JPH1131855A - 圧電振動子 - Google Patents
圧電振動子Info
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- JPH1131855A JPH1131855A JP9202329A JP20232997A JPH1131855A JP H1131855 A JPH1131855 A JP H1131855A JP 9202329 A JP9202329 A JP 9202329A JP 20232997 A JP20232997 A JP 20232997A JP H1131855 A JPH1131855 A JP H1131855A
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- piezoelectric ceramic
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- vibrator
- metal shim
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電型パーツフィーダとしての振動加速度を
向上し、高速搬送性能を得ることができ、また、駆動電
源回路部品点数を削減し、圧電型パーツフィーダの軽量
化、小型化、低価格化を図る。 【解決手段】 金属シム板の両面に、夫々電極を両面に
有する圧電セラミックス板を接着し、この各圧電セラミ
ックス板の両面の電極間に交流電圧を印加し、アクチュ
エータとして振動させる振動子であって、金属シム板と
圧電セラミックス板との間に、表面に金属箔を接着した
絶縁フィルムを介在させ、金属シム板と圧電セラミック
ス板とを電気的に絶縁した圧電振動子。
向上し、高速搬送性能を得ることができ、また、駆動電
源回路部品点数を削減し、圧電型パーツフィーダの軽量
化、小型化、低価格化を図る。 【解決手段】 金属シム板の両面に、夫々電極を両面に
有する圧電セラミックス板を接着し、この各圧電セラミ
ックス板の両面の電極間に交流電圧を印加し、アクチュ
エータとして振動させる振動子であって、金属シム板と
圧電セラミックス板との間に、表面に金属箔を接着した
絶縁フィルムを介在させ、金属シム板と圧電セラミック
ス板とを電気的に絶縁した圧電振動子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気素子或いは機
械部品等比較的小さな物品を振動により搬送するパーツ
フィーダの駆動源として使用される圧電バイモルフ振動
子などの圧電振動子に関するものである。
械部品等比較的小さな物品を振動により搬送するパーツ
フィーダの駆動源として使用される圧電バイモルフ振動
子などの圧電振動子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電バイモルフ振動子を駆動源とした圧
電型パーツフィーダは、電磁型パーツフィーダと比較し
て物品の搬送が非常にスムーズで、消費電力が小さい特
徴を有する。近年、圧電型パーツフィーダは、電子機器
の小型化に伴い電子部品の小型化が進むにつれて、その
搬送性能の有効性が発揮され、既に各種自動組立工程で
使用され、普及している。
電型パーツフィーダは、電磁型パーツフィーダと比較し
て物品の搬送が非常にスムーズで、消費電力が小さい特
徴を有する。近年、圧電型パーツフィーダは、電子機器
の小型化に伴い電子部品の小型化が進むにつれて、その
搬送性能の有効性が発揮され、既に各種自動組立工程で
使用され、普及している。
【０００３】圧電型パーツフィーダの構成を図６に示
す。この図６において、１０は接地固定した基台、１１
はこの基台１０に支持された菱形の加振枠で、その加振
枠１１は、基台１０に固定の下方水平枠片１４と上面に
トラフ１３を水平に固定する上方水平枠片１５とを、圧
電素子１６を両面に貼着した弾性板１７より成る圧電バ
イモルフ振動子１８により連結したものである。かかる
構成の圧電型パーツフィーダ１９において、加振電圧を
圧電素子１６に印加すると、圧電素子１６は弾性板１７
と一体となってたわみ振動を起し、弾性板１７の可動部
に結合した上方水平枠片１５上のトラフ１３を斜め上下
方向に加振し、搬送物１２をトラフ１３に沿って矢印方
向に移送せしめる。
す。この図６において、１０は接地固定した基台、１１
はこの基台１０に支持された菱形の加振枠で、その加振
枠１１は、基台１０に固定の下方水平枠片１４と上面に
トラフ１３を水平に固定する上方水平枠片１５とを、圧
電素子１６を両面に貼着した弾性板１７より成る圧電バ
イモルフ振動子１８により連結したものである。かかる
構成の圧電型パーツフィーダ１９において、加振電圧を
圧電素子１６に印加すると、圧電素子１６は弾性板１７
と一体となってたわみ振動を起し、弾性板１７の可動部
に結合した上方水平枠片１５上のトラフ１３を斜め上下
方向に加振し、搬送物１２をトラフ１３に沿って矢印方
向に移送せしめる。
【０００４】上記圧電型パーツフィーダ１９に使用され
ている圧電バイモルフ振動子１８は、近時、図７に示す
ように弾性板１７の代りにＳＫ鋼焼入れ処理の金属シム
板２０が用いられ、その金属シム板２０の上部に図８に
示すように変位拡大ばね２１を取り付けるねじ穴２２，
２２が設けられ、下部に下方水平枠片１４に固定するね
じ穴２３，２３が設けられ、金属シム板２０の両面に、
圧電素子１６として夫々電極２４，２５を内外両面に備
えた圧電セラミックス板２６，２６が有機系接着剤で接
着された圧電バイモルフ振動子１８’が多く使用される
ようになっている。この圧電バイモルフ振動子１８’
は、圧電セラミックス板２６，２６の外面の電極２５か
らリード端子２７，２８がハンダ付けされて引き出され
て共通になされ、パーツフィーダ１９のもう一方の圧電
バイモルフ振動子１８’の金属シム板２０の両面の圧電
セラミックス板２６，２６の外面の電極からもリード端
子２７，２８がハンダ付けされて引き出されて共通にな
されて、圧電セラミックス板２６，２６に電圧を印加し
たとき、圧電バイモルフ振動子１８’が屈曲振動を起
す。
ている圧電バイモルフ振動子１８は、近時、図７に示す
ように弾性板１７の代りにＳＫ鋼焼入れ処理の金属シム
板２０が用いられ、その金属シム板２０の上部に図８に
示すように変位拡大ばね２１を取り付けるねじ穴２２，
２２が設けられ、下部に下方水平枠片１４に固定するね
じ穴２３，２３が設けられ、金属シム板２０の両面に、
圧電素子１６として夫々電極２４，２５を内外両面に備
えた圧電セラミックス板２６，２６が有機系接着剤で接
着された圧電バイモルフ振動子１８’が多く使用される
ようになっている。この圧電バイモルフ振動子１８’
は、圧電セラミックス板２６，２６の外面の電極２５か
らリード端子２７，２８がハンダ付けされて引き出され
て共通になされ、パーツフィーダ１９のもう一方の圧電
バイモルフ振動子１８’の金属シム板２０の両面の圧電
セラミックス板２６，２６の外面の電極からもリード端
子２７，２８がハンダ付けされて引き出されて共通にな
されて、圧電セラミックス板２６，２６に電圧を印加し
たとき、圧電バイモルフ振動子１８’が屈曲振動を起
す。
【０００５】ところで、圧電バイモルフ振動子１８’を
作るには、従来、図９の（ａ）に示す圧電セラミックス
板２６の両面に、図９の（ｂ）に示すように銀ペースト
２４ａ，２５ａを塗り、焼付して図９の（ｃ）に示すよ
うに表面が粗い電極２４，２５を形成し、この電極２
４，２５を両面に備えた圧電セラミックス板２６を２
枚、図９の（ｄ）に示すように金属シム板２０の両面に
極薄の有機系接着剤２０ａを介して接着して、約１００
℃で乾燥の上、冷却して圧電バイモルフ振動子１８’を
作っている。この製造方法では電極２４の粗い表面の凸
部が極薄の有機系接着剤２０ａを突き抜けて金属シム板
２０と接触し、金属シム板２０と電極２４とが導通する
ので、前記のように約１００℃で乾燥の上冷却した際に
は、金属シム板２０と圧電セラミックス板２６の熱膨張
係数差によって圧電セラミックス板２６に応力がかかっ
た状態となる。この残留応力によって、圧電セラミック
ス板２６の誘電率が低下し、圧電Ｄ定数が下がり、その
結果、圧電バイモルフ振動子１８’の振動加速度が低下
していた。
作るには、従来、図９の（ａ）に示す圧電セラミックス
板２６の両面に、図９の（ｂ）に示すように銀ペースト
２４ａ，２５ａを塗り、焼付して図９の（ｃ）に示すよ
うに表面が粗い電極２４，２５を形成し、この電極２
４，２５を両面に備えた圧電セラミックス板２６を２
枚、図９の（ｄ）に示すように金属シム板２０の両面に
極薄の有機系接着剤２０ａを介して接着して、約１００
℃で乾燥の上、冷却して圧電バイモルフ振動子１８’を
作っている。この製造方法では電極２４の粗い表面の凸
部が極薄の有機系接着剤２０ａを突き抜けて金属シム板
２０と接触し、金属シム板２０と電極２４とが導通する
ので、前記のように約１００℃で乾燥の上冷却した際に
は、金属シム板２０と圧電セラミックス板２６の熱膨張
係数差によって圧電セラミックス板２６に応力がかかっ
た状態となる。この残留応力によって、圧電セラミック
ス板２６の誘電率が低下し、圧電Ｄ定数が下がり、その
結果、圧電バイモルフ振動子１８’の振動加速度が低下
していた。
【０００６】また、上記圧電バイモルフ振動子１８’で
は、金属シム板２０が基台に取り付けられるため、パー
ツフィーダ装置としたとき、電気的安全面から金属シム
板２０側をグランド側（低電位側）にせざるを得ないこ
とから、圧電セラミックス板２６の外面の電極２５が高
電位側となり、電気的安全性を保持するため圧電セラミ
ックス板２６の外周面に絶縁カバー或いは絶縁コーティ
ングを施す必要があった。
は、金属シム板２０が基台に取り付けられるため、パー
ツフィーダ装置としたとき、電気的安全面から金属シム
板２０側をグランド側（低電位側）にせざるを得ないこ
とから、圧電セラミックス板２６の外面の電極２５が高
電位側となり、電気的安全性を保持するため圧電セラミ
ックス板２６の外周面に絶縁カバー或いは絶縁コーティ
ングを施す必要があった。
【０００７】他方、前記圧電型パーツフィーダは、搬送
部品の小型化と共に装置としての小型化、高速搬送化が
要求されるようになってきた。圧電型パーツフィーダの
小型化には、駆動電源回路の部品点数の削減がある。
部品の小型化と共に装置としての小型化、高速搬送化が
要求されるようになってきた。圧電型パーツフィーダの
小型化には、駆動電源回路の部品点数の削減がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、圧電
バイモルフ振動子などの圧電振動子を改善し、駆動電源
回路の部品点数の削減を図って圧電型パーツフィーダの
小型化を実現し、しかも高速搬送性能を得るよう、振動
加速度の向上を図ろうとするものである。
バイモルフ振動子などの圧電振動子を改善し、駆動電源
回路の部品点数の削減を図って圧電型パーツフィーダの
小型化を実現し、しかも高速搬送性能を得るよう、振動
加速度の向上を図ろうとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の圧電振動子は、金属シム板の一面又は両面
に、電極を両面に有する圧電セラミックス板を接着し、
この圧電セラミックス板の一面又は両面の電極に交流電
圧を印加し、アクチュエータとして振動させる振動子で
あって、金属シム板と圧電セラミックス板との間に、絶
縁フィルムを介在させ、金属シム板と圧電セラミックス
板とを電気的に絶縁したことを特徴とするものである。
の本発明の圧電振動子は、金属シム板の一面又は両面
に、電極を両面に有する圧電セラミックス板を接着し、
この圧電セラミックス板の一面又は両面の電極に交流電
圧を印加し、アクチュエータとして振動させる振動子で
あって、金属シム板と圧電セラミックス板との間に、絶
縁フィルムを介在させ、金属シム板と圧電セラミックス
板とを電気的に絶縁したことを特徴とするものである。
【００１０】上記の圧電振動子において、金属シム板の
両面に、夫々電極を両面に有する圧電セラミックス板を
接着している場合、絶縁フィルムは、少くとも一つの屈
曲部を有する単体から成ることが好ましい。その理由
は、絶縁フィルム２枚とし、金属シム板と各圧電セラミ
ックス板との間に介在することができるが、この場合、
絶縁フィルムの位置決め、リード端子の接続等の作業が
煩雑となるのに対し、上記構成によれば、前記作業が極
めて簡易となるからである。
両面に、夫々電極を両面に有する圧電セラミックス板を
接着している場合、絶縁フィルムは、少くとも一つの屈
曲部を有する単体から成ることが好ましい。その理由
は、絶縁フィルム２枚とし、金属シム板と各圧電セラミ
ックス板との間に介在することができるが、この場合、
絶縁フィルムの位置決め、リード端子の接続等の作業が
煩雑となるのに対し、上記構成によれば、前記作業が極
めて簡易となるからである。
【００１１】また、絶縁フィルムは、厚さ１０μｍ〜２
００μｍの柔軟性材料から成り、かつ上記絶縁フィルム
の表面に金属箔が接着され、この金属箔が圧電セラミッ
クス板内側面の電極のリード部となされていることが好
ましい。その理由は、絶縁フィルムの厚さが１０μｍ未
満では、製造時においてハンドリングが悪く、破損し易
く、絶縁の意味がなされなくなる。また２００μｍを超
えると、厚くて平坦性があっても圧電セラミックス板の
たわみ振動を金属シム板に充分伝達されなくなるからで
ある。
００μｍの柔軟性材料から成り、かつ上記絶縁フィルム
の表面に金属箔が接着され、この金属箔が圧電セラミッ
クス板内側面の電極のリード部となされていることが好
ましい。その理由は、絶縁フィルムの厚さが１０μｍ未
満では、製造時においてハンドリングが悪く、破損し易
く、絶縁の意味がなされなくなる。また２００μｍを超
えると、厚くて平坦性があっても圧電セラミックス板の
たわみ振動を金属シム板に充分伝達されなくなるからで
ある。
【００１２】さらに、絶縁フィルムは、ポリイミド，ポ
リエステル，ポリアミド，ポリイミドエステル，ポリア
ミドエステル，ポリフェニレンオキシド，ポリエーテル
ケトンのいずれかから成ることが好ましい。その理由
は、絶縁フィルムとして、特に電気的絶縁性，柔軟性，
耐熱性，耐破損性が必要であるが、１０μｍ〜２００μ
ｍの厚さの上記材料のフィルムで上記特性を十分に有す
るからである。
リエステル，ポリアミド，ポリイミドエステル，ポリア
ミドエステル，ポリフェニレンオキシド，ポリエーテル
ケトンのいずれかから成ることが好ましい。その理由
は、絶縁フィルムとして、特に電気的絶縁性，柔軟性，
耐熱性，耐破損性が必要であるが、１０μｍ〜２００μ
ｍの厚さの上記材料のフィルムで上記特性を十分に有す
るからである。
【００１３】上記の圧電振動子において、絶縁フィルム
に接着された金属箔の厚さは、１０μｍ〜５０μｍであ
ることが好ましい。その理由は、１０μｍ未満では、絶
縁フィルムを折り曲げた際に金属箔が切断されて導電性
が損われ、５０μｍを超えると可変形性がそう失するか
らである。
に接着された金属箔の厚さは、１０μｍ〜５０μｍであ
ることが好ましい。その理由は、１０μｍ未満では、絶
縁フィルムを折り曲げた際に金属箔が切断されて導電性
が損われ、５０μｍを超えると可変形性がそう失するか
らである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の圧電振動子の一実施形態
を圧電バイモルフ振動子の場合を図によって説明する。
図１において、２０はＳＫ鋼焼入れ処理の金属シム板
で、上部に拡大変位ばね２１（図７を参照）を取り付け
るねじ穴２２，２２が設けられ、下部に下方水平枠片１
４（図７を参照）に固定するねじ穴２３，２３が設けら
れている。この金属シム板２０の両面にわたって、後述
の圧電セラミックス板の幅よりもやや大きい幅を有する
絶縁フィルム，本例の場合厚さ１０μｍ〜２００μｍ
で、柔軟性を有し、且つ圧電セラミックス板の伸縮を金
属シム板２０に伝達するのに好適な硬さを有する完全な
絶縁性の図２に示すフレキシブルなポリイミド樹脂フィ
ルム３０に、周囲に余白をあけて銅箔３１を接着して成
る絶縁フィルムが、図１に示すように銅箔３１が表にな
るように屈曲して接着されている。そして、金属シム板
２０の両面側の銅箔３１の上には、夫々銅箔３１の幅と
ほぼ同等の幅で且つ内外両面に電極２４，２５を備えた
圧電セラミックス板２６，２６が有機系接着剤で接着さ
れ、この圧電セラミックス板２６，２６の外面の電極２
５からリード端子２７，２８がハンダ付けされて引き出
され、圧電セラミックス板２６，２６の内面の電極２４
からはポリイミド樹脂シート３０の表面の銅箔３１にリ
ード端子３２がハンダ付けされて引き出されている。
を圧電バイモルフ振動子の場合を図によって説明する。
図１において、２０はＳＫ鋼焼入れ処理の金属シム板
で、上部に拡大変位ばね２１（図７を参照）を取り付け
るねじ穴２２，２２が設けられ、下部に下方水平枠片１
４（図７を参照）に固定するねじ穴２３，２３が設けら
れている。この金属シム板２０の両面にわたって、後述
の圧電セラミックス板の幅よりもやや大きい幅を有する
絶縁フィルム，本例の場合厚さ１０μｍ〜２００μｍ
で、柔軟性を有し、且つ圧電セラミックス板の伸縮を金
属シム板２０に伝達するのに好適な硬さを有する完全な
絶縁性の図２に示すフレキシブルなポリイミド樹脂フィ
ルム３０に、周囲に余白をあけて銅箔３１を接着して成
る絶縁フィルムが、図１に示すように銅箔３１が表にな
るように屈曲して接着されている。そして、金属シム板
２０の両面側の銅箔３１の上には、夫々銅箔３１の幅と
ほぼ同等の幅で且つ内外両面に電極２４，２５を備えた
圧電セラミックス板２６，２６が有機系接着剤で接着さ
れ、この圧電セラミックス板２６，２６の外面の電極２
５からリード端子２７，２８がハンダ付けされて引き出
され、圧電セラミックス板２６，２６の内面の電極２４
からはポリイミド樹脂シート３０の表面の銅箔３１にリ
ード端子３２がハンダ付けされて引き出されている。
【００１５】尚、圧電セラミックス板２６としては、例
えばチタン酸，ジルコン酸，鉛等のセラミックス板を分
極処理して、一方の面にプラス極性の、他方の面にマイ
ナス極性の分極電位を持たせたものであればどのような
ものでもよい。
えばチタン酸，ジルコン酸，鉛等のセラミックス板を分
極処理して、一方の面にプラス極性の、他方の面にマイ
ナス極性の分極電位を持たせたものであればどのような
ものでもよい。
【００１６】このように構成された実施形態の圧電バイ
モルフ振動子３３は、金属シム板２０と圧電セラミック
ス板２６，２６の内面の電極２４が図３，図４に示すよ
うにポリイミド樹脂フィルム３０により絶縁されている
ので、圧電セラミックス板２６，２６を金属シム板２０
へ接着した際の乾燥，冷却工程において熱膨張差に起因
して圧電セラミックス板２６，２６に加わる残留ひずみ
が緩和され、その結果、誘電率の低下が少なくなり、バ
イモルフ振動子の駆動力に関係してくる圧電Ｄ定数が見
かけ上大きくなり、振動加速度が増加し、パーツフィー
ダとしての加速性が向上し、高速搬送性能が得られる。
モルフ振動子３３は、金属シム板２０と圧電セラミック
ス板２６，２６の内面の電極２４が図３，図４に示すよ
うにポリイミド樹脂フィルム３０により絶縁されている
ので、圧電セラミックス板２６，２６を金属シム板２０
へ接着した際の乾燥，冷却工程において熱膨張差に起因
して圧電セラミックス板２６，２６に加わる残留ひずみ
が緩和され、その結果、誘電率の低下が少なくなり、バ
イモルフ振動子の駆動力に関係してくる圧電Ｄ定数が見
かけ上大きくなり、振動加速度が増加し、パーツフィー
ダとしての加速性が向上し、高速搬送性能が得られる。
【００１７】また、金属シム板１と圧電セラミックス板
２６，２６とがポリイミド樹脂フィルム３０により電気
的に絶縁されているので、筺体と直接接続されている金
属シム板１は駆動電気回路との兼ね合いで従来電気的な
絶縁トランスを必要としていたものが不要となって、電
気回路の小型化、即ち、駆動電源ボックスの軽量化、小
型化、低価格化が図れる。さらに、金属シム板２０と圧
電セラミックス板２６の電極２４，２５とが電気的に絶
縁されているので、図４に示すように圧電セラミックス
板２６の内側面の電極２４をポリイミド樹脂フィルム３
０の表面の銅箔３１を介して高電位側に接続し、圧電セ
ラミックス板２６，２６の外側面の電極２５をグランド
側（低電位側）に接続することができる。従って、圧電
バイモルフ振動子３３の外周部は電気的に安全な面とな
り、電気的安全性が向上し、従来の圧電バイモルフ振動
子１８’の場合のように圧電セラミックス板の外周面
に、絶縁カバーもしくは絶縁コーティングを施すことは
不要となる。
２６，２６とがポリイミド樹脂フィルム３０により電気
的に絶縁されているので、筺体と直接接続されている金
属シム板１は駆動電気回路との兼ね合いで従来電気的な
絶縁トランスを必要としていたものが不要となって、電
気回路の小型化、即ち、駆動電源ボックスの軽量化、小
型化、低価格化が図れる。さらに、金属シム板２０と圧
電セラミックス板２６の電極２４，２５とが電気的に絶
縁されているので、図４に示すように圧電セラミックス
板２６の内側面の電極２４をポリイミド樹脂フィルム３
０の表面の銅箔３１を介して高電位側に接続し、圧電セ
ラミックス板２６，２６の外側面の電極２５をグランド
側（低電位側）に接続することができる。従って、圧電
バイモルフ振動子３３の外周部は電気的に安全な面とな
り、電気的安全性が向上し、従来の圧電バイモルフ振動
子１８’の場合のように圧電セラミックス板の外周面
に、絶縁カバーもしくは絶縁コーティングを施すことは
不要となる。
【００１８】上記の圧電バイモルフ振動子の具体的な実
施例を従来例と共に説明する。図１に示すように幅５０
mm，高さ８６mm，厚さ６mmのＳＫ鋼焼入れ処理の金属シ
ム板２０の両面にわたって、表面に厚さ３０μｍの銅箔
３１を周囲に幅２mmの余白を残して接着した幅１０６m
m，高さ５２mm，厚さ７０μｍのフレキシブルなポリイ
ミド樹脂フィルム３０を、銅箔３１が表になるように屈
曲させて接着し、金属シム板２０の両面側の銅箔３１の
上に、幅４７mm，高さ４５mm，厚さ０．７mmで両面に電
極２４，２５を備えた圧電セラミックス板２６，２６を
有機系接着剤で接着し、圧電セラミックス板２６，２６
の外面の電極２５にリード端子２７，２８をハンダ付け
し、内面の電極２４と接続されているポリイミド樹脂フ
ィルム３０の屈曲部の銅箔３１にリード端子３２をハン
ダ付けして、実施例である圧電バイモルフ振動子３３を
作成した。この実施例の圧電バイモルフ振動子３３を、
直径２３０mmの搬送ボールを有するパーツフィーダの駆
動部に２ヶ組み込み（他の２ヶは前記金属シム板２０の
み）、共振周波数約１７０ＫＨｚで駆動させ、駆動電圧
に対する加速度Ｇを測定した。同様に図５に示すように
金属シム板２０の両面に、直接電極２４，２５を内外両
面に備えた圧電セラミックス板２６，２６を接着し、そ
の他上記実施例と全く同じ寸法，構成とした従来の圧電
バイモルフ振動子１８’を、上記と同じ搬送ボールを有
するパーツフィーダの駆動部に２ヶ組み込み（他の２ヶ
は金属シム板２０のみ）、共振周波数約１７０ＫＨｚで
駆動させ、駆動電圧に対する加速度Ｇを測定した。その
結果を下記の表１に示す。
施例を従来例と共に説明する。図１に示すように幅５０
mm，高さ８６mm，厚さ６mmのＳＫ鋼焼入れ処理の金属シ
ム板２０の両面にわたって、表面に厚さ３０μｍの銅箔
３１を周囲に幅２mmの余白を残して接着した幅１０６m
m，高さ５２mm，厚さ７０μｍのフレキシブルなポリイ
ミド樹脂フィルム３０を、銅箔３１が表になるように屈
曲させて接着し、金属シム板２０の両面側の銅箔３１の
上に、幅４７mm，高さ４５mm，厚さ０．７mmで両面に電
極２４，２５を備えた圧電セラミックス板２６，２６を
有機系接着剤で接着し、圧電セラミックス板２６，２６
の外面の電極２５にリード端子２７，２８をハンダ付け
し、内面の電極２４と接続されているポリイミド樹脂フ
ィルム３０の屈曲部の銅箔３１にリード端子３２をハン
ダ付けして、実施例である圧電バイモルフ振動子３３を
作成した。この実施例の圧電バイモルフ振動子３３を、
直径２３０mmの搬送ボールを有するパーツフィーダの駆
動部に２ヶ組み込み（他の２ヶは前記金属シム板２０の
み）、共振周波数約１７０ＫＨｚで駆動させ、駆動電圧
に対する加速度Ｇを測定した。同様に図５に示すように
金属シム板２０の両面に、直接電極２４，２５を内外両
面に備えた圧電セラミックス板２６，２６を接着し、そ
の他上記実施例と全く同じ寸法，構成とした従来の圧電
バイモルフ振動子１８’を、上記と同じ搬送ボールを有
するパーツフィーダの駆動部に２ヶ組み込み（他の２ヶ
は金属シム板２０のみ）、共振周波数約１７０ＫＨｚで
駆動させ、駆動電圧に対する加速度Ｇを測定した。その
結果を下記の表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】上記の表１で明らかなように実施例の圧電
バイモルフ振動子は、従来例の圧電バイモルフ振動子に
比べ、駆動電圧に対する加速度Ｇが高いことが判る。ま
た、従来例の圧電バイモルフ振動子の静電容量が平均値
で５５．６ｎＦであったのに対し、実施例のバイモルフ
振動子の静電容量は平均値で６７．１ｎＦと大きくなっ
ている。これは、従来例の圧電バイモルフ振動子１８’
が、金属シム板２０の両面に、直接圧電セラミックス板
２６，２６を接着するため、接着時の温度による金属シ
ム板２０と圧電セラミックス板２６，２６の熱膨張差で
圧電セラミックス板２６，２６に残留ひずみが加わって
いるが、実施例の圧電バイモルフ振動子３３は、金属シ
ム板２０とその両面の圧電セラミックス板２６，２６と
の間に絶縁フィルムであるポリイミド樹脂フィルム３０
を介在させて、そのポリイミド樹脂フィルム３０で圧電
セラミックス板２６，２６に加わる残留ひずみを緩和さ
せた結果、バイモルフ振動子の駆動力に関係する圧電Ｄ
定数が大きくなり、パーツフィーダとして振動加速度が
向上したからに他ならない。
バイモルフ振動子は、従来例の圧電バイモルフ振動子に
比べ、駆動電圧に対する加速度Ｇが高いことが判る。ま
た、従来例の圧電バイモルフ振動子の静電容量が平均値
で５５．６ｎＦであったのに対し、実施例のバイモルフ
振動子の静電容量は平均値で６７．１ｎＦと大きくなっ
ている。これは、従来例の圧電バイモルフ振動子１８’
が、金属シム板２０の両面に、直接圧電セラミックス板
２６，２６を接着するため、接着時の温度による金属シ
ム板２０と圧電セラミックス板２６，２６の熱膨張差で
圧電セラミックス板２６，２６に残留ひずみが加わって
いるが、実施例の圧電バイモルフ振動子３３は、金属シ
ム板２０とその両面の圧電セラミックス板２６，２６と
の間に絶縁フィルムであるポリイミド樹脂フィルム３０
を介在させて、そのポリイミド樹脂フィルム３０で圧電
セラミックス板２６，２６に加わる残留ひずみを緩和さ
せた結果、バイモルフ振動子の駆動力に関係する圧電Ｄ
定数が大きくなり、パーツフィーダとして振動加速度が
向上したからに他ならない。
【００２１】以上本発明の圧電振動子の一実施形態とし
て圧電バイモルフ振動子の場合を説明したが、他の実施
形態としては図５に示す圧電モノモルフ振動子３４があ
る。この圧電モノモルフ振動子３４は、ＳＫ鋼焼入れ処
理の金属シム板２０の一面に、圧電セラミックス板の幅
よりもやや大きい幅を有する絶縁フィルム、本例の場合
厚さ１０μｍ〜２００μｍで柔軟性を有し、且つ圧電セ
ラミックス板の伸縮を金属シム板２０に伝達するのに好
適な硬さを有する完全な絶縁性のフレキシブルなポリイ
ミドフィルム３０に、周囲に余白をあけて銅箔３１を接
着して成る絶縁フィルムが、銅箔３１が表になるように
接着されている。そして、銅箔３１の表面に銅箔３１の
幅とほぼ同等の幅で且つ内外両面に電極２４，２５を備
えた圧電セラミックス板２６が有機系接着剤で接着さ
れ、この圧電セラミックス板２６の外面の電極２５から
リード端子２８がハンダ付けされて引き出され、圧電セ
ラミックス板２６の内面の電極２４からはポリイミド樹
脂シート３０の表面の銅箔３１にリード端子３２がハン
ダ付けされて引き出されている。
て圧電バイモルフ振動子の場合を説明したが、他の実施
形態としては図５に示す圧電モノモルフ振動子３４があ
る。この圧電モノモルフ振動子３４は、ＳＫ鋼焼入れ処
理の金属シム板２０の一面に、圧電セラミックス板の幅
よりもやや大きい幅を有する絶縁フィルム、本例の場合
厚さ１０μｍ〜２００μｍで柔軟性を有し、且つ圧電セ
ラミックス板の伸縮を金属シム板２０に伝達するのに好
適な硬さを有する完全な絶縁性のフレキシブルなポリイ
ミドフィルム３０に、周囲に余白をあけて銅箔３１を接
着して成る絶縁フィルムが、銅箔３１が表になるように
接着されている。そして、銅箔３１の表面に銅箔３１の
幅とほぼ同等の幅で且つ内外両面に電極２４，２５を備
えた圧電セラミックス板２６が有機系接着剤で接着さ
れ、この圧電セラミックス板２６の外面の電極２５から
リード端子２８がハンダ付けされて引き出され、圧電セ
ラミックス板２６の内面の電極２４からはポリイミド樹
脂シート３０の表面の銅箔３１にリード端子３２がハン
ダ付けされて引き出されている。
【００２２】このように構成された実施形態の圧電モノ
モルフ振動子３４は、金属シム板２０と圧電セラミック
ス板２６の内面の電極２４がポリイミド樹脂フィルム３
０により絶縁されているので、圧電セラミックス板２６
を金属シム板２０へ接着した際の乾燥，冷却工程におい
て熱膨張差に起因して圧電セラミックス板２６に加わる
残留ひずみが緩和され、その結果、透電率の低下が少な
くなり、モノモルフ振動子の駆動力に関係してくる圧電
Ｄ定数が見かけ上大きくなり、振動加速度が増加する。
モルフ振動子３４は、金属シム板２０と圧電セラミック
ス板２６の内面の電極２４がポリイミド樹脂フィルム３
０により絶縁されているので、圧電セラミックス板２６
を金属シム板２０へ接着した際の乾燥，冷却工程におい
て熱膨張差に起因して圧電セラミックス板２６に加わる
残留ひずみが緩和され、その結果、透電率の低下が少な
くなり、モノモルフ振動子の駆動力に関係してくる圧電
Ｄ定数が見かけ上大きくなり、振動加速度が増加する。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の圧電振
動子は、パーツフィーダとしての振動加速度を向上でき
るので、高速搬送性能が得られる。また、振動加速度が
これまでと同じでよい場合は、駆動電圧を下げることが
でき、消費電力を減少できる。さらに、本発明の圧電振
動子は、金属シム板と圧電セラミックス板とが電気的に
絶縁されているので、金属シム板と筺体との間に絶縁ト
ランスを設けることは不要となり、電気回路の小型化、
即ち、駆動電源ボックスの軽量化、小型化と低価格化が
可能である。また、本発明の圧電振動子は、圧電セラミ
ックス板の外側の電極を低電位側に接続できるので、外
部に電気安全のための絶縁カバーもしくは絶縁コーティ
ングを施すことは不要である。
動子は、パーツフィーダとしての振動加速度を向上でき
るので、高速搬送性能が得られる。また、振動加速度が
これまでと同じでよい場合は、駆動電圧を下げることが
でき、消費電力を減少できる。さらに、本発明の圧電振
動子は、金属シム板と圧電セラミックス板とが電気的に
絶縁されているので、金属シム板と筺体との間に絶縁ト
ランスを設けることは不要となり、電気回路の小型化、
即ち、駆動電源ボックスの軽量化、小型化と低価格化が
可能である。また、本発明の圧電振動子は、圧電セラミ
ックス板の外側の電極を低電位側に接続できるので、外
部に電気安全のための絶縁カバーもしくは絶縁コーティ
ングを施すことは不要である。
【図１】本発明の圧電振動子の一実施形態である圧電バ
イモルフ振動子を示す斜視図である。
イモルフ振動子を示す斜視図である。
【図２】図１の圧電バイモルフ振動子に使用されている
フレキシブルなポリイミド樹脂シートの展開図である。
フレキシブルなポリイミド樹脂シートの展開図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線縦断側面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線横断平面図である。
【図５】本発明の圧電振動子の他の実施形態である圧電
モノモルフ振動子を示す横断平面図である。
モノモルフ振動子を示す横断平面図である。
【図６】従来の圧電型パーツフィーダの構成を示す図で
ある。
ある。
【図７】従来の圧電バイモルフ振動子を示す斜視図であ
る。
る。
【図８】図６の圧電バイモルフ振動子を用いた従来の圧
電型パーツフィーダの構成を示す図である。
電型パーツフィーダの構成を示す図である。
【図９】ａ〜ｄは従来の圧電バイモルフ振動子を作る工
程を示す図である。
程を示す図である。
２０ 金属シム板 ２４，２５ 電極 ２６ 圧電セラミックス板 ２７，２８ リード端子 ３０ 絶縁フィルム ３１ 銅箔 ３２ リード端子 ３３ 圧電バイモルフ振動子 ３４ 圧電モノモルフ振動子
Claims (5)
- 【請求項１】 金属シム板の一面又は両面に、電極を両
面に有する圧電セラミックス板を接着し、この圧電セラ
ミックス板の一面又は両面の電極に交流電圧を印加し、
アクチュエータとして振動させる振動子であって、金属
シム板と圧電セラミックス板との間に、絶縁フィルムを
介在させ、金属シム板と圧電セラミックス板とを電気的
に絶縁したことを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧電振動子において、金
属シム板の両面に、夫々電極を両面に有する圧電セラミ
ックス板を接着している場合、絶縁フィルムが少くとも
一つの屈曲部を有する単体から成ることを特徴とする圧
電振動子。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の圧電振動子におい
て、絶縁フィルムが厚さ１０μｍ〜２００μｍの柔軟性
樹脂材料から成り、かつ上記絶縁フィルムの表面に金属
箔が接着され、この金属箔が圧電セラミックス板内側面
の電極のリード部となされていることを特徴とする圧電
振動子。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の圧電振
動子において、絶縁フィルムが、ポリイミド，ポリエス
テル，ポリアミド，ポリイミドエステル，ポリアミドエ
ステル，ポリフェニレンオキシド，ポリエーテルケトン
のいずれかから成ることを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の圧電振
動子において、絶縁フィルムに接着された金属箔の厚さ
が１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする圧電振動
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20232997A JP3860299B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20232997A JP3860299B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 圧電振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131855A true JPH1131855A (ja) | 1999-02-02 |
| JP3860299B2 JP3860299B2 (ja) | 2006-12-20 |
Family
ID=16455755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20232997A Expired - Lifetime JP3860299B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3860299B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004160915A (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-10 | Brother Ind Ltd | 液滴噴射装置およびその製造方法 |
| KR100472093B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2005-03-10 | 주식회사 헬스피아 | 저주파 세라믹 진동자 |
| KR100625261B1 (ko) | 2004-04-06 | 2006-09-20 | 주식회사 한신 | 압전구동형 부품공급 장치 |
| JP2010164108A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Takenaka Komuten Co Ltd | 膜型アクチュエータ、複層膜型アクチュエータ、及び空気バネ構造 |
| WO2012060235A1 (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-10 | 株式会社村田製作所 | 圧電振動装置 |
| CN113783469A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-12-10 | 大连理工大学 | 一种微型压电厚膜振子 |
| CN114501964A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-05-13 | 浙大城市学院 | 一种基于压电激振的动态壁面换热装置 |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP20232997A patent/JP3860299B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472093B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2005-03-10 | 주식회사 헬스피아 | 저주파 세라믹 진동자 |
| JP2004160915A (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-10 | Brother Ind Ltd | 液滴噴射装置およびその製造方法 |
| KR100625261B1 (ko) | 2004-04-06 | 2006-09-20 | 주식회사 한신 | 압전구동형 부품공급 장치 |
| JP2010164108A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Takenaka Komuten Co Ltd | 膜型アクチュエータ、複層膜型アクチュエータ、及び空気バネ構造 |
| WO2012060235A1 (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-10 | 株式会社村田製作所 | 圧電振動装置 |
| CN103155410A (zh) * | 2010-11-01 | 2013-06-12 | 株式会社村田制作所 | 压电振动装置 |
| JP5605433B2 (ja) * | 2010-11-01 | 2014-10-15 | 株式会社村田製作所 | 圧電振動装置 |
| CN113783469A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-12-10 | 大连理工大学 | 一种微型压电厚膜振子 |
| CN113783469B (zh) * | 2021-08-09 | 2023-12-22 | 大连理工大学 | 一种微型压电厚膜振子 |
| CN114501964A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-05-13 | 浙大城市学院 | 一种基于压电激振的动态壁面换热装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3860299B2 (ja) | 2006-12-20 |
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