DE10159170A1 - Polarisierungsvorrichtung und -Verfahren - Google Patents
Polarisierungsvorrichtung und -VerfahrenInfo
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Abstract
Um ein piezoelektrisches Material in einem Hochtemperaturgas zu polarisieren, erhöht ein Temperaturerhöhungsabschnitt die Temperatur des piezoelektrischen Materials auf eine Temperatur, die benötigt wird, um das piezoelektrische Material zu polarisieren. Ein temperaturkonstantes Bad weist eine Atmosphäre auf, deren Temperatur auf der benötigten Temperatur gehalten wird, und enthält einen Polarisierungsabschnitt, der das piezoelektrische Material polarisiert, dessen Temperatur auf der benötigten Temperatur gehalten wird. Wenn die Temperatur des piezoelektrischen Materials durch den Temperaturerhöhungsabschnitt schnell auf die Temperatur erhöht wird, die benötigt wird, um das piezoelektrische Material zu polarisieren, und in dem temperaturkonstanten Bad plaziert wird, ist die Temperatur des piezoelektrischen Materials auf einer Temperatur nahe einer Einstellungstemperatur im Inneren des temperaturkonstanten Bades, so daß das piezoelektrische Material mit großer Genauigkeit in einem kurzen Zeitraum polarisiert werden kann.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen
Materials in einem Hochtemperaturgas.
Beispiele derartiger Polarisierungsvorrichtungen umfassen
einen Typ, der ein piezoelektrisches Material polarisiert,
indem er bewirkt, daß die Temperatur des piezoelektrischen
Materials in einem temperaturkonstanten Bad eine Temperatur
wird, die zur Polarisierung benötigt wird (d. h. eine Pola
risierungstemperatur), und einen Typ, der ein piezoelektri
sches Material polarisiert, indem er das piezoelektrische
Material unter Verwendung einer Heizplatte auf eine benö
tigte Polarisierungstemperatur erwärmt.
Bei dem ersten Typ kann, da ein temperaturkonstantes Bad
verwendet wird, bewirkt werden, daß die Temperatur des pie
zoelektrischen Materials genau die Polarisierungstemperatur
wird. Die Rate, mit der die Temperatur des Piezoelektrikums
ansteigt, ist jedoch langsam, und da das piezoelektrische
Material in das temperaturkonstante Bad plaziert wird, wäh
rend sich das piezoelektrische Material auf Raumtemperatur
befindet, dauert es eine bestimmte Zeit, bis die Temperatur
des piezoelektrischen Materials die Polarisierungstempera
tur erreicht. Deshalb dauert es lange, das piezoelektrische
Material zu polarisieren.
Da es lange dauert, uni ein piezoelektrisches Material zu
polarisieren, wird zusätzlich, um die Zeit des Polarisie
rens vieler piezoelektrischer Materialien zu reduzieren,
ein temperaturkonstantes Bad mit einer Größe benötigt, die
es ermöglicht, daß viele piezoelektrische Materialien
gleichzeitig in demselben plaziert werden, wodurch die Grö
ße der gesamten Polarisierungsvorrichtung erhöht wird.
Bei dem zweiten Typ steigt, da das piezoelektrische Materi
al unter Verwendung einer Hochtemperaturheizplatte erwärmt
wird, die Temperatur des piezoelektrischen Materials mit
einer hohen Rate, so daß die Zeit, die benötigt wird, bis
die Temperatur des piezoelektrischen Materials eine Tempe
ratur nahe der Polarisierungstemperatur erreicht, kurz ge
macht werden kann. Im Gegensatz zu einem temperaturkonstan
ten Bad jedoch dauert es eine bestimmte Zeit, um die Ein
stellung der Temperatur des piezoelektrischen Materials mit
Genauigkeit auf die Polarisierungstemperatur einzustellen,
indem die Temperatur der Heizplatte gesteuert wird. Deshalb
ist das Ergebnis wie bei dem ersten Typ, daß es eine lange
Zeit dauert, um das piezoelektrische Material zu polarisie
ren.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Polari
sierungsvorrichtung zum Polarisieren eines piezoelektri
schen Materials sowie ein Verfahren zum Polarisieren eines
piezoelektrischen Materials zu schaffen, die eine schnelle
re Polarisierung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Polarisierungsvorrichtung zum
Polarisieren eines piezoelektrischen Materials gemäß An
spruch 1 oder ein Verfahren zum Polarisieren eines piezo
elektrischen Materials gemäß Anspruch 11 gelöst.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß
sie es ermöglicht, die Temperatur eines piezoelektrischen
Materials mit großer Genauigkeit in einem kurzen Zeitraum
auf eine Polarisierungstemperatur einzustellen, und daß sie
es möglich macht, eine Mehrzahl von piezoelektrischen Mate
rialien zu steuern.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht
darin, daß sie es ermöglicht, die Temperaturen einer Mehr
zahl von piezoelektrischen Materialen mit großer Genauig
keit in einem kurzen Zeitraum auf eine Polarisierungstempe
ratur einzustellen, ohne die Größe der gesamten Polarisie
rungsvorrichtung zu erhöhen.
Weitere Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung er
sichtlich.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
eine Polarisierungsvorrichtung geschaffen, die ein piezo
elektrisches Material in einem Hochtemperaturgas polari
siert. Die Polarisierungsvorrichtung weist einen Tempera
turerhöhungsabschnitt, der die Temperatur des piezoelektri
schen Materials auf eine Temperatur erhöht, die benötigt
wird, um das piezoelektrische Material zu polarisieren, und
ein temperaturkonstantes Bad auf, das eine Gasatmosphäre
aufweist, die auf der benötigten Temperatur gehalten wird
und einen Polarisierungsabschnitt umfaßt, der das piezo
elektrische Material polarisiert, dessen Temperatur auf der
benötigten Temperatur gehalten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, da das piezoelektri
sche Material in dem Temperaturerhöhungsabschnitt auf die
Temperatur erhöht wird, die zur Polarisierung benötigt
wird, wenn das piezoelektrische Material in das temperatur
konstante Bad plaziert wird, die Temperatur desselben nahe
der eingestellten Temperatur im Inneren des temperaturkon
stanten Bads eingestellt. Deshalb wird verglichen mit dem
Fall, in dem ein piezoelektrisches Material auf Raumtempe
ratur in das temperaturkonstante Bad plaziert wird, die
Zeit, die benötigt wird, bis die Temperatur des piezoelek
trischen Materials eine erwünschte Temperatur erreicht, we
sentlich reduziert.
Danach wird die Temperatur des piezoelektrischen Materials
mit großer Genauigkeit durch das temperaturkonstante Bad
auf die erwünschte Hochtemperatur eingestellt. Wenn die
Temperatur des piezoelektrischen Materials mit großer Ge
nauigkeit auf diese erwünschte Temperatur eingestellt ist,
kann eine Polarisierung bezüglich des piezoelektrischen Ma
terials in dem Polarisierungsabschnitt im Inneren des tem
peraturkonstanten Bades durchgeführt werden. Deshalb kann
das piezoelektrische Material in einer kurzen Zeit mit gro
ßer Genauigkeit polarisiert werden.
In diesem Fall ist es, da die Temperatur eines piezoelek
trischen Materials in einem kurzen Zeitraum auf die Polari
sierungstemperatur desselben eingestellt werden kann, nicht
mehr erforderlich, ein großes temperaturkonstantes Bad zu
verwenden, um eine Mehrzahl von piezoelektrischen Materia
lien zu polarisieren. Deshalb ist es möglich zu verhindern,
daß die Größe der Polarisierungsvorrichtung erhöht wird.
Bei einer ersten Form des ersten Aspekts umfaßt das tempe
raturkonstante Bad ferner einen Vergütungsabschnitt bzw.
Alterungsabschnitt, der eine Vergütungsoperation des piezo
elektrischen Materials durchführt, das durch den Polarisie
rungsabschnitt polarisiert wurde. Wenn die erste Form rea
lisiert wird, ist es möglich, eine Vergütungsoperation des
piezoelektrischen Materials durchzuführen, wie dies bei dem
Vergütungsabschnitt der Fall ist, so daß verglichen mit dem
Fall, bei dem eine Vergütungsoperation des piezoelektri
schen Materials auf Raumtemperatur durchgeführt wird, die
Zeit zum Durchführen der Vergütungsoperation wesentlich re
duziert werden kann. Deshalb ist diese Struktur vorzuzie
hen.
Wenn die Struktur des ersten Aspekts oder die Struktur der
ersten Form verwendet wird, kann eine zweite Form des er
sten Aspekts realisiert werden, bei der der Temperaturerhö
hungsabschnitt beide Oberflächen des piezoelektrischen Ma
terials erwärmt. Wenn die zweite Form realisiert wird, kann
die Zeit, die benötigt wird, bis die Temperatur des piezo
elektrischen Materials die erwünschte Temperatur erreicht,
weiter reduziert werden. Deshalb ist diese Struktur vorzu
ziehen.
Wenn die Struktur der zweiten Form des ersten Aspekts ver
wendet wird, kann eine dritte Form des ersten Aspekts rea
lisiert werden, bei der der Temperaturerhöhungsabschnitt
eine Strahlungserwärmungseinrichtung umfaßt, die eine der
Oberflächen des piezoelektrischen Materials durch Wärme
strahlung erwärmt. Wenn die dritte Form realisiert wird,
kann nicht nur eine der Oberflächen, sondern auch das Inne
re des piezoelektrischen Materials schnell und einheitlich
auf eine hohe Temperatur erwärmt werden, so daß die Zeit,
bis die Temperatur des piezoelektrischen Materials die er
wünschte Temperatur erreicht, weiter reduziert werden kann.
Deshalb ist diese Struktur vorzuziehen.
Die Strahlungserwärmungseinrichtung kann eine Einrichtung,
die Strahlen im nahen Infrarot, Strahlen im fernen Infrarot
oder Heißluft zum Erhöhen der Temperatur verwendet, oder
eine Einrichtung eines anderen Typs von Strahlungserwär
mungseinrichtung sein.
Wenn die Struktur der zweiten Form des ersten Aspekts ver
wendet wird, kann eine vierte Form des ersten Aspekts rea
lisiert werden, bei der der Temperaturerhöhungsabschnitt
eine Einrichtung zum direkten Erwärmen der anderen Oberflä
che des piezoelektrischen Materials umfaßt. Wenn die vierte
Form realisiert wird, kann die Zeit, die benötigt wird, bis
die Temperatur des piezoelektrischen Materials die er
wünschte Temperatur erreicht, weiter reduziert werden. Des
halb ist diese Struktur vorzuziehen.
Beispiele der Einrichtung zum direkten Erwärmen umfassen
eine Heizplatte und jeden anderen Typ von Einrichtung zum
direkten Erwärmen.
Wenn die Struktur einer Form der ersten bis vierten Form
des ersten Aspekts verwendet wird, kann eine fünfte Form
des ersten Aspekts realisiert werden, bei der die Polari
sierungsvorrichtung ferner einen Transportmechanismus, der
das piezoelektrische Material von dem Temperaturerhöhungs
abschnitt zu dem temperaturkonstanten Bad transportiert,
und einen Steuerungsabschnitt umfaßt, der den Transport des
Transportmechanismus steuert. Der Steuerungsabschnitt führt
eine Steuerungsoperation aus, um den Transportmechanismus
zu operieren, so daß das piezoelektrische Material von dem
Temperaturerhöhungsabschnitt zu dem temperaturkonstanten
Bad transportiert werden kann. Als ein Ergebnis können Ope
rationen bezüglich des piezoelektrischen Materials, wie
z. B. eine Temperaturerhöhungsoperation, eine Temperaturkon
stanzeinstellungsoperation bei dem temperaturkonstanten
Bad, eine Polarisierungsoperation und eine Vergütungsopera
tion, von außen genau eingestellt oder gesteuert werden.
Deshalb ist diese Struktur vorzuziehen.
Wenn die Struktur der fünften Form des ersten Aspekts ver
wendet wird, kann eine sechste Form des ersten Aspekts rea
lisiert werden, bei der der Steuerungsabschnitt die Zeit
zum Erhöhen der Temperatur des piezoelektrischen Materials
durch den Temperaturerhöhungsabschnitt, die Zeit zum Ein
stellen der Temperatur des piezoelektrischen Materials auf
eine konstante Temperatur im Inneren des temperaturkonstan
ten Bades, die Zeit zum Polarisieren des piezoelektrischen
Materials durch den Polarisierungsabschnitt und die Zeit
zum Durchführen einer oder der Vergütungsoperation durch
einen oder den Vergütungsabschnitt steuert, um den Trans
port des Transportmechanismus basierend auf den Zeitsteue
rungsoperationen zu steuern. Wenn die sechste Form reali
siert wird, können die Operationszeiten des piezoelektri
schen Materials, wie z. B. die Temperaturerhöhungszeit in
dem Temperaturerhöhungsabschnitt, die Temperaturkonstanz
einstellungszeit auf eine konstante Temperatur, die Polari
sierungszeit und die Vergütungsoperationszeit genau einge
stellt werden. Deshalb ist diese Struktur vorzuziehen.
Wenn die Struktur der sechsten Form verwendet wird, kann
eine siebte Form des ersten Aspekts realisiert werden, bei
der der Steuerungsabschnitt jede Zeit steuert, um gleich
oder im wesentlichen gleich zu sein. Während des Transpor
tierens des piezoelektrischen Materials zu dem Temperatur
erhöhungsabschnitt, zu dem Temperaturkonstanzeinstellungs
abschnitt, zu dem Polarisierungsabschnitt und zu dem Vergü
tungsabschnitt durch den Transportmechanismus wird das pie
zoelektrische Material clen benötigten Operationen mit den
gleichen Zeiträumen unterzogen. Deshalb ist es einfacher,
die Serie von Polarisierungsoperationen bezüglich des pie
zoelektrischen Materials zu steuern oder ein piezoelektri
sches Material herzustellen, das mit großer Genauigkeit
einheitlich polarisiert wird, so daß der Produktionsertrag
erhöht wird. Folglich ist diese Struktur vorzuziehen.
Wenn die Struktur einer Form der fünften bis siebten Form
des ersten Aspekts verwendet wird, kann eine achte Form des
ersten Aspekts realisiert werden, bei der das piezoelektri
sche Material durch den Transportmechanismus transportiert
wird, während das piezoelektrische Material auf einer
Transportvorrichtung plaziert ist. Wenn die achte Form rea
lisiert wird, wird der Produktionsertrag bezüglich piezo
elektrischer Materialien erhöht.
Wenn die Struktur der achten Form des ersten Aspekts ver
wendet wird, kann eine neunte Form des ersten Aspekts rea
lisiert werden, bei der die Transportvorrichtung in der
Form einer Palette vorliegt, die eine Ausnehmung, in der
das piezoelektrische Material gehalten werden kann, und ein
Durchgangsloch in einer unteren Wand umfaßt, die die Aus
nehmung definiert, bei der eine Einrichtung oder die Ein
richtung zum direkten Erwärmen, die in dem Temperaturerhö
hungsabschnitt vorgesehen ist, eine Heizplatte ist, und bei
der die Heizplatte einen Wärmeübertragungsvorsprung und ei
ne Wärmeübertragungskontaktoberfläche umfaßt, wobei der
Wärmeübertragungsvorsprung in das Durchgangsloch der Palet
te einsetzbar und durch das Durchgangsloch mit einer unte
ren Oberfläche des piezoelektrischen Materials, das in der
Ausnehmung gehalten wird, kontaktierbar ist, und wobei die
Wärmeübertragungskontaktoberfläche mit einer unteren Ober
fläche der Palette kontaktierbar ist.
In einem derartigen Fall wird die Palette als ein Ergebnis
des Kontaktierens mit der Kontaktoberfläche der Heizplatte
erwärmt, so daß das piezoelektrische Material in dem Tempe
raturerhöhungsabschnitt nicht abgekühlt wird, wodurch die
Temperatur des piezoelektrischen Materials in dem Tempera
turerhöhungsabschnitt genau erhöht wird. Deshalb ist diese
Struktur vom Standpunkt des Ermöglichens von Polarisie
rungsoperationen mit großer Genauigkeit vorzuziehen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen Ma
terials in einem Hochtemperaturgas geschaffen. Das Verfah
ren weist die Schritte des Erhöhens der Temperatur des pie
zoelektrischen Materials auf eine Temperatur, die zum Pola
risieren des piezoelektrischen Materials benötigt wird, und
des Polarisierens des piezoelektrischen Materials als ein
Ergebnis des Platzierens des piezoelektrischen Materials in
eine Gasatmosphäre, deren Temperatur auf der benötigten
Temperatur beibehalten wird, auf. Aufgrund dieses Verfah
rens kann das piezoelektrische Material in einem kurzen
Zeitraum mit großer Genauigkeit polarisiert werden.
Das Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen Ma
terials in einem Hochtemperaturgas kann ferner den Schritt
des Durchführens einer Vergütungsoperation des polarisier
ten piezoelektrischen Materials in der gleichen Gasatmo
sphäre aufweisen. Aufgrund dieses Verfahrens kann vergli
chen mit dem Fall, in dem das piezoelektrische Material ei
ner Vergütungsoperation auf Raumtemperatur unterzogen wird,
die Vergütungsoperationszeit stark reduziert werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht der Struktur einer Seiten
oberfläche eines Ausführungsbeispiels einer Pola
risierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Er
findung und ein Blockschaltungsdiagramm eines
Steuerungsabschnitts, der in der Polarisierungs
vorrichtung enthalten ist;
Fig. 2A und 2B eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seiten
schnittansicht der Palette aus Fig. 1;
Fig. 3A und 3B vergrößerte Ansichten der Palette und einer Heiz
platte in einem Temperaturerhöhungsabschnitt der
Polarisierungsvorrichtung aus Fig. 1, wobei Fig.
3A eine Seitenschnittansicht derselben vor einer
Temperaturerhöhungsoperation und Fig. 3B eine
Seitenschnittansicht derselben während der Tempe
raturerhöhungsoperation ist;
Fig. 4A und 4B vergrößerte Ansichten eines Polarisierungsab
schnitts in einem temperaturkonstanten Bad der
Polarisierungsvorrichtung aus Fig. 1, wobei Fig.
4A eine Seitenschnittansicht desselben vor einer
Polarisierungsoperation und Fig. 4B eine Seiten
schnittansicht desselben während der Polarisie
rungsoperation ist; und
Fig. 5 einen Graphen, der die Beziehung zwischen jeder
Operationszeit hinsichtlich der Temperatur eines
piezoelektrischen Materials darstellt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung Bezug nehmend auf die Zeichnungen detailliert be
schrieben.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht der Struktur einer Seiten
oberfläche eines Ausführungsbeispiels einer Polarisierungs
vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Block
schaltungsdiagramm eines Steuerungsabschnitts, der in der
Polarisierungsvorrichtung enthalten ist. Die Fig. 2A und 2B
sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenschnitt
ansicht einer Palette aus Fig. 1. Fig. 3 ist eine vergrö
ßerte Ansicht der Palette und einer Heizplatte in einem
Temperaturerhöhungsabschnitt der Polarisierungsvorrichtung
aus Fig. 1, wobei Fig. 3A eine Seitenschnittansicht dersel
ben vor einer Temperaturerhöhungsoperation und Fig. 3B eine
Seitenschnittansicht derselben während der Temperaturerhö
hungsoperation ist. Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht ei
nes Polarisierungsabschnitts in einem temperaturkonstanten
Bad der Polarisierungsvorrichtung aus Fig. 1, wobei Fig. 4A
eine Seitenschnittansicht derselben vor einer Polarisie
rungsoperation und Fig. 4B eine Seitenschnittansicht der
selben während der Polarisierungsoperation ist. Fig. 5 ist
ein Graph, der die Beziehung zwischen jeder Operationszeit
hinsichtlich der Temperatur eines piezoelektrischen Materi
als darstellt.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 die gesamte Pola
risierungsvorrichtung. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet den
Körper der Polarisierungsvorrichtung, das Bezugszeichen 3
einen Temperaturerhöhungsabschnitt, das Bezugszeichen 4 ein
temperaturkonstantes Bad, das Bezugszeichen 5 einen Trans
portmechanismus, das Bezugszeichen 6 einen Steuerungsab
schnitt, das Bezugszeichen 7 Paletten und das Bezugszeichen
8 piezoelektrische Materialien (siehe z. B. Fig. 2B).
Der Temperaturerhöhungsabschnitt 3 und das temperaturkon
stante Bad 4 sind an dem Körper 2 der Polarisierungsvor
richtung angeordnet. Der Transportmechanismus 5 und der
Steuerungsabschnitt 6 sind im Inneren des Körpers 2 der Po
larisierungsvorrichtung vorgesehen.
Obwohl die Temperaturverteilung uneben ist, kann der Tempe
raturerhöhungsabschnitt 3 die Temperaturen der piezoelek
trischen Materialien 8 mit einer hohen Rate erhöhen. Das
temperaturkonstante Bad 4 weist eine sehr genaue Gastempe
raturverteilung auf.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist eine Öffnung, der ein
Kettenriemen 32 des Transportmechanismus 5 zugewandt ist,
in der oberen Oberfläche des Körpers 2 der
Polarisierungsvorrichtung in einer Transportrichtung
gebildet.
Die piezoelektrischen Materialien 8 sind derart angeordnet,
um auf den Paletten 7 plaziert zu sein, und um entlang ei
nes Transportweges des Transportmechanismus 5 von dem Tem
peraturerhöhungsabschnitt 3 zu dem temperaturkonstanten Bad
4 transportiert zu werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind die piezoelektrischen Ma
terialien 8, die polarisiert werden sollen, Blöcke, die
Elektroden aufweisen, die auf beiden Seiten derselben ge
bildet sind und Dicken von 5 mm bis 10 mm aufweisen. Das
elektrische Feld, die Temperatur und die Zeit, die zur Po
larisierung benötigt wird, betragen 1,1 kV/mm, 203°C bzw.
400 Sekunden. Derartige piezoelektrische Materialien 8 sind
jedoch lediglich ein Beispiel von piezoelektrischen Mate
rialien, so daß alle anderen Typen von piezoelektrischen
Materialien verwendet werden können, wenn sie nur eine Po
larisierung benötigen.
Eine allgemeine Beschreibung der Operation der Polarisie
rungsvorrichtung wird im folgenden gegeben.
Die piezoelektrischen Materialien 8, die gemeinsam auf den
Paletten 7 plaziert sind, werden durch den Transportmecha
nismus 5 von dem Temperaturerhöhungsabschnitt 3 zu dem tem
peraturkonstanten Bad 4 transportiert. Bei dem Transport
verfahren werden die Temperaturen der piezoelektrischen Ma
terialien 8 durch den Temperaturerhöhungsabschnitt 3
schnell in Richtung einer Zielsteuerungstemperatur angeho
ben und dann in dem temperaturkonstanten Bad 4 plaziert.
Dann werden sie einer Temperaturkonstanzeinstellungsopera
tion unterzogen, so daß ihre Temperaturen konstant bei der
Steuerungstemperatur sind. Nach einem Stabilisieren ihrer
Temperaturen durch Durchführen der Temperaturkonstanzein
stellungsoperation werden dieselben polarisiert. Dann wer
den die piezoelektrischen Materialien 8, die gehalten wer
den, während ihre Temperaturen stabilisiert werden, als ein
Ergebnis des Durchführens der Temperaturkonstanzeinstel
lungsoperation einer Vergütungsoperation unterzogen.
Schließlich werden die piezoelektrischen Materialien 8 aus
dem temperaturkonstanten Bad 4 herausgestoßen, wodurch die
Temperaturen der piezoelektrischen Materialien 8 mit großer
Genauigkeit mit einer hohen Rate gesteuert werden, so daß
die Zeit, die benötigt wird, um die piezoelektrischen Mate
rialien 8 zu polarisieren, reduziert werden kann, wobei ei
ne Polarisierungssteuerungsoperation mit großer Genauigkeit
ausgeführt werden kann.
Im folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Struk
tur der gesamten Polarisierungsvorrichtung 1 des Ausfüh
rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Der Temperaturerhöhungsabschnitt 3 weist eine Raumstruktur
auf, die einen offenen Eingang zum Transport des piezoelek
trischen Materials aufweist. Der Temperaturerhöhungsab
schnitt 3 erwärmt die piezoelektrischen Materialien 8, um
die Temperaturen derselben von der Raumtemperatur auf die
zuvor erwähnte Temperatur, z. B. 203°C (Steuerungstempera
tur), zu erhöhen, die die Temperatur ist, die zum Durchfüh
ren der Polarisierung benötigt wird. Um beide Oberflächen
der piezoelektrischen Materialien 8, die auf den Paletten 7
plaziert sind, zu erwärmen, sind ein Nahinfrarotstrahlen
heizelement 10, das als eine Strahlungserwärmungseinrich
tung dient, die eine der Oberflächen jedes piezoelektri
schen Materials 8 als ein Ergebnis von Wärmestrahlung er
wärmt, und eine Heizplatte 11 vorgesehen, die als eine Ein
richtung zum direkten Erwärmen der anderen Oberfläche jedes
piezoelektrischen Materials 8 dient. In dem Temperaturerhö
hungsabschnitt 3 ist es möglich, die Temperatur jedes pie
zoelektrischen Materials 8 schnell durch gleichzeitiges Er
wärmen beider Oberflächen jedes piezoelektrischen Materials
8 zu erhöhen. Da das Nahinfrarotstrahlenheizelement 10
nicht in Kontakt mit den piezoelektrischen Materialien 8
steht, ist es möglich, einen mechanischen Schaden an den
piezoelektrischen Materialien 8 zu reduzieren. Zusätzlich
wird keine mechanische Antriebsvorrichtung als eine Wärme
quelle benötigt, was zum Reduzieren der Größe der Polari
sierungsvorrichtung beiträgt. Deshalb ist es vorzuziehen,
den Temperaturerhöhungsabschnitt 3, der diese Struktur auf
weist, zu verwenden.
Die wärmeerzeugenden Temperaturen des Nahinfrarotstrahlen
heizelements 10 und der Heizplatte 11 selbst sind hohe Tem
peraturen, die gleich oder größer als die Steuerungstempe
ratur sind. Wie jedoch später beschrieben wird, werden die
Temperaturen der piezoelektrischen Materialien 8 schnell
auf eine Temperatur erhöht, die etwas höher als die Steue
rungstemperatur ist. Hier führt das Nahinfrarotstrahlen
heizelement 10 der Oberflächenseite jedes piezoelektrischen
Materials 8, das auf der entsprechenden Palette 7 plaziert
ist, Strahlungswärme zu, so daß nicht nur die Oberfläche,
sondern auch das Innere jedes piezoelektrischen Materials 8
erwärmt wird.
Bezug nehmend auf Fig. 2A sind die Paletten 7, die als
Transportvorrichtungen dienen, plattenförmig und weisen in
einer Draufsicht vorbestimmte Dicken und rechtwinklige For
men auf. Die Paletten 7 weisen jeweils eine Mehrzahl von
Ausnehmungen 12 auf, die in Reihen angeordnet sind, die die
piezoelektrischen Materialien 8 aufnehmen können. Ein
Durchgangsloch 13 ist in einer unteren Wand jeder Ausneh
mung 12 gebildet.
Da die piezoelektrischen Materialien 8 unter Verwendung der
Paletten 7 transportiert werden, ist es möglich, zu verhin
dern, daß die piezoelektrischen Materialien 8 direkt mecha
nisch beschädigt werden, während dieselben transportiert
werden. Zusätzlich trägt verglichen mit dem Fall, in dem
die piezoelektrischen Materialien 8 separat transportiert
werden, der Transport unter Verwendung der Paletten 7 zu
einem einfacheren und stabileren Durchführen z. B. einer
Transportoperation und einer Stoppoperation bei, sowie da
zu, zuverlässigere und herausragende Transportoperationen
zu schaffen. Deshalb ist es vorzuziehen, die Paletten 7 zu
verwenden.
Bezug nehmend auf die Fig. 3A und 3B umfaßt die Heizplatte
11 eine Mehrzahl von Wärmeübertragungsvorsprüngen 14, die
in die Durchgangslöcher 13 der entsprechenden Ausnehmungen
12 in den Paletten 7 eingesetzt werden können. Jeder Wärme
übertragungsvorsprung 14 kann durch das entsprechende
Durchgangsloch 13 der entsprechenden Palette 7 in Kontakt
mit der unteren Oberfläche seines entsprechenden piezoelek
trischen Materials kommen, das in den entsprechenden Aus
nehmungen 12 der entsprechenden Palette 7 untergebracht
ist. Eine Oberfläche der Heizplatte 11 ist eine Wärmeüber
tragungskontaktoberfläche 15, die in Kontakt mit den hinte
ren Oberflächenseiten der Paletten 7 kommen kann. Die Heiz
platte 11 umfaßt auch einen Aufwärts- und Abwärtsbewegungs
vorsprung 16 an dem unteren Abschnitt derselben.
Die Wärmeübertragungsvorsprünge 14 der Heizplatte 11 kommen
in Kontakt mit den hinteren Oberflächen der entsprechenden
piezoelektrischen Materialien 8, die in den entsprechenden
Ausnehmungen 12 der Paletten 7 untergebracht sind, um Wärme
direkt auf die entsprechenden piezoelektrischen Materialien
8 zu übertragen und dieselben zu erwärmen. Die Wärmeüber
tragungskontaktoberfläche 15 kann die Paletten 7 erwärmen,
indem sie in Kontakt mit den hinteren Oberflächen der Pa
letten 7 kommt.
Gemeinsam mit einem Zylinder 17 bildet der Aufwärts- und
Abwärtsbewegungsabschnitt 16 der Heizplatte 11 einen Auf
wärts- und Abwärtsbewegungsmechanismus 18. Die Heizplatte
11 wird unter Verwendung eines Motors (nicht gezeigt) nach
oben und unten bewegt, indem die Bewegung der Heizplatte 11
in den Zylinder 17 und aus demselben heraus gesteuert wird.
Wenn die Heizplatte 11 die hinteren Oberflächen der piezo
elektrischen Materialien 8, die in den Ausnehmungen 12 der
Paletten 7 untergebracht sind, erwärmt, wird die Heizplatte
11 durch den Aufwärts- und Abwärtsbewegungsmechanismus 18
nach oben bewegt, so daß die Wärmeübertragungsvorsprünge 14
in Kontakt mit den hinteren Oberflächen der piezoelektri
schen Materialien 8 kommen. Wenn die Paletten 7 transpor
tiert werden, werden die Wärmeübertragungsvorsprünge 14
nach unten bewegt, so daß dieselben aus den entsprechenden
Durchgangslöchern 13 der Paletten 7 herausbewegt werden.
Das temperaturkonstante Bad 4 ist neben dem Temperaturerhö
hungsabschnitt 3 in der Richtung angeordnet, in der die
piezoelektrischen Materialien 8 transportiert werden, und
weist eine Raumstruktur auf, die eine Gasatmosphäre auf
weist, die auf der Temperatur gehalten wird, die benötigt
wird, um die piezoelektrischen Materialien 8 zu polarisie
ren, nachdem heißes Gas auf dieselben geblasen wird, d. h.
auf der zuvor erwähnten Steuerungstemperatur. Öffnungs- und
Verschluß-Schließelemente 19 und 20 (siehe Fig. 1) sind an
einem Palette-7-Transporteingang bzw. einem Palette-7-
Transportausgang vorgesehen. Die Heißgasblasstruktur ist
nicht dargestellt.
In der Reihenfolge der Abschnitte des temperaturkonstanten
Bades 4, zu dem die piezoelektrischen Materialien 8 trans
portiert werden, sind in dem Transportweg in dem tempera
turkonstanten Bad 4 folgende Merkmale vorgesehen: ein Tem
peraturkonstanzeinstellungsabschnitt 21, der eine Tempera
turkonstanzeinstellungsoperation durchführt; ein Polarisie
rungsabschnitt 22, der die Polarisierung durchführt; und
ein Vergütungsabschnitt 23, der eine Vergütungsoperation
durchführt. Diese Abschnitte führen ihre Operationen bezüg
lich der piezoelektrischen Materialien durch, die auf den
Paletten 7 plaziert sind und von dem Temperaturerhöhungsab
schnitt 3 durch den Transportmechanismus 5 in Richtung des
temperaturkonstanten Bades 4 transportiert werden.
Der Temperaturkonstanzeinstellungsabschnitt 21 ist der Ort,
an dem die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien
8, die durch den Transportmechanismus 5 von dem Temperatur
erhöhungsabschnitt 3 transportiert wurden, derart einge
stellt werden, daß dieselben konstant bei der Steuerungs
temperatur von 203°C sind. An diesem Ort stoppt der Trans
portmechanismus 5 für einen benötigten Zeitraum, z. B. 400
Sekunden. Die Temperaturen der piezoelektrischen Materiali
en 8, die auf den Paletten 7 plaziert sind, wurden bereits
durch den Temperaturerhöhungsabschnitt 3 auf eine Tempera
tur erhöht, die etwas höher als die Steuerungstemperatur
ist. Während der Stoppzeit werden die Temperaturen der pie
zoelektrischen Materialien 8 derart eingestellt, daß sie
konstant bei der Steuerungstemperatur sind.
Der Polarisierungsabschnitt 22 umfaßt ein Paar einer oberen
und einer unteren Elektrode 24 und 25, die eine Spannung an
jedes piezoelektrische Material 8 anlegen, und zwar als ein
Ergebnis des Kontaktierens mit den piezoelektrischen Elek
troden auf beiden Oberflächen jedes piezoelektrischen Mate
rials, das auf der entsprechenden Palette 7 plaziert ist,
die durch den Transportmechanismus 5 von dem Temperaturkon
stanzeinstellungsabschnitt 21 transportiert wurde. Die obe
re Elektrode 24 legt eine hohe Spannung an, wobei die unte
re Elektrode 25 auf einem Massepotential gehalten wird.
Bezug nehmend auf die Fig. 4A und 4B umfaßt die obere bzw.
die untere Elektrode 24 und 25 einen Vorsprung 24a bzw.
25a. Gemeinsam mit entsprechenden Zylindern 26 und 27 bil
den die obere und die untere Elektrode 24 und 25 jeweils
einen Aufwärts- und Abwärtsbewegungsmechanismus 28 und 29.
Die obere und die untere Elektrode 24 und 25 kann sich als
ein Ergebnis des Bewegens der Vorsprünge 24a und 25a in die
Zylinder 26 und 27 und aus denselben heraus durch einen Mo
tor (nicht gezeigt) nach oben und unten bewegen. Selbst an
dem Polarisierungsabschnitt 22 wird der Transport des
Transportmechanismus 5 für einen bestimmten Zeitraum, z. B.
400 Sekunden, gestoppt.
Eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Spannungsanlegungs
anschlußstiften 24b ist in der oberen Elektrode 24 derart
gebildet, um nach oben und unten bewegbar zu sein. Eine
Endseite jedes Spannungsanlegungsanschlußstifts 24b ist mit
einer Hochspannungsleistungsversorgung verbunden, wobei das
andere Ende jedes Spannungsanlegungsanschlußstiftes 24b mit
einer Feder 24c versehen ist, die die obere Oberfläche je
des piezoelektrischen Materials 8 in der nach unten gerich
teten Richtung auf die entsprechende Palette 7 treiben
kann.
Eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Masseanschlußstiften
25b ist in die untere Elektrode 25 eingesetzt. Eine Endsei
te jedes Masseanschlußstifts 25b ist mit einem Massean
schluß verbunden und geerdet, wobei das andere Ende jedes
Masseanschlußstiftes 25b derart vorgesehen ist, daß es die
untere Oberfläche seines entsprechenden piezoelektrischen
Materials 8 als ein Ergebnis des Passierens durch das
Durchgangsloch 13 der entsprechenden Ausnehmung 12 der ent
sprechenden Palette 7 nach oben drücken kann.
Der Vergütungsabschnitt 23 befindet sich an einem Ort, an
dem eine Vergütungsoperation bezüglich jedes piezoelektri
schen Materials 8, das sich auf den Paletten 7 befindet,
durchgeführt wird. Selbst an diesem Ort wird der Transport
des Transportmechanismus 5 für einen benötigten Zeitraum,
z. B. 400 Sekunden, gestoppt. Durch Anordnen des Vergütungs
abschnitts 23 in dem temperaturkonstanten Bad 4 ist es mög
lich, eine Vergütungsoperation jedes piezoelektrischen Ma
terials 8 mit einer einheitlichen Temperatur durchzuführen,
so daß es nicht notwendig ist, die Temperatur auf die Tem
peratur zu erhöhen, die für die Vergütungsoperation notwen
dig ist. Deshalb kann die Vergütungsoperation in einem kur
zen Zeitraum ausgeführt werden.
Der Transportmechanismus 5 wird durch ein Wickeln des Ket
tenriemens 32 zwischen einem antreibenden Rad 30 und einem
getriebenen Rad 31 gebildet. Das antreibende Rad 30 umfaßt
eine Motorvorrichtung, die den Kettenriemen 32 antreibt,
und transportiert die Paletten 7 durch Antreiben des Ket
tenriemens 32 mit einer benötigten Geschwindigkeit. Hier
stoppt das antreibende Rad 30 das Antreiben des Kettenrie
mens 32 an dem Temperaturerhöhungsabschnitt 3, dem Tempera
turkonstanzeinstellungsabschnitt 21, dem Polarisierungsab
schnitt 22 und dem Vergütungsabschnitt 23 in dem tempera
turkonstanten Bad 4 z. B. für 400 Sekunden.
Der Steuerungsabschnitt 6 umfaßt einen Mikrocomputer, einen
Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher
(ROM), eine Eingangsschnittstelle und eine Ausgangsschnitt
stelle. Der Steuerungsabschnitt 6 ist derart aufgebaut, um
den Temperaturerhöhungsabschnitt 3, das temperaturkonstante
Bad 4 und den Transportmechanismus 5 zu steuern. Beim Steu
ern des Temperaturerhöhungsabschnitts 3 werden das Anlegen
der Heizspannung an das Nahinfrarotstrahlenheizelement 10
und die Heizplatte 11 und die Aufwärts- und Abwärtsbewegung
der Heizplatte 11 gesteuert. Beim Steuern des temperatur
konstanten Bades 4 steuert er das Blasen von Heißgas, steu
ert die Öffnungs- und Verschluß-Schließelemente 19 und 20,
die jeweils an dem Palette-7-Transporteingang und dem Pa
lette-7-Transportausgang vorgesehen sind, um diese synchron
zu öffnen und zu schließen, und steuert das Anlegen einer
Spannung sowie die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der oberen
und unteren Polarisierungselektrode 24 und 25 des Polari
sierungsabschnitts 22. Beim Steuern des Transportmechanis
mus 5 wird die Antriebsoperation des antreibenden Rades 30
gesteuert.
Im folgenden wird eine Beschreibung der Operation der Pola
risierungsvorrichtung Bezug nehmend auf Fig. 5 gegeben.
Der Steuerungsabschnitt 6 bewirkt die Operation des Nahin
frarotstrahlenheizelements 10 und der Heizplatte 11 des
Temperaturerhöhungsabschnitts 3, indem er eine Heizspannung
an dieselben anlegt, bewirkt, daß Heißgas in das tempera
turkonstante Bad 4 gegeben wird, und die Temperatur in dem
temperaturkonstanten Bad 4 bei der Steuerungstemperatur von
z. B. 203°C steuert.
Dann sendet der Steuerungsabschnitt 6 ein Steuerungssignal
an das antreibende Rad 30 des Transportmechanismus 5 und
dreht das antreibende Rad 30, wodurch der Kettenriemen 32
bewegt wird. Dies bewirkt, daß jede der Paletten 7 auf dem
Kettenriemen 32 zu dem Temperaturerhöhungsabschnitt 3 ge
schickt wird.
Wenn eine Palette 7 in den Temperaturerhöhungsabschnitt 3
geschickt wird, stoppt der Steuerungsabschnitt 6 das an
treibende Rad 30, um den Transport der Palette 7 für z. B.
400 Sekunden zu stoppen. Zusätzlich steuert der Steuerungs
abschnitt 6 den Aufwärts- und Abwärtsbewegungsmechanismus
18, um die Heizplatte 11 nach oben zu bewegen. Dies be
wirkt, daß die entsprechenden Wärmeübertragungsvorsprünge
14 der Heizplatte 11 in die entsprechenden Durchgangslöcher
13 in den unteren Wänden der entsprechenden Ausnehmungen 12
der entsprechenden Palette 7 eingesetzt werden und in Kon
takt mit den hinteren Oberflächen der entsprechenden piezo
elektrischen Materialien 8 kommen, die durch die entspre
chende Palette 7 gehalten werden. Auf diese Weise werden in
dem Temperaturerhöhungsabschnitt 3 die vordere Oberfläche
und die hintere Oberfläche jedes piezoelektrischen Materi
als 8 durch das Nahinfrarotstrahlenheizelement 10 bzw. die
Heizplatte 11 erwärmt, um die Temperaturen derselben
schnell auf eine Temperatur zu erhöhen, die etwas höher als
die Steuerungstemperatur von 203°C ist.
Wenn die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien 8
erhöht wurden, bewirkt der Steuerungsabschnitt 6, daß sich
die Öffnungs- und Verschluß-Schließelemente 19 und 20 des
temperaturkonstanten Bades 4 öffnen, und daß das antreiben
de Rad 30 wieder angetrieben wird, so daß die Palette 7,
die in den Temperaturerhöhungsabschnitt 3 geschickt wurde,
durch den Kettenriemen 32 in das temperaturkonstante Bad 4
geschickt wird.
Wenn die Palette 7 den Temperaturkonstanzeinstellungsab
schnitt 21 in dem temperaturkonstanten Bad 4 erreicht,
stoppt der Steuerungsabschnitt 6 das antreibende Rad 30, um
den Transport der Palette 7 für z. B. 40 Sekunden zu stop
pen, so daß die piezoelektrischen Materialien 8 auf der Pa
lette 7 in dem Temperaturkonstanzeinstellungsabschnitt 21
einer Temperaturkonstanzeinstellungsoperation unterzogen
werden. Dies bewirkt, daß die Temperaturen der piezoelek
trischen Materialien 8 bei der Steuerungstemperatur von
z. B. 203°C konstant werden.
Wenn die Temperaturkonstanzeinstellungsoperation abge
schlossen ist, beginnt der Steuerungsabschnitt 6 wieder mit
dem Antreiben des antreibenden Rades 30, so daß die Palette
7 den Polarisierungsabschnitt 22 erreicht. Bevor die Palet
te 7 den Polarisierungsabschnitt 22 erreicht, schickt der
Steuerungsabschnitt 6 Steuerungssignale an die Aufwärts-
und Abwärtsbewegungsmechanismen 28 und 29 für die obere und
die untere Elektrode 24 und 25 des Polarisierungsabschnitts
22, um zu bewirken, daß sowohl die obere als auch die unte
re Polarisierungselektrode 24 und 25 nicht in dem Trans
portweg ist. Wenn diese Palette 7 den Polarisierungsab
schnitt 22 erreicht, stoppt der Steuerungsabschnitt 6 das
antreibende Rad 30, um den Transport der Palette 7 für z. B.
400 Sekunden zu stoppen, und sendet Steuerungssignale an
die Aufwärts- und Abwärtsbewegungsmechanismen 28 und 29, um
sowohl die obere als auch die untere Polarisierungselektro
de 24 und 25 nach unten in Richtung des Transportweges zu
senken. Dies bewirkt, daß die Anschlußstifte 24b und die
Anschlußstifte 25b der entsprechenden Polarisierungselek
troden 24 und 25 in Kontakt mit den piezoelektrischen Elek
troden auf beiden Oberflächen jedes piezoelektrischen Mate
rials 8 kommen, das an dem Polarisierungsabschnitt 22 durch
die Palette 7 gehalten wird. In diesem Kontaktzustand be
wirkt der Steuerungsabschnitt 6, daß durch eine Hochspan
nungsleistungsversorgung eine hohe Spannung über die obere
und die untere Polarisierungselektrode 24 und 25 für z. B.
400 Sekunden angelegt wird.
In diesem Fall wird durch die untere Polarisierungselektro
de 25 jedes piezoelektrische Material 8 auf der Palette 7
an dem Polarisierungsabschnitt 22 ein wenig nach oben ange
hoben, so daß jedes derselben außer Kontakt mit der Palette
7 gebracht wird. Deshalb wird während der Polarisierung ei
ne Kriechentladung, die als ein Ergebnis des Anlegens einer
hohen Spannung von der oberen Polarisierungselektrode 24
erzeugt wird, in Richtung der unteren Polarisierungselek
trode 25 erzeugt, wird jedoch nicht entlang der Palette 7
erzeugt, wodurch diese Struktur vorzuziehen ist. Die Palet
te 7 steht in Kontakt mit dem Kettenriemen 32 und ist mit
einer Masseseite verbunden, die sich von der Masse der un
teren Polarisierungselektrode 25 unterscheidet, da, wenn
die Kriechentladung in Richtung der Masse der Vorrichtung
erzeugt wird, die Vorrichtung defekt oder dergleichen wer
den kann.
Wenn die Polarisierung aller piezoelektrischen Materialien
8 abgeschlossen ist, beginnt der Steuerungsabschnitt 6 mit
dem Antreiben des antreibenden Rades 30, wodurch bewirkt
wird, daß die Palette 7 den Vergütungsabschnitt 23 er
reicht. Dann stoppt der Steuerungsabschnitt 6, wenn die Pa
lette 7 den Vergütungsabschnitt 3 erreicht hat, das antrei
bende Rad 30, um den Transport der Palette 7 für z. B. 400
Sekunden zu stoppen, so daß eine Vergütungsoperation bezüg
lich jedes piezoelektrischen Materials 8 auf der Palette 7
an dem Vergütungsabschnitt 23 durchgeführt wird. Folglich
wird jedes piezoelektrische Material 8 z. B. 400 Sekunden
lang einer Vergütungsoperation auf der Steuerungstemperatur
von z. B. 203°C unterzogen.
Nach der Vergütungsoperation bewirkt der Steuerungsab
schnitt 6, daß sich die Öffnungs- und Verschluß-
Schließelemente 19 und 20 des temperaturkonstanten Bades 4
öffnen, um die Palette 7 an dem Vergütungsabschnitt 23 nach
der Vergütungsoperation aus dem temperaturkonstanten Bad
auszugeben.
Auf diese Weise haben, da die Temperaturen der piezoelek
trischen Materialien 8 durch den Temperaturerhöhungsab
schnitt 3 auf die Temperatur erhöht werden, die zur Polari
sierung benötigt wird, die Temperaturen derselben, wenn sie
in das temperaturkonstante Bad 4 plaziert werden, bereits
eine Temperatur nahe der. Einstellungstemperatur im Inneren
des temperaturkonstanten Bades 4 erreicht. Deshalb wird
verglichen mit dem Fall, in dem sich die piezoelektrischen
Materialien 8 auf Raumtemperatur befinden, wenn dieselben
in das temperaturkonstante Bad 4 plaziert werden, die Zeit,
die benötigt wird, um zu bewirken, daß die Temperaturen der
piezoelektrischen Materialien eine erwünschte Temperatur
erreichen, beträchtlich reduziert.
Danach wird die Temperatur jedes piezoelektrischen Materi
als 8 mit großer Genauigkeit durch das temperaturkonstante
Bad 4 auf die erwünschte Hochtemperatur eingestellt. Wenn
die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien 8 mit
großer Genauigkeit auf diese erwünschte Temperatur einge
stellt sind, kann eine Polarisierung bezüglich jedes piezo
elektrischen Materials 8 an dem Polarisierungsabschnitt 22
in dem temperaturkonstanten Bad 4 durchgeführt werden. Des
halb können die piezoelektrischen Materialien 8 in einer
kurzen Zeit mit großer Genauigkeit polarisiert werden.
Der Steuerungsabschnitt 6 steuert den Transportmechanismus
5, indem er die Zeit, die benötigt wird, um durch den Tem
peraturerhöhungsabschnitt 3 die Temperaturen der piezoelek
trischen Materialien 8 zu erhöhen, die Zeit, die benötigt
wird, um die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien
8 bei dem Temperaturkonstanzeinstellungsabschnitt 21 in dem
temperaturkonstanten Bad 4 auf eine konstante Temperatur
einzustellen, die Zeit, die benötigt wird, um eine Polari
sierung an dem Polarisierungsabschnitt 22 durchzuführen,
und die Zeit steuert, die benötigt wird, um eine Vergü
tungsoperation an dem Vergütungsabschnitt 23 durchzuführen,
so daß diese Zeiten alle gleich sind, z. B. 400 Sekunden,
wie in Fig. 5 gezeigt ist. Selbst wenn der Temperaturan
stieg an der vorderen Oberfläche (durch die durchgezogene
Linie gezeigt), der Temperaturanstieg im Inneren (durch die
abwechselnd kurz und lang gestrichelte Linie gezeigt) und
der Temperaturanstieg an der hinteren Oberfläche (durch die
gepunktete Linie gezeigt) jedes piezoelektrischen Materials
8, bewirkt durch den Temperaturerhöhungsabschnitt 3, leicht
variiert, sind diese während der Polarisierungsoperation in
dem temperaturkonstanten. Bad 4 die gleichen, z. B. 203°C,
so daß die Polarisierungsoperation mit großer Genauigkeit
durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschrie
bene Ausführungsbeispiel beschränkt, so daß zahlreiche an
dere Anwendungen und Modifizierungen durchgeführt werden
können.
- 1. Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind, um durch Stoppen des Kettenriemens 23 die entsprechenden Operationen 400 Sekunden lang bei jeder Palette 7 an den vorbestimmten Orten (Stationen) durchzuführen, d. h. an dem Temperaturerhöhungsabschnitt 3, dem Temperaturkonstanzein stellungsabschnitt 21, dem Polarisierungsabschnitt 22 und dem Vergütungsabschnitt 23 in dem temperaturkonstanten Bad 4 die Stationen durch gleiche Abstände voneinander ge trennt. Deshalb kann, wenn eine der Paletten 7 nicht an ei ner vorbestimmten Station ist, während eine andere Palette 7 an ihrer vorbestimmten Station ist, die Palette 7, die die entsprechende Station noch nicht erreicht hat, durch einen Palette-Aufwärts- und Abwärtsbewegungsmechanismus (nicht gezeigt) angehoben werden, um an die vorbestimmte Station positioniert und eingestellt zu werden.
- 2. Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Kettenriemen 32 als der Transportmechanismus 5 verwen det. Der Kettenriemen 32 kann aus einem Metall oder einem Harz gebildet sein. Andere Transportmechanismen als Ketten riemen können ebenfalls verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Temperaturen der
piezoelektrischen Materialien, da die Temperaturen dersel
ben in dem Temperaturerhöhungsabschnitt auf die Temperatur
angehoben werden, die zur Polarisierung benötigt werden,
wenn die piezoelektrischen Materialien in dem temperatur
konstanten Bad plaziert sind, nahe der Einstellungstempera
tur im Inneren des temperaturkonstanten Bades eingestellt.
Deshalb wird verglichen mit dem Fall, in dem piezoelektri
sche Materialien auf Raumtemperatur in das temperaturkon
stante Bad 4 plaziert werden, die Zeit, die benötigt wird,
bis die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien eine
erwünschte Temperatur erreichen, erheblich reduziert.
Danach werden die Temperaturen der piezoelektrischen Mate
rialien 8 in dem temperaturkonstanten Bad 4 mit großer Ge
nauigkeit auf die erwünschte Hochtemperatur eingestellt.
Wenn die Temperatur der piezoelektrischen Materialien mit
großer Genauigkeit auf diese Temperatur eingestellt ist,
kann eine Polarisierung der piezoelektrischen Materialien
an dem Polarisierungsabschnitt in dem gleichen temperatur
konstanten Bad durchgeführt werden. Als ein Ergebnis kann
die Polarisierung der piezoelektrischen Materialien mit
großer Genauigkeit in einer kurzen Zeit ausgeführt werden.
Claims (14)
1. Polarisierungsvorrichtung (1) zum Polarisieren eines
piezoelektrischen Materials (8), das zwei Oberflächen
aufweist, in einem Hochtemperaturgas, wobei die Pola
risierungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist:
einen Temperaturerhöhungsabschnitt (3) zum Erhöhen der Temperatur des piezoelektrischen Materials auf eine Temperatur, die benötigt wird, um das piezoelektrische Material (8) zu polarisieren; und
ein temperaturkonstantes Bad (4), das eine Gasatmo sphäre aufweist, die auf der benötigten Temperatur gehalten wird, wobei das temperaturkonstante Bad (4) einen Polarisierungsabschnitt (22) zum Polarisieren des piezoelektrischen Materials (8), während die Tem peratur des piezoelektrischen Materials auf der benö tigten Temperatur gehalten wird, umfaßt.
einen Temperaturerhöhungsabschnitt (3) zum Erhöhen der Temperatur des piezoelektrischen Materials auf eine Temperatur, die benötigt wird, um das piezoelektrische Material (8) zu polarisieren; und
ein temperaturkonstantes Bad (4), das eine Gasatmo sphäre aufweist, die auf der benötigten Temperatur gehalten wird, wobei das temperaturkonstante Bad (4) einen Polarisierungsabschnitt (22) zum Polarisieren des piezoelektrischen Materials (8), während die Tem peratur des piezoelektrischen Materials auf der benö tigten Temperatur gehalten wird, umfaßt.
2. Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der
das temperaturkonstante Bad (4) ferner einen Vergü
tungsabschnitt (23) zum Durchführen einer Vergütungs
operation des piezoelektrischen Materials (8) auf
weist, das durch den Polarisierungsabschnitt (22) po
larisiert wurde.
3. Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei
der der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) konfiguriert
und angeordnet ist, um beide Oberflächen des piezo
elektrischen Materials (8) zu erwärmen.
4. Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der
der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) eine Strahlungs
erwärmungseinrichtung zum Erwärmen einer der Oberflä
chen des piezoelektrischen Materials (8) durch Wärme
strahlung umfaßt.
5. Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der
der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) eine Einrichtung
zum direkten Erwärmen einer der Oberflächen des piezo
elektrischen Materials (8) umfaßt.
6. Polarisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1
bis 5, die ferner folgende Merkmale aufweist:
einen Transportmechanismus (5) zum Transportieren des piezoelektrischen Materials von dem Temperaturerhö hungsabschnitt (3) zu dem temperaturkonstanten Bad (4); und
einen Steuerungsabschnitt (6), der den Transport des Transportmechanismus (5) steuert.
einen Transportmechanismus (5) zum Transportieren des piezoelektrischen Materials von dem Temperaturerhö hungsabschnitt (3) zu dem temperaturkonstanten Bad (4); und
einen Steuerungsabschnitt (6), der den Transport des Transportmechanismus (5) steuert.
7. Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 6,
bei der der Steuerungsabschnitt (6) eine Zeit steuert,
die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus folgenden
Mitgliedern besteht:
Zeit zum Erhöhen der Temperatur des piezoelektri schen Materials (8) durch den Temperaturerhö hungsabschnitt (3);
Zeit zum Einstellen der Temperatur des piezoelek trischen Materials auf eine konstante Temperatur in dem temperaturkonstanten Bad (4);
Zeit zum Polarisieren des piezoelektrischen Mate rials (8) durch den Polarisierungsabschnitt (22); und
Zeit zum Durchführen einer Vergütungsoperation, wobei das temperaturkonstante Bad (4) ferner ei nen Vergütungsabschnitt (23) zum Durchführen ei ner Vergütungsoperation des piezoelektrischen Ma terials aufweist, das durch den Polarisierungsab schnitt (22) polarisiert wurde; und
Kombinationen derselben,
wobei der Steuerungsabschnitt (6) eine Steuerung durchführt, um den Transport des Transportmechanismus (5) basierend auf den obigen Zeitsteuerungsoperationen zu steuern.
Zeit zum Erhöhen der Temperatur des piezoelektri schen Materials (8) durch den Temperaturerhö hungsabschnitt (3);
Zeit zum Einstellen der Temperatur des piezoelek trischen Materials auf eine konstante Temperatur in dem temperaturkonstanten Bad (4);
Zeit zum Polarisieren des piezoelektrischen Mate rials (8) durch den Polarisierungsabschnitt (22); und
Zeit zum Durchführen einer Vergütungsoperation, wobei das temperaturkonstante Bad (4) ferner ei nen Vergütungsabschnitt (23) zum Durchführen ei ner Vergütungsoperation des piezoelektrischen Ma terials aufweist, das durch den Polarisierungsab schnitt (22) polarisiert wurde; und
Kombinationen derselben,
wobei der Steuerungsabschnitt (6) eine Steuerung durchführt, um den Transport des Transportmechanismus (5) basierend auf den obigen Zeitsteuerungsoperationen zu steuern.
8. Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der
der Steuerungsabschnitt (6) die Zeit jeder Operation
steuert, um im wesentlichen gleich zu sein.
9. Polarisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6
bis 8, die ferner eine Transportvorrichtung zum Auf
nehmen des piezoelektrischen Materials (8) aufweist,
wobei der Transportmechanismus (5) die Transportvor
richtung transportiert.
10. Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 9,
bei der die Transportvorrichtung eine Palette (7), die eine untere Wand umfaßt, eine Ausnehmung zum Halten des piezoelektrischen Materials und ein Durchgangsloch (13) in der unteren Wand aufweist, und
wobei der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) ferner eine Einrichtung zum direkten Erwärmen aufweist, die eine Heizplatte (11) umfaßt, wobei die Heizplatte einen Wärmeübertragungsvorsprung (14) und eine Wärmeübertra gungskontaktoberfläche (15) umfaßt, wobei der Wärme übertragungsvorsprung konfiguriert und angeordnet ist, um in das Durchgangsloch (13) der Palette (7) einge setzt zu werden, und um durch das Durchgangsloch mit einer unteren Oberfläche des piezoelektrischen Materi als (8) kontaktierbar zu sein, wenn dasselbe in der Ausnehmung untergebracht ist, und wobei die Wärmeüber tragungskontaktoberfläche mit der unteren Oberfläche der Palette (7) kontaktierbar ist.
bei der die Transportvorrichtung eine Palette (7), die eine untere Wand umfaßt, eine Ausnehmung zum Halten des piezoelektrischen Materials und ein Durchgangsloch (13) in der unteren Wand aufweist, und
wobei der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) ferner eine Einrichtung zum direkten Erwärmen aufweist, die eine Heizplatte (11) umfaßt, wobei die Heizplatte einen Wärmeübertragungsvorsprung (14) und eine Wärmeübertra gungskontaktoberfläche (15) umfaßt, wobei der Wärme übertragungsvorsprung konfiguriert und angeordnet ist, um in das Durchgangsloch (13) der Palette (7) einge setzt zu werden, und um durch das Durchgangsloch mit einer unteren Oberfläche des piezoelektrischen Materi als (8) kontaktierbar zu sein, wenn dasselbe in der Ausnehmung untergebracht ist, und wobei die Wärmeüber tragungskontaktoberfläche mit der unteren Oberfläche der Palette (7) kontaktierbar ist.
11. Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen Ma
terials (8) in einem Hochtemperaturgas, wobei das Ver
fahren folgende Schritte aufweist:
Erhöhen der Temperatur des piezoelektrischen Materials (8) auf eine Temperatur, die benötigt wird, um das piezoelektrische Material zu polarisieren; und
Polarisieren des piezoelektrischen Materials durch Plazieren des piezoelektrischen Materials in einer Gasatmosphäre, deren Temperatur auf der benötigten Temperatur beibehalten wird.
Erhöhen der Temperatur des piezoelektrischen Materials (8) auf eine Temperatur, die benötigt wird, um das piezoelektrische Material zu polarisieren; und
Polarisieren des piezoelektrischen Materials durch Plazieren des piezoelektrischen Materials in einer Gasatmosphäre, deren Temperatur auf der benötigten Temperatur beibehalten wird.
12. Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen Ma
terials (8) in einem Hochtemperaturgas gemäß Anspruch
11, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt auf
weist:
Durchführen einer Vergütungsoperation des polarisier ten piezoelektrischen Materials in der gleichen Gasat mosphäre.
Durchführen einer Vergütungsoperation des polarisier ten piezoelektrischen Materials in der gleichen Gasat mosphäre.
13. Polarisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1
bis 10, die ferner folgendes Merkmal aufweist:
ein piezoelektrisches Material (8) in der Polarisie rungsvorrichtung.
ein piezoelektrisches Material (8) in der Polarisie rungsvorrichtung.
14. Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der
die Einrichtung zum direkten Erwärmen eine Heizplatte
(11) aufweist, wobei die Heizplatte Wärmeübertragungs
vorsprünge und eine Wärmeübertragungskontaktoberfläche
(15) umfaßt.
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