JP2844711B2 - 圧電アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents
圧電アクチュエータおよびその製造方法Info
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- JP2844711B2 JP2844711B2 JP1226064A JP22606489A JP2844711B2 JP 2844711 B2 JP2844711 B2 JP 2844711B2 JP 1226064 A JP1226064 A JP 1226064A JP 22606489 A JP22606489 A JP 22606489A JP 2844711 B2 JP2844711 B2 JP 2844711B2
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- piezoelectric actuator
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- electrostrictive
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電アクチュエータおよびその製造法に関
し、特に縦効果を利用した積層形の圧電アクチュエータ
およびその製造方法に関する。
し、特に縦効果を利用した積層形の圧電アクチュエータ
およびその製造方法に関する。
電気エネルギーを機械的エネルギーに変換する電歪効
果素子を利用した圧電アクチュエータは、現在マスクフ
ロウコントローラやXYテーブル駆動、射出成形機などの
工業分野で使用されている。
果素子を利用した圧電アクチュエータは、現在マスクフ
ロウコントローラやXYテーブル駆動、射出成形機などの
工業分野で使用されている。
第４図は従来の金属ケース入り圧電アクチュエータの
一例の縦断面図である。
一例の縦断面図である。
電歪材と内部電極が交互に積層された電歪効果素子１
から導出されたリード線4a,4bを金属部材３に取付けら
れたガラス端子2a,2bにそれぞれ半田接続をした後、金
属部材３の凹部に電歪効果素子１の一方の端面1aをエポ
キシ樹脂などの接着剤で接着する。次に、金属部材３の
外周部に設けられたリング溝3cにバイトンなどを成形し
たＯリング10を挿入した後、有底の筒状金属ケース９の
開口部9aから電歪効果素子１を他方の端部1b側から挿入
して端部1bと金属ケース９の底部9bをエポキシ樹脂など
の接着剤で接着固定して気密封止構造の圧電アクチュエ
ータが完成する。
から導出されたリード線4a,4bを金属部材３に取付けら
れたガラス端子2a,2bにそれぞれ半田接続をした後、金
属部材３の凹部に電歪効果素子１の一方の端面1aをエポ
キシ樹脂などの接着剤で接着する。次に、金属部材３の
外周部に設けられたリング溝3cにバイトンなどを成形し
たＯリング10を挿入した後、有底の筒状金属ケース９の
開口部9aから電歪効果素子１を他方の端部1b側から挿入
して端部1bと金属ケース９の底部9bをエポキシ樹脂など
の接着剤で接着固定して気密封止構造の圧電アクチュエ
ータが完成する。
上述した従来の圧電アクチュエータは、Ｏリングの接
触圧で電歪効果素子をシールする構造となっているので
次のような欠点がある。
触圧で電歪効果素子をシールする構造となっているので
次のような欠点がある。
（１）電歪効果素子の積層方向の引張強度が弱いため取
付時に外部から積層方向に引張力が加わると素子が破断
する。
付時に外部から積層方向に引張力が加わると素子が破断
する。
（２）金属部材を介して電歪効果素子の積層方向と直角
方向に外力が加わると素子が破断する。
方向に外力が加わると素子が破断する。
本発明の目的は、取付時に外部から引張力が加わった
時の素子の破断および金属部材を介して電歪効果素子の
積層方向と直角方向に外力が加わっても素子または素子
端面接合部での破断が防止できる圧電アクチュエータお
よび生産性が優れ、かつ圧縮力を容易にコントロールで
きる前記圧電アクチュエータの製造方法を提供すること
にある。
時の素子の破断および金属部材を介して電歪効果素子の
積層方向と直角方向に外力が加わっても素子または素子
端面接合部での破断が防止できる圧電アクチュエータお
よび生産性が優れ、かつ圧縮力を容易にコントロールで
きる前記圧電アクチュエータの製造方法を提供すること
にある。
本発明の第１の発明の圧電アクチュエータは、複数の
電歪材と内部電極が交互に積層されて形成された電歪効
果素子が金属ケースと金属部材およびガラス端子によっ
て気密封止された圧電アクチュエータにおいて、前記金
属ケースまたは金属部材のいずれかに伸縮部が設けら
れ、伸縮部の収縮力が電歪効果素子の積層方向に加わる
ように金属ケースの外周に設けたツバ状の取付部と金属
部材の外周に設けたツバ状の取付部から一定寸法だけ突
出させて環状に設けた突起部をつき合せ突起部を一定寸
法だけつぶして接合されている。
電歪材と内部電極が交互に積層されて形成された電歪効
果素子が金属ケースと金属部材およびガラス端子によっ
て気密封止された圧電アクチュエータにおいて、前記金
属ケースまたは金属部材のいずれかに伸縮部が設けら
れ、伸縮部の収縮力が電歪効果素子の積層方向に加わる
ように金属ケースの外周に設けたツバ状の取付部と金属
部材の外周に設けたツバ状の取付部から一定寸法だけ突
出させて環状に設けた突起部をつき合せ突起部を一定寸
法だけつぶして接合されている。
本発明の第２の発明の圧電アクチュエータの製造方法
は、複数の電歪材と内部電極が交互に積層されて形成さ
れた電歪効果素子を金属ケースと金属部材およびガラス
端子により気密封止する圧電アクチュエータの製造方法
において、前記封止した電歪効果素子の積層方向に収縮
力が加わるように設けた伸縮部と金属部材との接合のた
めに設けたツバ状の取付部を有する金属ケースと、ガラ
ス端子を有し、かつ金属ケースと接合するためその接合
面に一定寸法だけ突出した環状の突起部を設けたツバ状
の取付部を有する金属部材とを準備する工程と、前記電
歪効果素子を前記金属ケースおよび金属部材内に収納し
ガラス端子に接続する工程と、前記金属ケースおよび金
属部材のツバ状の取付部をつき合せて保持する工程と、
前記環状の突起部を一定寸法だけつぶして密封する工程
とを含んで構成される。
は、複数の電歪材と内部電極が交互に積層されて形成さ
れた電歪効果素子を金属ケースと金属部材およびガラス
端子により気密封止する圧電アクチュエータの製造方法
において、前記封止した電歪効果素子の積層方向に収縮
力が加わるように設けた伸縮部と金属部材との接合のた
めに設けたツバ状の取付部を有する金属ケースと、ガラ
ス端子を有し、かつ金属ケースと接合するためその接合
面に一定寸法だけ突出した環状の突起部を設けたツバ状
の取付部を有する金属部材とを準備する工程と、前記電
歪効果素子を前記金属ケースおよび金属部材内に収納し
ガラス端子に接続する工程と、前記金属ケースおよび金
属部材のツバ状の取付部をつき合せて保持する工程と、
前記環状の突起部を一定寸法だけつぶして密封する工程
とを含んで構成される。
本発明は、伸縮機能を有する金属ケースに素子を挿入
し、かつ予め素子に圧縮力を加えた状態で密封処理を施
すので従来の圧電アクチュエータの欠点を除去できる。
し、かつ予め素子に圧縮力を加えた状態で密封処理を施
すので従来の圧電アクチュエータの欠点を除去できる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の第１の実施例を示す圧電アクチュ
エータの縦断面図である。
エータの縦断面図である。
この圧電アクチュエータは、複数の電歪材と内部電極
が交互に積層されて形成された電歪効果素子１の一方の
端面には予め加工された円形でその外周にツバ状の取付
部3aと取付部から一定寸法（例えば0.1〜0.4mm）だけ突
出した環状の突起部3bを例えば、第２図（ａ）〜（ｄ）
で示す断面が三角形か台形などのような形状に形成し、
かつ一対のガラス端子2a,2bが封着されたステンレスか
らなる金属部材３が固着され、内径が電歪効果素子１の
外形寸法より大きく、かつ一方の開口部（上部）の外周
にツバ状の取付部5aを形成した材質がステンレスの伸縮
機能を有するベローズなどの金属ケース５に電歪効果素
子１が挿入された状態で、電歪効果素子１の他の端面に
は、断面コの字形で円形のステンレスからなる金属部材
６が固着され、金属部材３の突起部3bが一定寸法だけつ
ぶされ、金属ケースの伸縮部が一定寸法だけ伸ばされた
状態で金属ケース５と金属部材3,6が溶接によりシール
接合されて金属ケースの収縮力が電歪効果素子１の積層
方向に加わるように気密封止されている。
が交互に積層されて形成された電歪効果素子１の一方の
端面には予め加工された円形でその外周にツバ状の取付
部3aと取付部から一定寸法（例えば0.1〜0.4mm）だけ突
出した環状の突起部3bを例えば、第２図（ａ）〜（ｄ）
で示す断面が三角形か台形などのような形状に形成し、
かつ一対のガラス端子2a,2bが封着されたステンレスか
らなる金属部材３が固着され、内径が電歪効果素子１の
外形寸法より大きく、かつ一方の開口部（上部）の外周
にツバ状の取付部5aを形成した材質がステンレスの伸縮
機能を有するベローズなどの金属ケース５に電歪効果素
子１が挿入された状態で、電歪効果素子１の他の端面に
は、断面コの字形で円形のステンレスからなる金属部材
６が固着され、金属部材３の突起部3bが一定寸法だけつ
ぶされ、金属ケースの伸縮部が一定寸法だけ伸ばされた
状態で金属ケース５と金属部材3,6が溶接によりシール
接合されて金属ケースの収縮力が電歪効果素子１の積層
方向に加わるように気密封止されている。
次に、本実施例の圧電アクチュエータの製造方法につ
いて説明する。
いて説明する。
ペロブスカイト結晶構造をもつ多成分固溶体セラミッ
ク粉末に有機バインダーを混合して100μｍ程度の厚み
のグリーンシート化し、その上にペースト状の銀内部電
極導体を塗布、乾燥後、数十層（例えば64層）に積層し
て焼結した積層体をまず用意する。この積層体の側面に
は銀内部電極導体の端部が露出しているので、端部を選
択的にガラス絶縁膜で被覆した後外部電極導体を側面に
形成して銀内部電極導体を一層おきに交互に接続して２
つのくし歯形電極を形成する。そしてリード線4a,4bを
外部電極導体に半田付で接続し、側面だけを樹脂で被覆
する。
ク粉末に有機バインダーを混合して100μｍ程度の厚み
のグリーンシート化し、その上にペースト状の銀内部電
極導体を塗布、乾燥後、数十層（例えば64層）に積層し
て焼結した積層体をまず用意する。この積層体の側面に
は銀内部電極導体の端部が露出しているので、端部を選
択的にガラス絶縁膜で被覆した後外部電極導体を側面に
形成して銀内部電極導体を一層おきに交互に接続して２
つのくし歯形電極を形成する。そしてリード線4a,4bを
外部電極導体に半田付で接続し、側面だけを樹脂で被覆
する。
このようにして製作された電歪効果素子１を金属部材
３の内側凹部面に電歪効果素子１が植立するようにエポ
キシ樹脂などの接着剤で固定する。次に、電歪効果素子
１のリード線4a,4bとガラス端子2a,2bの内側の端部とを
半田付けで接続する。
３の内側凹部面に電歪効果素子１が植立するようにエポ
キシ樹脂などの接着剤で固定する。次に、電歪効果素子
１のリード線4a,4bとガラス端子2a,2bの内側の端部とを
半田付けで接続する。
次に、金属ケース５の取付部5a側の開口部（上部）か
ら金属部材３が固着された電歪効果素子１の他の端面側
1bを挿入して金属部材６の凹面に電歪効果素子１が植立
するようにエポキシ樹脂などの接着剤で固定する。次
に、金属部材３の突起部3bと金属ケース５の取付部5aと
が接するように治具で保持して金属ケース５と金属部材
６とを溶接などでシール接合する。
ら金属部材３が固着された電歪効果素子１の他の端面側
1bを挿入して金属部材６の凹面に電歪効果素子１が植立
するようにエポキシ樹脂などの接着剤で固定する。次
に、金属部材３の突起部3bと金属ケース５の取付部5aと
が接するように治具で保持して金属ケース５と金属部材
６とを溶接などでシール接合する。
次に、材質がNBRやベリリウム銅などからなる円筒形
の上下一対の溶接電極がつき合された金属ケース５と金
属部材３の取付部3a,5aを上下からはさみ込むように接
触させて配置する。この状態では溶接電極を介して取付
部3a,5aを加圧（例えば、100〜200kg/cm2）しながら大
電流（例えば10〜20KA）を所定の時間（例えば２〜５秒
間）だけ流して、金属部材３の突起部3bを一定寸法（例
えば0.1〜0.4mm）だけつぶしながら抵抗溶接でシール接
合して密封を完了する。このときの突起部3bのつぶした
寸法に対する金属ケース５の伸びによる収縮力が電歪効
果素子１の最大発生応力の20〜100％程度（例えば20〜5
0kg・ｆ）になるように金属ケース５のバネ定数を持た
せておくと、電歪効果素子が最大発生応力の20〜100％
程度の力で予め圧縮された状態で気密封止された金属ケ
ース入り圧電アクチュエータが形成できる。
の上下一対の溶接電極がつき合された金属ケース５と金
属部材３の取付部3a,5aを上下からはさみ込むように接
触させて配置する。この状態では溶接電極を介して取付
部3a,5aを加圧（例えば、100〜200kg/cm2）しながら大
電流（例えば10〜20KA）を所定の時間（例えば２〜５秒
間）だけ流して、金属部材３の突起部3bを一定寸法（例
えば0.1〜0.4mm）だけつぶしながら抵抗溶接でシール接
合して密封を完了する。このときの突起部3bのつぶした
寸法に対する金属ケース５の伸びによる収縮力が電歪効
果素子１の最大発生応力の20〜100％程度（例えば20〜5
0kg・ｆ）になるように金属ケース５のバネ定数を持た
せておくと、電歪効果素子が最大発生応力の20〜100％
程度の力で予め圧縮された状態で気密封止された金属ケ
ース入り圧電アクチュエータが形成できる。
第３図は本発明の第２の実施例の圧電アクチュエータ
の縦断面図である。
の縦断面図である。
本実施例が第１の実施例と異なる点は、下部の金属部
材の代りにダイアフラム７が取付けられ、伸縮機能を無
くした金属ケース８が使用されダイアフラム７の凹面が
電歪効果素子１の下端面に接着されていることである。
材の代りにダイアフラム７が取付けられ、伸縮機能を無
くした金属ケース８が使用されダイアフラム７の凹面が
電歪効果素子１の下端面に接着されていることである。
本実施例では、ダイヤフラムおよび金属ケースが第１
の実施例に比べて低コストで製造できる利点がある。
の実施例に比べて低コストで製造できる利点がある。
以上説明したように本発明は、金属ケースまたは金属
部材のいずれかに伸縮部を設け、かつ、金属ケースの外
周に設けたツバ状の取付部と金属部材の外周に設けたツ
バ状の取付部から一定寸法だけ突出されて環状に設けた
突起部をつき合わせて保持した後、突起部を一定寸法だ
けつぶしながらシール接合して、伸縮部により予め電歪
効果素子に圧縮力を加えて密封処理を完了することによ
り、次の効果がある。
部材のいずれかに伸縮部を設け、かつ、金属ケースの外
周に設けたツバ状の取付部と金属部材の外周に設けたツ
バ状の取付部から一定寸法だけ突出されて環状に設けた
突起部をつき合わせて保持した後、突起部を一定寸法だ
けつぶしながらシール接合して、伸縮部により予め電歪
効果素子に圧縮力を加えて密封処理を完了することによ
り、次の効果がある。
（１）取付時に外部から引張力が加わった時の素子破断
が防止できる。
が防止できる。
（２）金属部材を介して電歪効果素子の積層方向と直角
方向に外力が加わっても素子または素子端面接合部での
破断が防止できる。
方向に外力が加わっても素子または素子端面接合部での
破断が防止できる。
（３）圧縮力を加える作業と密封処理が同時に実施でき
るので生産性が良い。
るので生産性が良い。
（４）突起部の寸法で圧縮力がコントロールできるので
そのばらつきが少ない。
そのばらつきが少ない。
第１図は本発明の第１の実施例を示す圧電アクチュエー
タを示す圧電アクチュエータの縦断面図、第２図（ａ）
〜（ｄ）は本発明の突起部の縦断面図、第３図は本発明
の第２の実施例を示す圧電アクチュエータの縦断面図、
第４図は従来の金属ケース入り圧電アクチュエータの一
例の縦断面図である。 １……電歪効果素子、1a,1b……端面、2a,2b……ガラス
端子、3,6……金属部材、4a,4b……リード線、5,8,9…
…ケース、9a……開口部、3a,5a……取付部、７……ダ
イアフラム、3b……突起部、9b……底部、10……Ｏリン
グ。
タを示す圧電アクチュエータの縦断面図、第２図（ａ）
〜（ｄ）は本発明の突起部の縦断面図、第３図は本発明
の第２の実施例を示す圧電アクチュエータの縦断面図、
第４図は従来の金属ケース入り圧電アクチュエータの一
例の縦断面図である。 １……電歪効果素子、1a,1b……端面、2a,2b……ガラス
端子、3,6……金属部材、4a,4b……リード線、5,8,9…
…ケース、9a……開口部、3a,5a……取付部、７……ダ
イアフラム、3b……突起部、9b……底部、10……Ｏリン
グ。
Claims (2)
- 【請求項１】複数の電歪剤と内部電極が交互に積層され
て形成された電歪効果素子が金属ケースと金属部材およ
びガラス端子によって気密封止された圧電アクチュエー
タにおいて、前記金属ケースまたは金属部材のいずれか
に伸縮部が設けられ、前記伸縮部の収縮力が前記電歪効
果素子にその積層方向に加わるように前記金属ケースの
外周に設けたツバ状の取付部と、前記金属部材の外周に
設けたツバ状の取付部から一定寸法だけ突出させて環状
に設けた突起部がつき合わされ前記突起部が一定寸法だ
けつぶされ接合されていることを特徴とする圧電アクチ
ュエータ。 - 【請求項２】複数の電歪材と内部電極が交互に積層され
て形成された電歪効果素子を金属ケースと金属部材およ
びガラス端子により気密封止する圧電アクチュエータの
製造方法において、前記封止した電歪効果素子の積層方
向に収縮力が加わるように設けた伸縮部と金属部材との
接合のために設けたツバ状の取付部を有する金属ケース
と、ガラス端子を有し、かつ金属ケースと接合するため
その接合面に一定寸法だけ突出した環状の突起部を設け
たツバ状の取付部を有する金属部材とを準備する工程
と、前記電歪効果素子を前記金属ケースおよび金属部材
内に収納しガラス端子に接続する工程と、前記金属ケー
スおよび金属部材のツバ状の取付部をつき合せて保持す
る工程と、前記環状の突起部を一定寸法だけつぶして密
封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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1226064A JP2844711B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 圧電アクチュエータおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1226064A JP2844711B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 圧電アクチュエータおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387078A JPH0387078A (ja) | 1991-04-11 |
| JP2844711B2 true JP2844711B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=16839239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1226064A Expired - Lifetime JP2844711B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 圧電アクチュエータおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2844711B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210249584A1 (en) * | 2018-06-28 | 2021-08-12 | Kyocera Corporation | Piezoelectric actuator |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5111043B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2012-12-26 | セイコーインスツル株式会社 | 圧電振動子及び圧電振動子の製造方法、並びに、圧電振動子を備える発振器、電子機器、及び電波時計 |
-
1989
- 1989-08-30 JP JP1226064A patent/JP2844711B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210249584A1 (en) * | 2018-06-28 | 2021-08-12 | Kyocera Corporation | Piezoelectric actuator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0387078A (ja) | 1991-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |