JP2568834B2 - Ultrasonic drive - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0045—Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with torsion or shear modes
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- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
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- 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、円柱または角柱状の非対象型ボルト締めラ
ンジュバン型圧電体振動子を使用して被駆動体を駆動す
る超音波駆動装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic driving apparatus that drives a driven body using a cylindrical or prismatic asymmetrical bolt-fastened Langevin-type piezoelectric vibrator. .
従来技術 現在提案されている超音波モータは、円環形圧電セラ
ミックの片面に2組の電極群を接着し、それぞれの電極
群によって励振される定在波が位置的に90゜ずれるよう
に電極を配置し、さらにこれら2組の電極群に印加する
交流電界が時間的に90゜位相差がある2組の発振器をそ
れぞれ接続している。2. Description of the Related Art The ultrasonic motor proposed at present has two sets of electrodes bonded to one side of a ring-shaped piezoelectric ceramic, and the electrodes are arranged such that the standing waves excited by the respective sets of electrodes are shifted by 90 ° in position. The two sets of oscillators having a 90 ° phase difference with respect to time in the alternating electric field applied to these two sets of electrodes are connected.
このように構成した従来の超音波モータは、2組の発
振器からそれぞれの電極群に交流電界を印加することに
よって円環形圧電セラミックの周囲の表面に90゜位相が
ずれた2つの定在波が発生し、この2の定在波が合成さ
れた進行波が発生する。従って、円環形圧電セラミック
の上に接着された櫛形の振動体の上に円環形の移動体を
載置して接触を強くすると、移動体が進行波によって移
動される。In the conventional ultrasonic motor configured as described above, two standing waves having phases shifted by 90 ° are applied to the peripheral surface of the ring-shaped piezoelectric ceramic by applying an AC electric field to each electrode group from two sets of oscillators. Then, a traveling wave in which the two standing waves are combined is generated. Therefore, when the ring-shaped moving body is placed on the comb-shaped vibrating body adhered on the ring-shaped piezoelectric ceramic and the contact is strengthened, the moving body is moved by the traveling wave.
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この従来の超音波モータでは、複数の
電極と、これらの電極に交流電界を印加する2組の発振
器が必要であり、電極の構成が複雑で、また振動体の構
成も複雑であり、コストが高くなるという問題があっ
た。Problems to be Solved by the Invention However, this conventional ultrasonic motor requires a plurality of electrodes and two sets of oscillators for applying an AC electric field to these electrodes, so that the configuration of the electrodes is complicated, The structure of the body is complicated, and there has been a problem that the cost is high.
また、第9図に示すようにボルト座金31にボルト32通
し、さらにこの座金31の上に圧電振動子33を載置し、そ
の上に順次端子板34、圧電振動子35、端子板36、アルミ
円板37を載置して、それらの各穴にボルト32を通し、最
上端の捻じり結合子38のネジ穴38aにボルト31のネジ31a
をねじ込み固定している。なお、この捻じり結合子38は
下面の中央部分に溝38bを設け、その溝38bの両側に円弧
状の突起38cを設け、さらに上端の梁38dは溝38bとある
所望の角度になるように配置されている。Also, as shown in FIG. 9, a bolt 32 is passed through a bolt washer 31, a piezoelectric vibrator 33 is placed on the washer 31, and a terminal plate 34, a piezoelectric vibrator 35, a terminal plate 36, An aluminum disk 37 is placed, and a bolt 32 is passed through each of the holes, and a screw 31a of the bolt 31 is inserted into a screw hole 38a of the torsion connector 38 at the uppermost end.
Is fixed by screwing. In addition, this torsion connector 38 is provided with a groove 38b in the center part of the lower surface, provided with an arc-shaped projection 38c on both sides of the groove 38b, and furthermore, the beam 38d at the upper end has a desired angle with the groove 38b. Are located.
このように構成された従来の超音波駆動装置では、圧
電振動子33、35が厚み方向に振動すると、捻じり結合子
38の円板が蝶の羽のように振動し、励振周数が結合子38
の共振周波数に近ずくと、梁38dに楕円振動が発生す
る。従って、第10図に示すように捻じり結合子38の上部
の梁38dの上に円板39を載せ、中心軸40の下端をボルト3
2に固着し、また中心軸40の上端とベアリング41の間に
バネ42を設けて、円板39を捻じり結合子38と強く接触す
ると、円板39は捻じり結合子38の梁38dの楕円振動によ
って回転する。In the conventional ultrasonic driving device configured as described above, when the piezoelectric vibrators 33 and 35 vibrate in the thickness direction, the torsional
The 38 disks vibrate like butterfly wings and the excitation frequency is
When the resonance frequency approaches the resonance frequency, elliptical vibration occurs in the beam 38d. Therefore, as shown in FIG. 10, the disc 39 is placed on the beam 38d above the torsion connector 38, and the lower end of the central shaft 40 is
2 and a spring 42 is provided between the upper end of the central shaft 40 and the bearing 41 to twist the disc 39 into strong contact with the connector 38. Rotated by elliptical vibration.
しかしながら、この従来例においても、アルミ円板37
の上にボルト31で固定する捻じり結合子38の構成が複雑
であるという問題があった。However, even in this conventional example, the aluminum disk 37
There is a problem that the configuration of the torsion connector 38 fixed with the bolt 31 on the top is complicated.
問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、長い金属製
円柱または角柱と短い金属製円柱または角柱でリング状
圧電素子を挟持し、該リング状圧電素子の中心孔を通す
ボルトによって前記長い金属製円柱または角柱と前記短
い金属製円柱または角柱を固定した非対象型ボルト締め
ランジェバン型圧電体振動子であって、前記圧電素子の
電極に高周波電気信号を印加することにより上記圧電素
子の厚み方向の膨張・収縮による縦振動と上記ボルトの
ネジによる捻れ振動の合成による円周方向の進行波を上
記ランジュバン型圧電体振動子の端部または側部に発生
させ、該端部または側部に被駆動体を組合わせてなるこ
とを特徴とする。Means for Solving the Problems The present invention, in order to solve the above problems, a ring-shaped piezoelectric element is sandwiched between a long metal cylinder or prism and a short metal cylinder or prism, and the center of the ring-shaped piezoelectric element is An asymmetrical bolt-tightened Langevin-type piezoelectric vibrator in which the long metal cylinder or prism and the short metal cylinder or prism are fixed by bolts passing through holes, and a high-frequency electric signal is applied to the electrode of the piezoelectric element. By doing so, a circumferential traveling wave is generated at the end or side of the Langevin type piezoelectric vibrator by combining the longitudinal vibration caused by expansion and contraction in the thickness direction of the piezoelectric element and the torsional vibration caused by the screw of the bolt. And a driven body is combined with the end or the side.
作用 本発明によれば、ボルト締めランジュバン型圧電体振
動子の圧電素子の電極に高周波電気信号を印加すると、
圧電素子は強く伸縮する。この圧電体は両側の金属製円
柱体でボルトにより強く加圧されているので、そのボル
トのネジによって捻じれ振動が生じると共に、縦方向の
振動及び径方向振動の合成によって円周方向の進行波を
振動子の端面に発生し、また円周方向の進行波を振動子
の側面の一部に発生する。従来の対称型ボルト締めラン
ジュバン型圧電体振動子の場合は、圧電素子の両側の金
属製円柱体が対称であるため、それらの捻れ振動は打ち
消し合うが、本発明の非対称型のボルト締めランジュバ
ン型圧電体振動子の場合は、長い方の金属製円柱体の長
さが直径に対してある比率を持つ場合に、効果的に捻れ
振動と縦振動が発生し、振動子の端面及び側面の一部に
強い円周方向の進行波が生じ、この進行波によって被駆
動体は摩耗が少なく、円滑な回転を行うことができる。According to the present invention, when a high-frequency electric signal is applied to the electrode of the piezoelectric element of the bolted Langevin type piezoelectric vibrator,
The piezoelectric element expands and contracts strongly. Since the piezoelectric body is strongly pressurized by bolts with metal cylinders on both sides, torsion vibration is generated by the screws of the bolts, and traveling waves in the circumferential direction are generated by combining longitudinal vibration and radial vibration. Is generated on the end face of the vibrator, and a traveling wave in the circumferential direction is generated on a part of the side face of the vibrator. In the case of a conventional symmetrical bolted Langevin-type piezoelectric vibrator, the metal cylinders on both sides of the piezoelectric element are symmetrical, so that their torsional vibrations cancel each other out. In the case of a piezoelectric vibrator, when the length of the longer metal cylinder has a certain ratio to the diameter, torsional vibration and longitudinal vibration are generated effectively, and one end face and side face of the vibrator are generated. A strong circumferential traveling wave is generated in the portion, and the driven body has less wear and can smoothly rotate due to the traveling wave.
実施例 本発明の実施例を説明する前に原理を説明する。ま
ず、第1図(a)に示すように、圧電セラミック等から
なるリング状の圧電素子1、2の両側にそれぞれ電極
3、4、5を設け、これらの圧電素子1、2を長い金属
製円柱体6及び短い金属製円柱体7で挟持して締め付け
固定して非対称ボルト締めランジュバン型圧電体振動子
8を構成し、この圧電体振動子8の圧電素子1、2の入
力端子3a、4aに発振器9より交流電圧を印加し、検出器
で金属製円柱体6の表面に当てて進行波を検出すると、
第2図に示すように矢印方向に進行波が発生しているこ
とが確認された。第2図の波形と第3図の圧電体振動子
8の断面図を対比させると、丁度ボルト10のネジ11a、1
1bの部分で進行波が小さいことが確認された。Embodiment Before describing an embodiment of the present invention, the principle will be described. First, as shown in FIG. 1 (a), electrodes 3, 4, and 5 are provided on both sides of ring-shaped piezoelectric elements 1 and 2 made of piezoelectric ceramic or the like, respectively, and these piezoelectric elements 1 and 2 are made of long metal. An asymmetric bolt-fastened Langevin-type piezoelectric vibrator 8 is formed by sandwiching and fixing the cylindrical vibrator 6 and a short metal cylindrical body 7, and the input terminals 3 a and 4 a of the piezoelectric elements 1 and 2 of the piezoelectric vibrator 8. When an AC voltage is applied from the oscillator 9 to the detector and the detector is applied to the surface of the metal cylinder 6 to detect a traveling wave,
As shown in FIG. 2, it was confirmed that a traveling wave was generated in the direction of the arrow. 2 and the sectional view of the piezoelectric vibrator 8 shown in FIG. 3, the screws 11a, 1
It was confirmed that the traveling wave was small in the portion of 1b.
この原理を簡単に説明すると、ボルト締めランジュバ
ン型圧電体振動子8の圧電素子1、2の電極3、4に高
周波電気信号を印加すると、圧電素子1、2は強く伸縮
する。この圧電素子1、2は両側の金属製円柱体6、7
がボルト10により強く加圧されているので、そのボルト
のネジ11a、11bによって捻じれ振動が生じると共に、縦
方向の振動及び径方向振動の合成によって円周方向の進
行波を圧電体振動子8の端面に発生し、また円周方向の
進行波を圧電体振動子8の側面の一部に発生する。従来
の対称型ボルト締めランジュバン型圧電素子振動子の場
合は、圧電素子の両側の金属製円柱体が対称であるた
め、それらの捻れ振動は打ち消し合うが、本発明の非対
称型のボルト締めランジュバン型圧電素子振動子8の場
合は、長い方の金属製円柱体6の長さが直径に対してあ
る比率を持つ場合に、効果的に捻れ振動と縦振動が発生
し、圧電体振動子8の端面及び側面の一部に強い円周方
向の進行波が生じる。To explain this principle in brief, when a high-frequency electric signal is applied to the electrodes 3 and 4 of the piezoelectric elements 1 and 2 of the bolted Langevin type piezoelectric vibrator 8, the piezoelectric elements 1 and 2 expand and contract strongly. The piezoelectric elements 1 and 2 are made of metal cylinders 6 and 7 on both sides.
Is strongly pressurized by the bolt 10, torsion vibration is generated by the screws 11 a and 11 b of the bolt, and a traveling wave in the circumferential direction is generated by combining the vertical vibration and the radial vibration. And a circumferential traveling wave is generated on a part of the side surface of the piezoelectric vibrator 8. In the case of the conventional symmetrical bolted Langevin type piezoelectric element vibrator, the metal cylinders on both sides of the piezoelectric element are symmetrical, so their torsional vibrations cancel each other out. In the case of the piezoelectric element vibrator 8, when the length of the longer metal cylinder 6 has a certain ratio to the diameter, torsional vibration and longitudinal vibration are generated effectively, A strong circumferential traveling wave is generated on a part of the end face and the side face.
この進行波を発生する圧電体振動子8の部分に被駆動
体を接触させることにより、被駆動体を駆動することが
できる。The driven body can be driven by bringing the driven body into contact with the portion of the piezoelectric vibrator 8 that generates the traveling wave.
また、前述の説明では、2個の圧電素子1、2を長さ
の異なる金属の金属製円柱体6、7で挟持し、ボルト12
で締め付けるようにしたが、第4図に示すように1個の
圧電素子1の電極3、4の一方の電極(図では電極3)
の上に絶縁体15を介して金属製円柱体6、7で挟むよう
にした圧電体振動子8でも同様に進行波が発生する。さ
らに、圧電振動子を複数個にすることにより、より強力
な進行波を金属製円柱体6、7の側面及び端面に生じさ
せることができる。In the above description, the two piezoelectric elements 1 and 2 are sandwiched between metal cylinders 6 and 7 having different lengths of metal, and
However, as shown in FIG. 4, one of the electrodes 3 and 4 of one piezoelectric element 1 (electrode 3 in the figure)
Similarly, a traveling wave is also generated in the piezoelectric vibrator 8 sandwiched between the metal cylinders 6 and 7 with the insulator 15 interposed therebetween. Further, by using a plurality of piezoelectric vibrators, stronger traveling waves can be generated on the side surfaces and the end surfaces of the metal cylinders 6 and 7.
第5図は、本発明の超音波振動子を利用した駆動装置
の構成図で、軸受16で回転軸17aが支持された円板17を
圧電体振動子8の端面にばね18によって圧接したもので
ある。FIG. 5 is a configuration diagram of a drive device using the ultrasonic vibrator of the present invention, in which a disk 17 having a rotating shaft 17a supported by a bearing 16 is pressed against an end face of a piezoelectric vibrator 8 by a spring 18. It is.
このように構成した駆動装置の円板17は前述の原理に
よって圧電体振動子8の端面に発生した進行波により回
転することができる。なお、この進行波は非常に強力で
あるので、円板17に適当な重量があれば、ばね18で圧接
しなくても、圧電体振動子8を直立させ、その端面に円
板17を置くだけでも回転させることができる。The disk 17 of the driving device thus configured can be rotated by the traveling wave generated on the end face of the piezoelectric vibrator 8 according to the above-described principle. Since this traveling wave is very strong, if the disk 17 has an appropriate weight, the piezoelectric vibrator 8 is erected without placing the disk 18 in pressure contact with the spring 18 and the disk 17 is placed on its end face. You can rotate it alone.
この構成は超音波モータとして使用することができ、
円板17の回転軸17aの回転を歯車やプーリー等を介して
他の駆動体に伝達することができる。また、ばね18で円
板17を圧接した場合は交流電圧を切ると、すぐに止るの
で、サーボモータとして使用することができる。This configuration can be used as an ultrasonic motor,
The rotation of the rotation shaft 17a of the disk 17 can be transmitted to another driving body via a gear, a pulley, or the like. Further, when the disk 17 is pressed against the spring 18, the AC voltage is cut off immediately when the disk 17 is pressed, so that the disk 17 can be used as a servomotor.
第6図は、本発明の超音波振動子を利用した他の駆動
装置の構成図で、2つの回転円板19、20を回転軸21に固
着し、この回転軸21を軸受22、23で回転自在に支持し、
またこれらの軸受22、23をばね24、25により押圧するこ
とにより、円板19または20を圧電体振動子8の金属製円
柱体6の側面に押し付けるように構成する。また金属製
円柱体6の不感帯の部分には、溝26を形成する。FIG. 6 is a configuration diagram of another driving device using the ultrasonic vibrator of the present invention. Two rotating disks 19 and 20 are fixed to a rotating shaft 21, and the rotating shaft 21 is fixed to bearings 22 and 23. Rotatably supported,
Further, by pressing these bearings 22 and 23 by springs 24 and 25, the disk 19 or 20 is pressed against the side surface of the metal cylinder 6 of the piezoelectric vibrator 8. A groove 26 is formed in the dead zone portion of the metal cylinder 6.
この構成では、圧電体振動子8または回転軸21を移動
して円板19を金属製円柱体6の側面に押し付け、円板20
を溝26の上に位置させて、圧電体振動子8の進行波が矢
印Aのように移動すると、円板19は矢印A′のように回
転する。また圧電体振動子8または回転軸21を移動し
て、円板20を圧電体振動子8の金属製円柱体6の端部に
接触させ、円板19を不感帯の部分に設けた溝26に入れる
ことにより、圧電体振動子8の進行波が矢印Bのように
回転すると、円板21は逆転させることができる。従っ
て、この構成は正逆転するモータとして使用することが
できる。なお、溝26の近傍を斜めに傾斜させることによ
り、圧電体振動子8または回転軸21を移動させたとき、
円板19、20と圧電体振動子8の金属製円柱体6との接離
をスムーズに行うことができる。In this configuration, the piezoelectric vibrator 8 or the rotating shaft 21 is moved to press the disk 19 against the side surface of the metal cylinder 6, and the disk 20 is moved.
Is positioned above the groove 26, and the traveling wave of the piezoelectric vibrator 8 moves as shown by the arrow A, the disk 19 rotates as shown by the arrow A '. Further, the piezoelectric vibrator 8 or the rotating shaft 21 is moved so that the disk 20 is brought into contact with the end of the metal cylinder 6 of the piezoelectric vibrator 8, and the disk 19 is inserted into the groove 26 provided in the dead zone. When the traveling wave of the piezoelectric vibrator 8 rotates as shown by the arrow B, the disk 21 can be reversed. Accordingly, this configuration can be used as a forward / reverse motor. By tilting the vicinity of the groove 26 obliquely, when the piezoelectric vibrator 8 or the rotating shaft 21 is moved,
The disks 19 and 20 and the metal column 6 of the piezoelectric vibrator 8 can be smoothly moved in and out of contact with each other.
第7図は、本発明のさらに他の実施例の駆動装置の構
成図で、圧電体振動子8の金属製円柱体6の側面の進行
波が発生する部分にベルト27、28が掛けられ、またこれ
らのベルト27、28は回転軸29、30にそれぞれ固着された
プーリー31、32にそれぞれ掛けられている。そして、回
転軸29、30は軸受34で別々支持され、それぞれ回転方向
が逆になるようにしてもよいが、回転軸29、30を直結
し、軸受33の部分に切替装置を設け、プーリー31、32の
部分でプーリー32、33と回転軸30、31をそれぞれ連結ま
たは切り離しするようにしてもよい。FIG. 7 is a configuration diagram of a driving device according to still another embodiment of the present invention. Belts 27 and 28 are hung on a portion of the side surface of the metal cylindrical body 6 of the piezoelectric vibrator 8 where traveling waves are generated. These belts 27 and 28 are respectively hung on pulleys 31 and 32 fixed to rotating shafts 29 and 30, respectively. The rotating shafts 29 and 30 are separately supported by bearings 34, and the rotating directions may be reversed.However, the rotating shafts 29 and 30 are directly connected, a switching device is provided at the bearing 33, and a pulley 31 is provided. , 32, the pulleys 32, 33 and the rotating shafts 30, 31 may be connected or disconnected, respectively.
このように構成することにより、回転軸29、30を別々
に回転させるか、回転軸29、30を共に正逆転することが
できる。With this configuration, it is possible to rotate the rotating shafts 29 and 30 separately or to rotate the rotating shafts 29 and 30 forward and backward.
第8図は、本発明のさらに他の実施例の駆動装置の構
成図で、固定された圧電体振動子8の進行波が発生して
いる部分に、軸受34、35で直線状に動くように支持され
た棒体36をばね37により圧接させる。FIG. 8 is a block diagram of a driving device according to still another embodiment of the present invention, in which a portion of a fixed piezoelectric vibrator 8 where a traveling wave is generated is linearly moved by bearings 34 and 35. The rod 36 supported by the spring is pressed by a spring 37.
このように構成した本実施例の駆動装置では、圧電体
振動子8の駆動ブロックの側面の進行波が発生している
部分に棒体36を圧接することにより、棒体36が摺動する
ので、リニアモータとして使用することができる。な
お、棒体36の移動方向は前述のように圧電体振動子8の
駆動ブロックの不感帯部分を境にして、棒体36をそれぞ
れ接触させることにより、第8図の左右に駆動すること
ができる。In the driving device of the present embodiment configured as described above, the rod 36 slides by pressing the rod 36 against the portion of the side surface of the drive block of the piezoelectric vibrator 8 where the traveling wave is generated. , Can be used as a linear motor. The moving direction of the rod 36 can be driven left and right in FIG. 8 by bringing the rods 36 into contact with each other with the dead zone of the drive block of the piezoelectric vibrator 8 as a boundary as described above. .
なお、上記実施例では、圧電体振動子8は円筒形であ
るが、金属製円柱体6の端面部分に大径にしてもよい
し、また円筒形を多角形にしてもよい。また、上記の実
施例では、圧電体振動子8の金属製円柱体6の側面また
は端面に駆動体を接触させるようにしたが、圧電体振動
子8を移動体に固着し、レールや道路等に移動体の自重
により圧接するようにすれば、自走車として構成するこ
とができる。さらに、上記実施例の説明では、金属製円
柱体6として、金属を使用した例を説明したが、合成樹
脂遠も使用することができる。また、上記第6図の実施
例では円板19、20を使用しているが、ローラを使用して
もよい。In the above embodiment, the piezoelectric vibrator 8 has a cylindrical shape, but may have a large diameter at the end face portion of the metal cylinder 6, or may have a polygonal cylindrical shape. Further, in the above-described embodiment, the driving body is brought into contact with the side surface or the end surface of the metal cylindrical body 6 of the piezoelectric vibrator 8, but the piezoelectric vibrator 8 is fixed to the moving body, and rails, roads, etc. If the mobile body is brought into pressure contact with the vehicle under its own weight, it can be configured as a self-propelled vehicle. Further, in the description of the above embodiment, an example in which a metal is used as the metal cylinder 6 has been described, but a synthetic resin can also be used. Further, in the embodiment of FIG. 6, the discs 19 and 20 are used, but rollers may be used.
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、圧電素子
が両側の金属製円柱体でボルトにより強く加圧されてい
るので、圧電素子の振動によりボルトのネジによって捻
じれ振動が生じると共に、縦方向の振動及び径方向振動
の合成によって円周方向の進行波を圧電体振動子の端面
に発生し、また円周方向の進行波を圧電体振動子の側面
の一部に発生し、また長い方の金属製円柱体の長さが直
径に対してある比率を持つ場合に、効果的に捻れ振動と
縦振動が発生し、圧電体振動子の端面及び側面の一部に
強い円周方向の進行波が生じ、この進行波によって被駆
動体は摩耗が少なく、円滑な回転を行うことができると
いう利点がある。Advantageous Effects of the Invention As is apparent from the above description, in the present invention, since the piezoelectric element is strongly pressed by the bolts on the metal cylinders on both sides, torsional vibration occurs due to the screw of the bolt due to the vibration of the piezoelectric element. At the same time, a traveling wave in the circumferential direction is generated on the end face of the piezoelectric vibrator by combining the longitudinal vibration and the radial vibration, and a traveling wave in the circumferential direction is generated on a part of the side surface of the piezoelectric vibrator. Also, when the length of the longer metal cylinder has a certain ratio to the diameter, torsional vibration and longitudinal vibration are generated effectively, and a strong circle is formed on the end face and a part of the side face of the piezoelectric vibrator. A traveling wave in the circumferential direction is generated, and the traveling wave has an advantage that the driven body has less wear and can rotate smoothly.
第1図は本発明の圧電体振動子に発生する進行波が発生
する状態を示した図、第2図は圧電体振動子で発生する
進行波の方向と大きさを矢印で示した図、第3図は本発
明の圧電体振動子の断面図、第4図は本発明の他の実施
例の圧電体振動子の側面図、第5図は本発明の圧電体振
動子を利用して円板を回転する構成を示した図、第6図
は本発明の圧電体振動子を利用して2つの円板により回
転軸を正逆転する構成を示した図、第7図は本発明の圧
電体振動子を利用してベルトにより回転軸を正逆転する
構成を示した図、第8図は本発明の圧電体振動子を利用
して棒体を駆動する構成を示した図、第9図及び第10図
は従来の超音波駆動装置の構成図である。 1、2……圧電体、3、4、5……電極、3a、4a……入
力端子、6、7……金属製円柱体、8……圧電体振動
子。FIG. 1 is a diagram showing a state in which a traveling wave generated in a piezoelectric vibrator of the present invention is generated, FIG. 2 is a diagram showing directions and magnitudes of the traveling wave generated in the piezoelectric vibrator by arrows, FIG. 3 is a sectional view of a piezoelectric vibrator of the present invention, FIG. 4 is a side view of a piezoelectric vibrator of another embodiment of the present invention, and FIG. 5 utilizes the piezoelectric vibrator of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing a configuration for rotating a disk, FIG. 6 is a diagram showing a configuration for rotating the rotation axis forward and reverse by two disks using the piezoelectric vibrator of the present invention, and FIG. FIG. 8 is a diagram showing a configuration in which a rotation axis is rotated forward and reverse by a belt using a piezoelectric vibrator, FIG. 8 is a diagram showing a configuration in which a rod is driven using a piezoelectric vibrator of the present invention, FIG. 10 and FIG. 10 are configuration diagrams of a conventional ultrasonic drive device. 1, 2, a piezoelectric body, 3, 4, 5, an electrode, 3a, 4a, an input terminal, 6, 7, a metal cylindrical body, 8 a piezoelectric vibrator.
Claims (2)
柱または角柱でリング状圧電素子を挟持し、該リング状
圧電素子の中心孔を通すボルトによって前記長い金属製
円柱または角柱と前記短い金属製円柱または角柱を固定
した非対象型ボルト締めランジェバン型圧電体振動子で
あって、前記圧電素子の電極に高周波電気信号を印加す
ることにより上記圧電素子の厚み方向の膨張・収縮によ
る縦振動と上記ボルトのネジによる捻れ振動の合成によ
る円周方向の進行波を上記ランジュバン型圧電体振動子
の端部または側部に発生させ、該端部または側部に被駆
動体を組合わせてなることを特徴とする超音波駆動装
置。1. A ring-shaped piezoelectric element is sandwiched between a long metal cylinder or prism and a short metal cylinder or prism, and the long metal cylinder or prism and the short metal are clamped by a bolt passing through a center hole of the ring-shaped piezoelectric element. An asymmetrical bolt-tightened Langevin-type piezoelectric vibrator to which a cylindrical or prismatic column is fixed, wherein a longitudinal vibration caused by expansion and contraction of the piezoelectric element in a thickness direction by applying a high-frequency electric signal to an electrode of the piezoelectric element. A circumferential traveling wave is generated at the end or side of the Langevin-type piezoelectric vibrator by combining the torsion vibration with the screw of the bolt, and a driven body is combined with the end or side. An ultrasonic driving device characterized by the above-mentioned.
たは側部と上記被駆動体の間に耐摩耗性物質または振動
伝達物質等の第3の物質を介在させることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の超音波駆動装置。2. A third substance such as a wear-resistant substance or a vibration transmitting substance is interposed between an end or a side of the Langevin type piezoelectric vibrator and the driven body. 2. The ultrasonic driving device according to claim 1, wherein:
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---|---|---|---|
JP62048517A JP2568834B2 (en) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | Ultrasonic drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP62048517A JP2568834B2 (en) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | Ultrasonic drive |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS63217984A JPS63217984A (en) | 1988-09-12 |
JP2568834B2 true JP2568834B2 (en) | 1997-01-08 |
Family
ID=12805556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP62048517A Expired - Lifetime JP2568834B2 (en) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | Ultrasonic drive |
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US6166477A (en) * | 1997-04-07 | 2000-12-26 | Asmo Co., Ltd. | Ultrasonic motor with rotor converting longitudinal vibrations into torque |
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Family Cites Families (3)
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JPS60148386A (en) * | 1984-01-11 | 1985-08-05 | Hitachi Maxell Ltd | Piezoelectric motor of twisting mode drive |
JPS60148388A (en) * | 1984-01-13 | 1985-08-05 | Hitachi Maxell Ltd | Supersonic vibrator of twisting mode |
JPS60200778A (en) * | 1984-03-23 | 1985-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Supersonic drive motor |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP62048517A patent/JP2568834B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63217984A (en) | 1988-09-12 |
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