JPH02192183A - Piezoelectric element - Google Patents
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（イ） 産業上の利用分野
本発明は、圧電アクチュエータ等に用いる圧電素子に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to a piezoelectric element used in a piezoelectric actuator or the like.
（ハ） 発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記の圧電素子には次のような問題点が
ある。(c) Problems to be Solved by the Invention However, the piezoelectric element described above has the following problems.
■ 手作業で位置合せしながら各圧電素子片を積層する
のでは、積層の組立精度を高めることかできない。■ Laminating each piezoelectric element piece while aligning it manually cannot improve the assembly accuracy of the stack.
■ 各圧電素子片間に銅箔小片が介在するため、各圧電
素子を平行に積層することができない。(2) Since a small piece of copper foil is interposed between each piezoelectric element piece, piezoelectric elements cannot be stacked in parallel.
■ 銀箔小片が破断しやすいため、リードワイヤのハン
ダ付けがやりにくく手間がかかる。■ Small pieces of silver foil break easily, making it difficult and time-consuming to solder the lead wires.
■ 銅箔小片やリードワイヤが変形しやすいので、これ
らが接触しショートすることがあるという欠点かあった
。■ Since the copper foil pieces and lead wires are easily deformed, there was a drawback that they could come into contact and cause a short circuit.
（ニ） 課題を解決するための手段
本発明では、複数個の圧電素子片間に導電性接着剤を介
在させて積層した圧電素子において、圧電素子の外周面
に導電体を設けると共に、圧電素子の外周に臨んな各導
電性接着剤の外周縁と導電体との間に絶縁部を設けてな
る圧電素子を提供せんとするものである。(d) Means for Solving the Problems In the present invention, in a piezoelectric element laminated with a conductive adhesive interposed between a plurality of piezoelectric element pieces, a conductor is provided on the outer circumferential surface of the piezoelectric element, and the piezoelectric element It is an object of the present invention to provide a piezoelectric element in which an insulating part is provided between the outer periphery of each conductive adhesive facing the outer periphery of the piezoelectric element and the conductor.
（ホ） 作用・効果
本発明では、電極を接続するのに、細銅線を廃して、各
圧電素子の外周面に導電体を設けて各導電性接着剤を接
続するようにし、圧電素子の外周に臨んだ各導電性接着
剤の外周縁と導電体との間に選択的に設けた絶縁部によ
って、その導電性接着剤と導電体との接続を阻止して各
圧電素子片に電圧を印加することができる。(e) Functions and Effects In the present invention, to connect the electrodes, a thin copper wire is eliminated, and a conductor is provided on the outer circumferential surface of each piezoelectric element to connect each conductive adhesive. An insulating part selectively provided between the outer periphery of each conductive adhesive facing the outer periphery and the conductor prevents the connection between the conductive adhesive and the conductor and applies voltage to each piezoelectric element piece. can be applied.
また、銀箔小片の介装を要しないのて、各圧電素子片を
平行に積層することができる。In addition, the piezoelectric element pieces can be stacked in parallel without the need for intervening small pieces of silver foil.
また、上記導電体は銀箔小片やリードワイヤなどと異な
り変形しにくいので、圧電素子の取扱中にショートした
りするのか防止される。Furthermore, unlike small pieces of silver foil or lead wires, the conductor is not easily deformed, so short circuits can be prevented during handling of the piezoelectric element.
上記のように、導電体で電極の導通を行うことから、ハ
ンダ付は等の面倒な作業を要せず、圧電素子の組み立て
作業が極めて簡易になるという効果がある。As described above, since the electrodes are electrically connected by the conductor, troublesome work such as soldering is not required, and the piezoelectric element assembly work is extremely simple.
（へ）実施例
第１図、第２図は本発明の実施例を示しており、それぞ
れ所定厚さを有する略リング状の圧電素子片（ｑ１）〜
（ｑｎ）の両面と、基板（ｒ）の接着面とに銀ペースト
等の導電性接着剤（ｐ）をスクリーン印刷等の手法を用
いて塗布し、これらを積層接着して一体の圧電素子（０
）を構成しており、各圧電素子片（ｑｌ）〜・（ｑｎ）
間の導電性接着剤（ｐ）の外側縁は、圧電素子（Ｑ）の
外周面に露出している。(F) Embodiment FIGS. 1 and 2 show embodiments of the present invention, each of which has a substantially ring-shaped piezoelectric element piece (q1) having a predetermined thickness.
A conductive adhesive (p) such as silver paste is applied to both sides of (qn) and the adhesive surface of the substrate (r) using a method such as screen printing, and these are laminated and bonded to form an integrated piezoelectric element ( 0
), and each piezoelectric element piece (ql) ~・(qn)
The outer edge of the conductive adhesive (p) between them is exposed on the outer peripheral surface of the piezoelectric element (Q).
このようにして一体に積層接着された圧電素子（Ｑ）で
は、圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）間に介在した導電性
接着剤（ｐ）を＠極として利用することができる。In the piezoelectric element (Q) integrally laminated and bonded in this manner, the conductive adhesive (p) interposed between the piezoelectric element pieces (q1) to (qn) can be used as the @ pole.
そして、圧電素子（Ｑ）の外周面に２個の導電体（Ｒ）
を設け、同外周面に露出した導電性接着剤の外側縁に接
続させる事により、次のように各導電性接着剤（ｐ）を
基板ｆｒ）に設けたターミナル（Ｗ）に導通させるよう
にしている。Then, two conductors (R) are placed on the outer peripheral surface of the piezoelectric element (Q).
By connecting to the outer edge of the conductive adhesive exposed on the outer peripheral surface, each conductive adhesive (p) is electrically connected to the terminal (W) provided on the substrate fr) as follows. ing.
すなわち、一方の導電体（Ｒ）と導電性接着剤（ｐ）と
の間に、選択的、つまり、圧電素子（Ｑ）の一端から一
つ置きに絶縁剤等を塗布して絶縁部（＾Ｓ）を設けて導
通を阻止すると共に、残りの導電性接着剤（１））と他
方の導電体（Ｒ）との開に絶縁部（Ａｓ）を設りること
で、各圧電素子片（ｑｌ）〜（ｏｎ）に駆動電圧を印加
する事かできるようにしている。That is, between one conductor (R) and the conductive adhesive (p), an insulating agent or the like is applied selectively, that is, every other piezoelectric element (Q) from one end to form an insulating part (^ S) to prevent conduction, and by providing an insulating part (As) between the remaining conductive adhesive (1)) and the other conductor (R), each piezoelectric element piece ( It is possible to apply a driving voltage to ql) to (on).
導電体（Ｒ）は、まず、導電性接着剤（ｐ）の外側端に
絶縁剤を塗布するなどして絶縁部（＾Ｓ）を形成した後
、銀を蒸着させたり、導電性接着剤を塗布するなどして
形成することができ、ハンダ付は作業を要せず圧電素子
の組立作業が簡易になる。The conductor (R) is made by first forming an insulating part (^S) by applying an insulating agent to the outer edge of the conductive adhesive (p), and then depositing silver or applying the conductive adhesive. It can be formed by coating, etc., and does not require soldering, which simplifies the assembly work of the piezoelectric element.
なお、各圧電素子片（ｑｌ）〜（ａｎ）の素材は、例え
ば、ＡＢＯ３ペロブスカイト形の結晶構造をもつ強誘電
材料であって、ＰＺＴ （Ｐｂ （Ｚｒ、Ｔｉ ）０３
〕系や、ＰＬＺＴ ［Ｐｂ、Ｌａ、（Ｚｒ、Ｔｉ ）０
３〕系、ＰＴ ＣＰｂＴｉ０ａ ）系、あるいはＰＺＴ
を基にしな３成分系の圧電セラミックス等を用いること
ができる。The material of each piezoelectric element piece (ql) to (an) is, for example, a ferroelectric material having an ABO3 perovskite crystal structure, such as PZT (Pb (Zr, Ti)03
] system, PLZT [Pb, La, (Zr, Ti)0
3] system, PT CPbTi0a) system, or PZT
A three-component piezoelectric ceramic based on the above can be used.
また、基板（ｒ）には、ガラスエポキシ基板等を用いる
事も考えられるが、本実施例では耐熱性及び機械的強度
に優れたセラミック基板を使用し、導電性接着剤（ｐ）
に銀ペーストを使用して、積層した圧電素子片（ｑ１）
〜（ｑｎ）と基板（ｒ）を加圧しながら約７００°Ｃで
焼付は接着して一体の圧電素子（Ｑ）を構成して、圧電
素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）と基板（ｒ）の接着強度を高
めると共に、銀ペースト中の銀の微粒子を相互に溶着さ
せて導電性を高めている。Although it is possible to use a glass epoxy substrate etc. as the substrate (r), in this example, a ceramic substrate with excellent heat resistance and mechanical strength is used, and a conductive adhesive (p) is used.
Piezoelectric element pieces laminated using silver paste (q1)
~(qn) and the substrate (r) are baked at approximately 700°C while applying pressure to form an integrated piezoelectric element (Q), and the piezoelectric element pieces (q1) to (qn) and the substrate (r) are bonded together. In addition to increasing the adhesive strength of the silver paste, the silver particles in the silver paste are welded together to improve conductivity.
次いで、上記のようにして積層構成した圧電素子を用い
た圧電アクチュエータ（八）について説明する。Next, a piezoelectric actuator (8) using piezoelectric elements laminated as described above will be described.
第３図で示すように、前後壁（ａＨｂ）を具備する筒状
のケース内に同心円的に、がっ、軸線に沿って進退自在
にプランジャ（Ｐ）を配設し、同プランジャ（Ｐ）の外
周に、それぞれクランプ部材（ｋ）（１）を具備する一
対のクランプ用圧電索子（１３）（ｆ）と、ストローク
用圧電素子（ｑ）とを配設することによって構成してい
る。As shown in Fig. 3, a plunger (P) is disposed concentrically within a cylindrical case having front and rear walls (aHb) so as to be movable back and forth along the axis. A pair of clamping piezoelectric cords (13) (f) each having a clamping member (k) (1) and a stroke piezoelectric element (q) are arranged on the outer periphery of the rod.
すなわち、クランプ用圧電素子（ｅ）は、ケースめ中央
部に取付すな保持具（ｈ）の下側に配設・支持されてお
り、一方、クランプ用圧電素子ｆｆ）と、ストローク用
圧電素子（ｇ）とは保持具（ｈ）の上側に配設・支持さ
れている。That is, the clamping piezoelectric element (e) is not attached to the center of the case, but is arranged and supported on the lower side of the holder (h), while the clamping piezoelectric element ff) and the stroke piezoelectric element (g) is arranged and supported above the holder (h).
次に、各圧電素子（ｅ）（ｆ）（ｇ）の作用について説
明する。Next, the action of each piezoelectric element (e), (f), and (g) will be explained.
圧電素子（ｅｌｆ）は、電圧を印加するとクランプ部材
（ｋ）（＋）を介して１ランジヤ（Ｐ）をクランプし、
電圧を印加していないときは上記クランプを解除する。When a voltage is applied to the piezoelectric element (ELF), it clamps the 1-langeer (P) via the clamp member (k) (+),
When no voltage is applied, the above clamp is released.
一方、圧電素子（ｇ）は、電圧を印加すると軸線方向に
短縮し、上記電圧を解除すると伸長して復位するように
している。On the other hand, the piezoelectric element (g) is configured to shorten in the axial direction when a voltage is applied, and to expand and return to its original position when the voltage is removed.
第４図に、上記構成を有する圧電アクチュエータ（八）
を制御するための制御装置（Ｃ）の構成を示しており、
同制御装置（Ｃ）は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）と
、駆動信号を出力するスイッチ（し）等と接続した入力
インターフェース（１）と、駆動回路（Ｉ））を介して
圧電素子（ｅ）（ｆ）（ｇ）と接続した出力インターフ
ェース（１）と、圧電素子（ｅ）（ｆＨｇ）の駆動プロ
グラムを記憶したメモリ（Ｍ）とで構成されている。FIG. 4 shows a piezoelectric actuator (8) having the above configuration.
It shows the configuration of the control device (C) for controlling the
The control device (C) connects a piezoelectric element (e) ( It consists of an output interface (1) connected to the piezoelectric elements (e) and (fHg), and a memory (M) that stores a drive program for the piezoelectric elements (e) and (fHg).
ついで、かかる構成を有するアクチュエータ（＾）によ
るプランジャ（Ｐ）の移動について、第５図〜第８図を
参照して説明する。Next, the movement of the plunger (P) by the actuator (^) having such a configuration will be explained with reference to FIGS. 5 to 8.
制御装置（Ｃ）に駆動信号が入力すると、前記プログラ
ムに従って、第５図に示すように、圧電素子（ｆ）に電
圧を印加してプランジャＣＰ）をクランプし、しかるの
ち、圧電素子（ｅ）への電圧を止めてプランジャ（Ｐ）
のクランプを解除する。When a drive signal is input to the control device (C), according to the program, a voltage is applied to the piezoelectric element (f) to clamp the plunger CP), as shown in FIG. 5, and then the piezoelectric element (e) Stop the voltage to the plunger (P)
Release the clamp.
次に、第６図に示すように、圧電素子（ｇ）に電圧を印
加して収縮させると、圧電素子（ｇ）は矢印方向に移動
し、これに伴い圧電素子（ｆ）がクランプしたプランジ
ャ（Ｐ）も矢印方向に移動する。Next, as shown in FIG. 6, when a voltage is applied to the piezoelectric element (g) to cause it to contract, the piezoelectric element (g) moves in the direction of the arrow, and as a result, the piezoelectric element (f) engages the clamped plunger. (P) also moves in the direction of the arrow.
その後、第７図に示すように、圧電素子（ｅ）に電圧を
印加してプランジャ（Ｐ）をクランプし、しかるのち、
圧電素子（ｆ）の印加電圧を解除してプランジャ（Ｐ）
のクランプを解除する。Thereafter, as shown in FIG. 7, a voltage is applied to the piezoelectric element (e) to clamp the plunger (P), and then,
Release the voltage applied to the piezoelectric element (f) and release the plunger (P).
Release the clamp.
そして、第８図で示すように、圧電素子（ｇ）への印加
電圧を解除して伸長させ、圧電索子（ｆ）だけを矢印方
向に移動させ、第５図の状態に復帰させる。Then, as shown in FIG. 8, the voltage applied to the piezoelectric element (g) is released and expanded, and only the piezoelectric cord (f) is moved in the direction of the arrow, returning to the state shown in FIG. 5.
その後、上記動作を繰り返すことにより、プランジャ（
Ｐ）を、μｍオーダ或いはサブμｍオーダのスｌ〜ロー
クで尺とり生状に移動することができ、各種装置や機械
等を精密に動作させることができる。After that, by repeating the above operation, the plunger (
P) can be moved in a linear manner with a stroke of μm order or sub-μm order, and various devices, machines, etc. can be operated precisely.
第９図は本発明の圧電アクチュエータ（八）でダイヤフ
ラム型の弁体を駆動するように構成した自動弁（Ｖ）で
あり、（１０）は弁箱であって、それぞれ−次配管と、
二次配管とに連通連結する流入路（１１）と流出路（１
２）とを設けている。また、弁箱（１０）内において、
流入路（１１）と流出路（１２）との間には、主弁孔（
１３）が形成され、主弁孔（１３）の上端開口周縁には
主弁座（１４）が形成されている。FIG. 9 shows an automatic valve (V) configured to drive a diaphragm-type valve body with a piezoelectric actuator (8) of the present invention, and (10) is a valve box, which is connected to the following piping,
An inlet passage (11) and an outlet passage (1
2). Moreover, in the valve box (10),
A main valve hole (
13) is formed, and a main valve seat (14) is formed at the periphery of the upper end opening of the main valve hole (13).
そして、主弁座（１４）上には、主弁孔（１３）を開閉
する主弁体を兼ねたダイヤフラム（１５）か接離自在に
配設されている。A diaphragm (15), which also serves as a main valve element for opening and closing the main valve hole (13), is disposed on the main valve seat (14) so as to be movable toward and away from the main valve seat (14).
ダイヤフラム（１５）の上方にはダイヤフラム背室（１
６）が形成されており、同タイヤフラム背室（１６）は
、タイヤフラム（１５）の周縁に設けたオリフィス（１
７）を介して流入路（１１）と連通している。Above the diaphragm (15) is the diaphragm back chamber (1
6) is formed, and the tire flamm back chamber (16) is formed with an orifice (1
7) and communicates with the inflow channel (11).
（１８）はダイヤフラム（１５）に穿設したパイロット
弁孔であり、ダイヤプラム背室（１６）と流出路（１２
）とを連通させている。(18) is a pilot valve hole bored in the diaphragm (15), which includes a diaphragm back chamber (16) and an outflow passage (12).
) are in communication.
パイロット弁孔（１８）の上方には圧電アクチュエータ
（Ａ）のプランジャＣＰ）の下端に設けたパイロット弁
体（１９）を対峙させて、圧電アクチュエータ（＾）の
作動によりパイロット弁孔（１８）を開閉させる。Above the pilot valve hole (18), a pilot valve body (19) provided at the lower end of the plunger CP of the piezoelectric actuator (A) is opposed, and the pilot valve hole (18) is opened by the operation of the piezoelectric actuator (^). Open and close.
上記の構成により、自動弁（ｖ）はダイヤフラム型の弁
体か有するセルフサーボ作用で、ダイヤプラム（１５）
が圧電アクチュエータ（＾）のプランジャ（Ｐ）の動き
を追従して主弁座（１４）を開閉するものである。With the above configuration, the automatic valve (v) has a self-servo action having a diaphragm type valve body, and the diaphragm (15)
follows the movement of the plunger (P) of the piezoelectric actuator (^) to open and close the main valve seat (14).
（２０）はプランジャ（Ｐ）の上下ストロークを制限す
るフランジ、（２１）はＹ型断面のシールである。(20) is a flange that limits the vertical stroke of the plunger (P), and (21) is a seal with a Y-shaped cross section.
＾Ｓ）：絶縁部 Ｒ：導電体 Ｑ ：圧電素子 ｐ ：導電性接着剤 ｑ）〜（ｑｎ） ：圧電素子片 ｒ ：基板^S): Insulation section R: conductor Q: Piezoelectric element p: Conductive adhesive q) ~ (qn): Piezoelectric element piece r: Substrate
第１図、第２図は本発明実施例の断面側面図及び展開斜
視図、第３図は圧電アクチュエータの断面説明図、第４
図は制御装置の構成を示すブロック図、第５図〜第８図
は同アクチュエータの作動説明図、第９図は本発明の圧
電アクチュエータで構成した自動弁の断面図、第１０図
は従来の圧電素子片の斜視図。1 and 2 are a cross-sectional side view and an exploded perspective view of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of a piezoelectric actuator, and FIG.
The figure is a block diagram showing the configuration of the control device, Figures 5 to 8 are explanatory diagrams of the operation of the same actuator, Figure 9 is a sectional view of an automatic valve constructed using the piezoelectric actuator of the present invention, and Figure 10 is a conventional valve. A perspective view of a piezoelectric element piece.
Claims (1)
接着剤（ｐ）を介在させて積層した圧電素子（Ｑ）にお
いて、圧電素子（Ｑ）の外周面に導電体（Ｒ）を設ける
と共に、圧電素子（Ｑ）の外周に臨んだ各導電性接着剤
（ｐ）の外周縁と導電体（Ｒ）との間に絶縁部（Ａｓ）
を設けてなる圧電素子。1) In a piezoelectric element (Q) laminated with a conductive adhesive (p) interposed between a plurality of piezoelectric element pieces (q1) to (qn), a conductor (R ), and an insulating part (As) is provided between the outer periphery of each conductive adhesive (p) facing the outer periphery of the piezoelectric element (Q) and the conductor (R).
A piezoelectric element equipped with
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011484A JPH02192183A (en) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | Piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011484A JPH02192183A (en) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | Piezoelectric element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192183A true JPH02192183A (en) | 1990-07-27 |
Family
ID=11779327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1011484A Pending JPH02192183A (en) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | Piezoelectric element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02192183A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1989
- 1989-01-19 JP JP1011484A patent/JPH02192183A/en active Pending
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