JP2013207091A - 圧電アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電圧の印加により伸縮する圧電アクチュエータ100であって、複数の圧電素子112および複数の圧電素子112のそれぞれの端部に当接する当接部材117〜119を直列方向に交互に積み重ねて形成された圧電アクチュエータ本体110を備え、当接は、突部114と凹部116とによりこれらの軸上の点を重心とする3点以上でなされ、当接の軸方向が伸縮方向に一致している。複数の圧電素子112が当接部材117〜119に当接して直列に設けられているため、外力に対する脆さを改善し耐力を向上させることができる。
【選択図】図1
Description
前記凹部は、円錐状穴として形成されていることを特徴としている。これにより、凸部と凹部とを適正な位置で当接させやすい。その結果、圧電素子と当接部材とを適切な位置で積み重ねるとともに、外力を受けたときの耐力を向上させることができる。また、圧電素子の伸縮方向への変位を先端まで十分に伝えることができる。
(圧電アクチュエータの構成)
図1は、圧電アクチュエータ100を示す側断面図である。圧電アクチュエータ100は、電圧の印加により伸縮し、電圧に応じて先端が変位するものであり、たとえばポジショナ(位置決め装置)、マスフローコントローラ等に用いられる。図1に示すように、圧電アクチュエータ100は、圧電アクチュエータ本体110、キャップ120および座130を備えている。
次に、上記のように構成された圧電アクチュエータ100の製造方法を説明する。図3(a)〜(d)は、本発明の圧電アクチュエータ100の製造工程の各場面を示す断面図である。まず、圧電素子112、当接部材117〜119、キャップ120および座130を準備する。圧電素子112は、所定個数の圧電体113を積層方向の端面で接着して直列に連結(多連化)し、両端に凸部114を設けて、分極処理して作製する。
上記の実施形態では、圧電アクチュエータ本体110は、2つの圧電素子112を備えているが、3つ以上の圧電素子により構成されていてもよい。図4は、圧電アクチュエータ本体210の一例を示す断面図である。
上記の実施形態では、当接部材117〜119の凹部116が、円錐穴により形成されているが、凹部は中心軸を有し底部に向かって狭くなる形状であれば円錐穴以外の形状に形成されていてもよい。
上記の実施形態では、圧電素子112の凸部114が球状に形成されているが、凸部は球状以外の形状に形成されていてもよい。図8は、圧電素子の一例を示す側面図である。図8に示すように、圧電素子612は、その両端部に楕円体状の凸部614を有している。このような楕円体状の凸部614であっても、当接部材117〜119の凹部116の円錐穴の側面上の円の位置で凸部614を当接させることができる。凸部は、上記のように圧電素子612の中心軸上の点を重心とする形状とすることが好ましい。
上記の実施形態では、圧電素子112に凸部114が設けられており、当接部材117〜119に凹部116が設けられているが、圧電素子112に凹部116が設けられ、当接部材117〜119に凸部114が設けられていてもよい。この場合には、当接部をキャップ120の内壁面で拘束するのが難しいが、連係用の当接部材を球とすればよく、製造が容易になる利点が得られる可能性がある。なお、上記のような場合と比べ、球状の凸部114を有する圧電素子112や円錐穴の凹部116を有する当接部材117〜119は作製しやすいと考えられる。
なお、突起無しの複数の圧電素子と嵌合する当接部材を直列に連結して圧電アクチュエータ本体を構成する構造も考えられる。この場合、不良品の圧電焼成体があったときに損失を抑え、圧電アクチュエータ全体の反り量を低減することができる。しかし、当接部材の側の凹部に寸法公差が必要となり、また圧電素子の底面積もばらつき、圧電素子が凹部に入らなかったり、角が欠けたりする可能性が生じる。当接を上記のように凸部114と凹部116とにより行なうことで、このような問題を防止することができる。
110 圧電アクチュエータ本体
112 圧電素子
113 圧電体
114 凸部
116 凹部
117〜119 当接部材
120 キャップ
125 球状突起
128 ベローズ
130 座
210 圧電アクチュエータ本体
212 圧電素子
318、418、518 当接部材
316、416、516 凹部
612 圧電素子
614 凸部
Claims (6)
- 電圧の印加により伸縮する圧電アクチュエータであって、
複数の圧電素子および前記複数の圧電素子のそれぞれの端部に当接する当接部材を直列方向に交互に積み重ねて形成された圧電アクチュエータ本体を備え、
前記当接は、凸部と凹部とによる当接の軸上の点を重心とする3点以上でなされ、前記当接の軸方向が伸縮方向に一致していることを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 前記凸部は、球状突起として形成され、
前記凹部は、円錐状穴として形成されていることを特徴とする請求項1記載の圧電アクチュエータ。 - 前記圧電素子は、両端に前記凸部を有し、
前記当接部材は、少なくとも一方の主面に前記凹部を有することを特徴とする請求項1または請求項2記載の圧電アクチュエータ。 - 前記当接部材は、前記圧電素子の伸縮方向に垂直な方向への移動が拘束されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
- 前記圧電素子は、圧電層と内部電極とが交互に積層された圧電体を直列に多連化して形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
- 請求項1から請求項5のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法であって、
キャップ内に前記複数の圧電素子および当接部材を交互に挿入して積み重ねる工程と、
前記キャップと座とを固着する工程と、を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
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