JP2601659B2 - Ultrasonic drive - Google Patents

Ultrasonic drive

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JP2601659B2
JP2601659B2 JP62187340A JP18734087A JP2601659B2 JP 2601659 B2 JP2601659 B2 JP 2601659B2 JP 62187340 A JP62187340 A JP 62187340A JP 18734087 A JP18734087 A JP 18734087A JP 2601659 B2 JP2601659 B2 JP 2601659B2
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piezoelectric vibrator
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ultrasonic
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、リング状の圧電体振動子に分割電極を使用
した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 using a ring-shaped piezoelectric vibrator using divided electrodes.

従来技術 従来、圧電体振動子の薄型円盤の側面に回転振動を発
生させ、この圧電体振動子の側面に回転体を圧接させて
回転体を回転するようにした超音波モータが提案されて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an ultrasonic motor in which rotational vibration is generated on a side surface of a thin disk of a piezoelectric vibrator, and a rotary body is pressed against a side surface of the piezoelectric vibrator to rotate the rotary body. .

この従来の超音波モータでは、薄型円盤の側面に回転
振動を発生させるために、圧電体振動子の円盤を、中心
を通る線で複数に分割し、この円盤の各部に電圧をかけ
ることにより、円盤の各部に伸び縮みの差が生まれ、中
心から偏ったひずんだ形状になるが、このひずみをぐる
っと回転するように各部の電圧のかけかたを制御してや
ると、圧電体振動子の側面に接触している回転体が回転
する。
In this conventional ultrasonic motor, in order to generate rotational vibration on the side of the thin disk, the disk of the piezoelectric vibrator is divided into a plurality of parts by a line passing through the center, and a voltage is applied to each part of the disk. There is a difference in expansion and contraction in each part of the disk, resulting in a distorted shape that is deviated from the center.However, if you control the way of applying voltage to each part so that this distortion rotates, it will contact the side of the piezoelectric vibrator Rotating body rotates.

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、圧電体
振動子の円盤を分割し、これらの分割部分にかける電圧
を制御するために、構成が複雑で、また電圧を制御する
回路が複雑になるという問題があった。
Problems to be Solved by the Invention However, this conventional ultrasonic motor has a complicated structure and separates the disk of the piezoelectric vibrator and controls the voltage applied to these divided portions. However, there is a problem that a circuit to be used becomes 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、厚み方向に
分極したリング状の圧電体振動子と、該圧電体振動子の
両端面にそれぞれの隙間の分割線でほぼ2等分に分割さ
れ、かつ前記分割線が互いに所定の角度でずれている電
極と、該両端面のそれぞれ2等分に分割された電極のそ
れぞれ一方に接続された交流電源と、上記リング状圧電
体振動子の端面または側面に組合わせた回転体とからな
ることを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a ring-shaped piezoelectric vibrator polarized in the thickness direction, and a dividing line for each gap at both end faces of the piezoelectric vibrator. And an AC power supply connected to one of the two equally-divided electrodes on both end surfaces thereof, and an electrode in which the dividing lines are shifted at a predetermined angle from each other. And a rotating body combined with the end face or side face of the ring-shaped piezoelectric vibrator.

作用 本発明によれば、リング状の圧電体振動子の両面にそ
れぞれの隙間の分割線で電極をそれぞれほぼ2等分に分
割し、圧電体振動子の一方の面の一方の分割電極と他方
の面の一方の電極の間または圧電体振動子の一方の面の
一方の分割電極と他方の面の他方の電極の間に交流電圧
を印加することにより、リング状の圧電体振動子の側面
または端面に正逆転する進行波を発生させることができ
るので、この圧電体振動子の端面または側面に回転体を
組合わせることにより回転体を正逆転させることができ
る。
According to the present invention, the electrodes are substantially equally divided into two on both surfaces of the ring-shaped piezoelectric vibrator by dividing lines of the respective gaps, and one of the divided electrodes on one surface of the piezoelectric vibrator and the other are divided. By applying an AC voltage between one electrode on one surface of the piezoelectric vibrator or between one split electrode on one surface of the piezoelectric vibrator and the other electrode on the other surface, the side surface of the ring-shaped piezoelectric vibrator Alternatively, a forward / reverse traveling wave can be generated on the end face, so that the rotating body can be normally / reversely rotated by combining the rotating body with the end face or side face of the piezoelectric vibrator.

実施例 第1図は、本発明の実施例の超音波駆動装置のステー
タの構成図で、圧電体振動子1の両面にそれ分割電極2
a、2b、3a、3bをそれぞれ設ける。これらの電極の隙間2
c、2d、3c、3dは第1図に示すように上下面で平行か、
または第2図に示すように上下面で90゜ずれている。
Embodiment FIG. 1 is a structural view of a stator of an ultrasonic driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
a, 2b, 3a and 3b are provided respectively. Gap 2 between these electrodes
c, 2d, 3c, 3d are parallel on the upper and lower surfaces as shown in FIG.
Alternatively, as shown in FIG.

このように構成した本実施例のステータ4において、
例えば分割電極2aと3aを接続し、また分割電極2bと3bを
接続してその間に交流電圧をかけると、その共振周波数
で圧電体振動子1の側面及び端面に一方向に回転振動が
発生し、その周波数から少しずれた周波数の交流電圧を
印加すると、圧電体振動子1の側面及び端面に反対方向
の回転振動が発生する。
In the thus configured stator 4 of this embodiment,
For example, when the divided electrodes 2a and 3a are connected, and the divided electrodes 2b and 3b are connected and an AC voltage is applied between the divided electrodes 2a and 3b, rotational vibration occurs in one direction on the side surface and the end surface of the piezoelectric vibrator 1 at the resonance frequency. When an AC voltage having a frequency slightly deviated from that frequency is applied, rotational vibrations in opposite directions are generated on the side surface and the end surface of the piezoelectric vibrator 1.

また、第2図に示すように電極が90゜ずれたステータ
では、同様に、分割電極2aと3aを接続し、また分割電極
2bと3bを接続してその間に交流電圧をかけると、その共
振周波数で圧電体振動子1の側面及び端面に一方向に回
転振動が発生し、また、分割電極2aと3bを接続し、また
分割電極2bと3aを接続してその間に交流電圧をかける
と、その共振周波数で圧電体振動子1の側面及び端面に
反対方向の回転振動が発生する。
In the case of a stator whose electrodes are shifted by 90 ° as shown in FIG. 2, similarly, the divided electrodes 2a and 3a are connected,
When an AC voltage is applied between 2b and 3b and between them, a rotational vibration is generated in one direction on the side surface and the end surface of the piezoelectric vibrator 1 at the resonance frequency, and the divided electrodes 2a and 3b are connected. When the divided electrodes 2b and 3a are connected and an AC voltage is applied therebetween, rotational vibrations in opposite directions are generated on the side and end surfaces of the piezoelectric vibrator 1 at the resonance frequency.

これは、交流電圧を印加すると、第3図(b)に示す
ように圧電体振動子1の半分を展開して側面から見た場
合には、矢印Aに示すように厚み方向の振動が発生する
とともに、側面方向に矢印Bに示すような振動が発生
し、さらに第3図(a)の矢印Cに示すように径方向の
振動が発生するため、この厚み方向、側面方向及び径方
向の振動が互いに合成して回転振動が発生するものと思
われる。
This is because when an AC voltage is applied, when the half of the piezoelectric vibrator 1 is unfolded as shown in FIG. 3 (b) and viewed from the side, vibration in the thickness direction is generated as shown by arrow A. At the same time, vibration as shown by arrow B is generated in the side direction, and furthermore, radial vibration is generated as shown by arrow C in FIG. 3 (a). It is considered that the vibrations combine with each other to generate rotational vibration.

このように、回転振動が発生した本実施例のステータ
4に、第4図に示すように回転体5を圧接すると、回転
体5は決められた周波数または電極2a、2b、3a、3bの電
圧の印加方向によって発生する回転振動により正逆転す
る。
As shown in FIG. 4, when the rotating body 5 is pressed against the stator 4 according to the present embodiment in which the rotational vibration is generated, the rotating body 5 has a predetermined frequency or the voltage of the electrodes 2a, 2b, 3a, 3b. Is reversed by the rotational vibration generated according to the direction of application.

第5図は、本発明の超音波駆動装置の1具体例の側面
断面図で、ケース6にベアリング7が設けられ、このベ
アリング7に回転体5の回転軸8が回転自在に支持され
ている。また、回転体5は軸方向の押圧に対して回転で
きるようにスラストベアリング9が装着されている。ま
た、ステータ4の電極を保護するために、耐摩耗性部材
10が回転体5とステータ4の間に介在され、さらにケー
ス6の底部にスプリングワッシャ11を介して底部材12が
固着されている。
FIG. 5 is a side sectional view of a specific example of the ultrasonic drive device of the present invention. A bearing 7 is provided on a case 6, and a rotating shaft 8 of the rotating body 5 is rotatably supported on the bearing 7. . Further, a thrust bearing 9 is mounted on the rotating body 5 so that the rotating body 5 can rotate with respect to pressing in the axial direction. Further, in order to protect the electrodes of the stator 4, a wear-resistant member is used.
10 is interposed between the rotating body 5 and the stator 4, and a bottom member 12 is fixed to the bottom of the case 6 via a spring washer 11.

このように構成された本発明の超音波駆動装置では、
交流電圧を印加することによって回転体5が正逆転する
ので、小型のモータとして使用することができる。
In the ultrasonic driving device of the present invention configured as described above,
When the AC voltage is applied, the rotating body 5 rotates forward and backward, so that the rotating body 5 can be used as a small motor.

第6図は、本発明の超音波駆動装置の他の具体例の側
面断面図で、ケース6にベアリング7が設けられ、この
ベアリング7に回転体5の回転軸8が回転自在に支持さ
れている。また、回転体5に複数のボール13が回転自在
に装着され、このボール13はケース6の内面に設けた支
持板14とステータ4の上面の接触板15との間に挟持され
ている。そして、ステータ4はケース6の底部にスプリ
ングワッシャ11を介して底部材12が固着されることによ
り、接触板15に圧接している。
FIG. 6 is a side sectional view of another embodiment of the ultrasonic driving apparatus of the present invention. A bearing 7 is provided on a case 6, and a rotating shaft 8 of a rotating body 5 is rotatably supported by the bearing 7. I have. A plurality of balls 13 are rotatably mounted on the rotating body 5, and the balls 13 are sandwiched between a support plate 14 provided on the inner surface of the case 6 and a contact plate 15 on the upper surface of the stator 4. The stator 4 is pressed against the contact plate 15 by fixing the bottom member 12 to the bottom of the case 6 via a spring washer 11.

このように構成された本発明の超音波駆動装置におい
ても、同様に交流電圧を印加することによって回転体5
が正逆転するので、小型のモータとして使用することが
できる。
In the ultrasonic driving apparatus of the present invention having the above-described structure, the rotating body 5 is similarly applied by applying an AC voltage.
Can be used as a small motor.

なお、上記超音波駆動装置は1例であり、その他の構
成を取ることができることは言までもない。また、圧電
体振動子の分割電極の隙間のずれを、0゜、90゜につい
て示したが、45゜でもよいし、0゜から任意にずれたも
のでもよく、そのずれは適宜設定することができる。
Note that the above ultrasonic driving device is one example, and it goes without saying that other configurations can be adopted. Also, the displacement of the gap between the divided electrodes of the piezoelectric vibrator has been described with respect to 0 ° and 90 °, but may be 45 ° or may be arbitrarily shifted from 0 °, and the displacement may be set as appropriate. it can.

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、圧電体振
動子の両面の電極をそれぞれ2分割し、それぞれの面で
分割電極のいずれか1つまたは2つの電極の間に交流電
圧を印加することにより、リング状の圧電体振動子の側
面または端面に正逆転する進行波を発生させることがで
きるので、この圧電体振動子の端面または側面に回転体
を組合わせることにより回転体を正逆転することができ
るので、小型モータやその他の駆動装置に使用すること
ができる。
Advantages of the Invention As is clear from the above description, the present invention divides the electrodes on both sides of the piezoelectric vibrator into two parts, and on each side, the AC voltage is applied between one or two of the divided electrodes. Is applied, a forward or reverse traveling wave can be generated on the side face or the end face of the ring-shaped piezoelectric vibrator, so that a rotating body is combined with the end face or the side face of the piezoelectric vibrator. Can be used for a small motor or other driving device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例の超音波駆動装置のステータの
斜視図、第2図は本発明の他の実施例の超音波駆動装置
のステータの斜視図、第3図(a)及び(b)は本発明
の動作原理を説明するための図、第4図は本発明の実施
例の超音波駆動装置の側面図、第5図は本発明の超音波
駆動装置の具体例の側面断面図、第6図は本発明の超音
波駆動装置他の具体例の側面断面図である。 1……圧電体振動子、2a、2b、3a、3b……分割電極、2
c、2d、3c、3d……電極の隙間、4……ステータ、5…
…回転体。
FIG. 1 is a perspective view of a stator of an ultrasonic driving apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a stator of an ultrasonic driving apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIGS. b) is a diagram for explaining the operation principle of the present invention, FIG. 4 is a side view of the ultrasonic drive device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a side sectional view of a specific example of the ultrasonic drive device of the present invention. FIG. 6 is a side sectional view of another embodiment of the ultrasonic driving apparatus according to the present invention. 1 ... piezoelectric vibrator, 2a, 2b, 3a, 3b ... split electrode, 2
c, 2d, 3c, 3d ... gap between electrodes, 4 ... stator, 5 ...
…Rotating body.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】厚み方向に分極したリング状の圧電体振動
子と、該圧電体振動子の両端面にそれぞれの隙間の分割
線でほぼ2等分に分割され、かつ前記分割線が互いに所
定の角度でずれている電極と、該両端面のそれぞれ2等
分に分割された電極のそれぞれ一方に接続された交流電
源と、上記リング状圧電体振動子の端面または側面に組
合わせた回転体とからなることを特徴とする超音波駆動
装置。
1. A ring-shaped piezoelectric vibrator polarized in the thickness direction, and both ends of the piezoelectric vibrator are divided into two substantially equal parts by dividing lines of respective gaps, and the dividing lines are fixed to each other. And an AC power supply connected to one of the two equally divided electrodes on both end faces, and a rotating body combined with the end face or side face of the ring-shaped piezoelectric vibrator. An ultrasonic drive device comprising:
【請求項2】上記2分割された電極に印加する前記交流
電源からの交流電圧の所定の周波数を僅かに変更するこ
とにより、上記リング状の圧電体振動子の端面または側
面に発生する回転振動を正逆転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 rotary vibration generated on an end face or a side face of the ring-shaped piezoelectric vibrator by slightly changing a predetermined frequency of an AC voltage from the AC power supply applied to the two divided electrodes. 2. The ultrasonic drive device according to claim 1, wherein the ultrasonic drive device is rotated forward and reverse.
【請求項3】上記電極の隙間のずれは互い45゜であるこ
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。
3. The ultrasonic driving apparatus according to claim 1, wherein the gap between said electrodes is shifted by 45 °.
【請求項4】上記電極の隙間のずれは互い90゜であるこ
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。
4. The ultrasonic driving device according to claim 1, wherein the gap between said electrodes is 90 °.
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