合には、採用不能であつた。
置も存在する。このような装置は、脈動すること
のない少流量の圧力媒体流の発生（西独特許出願
公開第2707713号明細書）や、内燃機関の燃料噴
射弁の制御などに使用されていた。しかし、これ
ら公知の装置は、試験機の流体負荷装置における
圧力媒体供給や圧力発生など、例えばかなり大き
な力を発生する場合には、採用不能であつた。
本発明は高周波数の荷重を発生することがで
き、しかも簡単化されたシリンダ装置を提供する
ことを目的とする。
き、しかも簡単化されたシリンダ装置を提供する
ことを目的とする。
本発明は、圧力媒体が封入されたシリンダと、
このシリンダ内を滑動し得るピストンと、一端が
このピストンに結合され、他端が前記シリンダ内
を密に貫通し外部へ導入されて材料試験機の負荷
装置に結合されたピストンロツドと、前記ピスト
ンによつて仕切られる前記シリンダの両内室内に
別個に位置するように前記シリンダに配設された
各複数の圧電素子の積層体からなる一対の加圧装
置とを備え、前記一対の加圧装置を電気的に制御
することにより前記ピストンのストロークを制御
するようにしたことを特徴とするものである。
このシリンダ内を滑動し得るピストンと、一端が
このピストンに結合され、他端が前記シリンダ内
を密に貫通し外部へ導入されて材料試験機の負荷
装置に結合されたピストンロツドと、前記ピスト
ンによつて仕切られる前記シリンダの両内室内に
別個に位置するように前記シリンダに配設された
各複数の圧電素子の積層体からなる一対の加圧装
置とを備え、前記一対の加圧装置を電気的に制御
することにより前記ピストンのストロークを制御
するようにしたことを特徴とするものである。
本発明は圧電素子の公知の特性、すなわち電気
的制御によつて変形し、少なくとも一軸方向につ
いて寸法変化し、変形に対応した力を生じるとい
う特性を活用したものである。ここに個々の圧電
素子を長手方向に順次接続（積層）すれば、技術
的に充分な長さ変化あるいは体積変化を得ること
ができる。
的制御によつて変形し、少なくとも一軸方向につ
いて寸法変化し、変形に対応した力を生じるとい
う特性を活用したものである。ここに個々の圧電
素子を長手方向に順次接続（積層）すれば、技術
的に充分な長さ変化あるいは体積変化を得ること
ができる。
本発明は圧力媒体が充填密閉されたシリンダの
ピストン両側の内室にそれぞれ圧電素子の積層体
からなる加圧装置を設けることによりピストンを
一方向または両方向に作動制御し、このピストン
に連動する負荷装置を介して試験片の種々の特性
の静的あるには動的な負荷を与えるようにしたも
のである。
ピストン両側の内室にそれぞれ圧電素子の積層体
からなる加圧装置を設けることによりピストンを
一方向または両方向に作動制御し、このピストン
に連動する負荷装置を介して試験片の種々の特性
の静的あるには動的な負荷を与えるようにしたも
のである。
次に本発明を図示の実施例によつてより詳細に
説明する。
説明する。
第１図には、ピストン２およびこのピストン２
の片側から外部にまで導出されたピストンロツド
３を備えた流体圧負荷シリンダ１が示されてい
る。ここにピストン２の両側にピストンロツドを
設けることも可能である。またピストンロツド３
には図示していないチヤツクを介して試験片が装
着され、この試験片にピストンロツド３を介して
静的または動的な負荷が加えられる。シリンダ１
の内室４には圧力媒体が充填密封される。この圧
力媒体は図示しないジヨイントあるいは導管を介
して導入される。
の片側から外部にまで導出されたピストンロツド
３を備えた流体圧負荷シリンダ１が示されてい
る。ここにピストン２の両側にピストンロツドを
設けることも可能である。またピストンロツド３
には図示していないチヤツクを介して試験片が装
着され、この試験片にピストンロツド３を介して
静的または動的な負荷が加えられる。シリンダ１
の内室４には圧力媒体が充填密封される。この圧
力媒体は図示しないジヨイントあるいは導管を介
して導入される。
内室４内におけるピストン２の両面に対向する
位置には圧電素子５が加圧装置として設けられて
いる。圧電素子５は、複数の単位圧電素子を積層
してなる積層型圧電素子である。各積層素子は、
例えば順次電気的に接続された所定数の円板状素
子を積層してなる。そして図示するように、各積
層素子は相互に並列に接続されいる。
位置には圧電素子５が加圧装置として設けられて
いる。圧電素子５は、複数の単位圧電素子を積層
してなる積層型圧電素子である。各積層素子は、
例えば順次電気的に接続された所定数の円板状素
子を積層してなる。そして図示するように、各積
層素子は相互に並列に接続されいる。
圧電素子５に電圧Ｕを印加して電気的制御を行
なうと、各圧電素子５は、この実施例において
は、図示破線のとおり長さが変化する。ここに圧
電素子５は、ピストン２の片側ずつについて制御
される。すなわち、ピストン２の両側の内室４，
４にそれぞれ設けられている圧電素子５，５は互
いに排反的に制御され、一方が伸方向長さ変化で
あれば他方は相対的に縮方向長さ変化を生ずる。
これにより内室４，４内の圧力媒体を介してピス
トン２の両面に相対的な作用圧力の変化を生じ、
ピストン２が駆動される。ピストン２の動きは引
張力または圧縮力としてピストンロツド３を介し
て外部に伝達される。ピストン２の両側の圧電素
子５を交互に制御すると、ピストン２およびピス
トンロツド３には進退作動または振動が生じる。
このようにして内室４へ外部から圧力媒体を供給
したり内室４から圧力媒体を排出したりすること
なく、内室４の充填圧力媒体だけでピストン２お
よびピストンロツド３の両作動方向について静的
または動的な負荷を発生し得る。動的負荷状態に
おいては、KHzオーダーの周波数での作動が可
能であり、例えば固有振動数で励振した場合に
は、極めて高速の振動を発生し得る。
なうと、各圧電素子５は、この実施例において
は、図示破線のとおり長さが変化する。ここに圧
電素子５は、ピストン２の片側ずつについて制御
される。すなわち、ピストン２の両側の内室４，
４にそれぞれ設けられている圧電素子５，５は互
いに排反的に制御され、一方が伸方向長さ変化で
あれば他方は相対的に縮方向長さ変化を生ずる。
これにより内室４，４内の圧力媒体を介してピス
トン２の両面に相対的な作用圧力の変化を生じ、
ピストン２が駆動される。ピストン２の動きは引
張力または圧縮力としてピストンロツド３を介し
て外部に伝達される。ピストン２の両側の圧電素
子５を交互に制御すると、ピストン２およびピス
トンロツド３には進退作動または振動が生じる。
このようにして内室４へ外部から圧力媒体を供給
したり内室４から圧力媒体を排出したりすること
なく、内室４の充填圧力媒体だけでピストン２お
よびピストンロツド３の両作動方向について静的
または動的な負荷を発生し得る。動的負荷状態に
おいては、KHzオーダーの周波数での作動が可
能であり、例えば固有振動数で励振した場合に
は、極めて高速の振動を発生し得る。
ピストン２の両側に配置された圧電素子５の作
動面はほぼ等しい大きさに構成され、これによつ
て、ピストン２またはピストンロツド３の両作動
方向（図中の両方向矢印参照）について、図示シ
リンダユニツトは均一な出力およびストロークを
発生し得る。しかし圧電素子５の両作動面の大き
さを変えて、その都度の要求に適合させてもよ
い。ここに第１図のような中立点位置あるいはシ
リンダ１内の任意の中間位置において、ピストン
２を始動させ得る。前述のように、圧力媒体は図
示していないジヨイントを介してシリンダ１の内
室４に導入され、その都度ピストン２をシリンダ
１内の所望の中立位置に移動させる。
動面はほぼ等しい大きさに構成され、これによつ
て、ピストン２またはピストンロツド３の両作動
方向（図中の両方向矢印参照）について、図示シ
リンダユニツトは均一な出力およびストロークを
発生し得る。しかし圧電素子５の両作動面の大き
さを変えて、その都度の要求に適合させてもよ
い。ここに第１図のような中立点位置あるいはシ
リンダ１内の任意の中間位置において、ピストン
２を始動させ得る。前述のように、圧力媒体は図
示していないジヨイントを介してシリンダ１の内
室４に導入され、その都度ピストン２をシリンダ
１内の所望の中立位置に移動させる。
第２図には、第１図と同様に、流体圧負荷シリ
ンダ１が示されている。このシリンダ１には、ピ
ストン２、および、シリンダ１の両側から導出さ
れたピストンロツド３が設けられている。圧電素
子５は、ピストン２の両側において、シリンダ側
壁６内に相対向しつつ配置されている。しかし各
圧電素子５の積層体を、シリンダ側壁６の周方向
に星形状に配列することも可能であり、さらに
は、シリンダ軸方向にこのような星形状の組合せ
を並列させ得る。また第１図と同様に圧電素子５
はシリンダ１の端面に配置してもよい。
ンダ１が示されている。このシリンダ１には、ピ
ストン２、および、シリンダ１の両側から導出さ
れたピストンロツド３が設けられている。圧電素
子５は、ピストン２の両側において、シリンダ側
壁６内に相対向しつつ配置されている。しかし各
圧電素子５の積層体を、シリンダ側壁６の周方向
に星形状に配列することも可能であり、さらに
は、シリンダ軸方向にこのような星形状の組合せ
を並列させ得る。また第１図と同様に圧電素子５
はシリンダ１の端面に配置してもよい。
負荷シリンダ１の内面、特にそのシリンダ孔
は、前述のように、圧電素子あるいはその積層体
を最大限は収容し得る。また負荷シリンダ１の外
部からシリンダ側壁６まで圧電素子を導入し、こ
こで圧電素子を固定してもよい。この場合、第２
図の実施例とは異り、電気的制御手段をシリンダ
孔内にまで導入する必要はない。第２図の装置は
第１図の装置と同様に作動する。
は、前述のように、圧電素子あるいはその積層体
を最大限は収容し得る。また負荷シリンダ１の外
部からシリンダ側壁６まで圧電素子を導入し、こ
こで圧電素子を固定してもよい。この場合、第２
図の実施例とは異り、電気的制御手段をシリンダ
孔内にまで導入する必要はない。第２図の装置は
第１図の装置と同様に作動する。
第１図および第２図の実施例においては、圧力
媒体の導入および制御のために、サーボ弁を備え
た流体圧サーボ制御装置を、ケーシングや負荷シ
リンダに設けることも可能である。このような構
成は、例えば静的な、あるいは低周波作動の負荷
シリンダに適用し得る。
媒体の導入および制御のために、サーボ弁を備え
た流体圧サーボ制御装置を、ケーシングや負荷シ
リンダに設けることも可能である。このような構
成は、例えば静的な、あるいは低周波作動の負荷
シリンダに適用し得る。
圧電素子を用いた本発明に係る構成は、第１
図、第２図の実施例のような直線運動型シリンダ
（長手方向作動用）を備えた装置のみでなく、回
転運動や揺動運動のための回転シリンダの圧力媒
体室にも適用可能である。
図、第２図の実施例のような直線運動型シリンダ
（長手方向作動用）を備えた装置のみでなく、回
転運動や揺動運動のための回転シリンダの圧力媒
体室にも適用可能である。
図示の実施例においては、圧電素子として、二
方向あるいは三方向に極性を有し、電気的制御に
際して二軸あるいは三軸方向に変形する圧電素子
も使用し得る。本発明における圧電素子積層数
は、所望の力あるいはストロークが生じるように
設定される。充分な積層数の圧電素子を用いれば
充分な出力を発生し得る。
方向あるいは三方向に極性を有し、電気的制御に
際して二軸あるいは三軸方向に変形する圧電素子
も使用し得る。本発明における圧電素子積層数
は、所望の力あるいはストロークが生じるように
設定される。充分な積層数の圧電素子を用いれば
充分な出力を発生し得る。
ここに圧電素子は、サーボ弁では不可能な高い
周波数でも作動し得るので、本発明によつて得ら
れる装置は、制御特性が極めて優れている。また
圧電素子は極めて微妙な制御が可能なので、所望
の設定値に対して非常な高精度で追従し得る。
周波数でも作動し得るので、本発明によつて得ら
れる装置は、制御特性が極めて優れている。また
圧電素子は極めて微妙な制御が可能なので、所望
の設定値に対して非常な高精度で追従し得る。
本発明によるシリンダ装置は、シリンダ両室に
それぞれ圧電素子を配設してピストンのストロー
クを制御することにより高周波数荷重の振幅を試
験片に容易に負荷することができ、これにより制
御の簡単化および試験範囲の拡大ならびに材料試
験の能率化を計ることができる。
それぞれ圧電素子を配設してピストンのストロー
クを制御することにより高周波数荷重の振幅を試
験片に容易に負荷することができ、これにより制
御の簡単化および試験範囲の拡大ならびに材料試
験の能率化を計ることができる。
第１図は圧電素子を有する流体圧負荷シリンダ
の縦断面図、第２図はシリンダチユーブ側壁に圧
電素子が埋設された流体圧負荷シリンダを示す縦
断面図である。 １……流体圧負荷シリンダ、２……ピストン、
３……ピストンロツド、４……内室、５……圧電
素子、６……シリンダ側壁。
の縦断面図、第２図はシリンダチユーブ側壁に圧
電素子が埋設された流体圧負荷シリンダを示す縦
断面図である。 １……流体圧負荷シリンダ、２……ピストン、
３……ピストンロツド、４……内室、５……圧電
素子、６……シリンダ側壁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧力媒体が封入されたシリンダと、このシリ
ンダ内を滑動し得るピストンと、一端がこのピス
トンに結合され、他端が前記シリンダ内を密に貫
通し外部へ導入されて材料試験機の負荷装置に結
合されたピストンロツドと、前記ピストンによつ
て仕切られる前記シリンダの両内室内に別個に位
置するように前記シリンダに配設された各複数の
圧電素子の積層体からなる一対の加圧装置とを備
え、前記一対の加圧装置を電気的に制御すること
により前記ピストンのストロークを制御するよう
にしたことを特徴とするシリンダ装置。 ２ 前記加圧装置は前記シリンダの端面側に配設
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載のシリンダ装置。 ３ 前記加圧装置は前記シリンダの側壁内に配設
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のシリンダ装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803037380 DE3037380A1 (de) | 1980-10-03 | 1980-10-03 | Hydraulischer druckerzeuger und/oder druckmittelversorgungsanordnung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5762980A JPS5762980A (en) | 1982-04-16 |
| JPS6246722B2 true JPS6246722B2 (ja) | 1987-10-05 |
Family
ID=6113505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56068464A Granted JPS5762980A (en) | 1980-10-03 | 1981-05-08 | Fluid pressure apparatus |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5762980A (ja) |
| DE (1) | DE3037380A1 (ja) |
| FR (1) | FR2491559B1 (ja) |
| GB (1) | GB2087659B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001208439A (ja) * | 2000-01-31 | 2001-08-03 | Sony Corp | 冷却装置、加熱装置及び電子機器 |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS597056A (ja) * | 1982-07-06 | 1984-01-14 | Sharp Corp | インクジエツトプリンタのインク供給装置 |
| JPS6034789U (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-09 | 株式会社村田製作所 | 圧電装置 |
| JPS60234478A (ja) * | 1984-05-01 | 1985-11-21 | Shoketsu Kinzoku Kogyo Co Ltd | 圧力型アクチュエータ |
| JPS6184401A (ja) * | 1984-10-03 | 1986-04-30 | Nippon Soken Inc | 圧電素子アクチユエ−タ |
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| US4803393A (en) * | 1986-07-31 | 1989-02-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Piezoelectric actuator |
| JPH0419201Y2 (ja) * | 1986-08-19 | 1992-04-30 | ||
| JPS63250549A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | Nec Corp | 薄膜引張り試験機 |
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| US5113108A (en) * | 1988-11-04 | 1992-05-12 | Nec Corporation | Hermetically sealed electrostrictive actuator |
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| DE102013211289A1 (de) * | 2013-06-17 | 2014-12-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und Verfahren zum Anheben von Objekten |
| RU2576722C1 (ru) * | 2015-01-12 | 2016-03-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Способ зарядки гидроаккумулятора системы привода газораспределительного клапана двигателя внутреннего сгорания пьезонасосом |
| RU2576732C1 (ru) * | 2015-02-19 | 2016-03-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Способ зарядки гидроаккумулятора системы привода трёхклапанного газораспределителя двигателя внутреннего сгорания пьезонасосом |
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