JP4430774B2 - Piezoelectric actuator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ用接合装置、磁気ヘッド加工用ダイシング装置、半導体用露光装置などのXYステージに装着される圧電アクチュエータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の圧電アクチュエータには、圧電素子を密封するための金属ケースが設けられている。この金属ケースは、基台の先端面に固定されて圧電素子を覆い、その下端面は基台の段状嵌合部に溶接されている。
【0003】
図8に示すように、この基台100の段状嵌合部101は鍔102の上方に位置する先端部103外周に段状に形成されており、ケース摺動面105と底面106とを備えている。そして、金属ケース110は、該ケース摺動面105に案内されながら嵌合され、その下端面111と前記底面106との間に溶接隙間115が形成される。この溶接隙間115にレーザL等を照射して前記下端面111と前記底面106とを溶接し両者を固定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の嵌合部101の隅101aは、C面形状になっており、底面106とケース摺動面105とが直交していない。そのため、金属ケース110をケース摺動面105に沿って挿入すると、該ケース摺動面105の下端面111が前記C面形状に当接し進行できなくなる。
【0005】
基台100の底面106と前記下端面111との間の溶接隙間115が設計以上に大きくなり、溶接で溶けだした金属がその隙間に取られて結果的に金属ケースに穴があいてしまうことがある。
【0006】
そこで、前記C面形状が発生しないように、両面105、106が直交するように精度良く加工することが考えられるが、この様な精密加工は費用が嵩み製品のコストアップの問題が発生するので、技術的には可能であっても実際上無理である。
【0007】
又、金属ケース110を基台100のケース摺動面105に沿って挿入するとき、円滑に挿入できず位置ずれが発生し、設計位置で溶接することができないことがある。
【0008】
この発明は、上記事情に鑑み、基台と金属ケースとを設計位置で溶接できる様にすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基台の先端面に固定された圧電素子と、該基台の先端部外周に形成され、底面とケース摺動面とを有する段状嵌合部と、該段状嵌合部に嵌着され、前記圧電素子を密封する金属ケースと、該金属ケースの下端面と前記段状嵌合部の底面との間に形成される溶接隙間と、該溶接隙間に形成される溶接部と、を備えた圧電アクチュエータであって:前記段状嵌合部の隅側に逃げ部が設けられていることを特徴とする。
【0010】
この発明は、基台の先端面に固定された圧電素子と、該基台の先端部外周に形成され、底面とケース摺動面とを有する段状嵌合部と、該段状嵌合部に嵌着され、前記圧電素子を密封する金属ケースと、該金属ケースの下端面と前記段状嵌合部の底面との間に形成される溶接隙間と、該溶接隙間に形成される溶接部と、を備えた圧電アクチュエータであって:前記段状嵌合部の底面背後側に溶融バランス溝が形成されていることを特徴とする。
【0011】
この発明は、基台の先端面に固定された圧電素子と、該基台の先端部外周に形成されたケ−ス摺動面と、該基台の先端部に嵌着され、前記圧電素子を密封する金属ケースと、該金属ケースの下端面と前記ケース摺動面とを固着する溶接部と、を備えた圧電アクチュエータであって:前記ケース摺動面が、先端面中央部側に向かって傾斜するテーパ面であることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
この発明は、基台の段状嵌合部を精密加工する代わりに、該段状嵌合部の隅側に逃げ部を形成してC面形状を除去し、この段状嵌合部に金属ケースを所定位置まで挿入し溶接隙間し溶接する。
この逃げ部は、例えば、ケース摺動面側に形成されるが、ケース摺動面と底面とにわたって形成しても良い。
【0013】
この発明は、基台の先端部に段状嵌合部を設け、該段状嵌合部の底面背後側に溶融バランス溝を形成し、基台と金属ケースの溶け込み量がほぼ等しくなるようにするものである。
【0014】
この発明は、ケース摺動面を先端面中央部に向かって傾斜するテーパ面に形成し、金属ケースを嵌合しやすくすると共に、その下端面を所定位置に精度良く位置決めし溶接する。
【0015】
【実施例】
この発明の第1実施例を図1、図2により説明する。
圧電アクチュエータSは、密封式であり、基台1の先端面1Aには、内部リード電極10を有する圧電素子2が固定されている。この電極10は、ガラス12により密封されたリード線13に接続されている。
【0016】
この圧電素子2には予圧ばね3により圧縮力が加えられており、又、この圧電素子2及び予圧ばね3は金属ケース5により密封されている。
この金属ケース5はボール受部5rを有する頭部5aと円筒状の胴部5bとから構成されている。
【0017】
前記頭部5aのボール受部5rの外側は、出力部材11に当接し、又、その内側は半球体7を介して予圧ばね3の頭部に接続している。
【0018】
金属ケース5の下端部5Cは、基台1の段状嵌合部15に嵌着されている。
この段状嵌合部15は、基台1の鍔部16より上方に位置する先端部1a外周に段状に形成され、基台1の中心線1Cと垂直状の底面1dと、該中心線1Cに平行状のケース摺動面1eと、を備えている。
【0019】
段状嵌合部15の隅17側、例えば、ケース摺動面1eには、逃げ部20が設けられている。この逃げ部20は、例えば、断面円弧状の凹部であるが、隅17に発生するC面形状を除去できるものであれば、その形状などはとくに限定されるものではない。
この逃げ部20を形成することによりC面形状が無くなるので、金属ケース5を円滑に所定位置に嵌着することができる。
【0020】
この実施例では、例えば、段状嵌合部15の底面1dと鍔部16との間隔L1は0.5mm、該底面1dと基台1の先端面1Aとの間隔L2は0.5mm、該底面1dと金属ケース5の下端面5dとの間に形成される溶接隙間tは0.05mm、に形成されている。なお、この溶接隙間tは、0.05mm以下にするのが好ましい。
【0021】
溶接隙間tに向かってレーザなどを照射し金属ケース5の下端部5cと段状嵌合部15とを溶接し溶接部Mを形成する。この時、溶接隙間tは従来例に比べて大幅に小さいので、溶接で溶けでた金属がその隙間に取られて金属ケース5に穴があく様なことはない。
【0022】
この発明の第2実施例を図3により説明するが、この実施例と第1実施例との相違点は、逃げ部22が段状嵌合部15の隅17側の底面1dとケース摺動面1eとわたって形成されていることである。
【0023】
この発明の第3実施例を図4により説明するが、この実施例と第1実施例との相違点は、底面25dとケース摺動面25eとを備えた段状嵌合部25において、ケース摺動面25eが先端面1A中央部に向かって傾斜するテーパ面であることである。このテーパ面の基台1の中心線1cに対する傾斜角度は、必要に応じて適宜選択されるが、例えば、その傾斜角度は、先端面1Aの外縁1sと金属ケース5の下端部5c内周面5nとの間隔wが、0.5〜0.05mm以下になるような角度が選ばれる。
この様なテーパ面にすると、嵌合が円滑になるので嵌め合い精度を向上させることができる。
【0024】
この発明の第4実施例を図5により説明するが、この実施例と前記第1〜第3実施例との相違点は、段状嵌合部15と鍔部16との間、即ち、段状嵌合部15の底面1d背後側に、溶融バランス溝30が形成されていることである。
この溶融バランス溝30は、レーザなどによる溶接時に、基台1と金属ケース5の溶け込み量がほぼ等しくなる様にするためのものである。この溝30により溶接時に金属ケース5に穴があくのを防止できる。
この溝30は、例えば、段状嵌合部15の底面1dから0.5mm離れた位置に、断面三角形状に形成され、その深さは0.5mmであるが、その位置、形状、深さなどは、必要に応じて適宜選択される。
【0025】
この発明の第5実施例を図6により説明するが、この実施例と第1実施例との相違点は次のとおりである。
基台1の先端部31a、即ち、鍔16から先端面31Aに至るまでの部分は基端部31g側の径が金属ケース5の下端部5cの内径より大きく、また、先端部31a側の径がそれより小さい円錐台状に形成され、其の外周面であるケース摺動面31eは、先細のテーパ面となっている。
【0026】
このテーパ面の基台1の中心線1cに対する傾斜角度は、必要に応じて適宜選択されるが、例えば、その角度は、先端面31Aの外縁31sと金属ケース5の下端部5c内周面5nとの間隔wが、0.5〜0.05mm以下になるような値が選ばれる。
この実施例では、金属ケース5の下端部5cをケース摺動面31eに沿って距離L3挿入すると、その下端5fがケース摺動面31eに圧接し、それ以上進まなくなる。この時、前記下端5fと鍔16との距離はL4であるが、前記距離L3、L4は、例えば、各々0.5〜1mmである。
【0027】
この金属ケース5は、ケース摺動面31eに案内されセンタリングされながら挿入されるので、円滑に嵌合され、金属ケースの下端5fとケース摺動面31eとは設計位置で密着する。この状態に於いてレーザを照射して前記下端面5dとケース摺動面31eとを溶接し溶接部Mを形成する。
【0028】
この発明の第6実施例を図7により説明するが、この実施例と第4実施例との相違点は、ケース摺動面31eの先端部31a側にガイド突起5Tを設けたことである。このガイド突起5Tは金属ケース5の挿入時のがイドとなり、又、該金属ケース5をケース摺動面31eに溶接した後には該金属ケース5の支持部材として機能する。
【0029】
【発明の効果】
この発明は、次のような効果を奏する。
(1)段状嵌合部の隅側に逃げ部が設けられているので、金属ケースの嵌合の支障となるC面形状が存在しない。
そのため、該金属ケースの下端を所定位置にすることが出来るので、設計通りの小さな溶接隙間を形成することができる。
又、逃げ部を形成すことにより簡単にC面形状を除去できるので、経費の嵩む精密加工をする必要もない。
【0030】
(2)段状嵌合部の底面背後側に、溶融バランス溝を形成したので、溶接時において基台と金属ケースの溶け込み量はほぼ均一になる。そのため、従来例と異なり、金属ケースに穴があくことはない。
【0031】
(3)ケース摺動面が先端面中央部側に向かって傾斜するテーパ面であるので、金属ケースを円滑に基台に嵌着し所定位置に固定できる。
そのため、嵌め合い精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す縦断面図である。
【図2】図1の腰部拡大断面図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す拡大断面図の一部を示す図で、図2に相当する図である。
【図4】本発明の第3実施例を示す拡大断面図で、図2に対応する図である。
【図5】本発明の第4実施例を示す拡大断面図で、図2に対応する図である。
【図6】本発明の第5実施例を示す拡大断面図で、図2に対応する図である。
【図7】本発明の第6実施例を示す拡大断面図の一部を示す図で、図5に相当する図である。
【図8】従来例を示す拡大断面図の一部を示す図である。
【符号の説明】
1 基台
1A 先端面
1a 先端部
1d 底面
1e ケース摺動面
2 圧電素子
5 金属ケース
15 段状嵌合部
20 逃げ部
30 溶融バランス溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric actuator mounted on an XY stage such as an optical fiber bonding apparatus, a magnetic head processing dicing apparatus, and a semiconductor exposure apparatus.
[0002]
[Prior art]
A conventional piezoelectric actuator is provided with a metal case for sealing the piezoelectric element. The metal case is fixed to the front end surface of the base and covers the piezoelectric element, and the lower end surface thereof is welded to the stepped fitting portion of the base.
[0003]
As shown in FIG. 8, the stepped
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The
[0005]
The
[0006]
Therefore, it is conceivable to process the
[0007]
Further, when the
[0008]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to enable welding of a base and a metal case at a design position.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a piezoelectric element fixed to the distal end surface of a base, a stepped fitting portion formed on the outer periphery of the distal end portion of the base, and having a bottom surface and a case sliding surface, and the stepped fitting portion A metal case for sealing the piezoelectric element, a welding gap formed between a lower end surface of the metal case and a bottom surface of the stepped fitting portion, and a welded portion formed in the welding gap A piezoelectric actuator comprising: a relief portion provided on a corner side of the stepped fitting portion.
[0010]
The present invention relates to a piezoelectric element fixed to the distal end surface of a base, a stepped fitting portion formed on the outer periphery of the distal end portion of the base, and having a bottom surface and a case sliding surface, and the stepped fitting portion A metal case for sealing the piezoelectric element, a welding gap formed between a lower end surface of the metal case and a bottom surface of the stepped fitting portion, and a welded portion formed in the welding gap And a piezoelectric actuator comprising: a melting balance groove formed on the back side of the bottom surface of the stepped fitting portion.
[0011]
The present invention relates to a piezoelectric element fixed to the distal end surface of a base, a case sliding surface formed on the outer periphery of the distal end of the base, and the piezoelectric element fitted to the distal end of the base. A piezoelectric actuator comprising: a metal case that seals and a welded portion that fixes a lower end surface of the metal case and the sliding surface of the case: the sliding surface of the case is directed toward the center of the front end surface. It is a taper surface which inclines and is characterized.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In this invention, instead of precision machining the stepped fitting portion of the base, a relief portion is formed on the corner side of the stepped fitting portion to remove the C-surface shape, and the stepped fitting portion is made of metal. Insert the case to the specified position and weld with a welding gap.
For example, the escape portion is formed on the case sliding surface side, but may be formed over the case sliding surface and the bottom surface.
[0013]
In the present invention, a stepped fitting portion is provided at the tip of the base, and a melting balance groove is formed on the rear side of the bottom surface of the stepped fitting portion so that the amount of penetration between the base and the metal case is substantially equal. To do.
[0014]
According to the present invention, the case sliding surface is formed as a tapered surface inclined toward the center of the front end surface to facilitate the fitting of the metal case, and the lower end surface thereof is accurately positioned and welded to a predetermined position.
[0015]
【Example】
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The piezoelectric actuator S is a hermetically sealed type, and a
[0016]
A compression force is applied to the
The
[0017]
The outer side of the
[0018]
A
The stepped
[0019]
An
Since the C-plane shape is eliminated by forming the
[0020]
In this embodiment, for example, the interval L 1 between the
[0021]
A laser beam or the like is irradiated toward the welding gap t to weld the
[0022]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3. The difference between this embodiment and the first embodiment is that the
[0023]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. The difference between this embodiment and the first embodiment is that a step
With such a tapered surface, the fitting is smooth, so that the fitting accuracy can be improved.
[0024]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. The difference between this embodiment and the first to third embodiments is that between the stepped
The
For example, the
[0025]
The fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. The difference between this embodiment and the first embodiment is as follows.
The
[0026]
The inclination angle of the taper surface with respect to the center line 1c of the
In this embodiment, when the distance L 3 inserted along the
[0027]
Since the
[0028]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. The difference between this embodiment and the fourth embodiment is that a
[0029]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
(1) Since the relief portion is provided on the corner side of the stepped fitting portion, there is no C-surface shape that obstructs the fitting of the metal case.
Therefore, since the lower end of the metal case can be set to a predetermined position, a small welding gap as designed can be formed.
Further, since the C-plane shape can be easily removed by forming the relief portion, it is not necessary to carry out expensive precision processing.
[0030]
(2) Since the fusion balance groove is formed on the rear side of the bottom surface of the stepped fitting portion, the amount of penetration between the base and the metal case becomes almost uniform during welding. Therefore, unlike the conventional example, there is no hole in the metal case.
[0031]
(3) Since the case sliding surface is a tapered surface inclined toward the center of the tip surface, the metal case can be smoothly fitted to the base and fixed at a predetermined position.
Therefore, the fitting accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a waist part of FIG.
FIG. 3 is a view showing a part of an enlarged cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention and corresponding to FIG. 2;
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a third embodiment of the present invention and corresponding to FIG.
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a fourth embodiment of the present invention and corresponding to FIG.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a fifth embodiment of the present invention and corresponding to FIG.
7 is a view showing a part of an enlarged cross-sectional view showing a sixth embodiment of the present invention, which corresponds to FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a part of an enlarged sectional view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記段状嵌合部の隅側に逃げ部が設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。A piezoelectric element fixed to the distal end surface of the base, a stepped fitting portion formed on the outer periphery of the distal end portion of the base, having a bottom surface and a case sliding surface, and fitted to the stepped fitting portion A metal case for sealing the piezoelectric element, a weld gap formed between a lower end surface of the metal case and a bottom surface of the stepped fitting portion, and a weld portion formed in the weld gap. Piezoelectric actuator:
A piezoelectric actuator characterized in that relief portions are provided on the corner side of the stepped fitting portion.
前記段状嵌合部の底面背後側に溶融バランス溝が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。A piezoelectric element fixed to the distal end surface of the base, a stepped fitting portion formed on the outer periphery of the distal end portion of the base, having a bottom surface and a case sliding surface, and fitted to the stepped fitting portion A metal case for sealing the piezoelectric element, a weld gap formed between a lower end surface of the metal case and a bottom surface of the stepped fitting portion, and a weld portion formed in the weld gap. Piezoelectric actuator:
A piezoelectric actuator, wherein a fusion balance groove is formed on the back side of the bottom surface of the stepped fitting portion.
前記段状嵌合部の隅側に逃げ部が設けられており、
前記段状嵌合部の底面背後側に溶融バランス溝が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。A piezoelectric element fixed to the distal end surface of the base, a stepped fitting portion formed on the outer periphery of the distal end portion of the base, having a bottom surface and a case sliding surface, and fitted to the stepped fitting portion A metal case for sealing the piezoelectric element, a weld gap formed between a lower end surface of the metal case and a bottom surface of the stepped fitting portion, and a weld portion formed in the weld gap. Piezoelectric actuator:
An escape portion is provided on the corner side of the stepped fitting portion,
A piezoelectric actuator, wherein a fusion balance groove is formed on the back side of the bottom surface of the stepped fitting portion.
前記ケース摺動面が、先端面中央部側に向かって傾斜するテーパ面であることを特徴とする圧電アクチュエータ。A piezoelectric element fixed to the distal end surface of the base, a case sliding surface formed on the outer periphery of the distal end of the base, and a metal that is fitted to the distal end of the base and seals the piezoelectric element A piezoelectric actuator comprising a case and a welded portion for fixing the lower end surface of the metal case and the case sliding surface:
The piezoelectric actuator characterized in that the case sliding surface is a tapered surface inclined toward the center of the front end surface.
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