Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0519994B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0519994B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0519994B2
JPH0519994B2 JP62118553A JP11855387A JPH0519994B2 JP H0519994 B2 JPH0519994 B2 JP H0519994B2 JP 62118553 A JP62118553 A JP 62118553A JP 11855387 A JP11855387 A JP 11855387A JP H0519994 B2 JPH0519994 B2 JP H0519994B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
displacement
voltage
piezoelectric
container
piezoelectric element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62118553A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63283180A (en
Inventor
Takashi Kawai
Yasushi Myata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP62118553A priority Critical patent/JPS63283180A/en
Publication of JPS63283180A publication Critical patent/JPS63283180A/en
Publication of JPH0519994B2 publication Critical patent/JPH0519994B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は圧電(電歪)材料を用いた微小変位素
子に関し、ヒステリシスの影響を除去した圧電ア
クチユエータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a minute displacement element using a piezoelectric (electrostrictive) material, and more particularly to a piezoelectric actuator that eliminates the influence of hysteresis.

<従来の技術> 圧電(電歪)材料に電界を印加すると圧電逆効
果により歪みが生じる。この圧電逆効果を利用し
た圧電素子として、従来第4図に断面図で示すも
のが知られている。第4図において、1は矩形状
の圧電材料2を積層して形成した圧電素子であ
る。圧電材料2はセラミツクの仮焼粉末に適量の
バインダー、可塑剤、分散材を添加し有機溶剤中
で混合し、厚さ0.1mm程度の薄膜状とした後乾燥
して形成したもので、この圧電材料2の片面また
は両面には塗布などにより内部電極が形成されて
いる。4は相対する面から交互に内部電極を絶縁
して配置された絶縁体であり、この絶縁体を含ん
で積層体の側面に外部電極を形成し、この外部電
極に電圧を印加することにより圧電材料2のそれ
ぞれの両面に電圧を印加している。
<Prior Art> When an electric field is applied to a piezoelectric (electrostrictive) material, distortion occurs due to the reverse piezoelectric effect. As a piezoelectric element utilizing this piezoelectric inverse effect, one shown in a cross-sectional view in FIG. 4 is conventionally known. In FIG. 4, 1 is a piezoelectric element formed by laminating rectangular piezoelectric materials 2. In FIG. Piezoelectric material 2 is made by adding an appropriate amount of binder, plasticizer, and dispersant to ceramic calcined powder, mixing it in an organic solvent, forming a thin film with a thickness of about 0.1 mm, and drying it. Internal electrodes are formed on one or both sides of the material 2 by coating or the like. Reference numeral 4 denotes insulators arranged to insulate internal electrodes alternately from opposing surfaces. External electrodes are formed on the side surfaces of the laminate including these insulators, and piezoelectricity is generated by applying a voltage to the external electrodes. A voltage is applied to both sides of each material 2.

<発明が解決しようとする問題点> ところで、この様な圧電素子における印加電圧
と変位との関係は第5図のようなものとなる。す
なわち、電圧を上昇させる方向(線分イで示す)
で50Vの電圧を印加した場合は4μm強の変位を示
し、100Vの電圧を印加した場合は8μm程度変位
するが、ここで注目すべきはヒステリシスが発生
することであり、例えば、電圧を下降させる方向
(線分ロで示す)の場合は5.5μm程度の変化とな
つており、0.5μm程度のヒステリシスが発生して
いる。このようなヒステリシスがあると正確な変
位の制御が出来ないという問題がある。
<Problems to be Solved by the Invention> Incidentally, the relationship between applied voltage and displacement in such a piezoelectric element is as shown in FIG. In other words, the direction in which the voltage is increased (indicated by line segment A)
When a voltage of 50V is applied, the displacement is a little more than 4μm, and when a voltage of 100V is applied, the displacement is about 8μm.What should be noted here is that hysteresis occurs, for example, when the voltage is lowered. In the case of the direction (indicated by the line segment B), the change is about 5.5 μm, and a hysteresis of about 0.5 μm occurs. If such hysteresis exists, there is a problem that accurate displacement control cannot be performed.

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて成され
たもので、前記従来の感圧素子を容器に収納し、
その感圧素子の変位に応じて容器が変位するよう
に構成し、その変位を容器に形成した薄膜ストレ
ンゲージで検出し、変位に対応して電圧を印加す
ることにより正確な変位制御を行うことを目的と
する。
The present invention has been made in view of the problems of the above-mentioned conventional technology, and includes storing the above-mentioned conventional pressure-sensitive element in a container,
The container is configured to be displaced in accordance with the displacement of the pressure-sensitive element, the displacement is detected by a thin film strain gauge formed on the container, and a voltage is applied in accordance with the displacement to perform accurate displacement control. With the goal.

<問題点を解決するための手段> 上記問題点を解決するための本発明の構成は、
シート状に加工した圧電材料の少なくとも片面に
電極を形成し、前記圧電材料を複数枚積層した圧
電素子と、該圧電素子を収納し圧電素子の変位に
応じて変位する面を有する恒弾性材料からなる容
器と、該容器の変位する面にその変位を最高に感
じるように配置された2つの第1のストレンゲー
ジと、その変位を最小に感じるように配置された
2つの第2のストレンゲージと、これらのストレ
ンゲージの出力から容器の変位を検知する変位検
知手段と、該変位検知手段からの出力を一方の入
力とし、他方の端子から入力される設定入力にも
とずいて前記圧電素子へ電圧を印加する電圧印加
手段からなり、前記設定入力は前記変位検知手段
の出力に基づいたものとし、前記ストレンゲージ
は薄膜形成技術を用いて薄膜ストレンゲージとし
て形成したことを特徴とするものである。
<Means for solving the problems> The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows:
A piezoelectric element in which an electrode is formed on at least one side of a piezoelectric material processed into a sheet, a plurality of piezoelectric materials are laminated, and a constant elastic material has a surface that accommodates the piezoelectric element and is displaced in accordance with the displacement of the piezoelectric element. a container, two first strain gauges arranged on the displacing surface of the container so that the displacement is felt to the maximum, and two second strain gauges arranged so that the displacement is felt to the minimum. , displacement detection means for detecting the displacement of the container from the outputs of these strain gauges; and the output from the displacement detection means is used as one input, and the output is applied to the piezoelectric element based on the setting input input from the other terminal. The strain gauge comprises a voltage applying means for applying a voltage, the setting input is based on the output of the displacement detecting means, and the strain gauge is formed as a thin film strain gauge using a thin film forming technique. .

<実施例> 第1〜第3図は本発明の圧電アクチユエータの
一実施例を示すもので、第1図は圧電アクチユエ
ータの斜視図、第2図は第1図のストレンゲージ
部分の一部拡大断面図、第3図は電気回路図であ
る。これらの図において10は圧電アクチユエー
タ1を収納する容器であり、この実施例では圧電
アクチユエータ1が断面ロ字状に形成した容器1
0の上部および下部に接して圧入されている。こ
のため、左右の支持板(図では中程がくり抜かれ
ている)には圧電アクチユエータに電圧を印加し
ない状態で一定の圧力が加わつている。この支持
板には圧電アクチユエータが矢印B方向に変位し
た場合、その変位を最高に感じる長手方向(矢印
C方向)に沿つて左右2箇所に第1の薄膜ストレ
ンゲージ11が形成され、また、変位をほとんど
感じない横手方向に沿つて上下2箇所に第2の薄
膜ストレンゲージ12が形成されている。なお、
容器10の材質としては恒弾性材料の例えば商品
名ナイスパンCなどを用いる。第2図は容器の一
側面に形成した薄膜ストレンゲージの拡大断面図
であり、表面にSiO2層を施し、その上に例えば
Ni−Cr−Si薄膜を形成してストレンゲージとす
る。第3図はこの圧電アクチユエータの電気回路
を示すものである。図において、30は変位検知
手段であり、第1、第2のストレンゲージ11,
12が対向してブリツジとして結線され、その出
力差が第1のアンプ20で検知される。このアン
プ20の出力は電圧印加手段31を構成する第2
のアンプ21の一方の入力端子に接続され、他方
の入力端子には設定入力が接続されている。第2
のアンプ21は第1のアンプ20からの出力と設
定入力が一致するように圧電アクチユエータへの
印加電圧を制御する。なお、ブリツジの出力は圧
電アクチユエータ1への印加電圧が0のときブリ
ツジの出力を0とし、例えば100Vの電圧を印加
し変位が最大となつたとき出力が最大となるが、
前記第2のアンプ21に入力する設定入力はこの
ブリツジの最大出力をあらかじめ測定したものと
する。従つて設定入力を例えば50%に設定すれば
第2のアンプ21は圧電アクチユエータ1が最大
変位の50%になるように力学的フイードバツクに
より印加電圧を制御する。
<Example> Figures 1 to 3 show an example of the piezoelectric actuator of the present invention. Figure 1 is a perspective view of the piezoelectric actuator, and Figure 2 is a partially enlarged view of the strain gauge portion of Figure 1. The sectional view and FIG. 3 are electrical circuit diagrams. In these figures, 10 is a container that houses the piezoelectric actuator 1, and in this embodiment, the piezoelectric actuator 1 is housed in a container 1 having a rectangular cross section.
It is press-fitted in contact with the upper and lower parts of 0. For this reason, a constant pressure is applied to the left and right support plates (the middle part is hollowed out in the figure) in a state where no voltage is applied to the piezoelectric actuator. On this support plate, when the piezoelectric actuator is displaced in the direction of arrow B, first thin film strain gauges 11 are formed at two places on the left and right along the longitudinal direction (direction of arrow C) where the displacement is felt the most. Second thin film strain gauges 12 are formed at two locations, upper and lower, along the transverse direction where almost no stress is felt. In addition,
As the material for the container 10, a constant elastic material such as Nicepan C (trade name) is used. Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of a thin film strain gauge formed on one side of the container.
Form a Ni-Cr-Si thin film and use it as a strain gauge. FIG. 3 shows the electrical circuit of this piezoelectric actuator. In the figure, 30 is a displacement detection means, which includes the first and second strain gauges 11,
12 are connected to face each other as a bridge, and the output difference between them is detected by the first amplifier 20. The output of this amplifier 20 is the second
is connected to one input terminal of the amplifier 21, and a setting input is connected to the other input terminal. Second
The amplifier 21 controls the voltage applied to the piezoelectric actuator so that the output from the first amplifier 20 and the setting input match. Note that the output of the bridge is 0 when the voltage applied to the piezoelectric actuator 1 is 0, and the output is maximum when a voltage of 100 V is applied and the displacement is maximum, for example,
The setting input to the second amplifier 21 is the maximum output of this bridge measured in advance. Therefore, if the setting input is set to, for example, 50%, the second amplifier 21 controls the applied voltage by mechanical feedback so that the piezoelectric actuator 1 has a maximum displacement of 50%.

上記構成によれば、あらかじめ測定した圧電ア
クチユエータの変位に応じた電気信号を設定信号
とし、その設定信号に応じた電圧を圧電アクチユ
エータに印加するため、ヒシテリシスの影響を除
去することが出来る。
According to the above configuration, an electric signal corresponding to the displacement of the piezoelectric actuator measured in advance is used as a setting signal, and a voltage corresponding to the setting signal is applied to the piezoelectric actuator, so that the influence of hysteresis can be removed.

<発明の効果> 以上、実施例とともに具体的に説明したように
本発明によれば、変位に対応して印加電圧を制御
するので、ヒステリシスのない正確な変位制御を
行うことが出来る。また、本発明においてはスト
レンゲージを薄膜により形成したので、例えば、
別に作成したストレンゲージを圧電アクチユエー
タの側面に貼付してブリツジを構成するような場
合に比較し、接着材自身のクリープ、寿命、耐熱
性などの影響を受けないという効果がある。
<Effects of the Invention> As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, the applied voltage is controlled in accordance with the displacement, so accurate displacement control without hysteresis can be performed. Further, in the present invention, since the strain gauge is formed of a thin film, for example,
Compared to the case where a separately prepared strain gauge is attached to the side of a piezoelectric actuator to form a bridge, this method has the advantage that it is not affected by the creep, lifespan, heat resistance, etc. of the adhesive itself.

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

第1図は本発明の圧電アクチユエータの斜視
図、第2図は第1図のストレンゲージ部分の一部
拡大断面図、第3図は電気回路図、第4図は従来
例を示す図、第5図は圧電素子における印加電圧
と変位の関係を示す図である。 1……圧電アクチユエータ、10……容器、1
1……第1のストレンゲージ、12……第2のス
トレンゲージ、30……変位検知手段、31……
電圧印加手段。
FIG. 1 is a perspective view of the piezoelectric actuator of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the strain gauge portion of FIG. 1, FIG. 3 is an electric circuit diagram, and FIG. 4 is a diagram showing a conventional example. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between applied voltage and displacement in a piezoelectric element. 1... Piezoelectric actuator, 10... Container, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...First strain gauge, 12...Second strain gauge, 30...Displacement detection means, 31...
Voltage application means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 シート状に加工した圧電材料の少なくとも片
面に電極を形成し、前記圧電材料を複数枚積層し
た圧電素子と、該圧電素子を収納し圧電素子の変
位に応じて変位する面を有する恒弾性材料からな
る容器と、該容器の変位する面にその変位を最高
に感じるように配置された2つの第1のストレン
ゲージと、その変位を最小に感じるように配置さ
れた2つの第2のストレンゲージと、これらのス
トレンゲージの出力から容器の変位を検知する変
位検知手段と、該変位検知手段からの出力を一方
の入力とし、他方の端子から入力される設定入力
に基づいて前記圧電素子へ電圧を印加する電圧印
加手段からなり、前記設定入力は前記変位検知手
段の出力に基づいたものとし、前記ストレンゲー
ジは薄膜形成技術を用いて薄膜ストレンゲージと
して形成したことを特徴とする変位センサを有す
る圧電アクチユエータ。
1. A piezoelectric element in which an electrode is formed on at least one side of a piezoelectric material processed into a sheet, a plurality of sheets of the piezoelectric material are laminated, and a constant elastic material having a surface that accommodates the piezoelectric element and is displaced in accordance with displacement of the piezoelectric element. a container consisting of a container, two first strain gauges arranged on the displacing surface of the container so that the displacement is felt to the maximum, and two second strain gauges arranged so that the displacement is felt to the minimum. and displacement detection means for detecting the displacement of the container from the outputs of these strain gauges, and the output from the displacement detection means is used as one input, and a voltage is applied to the piezoelectric element based on the setting input input from the other terminal. The displacement sensor comprises a voltage applying means for applying a voltage, the setting input is based on the output of the displacement detecting means, and the strain gauge is formed as a thin film strain gauge using a thin film forming technique. piezoelectric actuator.
JP62118553A 1987-05-15 1987-05-15 Piezoelectric actuator with displacement sensor Granted JPS63283180A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62118553A JPS63283180A (en) 1987-05-15 1987-05-15 Piezoelectric actuator with displacement sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62118553A JPS63283180A (en) 1987-05-15 1987-05-15 Piezoelectric actuator with displacement sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63283180A JPS63283180A (en) 1988-11-21
JPH0519994B2 true JPH0519994B2 (en) 1993-03-18

Family

ID=14739434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62118553A Granted JPS63283180A (en) 1987-05-15 1987-05-15 Piezoelectric actuator with displacement sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63283180A (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2586371B2 (en) * 1992-12-22 1997-02-26 日本電気株式会社 Piezo actuator
JP2874635B2 (en) * 1996-03-28 1999-03-24 日本電気株式会社 Piezoelectric actuator displacement control method and device
JP7109314B2 (en) * 2018-08-31 2022-07-29 日本特殊陶業株式会社 piezoelectric actuator
JP7164864B2 (en) * 2018-08-31 2022-11-02 日本特殊陶業株式会社 piezoelectric actuator
US12453289B2 (en) 2019-12-11 2025-10-21 Kyocera Corporation Piezoelectric actuator
DE102020209594B3 (en) * 2020-07-30 2021-12-30 Festo Se & Co. Kg Fluid device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57172202A (en) * 1981-04-17 1982-10-23 Hitachi Ltd Displacement generator
JPS6265390A (en) * 1985-09-17 1987-03-24 Toshiba Corp Laminated piezoelectric displacing element
JPS6364580A (en) * 1986-09-02 1988-03-23 Hitachi Constr Mach Co Ltd Piezoelectric actuator
JPS6366980A (en) * 1986-09-09 1988-03-25 Nippon Denso Co Ltd Laminated piezoelectric element
JPS63140661U (en) * 1987-03-06 1988-09-16

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63283180A (en) 1988-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2586371B2 (en) Piezo actuator
US20040101150A1 (en) Piezoelectric driver device with integral sensing layer
US4443729A (en) Piezoceramic bender element having an electrode arrangement suppressing signal development in mount region
JP2540344B2 (en) Active force sensor for cardiac pacemaker
JP4794897B2 (en) Ultrasonic motor
US6043587A (en) Piezoelectric actuator
JPH0519994B2 (en)
US6215230B1 (en) Alternately stacked piezoelectric actuator in which each electrode layer leaves an alternately L-shaped stripe of piezoelectric material uncovered
US20060049715A1 (en) Method and appartus for driving electro-mechanical transducer
US5382865A (en) Composite multilayer ceramic structure
CN100479217C (en) Piezoelectric actuator
JP3370178B2 (en) Multilayer piezoelectric element and method of manufacturing the same
WO1994002965A1 (en) Ceramic deflection device
WO2010024276A1 (en) Laminated piezoelectric element
GB2365206A (en) Piezoelectric driver device with integral piezoresistive sensing layer
JP2645832B2 (en) Vertical effect type monomorph element and driving method thereof
JPS6366980A (en) Laminated piezoelectric element
JPS6388875A (en) Manufacture of laminated piezoelectric element
CN1133872C (en) Force sensor
JP3326735B2 (en) Piezo actuator
JP3203523B2 (en) Acceleration sensor
JPH04132921A (en) Pressure detector
JP3807780B2 (en) Linear drive method for piezoelectric ceramic actuator and linear drive circuit using the same
JP2706083B2 (en) Piezo actuator
JP2921310B2 (en) Multilayer piezoelectric actuator