JPH0436231Y2 - - Google Patents

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JPH0436231Y2
JPH0436231Y2 JP1985098581U JP9858185U JPH0436231Y2 JP H0436231 Y2 JPH0436231 Y2 JP H0436231Y2 JP 1985098581 U JP1985098581 U JP 1985098581U JP 9858185 U JP9858185 U JP 9858185U JP H0436231 Y2 JPH0436231 Y2 JP H0436231Y2
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ceramic
electrode
center electrode
voltage
piezoelectric
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【考案の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本考案は、圧電セラミツクスに電圧を印加し、
任意の方向に3次元的動作を行うセラミツクスア
クチユエータ用素子に関する。
[Detailed description of the invention] <Industrial application field> The invention applies a voltage to piezoelectric ceramics,
The present invention relates to a ceramic actuator element that performs three-dimensional movement in any direction.

<従来技術> 圧電セラミツクスに電圧を印加し、その圧電逆
効果による歪みを応用したアクチユエータとして
第4図,第5図に示すものがある。第4図はバイ
モルフと呼ばれるもので、短形状のセラミツクス
シート1の両面に電極2を形成し、このセラミツ
クスシート2枚を貼りあわせたものである。3は
電源で、リード線4を介して、例えば外側の電極
にプラスの電極を、中間の電極にマイナスの電極
を印加すると、セラミツクスが弓状に変位する。
この変位を利用して例えばスイツチ等に利用す
る。第5図は積層アクチユエータと呼ばれるもの
で、例えば厚さ0.1mm程度のセラミツクスシート
10の両側(または片側)に電極20を形成し、
このセラミツクスシートを例えば100枚積層した
ものである。(図では積層したセラミツクスの一
部のみを示す)。3は電源で、リード線4を介し
て、積層されたそれぞれのセラミツクスシート1
0の両面に電圧を印加する。その結果、積層アク
チユエータは矢印A方向に変位する。この変位を
位置制御等に利用する。
<Prior Art> There are actuators shown in FIGS. 4 and 5 that apply a voltage to piezoelectric ceramics and apply distortion due to the piezoelectric inverse effect. FIG. 4 shows what is called a bimorph, in which electrodes 2 are formed on both sides of a rectangular ceramic sheet 1, and two ceramic sheets are bonded together. 3 is a power supply, and when a positive electrode is applied to the outer electrode and a negative electrode is applied to the middle electrode via a lead wire 4, the ceramic is displaced in an arcuate shape.
This displacement is utilized for, for example, a switch. FIG. 5 shows what is called a laminated actuator, in which electrodes 20 are formed on both sides (or one side) of a ceramic sheet 10 with a thickness of about 0.1 mm, for example.
For example, 100 of these ceramic sheets are laminated. (The figure shows only a portion of the laminated ceramics). 3 is a power supply, which connects each laminated ceramic sheet 1 via a lead wire 4.
Apply voltage to both sides of 0. As a result, the laminated actuator is displaced in the direction of arrow A. This displacement is used for position control, etc.

<考案が解決しようとする問題点> しかしながら、上記従来技術においては、運動
の方向が一定方向の角度または直線的に変位する
のみなので、利用範囲が限られるという欠点があ
る。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the above-mentioned prior art, the direction of movement is only angular or linear displacement in a certain direction, so there is a drawback that the range of use is limited.

<問題点を解決するための手段> 本考案は上記問題点に鑑みてなされたもので、
一端を支持した場合に他端が少なくとも3方向以
上に動作することの可能なセラミツクスアクチユ
エータ用素子を提供することを目的とし、その構
成上の特徴は、円柱状に形成された圧電セラミツ
クスと、該圧電セラミツクスの中心を軸方向に貫
通して配置された中心電極と、該中心電極と平行
に、かつ、前記圧電セラミツクスの外周近傍に等
分に3個以上配置された外部電極を具備したこと
を特徴とするセラミツクスアクチユエータ用素
子。
<Means for solving the problems> The present invention was made in view of the above problems.
The object of the present invention is to provide a ceramic actuator element in which the other end can move in at least three directions when one end is supported, and its structural features include piezoelectric ceramics formed in a columnar shape. , a center electrode arranged to penetrate the center of the piezoelectric ceramic in the axial direction, and three or more outer electrodes arranged parallel to the center electrode and equally spaced near the outer periphery of the piezoelectric ceramic. A ceramic actuator element characterized by:

<作用> 素子の一端を支持し、中心電極と外周に配置さ
れた外部電極の一つに電圧を印加すると、電圧が
印加された側の圧電セラミツクスが伸長(または
圧縮)し、他端が変位する。中心電極と隣り合う
2つの外部電極に電圧を印加すれば、2つの外部
電極の中心と中心電極の間が伸長(または圧縮)
して他端が変位する。
<Operation> When one end of the element is supported and a voltage is applied to the center electrode and one of the external electrodes arranged on the outer periphery, the piezoelectric ceramic on the side to which the voltage is applied expands (or compresses), and the other end is displaced. do. If voltage is applied to the center electrode and two adjacent outer electrodes, the center of the two outer electrodes and the center electrode will expand (or compress).
and the other end is displaced.

<実施例> 第2図a,b,cは本考案によるセラミツクス
アクチユエータ用素子の原理を説明するための説
明図である。第2図aにおいて30aは円柱状に
焼成して形成された圧電セラミツクス(例えば
BaTiO3+バインダ)であり、この円柱30aの
中央部に導電性金属または圧電セラミツクスに
La,Ta,Nb等をドープして得られる半導体セ
ラミツクス(例えば、BaTiO3+La+バインダ)
や導電性セラミツクス(例えばBaPbO3
LaSrCoO3,LaSrCrO3,RuO3等)からなる電極
が円柱30aを貫通して埋設されている。A,
A′,B,B′は円柱30aの外周に設けられた外
部電極で蒸着や塗布等により形成されている。こ
れら外部電極は図の例では円周を等分した4箇所
に中心電極31aに沿つて形成されている。
<Example> FIGS. 2a, 2b, and 2c are explanatory diagrams for explaining the principle of a ceramic actuator element according to the present invention. In FIG. 2a, 30a is a piezoelectric ceramic (e.g.
BaTiO 3 + binder), and a conductive metal or piezoelectric ceramic is placed in the center of this cylinder 30a.
Semiconductor ceramics obtained by doping with La, Ta, Nb, etc. (e.g. BaTiO 3 + La + binder)
and conductive ceramics (e.g. BaPbO 3 ,
An electrode made of (LaSrCoO 3 , LaSrCrO 3 , RuO 3 , etc.) is embedded through the cylinder 30a. A,
A', B, and B' are external electrodes provided on the outer periphery of the cylinder 30a, and are formed by vapor deposition, coating, or the like. In the illustrated example, these external electrodes are formed at four locations equally dividing the circumference along the center electrode 31a.

上記構成のセラミツクスアクチユエータ用素子
において例えば中心電極31aと外部電極A(ま
たはB)に電圧を印加(電圧印加手段は省略)す
るとこの電極間の圧電セラミツクスがわずかに伸
長し第2図bに示すように左側に反る。また、例
えば中心電極31aと外部電極A′(またはB′)に
電圧を印加(電圧印加手段は省略)するとこの電
極間の圧電セラミツクスがわずかに伸長し第2図
Cに示すように右側に反る。本考案はこの様な現
象を利用する。
In the ceramic actuator element having the above structure, for example, when a voltage is applied to the center electrode 31a and the outer electrode A (or B) (the voltage application means is omitted), the piezoelectric ceramic between the electrodes expands slightly, as shown in FIG. 2b. Curve to the left as shown. For example, when a voltage is applied to the center electrode 31a and the outer electrode A' (or B') (the voltage application means is omitted), the piezoelectric ceramic between these electrodes expands slightly and recoils to the right as shown in FIG. 2C. Ru. The present invention utilizes such a phenomenon.

第1図は本考案の一実施例を示すもので、30
は円柱状に焼成した圧電セラミツクスであり、こ
の円柱30の中央部に軸方向に貫通して中心電極
31を埋設するとともに外周近傍の円周上に等分
に、かつ、中心電極31に平行に複数(図では8
本)の外部電極41〜48を埋設したものであ
る。
Figure 1 shows an embodiment of the present invention, with 30
is a piezoelectric ceramic fired into a cylindrical shape, and a center electrode 31 is embedded through the center of the cylinder 30 in the axial direction, and is equally spaced on the circumference near the outer periphery and parallel to the center electrode 31. Multiple (8 in the figure)
The external electrodes 41 to 48 of the present invention are embedded.

上記の様に構成し、一端を固定(図では省略)
して図示しない電源から中心電極31と例えば外
部電極40aのみに電圧を印加すれば、これらの
電極間に挟まれた圧電セラミツクスが伸長(また
は短縮)し円柱30全体が第2図bまたはcに示
すように湾曲して自由端が変位する。この変位の
方向は中心電極31に電源の正(または負)極を
接続し、外部電極40a〜40hに接続した負
(または正)極を順次切り替えることにより連続
的に変化させることができる。なお図では省略す
るが電圧が印加される電極は公知の方法でスイツ
チにて選択可能に構成しておき、駆動の方向と大
きさに応じて選択する。
Configure as above and fix one end (omitted in the diagram)
If a voltage is then applied from a power source (not shown) only to the center electrode 31 and, for example, the outer electrode 40a, the piezoelectric ceramic sandwiched between these electrodes will expand (or shorten), and the entire cylinder 30 will become as shown in FIG. 2b or c. The free end is displaced by curving as shown. The direction of this displacement can be continuously changed by connecting the positive (or negative) pole of a power source to the center electrode 31 and sequentially switching the negative (or positive) poles connected to the external electrodes 40a to 40h. Although not shown in the figure, the electrodes to which voltage is applied are configured to be selectable by a switch using a known method, and are selected depending on the direction and magnitude of driving.

第3図は第1図に示すセラミツクスアクチユエ
ータ用素子の製作例を示す断面図で、押出し口5
0を有する第1の容器51の中に、第1の容器の
押出し口と同方向に押出し口60を有する第2の
容器61が形成され、第1の容器51には圧電セ
ラミツクス30が、第2の容器61には電極3
0,41となる例えば圧電セラミツクスに不純物
をドープして得られる半導体セラミツクスがペー
ストの状態で入れられており、この2種類のセラ
ミツクスを同時に同スピードで押出すことにより
第1図に示す形状に形成するようにしたものであ
る。
FIG. 3 is a sectional view showing an example of manufacturing the ceramic actuator element shown in FIG.
A second container 61 having an extrusion port 60 in the same direction as the extrusion port of the first container is formed in the first container 51 having the piezoelectric ceramic 30 . The electrode 3 is placed in the container 61 of No. 2.
Semiconductor ceramics obtained by doping piezoelectric ceramics with impurities, such as 0.41, are placed in the form of a paste, and these two types of ceramics are extruded at the same speed at the same time to form the shape shown in Figure 1. It was designed to do so.

この様な動作を行うセラミツクスアクチユエー
タ用素子は、例えばバイオテクノロジーにおける
1つの細胞のハンドリングのようなデリケートな
動きが必要な場合に用いて好適である。
A ceramic actuator element that performs such a movement is suitable for use in cases where delicate movement is required, such as handling of a single cell in biotechnology.

<考案の効果> 以上実施例とともに具体的に説明したように本
考案によれば、円柱状に形成された圧電セラミツ
クスと、該圧電セラミツクスの中心を軸方向に貫
通して配置された中心電極と、該中心電極と平行
に、かつ、前記圧電セラミツクスの外周近傍に等
分に3個以上配置された外部電極を具備している
ので、一端を固定して電源から中心電極と外部電
極に電圧を印加することにより自由端を任意の方
向に変位させたり、外部電極を順次切り替えるこ
とにより首振り状に変位するセラミツクスアクチ
ユエータ用素子を実現することができる。
<Effects of the Invention> As specifically explained above in conjunction with the embodiments, according to the present invention, a piezoelectric ceramic formed in a cylindrical shape, a center electrode disposed passing through the center of the piezoelectric ceramic in the axial direction, , is equipped with three or more external electrodes arranged equally in parallel with the center electrode and near the outer periphery of the piezoelectric ceramic, so one end is fixed and a voltage is applied from the power source to the center electrode and the external electrode. It is possible to realize a ceramic actuator element that displaces the free end in an arbitrary direction by applying a voltage, or displaces in an oscillating manner by sequentially switching the external electrodes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例を示す説明図、第2
図は本考案の原理を示す説明図、第3図は本考案
のセラミツクスアクチユエータを製作する一実施
例を示す断面説明図、第4図,第5図は従来のセ
ラミツクスアクチユエータを示す説明図である。 30……圧電セラミツクス、31……中心電
極、40……外部電極。
Fig. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of the present invention;
The figure is an explanatory diagram showing the principle of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional explanatory diagram showing one embodiment of manufacturing the ceramic actuator of the present invention, and Figures 4 and 5 show conventional ceramic actuators. It is an explanatory diagram. 30... Piezoelectric ceramics, 31... Center electrode, 40... External electrode.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 円柱状に形成された圧電セラミツクス30と、
該圧電セラミツクスの中心を貫通して配置された
中心電極31と、該中心電極と平行に、かつ、前
記圧電セラミツクスの外周近傍に等分に3個以上
配置された外部電極40a〜40nを具備したこ
とを特徴とするセラミツクスアクチユエータ用素
子。
Piezoelectric ceramics 30 formed into a columnar shape,
A center electrode 31 is arranged to penetrate through the center of the piezoelectric ceramic, and three or more outer electrodes 40a to 40n are arranged parallel to the center electrode and equally spaced near the outer periphery of the piezoelectric ceramic. A ceramic actuator element characterized by:
JP1985098581U 1985-06-28 1985-06-28 Expired JPH0436231Y2 (en)

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JPS627790U JPS627790U (en) 1987-01-17
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5963782A (en) * 1982-10-05 1984-04-11 Tohoku Metal Ind Ltd Piezoelectric bimorph element
JPS59129590A (en) * 1983-01-12 1984-07-25 Nippon Soken Inc Electrostrictive type actuator
JPS60178677A (en) * 1984-02-24 1985-09-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Bending type piezoelectric actuator

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JPS627790U (en) 1987-01-17

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