JPH0846260A - Piezoelectric actuator and its assembling method - Google Patents

Piezoelectric actuator and its assembling method

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Publication number
JPH0846260A
JPH0846260A JP6182497A JP18249794A JPH0846260A JP H0846260 A JPH0846260 A JP H0846260A JP 6182497 A JP6182497 A JP 6182497A JP 18249794 A JP18249794 A JP 18249794A JP H0846260 A JPH0846260 A JP H0846260A
Authority
JP
Japan
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piezoelectric element
case
preload
fixed
piezoelectric
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6182497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Asao Uenodai
浅雄 上野台
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0846260A publication Critical patent/JPH0846260A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the probability of breakdown of a piezoelectric element which is caused by tensile stress, by applying preliminary pressure to the element without applying tortional stress to the element. CONSTITUTION:A piezoelectric element 2 is accommodated in a case 4, and fixed on a pedestal 3 of the case bottom. An elastic member, e.g. a coned disc spring 7 is arranged between a lid 5 and a piston 6. Preliminary pressure is applied to the element 2 by an assembling method, in the state that tortional stress is not applied by adjasting the position of the lid 5. Strain gauges 8, 9 for detecting strain of the element 2 are fixed on the outer peripheral surface of the element 2, for the inputting to a preliminary pressure adjusting equipment. The outputs of the strain gauges 8, 9 are inputted in bridge circuits 20 and 21, respectively, which have a source power supply VSO. Hence the preliminary pressure is applied to the piezoelectric element 2 without applying tortional stress, and maintained. Thereby the probability that the piezoelectric element 2 is broken down by tensile stress can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡や測定器等にお
いて、高精度位置決めを行う際に必要となる予圧を与え
ることが可能な圧電アクチュエータおよび圧電アクチュ
エータに対してねじれ応力を与えずに予圧を調整する組
み立て方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric actuator capable of applying a preload required for high-accuracy positioning in a microscope, a measuring instrument or the like, and a preload without applying a torsional stress to the piezoelectric actuator. Relates to an assembling method for adjusting.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電アクチュエータは、圧電素子に電界
を印加すると、その内部に歪みが発生し、それ自体が伸
縮し、低電圧で大変位量が得られるという特性を有して
いるほか、ミクロン、サブミクロンオーダで微小変位が
得られ、応答性に優れ、発生応力も大きいという特性が
ある。このようなことから、従来高精度位置決め装置と
して圧電アクチュエータが使用されている。
2. Description of the Related Art Piezoelectric actuators have the characteristic that when an electric field is applied to a piezoelectric element, distortion occurs inside the piezoelectric element, which expands and contracts itself to obtain a large displacement at low voltage. The characteristics are that a small displacement can be obtained on the order of submicron, excellent responsiveness, and large generated stress. For this reason, a piezoelectric actuator has been conventionally used as a highly accurate positioning device.

【0003】最近では、金属ケースに封入された圧電ア
クチュエータが市販されていて、電子顕微鏡の微動アク
チュエータやレーザスキャニングマイクロスコープ(L
SM)の焦準部のアクチュエータに使用されている。
Recently, a piezoelectric actuator enclosed in a metal case is commercially available, and a fine movement actuator of an electron microscope or a laser scanning microscope (L
(SM) focusing unit actuator.

【0004】図6は従来の顕微鏡に用いられている変位
拡大装置の1例を示す図であり、圧電アクチュエータ1
が固定面に垂直に固定され、アクチュエータ1の上部に
水平にてこ14の一端部が固定され、てこ14の他端上
部に垂直にステージ支持構造体23が固定され、ステー
ジ支持構造体23の上部にはステージ15が水平に固定
されている。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a displacement magnifying device used in a conventional microscope.
Is fixed vertically to the fixed surface, one end of the lever 14 is horizontally fixed to the upper part of the actuator 1, the stage support structure 23 is vertically fixed to the other end of the lever 14, and the upper part of the stage support structure 23 is fixed. The stage 15 is fixed horizontally.

【0005】図7は、図6の圧電アクチュエータ1の構
成を示す断面図であり、後述するアクチュエータ本体が
金属ケース13に封入されている。アクチュエータ本体
は、圧電素子2と、圧電素子2の下端部が固定された台
座3と、圧電素子2の上端部に固定されたピストン6か
ら構成されている。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure of the piezoelectric actuator 1 shown in FIG. 6, in which a later-described actuator body is enclosed in a metal case 13. The actuator body includes a piezoelectric element 2, a pedestal 3 to which the lower end of the piezoelectric element 2 is fixed, and a piston 6 fixed to the upper end of the piezoelectric element 2.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】いま、図6のステージ
15の下向きの慣性力Fがてこ14に加わると、圧電ア
クチュエータ1は、てこ14に引っ張られるようにな
り、引っ張り応力が圧電素子に加わる。
When a downward inertial force F of the stage 15 shown in FIG. 6 is applied to the lever 14, the piezoelectric actuator 1 is pulled by the lever 14 and tensile stress is applied to the piezoelectric element. .

【0007】図7のような金属ケース13に封入されて
いる圧電アクチュエータ1は、圧電素子2に予圧が掛か
っておらず、引っ張り応力が加わったときに圧電素子2
が破損しやすいという欠点がある。
In the piezoelectric actuator 1 enclosed in the metal case 13 as shown in FIG. 7, the piezoelectric element 2 is not preloaded, and the piezoelectric element 2 is subjected to tensile stress.
Has the drawback of being easily damaged.

【0008】さらに、予圧をかける際も、部品間の機械
誤差や摩擦により圧電素子2にねじれ応力が加わること
があり、圧電素子2が破損することがある。本発明は以
上述べた問題点を除去するためなされたもので、引っ張
り応力による破損のおそれを低減できる圧電アクチュエ
ータを提供することを目的とし、また組み立て時の圧電
素子の破損を低減することができる圧電アクチュエータ
の組み立て方法を提供することを目的とする。
Further, even when a preload is applied, torsional stress may be applied to the piezoelectric element 2 due to mechanical error or friction between parts, and the piezoelectric element 2 may be damaged. The present invention has been made to eliminate the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator that can reduce the risk of damage due to tensile stress, and can reduce damage to the piezoelectric element during assembly. An object is to provide a method for assembling a piezoelectric actuator.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に対応する発明は、有底筒状のケースと、
このケース内部に収納されると共にケース底面に固定さ
れ、電界を印加するとそれ自体が伸縮する圧電素子と、
前記ケース内部で前記圧電素子の反固定側に設けられ、
前記圧電素子の伸縮に伴って移動するピストンと、前記
ケースの開口端側に、前記圧電素子の伸縮方向に進退自
在でかつ所定位置に固定可能な固定部材と、この固定部
材と前記ピストンとの間に設けられ、前記圧電素子に対
して予圧を与える弾性体と、を具備した圧電アクチュエ
ータである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention corresponding to claim 1 has a bottomed cylindrical case,
A piezoelectric element that is housed inside this case and fixed to the bottom of the case, and expands and contracts itself when an electric field is applied,
Provided on the opposite side of the piezoelectric element inside the case,
A piston that moves with the expansion and contraction of the piezoelectric element, a fixing member that is movable in the expansion and contraction direction of the piezoelectric element and can be fixed at a predetermined position on the opening end side of the case, and the fixing member and the piston. A piezoelectric actuator comprising: an elastic body provided between the elastic elements and applying a preload to the piezoelectric element.

【0010】前記目的を達成するため、請求項3に対応
する発明は、有底筒状のケースと、このケース内部に収
納されると共にケース底面に固定され、電界を印加する
とそれ自体が伸縮する圧電素子と、前記ケース内部で前
記圧電素子の反固定側に設けられ、前記圧電素子の伸縮
に伴って移動するピストンと、前記ケースの開口端側
に、前記圧電素子の伸縮方向に進退自在でかつ所定位置
に固定可能な固定部材と、この固定部材と前記ピストン
との間に設けられ、前記圧電素子に対して予圧を与える
弾性体と、を具備した圧電アクチュエータであって、予
め予圧部材によって外部から前記弾性体に対して予圧を
かけた後、前記固定部材を所定の位置に位置決めし、そ
の後前記予圧部材による予圧を解除することを特徴とす
る圧電アクチュエータの組み立て方法である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 3 has a bottomed cylindrical case, which is housed inside the case and fixed to the bottom surface of the case, and expands and contracts itself when an electric field is applied. A piezoelectric element, a piston provided inside the case on the side opposite to the fixed side of the piezoelectric element, and a piston that moves as the piezoelectric element expands and contracts, and an opening end side of the case that is movable back and forth in the expansion and contraction direction of the piezoelectric element. A piezoelectric actuator comprising: a fixing member that can be fixed at a predetermined position; and an elastic body that is provided between the fixing member and the piston and applies a preload to the piezoelectric element. A piezoelectric actuator, characterized in that after applying a preload to the elastic body from the outside, the fixing member is positioned at a predetermined position, and then the preload by the preload member is released. Which is the assembly method.

【0011】[0011]

【作用】請求項1に対応する発明によれば、圧電素子に
予め予圧が与えられているので、引っ張り応力による破
損のおそれを少なくできる。請求項3に対応する発明方
法によれば、ねじれ歪みが圧電素子に加わらないように
モニタしながら、予圧を掛けて、組み立て時の圧電素子
の破損を少なくできる。
According to the invention corresponding to claim 1, since the piezoelectric element is preloaded in advance, the risk of damage due to tensile stress can be reduced. According to the method of the invention corresponding to the third aspect, it is possible to reduce the damage of the piezoelectric element during assembly by applying the preload while monitoring the torsional strain so as not to be applied to the piezoelectric element.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明による圧電アクチュエータの実
施例について図面を参照して説明する。図1は本発明に
よる第1実施例を示す断面図である。円筒状の金属ケー
ス4とこの下端部に固定された台座3により有底筒状の
ケースを構成している。このケース4内部に圧電素子2
を収納し、ケース底面の台座3に圧電素子2を固定す
る。この場合の圧電素子2は、電界を印加すると、その
内部に歪みが発生し、それ自体が伸縮するものである。
ケース4内部で圧電素子2の反固定側(上端部)に圧電
素子2の伸縮にともなって移動する断面凸状のピストン
6を固定する。ケース1の上端部側の内周側に、図示し
ないめねじ部を形成し、めねじ部に、中央位置にピスト
ン6の先端部を外部に導出させるための穴5aを有する
ねじ込み式の蓋5を螺合する。ケース1内部であって蓋
5とピストン6との間に弾性体例えば皿バネ7を設け、
後述する組み立て方法により圧電素子2に対して蓋5の
位置調整によりねじれ応力を与えない状態で予圧を与え
るように構成したものである。圧電素子2の外周面に
は、後述する予圧調整装置に入力するために、圧電素子
2の歪みを検出する歪みゲージ8,9が取り付けられ、
歪みゲージ8,9の出力はそれぞれソース電源VSOを
有するブリッジ回路20,21に入力されるように構成
されている。
Embodiments of the piezoelectric actuator according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment according to the present invention. The cylindrical metal case 4 and the pedestal 3 fixed to the lower end of the metal case 4 constitute a bottomed cylindrical case. Inside the case 4, the piezoelectric element 2
Then, the piezoelectric element 2 is fixed to the pedestal 3 on the bottom surface of the case. When an electric field is applied, the piezoelectric element 2 in this case is internally distorted and expands and contracts itself.
Inside the case 4, a piston 6 having a convex cross-section that moves as the piezoelectric element 2 expands and contracts is fixed to the opposite side (upper end) of the piezoelectric element 2 that is not fixed. A female screw portion (not shown) is formed on the inner peripheral side of the upper end portion of the case 1, and the female screw portion has a screw-in lid 5 having a hole 5a for guiding the tip portion of the piston 6 to the outside at the central position. Screw together. An elastic body such as a disc spring 7 is provided between the lid 5 and the piston 6 inside the case 1,
A preload is applied to the piezoelectric element 2 by adjusting the position of the lid 5 by a later-described assembling method without applying a torsional stress. Strain gauges 8 and 9 for detecting the strain of the piezoelectric element 2 are attached to the outer peripheral surface of the piezoelectric element 2 for inputting to a preload adjusting device described later.
The outputs of the strain gauges 8 and 9 are configured to be input to the bridge circuits 20 and 21 having the source power source VSO, respectively.

【0013】以上述べた実施例によれば、圧電素子2に
ねじれ応力が加わらないように予圧を掛けて、予圧を保
持することにより、引っ張り応力による圧電素子2の破
損の確率を減少させることができる。
According to the above-described embodiment, the preload is applied to the piezoelectric element 2 so that the torsional stress is not applied, and the preload is maintained, whereby the probability of damage of the piezoelectric element 2 due to the tensile stress can be reduced. it can.

【0014】また、弾性体として皿バネ7を使用してい
るので、限られたスペースで比較的大きな予圧が得られ
る。皿バネ7は、バネ定数kが線形ではなく、バネの変
形量によってバネ定数kが決まってくる。そこで、バネ
定数kが零に近い領域を使えるように予圧をセットすれ
ば、圧電素子2の伸びによりバネが圧縮されても、バネ
定数kが零なので、圧電素子2に掛かっているバネの発
生力が一定になり、予圧の変動を抑えることができる。
Further, since the disc spring 7 is used as the elastic body, a relatively large preload can be obtained in a limited space. The spring constant k of the disc spring 7 is not linear, and the spring constant k is determined by the amount of deformation of the spring. Therefore, if the preload is set so that the region in which the spring constant k is close to zero can be used, even if the spring is compressed by the expansion of the piezoelectric element 2, the spring constant k is zero, so that the spring hanging on the piezoelectric element 2 is generated. The force becomes constant and fluctuations in preload can be suppressed.

【0015】ここで、図1の実施例において、バネ定数
kが零に近い領域は、ごく限られたもので、その領域が
使用できないと、わずかな圧電素子2の伸びに対しても
バネの発生力が増し、圧電素子2の発生量がその分だけ
減少する。しかしながら、ケース内でピストン6と蓋5
の間に、スペースに余裕があるときは、コイルバネを使
用することができる。コイルバネは、一般的にバネ定数
kが小さいので、予圧の変動を少なく抑えることができ
る。このことにより、圧電素子2の変位が変化しても圧
電素子2の発生力の変化が少なくなる。
Here, in the embodiment of FIG. 1, the region where the spring constant k is close to zero is very limited, and if the region cannot be used, even if the piezoelectric element 2 is slightly stretched, The generated force is increased, and the generated amount of the piezoelectric element 2 is reduced accordingly. However, in the case piston 6 and lid 5
A coil spring can be used when there is enough space in between. Since the coil spring generally has a small spring constant k, the fluctuation of the preload can be suppressed to a small level. As a result, even if the displacement of the piezoelectric element 2 changes, the change in the generated force of the piezoelectric element 2 decreases.

【0016】次に、前述した予圧調整装置について、図
2〜図4を参照して説明する。図4のように、有底円筒
状の予圧バー12を、蓋5に形成されている穴5aに挿
入させると共に、ピストン6の凸部に挿入させ、皿バネ
7に当接させ、皿バネ7に力を加えるものである。これ
は、具体的には、図2に示すような万力のような治具2
2で行う。
Next, the above-mentioned preload adjusting device will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, the bottomed cylindrical preload bar 12 is inserted into the hole 5a formed in the lid 5 and is also inserted into the convex portion of the piston 6, and is brought into contact with the disc spring 7 so that the disc spring 7 Is to add power to. Specifically, this is a jig 2 such as a vise as shown in FIG.
Do in 2.

【0017】この場合、好ましくは、予圧バー12が回
転してしまっても、その回転が皿バネに伝わらないよう
に、皿バネ7と接触する予圧バー12の下端部を、低摩
擦係数の材料にしておけばよい。
In this case, preferably, even if the preload bar 12 rotates, the lower end portion of the preload bar 12 contacting the disc spring 7 is made of a material having a low friction coefficient so that the rotation is not transmitted to the disc spring. You can leave it as it is.

【0018】前述の圧電素子2の歪みを検出する歪みゲ
ージ8,9は、各々独立に構成されたブリッジ回路2
0,21の一辺に電気的に接続し、ブリッジ回路20,
21の出力側にモニタ16,17を接続し、モニタ1
6,17の出力側に演算部18を接続し、演算部18の
出力は、警告装置を備えたモニタ19に入力してある。
The strain gauges 8 and 9 for detecting the strain of the above-mentioned piezoelectric element 2 are bridge circuits 2 constructed independently of each other.
Bridge circuit 20, electrically connected to one side of 0, 21
The monitors 16 and 17 are connected to the output side of the monitor 21,
An arithmetic unit 18 is connected to the output side of 6, 7 and the output of the arithmetic unit 18 is input to a monitor 19 equipped with a warning device.

【0019】ブリッジ回路20,21は、それぞれ菱形
の3辺に固定抵抗が接続され、菱形の残りの1辺に歪み
ゲージ8,9を電気的に接続し、これにより圧電素子2
の歪みを検出する。
In the bridge circuits 20 and 21, fixed resistors are connected to the three sides of the rhombus, and strain gauges 8 and 9 are electrically connected to the remaining one side of the rhombus, whereby the piezoelectric element 2 is formed.
Detect the distortion of.

【0020】ブリッジ回路20は、歪みゲージ8により
圧電素子2のZ軸方向の歪みが検出されたとき、これに
より抵抗値が変化することから、この抵抗値変化に比例
した電位差が出力される。ブリッジ回路21は、同様で
歪みゲージ9により圧電素子2のX軸方向の歪みが検出
されたとき、これにより抵抗値が変化することから、こ
の抵抗値変化に比例した電位差が出力される。モニタ1
6,17は、ブリッジ回路20,21の出力を表示する
と共に、これを演算部18に出力する。演算部18にお
いては、次に述べる(1)式によりねじれ歪み(ねじれ
応力)εTXが演算される。
When the strain gauge 8 detects strain in the Z-axis direction of the piezoelectric element 2, the bridge circuit 20 changes the resistance value, so that a potential difference proportional to the change in the resistance value is output. Similarly, when the strain gauge 9 detects a strain of the piezoelectric element 2 in the X-axis direction, the bridge circuit 21 changes the resistance value. Therefore, a potential difference proportional to the resistance value change is output. Monitor 1
Reference numerals 6 and 17 display the outputs of the bridge circuits 20 and 21 and output them to the arithmetic unit 18. The computing unit 18 computes the torsional strain (torsional stress) ε TX by the following equation (1).

【0021】いま、歪みゲージ8で検出される歪みをε
Z 、歪みゲージ9で検出される歪みをεX 、圧電素子2
のポアソン比をν、圧縮歪みをεC 、ねじれ歪みεTX
すると、εZ とεX は次の式で表せ、 εZ =εC εX =εTX+νεC ねじれ歪みεTXは次の式で分離される。
Now, let the strain detected by the strain gauge 8 be ε
Z , strain detected by strain gauge 9 is ε X , piezoelectric element 2
The Poisson's ratio [nu, the compressive strain epsilon C, when the torsional strain ε TX, ε Z and epsilon X is expressed by the following equation, ε Z = ε C ε X = ε TX + νε C torsional strain epsilon TX is the following Separated by formula.

【0022】 εX −νεZ =(εTX+νεC )−ν(εC ) =εTX …(1) εZ とεX をモニタ16,17で表示すると同時に、そ
れらの信号を演算部18に導いて(1)式を演算し、そ
の結果をモニタ19に表示すると共に警告を発生する。
ねじれ歪みεTXがゼロになるように予圧バー12を調節
して、εZ をモニタしていき、目標予圧よりわずかに大
きい予圧を掛けておく。そこで、蓋5を完全に閉め込ん
でしまう。このとき、皿バネ7の目標予圧より大きい予
圧が加わり、大きく歪んでおり、皿バネ7が蓋5に接触
しないようになっている。このため、圧電素子2にねじ
れ応力が掛からない。蓋5が完全に閉まってから予圧バ
ー12を外し、皿バネ7は力が開放されたことにより伸
張するが、皿バネ7が蓋5の底にぶつかり、伸張が阻ま
れ、目標予圧が保持できる。
Ε X −νε Z = (ε TX + νε C ) −ν (ε C ) = ε TX (1) ε Z and ε X are displayed on the monitors 16 and 17, and at the same time, their signals are calculated by the arithmetic unit 18. Then, the formula (1) is calculated, the result is displayed on the monitor 19, and a warning is issued.
The preload bar 12 is adjusted so that the torsional strain ε TX becomes zero, ε Z is monitored, and a preload slightly larger than the target preload is applied. Therefore, the lid 5 is completely closed. At this time, a preload larger than the target preload of the disc spring 7 is applied and greatly distorted so that the disc spring 7 does not come into contact with the lid 5. Therefore, no torsional stress is applied to the piezoelectric element 2. After the lid 5 is completely closed, the preload bar 12 is removed, and the disc spring 7 extends due to the release of the force, but the disc spring 7 hits the bottom of the lid 5 and the extension is blocked, so that the target preload can be maintained. .

【0023】図5は、本発明の圧電アクチュエータの第
2実施例を示す断面図であり、図1の実施例と異なる点
は、新たに上蓋11を追加したものである。具体的に
は、上蓋11の中央位置にピストン挿通穴11aを形成
するが、このピストン挿通穴11aは、ピストン6の凸
部の外径よりわずかに大きくしておき、Z軸に垂直な力
がピストン6に加わっても、ピストン6が上蓋11にぶ
っかり、圧電素子2にはZ軸に垂直な力が100%掛か
るのを減少させ、曲げ応力による圧電素子2の破損のお
それを減少できる。さらに、有底筒状のケースは、圧電
素子3の固定を容易にするために、台座3を着脱可能に
してもよい。
FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the piezoelectric actuator of the present invention. The difference from the embodiment of FIG. 1 is that a top lid 11 is newly added. Specifically, the piston insertion hole 11a is formed at the center position of the upper lid 11, and the piston insertion hole 11a is slightly larger than the outer diameter of the convex portion of the piston 6 so that the force perpendicular to the Z axis is Even when it is applied to the piston 6, it is possible to reduce the possibility that the piston 6 hits the upper lid 11 and a force perpendicular to the Z axis is applied to the piezoelectric element 2 by 100%, and the risk of damage to the piezoelectric element 2 due to bending stress is reduced. Further, in the case having a cylindrical shape with a bottom, the pedestal 3 may be detachable in order to facilitate the fixation of the piezoelectric element 3.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、ねじれ応力を圧電素子
に掛けることなく、圧電素子に予圧を与えることがで
き、引っ張り応力による圧電素子の破損の確率を減少で
きる圧電アクチュエータおよびその組み立て方法を提供
することができる。
According to the present invention, there is provided a piezoelectric actuator and a method of assembling the piezoelectric actuator, which can apply a preload to the piezoelectric element without applying a torsional stress to the piezoelectric element and reduce the probability of damage of the piezoelectric element due to tensile stress. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による圧電アクチュエータの第1実施例
を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a piezoelectric actuator according to the present invention.

【図2】本発明方法に使用する圧電アクチュエータの予
圧調整装置の概略構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a preload adjusting device for a piezoelectric actuator used in the method of the present invention.

【図3】図2の圧電アクチュエータの予圧調整装置の一
例を示す回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a preload adjusting device for the piezoelectric actuator of FIG.

【図4】本発明による圧電アクチュエータに予圧を与え
る前の状態を説明するための図。
FIG. 4 is a diagram for explaining a state before a preload is applied to the piezoelectric actuator according to the present invention.

【図5】本発明による圧電アクチュエータの第2実施例
を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the piezoelectric actuator according to the present invention.

【図6】従来の圧電アクチュエータが組込まれた変位拡
大装置の1例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a displacement magnifying device incorporating a conventional piezoelectric actuator.

【図7】図6の圧電アクチュエータを示す断面図。7 is a cross-sectional view showing the piezoelectric actuator of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧電アクチュエータ、2…圧電素子、3…台座、4
…ケース、5…蓋、6…ピストン、7…皿バネ、8,9
…歪みゲージ、11…上蓋、16,17,19…モニ
タ、18…演算部、20,21…ブリッジ回路。
1 ... Piezoelectric actuator, 2 ... Piezoelectric element, 3 ... Pedestal, 4
... Case, 5 ... Lid, 6 ... Piston, 7 ... Disc spring, 8, 9
... Strain gauge, 11 ... Top lid, 16, 17, 19 ... Monitor, 18 ... Arithmetic unit, 20, 21 ... Bridge circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有底筒状のケースと、 このケース内部に収納されると共にケース底面に固定さ
れ、電界を印加するとそれ自体が伸縮する圧電素子と、 前記ケース内部で前記圧電素子の反固定側に設けられ、
前記圧電素子の伸縮に伴って移動するピストンと、 前記ケースの開口端側に、前記圧電素子の伸縮方向に進
退自在でかつ所定位置に固定可能な固定部材と、 この固定部材と前記ピストンとの間に設けられ、前記圧
電素子に対して予圧を与える弾性体と、 を具備した圧電アクチュエータ。
1. A case having a bottomed cylindrical shape, a piezoelectric element that is housed inside the case and fixed to the bottom surface of the case, and expands and contracts itself when an electric field is applied, and an anti-fixation of the piezoelectric element inside the case. Provided on the side,
A piston that moves with the expansion and contraction of the piezoelectric element, a fixing member that is movable toward and away from the opening end side of the case in the expansion and contraction direction of the piezoelectric element and can be fixed at a predetermined position, and the fixing member and the piston. A piezoelectric actuator comprising: an elastic body that is provided between the elastic elements and applies a preload to the piezoelectric element.
【請求項2】 弾性体は皿バネまたはコイルバネのいず
れかである請求項1記載の圧電アクチュエータ。
2. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the elastic body is either a disc spring or a coil spring.
【請求項3】 有底筒状のケースと、 このケース内部に収納されると共にケース底面に固定さ
れ、電界を印加するとそれ自体が伸縮する圧電素子と、 前記ケース内部で前記圧電素子の反固定側に設けられ、
前記圧電素子の伸縮に伴って移動するピストンと、 前記ケースの開口端側に、前記圧電素子の伸縮方向に進
退自在でかつ所定位置に固定可能な固定部材と、 この固定部材と前記ピストンとの間に設けられ、前記圧
電素子に対して予圧を与える弾性体と、 を具備した圧電アクチュエータであって、 予め予圧部材によって外部から前記弾性体に対して予圧
をかけた後、前記固定部材を所定の位置に位置決めし、
その後前記予圧部材による予圧を解除することを特徴と
する圧電アクチュエータの組み立て方法。
3. A bottomed cylindrical case, a piezoelectric element which is housed inside the case and fixed to the bottom surface of the case, and which expands and contracts itself when an electric field is applied, and an anti-fixation of the piezoelectric element inside the case. Provided on the side,
A piston that moves with the expansion and contraction of the piezoelectric element, a fixing member that is movable toward and away from the opening end side of the case in the expansion and contraction direction of the piezoelectric element and can be fixed at a predetermined position, and the fixing member and the piston. A piezoelectric actuator comprising: an elastic body that is provided between the elastic body and applies a preload to the piezoelectric element, wherein the elastic member is preloaded from the outside by a preloading member, and then the fixing member is fixed to a predetermined position. To the position of
After that, the preload by the preload member is released, and a method of assembling a piezoelectric actuator.
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