JP2814607B2 - 圧電アクチュエータの特性安定化方法 - Google Patents
圧電アクチュエータの特性安定化方法Info
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- JP2814607B2 JP2814607B2 JP1236441A JP23644189A JP2814607B2 JP 2814607 B2 JP2814607 B2 JP 2814607B2 JP 1236441 A JP1236441 A JP 1236441A JP 23644189 A JP23644189 A JP 23644189A JP 2814607 B2 JP2814607 B2 JP 2814607B2
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- piezoelectric actuator
- voltage
- displacement
- piezoelectric element
- piezoelectric
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は精密位置決めに使用される圧電アクチュエー
タの特性安定化方法に関する。
タの特性安定化方法に関する。
最近、光または磁気デイスクヘッド、光学装置、精密
工作機械等の精密位置決め装置、その他の機械的駆動装
置として圧電アクチュエータが極めて有望視されてい
る。
工作機械等の精密位置決め装置、その他の機械的駆動装
置として圧電アクチュエータが極めて有望視されてい
る。
しかしながら、圧電素子特有の印加電圧に対する変位
ドリフトが問題となる。圧電素子に電圧を印加しておく
と時間と共に変位量が減少していく。そこで、従来、こ
の変位ドリフトを低減する方法として電歪素子の最大使
用電圧を零Ｖより１回以上、インパルス状に印加した
後、再度零より必要な機械的変位量に対応する設定電圧
を印加することが提案されている（特開昭62−23578
8）。また、電流電圧に交流減衰電圧を重畳して圧電素
子に印加する方法も提案されている（特開昭63−4678
7）。
ドリフトが問題となる。圧電素子に電圧を印加しておく
と時間と共に変位量が減少していく。そこで、従来、こ
の変位ドリフトを低減する方法として電歪素子の最大使
用電圧を零Ｖより１回以上、インパルス状に印加した
後、再度零より必要な機械的変位量に対応する設定電圧
を印加することが提案されている（特開昭62−23578
8）。また、電流電圧に交流減衰電圧を重畳して圧電素
子に印加する方法も提案されている（特開昭63−4678
7）。
しかしこれらの方法は、急峻なパルスを印加するため
そのシステムの共振周波数が低い場合機械的共振振動が
起こり、その結果機械的破壊が起こるという欠点があ
る。
そのシステムの共振周波数が低い場合機械的共振振動が
起こり、その結果機械的破壊が起こるという欠点があ
る。
本発明の目的は、圧電アクチュエータの機械的破壊が
起こらず、しかも使用時の変位ドリフトが小さい、圧電
アクチュエータの特性安定化方法を提供することであ
る。
起こらず、しかも使用時の変位ドリフトが小さい、圧電
アクチュエータの特性安定化方法を提供することであ
る。
本発明の圧電アクチュエータの特性安定方法は、圧電
アクチュエータの使用前に、該圧電アクチュエータに抗
電界以上の電圧を一定時間印加するものである。
アクチュエータの使用前に、該圧電アクチュエータに抗
電界以上の電圧を一定時間印加するものである。
従来は急峻なパルスを印加することにより分極の反転
をより進む変位ドリフト低減の効果を得ようとしている
が、本発明では初期に所定の変化を起こしてその後の変
化を小さくするものである。
をより進む変位ドリフト低減の効果を得ようとしている
が、本発明では初期に所定の変化を起こしてその後の変
化を小さくするものである。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は変位拡大機構付き圧電アクチュエータの外観
図である。図中符号１はチタン酸ジルコン酸鉛（PTZ）
のごとき平板状の材料を複数枚積層し、各圧電素子に対
して共通電極に設けて電極を並列状態に接続してなる圧
電素子である。圧電素子１の両端には合成樹脂などの接
着剤で圧電素子１の変位／発生力を伝達する手段として
の細くくびれたＴ字状の伝達側ヒンジ２の平端部に接続
されている。伝達側ヒンジ２は取り付け穴3aを有する取
り付け基板３の両端面に変位／発生力の伝達手段として
の「てこ」の支点にあたる細くくびれた固定側ヒンジ４
により接続された各レバーアーム５に接続されている。
図である。図中符号１はチタン酸ジルコン酸鉛（PTZ）
のごとき平板状の材料を複数枚積層し、各圧電素子に対
して共通電極に設けて電極を並列状態に接続してなる圧
電素子である。圧電素子１の両端には合成樹脂などの接
着剤で圧電素子１の変位／発生力を伝達する手段として
の細くくびれたＴ字状の伝達側ヒンジ２の平端部に接続
されている。伝達側ヒンジ２は取り付け穴3aを有する取
り付け基板３の両端面に変位／発生力の伝達手段として
の「てこ」の支点にあたる細くくびれた固定側ヒンジ４
により接続された各レバーアーム５に接続されている。
この拡大金具は合成の高い金属材料を放電加工などの
手段で所定の形状に加工してある。拡大金具のレバーア
ーム５の先端にばね性を有する金属材料をプレスうちぬ
きおよび曲げ加工で製造した作用素子としての梁６がリ
ベット７によって挟持されている。
手段で所定の形状に加工してある。拡大金具のレバーア
ーム５の先端にばね性を有する金属材料をプレスうちぬ
きおよび曲げ加工で製造した作用素子としての梁６がリ
ベット７によって挟持されている。
このように構成された圧電アクチュエータにおいて圧
電素子１のリード端子8aに電圧を印加すると、圧電素子
１の変位は伝達側ヒンジ２を介して各レバーアーム５に
伝えられレバーアーム５の先端で変位を拡大される。し
かるにレバーアーム５により挟持された梁６の両端には
軸方向の変位が伝えられ梁６は衆知の座屈理論により中
央部に最大変位が発生する。
電素子１のリード端子8aに電圧を印加すると、圧電素子
１の変位は伝達側ヒンジ２を介して各レバーアーム５に
伝えられレバーアーム５の先端で変位を拡大される。し
かるにレバーアーム５により挟持された梁６の両端には
軸方向の変位が伝えられ梁６は衆知の座屈理論により中
央部に最大変位が発生する。
この圧電アクチュエータの機械的共振周波数は約1.8K
Hzであり、100Hzの矩形波の電圧を印加すると機械的破
壊が起こる。そこでこの圧電アクチュエータを実使用前
に零Ｖから最高使用電圧、ここでは150Vからなる100Hz
の正弦波を１万回印加する処理を施した。このサンプル
を初期品として、それに150V連続印加したあとの変位量
の変化率は初期に印加処理を施さない物に比べて４分の
１位に小さくなる。なお、１万回以下の処理では５分の
４位しか安定化しない。
Hzであり、100Hzの矩形波の電圧を印加すると機械的破
壊が起こる。そこでこの圧電アクチュエータを実使用前
に零Ｖから最高使用電圧、ここでは150Vからなる100Hz
の正弦波を１万回印加する処理を施した。このサンプル
を初期品として、それに150V連続印加したあとの変位量
の変化率は初期に印加処理を施さない物に比べて４分の
１位に小さくなる。なお、１万回以下の処理では５分の
４位しか安定化しない。
第２図は本発明の第２の実施例の説明を用いる金属ケ
ース封止圧電アクチュエータの断面図である。
ース封止圧電アクチュエータの断面図である。
第２図に示すように、圧電素子１全体が金属性ベロー
ズを備えた第１の金属部材11の中に収納されている。す
なわち、リート端子12が２個取り付けられている帽状の
ステンレスからなる第２の金属部材13の内側底面に圧電
素子１が植立するように接着剤で固定されている。圧電
素子１のリード線14と金属部材13に取り付けられている
リード端子12の内側の一端とが半田で接続されて、内径
が圧電素子１の外形寸法より大きく、かつ、第1,第２の
金属部材11,13の内径と同一であるステンレスからなる
ベローズ15が圧電素子１をつつむように上方から取り付
けられ、さらに圧電素子１の上端部に第１の金属部材11
がかぶせられ、接着剤で圧電素子１の上端面に固定され
ている。そして、ベローズ15の両端が上下の第1,第２の
金属部材11,13に全周に渡りエレクトッリクアーク溶接
で溶接されている。
ズを備えた第１の金属部材11の中に収納されている。す
なわち、リート端子12が２個取り付けられている帽状の
ステンレスからなる第２の金属部材13の内側底面に圧電
素子１が植立するように接着剤で固定されている。圧電
素子１のリード線14と金属部材13に取り付けられている
リード端子12の内側の一端とが半田で接続されて、内径
が圧電素子１の外形寸法より大きく、かつ、第1,第２の
金属部材11,13の内径と同一であるステンレスからなる
ベローズ15が圧電素子１をつつむように上方から取り付
けられ、さらに圧電素子１の上端部に第１の金属部材11
がかぶせられ、接着剤で圧電素子１の上端面に固定され
ている。そして、ベローズ15の両端が上下の第1,第２の
金属部材11,13に全周に渡りエレクトッリクアーク溶接
で溶接されている。
このような圧電アクチュエータに急峻なパルス状の電
圧を印加すると、金属部材11,13の慣性力により圧電素
子１に引っ張り力が作用して圧電アクチュエータが破壊
する。
圧を印加すると、金属部材11,13の慣性力により圧電素
子１に引っ張り力が作用して圧電アクチュエータが破壊
する。
第３図には電圧150Vを連続的に1000時間印加した前後
の変化の様子を示した。本発明の処理を施した圧電アク
チュエータの変化律は施さない物に比べて小さくなって
いる。電圧150Vを１時間印加処理したものは４分の１
に、電圧150Vを10時間印加処理したものは10分の１と小
さくなる。
の変化の様子を示した。本発明の処理を施した圧電アク
チュエータの変化律は施さない物に比べて小さくなって
いる。電圧150Vを１時間印加処理したものは４分の１
に、電圧150Vを10時間印加処理したものは10分の１と小
さくなる。
なお、１時間未満の電圧印加では安定化の効果が小さ
く十分ではない。
く十分ではない。
以上説明したように本発明は、使用前に圧電アクチュ
エータに一定時間電圧印加処理を施すことにより、圧電
アクチュエータの機械的破壊を引き起こすことなく、圧
電アクチュエータ使用時の変位のドリフトが小さくなる
効果がある。
エータに一定時間電圧印加処理を施すことにより、圧電
アクチュエータの機械的破壊を引き起こすことなく、圧
電アクチュエータ使用時の変位のドリフトが小さくなる
効果がある。
第１図、第２図はそれぞれ本発明の説明に用いた変位拡
大機構付圧電アクチュエータ外観図、金属ケース封止圧
電アクチュエータの断面図、第３図は金属ケース封止圧
電アクチュエータの変位量の電圧印加時のドリフトを示
す図である。 １……圧電素子、 ２……伝達側ヒンジ、 ３……基板、 3a……取り付け穴、 ４……固定側ヒンジ、 ５……レバーアーム、 ６……梁、 ７……リベット、 8a……リード端子、 11……第１の金属部材、 12……リード端子、 13……第２の金属部材、 14……リード線、 15……ベローズ。
大機構付圧電アクチュエータ外観図、金属ケース封止圧
電アクチュエータの断面図、第３図は金属ケース封止圧
電アクチュエータの変位量の電圧印加時のドリフトを示
す図である。 １……圧電素子、 ２……伝達側ヒンジ、 ３……基板、 3a……取り付け穴、 ４……固定側ヒンジ、 ５……レバーアーム、 ６……梁、 ７……リベット、 8a……リード端子、 11……第１の金属部材、 12……リード端子、 13……第２の金属部材、 14……リード線、 15……ベローズ。
Claims (1)
- 【請求項１】圧電アクチュエータの使用前に、該圧電ア
クチュエータに抗電界以上の電圧を一定時間印加する、
圧電アクチュエータの特性安定化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1236441A JP2814607B2 (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 圧電アクチュエータの特性安定化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1236441A JP2814607B2 (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 圧電アクチュエータの特性安定化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0398478A JPH0398478A (ja) | 1991-04-24 |
| JP2814607B2 true JP2814607B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=17000803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1236441A Expired - Lifetime JP2814607B2 (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 圧電アクチュエータの特性安定化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2814607B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115106143A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-09-27 | 合肥瀚海星点生物科技有限公司 | 一种高精度电动微量液体移液器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002095272A (ja) | 2000-09-11 | 2002-03-29 | Minolta Co Ltd | 駆動装置 |
| CN1501575B (zh) | 2002-11-15 | 2010-05-12 | 松下电器产业株式会社 | 压电体驱动器及其驱动方法、以及盘记录重放装置 |
| JP6809822B2 (ja) * | 2016-06-29 | 2021-01-06 | 京セラ株式会社 | 圧電アクチュエータ |
-
1989
- 1989-09-11 JP JP1236441A patent/JP2814607B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115106143A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-09-27 | 合肥瀚海星点生物科技有限公司 | 一种高精度电动微量液体移液器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0398478A (ja) | 1991-04-24 |
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