JP2605121B2 - Ultrasonic vibrator and ultrasonic motor using the same - Google Patents

Ultrasonic vibrator and ultrasonic motor using the same

Info

Publication number
JP2605121B2
JP2605121B2 JP63203031A JP20303188A JP2605121B2 JP 2605121 B2 JP2605121 B2 JP 2605121B2 JP 63203031 A JP63203031 A JP 63203031A JP 20303188 A JP20303188 A JP 20303188A JP 2605121 B2 JP2605121 B2 JP 2605121B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resonator
piezoelectric element
vibration
ultrasonic
face
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
JP63203031A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0255584A (en
Inventor
毅直 藤村
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optic Co Ltd
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 Olympus Optic Co Ltd filed Critical Olympus Optic Co Ltd
Priority to JP63203031A priority Critical patent/JP2605121B2/en
Priority to DE3920726A priority patent/DE3920726A1/en
Publication of JPH0255584A publication Critical patent/JPH0255584A/en
Priority to US07/636,553 priority patent/US5162692A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2605121B2 publication Critical patent/JP2605121B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波振動子と、その超音波振動子を用い
てロータ等を駆動する超音波モータに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic vibrator and an ultrasonic motor that drives a rotor or the like using the ultrasonic vibrator.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

上記この種の超音波モータとしては、特開昭61−5216
3号公報に開示された技術又は特開昭63−87184号公報に
開示された技術が知られている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-5216 discloses this type of ultrasonic motor.
The technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3 (1999) and the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-87184 are known.

特開昭61−52163号公報に開示された技術は、片持梁
の長さに沿った軸を中心とし梁の両側が逆位相で屈曲振
動を行う屈曲モードと捻りモードとが結合した捻り,屈
曲振動をする超音波振動子の端面にロータを圧着し、ロ
ータを面内で回転させるようにしたものである。
The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-52163 discloses a torsion mode in which a bending mode and a torsion mode in which a bending vibration in which both sides of the beam perform bending vibration in opposite phases around an axis along the length of the cantilever beam are combined. A rotor is crimped to an end face of an ultrasonic transducer that performs bending vibration, and the rotor is rotated in a plane.

又、特開昭63−87184号公報に開示された技術は、共
振体の一端面に圧電振動子を揃えてなり、該圧電振動子
の厚み振動により半波長もしくはその整数倍長さで縦方
向に共振する超音波振動子のその他端面に、該超音波振
動子の共振と同調して、片振幅の撓み振動を生ずる1個
又は複数個の撓み振動突片を、ロータの回転軸の周りに
配設し、該ロータを撓み振動突片の自由端に接触させて
構成したものである。
The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-87184 discloses a technique in which a piezoelectric vibrator is arranged on one end face of a resonator, and a half-wavelength or an integral multiple of the half-wavelength is applied in the vertical direction due to the thickness vibration of the piezoelectric vibrator. The other end face of the ultrasonic vibrator which resonates with the ultrasonic vibrator is provided with one or a plurality of bending vibration protruding pieces which generate bending vibration of one amplitude in synchronization with the resonance of the ultrasonic vibrator around the rotation axis of the rotor. The rotor is disposed and the rotor is brought into contact with the free end of the flexural vibration piece.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上記従来技術においては次のような問
題点があった。即ち、上記従来の超音波モータは、縦振
動を増幅する部分と横振動を発生する部分とがそれぞれ
機能上個々に分けて設けられているため、構造上複雑化
するという欠点があり、加えて、縦振動発生機構と横振
動発生機構とを分離して構成していることから、その境
界部で段部ができ、そのためにこの段部にて振動エネル
ギーのロスを生ずるという大きな欠点があった。特に、
共振体と同調する振動突片を用いた超音波モータ(特開
昭63−87184号)の場合には、上記欠点の他の次のよう
な問題点があった。即ち、振動突片が個々独立して共振
体に配されているため、片側の振動突片に負荷が作用し
た場合、負荷のかかった側の振動突片だけがロータを回
転させるべく働くが、他方の振動突片は無負荷に近い状
態で振動するため、この振動エネルギーを効果的に負荷
側の振動突片に伝達しにくいという問題点があった。
However, the above-mentioned prior art has the following problems. That is, the above-described conventional ultrasonic motor has a disadvantage that the portion for amplifying the longitudinal vibration and the portion for generating the lateral vibration are separately provided in terms of their functions, thereby complicating the structure. However, since the vertical vibration generating mechanism and the horizontal vibration generating mechanism are separated from each other, a step is formed at the boundary thereof, and there is a major drawback that vibration energy is lost at this step. . Especially,
In the case of an ultrasonic motor using a vibrating projection tuned to the resonator (Japanese Patent Laid-Open No. 63-87184), there are the following problems other than the above disadvantages. That is, since the vibrating protrusions are individually arranged on the resonator, when a load acts on one vibrating protrusion, only the vibrating protrusion on the loaded side works to rotate the rotor. Since the other vibrating piece vibrates in a state near no load, there is a problem that it is difficult to effectively transmit this vibration energy to the vibrating piece on the load side.

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもの
であって、簡単でかつ効率のよい超音波振動子及びそれ
を用いた超音波モータを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems of the related art, and has as its object to provide a simple and efficient ultrasonic vibrator and an ultrasonic motor using the same.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

第1の発明に係る超音波振動子は、圧電素子と、一端
が該圧電素子に固定された円柱状の共振体と、からなる
超音波振動子において、上記共振体の、上記圧電素子に
固定された一端と対向する他端面側に、外周から該他端
面に至るなだらかな傾斜面を形成し、上記圧電素子に上
記共振体の軸方向に共振する周波電圧を印加することに
より、上記他端面に楕円振動を励起するものである。
An ultrasonic vibrator according to a first aspect of the present invention is an ultrasonic vibrator comprising a piezoelectric element and a columnar resonator having one end fixed to the piezoelectric element, wherein the resonator is fixed to the piezoelectric element. On the other end surface side facing the one end, a gentle slope from the outer periphery to the other end surface is formed, and a frequency voltage that resonates in the axial direction of the resonator is applied to the piezoelectric element, whereby the other end surface is formed. To excite the elliptical vibration.

第2の発明に係る超音波振動子は、圧電素子と、一端
が該圧電素子に固定された円柱状の共振体と、からなる
超音波振動子において、上記共振体の、上記圧電素子に
固定された一端と対向する他端面側に、外周から該他端
面に至るなだらかな傾斜面を複数面形成し、上記共振体
の残された他端面の中心を、該共振体の中心軸線より偏
心させ、上記圧電素子に上記共振体の軸方向に共振する
周波電圧を印加することにより、上記他端面に楕円振動
を励起するものである。
An ultrasonic vibrator according to a second aspect of the present invention is an ultrasonic vibrator comprising a piezoelectric element and a columnar resonator having one end fixed to the piezoelectric element, wherein the resonator is fixed to the piezoelectric element. A plurality of gentle slopes from the outer periphery to the other end face are formed on the other end face side facing the one end, and the center of the remaining other end face of the resonator is decentered from the center axis of the resonator. An elliptical vibration is excited on the other end face by applying a frequency voltage that resonates in the axial direction of the resonator to the piezoelectric element.

第3の発明に係る超音波モータは、圧電素子と、一端
が該圧電素子に固定された円柱状の共振体と、該共振体
の他端に圧接されるロータと、からなる超音波モータに
おいて、上記共振体の、上記圧電素子に固定された一端
と対向する他端面側に、外周から該他端面に至るなだら
かな傾斜面を形成し、上記圧電素子に上記共振体の軸方
向に共振する周波電圧を印加することにより、上記他端
面に楕円振動を励起し、該楕円振動により上記ロータを
駆動するものである。
An ultrasonic motor according to a third aspect of the present invention is an ultrasonic motor comprising: a piezoelectric element; a cylindrical resonator having one end fixed to the piezoelectric element; and a rotor pressed against the other end of the resonator. On the other end of the resonator facing the one end fixed to the piezoelectric element, a gentle slope from the outer periphery to the other end is formed, and the piezoelectric element resonates in the axial direction of the resonator. By applying a frequency voltage, an elliptical vibration is excited on the other end face, and the rotor is driven by the elliptical vibration.

第4の発明に係る超音波モータは、圧電素子と、一端
が該圧電素子に固定された円柱状の共振体と、該共振体
の他端に圧接されるロータと、からなる超音波モータに
おいて、上記共振体の、上記圧電素子に固定された一端
と対向する他端面側に、外周から該他端面に至るなだら
かな傾斜面を複数面形成し、上記共振体の残された他端
面の中心を、該共振体の中心軸線より偏心させ、上記圧
電素子に上記共振体の軸方向に共振する周波電圧を印加
することにより、上記他端面に楕円振動を励起し、該楕
円振動により上記ロータを駆動するものである。
An ultrasonic motor according to a fourth aspect of the present invention is an ultrasonic motor comprising: a piezoelectric element; a cylindrical resonator having one end fixed to the piezoelectric element; and a rotor pressed against the other end of the resonator. A plurality of gentle inclined surfaces extending from the outer periphery to the other end surface are formed on the other end surface side of the resonator facing the one end fixed to the piezoelectric element, and the center of the remaining other end surface of the resonator is formed. Is decentered from the center axis of the resonator, and by applying a frequency voltage that resonates in the axial direction of the resonator to the piezoelectric element, elliptical vibration is excited at the other end surface, and the rotor is excited by the elliptical vibration. It is driven.

〔作 用〕(Operation)

上記超音波振動子においては、圧電素子を介して共振
体を共振させると、共振体は縦方向に振動するとともに
斜面に当たって横方向の振動が生じ、これにより共振体
先端部に楕円モード振動が生じる。
In the above-mentioned ultrasonic vibrator, when the resonator is resonated via the piezoelectric element, the resonator vibrates in the vertical direction and at the same time strikes the slope to generate a horizontal vibration, thereby generating an elliptic mode vibration at the tip of the resonator. .

又、上記各超音波モータにおいては、上記超音波振動
子の作用によりロータ又はワークが効率よく回動もしく
は直進駆動される。
Further, in each of the ultrasonic motors, the rotor or the work is efficiently rotated or linearly driven by the action of the ultrasonic vibrator.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について詳細
に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施例) 第1図は、本発明に係る超音波振動子1の第1実施例
を示すもので、第1図aは超音波振動子の正面図、第1
図bはその斜視図を示すものである。
First Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of an ultrasonic vibrator 1 according to the present invention. FIG. 1a is a front view of the ultrasonic vibrator, and FIG.
FIG. B shows a perspective view thereof.

図に示すように超音波振動子1は、図示を省略してい
る高周波発生装置と接続された圧電素子2と、圧電素子
2の振動面と平行な接触面(被作動体との接触面)3を
有するホーン(共振体)4と、ホーン4と圧電素子2を
カラー5を介して締付け固定するためのボルト6等より
構成してある。7で示すのは端子板である。
As shown in the figure, an ultrasonic transducer 1 has a piezoelectric element 2 connected to a high-frequency generator (not shown), and a contact surface parallel to the vibration surface of the piezoelectric element 2 (contact surface with an actuated body). A horn (resonator) 4 having a horn 3 and bolts 6 for fastening and fixing the horn 4 and the piezoelectric element 2 via a collar 5 are provided. Reference numeral 7 denotes a terminal plate.

ホーン4には、接触面3から外周面にかけて斜めに加
工形成した斜面9が形設してあり、この斜面9は超音波
振動子1の軸線8に対して所定角度傾斜させて形設して
ある。
The horn 4 has a slope 9 formed obliquely from the contact surface 3 to the outer peripheral surface. The slope 9 is formed by being inclined at a predetermined angle with respect to the axis 8 of the ultrasonic transducer 1. is there.

上記構成の超音波振動子1において、高周波発生装置
を介して圧電素子2に適当な高周波を印加させて縦方向
(図において上下方向)に振動すると、この振動はホー
ン4により増幅され、ホーン4の接触面3は共振により
上下方向10に大きく振動(縦方向の振動)する。又、同
時に振動波がホーン4の斜面9に当たるので、ホーン4
先端部が左右方向11に振動を始める。そして、この縦方
向10の振動と横方向(左右方向)11の振動とにより楕円
モード振動が発生する。
In the ultrasonic vibrator 1 having the above configuration, when an appropriate high frequency is applied to the piezoelectric element 2 via the high frequency generator and vibrates in the vertical direction (vertical direction in the figure), the vibration is amplified by the horn 4 and the horn 4 The contact surface 3 vibrates largely in the vertical direction 10 (vertical vibration) due to resonance. At the same time, the vibration wave hits the slope 9 of the horn 4 so that the horn 4
The tip starts to vibrate in the left-right direction 11. Then, the elliptical mode vibration is generated by the vibration in the vertical direction 10 and the vibration in the horizontal direction (left / right direction) 11.

従って、接触面3にロータ等の回転体(図示省略)を
押し付ければ、ロータ等を回転させることができるし、
又、接触面3に平面板(図示省略)を押し付ければ平面
板を平行運動させることができる。
Therefore, if a rotating body (not shown) such as a rotor is pressed against the contact surface 3, the rotor or the like can be rotated.
If a flat plate (not shown) is pressed against the contact surface 3, the flat plate can be moved in parallel.

以上のように本実施例によれば、極めて簡単な構成で
楕円モード振動を直接発生する超音波振動子1を安価に
製作することができる。又、従来は、縦振動発生部と横
振動発生部とを分離構成していたために、両振動発生部
の結合部分の段差部で振動ロスが不可避的に生じていた
が、本実施例においては楕円モード振動発生機構部が一
体となっているので、上記従来のような振動ロスがなく
なり極めて効率のよい超音波振動子1を得ることができ
るものである。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to manufacture the ultrasonic vibrator 1 that directly generates the elliptical mode vibration with an extremely simple configuration at a low cost. Further, conventionally, since the longitudinal vibration generating section and the horizontal vibration generating section were separated from each other, vibration loss was inevitably generated at the step portion of the connecting portion of the two vibration generating sections, but in this embodiment, Since the elliptic mode vibration generating mechanism is integrated, the vibration loss as in the conventional case described above is eliminated, and an extremely efficient ultrasonic vibrator 1 can be obtained.

(第2実施例) 第2図に本発明の第2実施例を示す。本実施例は、第
1実施例の超音波振動子1を用いた超音波モータ200の
構成例を示すものである。
(Second Embodiment) FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment shows a configuration example of an ultrasonic motor 200 using the ultrasonic vibrator 1 of the first embodiment.

超音波モータ20は、超音波振動子1と、超音波振動子
1の接触面3に所定の押圧力で押付けられるロータ部21
とより構成してある。
The ultrasonic motor 20 includes an ultrasonic vibrator 1 and a rotor 21 that is pressed against the contact surface 3 of the ultrasonic vibrator 1 with a predetermined pressing force.
It consists of:

超音波振動子1は、第1実施例と同一のものを用いて
いるので、その説明を省略する。
Since the same ultrasonic transducer as that of the first embodiment is used, the description thereof is omitted.

ロータ部21は、環状のロータ22と、ロータ22を軸受23
を介して支持する支軸24とより構成してあり、ロータ22
は、所定の押圧力でホーン4の接触面3に押付けられる
ように設定してある。
The rotor unit 21 includes an annular rotor 22 and a bearing 23
And a support shaft 24 supported through
Is set so as to be pressed against the contact surface 3 of the horn 4 with a predetermined pressing force.

次に、上記構成に基づく作用について説明する。 Next, the operation based on the above configuration will be described.

図示を省略している高周波発生装置を介して圧電素子
2に適当な高周波を印加させて縦方向に振動すると、前
述したごとく接触面3には楕円モード振動が発生する。
従って、接触面3に押付けられているロータ22は楕円回
転方向25に回転し、超音波モータ20が回転駆動される。
When an appropriate high frequency is applied to the piezoelectric element 2 via a high-frequency generator (not shown) and vibrates in the vertical direction, elliptic mode vibration is generated on the contact surface 3 as described above.
Therefore, the rotor 22 pressed against the contact surface 3 rotates in the elliptical rotation direction 25, and the ultrasonic motor 20 is driven to rotate.

以上のように本実施例によれば、極めて簡単な構成で
超音波モータ20を得ることができ、超音波モータ20を安
価にて製作することができる。又、第1実施例にて説明
したように、超音波振動子1における楕円モード振動発
生機構部が一体構成となっているので振動ロスを0にす
ることができ、従って、本実施例においては極めて効率
のよい超音波モータ20を提供できるものである。
As described above, according to the present embodiment, the ultrasonic motor 20 can be obtained with an extremely simple configuration, and the ultrasonic motor 20 can be manufactured at low cost. Further, as described in the first embodiment, since the elliptical mode vibration generating mechanism in the ultrasonic vibrator 1 is integrated, the vibration loss can be reduced to zero. Therefore, in this embodiment, An extremely efficient ultrasonic motor 20 can be provided.

(第3実施例) 第3図に本発明の第3実施例を示す。本実施例の特徴
は、前記第2実施例がロータ22を回転させる超音波モー
タ20の構成例を示したのに対し、被移動体であるワーク
30を直進移動させるように構成した超音波モータ(直進
運動用駆動装置)31の構成例を示した点である。即ち、
本実施例は、第1実施例にて説明した超音波振動子1を
2個(2個に限定されない)並設し、両超音波振動子1
の接触面3に同期した楕円モード振動を発生させるよう
に構成したものである。各超音波振動子1の構成及び作
用は、第1実施例のものと同一であるので、その説明を
省略する。
Third Embodiment FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. The feature of the present embodiment is that the second embodiment shows the configuration example of the ultrasonic motor 20 for rotating the rotor 22,
This is a point showing an example of the configuration of an ultrasonic motor (linear motion driving device) 31 configured to move the linear motion of the linear motor 30. That is,
In the present embodiment, two (not limited to two) ultrasonic transducers 1 described in the first embodiment are juxtaposed, and both ultrasonic transducers 1
The elliptical mode vibration synchronized with the contact surface 3 is generated. Since the configuration and operation of each ultrasonic transducer 1 are the same as those of the first embodiment, the description is omitted.

本実施例の直進駆動型超音波モータ31によれば、各超
音波振動子1に高周波を引加することにより各接触面3
に同期した楕円モード振動を発生させることができる。
従って、各接触面3上に移動自在に支持されているワー
ク30は、直進駆動型超音波モータ31を駆動することによ
り、ワーク30を矢印32方向に直進移動させることができ
る。
According to the linear drive ultrasonic motor 31 of the present embodiment, each contact surface 3
, An elliptical mode vibration synchronized with the above can be generated.
Therefore, the work 30 movably supported on each contact surface 3 can move the work 30 in the direction of the arrow 32 by driving the linear drive ultrasonic motor 31.

以上のように本実施例によれば、極めて簡単な構成で
直進運動機構を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, a rectilinear motion mechanism can be obtained with an extremely simple configuration.

(第4実施例) 第4図a,bに本発明の第4実施例を示す。本実施例
は、印加する周波数を単に変えるだけで2方向に被移動
体を移動しうるようにした超音波振動子1の構成例を示
すものである。即ち、本実施例においては、第4図aの
平面図である第4図bに示すようにホーン4における接
触面3の図心が超音波振動子1の中心軸線8からずれた
位置となるように設定してある。又、ホーン4の先端部
には4つの斜面40,41,42,43が形設してあり、各斜面40
〜43は次のように設定して形設してある。即ち、ホーン
1を斜面40の正面側(矢印44方向)から見た場合には、
ホーン4の先端部形状が非対称台形形状となるように斜
面42,43を形設してあり、又、矢印44方向と90゜ずれた
矢印45方向からホーン4を見た場合には、ホーン4の先
端部形状が前記矢印44方向から見た場合の台形形状とは
異なる非対称台形形状となるように形設してある。その
他の構成は、第1実施例の場合と同様であるので、同様
の部材には同一符号を付してその説明を省略する。
(Fourth Embodiment) FIGS. 4a and 4b show a fourth embodiment of the present invention. This embodiment shows an example of the configuration of an ultrasonic transducer 1 that can move a moving object in two directions simply by changing the frequency to be applied. That is, in the present embodiment, the center of the contact surface 3 of the horn 4 is shifted from the center axis 8 of the ultrasonic vibrator 1 as shown in FIG. 4b which is a plan view of FIG. It is set as follows. In addition, four slopes 40, 41, 42 and 43 are formed at the tip of the horn 4, and each slope 40
43 are set and formed as follows. That is, when the horn 1 is viewed from the front side of the slope 40 (the direction of the arrow 44),
The slopes 42 and 43 are formed so that the tip of the horn 4 has an asymmetric trapezoidal shape. When the horn 4 is viewed from the direction of the arrow 45 shifted from the direction of the arrow 44 by 90 °, the horn 4 Are formed so that the shape of the tip portion of each of them becomes an asymmetric trapezoidal shape different from the trapezoidal shape when viewed from the direction of the arrow 44. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

次に、上記構成に基づく作用について説明する。 Next, the operation based on the above configuration will be described.

図示を省略している高周波発生装置を介して、圧電素
子2を矢印46方向、即ち矢印44と同方向に共振する周波
数で振動させると、第1実施例にて説明した作用と同様
の作用により矢印44と中心軸線8を含む面で楕円モード
振動が始まる。この楕円モード振動は、前述のように縦
方向47の振動と各斜面40,41に生ずる矢印46方向の横振
動とにより発生するものである。従って、この場合、接
触面3被移動体(図示省略)を押し当てると、被移動体
を矢印44方向又は矢印44に対して逆方向に移動させるこ
とができる。
When the piezoelectric element 2 is vibrated at a frequency that resonates in the direction of arrow 46, that is, in the same direction as arrow 44, through a high-frequency generator (not shown), the same operation as that described in the first embodiment is performed. Elliptical mode vibration starts on a plane including the arrow 44 and the central axis 8. The elliptic mode vibration is generated by the vibration in the vertical direction 47 and the horizontal vibration in the direction of the arrow 46 generated on each of the slopes 40 and 41 as described above. Therefore, in this case, when the moving object (not shown) of the contact surface 3 is pressed, the moving object can be moved in the direction of the arrow 44 or in the direction opposite to the arrow 44.

又、同様に、圧電素子2に矢印48方向、即ち、矢印45
と同方向に共振する周波数を印加すれば、上記と同様に
して矢印45と中心軸線8を含む面で楕円モード振動を発
生させることができる。従って、この場合、接触面3に
被移動体を押し当てると、被移動体を矢印45方向又は矢
印45方向に対して逆方向に移動させることができる。
Similarly, the piezoelectric element 2 is moved in the direction of arrow 48, that is, in the direction of arrow 45.
If a frequency that resonates in the same direction is applied, elliptic mode vibration can be generated on the plane including the arrow 45 and the central axis 8 in the same manner as described above. Therefore, in this case, when the moving object is pressed against the contact surface 3, the moving object can be moved in the direction of the arrow 45 or in the direction opposite to the direction of the arrow 45.

以上のように本実施例によれば、印加する周波数を単
に変えるだけで、1個の超音波振動子1にて被移動体
(物体)を2方向に移動させることができ、極めて便利
かつ効率的である。
As described above, according to the present embodiment, the moving object (object) can be moved in two directions by one ultrasonic transducer 1 simply by changing the frequency to be applied, which is extremely convenient and efficient. It is a target.

(第5実施例) 第5図に本発明の第5実施例を示す。本実施例は、ホ
ーン4の構成に特徴のある超音波モータ50の構成例を示
すものである。即ち、本実施例のホーン4は、中心軸線
8を中心として軸対称に一対の突起51を形設し、各突起
51を軸線8を中心として互に180゜ずれた位置に配置構
成してある。各突起51はそれぞれ同一水平面の接触面3
を有しており、かつ、この接触面3からホーン4の円筒
側面にかけて形設した斜面52をそれぞれ有している。53
で示すのは垂直面部である。又、各突起51には、他の突
起51との作図上干渉する位置まで設けられた斜面54がそ
れぞれ形設してあり、振動時に2つの突起51の振動が互
に独立した振動とならないように設定構成してある。ボ
ルト6は、比較的大径のねじ部6aと、小径の軸部6bと、
軸部6bの先端部に螺刻した小径ねじ部6cとより構成して
あり、圧電素子2とホーン4の本体部はカラー5を介し
てボルト6の大径ねじ部6aで固定されるようになってい
る。ボルト6の小径軸部6bは、ホーン4の軸心孔部55に
貫挿してあり、小径軸部6bと軸心孔部55との間にはホー
ン4振動時に互に接触しないように空間が設けてある。
(Fifth Embodiment) FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, an example of the configuration of an ultrasonic motor 50 having a feature in the configuration of the horn 4 is shown. That is, the horn 4 of this embodiment has a pair of projections 51 formed axially symmetrically about the central axis 8,
51 are arranged at positions shifted from each other by 180 ° about the axis 8. Each projection 51 is the same horizontal contact surface 3
And a slope 52 formed from the contact surface 3 to the cylindrical side surface of the horn 4. 53
The vertical plane is indicated by. In addition, each projection 51 is formed with a slope 54 provided to a position where the projection 51 interferes with the other projections 51 so that the vibration of the two projections 51 does not become independent from each other during vibration. Is configured. The bolt 6 includes a relatively large-diameter screw portion 6a, a small-diameter shaft portion 6b,
The piezoelectric element 2 and the main body of the horn 4 are fixed by the large-diameter screw portion 6a of the bolt 6 via the collar 5 with a small-diameter screw portion 6c threaded at the tip of the shaft portion 6b. Has become. The small-diameter shaft portion 6b of the bolt 6 is inserted through the shaft hole 55 of the horn 4, and a space is provided between the small-diameter shaft portion 6b and the shaft hole 55 so as not to contact each other when the horn 4 vibrates. It is provided.

ホーン4の軸心孔部55を貫通した小径軸部6bには、ロ
ータ56が軸受57を介して支持されており、このロータ56
は、小径ねじ部6cに螺着したナット58と、ナット58と軸
受57との間に弾装したばね59を介してホーン4の各突起
51の接触面3に押圧接触せしめられている。その他の構
成は、第1実施例と同様であるのでその説明を省略す
る。
A rotor 56 is supported on a small-diameter shaft portion 6b passing through the shaft hole 55 of the horn 4 via a bearing 57.
Each protrusion of the horn 4 is provided via a nut 58 screwed to the small diameter screw portion 6c and a spring 59 elastically mounted between the nut 58 and the bearing 57.
The contact surface 3 of 51 is pressed and contacted. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.

次に、上記構成に基づく作用について説明する。 Next, the operation based on the above configuration will be described.

図示を省略している高周波発生装置を介して圧電素子
2に適当な高周波を印加すると、振動がホーン4により
増幅され、接触面3で大きな縦方向60の振動となる。
又、同時に斜面52に縦振動波が当り、ホーン4の突起51
が横方向61に振動する。この振動は、一対の突起51部で
180゜位相がずれるので、2つの接触面3で180゜位相の
ずれた2つの楕円モード振動が発生し、この楕円モード
振動によりロータ56が回転駆動されるものである。
When an appropriate high frequency is applied to the piezoelectric element 2 via a high-frequency generator (not shown), the vibration is amplified by the horn 4 and becomes large in the vertical direction 60 on the contact surface 3.
At the same time, the longitudinal vibration wave hits the slope 52, and the projection 51 of the horn 4
Vibrates in the lateral direction 61. This vibration is generated by the pair of projections 51.
Since the phases are shifted by 180 °, two elliptical mode vibrations with a phase shift of 180 ° are generated on the two contact surfaces 3, and the rotor 56 is driven to rotate by the elliptic mode vibration.

特に、本実施例においては、各突起51の斜面54を作図
上干渉するように設定しているので、2つの突起51の振
動が独立せず、従って接触面3にロータ56が片当りした
場合であっても、無負荷側の振動のエネルギーが負荷側
突起51に伝達し易い。その結果、ロータ56の片当り、即
ちロータ56のラジアル方向の外力に強い超音波モータ50
が得られる。又、ボルト小径軸部6bとホーン4の軸心孔
部55との間に空間を形成してあるので、ホーン4部での
振動エネルギーのロスがなく、効率のよい超音波ロータ
50が得られる。
In particular, in the present embodiment, since the slope 54 of each projection 51 is set so as to interfere with the drawing, the vibration of the two projections 51 is not independent, and therefore, when the rotor 56 hits the contact surface 3 in one side. However, the energy of the vibration on the no-load side is easily transmitted to the load-side protrusion 51. As a result, the ultrasonic motor 50 that is strong against one end of the rotor 56, that is,
Is obtained. Further, since a space is formed between the bolt small-diameter shaft portion 6b and the shaft hole 55 of the horn 4, there is no loss of vibration energy at the horn 4 portion and an efficient ultrasonic rotor.
50 is obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のよう本発明によれば、極めて簡単な構成でかつ
効率のよい超音波振動子及びそれを用いた超音波モータ
を製作することができるものである。
As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture an ultrasonic transducer having an extremely simple configuration and high efficiency, and an ultrasonic motor using the same.

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

第1図a,bは、本発明の第1実施例を示す正面図,斜視
図、 第2図、第3図、第4図a,b及び第5図a,bは、本発明の
第2、第3、第4及び第5実施例を示す説明図である。 2……圧電素子、3……接触面 4……ホーン、9……斜面 22,56……ロータ、30……ワーク
FIGS. 1a and 1b are a front view and a perspective view showing a first embodiment of the present invention, FIGS. 2, 3, 4a and 5b, and FIGS. It is explanatory drawing which shows the 2nd, 3rd, 4th and 5th Example. 2 ... Piezoelectric element, 3 ... Contact surface 4 ... Horn, 9 ... Slope 22,56 ... Rotor, 30 ... Work

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】圧電素子と、一端が該圧電素子に固定され
た円柱状の共振体と、からなる超音波振動子において、 上記共振体の、上記圧電素子に固定された一端と対向す
る他端面側に、外周から該他端面に至るなだらかな傾斜
面を形成し、上記圧電素子に上記共振体の軸方向に共振
する周波電圧を印加することにより、上記他端面に楕円
振動を励起することを特徴とする超音波振動子。
1. An ultrasonic vibrator comprising a piezoelectric element and a columnar resonator having one end fixed to the piezoelectric element, wherein the resonator opposes one end of the resonator fixed to the piezoelectric element. On the end face side, a gentle slope from the outer circumference to the other end face is formed, and by applying a frequency voltage that resonates in the axial direction of the resonator to the piezoelectric element, elliptical vibration is excited on the other end face. An ultrasonic transducer characterized by the above-mentioned.
【請求項2】圧電素子と、一端が該圧電素子に固定され
た円柱状の共振体と、からなる超音波振動子において、 上記共振体の、上記圧電素子に固定された一端と対向す
る他端面側に、外周から該他端面に至るなだらかな傾斜
面を複数面形成し、上記共振体の残された他端面の中心
を、該共振体の中心軸線より偏心させ、上記圧電素子に
上記共振体の軸方向に共振する周波電圧を印加すること
により、上記他端面に楕円振動を励起することを特徴と
する超音波振動子。
2. An ultrasonic vibrator comprising a piezoelectric element and a columnar resonator having one end fixed to the piezoelectric element, wherein the other end of the resonator opposes one end fixed to the piezoelectric element. On the end face side, a plurality of gentle slopes from the outer periphery to the other end face are formed, and the center of the remaining other end face of the resonator is decentered from the center axis of the resonator. An ultrasonic vibrator characterized in that elliptical vibration is excited at the other end face by applying a frequency voltage that resonates in the axial direction of the body.
【請求項3】圧電素子と、一端が該圧電素子に固定され
た円柱状の共振体と、該共振体の他端に圧接されるロー
タと、からなる超音波モータにおいて、 上記共振体の、上記圧電素子に固定された一端と対向す
る他端面側に、外周から該他端面に至るなだらかな傾斜
面を形成し、上記圧電素子に上記共振体の軸方向に共振
する周波電圧を印加することにより、上記他端面に楕円
振動を励起し、該楕円振動により上記ロータを駆動する
ことを特徴とする超音波モータ。
3. An ultrasonic motor comprising: a piezoelectric element; a columnar resonator having one end fixed to the piezoelectric element; and a rotor pressed against the other end of the resonator. Forming a gentle slope from the outer periphery to the other end surface on the other end surface side opposite to the one end fixed to the piezoelectric element, and applying a frequency voltage that resonates in the axial direction of the resonator to the piezoelectric element. Thereby exciting the elliptical vibration on the other end face and driving the rotor by the elliptical vibration.
【請求項4】圧電素子と、一端が該圧電素子に固定され
た円柱状の共振体と、該共振体の他端に圧接されるロー
タと、からなる超音波モータにおいて、 上記共振体の、上記圧電素子に固定された一端と対向す
る他端面側に、外周から該他端面に至るなだらかな傾斜
面を複数面形成し、上記共振体の残された他端面の中心
を、該共振体の中心軸線より偏心させ、上記圧電素子に
上記共振体の軸方向に共振する周波電圧を印加すること
により、上記他端面に楕円振動を励起し、該楕円振動に
より上記ロータを駆動することを特徴とする超音波モー
タ。
4. An ultrasonic motor comprising a piezoelectric element, a columnar resonator having one end fixed to the piezoelectric element, and a rotor pressed against the other end of the resonator, wherein: On the other end face side opposite to the one end fixed to the piezoelectric element, a plurality of gentle slopes from the outer periphery to the other end face are formed, and the center of the remaining other end face of the resonator is set to the center of the resonator. By eccentrically deviating from the center axis and applying a frequency voltage that resonates in the axial direction of the resonator to the piezoelectric element, elliptical vibration is excited on the other end surface, and the rotor is driven by the elliptical vibration. Ultrasonic motor.
JP63203031A 1986-10-26 1988-08-15 Ultrasonic vibrator and ultrasonic motor using the same Expired - Lifetime JP2605121B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63203031A JP2605121B2 (en) 1988-08-15 1988-08-15 Ultrasonic vibrator and ultrasonic motor using the same
DE3920726A DE3920726A1 (en) 1988-06-29 1989-06-24 Ultrasonic oscillator
US07/636,553 US5162692A (en) 1986-10-26 1991-01-04 Ultrasonic oscillator and ultrasonic motor using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63203031A JP2605121B2 (en) 1988-08-15 1988-08-15 Ultrasonic vibrator and ultrasonic motor using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0255584A JPH0255584A (en) 1990-02-23
JP2605121B2 true JP2605121B2 (en) 1997-04-30

Family

ID=16467203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63203031A Expired - Lifetime JP2605121B2 (en) 1986-10-26 1988-08-15 Ultrasonic vibrator and ultrasonic motor using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2605121B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2925272B2 (en) * 1990-08-31 1999-07-28 キヤノン株式会社 Vibration wave motor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60109776A (en) * 1983-11-18 1985-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Piezoelectric motor
JPS60148385A (en) * 1984-01-11 1985-08-05 Hitachi Maxell Ltd Ring-shaped supersonic vibrator of twisting and bending mode
JPS62114478A (en) * 1985-11-11 1987-05-26 Taga Denki Kk Ultrasonic vibrator and control method for drive thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0255584A (en) 1990-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0117354B2 (en)
JPH0340767A (en) Motor
JPS5937672B2 (en) Rotary drive device using ultrasonic vibration
JPH08103089A (en) Vibration motor
JP3526298B2 (en) Vibrating body and vibration wave driving device
JPH0217877A (en) Oscillator and ultrasonic motor using this oscillator
JP2605121B2 (en) Ultrasonic vibrator and ultrasonic motor using the same
JPS6149670A (en) Cantilever beam-shaped supersonic twisted elliptical vibrator
JP3297211B2 (en) Ultrasonic motor
JPH09271187A (en) Vibrator for ultrasonic actuator
JPH03118780A (en) Ultrasonic motor
JPH0516275B2 (en)
JP3113481B2 (en) Piezo motor
JP3302156B2 (en) Ultrasonic drive
JP2971971B2 (en) Ultrasonic actuator
JPH0697863B2 (en) Piezoelectric drive
JPH07108104B2 (en) Vibration wave motor
JP2599920B2 (en) Ultrasonic drive
JPH03104512A (en) Tapping machine
JPH0467785A (en) Ultrasonic actuator
JPS63294280A (en) Piezoelectric driving device
JP2874174B2 (en) Ultrasonic transducer and ultrasonic motor
JPH02285977A (en) Ultrasonic motor
JPH07178370A (en) Vibrator and vibrating actuator
JPH04133676A (en) Driving method for actuator and ultrasonic actuator realizing this driving method