与圧機構型圧電アクチュエータは、フレーム(与圧ケース)の中に圧電素子を組み込んだフレーム一体型の圧電アクチュエータです。複数の標準品寸法の圧電素子から与圧ケースと組み合わせして、ご要望の発生力と発生変位のピエゾアクチュエータを作ることが可能です。
また、圧電素子の引張りに弱い性質を与圧ケースが補完するので壊れにくい圧電アクチュエータです。
メカトランスMTPTKシリーズ特長
＜圧電素子の寿命の向上＞
お使いの圧電素子はよく壊れませんか。実は圧電素子の引張り強度は発生力の1/10しかありません。圧電素子は引張りにとても弱いのです。圧電素子を利用するときの鉄則は、必ず圧電素子を与圧状態で使用することです。弊社の与圧機構型圧電アクチュエータはフレーム(与圧ケース)が圧電素子に常に圧力をかける機構になっており、圧電素子の寿命を著しく向上いたします。
＜取扱いやすさの向上＞
圧電素子を使用する際、大変手間がかかると思いませんか。圧電素子の取付け方を的確に設計しないと、圧電素子の微小な変位が吸収されてしまい、思った出力が得られないことに繋がります。与圧機構型圧電アクチュエータは圧電素子の特性を保証するとともに、与圧ケースがインターフェースとなり、圧電素子を所定のジグや実験システムへ取付けることを簡単に出来ます。
＜アクチュエータ・システムの冗長化を実現＞
与圧機構型圧電アクチュエータは取付け・取外しが簡単であるため、圧電素子が壊れた場合、アクチュエータごと交換することが可能です。実験システムやジグを圧電素子に合わせて作り直す必要がなく、同型の与圧機構型圧電アクチュエータの予備をストックして頂ければ、迅速に交換することが可能です。また、圧電素子が与圧ケースに組まれているので、取扱い上でのロバスト性向上に繋がり、不本意な動作または取り扱いをしても圧電素子が壊れにくくなっております。（できれば大事なものなので、慎重に取り扱って下さい。）
<発生変位や発生力を自在に作り出せる>
市販されている圧電素子の寸法は決められており、種類も限られています。それ以外の特性をどうしても利用したいとき、圧電素子メーカに特注で製作してもらわなければなりません。
それはコストも時間もかかるだけでなく、時には必要なストロークのもの（例えば発生変位100μm）を製作できない場合があります。
与圧ケースを利用することで、必要な発生変位・発生力を持つアクチュエータを自前で製作することができます。それは与圧ケースで圧電素子を直列または並列にまとめることができるため、あたかもご要望の寸法の圧電素子を実現することができ、特注で製作するよりも、時間及びコストの低減に繋がります。例えば下記の寸法及び特性の積層圧電アクチュエータ（圧電素子/ピエゾ）を実現することができます。
大変位与圧機構型メカトランス（PTK10S90）
概寸： 14 x 19 x 91mm
発生変位： 100μm (-20V〜150V)
歪みゲージ付メカトランスMTPTK
下記の図に歪みゲージ付メカトランスMTPTKを示します。
ピエゾアクチュエータはヒステリシス(Hysteresis)を持つため、印加電圧と発生変位との関係は直線性(linearity）に欠けます。そのため、開ループでの位置決め用途では誤差が大きいので、精密な位置決めを実現できません。これを補うため、圧電素子の変位を計測し、フィードバックループを組むことによって、ヒステリシスによる位置決め誤差の問題を避けられ、精密な位置決めを実現することができます。その（精密な）位置決め精度はセンサーの検出可能分解能に依存するので、用途に応じてセンサーを選定する必要があります。弊社では、歪みゲージを位置決めセンサーに適用した新製品を開発致しました。下記の図は（用いた）フィードバックループを構成した、PID位置決め制御系の事例を示します。
フィードバックループの制御事例
フィードバックループ(PID)による制御結果：
メカトランスMTPTKシリーズ一覧
＜MTPTK Series＞
| 概寸 [mm] WxDxH |
発生 変位 [μm] |
発生力 [N] |
剛性 [N/μm] |
自己 共振 周波数[Hz] * |
静電 容量[μF] |
CAD データ |
価格 [円] | ||||
| 1pc | 5pcs 以上 |
25pcs 以上 |
100pcs 以上 |
||||||||
| MTPTK03S5F50 Datasheet |
3×8.6×22 | 5 | 50 | 10.0 | 30000 | 0.20 | 100,000 | 95,000 | 80,000 | 70,000 | |
| MTPTK05S45F1600 Datasheet Download |
5×15.6×52 | 45 | 1600 | 35.6 | 2400 @負荷130g付 |
9.0 |  |
120,000 | 114,000 | 96,000 | 84,000 |
| MTPTK05S50F2000 Datasheet Download |
5×15.6×52 | 50 | 2000 | 40.0 | 2100 @負荷130g付 |
11.0 | |
140,000 | 133,000 | 112,000 | 98,000 |
| MTPTK10S50F3000 Datasheet Download |
10×15.6×52 | 50 | 3000 | 60.0 | 2600 @負荷130g付 |
25.6 | |
160,000 | 152,000 | 128,000 | 112,000 |
歪みゲージ付メカトランスMTPTK
＜MTPTK-SG Series＞
| 概寸 [mm] WxDxH |
発生 変位 [μm] |
発生力 [N] |
剛性 [N/μm] |
自己 共振 周波数[Hz] * |
静電 容量[μF] |
CAD データ |
価格 [円] | ||||
| 1pc | 5pcs 以上 |
25pcs 以上 |
100pcs 以上 |
||||||||
| MTPTK05S50F2000SG Datasheet |
5x16x52 | 50 | 2000 | 40.0 | 2100 @負荷130g付 |
11.0 | 180,000 | 171,000 | 144,000 | 126,000 | |
取り扱い時の注意事項
圧電アクチュエータを御使用にあたりまして以下のような注意事項があります。