DE10159170B4

DE10159170B4 - Polarisierungsvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE10159170B4
Application number: DE10159170A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tomohiro
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP2002176209A; DE10159170A1; US6628042B2; US20020089265A1; CN1197180C; CN1357931A; JP3846186B2

Abstract

Polarisierungsvorrichtung (1) zum Polarisieren eines piezoelektrischen Materials (8), das zwei Oberflächen aufweist, in einer Gasatmosphäre, wobei die Polarisierungsvorrichtung 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
eine Kammer (4), in der eine Gasatmosphäre erzeugbar ist, die auf der benötigten Temperatur gehalten wird, wobei die Kammer (4) einen Polarisierungsabschnitt (22) zum Polarisieren des piezoelektrischen Materials (8), während die Temperatur des piezoelektrischen Materials auf der benötigten Temperatur gehalten wird, umfaßt,
wobei der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) außerhalb der Kammer (4) vorgesehen ist.

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 Polarisierungstemperatur), und einen Typ, der ein piezoelektrisches Material polarisiert, indem er das piezoelektrische Material unter Verwendung einer Heizplatte auf eine benötigte Polarisierungstemperatur erwärmt.
Bei dem ersten Typ kann, da ein temperaturkonstantes Bad verwendet wird, bewirkt werden, daß die Temperatur des piezoelektrischen 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, während sich das piezoelektrische Material auf Raumtemperatur befindet, dauert es eine bestimmte Zeit, bis die Temperatur des piezoelektrischen Materials die Polarisierungstemperatur erreicht. Deshalb dauert es lange, das piezoelektrische Material zu polarisieren.
Da es lange dauert, um ein piezoelektrisches Material zu polarisieren, wird zusätzlich, um die Zeit des Polarisierens 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 Größe der gesamten Polarisierungsvorrichtung erhöht wird.
Bei dem zweiten Typ steigt, da das piezoelektrische Material 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 Temperatur nahe der Polarisierungstemperatur erreicht, kurz gemacht werden kann. Im Gegensatz zu einem temperaturkonstanten Bad jedoch dauert es eine bestimmte Zeit, um die Einstellung 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 polarisieren.

Aus der US 5045747 ist eine Vorrichtung zum Polarisieren einer piezoelektrischen Keramik bekannt, bei der eine Transporteinrichtung vorgesehen ist, um die Keramik zwischen zwei Elektroden durchzuführen, die in einer mit Öl gefüllten Kammer angeordnet sind, wobei das Öl auf eine Verarbeitungstemperatur von 130°C erwärmt ist.

Weitere Einrichtungen zum Polarisieren eines piezoelektrischen Keramikmaterials sind aus der DE 2744196 B2 und und der DE 19960566 A1 bekannt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Polarisierungsvorrichtung zum Polarisieren eines piezoelektrischen Materials sowie ein Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen Materials zu schaffen, die eine schnellere Polarisierung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Polarisierungsvorrichtung zum Polarisieren eines piezoelektrischen Materials gemäß Anspruch 1 oder ein Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen Materials gemäß Anspruch 12 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 Materialien zu steuern.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie es ermöglicht, die Temperaturen einer Mehrzahl von piezoelektrischen Materialen mit großer Genauigkeit in einem kurzen Zeitraum auf eine Polarisierungstempe ratur einzustellen, ohne die Größe der gesamten Polarisierungsvorrichtung zu erhöhen.

Weitere Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Polarisierungsvorrichtung geschaffen, die ein piezoelektrisches Material in einem Hochtemperaturgas polarisiert. Die Polarisierungsvorrichtung weist einen Temperaturerhöhungsabschnitt, der die Temperatur des piezoelektrischen 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 piezoelektrische Material polarisiert, dessen Temperatur auf der benötigten Temperatur gehalten wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, da das piezoelektrische Material in dem Temperaturerhöhungsabschnitt auf die Temperatur erhöht wird, die zur Polarisierung benötigt wird, wenn das piezoelektrische Material in das temperaturkonstante Bad plaziert wird, die Temperatur desselben nahe der eingestellten Temperatur im Inneren des temperaturkonstanten Bads eingestellt. Deshalb wird verglichen mit dem Fall, in dem ein piezoelektrisches Material auf Raumtemperatur in das temperaturkonstante Bad plaziert wird, die Zeit, die benötigt wird, bis die Temperatur des piezoelektrischen Materials eine erwünschte Temperatur erreicht, wesentlich 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 Genauigkeit auf diese erwünschte Temperatur eingestellt ist, kann eine Polarisierung bezüglich des piezoelektrischen Ma terials in dem Polarisierungsabschnitt im Inneren des temperaturkonstanten Bades durchgeführt werden. Deshalb kann das piezoelektrische Material in einer kurzen Zeit mit großer Genauigkeit polarisiert werden.

In diesem Fall ist es, da die Temperatur eines piezoelektrischen Materials in einem kurzen Zeitraum auf die Polarisierungstemperatur desselben eingestellt werden kann, nicht mehr erforderlich, ein großes temperaturkonstantes Bad zu verwenden, um eine Mehrzahl von piezoelektrischen Materialien zu polarisieren. Deshalb ist es möglich zu verhindern, daß die Größe der Polarisierungsvorrichtung erhöht wird.

Bei einer ersten Form des ersten Aspekts umfaßt das temperaturkonstante Bad ferner einen Vergütungsabschnitt bzw. Alterungsabschnitt, der eine Vergütungsoperation des piezoelektrischen Materials durchführt, das durch den Polarisierungsabschnitt polarisiert wurde. Wenn die erste Form realisiert 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 piezoelektrischen Materials auf Raumtemperatur durchgeführt wird, die Zeit zum Durchführen der Vergütungsoperation wesentlich reduziert werden kann. Deshalb ist diese Struktur vorzuziehen.

Wenn die Struktur des ersten Aspekts oder die Struktur der ersten Form verwendet wird, kann eine zweite Form des ersten Aspekts realisiert werden, bei der der Temperaturerhöhungsabschnitt beide Oberflächen des piezoelektrischen Materials erwärmt. Wenn die zweite Form realisiert wird, kann die Zeit, die benötigt wird, bis die Temperatur des piezoelektrischen Materials die erwünschte Temperatur erreicht, weiter reduziert werden. Deshalb ist diese Struktur vorzuziehen.

Wenn die Struktur der zweiten Form des ersten Aspekts verwendet wird, kann eine dritte Form des ersten Aspekts realisiert werden, bei der der Temperaturerhöhungsabschnitt eine Strahlungserwärmungseinrichtung umfaßt, die eine der Oberflächen des piezoelektrischen Materials durch Wärmestrahlung erwärmt. Wenn die dritte Form realisiert wird, kann nicht nur eine der Oberflächen, sondern auch das Innere des piezoelektrischen Materials schnell und einheitlich auf eine hohe Temperatur erwärmt werden, so daß die Zeit, bis die Temperatur des piezoelektrischen Materials die erwünschte 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 Strahlungserwärmungseinrichtung sein.

Wenn die Struktur der zweiten Form des ersten Aspekts verwendet wird, kann eine vierte Form des ersten Aspekts realisiert werden, bei der der Temperaturerhöhungsabschnitt eine Einrichtung zum direkten Erwärmen der anderen Oberfläche des piezoelektrischen Materials umfaßt. Wenn die vierte Form realisiert wird, kann die Zeit, die benötigt wird, bis die Temperatur des piezoelektrischen Materials die erwünschte Temperatur erreicht, weiter reduziert werden. Deshalb 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 Polarisierungsvorrichtung 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 Operationen bezüglich des piezoelektrischen Materials, wie z.B. eine Temperaturerhöhungsoperation, eine Temperaturkonstanzeinstellungsoperation bei dem temperaturkonstanten Bad, eine Polarisierungsoperation und eine Vergütungsoperation, von außen genau eingestellt oder gesteuert werden. Deshalb ist diese Struktur vorzuziehen.

Wenn die Struktur der fünften Form des ersten Aspekts verwendet wird, kann eine sechste Form des ersten Aspekts realisiert werden, bei der der Steuerungsabschnitt die Zeit zum Erhöhen der Temperatur des piezoelektrischen Materials durch den Temperaturerhöhungsabschnitt, die Zeit zum Einstellen der Temperatur des piezoelektrischen Materials auf eine konstante Temperatur im Inneren des temperaturkonstanten 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 Transport des Transportmechanismus basierend auf den Zeitsteuerungsoperationen zu steuern. Wenn die sechste Form realisiert wird, können die Operationszeiten des piezoelektrischen Materials, wie z.B. die Temperaturerhöhungszeit in dem Temperaturerhöhungsabschnitt, die Temperaturkonstanzeinstellungszeit auf eine konstante Temperatur, die Polarisierungszeit und die Vergütungsoperationszeit genau eingestellt 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 Temperaturerhöhungsabschnitt, zu dem Temperaturkonstanzeinstellungsabschnitt, zu dem Polarisierungsabschnitt und zu dem Vergütungsabschnitt durch den Transportmechanismus wird das piezoelektrische Material den benötigten Operationen mit den gleichen Zeiträumen unterzogen. Deshalb ist es einfacher, die Serie von Polarisierungsoperationen bezüglich des piezoelektrischen Materials zu steuern oder ein piezoelektrisches 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 piezoelektrische Material durch den Transportmechanismus transportiert wird, während das piezoelektrische Material auf einer Transportvorrichtung plaziert ist. Wenn die achte Form realisiert wird, wird der Produktionsertrag bezüglich piezoelektrischer Materialien erhöht.

Wenn die Struktur der achten Form des ersten Aspekts verwendet wird, kann eine neunte Form des ersten Aspekts realisiert 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 Ausnehmung definiert, bei der eine Einrichtung oder die Einrichtung zum direkten Erwärmen, die in dem Temperaturerhöhungsabschnitt vorgesehen ist, eine Heizplatte ist, und bei der die Heizplatte einen Wärmeübertragungsvorsprung und eine Wärmeübertragungskontaktoberfläche umfaßt, wobei der Wärmeübertragungsvorsprung in das Durchgangsloch der Palette einsetzbar und durch das Durchgangsloch mit einer unteren Oberfläche des piezoelektrischen Materials, das in der Ausnehmung gehalten wird, kontaktierbar ist, und wobei die Wärmeübertragungskontaktoberfläche mit einer unteren Oberfläche 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 Temperaturerhöhungsabschnitt nicht abgekühlt wird, wodurch die Temperatur des piezoelektrischen Materials in dem Temperaturerhöhungsabschnitt genau erhöht wird. Deshalb ist diese Struktur vom Standpunkt des Ermöglichens von Polarisierungsoperationen mit großer Genauigkeit vorzuziehen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen Materials in einem Hochtemperaturgas geschaffen. Das Verfahren weist die Schritte des Erhöhens der Temperatur des piezoelektrischen Materials auf eine Temperatur, die zum Polarisieren des piezoelektrischen Materials benötigt wird, und des Polarisierens des piezoelektrischen Materials als ein Ergebnis des Plazierens des piezoelektrischen Materials in eine Gasatmosphäre, deren Temperatur auf der benötigten Temperatur beibehalten wird, auf. Aufgrund dieses Verfahrens kann das piezoelektrische Material in einem kurzen Zeitraum mit großer Genauigkeit polarisiert werden.

Das Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen Materials in einem Hochtemperaturgas kann ferner den Schritt des Durchführens einer Vergütungsoperation des polarisierten piezoelektrischen Materials in der gleichen Gasatmosphäre aufweisen. Aufgrund dieses Verfahrens kann verglichen mit dem Fall, in dem das piezoelektrische Material einer 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:
1 eine Schnittansicht der Struktur einer Seitenoberfläche eines Ausführungsbeispiels einer Pola risierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Blockschaltungsdiagramm eines Steuerungsabschnitts, der in der Polarisierungsvorrichtung enthalten ist;
2A und 2B eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seiten schnittansicht der Palette aus 1;
3A und 3B vergrößerte Ansichten der Palette und einer Heiz- platte in einem Temperaturerhöhungsabschnitt der Polarisierungsvorrichtung aus 1, wobei 3A eine Seitenschnittansicht derselben vor einer Temperaturerhöhungsoperation und 3B eine Seitenschnittansicht derselben während der Temperaturerhöhungsoperation ist;
4Aund 4B vergrößerte Ansichten eines Polarisierungsab- schnitts in einem temperaturkonstanten Bad der Polarisierungsvorrichtung aus 1, wobei 4A eine Seitenschnittansicht desselben vor einer Polarisierungsoperation und 4B eine Seitenschnittansicht desselben während der Polarisierungsoperation ist; und
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 beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht der Struktur einer Seitenoberfläche eines Ausführungsbeispiels einer Polarisierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Blockschaltungsdiagramm eines Steuerungsabschnitts, der in der Polarisierungsvorrichtung enthalten ist. Die 2A und 2B sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenschnitt ansicht einer Palette aus 1. 3 ist eine vergrößerte Ansicht der Palette und einer Heizplatte in einem Temperaturerhöhungsabschnitt der Polarisierungsvorrichtung aus 1, wobei 3A eine Seitenschnittansicht derselben vor einer Temperaturerhöhungsoperation und 3B eine Seitenschnittansicht derselben während der Temperaturerhöhungsoperation ist. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Polarisierungsabschnitts in einem temperaturkonstanten Bad der Polarisierungsvorrichtung aus 1, wobei 4A eine Seitenschnittansicht derselben vor einer Polarisierungsoperation und 4B eine Seitenschnittansicht derselben während der Polarisierungsoperation ist. 5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen jeder Operationszeit hinsichtlich der Temperatur eines piezoelektrischen Materials darstellt.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 die gesamte Polarisierungsvorrichtung. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet den Körper der Polarisierungsvorrichtung, das Bezugszeichen 3 einen Temperaturerhöhungsabschnitt, das Bezugszeichen 4 ein temperaturkonstantes Bad, das Bezugszeichen 5 einen Transportmechanismus, das Bezugszeichen 6 einen Steuerungsabschnitt, das Bezugszeichen 7 Paletten und das Bezugszeichen 8 piezoelektrische Materialien (siehe z.B. 2B).
Der Temperaturerhöhungsabschnitt 3 und das temperaturkonstante Bad 4 sind an dem Körper 2 der Polarisierungsvorrichtung angeordnet. Der Transportmechanismus 5 und der Steuerungsabschnitt 6 sind im Inneren des Körpers 2 der Polarisierungsvorrichtung vorgesehen.
Obwohl die Temperaturverteilung uneben ist, kann der Temperaturerhöhungsabschnitt 3 die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien 8 mit einer hohen Rate erhöhen. Das temperaturkonstante Bad 4 weist eine sehr genaue Gastemperaturverteilung 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 eines Transportweges des Transportmechanismus 5 von dem Temperaturerhöhungsabschnitt 3 zu dem temperaturkonstanten Bad 4 transportiert zu werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind die piezoelektrischen Materialien 8, die polarisiert werden sollen, Blöcke, die Elektroden aufweisen, die auf beiden Seiten derselben gebildet sind und Dicken von 5 mm bis 10 mm aufweisen. Das elektrische Feld, die Temperatur und die Zeit, die zur Polarisierung benötigt wird, betragen 1,1 kV/mm, 203 °C bzw. 400 Sekunden. Derartige piezoelektrische Materialien 8 sind jedoch lediglich ein Beispiel von piezoelektrischen Materialien, so daß alle anderen Typen von piezoelektrischen Materialien verwendet werden können, wenn sie nur eine Polarisierung benötigen.
Eine allgemeine Beschreibung der Operation der Polarisierungsvorrichtung wird im folgenden gegeben.
Die piezoelektrischen Materialien 8, die gemeinsam auf den Paletten 7 plaziert sind, werden durch den Transportmechanismus 5 von dem Temperaturerhöhungsabschnitt 3 zu dem temperaturkonstanten Bad 4 transportiert. Bei dem Transportverfahren werden die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien 8 durch den Temperaturerhöhungsabschnitt 3 schnell in Richtung einer Zielsteuerungstemperatur angehoben und dann in dem temperaturkonstanten Bad 4 plaziert. Dann werden sie einer Temperaturkonstanzeinstellungsoperation unterzogen, so daß ihre Temperaturen konstant bei der Steuerungstemperatur sind. Nach einem Stabilisieren ihrer Temperaturen durch Durchführen der Temperaturkonstanzein stellungsoperation werden dieselben polarisiert. Dann werden die piezoelektrischen Materialien 8, die gehalten werden, während ihre Temperaturen stabilisiert werden, als ein Ergebnis des Durchführens der Temperaturkonstanzeinstellungsoperation 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 Materialien 8 zu polarisieren, reduziert werden kann, wobei eine Polarisierungssteuerungsoperation mit großer Genauigkeit ausgeführt werden kann.
Im folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Struktur der gesamten Polarisierungsvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Der Temperaturerhöhungsabschnitt 3 weist eine Raumstruktur auf, die einen offenen Eingang zum Transport des piezoelektrischen Materials aufweist. Der Temperaturerhöhungsabschnitt 3 erwärmt die piezoelektrischen Materialien 8, um die Temperaturen derselben von der Raumtemperatur auf die zuvor erwähnte Temperatur, z.B. 203 °C (Steuerungstemperatur), zu erhöhen, die die Temperatur ist, die zum Durchführen der Polarisierung benötigt wird. Um beide Oberflächen der piezoelektrischen Materialien 8, die auf den Paletten 7 plaziert sind, zu erwärmen, sind ein Nahinfrarotstrahlenheizelement 10, das als eine Strahlungserwärmungseinrichtung dient, die eine der Oberflächen jedes piezoelektrischen Materials 8 als ein Ergebnis von Wärmestrahlung erwärmt, und eine Heizplatte 11 vorgesehen, die als eine Einrichtung zum direkten Erwärmen der anderen Oberfläche jedes piezoelektrischen Materials 8 dient. In dem Temperaturerhöhungsabschnitt 3 ist es möglich, die Temperatur jedes piezoelektrischen Materials 8 schnell durch gleichzeitiges Erwärmen 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 Wärmequelle benötigt, was zum Reduzieren der Größe der Polarisierungsvorrichtung beiträgt. Deshalb ist es vorzuziehen, den Temperaturerhöhungsabschnitt 3, der diese Struktur aufweist, zu verwenden.
Die wärmeerzeugenden Temperaturen des Nahinfrarotstrahlenheizelements 10 und der Heizplatte 11 selbst sind hohe Temperaturen, die gleich oder größer als die Steuerungstemperatur sind. Wie jedoch später beschrieben wird, werden die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien 8 schnell auf eine Temperatur erhöht, die etwas höher als die Steuerungstemperatur ist. Hier führt das Nahinfrarotstrahlenheizelement 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 2A sind die Paletten 7, die als Transportvorrichtungen dienen, plattenförmig und weisen in einer Draufsicht vorbestimmte Dicken und rechtwinklige Formen 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 Ausnehmung 12 gebildet.
Da die piezoelektrischen Materialien 8 unter Verwendung der Paletten 7 transportiert werden, ist es möglich, zu verhindern, daß die piezoelektrischen Materialien 8 direkt mechanisch 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 dazu, zuverlässigere und herausragende Transportoperationen zu schaffen. Deshalb ist es vorzuziehen, die Paletten 7 zu verwenden.
Bezug nehmend auf die 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 Wärmeübertragungsvorsprung 14 kann durch das entsprechende Durchgangsloch 13 der entsprechenden Palette 7 in Kontakt mit der unteren Oberfläche seines entsprechenden piezoelektrischen Materials kommen, das in den entsprechenden Ausnehmungen 12 der entsprechenden Palette 7 untergebracht ist. Eine Oberfläche der Heizplatte 11 ist eine Wärmeübertragungskontaktoberfläche 15, die in Kontakt mit den hinteren Oberflächenseiten der Paletten 7 kommen kann. Die Heizplatte 11 umfaßt auch einen Aufwärts- und Abwärtsbewegungsvorsprung 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 Wärmeübertragungskontaktoberfläche 15 kann die Paletten 7 erwärmen, indem sie in Kontakt mit den hinteren Oberflächen der Paletten 7 kommt.
Gemeinsam mit einem Zylinder 17 bildet der Aufwärts- und Abwärtsbewegungsabschnitt 16 der Heizplatte 11 einen Aufwärts- 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 piezoelektrischen 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 piezoelektrischen Materialien 8 kommen. Wenn die Paletten 7 transportiert 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 Temperaturerhöhungsabschnitt 3 in der Richtung angeordnet, in der die piezoelektrischen Materialien 8 transportiert werden, und weist eine Raumstruktur auf, die eine Gasatmosphäre aufweist, die auf der Temperatur gehalten wird, die benötigt wird, um die piezoelektrischen Materialien 8 zu polarisieren, nachdem heißes Gas auf dieselben geblasen wird, d.h. auf der zuvor erwähnten Steuerungstemperatur. Öffnungs- und Verschluß-Schließelemente 19 und 20 (siehe 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 transportiert werden, sind in dem Transportweg in dem temperaturkonstanten Bad 4 folgende Merkmale vorgesehen: ein Temperaturkonstanzeinstellungsabschnitt 21, der eine Temperaturkonstanzeinstellungsoperation durchführt; ein Polarisierungsabschnitt 22, der die Polarisierung durchführt; und ein Vergütungsabschnitt 23, der eine Vergütungsoperation durchführt. Diese Abschnitte führen ihre Operationen bezüglich der piezoelektrischen Materialien durch, die auf den Paletten 7 plaziert sind und von dem Temperaturerhöhungsabschnitt 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 Temperaturerhöhungsabschnitt 3 transportiert wurden, derart eingestellt werden, daß dieselben konstant bei der Steuerungstemperatur von 203 °C sind. An diesem Ort stoppt der Transportmechanismus 5 für einen benötigten Zeitraum, z.B. 400 Sekunden. Die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien 8, die auf den Paletten 7 plaziert sind, wurden bereits durch den Temperaturerhöhungsabschnitt 3 auf eine Temperatur erhöht, die etwas höher als die Steuerungstemperatur ist. Während der Stoppzeit werden die Temperaturen der piezoelektrischen 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 Elektroden auf beiden Oberflächen jedes piezoelektrischen Materials, das auf der entsprechenden Palette 7 plaziert ist, die durch den Transportmechanismus 5 von dem Temperaturkonstanzeinstellungsabschnitt 21 transportiert wurde. Die obere Elektrode 24 legt eine hohe Spannung an, wobei die untere Elektrode 25 auf einem Massepotential gehalten wird.
Bezug nehmend auf die 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 bilden 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 Motor (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 Spannungsanlegungsanschlußstiften 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 jedes piezoelektrischen Materials 8 in der nach unten gerichteten Richtung auf die entsprechende Palette 7 treiben kann.
Eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Masseanschlußstiften 25b ist in die untere Elektrode 25 eingesetzt. Eine Endseite jedes Masseanschlußstifts 25b ist mit einem Masseanschluß 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 entsprechenden Palette 7 nach oben drücken kann.
Der Vergütungsabschnitt 23 befindet sich an einem Ort, an dem eine Vergütungsoperation bezüglich jedes piezoelektrischen 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 Vergütungsabschnitts 23 in dem temperaturkonstanten Bad 4 ist es möglich, eine Vergütungsoperation jedes piezoelektrischen Materials 8 mit einer einheitlichen Temperatur durchzuführen, so daß es nicht notwendig ist, die Temperatur auf die Temperatur zu erhöhen, die für die Vergütungsoperation notwendig ist. Deshalb kann die Vergütungsoperation in einem kurzen Zeitraum ausgeführt werden.
Der Transportmechanismus 5 wird durch ein Wickeln des Kettenriemens 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 Kettenriemens 32 mit einer benötigten Geschwindigkeit. Hier stoppt das antreibende Rad 30 das Antreiben des Kettenriemens 32 an dem Temperaturerhöhungsabschnitt 3, dem Temperaturkonstanzeinstellungsabschnitt 21, dem Polarisierungsabschnitt 22 und dem Vergütungsabschnitt 23 in dem temperaturkonstanten 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 Ausgangsschnittstelle. Der Steuerungsabschnitt 6 ist derart aufgebaut, um den Temperaturerhöhungsabschnitt 3, das temperaturkonstante Bad 4 und den Transportmechanismus 5 zu steuern. Beim Steuern 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 temperaturkonstanten Bades 4 steuert er das Blasen von Heißgas, steuert die Öffnungs- und Verschluß-Schließelemente 19 und 20, die jeweils an dem Palette-7-Transporteingang und dem Palette-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 Polarisierungsabschnitts 22. Beim Steuern des Transportmechanismus 5 wird die Antriebsoperation des antreibenden Rades 30 gesteuert.
Im folgenden wird eine Beschreibung der Operation der Polarisierungsvorrichtung Bezug nehmend auf 5 gegeben.
Der Steuerungsabschnitt 6 bewirkt die Operation des Nahinfrarotstrahlenheizelements 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 geschickt wird.
Wenn eine Palette 7 in den Temperaturerhöhungsabschnitt 3 geschickt wird, stoppt der Steuerungsabschnitt 6 das antreibende Rad 30, um den Transport der Palette 7 für z.B. 400 Sekunden zu stoppen. Zusätzlich steuert der Steuerungsabschnitt 6 den Aufwärts- und Abwärtsbewegungsmechanismus 18, um die Heizplatte 11 nach oben zu bewegen. Dies bewirkt, 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 Kontakt mit den hinteren Oberflächen der entsprechenden piezoelektrischen Materialien 8 kommen, die durch die entsprechende Palette 7 gehalten werden. Auf diese Weise werden in dem Temperaturerhöhungsabschnitt 3 die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche jedes piezoelektrischen Materials 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 antreibende 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 Temperaturkonstanzeinstellungsabschnitt 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 stoppen, so daß die piezoelektrischen Materialien 8 auf der Palette 7 in dem Temperaturkonstanzeinstellungsabschnitt 21 einer Temperaturkonstanzeinstellungsoperation unterzogen werden. Dies bewirkt, daß die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien 8 bei der Steuerungstemperatur von z.B. 203 °C konstant werden.
Wenn die Temperaturkonstanzeinstellungsoperation abgeschlossen ist, beginnt der Steuerungsabschnitt 6 wieder mit dem Antreiben des antreibenden Rades 30, so daß die Palette 7 den Polarisierungsabschnitt 22 erreicht. Bevor die Palette 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 untere Polarisierungselektrode 24 und 25 nicht in dem Transportweg ist. Wenn diese Palette 7 den Polarisierungsabschnitt 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 Polarisierungselektrode 24 und 25 nach unten in Richtung des Transportweges zu senken. Dies bewirkt, daß die Anschlußstifte 24b und die Anschlußstifte 25b der entsprechenden Polarisierungselektroden 24 und 25 in Kontakt mit den piezoelektrischen Elektroden auf beiden Oberflächen jedes piezoelektrischen Materials 8 kommen, das an dem Polarisierungsabschnitt 22 durch die Palette 7 gehalten wird. In diesem Kontaktzustand bewirkt 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 Polarisierungselektrode 25 jedes piezoelektrische Material 8 auf der Palette 7 an dem Polarisierungsabschnitt 22 ein wenig nach oben angehoben, so daß jedes derselben außer Kontakt mit der Palette 7 gebracht wird. Deshalb wird während der Polarisierung eine Kriechentladung, die als ein Ergebnis des Anlegens einer hohen Spannung von der oberen Polarisierungselektrode 24 erzeugt wird, in Richtung der unteren Polarisierungselektrode 25 erzeugt, wird jedoch nicht entlang der Palette 7 erzeugt, wodurch diese Struktur vorzuziehen ist. Die Palette 7 steht in Kontakt mit dem Kettenriemen 32 und ist mit einer Masseseite verbunden, die sich von der Masse der unteren Polarisierungselektrode 25 unterscheidet, da, wenn die Kriechentladung in Richtung der Masse der Vorrichtung erzeugt wird, die Vorrichtung defekt oder dergleichen werden 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 erreicht. Dann stoppt der Steuerungsabschnitt 6, wenn die Palette 7 den Vergütungsabschnitt 3 erreicht hat, das antreibende Rad 30, um den Transport der Palette 7 für z.B. 400 Sekunden zu stoppen, so daß eine Vergütungsoperation bezüglich 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 Steuerungsabschnitt 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 piezoelektrischen Materialien 8 durch den Temperaturerhöhungsabschnitt 3 auf die Temperatur erhöht werden, die zur Polarisierung 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 Materials 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 eingestellt sind, kann eine Polarisierung bezüglich jedes piezoelektrischen Materials 8 an dem Polarisierungsabschnitt 22 in dem temperaturkonstanten Bad 4 durchgeführt werden. Deshalb 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 Temperaturerhöhungsabschnitt 3 die Temperaturen der piezoelektrischen 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 Polarisierung an dem Polarisierungsabschnitt 22 durchzuführen, und die Zeit steuert, die benötigt wird, um eine Vergütungsoperation an dem Vergütungsabschnitt 23 durchzuführen, so daß diese Zeiten alle gleich sind, z.B. 400 Sekunden, wie in 5 gezeigt ist. Selbst wenn der Temperaturanstieg 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 beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, so daß zahlreiche andere 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 Temperaturkonstanzeinstellungsabschnitt 21, dem Polarisierungsabschnitt 22 und dem Vergütungsabschnitt 23 in dem temperaturkonstanten Bad 4 die Stationen durch gleiche Abstände voneinander getrennt. Deshalb kann, wenn eine der Paletten 7 nicht an einer 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 Kettenriemen können ebenfalls verwendet werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Temperaturen der piezoelektrischen Materialien, da die Temperaturen derselben in dem Temperaturerhöhungsabschnitt auf die Temperatur angehoben werden, die zur Polarisierung benötigt werden, wenn die piezoelektrischen Materialien in dem temperaturkonstanten Bad plaziert sind, nahe der Einstellungstemperatur im Inneren des temperaturkonstanten Bades eingestellt. Deshalb wird verglichen mit dem Fall, in dem piezoelektrische Materialien auf Raumtemperatur in das temperaturkonstante 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 Materialien 8 in dem temperaturkonstanten Bad 4 mit großer Genauigkeit 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 temperaturkonstanten Bad durchgeführt werden. Als ein Ergebnis kann die Polarisierung der piezoelektrischen Materialien mit großer Genauigkeit in einer kurzen Zeit ausgeführt werden.

Claims

Polarisierungsvorrichtung (1) zum Polarisieren eines piezoelektrischen Materials (8), das zwei Oberflächen aufweist, in einer Gasatmosphäre, wobei die Polarisierungsvorrichtung 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 eine Kammer (4), in der eine Gasatmosphäre erzeugbar ist, die auf der benötigten Temperatur gehalten wird, wobei die Kammer (4) einen Polarisierungsabschnitt (22) zum Polarisieren des piezoelektrischen Materials (8), während die Temperatur des piezoelektrischen Materials auf der benötigten Temperatur gehalten wird, umfaßt, wobei der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) außerhalb der Kammer (4) vorgesehen ist.
Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Kammer (4) ferner einen Alterungsabschnitt (23) zum Durchführen einer Alterungsoperation des piezoelektrischen Materials (8) aufweist, das durch den Polarisierungsabschnitt (22) polarisiert wurde.
Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) konfiguriert und angeordnet ist, um beide Oberflächen des piezoelektrischen Materials (8) zu erwärmen.
Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) eine Strahlungserwärmungseinrichtung zum Erwärmen einer der Oberflä chen des piezoelektrischen Materials (8) durch Wärmestrahlung umfaßt.
Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) eine Einrichtung zum direkten Erwärmen einer der Oberflächen des piezoelektrischen Materials (8) umfaßt.
Polarisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner folgende Merkmale aufweist: einen Transportmechanismus (5) zum Transportieren des piezoelektrischen Materials von dem Temperaturerhöhungsabschnitt (3) zu der Kammer (4); und einen Steuerungsabschnitt (6), der den Transport des Transportmechanismus (5) steuert.
Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der der Steuerungsabschnitt (6) zumindest eine der folgenden Zeiten steuert: Zeit zum Erhöhen der Temperatur des piezoelektrischen Materials (8) durch den Temperaturerhöhungsabschnitt (3); Zeit zum Einstellen der Temperatur des piezoelektrischen Materials auf eine konstante Temperatur in der Kammer (4); Zeit zum Polarisieren des piezoelektrischen Materials (8) durch den Polarisierungsabschnitt (22); und Zeit zum Durchführen einer Alterungsoperation, wobei die Kammer (4) ferner einen Alterungsabschnitt (23) zum Durchführen einer Alterungsope ration des piezoelektrischen Materials aufweist, das durch den Polarisierungsabschnitt (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.
Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der der Steuerungsabschnitt (6) die Zeit jeder Operation steuert, um im wesentlichen gleich zu sein.
Polarisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, die ferner einen Träger zum Aufnehmen des piezoelektrischen Materials (8) aufweist, wobei der Transportmechanismus (5) den Träger transportiert.
Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der der Träger eine Palette (7), die eine untere Wand, eine Ausnehmung zum Halten des piezoelektrischen Materials und ein Durchgangsloch (13) in der unteren Wand umfasst, 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 Wärmeübertragungskontaktoberfläche (15) umfaßt, wobei der Wärmeübertragungsvorsprung konfiguriert und angeordnet ist, um in das Durchgangsloch (13) der Palette (7) eingesetzt zu werden, und um durch das Durchgangsloch mit einer unteren Oberfläche des piezoelektrischen Materials (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.
Polarisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der die Einrichtung zum direkten Erwärmen eine Heizplatte (11) aufweist, wobei die Heizplatte Wärmeübertragungsvorsprünge und eine Wärmeübertragungskontaktoberfläche (15) umfaßt.
Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen Materials (8) in einer Gasatmosphäre, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erhöhen der Temperatur des piezoelektrischen Materials (8) auf eine Temperatur, die benötigt wird, um das piezoelektrische Material zu polarisieren, in einem Temperaturerhöhungsabschnitt (3); und Polarisieren des piezoelektrischen Materials durch Plazieren des piezoelektrischen Materials in einer Kammer (4), in der eine Gasatmosphäre herrscht, deren Temperatur auf der benötigten Temperatur beibehalten wird, wobei der Temperaturerhöhungsabschnitt (3) außerhalb der Kammer (4) vorgesehen ist.
Verfahren zum Polarisieren eines piezoelektrischen Materials (8) in gemäß der Gasatmosphäre Anspruch 12, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: Durchführen einer Alterungsoperation des polarisierten piezoelektrischen Materials in der gleichen Gasatmosphäre.