JPH0875574A - Ｐｚｔアクチュエータの変位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 幅広い温度範囲において正確なＰＺＴアクチ
ュエータの変位を測定することができるとともに、設定
温度を変更した際に、迅速に次回の設定温度におけるＰ
ＺＴアクチュエータの変位を測定する。 【構成】 ＰＺＴアクチュエータの変位測定装置ＰＤ１
は、変位測定装置ＰＤ１の骨格をなす支持躯体１０と、
ＰＺＴアクチュエータＰＥにプリセット荷重を加える油
圧シリンダと２０、ＰＺＴアクチュエータＰＥの温度を
所定温度に維持する恒温装置３０を備えている。また、
ＰＺＴアクチュエータの変位測定装置ＰＤ１は、測定装
置制御部４０と、ＰＺＴアクチュエータＰＥの変位を検
出する変位センサ５０と、ＰＺＴアクチュエータＰＥに
加えられる荷重変動を検出するとロードワッシャ５５を
備えている。そして、変位センサ５０、及び油圧シリン
ダ２０は、恒温装置３０の外部に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＰＺＴアクチュエータ
の変位測定装置に関し、さらに詳細には、ＰＺＴアクチ
ュエータの温度に対する変位特性の変化を測定するため
のＰＺＴアクチュエータの変位測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＰＺＴアクチュエータは、高応答
性、高い発生力、駆動制御の容易性等を理由に、車載用
アクチュエータとして用いられ始めている。ここで、車
載用アクチュエータは、載置される場所によるものの、
一般的に、０度以下の低温から、１００度以上の高温に
至るまで、幅広い温度環境下にさらされる。したがっ
て、各温度領域において、ＰＺＴアクチュエータを的確
に作動させるためには、各温度領域におけるＰＺＴアク
チュエータの変位特性の変化、発生力等を測定し、各温
度領域におけるＰＺＴアクチュエータの温度依存特性を
知っておく必要がある。

【０００３】従来、ＰＺＴアクチュエータの温度に対す
る変位特性、発生力の変化を測定する場合には、図４に
示すように、気相恒温槽１１０の内部にＰＺＴアクチュ
エータの変位測定装置ＰＤ２を載置し、変位測定装置全
体を測定温度雰囲気下におくことによって変位測定が行
われていた。ここで、恒温槽１１０内部に載置されるＰ
ＺＴアクチュエータの変位測定装置等としては、例え
ば、特開平４−２３８２３５公報に開示されているよう
なＰＺＴアクチュエータの発生力測定装置が知られてい
る。

【０００４】このＰＺＴアクチュエータの発生力測定装
置ＰＤ２では、基台１００の下側フレーム上１０１にＰ
ＺＴアクチュエータＰＥを載置し、ＰＺＴアクチュエー
タＰＥの上面に、押当ブロック１０２を静かに接触させ
る。そして、恒温槽１１０の気相温度を設定温度に到達
させ、測定温度下における変位センサ１０３のキャリブ
レーションを行う。

【０００５】続いて、電圧を印加しない状態でのＰＺＴ
アクチュエータＰＥの上下方向の長さを変位センサ１０
３によって検出する。そして、測定装置制御部１１１か
ら電源部１０４に向けてＰＺＴアクチュエータの駆動信
号が出力され、電源部１０４はこの駆動信号に基づい
て、ＰＺＴアクチュエータＰＥに対して電圧を印加す
る。電圧の印加されたＰＺＴアクチュエータＰＥは、上
側フレーム１０５側に伸長し、その伸長分だけ押当ブロ
ック１０２は押し上げられる。

【０００６】次に、測定装置制御部１１１は、圧力ポン
プ１０６、及び、圧力制御弁１０７に向けて、空気圧シ
リンダ１０８の駆動信号を出力し、ピストン１０９を徐
々に伸長させる。そして、ＰＺＴアクチュエータＰＥ
は、押当ブロック１０２によって徐々に押圧され、変位
センサ１０３によって検出される変位が、先の電圧を印
加していない状態の検出値と一致したところで、空気圧
シリンダ１０８による押圧を終了する。

【０００７】そして、このときロードワッシャ１１２に
よって検出された押圧力が、所定温度におけるＰＺＴア
クチュエータＰＥの発生力として得られる。このＰＺＴ
アクチュエータの発生力測定装置ＰＤ２によれば、所定
温度領域におけるＰＺＴアクチュエータの発生力を知る
ことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＰＺＴアクチュエータの変位測定装置ＰＤ２は、測定装
置全体が気相恒温槽１１０の内部に載置されているため
以下のような問題点を有していた。

【０００９】第１の問題点として、測定装置ＰＤ２全体
を恒温槽内部１１０に載置するため、測定装置ＰＤ２全
体の温度が先回の測定において設定された設定温度にな
っている場合、この測定装置ＰＤ２の温度を今回の測定
温度に到達させるには、時間を要するという問題があっ
た。

【００１０】すなわち、測定装置ＰＤ２全体が測定温度
に到達していない場合には、測定中に測定装置ＰＤ２の
各部材温度が逐次変化してしまい、これに伴い各部材が
熱膨張、あるいは、熱収縮する結果、ＰＺＴアクチュエ
ータＰＥにかかる圧力が変動してしまう。ここで、図３
に示すように、ＰＺＴアクチュエータＰＥの変位は、圧
力によって変化するとともに、その変位は微少であるた
め、各構成部材のわずかな膨張、収縮によって正確な変
位測定を行うことができなくなる。

【００１１】また、測定装置ＰＤ２に対して必要な熱量
を伝達する媒体は気体であるが、気体の熱伝導率は小さ
いので、同じ温度差の場合、気体よりも大きな熱伝導率
を有する液体を熱媒体とした場合と比較して、測定系
（測定装置）に伝達することができる熱量が少ない。し
たがって、測定系（測定装置）の温度が設定温度に到達
するまでに時間を要してしまう。また、比熱が小さい故
に温度変化に反応し易く、恒温槽１１０内部を均一な測
定温度に保持することは困難であった。したがって、測
定温度を−３０度から１２０度に変更した場合には、ほ
ぼ１日かかってしまう。

【００１２】第２の問題点として、測定の度に設定温度
が変化する恒温槽１１０内に変位センサ１０３が配設さ
れているので、各測定温度毎にキャリブレーションを行
わなければならず、変位測定の準備作業が煩雑になると
ともに、１回の変位測定に時間がかかるという問題があ
る。

【００１３】すなわち、変位センサ１０３は、雰囲気温
度によって検出値が影響を受ける温度ドリフトを有して
おり、正確な検出データを得るためには、変位センサ１
０３を温度変化の影響を受けない場所に配設するか、測
定温度が変更される度にキャリブレーションを行う必要
がある。しかしながら、従来例にかかる測定装置ＰＤ２
では、恒温槽１１０内部に変位センサ１０３が配設され
ているためされているので、上記したキャリブレーショ
ンが必要となるのである。

【００１４】また、この変位センサ１０３は、恒温槽１
１０の測定温度レンジに合わせて、広い温度範囲におい
て正確な検出値を得ることができることが要求される
が、正確な変位を広い温度範囲において測定可能な変位
センサは高価であり、さらに、そのキャリブレーション
が困難であるという問題を有していた。

【００１５】第３の問題点として、空気圧シリンダ１０
８もまた、恒温槽１１０内に配置されているので、各測
定温度において同一の荷重条件を実現するためには、空
気圧シリンダ１０８の体積変位、すなわち、ピストン１
０９の変位量を調整する必要があった。

【００１６】すなわち、空気圧シリンダ１０８内におけ
る空気の体積弾性率は、厳密にいえば温度変化にともな
って変化しており、温度が異なると、空気圧シリンダ１
０８により得られる荷重、すなわち、ＰＺＴアクチュエ
ータＰＥを押圧する押圧力が異なってしまうのである。
特に、測定するＰＺＴアクチュエータＰＥの変位量は微
少であり、微妙な空気弾性率の変化が測定結果に影響を
与えてしまう。

【００１７】そして、この問題を解決するためには、各
測定温度における空気の体積弾性率から同一の荷重条件
を実現する空気圧送量を演算し、その演算結果に基づい
て空気圧シリンダ１０８を作動させなければならず、煩
雑であった。

【００１８】本発明は、前記従来の問題点を解消するた
めになされたものであり、幅広い温度範囲において正確
なＰＺＴアクチュエータの変位を測定することができる
ＰＺＴアクチュエータの変位測定装置を提供することを
目的とする。また、設定温度を変更した際に、迅速に次
回の設定温度におけるＰＺＴアクチュエータの変位を測
定することができるＰＺＴアクチュエータの変位測定装
置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に係るＰＺＴアクチュエータの変位測定装置は、
ＰＺＴアクチュエータを収納するとともに、そのＰＺＴ
アクチュエータの温度を一定に保持するための液相式恒
温手段と、その液相式恒温手段の外部に配設されるとと
もに、前記ＰＺＴアクチュエータを押圧する押圧手段
と、前記恒温手段の外部に配設されるとともに、前記押
圧手段の変位を検出するための変位検出手段と、前記押
圧手段と前記ＰＺＴアクチュエータとの間に介在され、
前記押圧手段により前記ＰＺＴアクチュエータに加えら
れた荷重を検出する荷重検出手段とを構成として備え
る。

【００２０】

【作用】上記構成を備えた本発明に係るＰＺＴアクチュ
エータの変位測定装置では、測定対象となるＰＺＴアク
チュエータの上端面に、荷重検出手段を載置し、さら
に、その荷重検出手段の上面に押圧手段を当接させる。
そして、ＰＺＴアクチュエータの側周面を、ＰＺＴアク
チュエータの温度を一定温度に維持するために液相式恒
温手段によって包囲する。

【００２１】こうして、測定対象となるＰＺＴアクチュ
エータの設置が終了したところで、液相式恒温手段は、
液相の液温を設定温度に向けて上昇、あるいは、下降さ
せて液温を設定温度に到達させる。そして、液相の温度
が設定温度に近づくと供に、ＰＺＴアクチュエータの温
度も設定温度に近づき、やがて、液相の温度とＰＺＴア
クチュエータの温度が設定温度と等しくなる。

【００２２】ＰＺＴアクチュエータの温度が設定温度に
到達したところで、押圧手段によって、ＰＺＴアクチュ
エータに対してプリセット荷重が加えられる。そして、
ＰＺＴアクチュエータに対してプリセット荷重がかけら
れている状態で、ＰＺＴアクチュエータに電圧を印加し
て、ＰＺＴアクチュエータを伸長させる。

【００２３】このときのＰＺＴアクチュエータの変位
は、変位検出手段が押圧手段の変位を検出することによ
って検出され、また、ＰＺＴアクチュエータにかかる押
圧力の変動は、荷重検出手段によって検出される。

【００２４】ＰＺＴアクチュエータが印加された電圧に
対応する長さだけ伸長したところで、ＰＺＴアクチュエ
ータに対して印加していた電圧を除去する。すると、Ｐ
ＺＴアクチュエータは自然長まで収縮し、このときのＰ
ＺＴアクチュエータの変位は変位センサによって検出さ
れ、ＰＺＴアクチュエータにかかる押圧力は荷重検出手
段によって検出される。

【００２５】なお、ＰＺＴアクチュエータを除く各構成
要素は、液相式恒温手段の外部に配設されているので、
変位センサのキャリブレーション等を行う必要はなく、
また、液相式恒温手段が用いられているので、ＰＺＴア
クチュエータの測定作業は円滑に実行される。

【００２６】

【実施例】以下、本発明をＰＺＴアクチュエータの変位
測定装置に具体化した一実施例について図面を参照して
説明する。

【００２７】先ず、本実施例に係るＰＺＴアクチュエー
タの変位測定装置ＰＤ１の構成について図１を参照して
説明する。ＰＺＴアクチュエータの変位測定装置ＰＤ１
は、変位測定装置ＰＤ１の骨格をなす支持躯体１０と、
ＰＺＴアクチュエータＰＥにプリセット荷重を加える油
圧シリンダ２０と、ＰＺＴアクチュエータＰＥの温度を
所定温度に維持する恒温装置３０を備えている。また、
ＰＺＴアクチュエータの変位測定装置ＰＤ１は、測定装
置制御部４０と、ＰＺＴアクチュエータＰＥの変位を検
出する変位センサ５０と、ＰＺＴアクチュエータＰＥに
加えられる荷重変動を検出するとロードワッシャ５５を
備えている。

【００２８】支持躯体１０は、基台１２と、基台１２の
上面に連結される側面フレーム１４と、側面フレーム１
４の上端に連結される天井フレーム１６から構成されて
いる。そして、基台１２、及び各フレーム１４、１６に
は、ＰＺＴアクチュエータＰＥにプリセット荷重がかけ
られた際、並びに、ＰＺＴアクチュエータＰＥが伸長す
る際に大きな応力が作用するので、剛性の高い部材が用
いられている。

【００２９】油圧シリンダ２０は、天井フレーム１６の
中央に配設されており、油密室２２を有するシリンダ２
１と、油密室２２に油が圧送されることによって駆動さ
れるピストン２４を備えている。また、ピストン２４は
シリンダ２１内を摺動するピストンロッド２５と被押圧
物を押圧する押圧部２６を備えている。

【００３０】シリンダ２１には、油密室２２に油を圧送
するための圧力ポンプ２７、及び、圧力ポンプ２７から
油密室２２へ圧送される油の圧力を調整し、ピストン２
４の押圧力を制御する圧力制御弁２８が接続されてい
る。さらに、圧力制御弁２８は駆動用電源６０を介して
測定装置制御部４０と接続されており、また、圧力ポン
プ２７も測定装置制御部４０と接続されている。

【００３１】恒温装置３０は、オイルを設定温度に調温
する調温バス３１と、ＰＺＴアクチュエータＰＥ側周面
に直接配設され、調温バス３１において設定温度に調温
されたオイルが循環する循環バス３２とを備えている。
そして、調温バス３１と循環バス３２とは、循環パイプ
３３によって連結され、調温バス３１内のオイルは図示
しないオイルポンプによって循環させられる。

【００３２】循環バス３２の上面、及び下面には、上
方、あるいは下方から見て中央部にＰＺＴアクチュエー
タＰＥを挿入するための挿入孔３２ａが形成されてお
り、挿入孔３２ａの内周には、循環バス３２内のオイル
が漏出することを防止するためにＯリング３５が内設さ
れている。

【００３３】ここで、循環バス３２に測定対象となるＰ
ＺＴアクチュエータＰＥを挿入する際には、先ず、下側
の挿入孔３２ａにセラミック製のシム３６を嵌合し、そ
の上にＰＺＴアクチュエータＰＥを載置する。そして、
ＰＺＴアクチュエータＰＥの上面、すなわち、循環バス
３２上面の挿入孔３２ａにセラミック製シム３６を嵌合
することによって、ＰＺＴアクチュエータＰＥの周りに
オイルが循環するオイル循環空間ＯＳが形成される。

【００３４】循環バス３２の挿入孔３２ａに嵌合される
セラミック製シム３６は、挿入孔３２ａの有する径より
若干小さな径を有する円柱状のセラミック部材であり、
高い断熱性と、高い剛性を備えている。

【００３５】ここで、挿入孔３２ａとシム３６との隙間
にＯリング３５を介在させるだけでは、ＰＺＴアクチュ
エータＰＥが変位した場合に、挿入孔３２ａとシム３６
との機密性が担保できるか否かが懸念される。しかしな
がら、ＰＺＴアクチュエータＰＥの変位量は、２０〜４
０μｍと極めて小さく、かかる変位量は、Ｏリング３５
が変形することによって実現されるため、挿入孔３２ａ
とシム３６との機密性は確実に担保される。

【００３６】循環バス３２には、循環バス３２内の油温
を検出するための油温センサ３２ｂが備えられており、
この油温センサ３２ｂは油温検出部３４を介して測定装
置制御部４０と接続されている。また、調温バス３１
は、測定装置制御部４０と接続されており、測定装置制
御部４０から送信される設定温度信号に基づいて、調温
バス３１内の油温を調温する。

【００３７】変位センサ５０は、ピストンロッド２５と
平行に天井フレーム１６に配設されており、検出信号を
増幅させるためのアンプ５１を介して測定装置制御部４
０と接続されている。そして、変位センサ５０は、ピス
トン２４の押圧部２６上面の変位を検出することによっ
て、間接的にＰＺＴアクチュエータＰＥの変位を検出す
る。すなわち、ピストン２４の押圧部２６とＰＺＴアク
チュエータＰＥとは、ロードワッシャ５５、シム３６を
介して一体に動作する状態にあるので、ピストン２４の
押圧部２６の変位を測定することによってＰＺＴアクチ
ュエータＰＥの変位を測定することが可能となるのであ
る。

【００３８】ロードワッシャ５５は、ＰＺＴアクチュエ
ータＰＥに加えられている荷重を測定するセンサであ
り、ピストン２４の押圧部２６下面とシム３６との間に
配設されている。また、ロードワッシャ５５は、荷重検
出部５６を介して測定装置制御部４０と接続されてお
り、ロードワッシャ５５に押圧力が加えられた際に変化
する電流値によって、ＰＺＴアクチュエータＰＥに加え
られている荷重を検出するものである。

【００３９】ＰＺＴアクチュエータの変位測定装置ＰＤ
１の制御システムは、測定装置制御部４０を核として構
成されており、測定装置制御部４０からの出力信号線
は、上記各構成要素２７、２８の他、ＰＺＴアクチュエ
ータＰＥ、及び、調温バス３１と接続されている。一
方、測定装置制御部４０への入力信号線は、上記各種検
出手段３２ｂ、５５、５０と接続されている。

【００４０】測定装置制御部４０は、図示しない、各種
プログラム等が記憶されたＲＯＭ、各種プログラム等に
基づいて演算を行うＣＰＵ、演算結果、センサにより検
出された検出データ等を一時的に記憶するＲＡＭを備え
ている。

【００４１】次に、上記構成を備えた本実施例に係るＰ
ＺＴアクチュエータの変位測定装置ＰＤ１の動作につい
て説明する。先ず、下側の挿入孔３２ａがセラミック製
シム３６によって閉塞されている循環バス３２内に測定
の対象となるＰＺＴアクチュエータＰＥを挿入して、シ
ム３６上に載置する。さらに、循環バス３２の上側挿入
孔３２ａをシム３６によって閉塞し、循環バス３２とＰ
ＺＴアクチュエータＰＥとの間には、熱媒体としてのオ
イルが循環する空間（通路）ＯＳが形成される。そし
て、調温バス３１内のオイルは、循環パイプ３３を介し
て循環バス３２内に供給され、オイル循環空間ＯＳを循
環した後、再び調温バス３１に戻ってくる。

【００４２】ここで、測定装置制御部４０は、循環バス
３２内に設置されている油温センサ３２ｂによって検出
される循環バス３２内の油温と、設定温度を比較して調
温バス３１内の油温を上昇、あるいは、下降させる。こ
うして、調温バス３１において調温されたオイルは、再
び、循環バス３２内を循環し、測定対象となるＰＺＴア
クチュエータＰＥを加熱、あるいは、冷却することを繰
り返す。

【００４３】この結果、循環バス３２内の温度は、徐々
に測定温度へと到達し、やがて、設定温度と循環バス３
２内の油温が同一温度になり、測定系全体が同一温度雰
囲気下に置かれる。ここで、従来例に係るＰＺＴアクチ
ュエータの変位測定装置であれば、恒温槽の中に変位測
定装置全体が配置され、また、変位センサ５０が配置さ
れていたので、測定温度における変位センサ５０のキャ
リブレーションを行わなけらばならなかった。

【００４４】しかしながら、本実施例に係るＰＺＴアク
チュエータの変位測定装置ＰＤ１では、変位センサ５０
は恒温装置３０の外部に配設されており、常に、室温雰
囲気下にある。したがって、設定温度毎にキャリブレー
ションを行う必要がなく、測定系が同一雰囲気下に置か
れたところで、直ちに、ＰＺＴアクチュエータＰＥの変
位を測定する作業に移ることが可能となる。

【００４５】上側シム３６の上にロードワッシャ５５を
載置し、ロードワッシャ５５にピストン２４の押圧部２
６を当接させた後、続いて、ＰＺＴアクチュエータＰＥ
に対してプリセット荷重がかけられる。ここで、従来例
に係るＰＺＴアクチュエータの変位測定装置ＰＤ２であ
れば、恒温槽１１０の中に変位測定装置全体が配置され
ていたので、空気室内の油の体積弾性力を考慮して圧力
制御弁２８を制御しなければならない。

【００４６】しかし、本実施例に係るＰＺＴアクチュエ
ータの変位測定装置ＰＤ１では、油圧シリンダ２０が恒
温装置３０の外部に配設されており、常に、室温雰囲気
下におかれているので、測定温度下における油密室２２
内の油の体積弾性率を考慮して圧力制御弁２８を制御す
る必要がない。したがって、循環バス３２内の測定系が
同一温度雰囲気下に置かれたところで、直ちに、ＰＺＴ
アクチュエータＰＥに対するプリセット荷重の印加を実
行することができる。

【００４７】測定装置制御部４０は、ＰＺＴアクチュエ
ータＰＥに対してプリセット荷重を加えるよう油圧シリ
ンダ２０を制御する圧力制御弁２８、及び圧力ポンプ２
７に向けて駆動信号を出力する。駆動信号を受けた圧力
ポンプ２７は、作動を開始して油密室２２に向けて油を
圧送し始める。一方、圧力制御弁２８は、油密室２２に
供給する圧力ポンプ２７から圧送された油の量を調整
し、ＰＺＴアクチュエータに加える荷重量を調整する。

【００４８】このとき、ピストン２４の押圧部２６の変
位（プリセット荷重が加えられたことに伴うＰＺＴアク
チュエータＰＥの変位）は、天井フレーム１６に配設さ
れている変位センサ５０によって逐次検出されている。
そして、検出されたデータは、アンプ５１によって増幅
された後、測定装置制御部４０に出力される。

【００４９】また、ＰＺＴアクチュエータＰＥに加えら
れる荷重は、ロードワッシャ５５によって逐次検出され
ており、検出された荷重データは、検出部５６を介して
測定装置制御部４０に向けて出力される。そして、測定
装置制御部４０では、ロードワッシャ５５によって検出
された荷重データに基づくフィードバック制御により、
圧力制御弁２８のバルブ開度を決定し、所定のプリセッ
ト荷重を実現させる。

【００５０】ＰＺＴアクチュエータＰＥに所定のプリセ
ット荷重が加えられたところで、次に、測定装置制御部
４０によってＰＺＴアクチュエータＰＥに対し所定電圧
が印加され、プリセット荷重下におけるＰＺＴアクチュ
エータＰＥの動的変位の測定が開始される。

【００５１】このとき、ＰＺＴアクチュエータＰＥは、
下面側を基台１２とシム３６によって支持されているの
で、電圧が印加された際には、天井フレーム１６に向け
て伸長を開始する。このＰＺＴアクチュエータＰＥの動
的変位は、変位センサ５０によって検出されており、ま
た、同時に、ＰＺＴアクチュエータＰＥにかかる荷重変
動がロードワッシャ５５によって検出されている。

【００５２】そして、ＰＺＴアクチュエータＰＥに対す
る所定電圧の印加が終了したところで、ＰＺＴアクチュ
エータＰＥに印加されていた電圧を除去（放電）し、圧
電アクチュエータＰＥを元の長さまで収縮させる。この
ときの圧電アクチュエータＰＥの動的変位は、変位セン
サ５０によって検出されており、また、ＰＺＴアクチュ
エータＰＥにかかる荷重変動は、ロードワッシャ５５に
よって検出されている。

【００５３】このようにして、１の測定温度におけるＰ
ＺＴアクチュエータＰＥの変位測定が完了し、続いて、
他の測定温度におけるＰＺＴアクチュエータＰＥの変位
測定が開始される。かかる場合、変位センサ５０、及
び、油圧シリンダ２０が恒温装置３０の外部に配設さ
れ、常に、室温雰囲気下に置かれている。したがって、
上述したように、他の測定温度における変位センサ５０
のキャリブレーションを行う必要はなく、また、他の測
定温度における油密室２２内の油の体積弾性率を考慮し
て圧力制御弁２８を制御する必要もない。この結果、測
定系の雰囲気温度が同一になったところで、直ちに、Ｐ
ＺＴアクチュエータＰＥの変位測定が実施可能となる。

【００５４】ここで、上記のようにしてＰＺＴアクチュ
エータＰＥの変位を測定した際におけるＰＺＴアクチュ
エータＰＥの挙動について図２を参照して説明する。こ
こに図２は、ＰＺＴアクチュエータＰＥに印加される電
圧、ＰＺＴアクチュエータＰＥを流れる電流、ＰＺＴア
クチュエータＰＥの動的変位、ＰＺＴアクチュエータＰ
Ｅにかかる荷重変動を変化を示し、縦軸は大きさ、横軸
は時間を示すタイムチャートである。

【００５５】ＰＺＴアクチュエータＰＥの駆動信号がオ
フされると、ＰＺＴアクチュエータＰＥに保持されてい
た電荷が放出されるため、ＰＺＴアクチュエータＰＥの
駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、ＰＺＴアクチ
ュエータＰＥ端子電圧が急激に下がり、ＰＺＴアクチュ
エータＰＥを負の電流が流れる。

【００５６】一方、ＰＺＴアクチュエータＰＥの動的変
位は、変位センサ５０によって検出され、ＰＺＴアクチ
ュエータＰＥにかかる荷重の変動は、ロードワッシャ５
５によって検出される。このように、動的変位のみなら
ず、荷重変動を同時に検出することで、ＰＺＴアクチュ
エータＰＥがある変位を示したときの荷重変動を知るこ
とが可能となり、ＰＺＴアクチュエータＰＥの変位特性
がより詳細に分析されることとなる。なお、ＰＺＴアク
チュエータ変位とＰＺＴセット荷重との関係は、図３に
示すとおりである。

【００５７】また、ＰＺＴアクチュエータＰＥの動的変
位は、 ＰＺＴ動的変位＝荷重一定時変位−ＰＺＴ荷重変動×１
／剛性 の数式によって得られることが知られており、ＰＺＴア
クチュエータＰＥが静的に変位する場合と比較して、そ
の大きさが小さくなる。ここで、荷重一定時変位とは、
ＰＺＴアクチュエータに対して荷重を静的に加えていっ
た場合におけるＰＺＴアクチュエータの変位をいうもの
とする。また、剛性はＰＺＴアクチュエータの有する剛
性値である。

【００５８】以上、実施例に基づき詳細に説明した通
り、本実施例に係るＰＺＴアクチュエータの変位測定装
置ＰＤ１は、恒温装置３０を測定の対象となるＰＺＴア
クチュエータＰＥの周囲に配設し、ＰＺＴアクチュエー
タＰＥのみを測定温度雰囲気下に置く構成を備えてい
る。

【００５９】したがって、変位センサ５０は、恒温装置
３０の外部に配設されることとなり、また、室温雰囲気
下に置かれるので、恒温装置３０の設定温度（測定温
度）が変化した場合であっても、変位センサ５０周りの
温度が変化することがない。この結果、従来と異なり、
測定温度が変化する度に変位センサのキャリブレーショ
ンを行う必要がなく、ＰＺＴアクチュエータＰＥの変位
測定作業を効率的に行うことができる。また、変位を検
出することができる温度レンジが狭く、安価な変位セン
サを用いることができる。

【００６０】また、油圧シリンダ２０も恒温装置３０の
外部に配設されるとともに、室温雰囲気下に置かれるこ
ととなり、恒温装置３０の設定温度が変化した場合であ
っても、油圧シリンダ２０周りの温度が変化することは
ない。したがって、測定温度が変化した場合であって
も、油密室２２内の油の体積弾性率を考慮することなく
油圧シリンダ２０に油を供給し、所定の荷重を実現する
ことができる。この結果、油圧シリンダ２０の操作を極
めて容易に行うことができる。

【００６１】さらに、従来例に係るＰＺＴアクチュエー
タの変位測定装置ＰＤ２は、変位測定中における装置全
体の熱膨張、熱収縮等による荷重変動を回避するため、
装置全体が測定温度に到達した後に測定を行わなければ
ならなかった。

【００６２】しかしながら、本実施例に係る変位測定装
置ＰＤ１では、測定対象たるＰＺＴアクチュエータＰＥ
のみが恒温装置３０内に置かれるので、ＰＺＴアクチュ
エータＰＥが測定温度に到達すれば、装置全体が測定温
度に到達するまで変位測定を待機する必要がなく、迅速
に変位測定を行うことができる。

【００６３】またさらに、従来例に係る変位測定装置Ｐ
Ｄ２では、測定装置全体を恒温槽内部に載置するために
は、大きな内部容積を有する恒温槽１１０を用いなけれ
ばならず、そのような恒温槽１１０全体を設定温度に到
達させるためには、非常に時間がかかるという問題があ
った。

【００６４】しかしながら、本実施例に係る変位測定装
置ＰＤ１では、恒温装置３０が測定の対象となるＰＺＴ
アクチュエータＰＥの周囲に配設されており、内部容積
の小さい恒温装置３０を用いることができる。したがっ
て、測定系の温度を測定温度まで迅速に到達させること
が可能となり、いくつかの測定温度下におけるＰＺＴア
クチュエータＰＥの変位を測定する場合にも、効率的に
変位測定を実施することができる。

【００６５】さらにまた、本実施例に係る変位測定装置
ＰＤ１を構成する恒温装置３０は、オイルを熱媒体とし
ているので、外乱による温度変位が少なく、また、測定
対象となるＰＺＴアクチュエータＰＥを迅速に測定温度
に到達させることが可能となる。

【００６６】以上、実施例に基づき本発明を説明した
が、本発明は上記実施例になんら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形改良が
可能であることは容易に推察されるものである。

【００６７】例えば、本実施例では、押圧手段として油
圧シリンダ２０を用いたが、ＰＺＴアクチュエータＰＥ
に対して連続した荷重変動を与えることができる押圧手
段であればこれに限られず、例えば、空気圧シリンダを
用いてもよい。

【００６８】また、恒温装置３０における熱媒体として
オイルを用いたが、液体であればこれに限られず、測定
温度範囲に応じて決定すればよいことである。例えば、
測定温度が室温近傍であれば、水を用いることも可能で
あり、オイルを用いる場合と比較して取扱いが容易であ
るという利点を有する。また、測定温度が極めて低い場
合には、氷点下においても流動性を失うことのない有機
溶媒を用いれば、循環バス３２内における流動性を確保
することができる。

【００６９】さらに、ＰＺＴアクチュエータＰＥの変位
測定手順は、上記実施例における手順に限られるもので
なく、所望するＰＺＴアクチュエータＰＥの変位特性を
測定するために必要な手順を適宜採ればよい。また、測
定装置制御部４０のＲＯＭに、予め連続する測定プログ
ラムを格納しておき、そのプログラムに従って、自動的
にＰＺＴアクチュエータＰＥの変位を測定する構成とし
てもよい。かかる場合、変位測定作業の効率を向上させ
ることができる。

【００７０】なお、特許請求の範囲には記載していない
が、上記説明した実施例から把握される技術的思想につ
いて、以下にその効果とともに記載する。 （１）請求項１に記載されたＰＺＴアクチュエータの変
位測定装置において、前記ＰＺＴアクチュエータ、前記
液相式恒温手段、前記押圧手段、前記変位検出手段、及
び、前記荷重検出手段と接続されるとともに、前記各手
段を制御して変位測定処理を実行する測定装置制御部を
備えたことを特徴とするＰＺＴアクチュエータの変位測
定装置。

【００７１】このような構成を備えた場合には、測定装
置制御部から液相式恒温手段に向けて設定温度信号が出
力され、また、測定装置制御部から押圧手段に向けてプ
リセット荷重信号が出力され、さらに、測定装置制御部
からＰＺＴアクチュエータに向けて駆動信号が出力され
る。一方、変位検出手段から測定装置制御部に向けて検
出した変位データが出力され、また、荷重検出手段から
測定装置制御部に向けて検出した荷重変動データが出力
される。

【００７２】したがって、予め変位測定パターンを測定
装置制御部に備えておけば、測定者がＰＺＴアクチュエ
ータ変位測定装置を操作することなく、設定された測定
条件におけるＰＺＴアクチュエータの変位測定を実施す
ることができる。 （２）請求項１または（１）に記載されたＰＺＴアクチ
ュエータの変位測定装置において、前記ＰＺＴアクチュ
エータの下端面と、その載置面との間に介在される第１
剛性断熱部材と、前記ＰＺＴアクチュエータの上端面に
配設される第２剛性断熱部材を備え、前記液相式恒温手
段は、前記ＰＺＴアクチュエータ及び前記剛性断熱部材
の側周面に沿って配置される循環バスと、その循環バス
へ供給する液体を所定温度に調温する調温バスと、循環
バス内の液温を検出する液温センサとから構成されてい
ることを特徴とするＰＺＴアクチュエータの変位測定装
置。

【００７３】このような構成を備える場合には、先ず、
調温バスは、液体を所定温度に調温して循環バスに供給
する。そして、所定温度に調温され循環バス内に供給さ
れた液体は、ＰＺＴアクチュエータと接触することによ
り温度が変化し、その変化した液体温度が液温センサに
よって検出される。調温バスは、液温センサによって検
出されたデータに基づいて、循環バスから戻った液体の
調温を行う。

【００７４】この処理が繰り返されることにより、循環
バス内の液温は、やがて所定温度に到達する。したがっ
て、ＰＺＴアクチュエータに対して直接、加熱装置等の
熱が伝達されることがなく、急激な温度変化によってＰ
ＺＴアクチュエータを損傷させることもない。また、Ｐ
ＺＴアクチュエータ周囲の液温は、液温センサによって
検出されているので、その検出結果に基づいて、ＰＺＴ
アクチュエータ周囲の温度を設定温度とすることができ
る。

【００７５】また、ＰＺＴアクチュエータの上端面、下
端面には、それぞれ剛性断熱部材が配設されているの
で、ＰＺＴアクチュエータの温度保持が容易になる。ま
た、断熱材を介在させることによって、装置全体の剛性
が低下することがなく、正確な測定値を得ることができ
る。

【００７６】

【発明の効果】以上説明した通り本発明に係るＰＺＴア
クチュエータの変位測定装置は、恒温手段を測定対象で
あるＰＺＴアクチュエータの側周囲に配設し、変位検出
手段、押圧手段を恒温系の外部に配設する構成を備えて
いる。

【００７７】したがって、幅広い温度範囲において正確
なＰＺＴアクチュエータの変位を測定することができ
る。また、設定温度を変更した際に、迅速に次回の設定
温度におけるＰＺＴアクチュエータの変位を測定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例に係るＰＺＴアクチュエータの変位
測定装置の全体構成を示す説明図である。

【図２】 ＰＺＴアクチュエータの駆動信号に対する各
種データのタイムチャートである。

【図３】 ＰＺＴアクチュエータの変位とＰＺＴアクチ
ュエータにプリセットされる荷重との関係を示すグラフ
である。

【図４】 従来例に係るＰＺＴアクチュエータの変位測
定装置の全体構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…支持躯体、１２…基台、１６…天井フレーム、２
０…油圧シリンダ、２１…シリンダ、２２…油密室、２
４…ピストン、２６…押圧部、３０…循環装置、３１…
調温バス、３２…循環バス、３２ａ…挿入孔、３２ｂ…
油温センサ、３６…シム、４０…測定装置制御部、５０
…変位センサ、５５…ロードワッシャ、ＯＳ…オイル循
環空間、ＰＥ…ＰＺＴアクチュエータ、ＰＤ１、ＰＤ２
…ＰＺＴアクチュエータ変位測定装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＺＴアクチュエータを収納するととも
   に、そのＰＺＴアクチュエータの温度を一定に保持する
   ための液相式恒温手段と、 その液相式恒温手段の外部に配設されるとともに、前記
   ＰＺＴアクチュエータを押圧する押圧手段と、 前記恒温手段の外部に配設されるとともに、前記押圧手
   段の変位を検出するための変位検出手段と、 前記押圧手段と前記ＰＺＴアクチュエータとの間に介在
   され、前記押圧手段により前記ＰＺＴアクチュエータに
   加えられた荷重を検出する荷重検出手段とを備えたこと
   を特徴とするＰＺＴアクチュエータの変位測定装置。