JP2017118760A - Resistance detection circuit and piezoelectric actuator having the same - Google Patents

Resistance detection circuit and piezoelectric actuator having the same Download PDF

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Kiyoto Shibata
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resistance detection circuit and piezoelectric actuator having the same, capable of grasping deterioration degree of a piezoelectric element and determining whether or not the piezoelectric element should be replaced according to a confirmation result.SOLUTION: A resistance detection circuit 125, detecting a resistance value of a piezoelectric element 110, includes: a resistance element 126 connected in series to the piezoelectric element 110 outputting a displacement against an applied voltage; and a detection terminal 128 for detecting a voltage applied to the resistance element 126. A resistance value of the piezoelectric element 110 can be detected from a voltage applied to the piezoelectric element 110 and a voltage applied to the resistance element 126.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、圧電素子の抵抗値を検出する抵抗検出回路およびこれを備えた圧電アクチュエータに関する。   The present invention relates to a resistance detection circuit that detects a resistance value of a piezoelectric element and a piezoelectric actuator including the resistance detection circuit.

従来、耐久性が求められる圧電アクチュエータでは、金属のケースに圧電素子を封止し、外部の水分等の影響をなくしたものがある。例えば、特許文献１記載の圧電アクチュエータは、キャップとベースとが封止接合されてなる筐体に圧電アクチュエータ素子が内包され、この圧電アクチュエータ素子に接続されたリード端子が筐体外に引き出されて構成されている。   Conventionally, there are piezoelectric actuators that require durability, in which a piezoelectric element is sealed in a metal case to eliminate the influence of external moisture and the like. For example, the piezoelectric actuator described in Patent Document 1 is configured such that a piezoelectric actuator element is included in a casing in which a cap and a base are sealed and joined, and lead terminals connected to the piezoelectric actuator element are drawn out of the casing. Has been.

特開２００４−００６６０１号公報JP 2004-006601 A

しかしながら、圧電アクチュエータという製品の機能上、変位を伝えるのに圧電素子が伸縮することが前提である。したがって、圧電素子内に生じる機械的なひずみ等で材料であるセラミックの絶縁が劣化し、絶縁破壊によって寿命が尽きるのを完全に防ぐことはできない。   However, the function of the piezoelectric actuator is based on the premise that the piezoelectric element expands and contracts to transmit the displacement. Therefore, it is not possible to completely prevent the life of the ceramic, which is a material, from being deteriorated due to mechanical strain or the like generated in the piezoelectric element and ending the life due to dielectric breakdown.

そして、このような圧電アクチュエータは産業機械の部品として使用されることも多い。その場合には一個の圧電アクチュエータが故障すると、装置が停止し、ひいては装置の関係する生産ラインが停止することで、大きな経済的、環境的な損失にもつながりかねない。   Such piezoelectric actuators are often used as parts of industrial machines. In that case, if one piezoelectric actuator fails, the apparatus is stopped, and as a result, the production line related to the apparatus is stopped, which may lead to a great economic and environmental loss.

定期的なメンテナンス・交換による対応も考えられるが、圧電アクチュエータは使用環境や駆動条件により耐久性が変わるため、事前の寿命予測は困難である。よって、故障を完全に防いだり、事前に計画を立てたりすることはできなくとも、事前に故障が近いことを示すサインが得られれば、定期メンテナンスで故障が近い部品を交換することが可能となる。そして、突然の故障を防ぎ設備の稼働率を上げることも可能となる。   Although it is conceivable to deal with regular maintenance and replacement, it is difficult to predict the life in advance because the durability of the piezoelectric actuator changes depending on the usage environment and driving conditions. Therefore, even if the failure cannot be completely prevented or planned in advance, if a sign indicating that the failure is close is obtained in advance, it is possible to replace parts that are close to failure in regular maintenance. Become. It is also possible to prevent a sudden failure and increase the operating rate of the equipment.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子の劣化の程度を把握でき、確認結果に応じて圧電素子を交換するか否かを決めることができる抵抗検出回路およびこれを備えた圧電アクチュエータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a resistance detection circuit capable of grasping the degree of deterioration of a piezoelectric element and deciding whether or not to replace the piezoelectric element according to a confirmation result. An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator provided with

（１）上記の目的を達成するため、本発明の抵抗検出回路は、圧電素子の抵抗値を検出する抵抗検出回路であって、印加電圧に対して変位を出力する圧電素子に直列に接続された抵抗素子と、前記抵抗素子にかかる電圧を検出する検出用端子と、を備え、前記圧電素子への印加電圧および前記抵抗素子にかかる電圧から前記圧電素子の抵抗値を検出可能にすることを特徴としている。   (1) In order to achieve the above object, a resistance detection circuit of the present invention is a resistance detection circuit for detecting a resistance value of a piezoelectric element, and is connected in series to a piezoelectric element that outputs a displacement with respect to an applied voltage. A resistance terminal and a detection terminal for detecting a voltage applied to the resistance element, wherein the resistance value of the piezoelectric element can be detected from the voltage applied to the piezoelectric element and the voltage applied to the resistance element. It is a feature.

これにより、圧電素子の抵抗値を確認することで、その劣化の程度を把握することができ、確認結果に応じて圧電素子を交換するか否かを決めることができる。したがって、駆動中に圧電素子の絶縁抵抗を検出でき、事前に劣化を把握し、定期メンテナンス時に交換することもできる。その結果、圧電素子の突然の故障を防ぎ、これを使用した設備の稼働率を向上できる。   Thereby, by confirming the resistance value of the piezoelectric element, the degree of deterioration can be grasped, and it can be determined whether or not to replace the piezoelectric element according to the confirmation result. Therefore, it is possible to detect the insulation resistance of the piezoelectric element during driving, grasp the deterioration in advance, and replace it during regular maintenance. As a result, sudden failure of the piezoelectric element can be prevented, and the operating rate of equipment using this can be improved.

（２）また、本発明の抵抗検出回路は、前記圧電素子を備える圧電アクチュエータに対して外付けで接続され、前記圧電素子に電圧を印加する端子のうちＧＮＤ側の端子に、前記抵抗素子および前記検出用端子が接続されることを特徴としている。これにより、従来の圧電アクチュエータに抵抗検出回路を外付けし、圧電アクチュエータの寿命を確認することができる。   (2) Further, the resistance detection circuit of the present invention is externally connected to a piezoelectric actuator including the piezoelectric element, and the resistance element and the terminal on the GND side among terminals for applying a voltage to the piezoelectric element The detection terminal is connected. Thereby, a resistance detection circuit is externally attached to the conventional piezoelectric actuator, and the life of the piezoelectric actuator can be confirmed.

（３）また、本発明の圧電アクチュエータは、前記圧電素子と、（１）記載の抵抗検出回路と、前記圧電素子を収容するキャップと、前記キャップの開口端に接合して封止する座と、を備え、前記キャップ内部に前記抵抗素子を配置し、前記検出用端子を前記座に設けたことを特徴としている。これにより、抵抗検出回路を内蔵した圧電アクチュエータにおいて、検出用端子を用いて圧電素子の絶縁抵抗を確認できる。   (3) Moreover, the piezoelectric actuator of the present invention includes the piezoelectric element, the resistance detection circuit according to (1), a cap that accommodates the piezoelectric element, and a seat that is bonded and sealed to the opening end of the cap. The resistance element is arranged inside the cap, and the detection terminal is provided on the seat. Thereby, in the piezoelectric actuator incorporating the resistance detection circuit, the insulation resistance of the piezoelectric element can be confirmed using the detection terminal.

本発明によれば、圧電素子の劣化の程度を把握でき、確認結果に応じて圧電素子を交換するか否かを決めることができる。   According to the present invention, the degree of deterioration of the piezoelectric element can be grasped, and it can be determined whether or not to replace the piezoelectric element according to the confirmation result.

（ａ）、（ｂ）それぞれ本発明の圧電アクチュエータの側断面ならびに圧電アクチュエータ本体および座を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the side cross section of the piezoelectric actuator of this invention, and a piezoelectric actuator main body and a seat, respectively. 圧電素子の側断面図である。It is a sectional side view of a piezoelectric element. 第１実施形態の抵抗検出回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the resistance detection circuit of 1st Embodiment. 第２実施形態の抵抗検出回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the resistance detection circuit of 2nd Embodiment.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the respective drawings, and duplicate descriptions are omitted.

［第１の実施形態］
（圧電アクチュエータの構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ圧電アクチュエータ１００を示す側断面図ならびに圧電アクチュエータ本体１０５および座１４０を示す斜視図である。 [First Embodiment]
(Configuration of piezoelectric actuator)
1A and 1B are a side sectional view showing the piezoelectric actuator 100 and a perspective view showing the piezoelectric actuator main body 105 and the seat 140, respectively.

圧電アクチュエータ１００は、圧電アクチュエータ本体１０５、抵抗検出回路１２５、座１４０、駆動用の端子１２４、１２９、検出用端子１２８、キャップ１６０で構成され、印加電圧により伸縮が制御される。圧電アクチュエータ１００は、例えばマスフローコントローラの弁の開閉制御部や精密位置決め装置のステージ駆動部に用いられ、その場合、被駆動体（弁、ステージ）を変位させる。   The piezoelectric actuator 100 includes a piezoelectric actuator body 105, a resistance detection circuit 125, a seat 140, driving terminals 124 and 129, a detection terminal 128, and a cap 160, and expansion and contraction is controlled by an applied voltage. The piezoelectric actuator 100 is used in, for example, a valve opening / closing control unit of a mass flow controller or a stage driving unit of a precision positioning device, and in this case, a driven body (valve, stage) is displaced.

圧電アクチュエータ本体１０５は、一対のリード線１２０を介して一対の外部電極に電圧が印加されたとき、各圧電素子１１０が伸縮することで先端が変位する。駆動用の端子１２４、１２９は、圧電アクチュエータ本体１０５のリード線１２０に接続されており、印加電圧をリード線１２０に伝える。   When a voltage is applied to the pair of external electrodes via the pair of lead wires 120, the piezoelectric actuator body 105 is displaced by the expansion and contraction of each piezoelectric element 110. The driving terminals 124 and 129 are connected to the lead wire 120 of the piezoelectric actuator body 105 and transmit the applied voltage to the lead wire 120.

座１４０は、圧電アクチュエータ本体１０５の端部に接着され、圧電アクチュエータ本体１０５を支持している。そして、座１４０側の端部を固定された圧電アクチュエータ本体１０５の伸縮により先端側の半球１３０が変位する。   The seat 140 is bonded to the end of the piezoelectric actuator body 105 and supports the piezoelectric actuator body 105. Then, the hemisphere 130 on the distal end side is displaced by the expansion and contraction of the piezoelectric actuator main body 105 to which the end portion on the seat 140 side is fixed.

キャップ１６０は、有底で開口端を有する円筒形状を有し、金属で形成されている。キャップ１６０は、圧電アクチュエータ本体１０５を積層方向に圧縮しつつ内部に収容し、座１４０にその開口端が接合され、キャップ１６０内部を封止している。圧電アクチュエータ本体１０５がキャップ１６０に収容され、座１４０との間に封止されることで、圧電アクチュエータ１００が保護され、耐久性が向上する。   The cap 160 has a cylindrical shape with a bottom and an open end, and is made of metal. The cap 160 accommodates the piezoelectric actuator body 105 while compressing the piezoelectric actuator main body 105 in the stacking direction, and the opening end is joined to the seat 140 to seal the inside of the cap 160. The piezoelectric actuator main body 105 is accommodated in the cap 160 and sealed between the seat 140, so that the piezoelectric actuator 100 is protected and durability is improved.

一方、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電アクチュエータ１００は、キャップ１６０内部に抵抗素子１２６を配置し、検出用端子１２８を座１４０に設けている。これにより、抵抗検出回路１２５を内蔵した圧電アクチュエータ１００において、検出用端子１２８を用いて圧電素子１１０の絶縁抵抗を確認できる。抵抗検出回路１２５の詳細は後述する。   On the other hand, as shown in FIGS. 1A and 1B, the piezoelectric actuator 100 has a resistance element 126 disposed inside a cap 160 and a detection terminal 128 provided on a seat 140. Thereby, in the piezoelectric actuator 100 incorporating the resistance detection circuit 125, the insulation resistance of the piezoelectric element 110 can be confirmed using the detection terminal 128. Details of the resistance detection circuit 125 will be described later.

キャップ１６０は、ドーム形状の部分に半球１３０が当接するダイヤフラムを有する。キャップ１６０の直管部分は、キャップ１６０の中央から底部にかけて円筒に形成されている。キャップの先端部分には、ドーム形状を有するダイヤフラムが形成されている。キャップ１６０は、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のばね性に優れている材質が望ましい。   The cap 160 has a diaphragm in which the hemisphere 130 contacts the dome-shaped portion. The straight pipe portion of the cap 160 is formed into a cylinder from the center to the bottom of the cap 160. A dome-shaped diaphragm is formed at the tip of the cap. The cap 160 is preferably made of a material having excellent spring properties such as SUS316, SUS316L.

上記のように、座１４０が基台に固定され、圧電アクチュエータ本体１０５の一方の端部が座１４０で支持されている。そして、キャップ１６０の先端が被駆動体に接することで、圧電アクチュエータ１００から被駆動体に変位が伝わる。   As described above, the seat 140 is fixed to the base, and one end of the piezoelectric actuator body 105 is supported by the seat 140. Then, when the tip of the cap 160 is in contact with the driven body, the displacement is transmitted from the piezoelectric actuator 100 to the driven body.

（圧電アクチュエータ本体）
圧電アクチュエータ本体１０５は、圧電素子１１０、接着層、リード線１２０および半球１３０で構成されている。圧電アクチュエータ本体１０５を構成する複数の圧電素子１１０は、直列に配置され、接着層により接着されている。接着層は、硬化した接着剤により圧電素子１１０同士を端面で接着している。複数の圧電素子１１０が接着されることで大きい変位量を確保できる。なお、直列とは、圧電素子１１０内の圧電層および内部電極の積層方向を意味する。 (Piezoelectric actuator body)
The piezoelectric actuator body 105 includes a piezoelectric element 110, an adhesive layer, a lead wire 120, and a hemisphere 130. The plurality of piezoelectric elements 110 constituting the piezoelectric actuator main body 105 are arranged in series and bonded by an adhesive layer. The adhesive layer adheres the piezoelectric elements 110 to each other at the end surfaces with a cured adhesive. A large amount of displacement can be secured by bonding the plurality of piezoelectric elements 110. In addition, the series means the stacking direction of the piezoelectric layer and the internal electrode in the piezoelectric element 110.

リード線１２０は、駆動用の端子１２４、１２９と各圧電素子１１０の外部電極１１７とを接続している。なお、図１（ａ）で示す側面とは反対側でも同様に接続がなされている。リード線１２０は、リード線１２０に生じる応力を緩和できるように圧電素子１１０の端面付近で半円の円弧状に形成されている。   The lead wire 120 connects the driving terminals 124 and 129 and the external electrode 117 of each piezoelectric element 110. In addition, the connection is similarly made on the side opposite to the side surface shown in FIG. The lead wire 120 is formed in a semicircular arc shape in the vicinity of the end face of the piezoelectric element 110 so as to relieve stress generated in the lead wire 120.

半球１３０は、無機材料で形成され、圧電アクチュエータ本体１０５の被駆動体へ変位を伝える先端側に設けられている。半球１３０と圧電アクチュエータ本体１０５とは強固に接着されており、半球１３０はキャップ１６０のドーム形状の内側部分に接する。   The hemisphere 130 is formed of an inorganic material, and is provided on the distal end side that transmits displacement to the driven body of the piezoelectric actuator main body 105. The hemisphere 130 and the piezoelectric actuator body 105 are firmly bonded, and the hemisphere 130 contacts the dome-shaped inner portion of the cap 160.

（圧電素子）
図２は、圧電素子１１０の側断面図である。圧電素子１１０は、印加電圧に対して変位を出力し、圧電層１１３、内部電極１１４、１１５および外部電極１１６、１１７を有している。圧電素子１１０は、圧電層１１３と内部電極１１４、１１５とが交互に積層されている。また、圧電素子１１０の側面において、外部電極１１６、１１７は内部電極１１４、１１５に接続されている。圧電層は、例えばＰＺＴ、チタン酸バリウム等の圧電材料で構成されている。電極材料には、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ等が用いられている。 (Piezoelectric element)
FIG. 2 is a side sectional view of the piezoelectric element 110. The piezoelectric element 110 outputs a displacement with respect to an applied voltage, and includes a piezoelectric layer 113, internal electrodes 114 and 115, and external electrodes 116 and 117. In the piezoelectric element 110, piezoelectric layers 113 and internal electrodes 114 and 115 are alternately stacked. On the side surface of the piezoelectric element 110, the external electrodes 116 and 117 are connected to the internal electrodes 114 and 115. The piezoelectric layer is made of a piezoelectric material such as PZT or barium titanate. As the electrode material, Ag, Ag-Pd, or the like is used.

（抵抗検出回路）
図３は、内蔵型の抵抗検出回路１２５を示す回路図である。抵抗検出回路１２５は、抵抗素子１２６および検出用端子１２８を備えており、圧電素子１１０の抵抗値を検出する。図３に示すように、圧電アクチュエータ１００は、圧電素子１１０、抵抗素子１２６、印加電圧の入力側の端子１２４、抵抗の検出用端子１２８、印加電圧のＧＮＤ側の端子１２９を有しており、抵抗検出回路１２５を内蔵している。なお、図３の例において、圧電素子１１０は、多連化された複数の圧電素子１１０も含んで圧電素子を代表している。 (Resistance detection circuit)
FIG. 3 is a circuit diagram showing the built-in resistance detection circuit 125. The resistance detection circuit 125 includes a resistance element 126 and a detection terminal 128 and detects the resistance value of the piezoelectric element 110. As shown in FIG. 3, the piezoelectric actuator 100 has a piezoelectric element 110, a resistance element 126, a terminal 124 on the input side of the applied voltage, a terminal 128 for detecting the resistance, and a terminal 129 on the GND side of the applied voltage. A resistance detection circuit 125 is incorporated. In the example of FIG. 3, the piezoelectric element 110 represents a piezoelectric element including a plurality of piezoelectric elements 110 that are connected in series.

図３に示す回路では、駆動電源回路３００が駆動用の端子１２４に接続され、端子１２４を介して駆動電圧Ｖ０が、圧電素子１１０に印加されている。駆動電源回路３００は、駆動電圧の検出器も兼ねており、駆動電圧Ｖ０を検出している。   In the circuit shown in FIG. 3, the drive power supply circuit 300 is connected to the drive terminal 124, and the drive voltage V <b> 0 is applied to the piezoelectric element 110 via the terminal 124. The drive power supply circuit 300 also serves as a drive voltage detector and detects the drive voltage V0.

一方、抵抗素子１２６は、圧電素子１１０に直列に接続され、抵抗素子１２６の他端には、ＧＮＤ側の端子１２９が設けられている。圧電素子１１０と抵抗素子１２６との間には検出用端子１２８が設けられ、検出用端子１２８には、検出器４００が接続され、抵抗素子１２６にかかる電圧を検出している。従来の圧電アクチュエータには２つの駆動電圧を入力するための端子１２４、１２９があるが、圧電アクチュエータ１００では、圧電素子１１０の絶縁抵抗を検出するため、上記２個に加え検出用端子１２８が１個以上設けられている。したがって、圧電アクチュエータ１００は、合計３個以上の端子を有する。   On the other hand, the resistance element 126 is connected in series to the piezoelectric element 110, and a terminal 129 on the GND side is provided at the other end of the resistance element 126. A detection terminal 128 is provided between the piezoelectric element 110 and the resistance element 126, and a detector 400 is connected to the detection terminal 128 to detect a voltage applied to the resistance element 126. The conventional piezoelectric actuator has terminals 124 and 129 for inputting two drive voltages. In the piezoelectric actuator 100, in order to detect the insulation resistance of the piezoelectric element 110, in addition to the above two, a detection terminal 128 is one. There are more than one. Therefore, the piezoelectric actuator 100 has a total of three or more terminals.

このように抵抗検出回路１２５が設けられていることで、圧電素子１１０への印加電圧および抵抗素子１２６にかかる電圧が分かり、これらと抵抗素子１２６の既知の抵抗値から圧電素子１１０の抵抗値が検出可能となる。   By providing the resistance detection circuit 125 in this manner, the voltage applied to the piezoelectric element 110 and the voltage applied to the resistance element 126 can be known, and the resistance value of the piezoelectric element 110 can be determined from these and the known resistance value of the resistance element 126. It can be detected.

すなわち、図３に示す回路における、駆動電圧Ｖ０、抵抗素子１２６の抵抗値Ｒ１、検出用端子１２８の検出電圧Ｖ１を用いて、圧電素子１１０の抵抗値＝Ｒ１×Ｖ０／Ｖ１が得られる。   That is, in the circuit shown in FIG. 3, the resistance value of the piezoelectric element 110 = R1 × V0 / V1 is obtained using the drive voltage V0, the resistance value R1 of the resistance element 126, and the detection voltage V1 of the detection terminal 128.

これにより、圧電素子１１０の抵抗値を確認して、その劣化の程度を把握することができ、確認結果に応じて圧電素子１１０を交換するか否かを決めることができる。したがって、駆動中に圧電素子１１０の絶縁抵抗を検出でき、事前に劣化を把握し、定期メンテナンス時に交換することもできる。その結果、圧電素子１１０の突然の故障を防ぎ、圧電素子１１０を使用した設備の稼働率を向上できる。   Thereby, the resistance value of the piezoelectric element 110 can be confirmed, the degree of deterioration thereof can be grasped, and it can be determined whether or not to replace the piezoelectric element 110 according to the confirmation result. Therefore, it is possible to detect the insulation resistance of the piezoelectric element 110 during driving, grasp the deterioration in advance, and replace it during regular maintenance. As a result, the sudden failure of the piezoelectric element 110 can be prevented, and the operating rate of equipment using the piezoelectric element 110 can be improved.

例えば、圧電素子１１０に絶縁破壊が起こる抵抗値が１０６Ωとする。その場合に、当初１０１０Ωあった抵抗値が１０８Ωまで低下したところで、圧電アクチュエータを交換する決まりにすれば突然の故障を防止できる。そのような場合に、例えば、抵抗素子１２６として、１〜１０ＫΩの固定抵抗の素子を用いることができる。このような抵抗検出回路１２５の応用は、特に管封止され高耐久が要求される圧電アクチュエータに適している。 For example, the resistance value at which dielectric breakdown occurs in the piezoelectric element 110 is 10 6 Ω. In that case, when the resistance value, which originally was 10 10 Ω, has decreased to 10 8 Ω, if it is decided to replace the piezoelectric actuator, a sudden failure can be prevented. In such a case, for example, an element having a fixed resistance of 1 to 10 KΩ can be used as the resistance element 126. Such an application of the resistance detection circuit 125 is particularly suitable for a piezoelectric actuator that is sealed in a tube and requires high durability.

（圧電アクチュエータの製造方法）
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。まず、圧電層と内部電極とが交互に積層された圧電素子１１０を作製する。具体的には、圧電セラミックスのグリーンシートにＡｇやＡｇ−Ｐｄ等の電極ペーストを印刷して積層、圧着し、焼成する。次に、圧電素子１１０の側面に積層方向に沿って、内部電極に接続された外部電極１１６、１１７を形成する。圧電素子１１０の側面に電極ペーストを印刷して焼成することで外部電極１１６、１１７を形成できる。 (Method for manufacturing piezoelectric actuator)
Next, a manufacturing method of the piezoelectric actuator 100 configured as described above will be described. First, the piezoelectric element 110 in which piezoelectric layers and internal electrodes are alternately stacked is manufactured. Specifically, an electrode paste such as Ag or Ag-Pd is printed on a green sheet of piezoelectric ceramic, laminated, pressure-bonded, and fired. Next, external electrodes 116 and 117 connected to the internal electrodes are formed on the side surfaces of the piezoelectric element 110 along the stacking direction. The external electrodes 116 and 117 can be formed by printing and baking an electrode paste on the side surface of the piezoelectric element 110.

得られた複数の圧電素子１１０の積層方向の端面には、エポキシ等の接着剤を塗布して接着し、直列方向に連結する。このようにして多連化を行い、接着剤を硬化させる。そして、金属製で板状のリード線を、外部電極に固着させて、多連化した圧電アクチュエータ本体１０５を作製できる。   An end face in the stacking direction of the obtained plurality of piezoelectric elements 110 is coated and bonded with an adhesive such as epoxy and connected in series. In this way, multiple linking is performed and the adhesive is cured. Then, a plate-shaped lead wire made of metal is fixed to the external electrode, so that a multi-unit piezoelectric actuator body 105 can be manufactured.

上記の圧電アクチュエータ本体１０５を座１４０に設置し、キャップ１６０を被せて封止する。このとき、圧電アクチュエータ１００のキャップ１６０の中に封止される圧電素子１１０に、圧電素子１１０に印加される駆動電圧が圧電素子１１０と直列にかかるように抵抗素子１２６をつなぎ、圧電素子１１０と一緒にキャップ１６０内に封止する。一方、抵抗素子１２６の他端には、端子１２９が接続されている。リード線１２０は、座１４０に挿通された端子１２４、１２８に接続されている。このようにして、圧電アクチュエータ１００を作製することができる。なお、駆動用の端子１２４、１２９は、それぞれ駆動電源回路３００、検出用端子１２８は、検出器４００に電気的に接続される。   The piezoelectric actuator main body 105 is placed on the seat 140, and the cap 160 is put on and sealed. At this time, the resistance element 126 is connected to the piezoelectric element 110 sealed in the cap 160 of the piezoelectric actuator 100 so that the driving voltage applied to the piezoelectric element 110 is applied in series with the piezoelectric element 110. Seal in cap 160 together. On the other hand, a terminal 129 is connected to the other end of the resistance element 126. The lead wire 120 is connected to terminals 124 and 128 inserted through the seat 140. In this way, the piezoelectric actuator 100 can be manufactured. The drive terminals 124 and 129 are electrically connected to the drive power supply circuit 300 and the detection terminal 128 is electrically connected to the detector 400, respectively.

［第２の実施形態］
上記の実施形態では、圧電アクチュエータ１００の内部に抵抗検出回路が内蔵されているが、外付けであってもよい。図４は、外付け型の抵抗検出回路２２５を示す回路図である。 [Second Embodiment]
In the above embodiment, the resistance detection circuit is built in the piezoelectric actuator 100, but it may be externally attached. FIG. 4 is a circuit diagram showing the external resistance detection circuit 225.

図４に示すように、抵抗検出回路２２５は、圧電アクチュエータ１００ａに対して外付けで接続されている。圧電アクチュエータ１００ａは、内部に抵抗素子を有さず、駆動電圧を入力するための２つの端子しか設けられていない従来の圧電アクチュエータである。そして、圧電アクチュエータ１００ａの圧電素子１１０に電圧を印加する端子１２４、１２９ａのうちＧＮＤ側の１２９ａに、抵抗検出回路２２５が接続されている。   As shown in FIG. 4, the resistance detection circuit 225 is externally connected to the piezoelectric actuator 100a. The piezoelectric actuator 100a is a conventional piezoelectric actuator that does not have a resistance element therein and is provided with only two terminals for inputting a driving voltage. The resistance detection circuit 225 is connected to the GND side 129a of the terminals 124 and 129a for applying a voltage to the piezoelectric element 110 of the piezoelectric actuator 100a.

具体的には、抵抗検出回路２２５は、抵抗素子２２６および検出用端子２２８を有しており、圧電アクチュエータ１００ａの端子１２９ａに抵抗素子２２６および検出用端子２２８が接続されている。これにより、従来の圧電アクチュエータ１００ａに抵抗検出回路２２５を外付けし、圧電アクチュエータ１００ａの寿命を確認することができる。   Specifically, the resistance detection circuit 225 includes a resistance element 226 and a detection terminal 228, and the resistance element 226 and the detection terminal 228 are connected to the terminal 129a of the piezoelectric actuator 100a. Thereby, the resistance detection circuit 225 is externally attached to the conventional piezoelectric actuator 100a, and the lifetime of the piezoelectric actuator 100a can be confirmed.

なお、以上の実施形態は、管封止の精密位置決めの圧電アクチュエータの抵抗値を検出する回路を対象としているが、本発明はこのような実施形態に限らず、耐久性が求められる圧電アクチュエータに応用可能である。例えば、靴下編み機などに用いられ、長時間の稼動が要求される屈曲型の圧電アクチュエータに対しても応用が可能である。   The above embodiment is directed to a circuit that detects the resistance value of a piezoelectric actuator for precise positioning of a tube seal. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the piezoelectric actuator is required to have durability. Applicable. For example, the present invention can be applied to a bending type piezoelectric actuator that is used in a sock knitting machine or the like and is required to operate for a long time.

１００、１００ａ 圧電アクチュエータ
１０５ 圧電アクチュエータ本体
１１０ 圧電素子
１１３ 圧電層
１１４、１１５ 内部電極
１１６、１１７ 外部電極
１２０ リード線
１２４ 端子（＋）
１２５ 抵抗検出回路
１２６ 抵抗素子
１２８ 検出用端子（Ｔ１）
１２９ 端子（ＧＮＤ）
１２９ａ 端子（ＧＮＤ）
１３０ 半球
１４０ 座
１６０ キャップ
２２５ 抵抗検出回路
２２６ 抵抗素子
２２８ 検出用端子（Ｔ１）
３００ 駆動電源回路
４００ 検出器 100, 100a Piezoelectric actuator 105 Piezoelectric actuator body 110 Piezoelectric element 113 Piezoelectric layer 114, 115 Internal electrode 116, 117 External electrode 120 Lead wire 124 Terminal (+)
125 Resistance detection circuit 126 Resistance element 128 Detection terminal (T1)
129 terminal (GND)
129a terminal (GND)
130 Hemisphere 140 Seat 160 Cap 225 Resistance detection circuit 226 Resistance element 228 Detection terminal (T1)
300 Drive power supply circuit 400 Detector

Claims (3)

圧電素子の抵抗値を検出する抵抗検出回路であって、
印加電圧に対して変位を出力する圧電素子に直列に接続された抵抗素子と、
前記抵抗素子にかかる電圧を検出する検出用端子と、を備え、
前記圧電素子への印加電圧および前記抵抗素子にかかる電圧から前記圧電素子の抵抗値を検出可能にすることを特徴とする抵抗検出回路。 A resistance detection circuit for detecting a resistance value of a piezoelectric element,
A resistance element connected in series to a piezoelectric element that outputs displacement with respect to an applied voltage;
A detection terminal for detecting a voltage applied to the resistance element,
A resistance detection circuit, wherein a resistance value of the piezoelectric element can be detected from a voltage applied to the piezoelectric element and a voltage applied to the resistance element. 前記圧電素子を備える圧電アクチュエータに対して外付けで接続され、前記圧電素子に電圧を印加する端子のうちＧＮＤ側の端子に、前記抵抗素子および前記検出用端子が接続されることを特徴とする請求項１記載の抵抗検出回路。   The resistor element and the detection terminal are connected to a terminal on the GND side among terminals that apply a voltage to the piezoelectric element, and are connected externally to a piezoelectric actuator including the piezoelectric element. The resistance detection circuit according to claim 1. 前記圧電素子と、
請求項１記載の抵抗検出回路と、
前記圧電素子を収容するキャップと、
前記キャップの開口端に接合して封止する座と、を備え、
前記キャップの内部に前記抵抗素子を配置し、前記検出用端子を前記座に設けたことを特徴とする圧電アクチュエータ。 The piezoelectric element;
A resistance detection circuit according to claim 1;
A cap for housing the piezoelectric element;
A seat that joins and seals to the open end of the cap,
A piezoelectric actuator, wherein the resistance element is arranged inside the cap, and the detection terminal is provided on the seat.
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