JPS63194377A - Method and apparatus for driving laminated piezoelectric element - Google Patents

Method and apparatus for driving laminated piezoelectric element

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JPS63194377A
JPS63194377A JP62027009A JP2700987A JPS63194377A JP S63194377 A JPS63194377 A JP S63194377A JP 62027009 A JP62027009 A JP 62027009A JP 2700987 A JP2700987 A JP 2700987A JP S63194377 A JPS63194377 A JP S63194377A
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JP
Japan
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piezoelectric element
electrode
voltage
laminated piezoelectric
displacement
Prior art date
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Application number
JP62027009A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeto Ozaki
繁人 尾崎
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve reproducibility and the precision of the quantity of a laminated piezoelectric element displaced through a simple control method by properly selecting each piezoelectric element board, applying voltage, and controlling the quantity of the laminated piezoelectric element displaced on the basis of the total amount of the displacement of each piezoelectric element board to which voltage is applied. CONSTITUTION:A laminated piezoelectric element 11 is constituted by laminating twelve piezoelectric element boards P1-P12, and electrode sections Q1-Q13 are disposed onto the outer side surfaces of the piezoelectric element boards P1, P12 positioned at both outside sections and among respective piezoelectric element P1-P12 board. The voltage of a power supply 13 can be applied to each piezoelectric element board P1-P12 separately by properly selecting respective switch SW1s-SW6s, Sw1r-SW7r. Accordingly, since each piezoelectric element board P1-P12 is selected properly, voltage having the same voltage value is applied to the selected each piezoelectric element board respectively and the quantity D of the laminated piezoelectric element 11 displaced is controlled by the total amount of the quantity deltaof displacement of separate piezoelectric element board, which are all displaced to delta, the number of the piezoelectric element boards applied to the desired quantity D of displacement may be chosen, thus extremely simplifying control.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 (産業上の利用分野) この発明は積層型圧電素子の駆動方法及びその装置に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for driving a laminated piezoelectric element and an apparatus therefor.

(従来技術) 従来、第7図及び第8図に示すように積層型圧電素子1
は各圧電素子板2間に内部電極3が配設され、各内部電
極3を1つおきにグループ化しそのグループ化した電極
同志を積層型圧電素子の側面に設けたプラスの外部電極
4とマイナス電極5に接続した構造をしていた。そして
、積層型圧電素子1の同作部電極4.5は電圧制御回路
を介して電源に接続されていた。
(Prior Art) Conventionally, as shown in FIGS. 7 and 8, a laminated piezoelectric element 1
An internal electrode 3 is arranged between each piezoelectric element plate 2, and each internal electrode 3 is grouped every other, and the grouped electrodes are connected to a positive external electrode 4 and a negative electrode provided on the side surface of the laminated piezoelectric element. It had a structure connected to electrode 5. The same working part electrodes 4.5 of the laminated piezoelectric element 1 were connected to a power source via a voltage control circuit.

そして、第9図に示す積層型圧電素子1の印加電圧−変
位特性に基づいて電圧制御回路にて同各部電極4.5間
に印加する電圧の値をアナログ的に可変して積層型圧電
素子1の変位量を制御していた。
Then, based on the applied voltage-displacement characteristics of the laminated piezoelectric element 1 shown in FIG. The amount of displacement of 1 was controlled.

(発明が解決しようとする問題点) ところが、積層型圧電素子1の変位量の制御は各圧電素
子板2を同時にアナログ制御する方法であることから、
電圧制御回路が非常に複雑になるとともに、ノイズの影
響を受は易くノイズによって安定した変位量を得るのが
難しかった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, since the displacement amount of the laminated piezoelectric element 1 is controlled by analog control of each piezoelectric element plate 2 at the same time,
The voltage control circuit becomes very complex and is easily influenced by noise, making it difficult to obtain a stable displacement amount due to noise.

又、このv4居型圧電素子1の駆動制御はオープンルー
プにて行なわれることから第9図に示す積層型圧電素子
1の印加電圧−変位特性から明らかなようにヒステリシ
スが大きく正確に変位量を制御することは難しいととも
に、長期的な繰返しによって再現性が低下するといった
問題があった。
In addition, since the drive control of this V4 type piezoelectric element 1 is performed in an open loop, the hysteresis is large and it is difficult to accurately measure the amount of displacement, as is clear from the applied voltage-displacement characteristics of the multilayer piezoelectric element 1 shown in FIG. There are problems in that it is difficult to control and that reproducibility decreases due to long-term repetition.

この発明の目的は上記問題点を解消し、簡単な制御方法
で再現性に優れ、積層型圧電素子の変位量の精度を上げ
ることができる積層型圧電素子の駆動方法及びその装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method and device for driving a laminated piezoelectric element, which solves the above-mentioned problems and can improve reproducibility with a simple control method and improve the accuracy of the displacement amount of the laminated piezoelectric element. It is in.

発明の構成 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成すべく、第1の発明は電圧を印加すると
一方向に変位する圧電素子板をその変位する方向側に複
数個積層してなる積層型圧電素子において、積層型圧電
素子を構成する各圧電素子板をそれぞれ個々に一定量変
位させるための電圧を印加することができる電極を各圧
電素子板毎に設け、その各圧電素子板を適宜選択して電
圧を印加し、その印加された各圧電素子板の変位の累計
に基づいて積層型圧電素子の変位mを制御するようにし
た積層型圧電素子の駆動方法をその要旨とするものであ
る。
Structure of the Invention (Means for Solving Problems) In order to achieve the above object, the first invention comprises a plurality of piezoelectric element plates that are displaced in one direction when a voltage is applied and are laminated in the direction of displacement. In a laminated piezoelectric element, each piezoelectric element plate is provided with an electrode capable of applying a voltage to individually displace each piezoelectric element plate by a certain amount, and each of the piezoelectric element plates constituting the laminated piezoelectric element is The gist thereof is a method for driving a laminated piezoelectric element, in which a voltage selected as appropriate is applied, and the displacement m of the laminated piezoelectric element is controlled based on the cumulative total of the displacement of each applied piezoelectric element plate. It is.

第2の発明は電圧を印加すると一方向に変位する圧電素
子板をその変位する方向側に複数個積層してなる積層型
圧電素子と、前記積層型圧電素子の両外側にある圧電素
子板の外側面及び各圧電素子板間に設けられ、1つおき
にプラス電極とマイナス電極としてなる電極部と、前記
プラス電極の各電極部をプラス端子に、マイナス電極の
各電極部をマイナス端子に接続する電源と、前記各電極
部と前記電源の各端子の間にそれぞれ設けられ電極部と
端子を接離するスイッチング部材と、前記積層型圧電素
子の変位量に対して印加する圧電素子板を指示する指示
手段と、前記各電極部の中から前記指示手段にて指示さ
れた圧電素子板に電圧を印加するために使用される電極
部を割り出す割り出し手段と、前記割り出し手段にて割
り出さ、れた電極部に対応して設けられたスイッチング
部材をオン動作させる駆動手段とからなる積層型圧電素
子の駆動装置をその要旨とするものである。
A second invention provides a laminated piezoelectric element which is formed by laminating a plurality of piezoelectric element plates displacing in one direction when a voltage is applied, and piezoelectric element plates disposed on both outer sides of the laminated piezoelectric element. Electrode parts provided on the outer surface and between each piezoelectric element plate and serving as a positive electrode and a negative electrode every other, each electrode part of the positive electrode being connected to a positive terminal, and each electrode part of the negative electrode being connected to a negative terminal. a switching member provided between each of the electrode parts and each terminal of the power supply to connect and separate the electrode part and the terminal; and a piezoelectric element plate to be applied to a displacement amount of the laminated piezoelectric element. an indicating means for determining an electrode section to be used for applying a voltage to a piezoelectric element plate indicated by the indicating means from among the electrode sections; The gist of the present invention is a driving device for a laminated piezoelectric element, which comprises a driving means for turning on a switching member provided corresponding to an electrode portion.

第3の発明は電圧を印加すると一方向に変位する圧電素
子板をその変位する方向側に複数個積層してなる積層型
圧電素子と、前記積層型圧電素子の両外側部にある圧電
素子板の外側面及び各圧電素子板間に設けられ、それぞ
れ1つおきにプラス電極とマイナス電極としてなる電極
部と、前記プラス電極の各電極部をプラス端子に、マイ
ナス電極の各電極部をマイナス端子に接続する電源と、
前記プラス電極の各電極部と電源のプラス端子の間にそ
れぞれ設けられ電極部とプラス端子を接離するスイッチ
ング部材と、前記積層型圧電素子の変位量に対して印加
する圧電素子板を指示する指示手段と、前記各プラス電
極の電極部の中から前記指示手段にて指示された圧電素
子板に電圧を印加するために使用される電極部を割り出
す割り出し手段と、前記割り出し手段にて割り出された
プラス電極の電極部に対して設けられたスイッチング部
材をオン動作させる駆動手段とからなる積層型圧電素子
の駆動装置をその要旨とするものである。
A third invention provides a laminated piezoelectric element formed by laminating a plurality of piezoelectric element plates that displace in one direction when a voltage is applied, and piezoelectric element plates located on both outer sides of the laminated piezoelectric element. The electrode portions are provided on the outer surface and between each piezoelectric element plate and serve as a positive electrode and a negative electrode, respectively, and each electrode portion of the positive electrode is a positive terminal, and each electrode portion of the negative electrode is a negative terminal. a power supply connected to the
A switching member is provided between each electrode portion of the positive electrode and the positive terminal of the power source and connects and separates the electrode portion and the positive terminal, and a piezoelectric element plate is configured to apply an application to the amount of displacement of the laminated piezoelectric element. an indicating means, an indexing means for determining, from among the electrode sections of each of the positive electrodes, an electrode section to be used for applying a voltage to a piezoelectric element plate indicated by the indicating means; The gist of the present invention is a driving device for a laminated piezoelectric element, which comprises a driving means for turning on a switching member provided to an electrode portion of a positive electrode.

(作用) 第1の発明において、各圧電素子板を適宜選択して電圧
を印加することによって、その選択された圧電素子板の
みを変位させることができることから、電圧を印加する
圧電素子板の数を適宜選択することによって積層型圧電
素子の変位量を制御できることになる。
(Function) In the first invention, by appropriately selecting each piezoelectric element plate and applying a voltage, only the selected piezoelectric element plate can be displaced. Therefore, the number of piezoelectric element plates to which voltage is applied is By appropriately selecting , the amount of displacement of the laminated piezoelectric element can be controlled.

第2の発明において、指示手段にて積層型圧電素子の変
位量に対して印加する圧電素子板が指示されると、割り
出し手段は指示された圧電素子板に電圧を印加するため
に使用されるプラス及びマイナス電極の電極部を割り出
し駆動手段を介してその電極部に対応して設けられたス
イッチング部材をオン動作させる。
In the second invention, when the indicating means specifies the piezoelectric element plate to be applied for the amount of displacement of the laminated piezoelectric element, the indexing means is used to apply voltage to the specified piezoelectric element plate. The electrode portions of the positive and negative electrodes are indexed and switching members provided corresponding to the electrode portions are turned on via the driving means.

その結果、選択された各圧電素子板のみを変位させるこ
とができ、積層型圧電素子を所定の変位量に変位させる
ことができる。
As a result, only each selected piezoelectric element plate can be displaced, and the laminated piezoelectric element can be displaced by a predetermined displacement amount.

第3の発明は指示手段にて積層型圧電素子の変位量に対
して印加する圧電素子板が指示されると、割り出し手段
は指示された圧電素子板に電圧を印加するために使用さ
れるプラス電極の電極部を割り出し駆動手段を介してそ
の電極部に対応して設けられたスイッチング部材をオン
動作させる。
In the third invention, when the indicating means specifies the piezoelectric element plate to be applied for the amount of displacement of the laminated piezoelectric element, the indexing means is used to apply a voltage to the specified piezoelectric element plate. An electrode portion of the electrode is indexed and a switching member provided corresponding to the electrode portion is turned on via a driving means.

その結果、選択された各圧電素子板のみを変位させるこ
とができ、積層型圧電素子を所定の変位量に変位させる
ことができる。
As a result, only each selected piezoelectric element plate can be displaced, and the laminated piezoelectric element can be displaced by a predetermined displacement amount.

(実施例) 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に基づいて
説明する。
(Example) Hereinafter, an example embodying the present invention will be described based on the drawings.

第1図において、積層型圧電素子11は12個の圧電素
子板P1〜P12を積層して構成されているとともに、
両外側部にある圧電素子板P1゜P12の外側面及び各
圧電素子P1〜P12板間に電極部Q1〜Q13が配設
されている。
In FIG. 1, the laminated piezoelectric element 11 is constructed by laminating 12 piezoelectric element plates P1 to P12, and
Electrode portions Q1 to Q13 are arranged between the outer surfaces of the piezoelectric element plates P1 and P12 on both outer sides and between the respective piezoelectric element plates P1 to P12.

前記電極部Q1から1つおきに設けられた各電極Q3.
Q5.−Q7.Q9.Q11.Q13の右前隅部にはマ
イナス外部電極R1〜R7が取着されるとともに、残る
各電極部Q2.Q4.Q6゜Q8.Q10.Q12の左
奥隅部にはプラス外部電極81〜S6が取着されている
。そして、各外部電極R1〜R7,S1〜S6は駆動手
段としての駆動回路12に接続されている。
Each electrode Q3. is provided every other electrode from the electrode portion Q1.
Q5. -Q7. Q9. Q11. The negative external electrodes R1 to R7 are attached to the front right corner of Q13, and the remaining electrode parts Q2. Q4. Q6゜Q8. Q10. Positive external electrodes 81 to S6 are attached to the left back corner of Q12. Each of the external electrodes R1 to R7 and S1 to S6 is connected to a drive circuit 12 as a drive means.

駆動回路12は前記各外部電極に対応して設けられたス
イッチング部材としてのトランジスタ、リレー又はアナ
ログスイッチ等からなるスイッチから構成され、プラス
外部電極81〜S6に対応して設けられた各スイッチS
W15−8W6sは後記する制御回路14からの駆動信
号に基づいてオンしたとき、同外部電極S1〜S6と電
源13のプラス端子と電気的に接続させるようになって
いる。又、マイナス外部電極R1〜R7に対応して設け
られた各スイッチ5W1r−3W7rは同じく制御回路
14からの駆動信号に基づいてオンしたとき、同外部電
極R1〜R7と電?!!13のマイナス端子と電気的に
接続させるようになっている。
The drive circuit 12 is composed of switches such as transistors, relays, analog switches, etc. as switching members provided corresponding to the respective external electrodes, and each switch S provided corresponding to the positive external electrodes 81 to S6.
When W15-8W6s is turned on based on a drive signal from a control circuit 14 to be described later, the external electrodes S1 to S6 are electrically connected to the positive terminal of the power source 13. Further, when the switches 5W1r to 3W7r provided corresponding to the negative external electrodes R1 to R7 are turned on based on the drive signal from the control circuit 14, they are connected to the same external electrodes R1 to R7. ! ! It is designed to be electrically connected to the negative terminal of No. 13.

従って、各スイッチSW15−8W6s。Therefore, each switch SW15-8W6s.

SWl r〜5W7rを適宜選択することによって、前
記電源13の電圧を各圧電素子板P1〜P12を個々独
立に印加することができる。そして、電圧を印加された
圧電素子板は積層方向に当該電源13の印加電圧に対し
て変位量δだけ変位することになる。
By appropriately selecting SWlr to 5W7r, the voltage of the power source 13 can be applied independently to each piezoelectric element plate P1 to P12. Then, the piezoelectric element plate to which the voltage is applied is displaced by a displacement amount δ with respect to the applied voltage of the power source 13 in the stacking direction.

従って、同時に複数個の圧電素子板に電圧が印加され各
圧電素子が個々にδだけ変位すると、その各変位量δの
総数(累計)が積層型圧電素子11の変位量りとなる。
Therefore, when a voltage is simultaneously applied to a plurality of piezoelectric element plates and each piezoelectric element is individually displaced by δ, the total number (accumulation) of each displacement amount δ becomes the displacement amount of the laminated piezoelectric element 11.

しかも、積層型圧電素子11はその変位量りが0〜12
δの間で変位置δの単位(以下、1ステツプという)で
増減、即ち13通り(変位IDがゼロの場合を含む)の
変位ff1Dを選択することができる。
Moreover, the laminated piezoelectric element 11 has a displacement scale of 0 to 12.
The displacement ff1D can be increased or decreased in units of displacement position δ (hereinafter referred to as 1 step) between δ, that is, 13 displacements ff1D (including the case where the displacement ID is zero) can be selected.

指示手段及び割り出し手段としての制御回路14は前記
積層型圧電素子11の変位ff1Dを指示する外部信号
に基づいて電圧を印加する圧電素子板を選択しその選択
した圧電素子板に電圧を印加するための前記スイッチを
割り出す回路であって、その割り出したスイッチをオン
させるための駆動信号を前記駆動回路12に出力する。
The control circuit 14 serving as an instruction means and an indexing means selects a piezoelectric element plate to which a voltage is applied based on an external signal instructing the displacement ff1D of the laminated piezoelectric element 11, and applies a voltage to the selected piezoelectric element plate. This circuit determines the switch of the circuit 12, and outputs a drive signal to the drive circuit 12 to turn on the determined switch.

尚、本実施例では積層型圧電素子11の各変位taDに
対し各スイッチSW15−8W6s、SWI r 〜5
W7rを第2図に示すようにオン・オフ制御して電圧を
印加する圧電素子板を選択している。
In this embodiment, for each displacement taD of the laminated piezoelectric element 11, each switch SW15-8W6s, SWI r ~5
A piezoelectric element plate to which voltage is applied by controlling W7r on and off as shown in FIG. 2 is selected.

従って、第1図において下側の圧電素子P1から順に電
圧を印加させていくことにより、積層型圧電素子11の
変位IDを0から順次1ステツプづつ12δまで変位さ
せることができるとともに、第2図に示すように各スイ
ッチを制御することによって変位IDを一挙に数ステッ
プ変位させることもできる。
Therefore, by sequentially applying voltage to the piezoelectric element P1 on the lower side in FIG. It is also possible to displace the displacement ID by several steps at once by controlling each switch as shown in FIG.

このように、本実施例においては各圧電素子板P1〜P
12を適宜選択しその選択した各圧電素子板に電圧値が
同じ電圧をそれぞれ印加し、全てδに変位する各圧電素
子板のその変位量δの累計で積層型圧電素子11の変位
量りを制御するようにしたので、所望の変位fllDに
対して印加する圧電素子板の数を選択するだけでよく、
従来のアナログ制御に比べて制御が非常に簡単となる。
In this way, in this embodiment, each piezoelectric element plate P1 to P
12 is selected as appropriate, and a voltage having the same voltage value is applied to each selected piezoelectric element plate, and the displacement measurement of the laminated piezoelectric element 11 is controlled by the cumulative amount of displacement δ of each piezoelectric element plate that is all displaced by δ. Therefore, it is only necessary to select the number of piezoelectric element plates to be applied for the desired displacement fllD,
Control is much simpler than conventional analog control.

又、各圧電素子板P1〜P12に印加する電圧は予め設
定された1つの電圧値なので、アナログ制御のように変
位ff1Dが変るごとに印加する電圧の電圧値を変更す
る必要がなく駆動のための回路構成が非常に簡単になる
とともに、各圧電素子板P1〜P12が有するヒステリ
シスの影響もアナログ制御に比べて遥かに小さく精度の
高い変位量制御ができ、かつ長期的な繰返しによって再
現性が低下するといったことはない。
In addition, since the voltage applied to each piezoelectric element plate P1 to P12 is one preset voltage value, there is no need to change the voltage value of the applied voltage every time the displacement ff1D changes, unlike analog control. The circuit configuration becomes very simple, and the influence of hysteresis of each piezoelectric element plate P1 to P12 is much smaller than in analog control, allowing highly accurate displacement control, and repeatability is improved by long-term repetition. There is no such thing as a decline.

次に、この発明の第二の実施例を第3図及び第4図に従
って説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

本実施例では積層型圧電索子11は13個の圧電素子板
P1〜P13を積層した積層圧電素子11で構成され、
各圧電素子板P1〜P13の各面に設けた電極部01〜
Q14のうち最下側の電極部Q1から1つおきに設けら
れた各電極Q3゜Q5.〜.Q11.Q13の右前隅部
にマイナス外部電極R1〜R7を取着し、残る各電極部
Q2゜Q4.〜.Q12.Q14の左奥隅部にプラス外
部電極81〜S7を取着したものである。
In this embodiment, the laminated piezoelectric cable 11 is composed of a laminated piezoelectric element 11 in which 13 piezoelectric element plates P1 to P13 are laminated,
Electrode portions 01- provided on each surface of each piezoelectric element plate P1-P13
Among Q14, each electrode Q3°Q5. is provided every other electrode from the lowest electrode portion Q1. ~. Q11. Negative external electrodes R1 to R7 are attached to the front right corner of Q13, and the remaining electrode parts Q2, Q4. ~. Q12. Positive external electrodes 81 to S7 are attached to the back left corner of Q14.

そして、プラス外部電極81〜S7は前記実施例と同様
に駆動回路12に設けられたスイッチ5W1s−8W7
sを介して電源13のプラス端子と電気的に接続させる
ようになっている。一方、マイナス外部電極R1〜R7
は直接電源13のマイナス端子と電気的に接続させ、常
にアースされた状態となるようにしている。
The positive external electrodes 81 to S7 are connected to the switches 5W1s to 8W7 provided in the drive circuit 12 as in the above embodiment.
It is electrically connected to the positive terminal of the power source 13 via s. On the other hand, negative external electrodes R1 to R7
is electrically connected directly to the negative terminal of the power source 13 so that it is always grounded.

そして、例えば積層型圧電素子11をδだけ変位させる
場合にはスイッチ5W7Sのみをオンさせ、2δだけ変
位させる場合にはスイッチ5W1sのみをオンさせ、又
、3δだけ変位させる場合にはスイッチSW1 S、5
W7Sの2つをオンさせればよいことになる。従って、
第4図に示すように各スイッチSW15−8W7sをオ
ン・オフ制御することによって、前記実施例と同様に積
層型圧電素子11の変位量りをO〜13δの間で適宜制
御することができる。
For example, when displacing the laminated piezoelectric element 11 by δ, only the switch 5W7S is turned on, when displacing it by 2δ, only the switch 5W1s is turned on, and when displacing it by 3δ, the switch SW1S, 5
All you have to do is turn on two W7Ss. Therefore,
As shown in FIG. 4, by controlling the switches SW15-8W7s on and off, the displacement of the laminated piezoelectric element 11 can be appropriately controlled between 0 and 13δ, as in the previous embodiment.

このように、本実施例では前記実施例と同様の効果を得
ることができるとともに、マイナス外部電極R1〜R7
は直接電源13のマイナス端子と電気的に接続させたの
で、マイナス外部電極R1〜R7に対応するスイッチが
不要となり駆動回路12の回路構成が簡単になるととも
に、その分だけ制御が簡単となる。
In this way, in this embodiment, the same effects as in the previous embodiment can be obtained, and the negative external electrodes R1 to R7
Since it is directly electrically connected to the negative terminal of the power source 13, there is no need for switches corresponding to the negative external electrodes R1 to R7, which simplifies the circuit configuration of the drive circuit 12 and simplifies control accordingly.

次に、この発明の第三の実施例を第5図及び第6図に従
って説明す°る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

本実施例は積層型圧電素子11は15個の圧電素子板P
1〜P15を積層した積層圧電素子11で構成され、各
圧電素子板P1〜P15の各面に設けた電極部01〜Q
16のうち最上側の電極部Q16から1つおきに設けら
れた各電極Q14゜Q12.〜.Q4.Q2の右前隅部
にマイナス外部電極R1〜R8を取着し、残る各電極部
Ql。
In this embodiment, the laminated piezoelectric element 11 has 15 piezoelectric element plates P.
Electrode portions 01 to Q provided on each surface of each piezoelectric element plate P1 to P15 are composed of a laminated piezoelectric element 11 in which piezoelectric elements 1 to P15 are laminated.
16, each electrode Q14°Q12. is provided every other electrode from the uppermost electrode portion Q16. ~. Q4. Negative external electrodes R1 to R8 are attached to the front right corner of Q2, and each remaining electrode portion Ql.

Q3.〜.Q13.Q15の左奥隅部にプラス外部電極
81〜S8を取着したものである。
Q3. ~. Q13. Positive external electrodes 81 to S8 are attached to the left back corner of Q15.

そして、マイナス外部電極R1〜R8は直接電源13の
マイナス端子と電気的に接続させ、常にアース状態とす
る。一方、プラス外部電極81〜S7は各圧電素子板P
1〜P15をそれぞれグルプ化しそのグループに屈する
各圧電素子板が同時に電圧を印加されるように、それぞ
れ駆動回路12に設けられたスイッチ5W1s−3W4
sを介して電源13のプラス端子と電気的に接続させる
ようになっている。
The negative external electrodes R1 to R8 are electrically connected directly to the negative terminal of the power source 13 and are always grounded. On the other hand, the positive external electrodes 81 to S7 are connected to each piezoelectric element plate P.
Switches 5W1s to 3W4 are respectively provided in the drive circuit 12 so that the piezoelectric element plates 1 to P15 are grouped and a voltage is simultaneously applied to each piezoelectric element plate succumbing to the group.
It is electrically connected to the positive terminal of the power source 13 via s.

そして、本実施例ではスイッチ5W1sは外部電極S1
に、スイッチ5W2sは外部電極S2に、スイッチ5W
3Sは外部電極S3、S4に、又、スイッチ5W4Sは
外部電極85.86.87、に接続させて、各圧電素子
板P1〜P16を4つのグループに区分している。この
場合、第1のグループは圧電素子板P1、第2のグルー
プは圧電素子板P2.P3、第3のグループは圧電素子
板P4〜P7、又、第4のグループは圧電素子板P8〜
P16となる。
In this embodiment, the switch 5W1s has an external electrode S1.
, the switch 5W2s is connected to the external electrode S2, and the switch 5W2s is connected to the external electrode S2.
3S is connected to external electrodes S3 and S4, and switch 5W4S is connected to external electrodes 85, 86, and 87 to divide each piezoelectric element plate P1 to P16 into four groups. In this case, the first group is the piezoelectric element plate P1, the second group is the piezoelectric element plate P2. P3, the third group is piezoelectric element plates P4 to P7, and the fourth group is piezoelectric element plates P8 to P7.
It becomes P16.

従って、例えば積層型圧電素子11をδだけ変位させる
場合にはスイッチ5WISのみをオンさせ、第1のグル
ープの圧電素子板P1に電圧を印加させ、2δだけ変位
させる場合にはスイッチ5W2Sのみをオンさせ、第2
のグループの圧電素子板P2.P3に電圧を印加させ、
又、4δだけ変位させる場合にはスイッチ5W3sのみ
オンさせ、第3のグループの圧電素子板P4〜P7に電
圧を印加させればよいことになる。
Therefore, for example, when displacing the laminated piezoelectric element 11 by δ, only the switch 5WIS is turned on and a voltage is applied to the piezoelectric element plate P1 of the first group, and when displacing the laminated piezoelectric element 11 by 2δ, only the switch 5W2S is turned on. let, second
The piezoelectric element plate P2 of the group P2. Apply voltage to P3,
Moreover, when displacing by 4δ, it is sufficient to turn on only the switch 5W3s and apply voltage to the piezoelectric element plates P4 to P7 of the third group.

そして、第6図に示すように各スイッチSW15−8W
4sをオン・オフ制−することによって、前記実施例と
同様に積層型圧電素子11の変位量りをO〜16δの間
で適宜制御することができることになる。
Then, as shown in FIG. 6, each switch SW15-8W
By controlling 4s on and off, the displacement of the laminated piezoelectric element 11 can be appropriately controlled within the range of 0 to 16[delta], similar to the embodiment described above.

このように、本実施例では前記第−及び第二実施例と同
様の効果を得ることができるとともに、積層型圧電素子
11の変位量りがO〜16δの間で変位できるように各
圧電素子板P1〜P15をそれぞれグループ化しそのク
ループに属する各圧電素子板が同時に電圧を印加される
ようにしたので、駆動回路12のスイッチがさらに減少
し同駆動回路12の回路構成が簡単になるとともに、そ
の分だけ制御が簡単となる。
As described above, in this embodiment, the same effects as those in the first and second embodiments can be obtained, and each piezoelectric element plate is arranged so that the displacement scale of the laminated piezoelectric element 11 can be displaced between O and 16δ. Since P1 to P15 are each grouped and a voltage is applied to each piezoelectric element plate belonging to the group at the same time, the number of switches in the drive circuit 12 is further reduced, the circuit configuration of the drive circuit 12 is simplified, and the Control becomes easier.

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば°、圧電素子板の数を50枚、又はそれ以上の数
で実施したり、任意の数でグルーピングしたりする等、
この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更してもよい
ことは勿論である。
Note that this invention is not limited to the above embodiments,
For example, the number of piezoelectric element plates may be 50 or more, or the number of piezoelectric element plates may be grouped into arbitrary numbers.
Of course, changes may be made as appropriate without departing from the spirit of the invention.

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば、積層型圧電素
子を再現性に優れたものにすることができるとともに、
積層型圧電素子の変位量の精度を上げることができ、し
かも非常に簡単な回路構成で積層型圧電素子を駆動制御
するというた優れた効果を有する。
Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, a multilayer piezoelectric element can be made with excellent reproducibility, and
This has the excellent effect of increasing the accuracy of the displacement amount of the laminated piezoelectric element, and driving and controlling the laminated piezoelectric element with a very simple circuit configuration.

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

第1図はこの発明を具体化した積層型圧電素子を駆動さ
せる駆動装置の電気的構成を示す電気ブロック回路図、
第2図は同じく各圧電素子板を対応したスイッチと積層
型圧電素子の変位量との関係を示す図、第3図はこの発
明の第二実施例を説明するための積層型圧電素子を駆動
させる駆動装置の電気的構成を示す電気ブロック回路図
、第4図は同じく各圧電素子板を対応したスイッチと積
層型圧電素子の変位量との関係を示す図、第5図はこの
発明の第三実施例を説明するための積層型圧電素子を駆
動させる駆動装置の電気的構成を示す電気ブロック回路
図、第6図は同じく各圧電素子板を対応したスイッチと
積層型圧電素子の変位(6)との関係を示す図、第7図
及び第8図は従来の積層型圧電素子の電極構造を示す図
、第9図は圧電素子の電圧とヒステリシスとの関係を示
す図である。 図中、11は積層型圧電素子、12は駆動回路、13は
電源、14は制御回路、P1〜P15は圧電素子、01
〜Q16は電極部、R1−R8はマイナス外部電極、8
1〜S8はプラス外部電極、スイッチSWI S−8W
6s、SWI r 〜5W7rはスイッチ、D、δは変
位置である。 特許出願人  株式会社 豊田自動織機製作所式 理 
人  弁理士  恩1)博宣 第1図 第4図 印加電圧m 第7図    第8図
FIG. 1 is an electrical block circuit diagram showing the electrical configuration of a drive device for driving a laminated piezoelectric element embodying the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the switch corresponding to each piezoelectric element plate and the displacement amount of the laminated piezoelectric element, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the displacement amount of the laminated piezoelectric element and the switch corresponding to each piezoelectric element plate, and FIG. FIG. 4 is an electrical block circuit diagram showing the electrical configuration of the drive device for causing each piezoelectric element plate to move, FIG. FIG. 6 is an electric block circuit diagram showing the electrical configuration of a driving device for driving a laminated piezoelectric element for explaining three embodiments. FIG. ), FIGS. 7 and 8 are diagrams showing the electrode structure of a conventional laminated piezoelectric element, and FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the voltage and hysteresis of the piezoelectric element. In the figure, 11 is a laminated piezoelectric element, 12 is a drive circuit, 13 is a power supply, 14 is a control circuit, P1 to P15 are piezoelectric elements, 01
~Q16 is the electrode part, R1-R8 is the negative external electrode, 8
1 to S8 are positive external electrodes, switch SWI S-8W
6s, SWI r to 5W7r are switches, and D and δ are variable positions. Patent applicant Toyota Industries Corporation Shikiri
Person Patent Attorney On 1) Hironobu Figure 1 Figure 4 Applied voltage m Figure 7 Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電圧を印加すると一方向に変位する圧電素子板をそ
の変位する方向側に複数個積層してなる積層型圧電素子
において、 積層型圧電素子を構成する各圧電素子板をそれぞれ個々
に一定量変位させるための電圧を印加することができる
電極を各圧電素子板毎に設け、その各圧電素子板を適宜
選択して電圧を印加し、その印加された各圧電素子板の
変位の累計に基づいて積層型圧電素子の変位量を制御す
るようにした積層型圧電素子の駆動方法。 2、積層型圧電素子を構成する各圧電素子板は所定の数
毎にそれぞれグループ化され、そのグループ化された各
グループを適宜選択しその選択された各グループの圧電
素子板に電圧を印加し、その印加された各圧電素子板の
変位の累計に基づいて積層型圧電素子の変位量を制御す
るようにしたものである特許請求の範囲第1項記載の積
層型圧電素子の駆動方法。 3、各グループは1、2、4、・・・・、2個の圧電素
子板の数のグループから構成されるものである特許請求
の範囲第2項記載の積層型圧電素子の駆動方法。 4、電圧を印加すると一方向に変位する圧電素子板をそ
の変位する方向側に複数個積層してなる積層型圧電素子
と、 前記積層型圧電素子の両外側にある圧電素子板の外側面
及び各圧電素子板間に設けられ、1つおきにプラス電極
とマイナス電極としてなる電極部と、 前記プラス電極の各電極部をプラス端子に、マイナス電
極の各電極部をマイナス端子に接続するる電源と、 前記各電極部と前記電源の各端子の間にそれぞれ設けら
れ、電極部と端子を接離するスイッチング部材と、 前記積層型圧電素子の変位量に対して印加する圧電素子
板を指示する指示手段と、 前記各電極部の中から前記指示手段にて指示された圧電
素子板に電圧を印加するために使用される電極部を割り
出す割り出し手段と、 前記割り出し手段にて割り出された電極部に対応して設
けられたスイッチング部材をオン動作させる駆動手段と からなる積層型圧電素子の駆動装置。 5、電圧を印加すると一方向に変位する圧電素子板をそ
の変位する方向側に複数個積層してなる積層型圧電素子
と、 前記積層型圧電素子の両外側部にある圧電素子板の外側
面及び各圧電素子板間に設けられ、それぞれ1つおきに
プラス電極とマイナス電極としてなる電極部と、 前記プラス電極の各電極部をプラス端子に、マイナス電
極の各電極部をマイナス端子に接続するる電源と、 前記プラス電極の各電極部と電源のプラス端子の間にそ
れぞれ設けられ、電極部とプラス端子を接離するスイッ
チング部材と、 前記積層型圧電素子の変位量に対して印加する圧電素子
板を指示する指示手段と、 前記各プラス電極の電極部の中から前記指示手段にて指
示された圧電素子板に電圧を印加するために使用される
電極部を割り出す割り出し手段と、前記割り出し手段に
て割り出されたプラス電極の電極部に対して設けられた
スイッチング部材をオン動作させる駆動手段と からなる積層型圧電素子の駆動装置。 6、前記1つおきにプラス電極とマイナス電極としてな
る電極部は両外側部の圧電素子板の外側面に設けられた
電極部が互いに異なる電極となるようにしたものである
特許請求の範囲第5項記載の積層型圧電素子の駆動装置
[Claims] 1. In a laminated piezoelectric element formed by laminating a plurality of piezoelectric element plates that displace in one direction when a voltage is applied in the direction of displacement, each piezoelectric element plate constituting the laminated piezoelectric element: Each piezoelectric element plate is provided with an electrode capable of applying a voltage to individually displace it by a certain amount, and each piezoelectric element plate is appropriately selected and a voltage is applied to each piezoelectric element plate to which the applied voltage is applied. A method for driving a laminated piezoelectric element, in which an amount of displacement of the laminated piezoelectric element is controlled based on a cumulative total of displacements of the laminated piezoelectric element. 2. Each piezoelectric element plate constituting the laminated piezoelectric element is grouped into a predetermined number of groups, each group is selected as appropriate, and a voltage is applied to the piezoelectric element plate of each selected group. 2. The method of driving a laminated piezoelectric element according to claim 1, wherein the amount of displacement of the laminated piezoelectric element is controlled based on the cumulative total of displacements of the applied piezoelectric element plates. 3. The method for driving a laminated piezoelectric element according to claim 2, wherein each group is composed of groups of 1, 2, 4, . . . 2 piezoelectric element plates. 4. A laminated piezoelectric element formed by laminating a plurality of piezoelectric element plates that displace in one direction when a voltage is applied, in the direction of displacement, and outer surfaces of the piezoelectric element plates on both outsides of the laminated piezoelectric element, and An electrode part provided between each piezoelectric element plate and serving as a positive electrode and a negative electrode every other, and a power source connecting each electrode part of the positive electrode to the positive terminal and each electrode part of the negative electrode to the negative terminal. a switching member that is provided between each of the electrode sections and each terminal of the power source to connect and separate the electrode section and the terminal; and a switching member that directs a piezoelectric element plate to apply an application to the amount of displacement of the laminated piezoelectric element. an indicating means; an indexing means for determining an electrode section to be used for applying a voltage to a piezoelectric element plate designated by the indicating means from among the electrode sections; and an electrode determined by the determining means. A driving device for a laminated piezoelectric element, comprising a driving means for turning on a switching member provided in a corresponding position. 5. A laminated piezoelectric element formed by laminating a plurality of piezoelectric element plates that are displaced in one direction when a voltage is applied in the direction of displacement, and outer surfaces of the piezoelectric element plates on both outer sides of the laminated piezoelectric element. and electrode portions provided between each piezoelectric element plate, each serving as a positive electrode and a negative electrode, each electrode portion of the positive electrode being connected to the positive terminal, and each electrode portion of the negative electrode being connected to the negative terminal. a switching member provided between each electrode portion of the positive electrode and the positive terminal of the power source to connect and separate the electrode portion and the positive terminal; and a piezoelectric voltage applied to the amount of displacement of the laminated piezoelectric element. an indicating means for indicating an element plate; an indexing means for determining an electrode section to be used for applying a voltage to the piezoelectric element plate indicated by the indicating means from among the electrode sections of each of the positive electrodes; and the indexing means. A drive device for a laminated piezoelectric element, comprising a drive means for turning on a switching member provided for an electrode portion of a positive electrode determined by the means. 6. The electrode portions that serve as positive electrodes and negative electrodes are arranged such that the electrode portions provided on the outer surfaces of the piezoelectric element plates on both outer sides are different electrodes from each other. 6. A driving device for a laminated piezoelectric element according to item 5.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014507785A (en) * 2010-12-22 2014-03-27 エプコス アクチエンゲゼルシャフト Actuator, actuator system, and actuator driving method
US9419199B2 (en) 2010-12-22 2016-08-16 Epcos Ag Actuator, actuator system, and control of an actuator

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JP2014507785A (en) * 2010-12-22 2014-03-27 エプコス アクチエンゲゼルシャフト Actuator, actuator system, and actuator driving method
US9419199B2 (en) 2010-12-22 2016-08-16 Epcos Ag Actuator, actuator system, and control of an actuator
US9425378B2 (en) 2010-12-22 2016-08-23 Epcos Ag Actuator, actuator system and actuation of an actuator

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