JPH0333084Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は高速応答、微小変位制御などに使用す
る性能の優れた圧電体変位装置を提供するもので
ある。

従来の技術 圧電体は電圧を印加すると歪み、変位が得られ
る。この性質を利用して複数枚の圧電磁器板を分
極方向を逆向きにして積層した圧電体変位装置が
実用に供されている。

第４図は従来のこの種装置を示したもので、複
数枚の圧電磁器板１１が分極方向Ｐを互いに逆向
きにして配置され、引出端子１２ａを有する銅、
ベリリウム銅、真鍮などの金属よりなる電極板１
２を介して積層されている。前記圧電磁器板１１
と電極板１２の接触面は接着剤１３で接着されて
おり、且つ、該積層体の外周部は端部材１４およ
び樹脂層１５で被覆されている。これらの圧電磁
器板は夫々電極板により電気的に並列に接続さ
れ、厚さ方向の歪みが積層枚数だけ加算され、全
体として軸方向に変位する。この場合、接着剤１
３は圧電磁器板１１と電極板１２とを固着して装
置を一体化し、それぞれの圧電磁器板の変位が全
体の変位に寄与するために必要なものである。

考案が解決しようとする問題点 第４図に示す従来の積層構造では、圧電磁器板
と電極板との間に使用する接着剤の特性は極めて
重要で、圧電体変位装置の特性に大きな影響を及
ぼしている。即ち、この部分に使用する接着剤と
しては、圧電磁器板と電極板との間の接着剤層が
両者間の電気的接触を妨げないこと、両者に対す
る接着力が優れ繰返しの使用に対しても接着力の
低がないこと、さらに、剛性が高く、温度による
特性の変化が少ないこと、および絶縁抵抗が大き
いことが必要である。

だが、これらの要求を全て満足する接着剤は無
く、例えば電気的特性を最優先して接着剤を選定
すれば、その他の特性が犠性となつているのが実
状で、繰返し使用時の性能を改良するため、やむ
なくボルト・ナツトなどの構造材で締着するなど
の方法を併用している場合もある。また、接着剤
は通常、圧電磁器板や電極板の剛性に比べて著し
く小さいため、装置全体の積層方向の剛性を大幅
に低させてしまい、荷重下での微小な位置決めな
どに使用するときに不都合が生じた。さらに、性
能が優れ、安定した変位装置を作るには接着剤の
塗布方法、量、硬化条件などの接着条件を充分に
制御する必要があるが、その工程は煩雑を極める
ばかりでなく、制御しきれない部分もあり、性能
に大きなバラキが生じる原因になつていた。

問題点を解決するための手段 本考案は圧電磁器板と電極板を交互に積重ねた
積層体において、これら各積層要素の中央に貫通
孔を設けておき、該貫通孔および積層体の外周に
接着性を有する樹脂を注入・充填し、実質的に圧
電磁器板と電極板との接触面には接着剤を介在さ
せることなく積層体を一体に固着して剛性の改
良、安定性の向上、製造の容易さなどを実現した
ものである。

実施例 以下、本考案の一実施例を第１図〜第３図で説
明する。

１はチタン酸ジルコン酸鉛などの圧電体材料か
らなり、両面には銀等の金属蒸着膜（図面では省
略）を付着させた圧電磁器板で、中央に貫通孔１
ａが設けられており、相隣る磁器板の分極方向Ｐ
は逆方向になるように配置されている。２は前記
圧電磁器板１の間に挿入されている銅、ベリリウ
ム銅、真鍮などの金属からなり、引出端子２ｂを
設けた電極板で、その中央部には前記圧電磁器板
と同様に貫通孔２ａが設けられている。前記電極
板の外径は圧電磁器板１の外径よりわずかに小さ
く、貫通孔２ａの径は圧電磁器板の貫通孔１ａの
それよりわずかに大きくしてある。３は圧電磁器
板１と電極板２を交互に積層した積層物の両面に
設けた圧電磁器板と同材質の板（この場合、両面
の金属蒸着膜は不要）あるいはアルミナなどから
なる絶縁板で、中央には同じく貫通孔３ａが設け
てある。４は積層物の最外部に位置する、例えば
金属からなる端部金具で、中央には貫通孔４ａが
穿たれており、また外側表面には接着性樹脂充填
部として凹部４ｂが、さらに絶縁板３との接合側
表面の外周には該絶縁板との接着力を高めるため
に接着剤の層を配するための溝４ｃが設けてあ
る。５は各積層要素の貫通孔１ａ，２ａ，３ａ，
４ａによつて形成された柱状空間部および積層体
の外周面に充填・塗布された接着性を有する樹脂
で、この実施例では柱状空間部に充填された樹脂
と積層体の周囲に塗布されている樹脂とが一体に
なつて各積層要素を一定の荷重で一体に固着して
いる。６は電源、７は電圧を印加するためのリー
ド線である。

この変位装置の製作にあたつては、相隣る圧電
磁器板１の分極方向が互いに逆向きになるように
必要枚数配列し、その間に電極板２を差込む。次
いで両端に絶縁板３を、最外部に端部金具４を配
し、各積層要素が同心円状に位置するように調整
し、しかる後、適当な方法で積層体の軸方向に一
定の荷重をかける。この状態のままで積層体の外
周および貫通孔部の内面に接着剤１を塗布して硬
化させる。この工程で圧電磁器板と電極板の外径
および貫通孔の大きさが異なることによつて形成
される外周および内周の空隙部や端部金具の溝４
ｃおよび電極板と圧電磁器板の平面の状態によつ
て形成される微細な隙間に接着剤１が注入され、
各積層要素は外周面と内周面にて緊密に一体に接
着されるが、一定の加圧下で接着剤を塗布するこ
とにより圧電磁器板と電極板の接触面の大部分は
接着剤が注入されることなく、直接接触した状態
に保たれるので、電気的な接触状態や積層方向の
剛性を低下させることはない。次いで、圧電磁器
板の分極方向が同じ引出端子を電気的に接続した
後、接着剤（接着性を有する樹脂）を積層体中
心の柱状空間部および外周面にそれぞれ充填・塗
布した後、端部金具の凹部４ｂにも塗布する。従
つて接着剤が積層体全体を一定の加圧状態に保
持し続けることが可能となる。必要があれば電気
的露出部分も絶縁被覆する。最後に全ての接着
剤、樹脂、絶縁被覆を適当な条件で硬化した積層
方向に加えていた荷重を除去する。

考案の効果 本考案では圧電体変位装置の各積層要素に貫通
孔を設けて、積層体の内外周に接着剤を塗布する
と共に前記貫通孔に弾性率の大きな接着性を有す
る樹脂を充填硬化させて積層体を一定の加圧状態
に保持するものであり、中央貫通孔に一定容積の
剛性物体を各積層要素に密接させてに配置するこ
とは、構造的にも極めて効河的である。即ち、中
央貫通孔のない積層要素を用いて外周面のみ接着
した場合、中央部分における加圧力が充分得られ
ないため、各積層要素の密接な接触が得られなか
つたり、経時的に、あるいは繰返し使用時に加圧
状態が変化し、ついには接着はがれなどを生じ、
変位特性の再現性が得られなかつた。この様な現
象は積層要素の面積が大きいほど顕著であつた。

本実施例に用いる接着剤は各積層要素に対す
る接着力と電気絶縁性、さらに電極板と圧電磁器
板の面積の違いによつて形成される空間部や電極
板と圧電磁器板の表面条件により形成される電気
的接触や剛性に寄与しない隙間などへの注入に適
した粘度を優先して選定できるから、電極板と圧
電磁器板の間の電気抵抗が問題となつた従来例に
くらべて有利となる。また貫通孔および周囲に塗
布または充填する接着剤は、その弾性率が大き
い場合、変位量は小さくなるに反し、変位の再現
性は良好になる。この弾性率は接着剤に各種無
機・有機剤の粉末や繊維状物を加えることによつ
て制御が可能である。

以上の如く、本考案は各積層要素の接触面の大
部分を直接に接触させて電気抵抗を小さくすると
共に剛性を改良し、中央に貫通孔を設けて接着部
分を増大させると共に、該部分に剛性の大きな接
着性を有する樹脂を配し、構造的に効果的に積層
体を一体に固着させたもので、製法は極めて簡単
で性能を向上させたものである。

本考案は特に各積層要素の面積が大きくなつた
とき有利で、必要により複数個の貫通孔を設けて
効果を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の一実施例を示す縦断面
図、第２図は同外観斜視図、第３図は各積層要素
を示す斜視図、第４図は従来の圧電体変位装置の
一例を示す概略断面図である。 １……圧電磁器板、２……電極板、３……絶縁
板、４……端部金具、５……接着剤。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 中央に貫通孔を有する複数枚の圧電磁器板と電
   極板を交互に積重ねた積層体よりなる圧電体変位
   装置において、前記積層体の中心部に形成された
   柱状空間部と積層体の外周部に接着性を有する樹
   脂を充填・塗布し、実質的に圧電磁器板と電極板
   間に接着剤が介在することなく一体に固着したこ
   とを特徴とする圧電体変位装置。