JP2599920B2 - 超音波駆動装置 - Google Patents
超音波駆動装置Info
- Publication number
- JP2599920B2 JP2599920B2 JP62172001A JP17200187A JP2599920B2 JP 2599920 B2 JP2599920 B2 JP 2599920B2 JP 62172001 A JP62172001 A JP 62172001A JP 17200187 A JP17200187 A JP 17200187A JP 2599920 B2 JP2599920 B2 JP 2599920B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bolt
- metal block
- vibration
- piezoelectric vibrator
- screw
- 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
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 35
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/106—Langevin motors
Landscapes
- 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、従来のランジュバン型振動子を使用した超
音波モータより小型で、強力なトルクが得られる超音波
駆動装置に関するものである。
音波モータより小型で、強力なトルクが得られる超音波
駆動装置に関するものである。
従来のこの種のボルト締めランジュバン型振動子を使
用したモータとして、縦振動の半波長共振及び捩れ振動
の１波長共振または縦振動の１波長共振及び捩れ振動の
2/3波長共振あるいは縦振動の１波長共振及び捩れ振動
の２波長共振をそれぞれ組合せ、ボルト締めランジュバ
ン型振動子の端面から楕円振動を取り出すようにしたも
のが知られている。
用したモータとして、縦振動の半波長共振及び捩れ振動
の１波長共振または縦振動の１波長共振及び捩れ振動の
2/3波長共振あるいは縦振動の１波長共振及び捩れ振動
の２波長共振をそれぞれ組合せ、ボルト締めランジュバ
ン型振動子の端面から楕円振動を取り出すようにしたも
のが知られている。
しかしながら、このようなボルト締めランジュバン型
振動子では、電気機械効率があまり良くなく、またその
動作原理から全長が長くなり、さらにランジュバン型振
動子の端面から取り出す楕円振動はセラミック振動子の
縦振動の共振と捩れ振動の共振とを一致させるために、
全長をそれぞれの共振に揃えなければならないという問
題があった。
振動子では、電気機械効率があまり良くなく、またその
動作原理から全長が長くなり、さらにランジュバン型振
動子の端面から取り出す楕円振動はセラミック振動子の
縦振動の共振と捩れ振動の共振とを一致させるために、
全長をそれぞれの共振に揃えなければならないという問
題があった。
本発明は、上記問題点を解決するために、ボルトの一
端のねじをねじ嵌合した一方の金属ブロックと、前記ボ
ルトが中心の孔に挿通された圧電体振動子と、前記ボル
トが中心孔に挿通され、かつ前記一方の金属ブロックの
間で前記圧電体振動子を挟持して前記ボルトの他端のね
じにナットを嵌合して固定した他方の金属ブロックとか
らなり、前記圧電体振動子に所定の周波数の電圧を印加
することにより、前記圧電体振動子の縦振動の基準周波
数による径方向の振動と、前記縦振動の第２高調波によ
って生じる前記ボルトの捩り振動との合成により、前記
他方の金属ブロックの端面に進行波を発生させてなり、
前記他方の金属ブロックの端面に回転体を組合わせたこ
とを特徴とする。
端のねじをねじ嵌合した一方の金属ブロックと、前記ボ
ルトが中心の孔に挿通された圧電体振動子と、前記ボル
トが中心孔に挿通され、かつ前記一方の金属ブロックの
間で前記圧電体振動子を挟持して前記ボルトの他端のね
じにナットを嵌合して固定した他方の金属ブロックとか
らなり、前記圧電体振動子に所定の周波数の電圧を印加
することにより、前記圧電体振動子の縦振動の基準周波
数による径方向の振動と、前記縦振動の第２高調波によ
って生じる前記ボルトの捩り振動との合成により、前記
他方の金属ブロックの端面に進行波を発生させてなり、
前記他方の金属ブロックの端面に回転体を組合わせたこ
とを特徴とする。
本発明によれば、一方の金属ブロックにボルトの一端
のねじをねじ嵌合し、他方の金属ブロックの貫通孔に上
記ボルトを貫通させ、上記ボルトの他端にナットで固定
して圧電体振動子を挟み、この圧電体振動子に所定の周
波数の電圧を印加することにより、圧電体振動子の縦振
動の基準周波数による径方向の振動と、この縦振動の２
高調波によって生じる前記ボルトの捩り振動との合成に
より、他方の金属ブロックの端面に進行波を発生させ
て、他方の金属ブロックの端面に回転体を組合せること
により、全体の長さが短く、回転トルクを大きく取り出
すことができる。
のねじをねじ嵌合し、他方の金属ブロックの貫通孔に上
記ボルトを貫通させ、上記ボルトの他端にナットで固定
して圧電体振動子を挟み、この圧電体振動子に所定の周
波数の電圧を印加することにより、圧電体振動子の縦振
動の基準周波数による径方向の振動と、この縦振動の２
高調波によって生じる前記ボルトの捩り振動との合成に
より、他方の金属ブロックの端面に進行波を発生させ
て、他方の金属ブロックの端面に回転体を組合せること
により、全体の長さが短く、回転トルクを大きく取り出
すことができる。
第１図は、本発明の実施例の超音波駆動装置の斜視図
及び側面断面図で、セラミック振動子等の圧電振動子１
は一方の金属ブロック２と他方の金属ブロック３に挟持
され、少なくとも両端にねじを設けたボルト４の一方の
ねじ4aを一方の金属ブロック２にねじ嵌合固定する。そ
して、ボルト４は圧電振動子１及び他方の金属ブロック
３を貫通し、ボルト４の他方のねじ4bにナット５をねじ
嵌合し、一体に固定して超音波駆動装置のステータ６を
構成する。
及び側面断面図で、セラミック振動子等の圧電振動子１
は一方の金属ブロック２と他方の金属ブロック３に挟持
され、少なくとも両端にねじを設けたボルト４の一方の
ねじ4aを一方の金属ブロック２にねじ嵌合固定する。そ
して、ボルト４は圧電振動子１及び他方の金属ブロック
３を貫通し、ボルト４の他方のねじ4bにナット５をねじ
嵌合し、一体に固定して超音波駆動装置のステータ６を
構成する。
このように構成したステータ６の圧電振動子１に交流
電圧を印加すると、他方の金属ブロック３は、圧電振動
子１の縦振動の基準周波数では、第２図（ａ）の実線Ａ
に対して、点線ＢまたはＣのように径方向の振動を生じ
る。これに対して、縦振動の第２高調波では、他方の金
属ブロックの径方向の振動が第２図（ｂ）及び（ｃ）の
点線Ｄ、Ｅのように楕円径方向振動を生じるようにな
る。この楕円径方向振動Ｄ、Ｅの方向を第２図（ｄ）に
示すようにＦとすると、縦振動の第２高調波によって生
じるボルト４の捩り振動Ｇが90゜ずれて生じることによ
り、第３図（ａ）、（ｂ）の点線Ｈで示すように他方の
ブロックの３の平面的な楕円方向振動と捩り振動により
フラフープ状の運動が合成されて発生する。
電圧を印加すると、他方の金属ブロック３は、圧電振動
子１の縦振動の基準周波数では、第２図（ａ）の実線Ａ
に対して、点線ＢまたはＣのように径方向の振動を生じ
る。これに対して、縦振動の第２高調波では、他方の金
属ブロックの径方向の振動が第２図（ｂ）及び（ｃ）の
点線Ｄ、Ｅのように楕円径方向振動を生じるようにな
る。この楕円径方向振動Ｄ、Ｅの方向を第２図（ｄ）に
示すようにＦとすると、縦振動の第２高調波によって生
じるボルト４の捩り振動Ｇが90゜ずれて生じることによ
り、第３図（ａ）、（ｂ）の点線Ｈで示すように他方の
ブロックの３の平面的な楕円方向振動と捩り振動により
フラフープ状の運動が合成されて発生する。
従って、この他方の金属ブロックの表面に回転体を係
合させることにより、回転体は非常に強いトルクで回転
し、また、縦振動の第２高調波により他方の金属ブロッ
ク３に平面的な楕円径方向振動を与えるため、金属ブロ
ック２、３及び圧電体振動子１の全体の長さが短くな
る。
合させることにより、回転体は非常に強いトルクで回転
し、また、縦振動の第２高調波により他方の金属ブロッ
ク３に平面的な楕円径方向振動を与えるため、金属ブロ
ック２、３及び圧電体振動子１の全体の長さが短くな
る。
第４図は、本発明の１実施例の超音波駆動装置の一部
断面図で、１は圧電体振動子、２は一方の金属ブロッ
ク、３は他方の金属ブロック、４はボルト、５はナッ
ト、６はステータであり、これらの構成は上記実施例の
ステータの構成と同じであるが、本実施例では、ボルト
４の中心に孔4cをあけ、この孔4cにボルト７を通し、回
転体８に支持されたボール９を支持板10で挟持し、ボー
ル９を他方の金属ブロック３に圧接するようにスプリン
グワッシャ12を介してナット11で固定する。そして、回
転体８の支持腕8aを介して設けられた回転軸9bによって
回転出力を取り出すことができる。
断面図で、１は圧電体振動子、２は一方の金属ブロッ
ク、３は他方の金属ブロック、４はボルト、５はナッ
ト、６はステータであり、これらの構成は上記実施例の
ステータの構成と同じであるが、本実施例では、ボルト
４の中心に孔4cをあけ、この孔4cにボルト７を通し、回
転体８に支持されたボール９を支持板10で挟持し、ボー
ル９を他方の金属ブロック３に圧接するようにスプリン
グワッシャ12を介してナット11で固定する。そして、回
転体８の支持腕8aを介して設けられた回転軸9bによって
回転出力を取り出すことができる。
このように構成することにより、従来のランジュバン
型振動子を使用した超音波モータより、より強力な回転
力を発生させることができ、またボール９及び回転体８
の周囲にグリース等の潤滑剤を注入することにより、ス
テータ６及び回転体８の摩耗を防ぐことができる。
型振動子を使用した超音波モータより、より強力な回転
力を発生させることができ、またボール９及び回転体８
の周囲にグリース等の潤滑剤を注入することにより、ス
テータ６及び回転体８の摩耗を防ぐことができる。
なお、上記実施例では、縦振動の第２高調波によって
他方の金属ブロック３に楕円振動を発生させる例を示し
たが、縦振動の第２高調波以上の高次高調波を使用して
もよい。
他方の金属ブロック３に楕円振動を発生させる例を示し
たが、縦振動の第２高調波以上の高次高調波を使用して
もよい。
以上の説明からかなように、本発明は、一方の金属ブ
ロックにボルトの一端のねじをねじ嵌合し、圧電体振動
子及び他方の金属ブロックの貫通孔に上記ボルトを貫通
させ、上記ボルトの他端にナットで固定して、圧電体振
動子の縦振動による径方向の振動と、圧電体振動子の縦
振動の高次高調波による他方の金属の楕円振動によりフ
ラフープ状の振動が合成され、従って、このナット又は
他方の金属ブロックの部分に回転体を組合わせれば、回
転体は非常に強いトルクで回転し、従来のランジュバン
型振動子を使用した超音波モータより、より強力な回転
力を発生することができるとともに、縦振動の高次高調
波を使用することにより、全体の長さが短くできるとい
う利点がある。
ロックにボルトの一端のねじをねじ嵌合し、圧電体振動
子及び他方の金属ブロックの貫通孔に上記ボルトを貫通
させ、上記ボルトの他端にナットで固定して、圧電体振
動子の縦振動による径方向の振動と、圧電体振動子の縦
振動の高次高調波による他方の金属の楕円振動によりフ
ラフープ状の振動が合成され、従って、このナット又は
他方の金属ブロックの部分に回転体を組合わせれば、回
転体は非常に強いトルクで回転し、従来のランジュバン
型振動子を使用した超音波モータより、より強力な回転
力を発生することができるとともに、縦振動の高次高調
波を使用することにより、全体の長さが短くできるとい
う利点がある。
第１図は本発明の１実施例の超音波駆動装置の斜視図及
び側面断面図、第２図（ａ）は第１図のステータで発生
する径方向振動の波形図、第２図（ｂ）及び（ｃ）は第
１図のステータで発生する楕円径方向振動の波形図、第
２図（ｄ）は楕円径方向振動と捩り振動の発生方向を示
した図、第３図（ａ）及び（ｂ）はフラフープ状進行波
が発生するステータの端面図、第４図は本発明の実施例
の超音波駆動装置の側面断面図である。 １……圧電体振動子、２……一方の金属ブロック、３…
…他方の金属ブロック、４……ボルト、５……ナット、
６……ステータ。
び側面断面図、第２図（ａ）は第１図のステータで発生
する径方向振動の波形図、第２図（ｂ）及び（ｃ）は第
１図のステータで発生する楕円径方向振動の波形図、第
２図（ｄ）は楕円径方向振動と捩り振動の発生方向を示
した図、第３図（ａ）及び（ｂ）はフラフープ状進行波
が発生するステータの端面図、第４図は本発明の実施例
の超音波駆動装置の側面断面図である。 １……圧電体振動子、２……一方の金属ブロック、３…
…他方の金属ブロック、４……ボルト、５……ナット、
６……ステータ。
Claims (1)
- 【請求項１】ボルトの一端のねじをねじ嵌合した一方の
金属ブロックと、前記ボルトが中心の孔に挿通された圧
電体振動子と、前記ボルトが中心孔に挿通され、かつ前
記一方の金属ブロックの間で前記圧電体振動子を挟持し
て前記ボルトの他端のねじにナットを嵌合して固定した
他方の金属ブロックとからなり、前記圧電体振動子に所
定の周波数の電圧を印加することにより、前記圧電体振
動子の縦振動の基準周波数による径方向の振動と、前記
縦振動の第２高調波によって生じる前記ボルトの捩り振
動との合成により、前記他方の金属ブロックの端面に進
行波を発生させてなり、前記他方の金属ブロックの端面
に回転体を組合わせたことを特徴とする超音波駆動装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62172001A JP2599920B2 (ja) | 1987-07-09 | 1987-07-09 | 超音波駆動装置 |
| EP88103387A EP0289734B1 (en) | 1987-03-18 | 1988-03-04 | An ultrasonic driving device |
| DE3889768T DE3889768T2 (de) | 1987-03-18 | 1988-03-04 | Ultraschall-Antriebsanordnung. |
| CA000563319A CA1301230C (en) | 1987-07-01 | 1988-04-05 | Ultrasonic driving device |
| US07/398,328 US4975614A (en) | 1987-03-18 | 1989-08-23 | Ultrasonic driving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62172001A JP2599920B2 (ja) | 1987-07-09 | 1987-07-09 | 超音波駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6416276A JPS6416276A (en) | 1989-01-19 |
| JP2599920B2 true JP2599920B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=15933682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62172001A Expired - Lifetime JP2599920B2 (ja) | 1987-03-18 | 1987-07-09 | 超音波駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2599920B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121777A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-09 | Hitachi Maxell Ltd | 圧電超音波モ−タ |
| JPS6277070A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-09 | Hitachi Maxell Ltd | コ−ン状ステ−タを用いた圧電超音波モ−タ |
| JPS62126874A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-09 | Taga Denki Kk | 超音波振動子 |
-
1987
- 1987-07-09 JP JP62172001A patent/JP2599920B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6416276A (en) | 1989-01-19 |
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