JP2684418B2 - Ultrasonic actuator - Google Patents

Ultrasonic actuator

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JP2684418B2
JP2684418B2 JP1165282A JP16528289A JP2684418B2 JP 2684418 B2 JP2684418 B2 JP 2684418B2 JP 1165282 A JP1165282 A JP 1165282A JP 16528289 A JP16528289 A JP 16528289A JP 2684418 B2 JP2684418 B2 JP 2684418B2
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雅俊 近藤
明生 熊田
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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、圧電素子からなる超音波振動子の変形を回
転力に変換して取り出すようにした超音波アクチュエー
タに関し、更に詳しくは該超音波振動子の軸方向の変形
をいわゆる斜板の首振り揺動回転と等価な運動に変換
し、これを回転出力として取り出すようにした超音波ア
クチュエータに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic actuator configured to convert a deformation of an ultrasonic vibrator made of a piezoelectric element into a rotational force and take out the same, and more particularly, to the ultrasonic actuator. The present invention relates to an ultrasonic actuator that converts an axial deformation of a vibrator into a motion equivalent to a so-called swinging rotation of a swash plate, and extracts the motion as a rotation output.

(従来の技術) 圧電素子からなる超音波振動子の伸縮を利用してこれ
を回転力として取り出すようにした超音波アクチュエー
タは、小形、軽量、高トルクな上、慣性力も小さいので
種々の制御装置の駆動源として有効なものとして期待さ
れている。(特開昭58−148682号公報、特開昭63−5977
7号公報参照) (発明が解決しようとする課題) ところが、前記特開昭58−148682号公報に見られるよ
うな超音波アクチュエータでは、進行性の振動波を用い
るので、振動波をとぎれることなく進行させるために多
数の圧電素子を循環して設置せざるを得ず、これに伴な
ってリード線も多数設置せざるを得ず、未だアクチュエ
ータの小形化、軽量化、簡素化には不十分と言わざるを
得ない。
(Prior Art) Ultrasonic actuators that take out as rotational force by using expansion and contraction of an ultrasonic vibrator made of a piezoelectric element are small, lightweight, have high torque, and have small inertial force. Is expected to be an effective drive source for the (JP-A-58-148682, JP-A-63-5977)
(Problem to be solved by the invention) However, in the ultrasonic actuator as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-148682, a progressive vibration wave is used, so that the vibration wave is not interrupted. A large number of piezoelectric elements must be circulated and installed in order to proceed, and a large number of lead wires must be installed along with this, which is still insufficient for miniaturization, weight reduction and simplification of the actuator I have to say.

又、従来公知の超音波アクチュエータでは、原理的に
縦波振幅と横波振幅との間に常に一定の比例関係が保た
れているため、本来移動体の駆動力となるべき縦波振幅
と移動体の支持力となるべき横波振幅を自由に制御する
ことが困難であり、要求される負荷や速度の変化に対応
して制御することが困難であった。
Further, in a conventionally known ultrasonic actuator, since a constant proportional relationship is always maintained between the longitudinal wave amplitude and the transverse wave amplitude in principle, the longitudinal wave amplitude, which should be the driving force of the moving body, and the moving body It is difficult to freely control the amplitude of the shear wave to be the supporting force of the vehicle, and it is difficult to control the amplitude in accordance with a required change in load or speed.

他方、特開昭63−59777号公報に見られる超音波アク
チュエータは、2方向曲げ振動波を励起して駆動力を得
るものであるが、曲げ振動を利用するものは軸方向振動
を利用するものと比べて大変位を得ることは簡単である
が、その反面において大トルクを得ることが困難であ
り、このため、大トルクのアクチュエータを得ることが
困難なものであった。
On the other hand, the ultrasonic actuator disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-59777 is for exciting a bidirectional bending vibration wave to obtain a driving force. However, the bending actuator uses axial vibration. Although it is easy to obtain a large displacement as compared with, it is difficult to obtain a large torque on the other hand, and thus it is difficult to obtain an actuator with a large torque.

又、この形式のアクチュエータで大トルクを得んとす
れば、圧電素子に対する印加電圧を大きくすることにな
るが、そのためには高圧電源や高耐圧圧電素子が必要と
なり、駆動回路が大形化するばかりではなく、装置のコ
ストが大巾にアップしてしまう。このような問題点は曲
げ振動を利用することに根源がある。
Also, if a large torque is to be obtained with this type of actuator, the voltage applied to the piezoelectric element must be increased. However, a high-voltage power supply and a high-voltage piezoelectric element are required for that, and the drive circuit becomes large. Not only that, the cost of the apparatus is greatly increased. Such problems are rooted in utilizing bending vibration.

一方、超音波振動子が環状の円板からなる圧電素子か
らなり、該圧電素子が半円同士に+、−となるように分
極処理されており、該圧電素子の一方側には1個の接地
電極が設けられ、他方側には90度扇形となった4個の電
極板が前記+半円部分に2個と−半円部分に2個配置さ
れてなり、前記4個の電極板の内、対向する電極板同士
が短絡されてなり、隣接する2個の電極板に位相を90度
ずらせて交流電圧を印加するようにし、このような環状
の圧電素子を2枚、前記4個の電極板の極性が一致する
ように重ね合わせ、該圧電素子に接する1枚の分配電極
を設けた超音波モータに関しては本願発明者の中の一人
が発明し、既に公知である。(特開昭63−209479号公報
参照) 上記公知の圧電素子からなる超音波振動子を電歪公転
子と命名されている。
On the other hand, the ultrasonic transducer is composed of a piezoelectric element composed of an annular disc, and the piezoelectric element is polarized so that the semicircles are positive and negative, and one piezoelectric element is provided on one side of the piezoelectric element. A ground electrode is provided, and on the other side, four 90-degree fan-shaped electrode plates are arranged in the + semicircle portion and two in the − semicircle portion. The opposing electrode plates are short-circuited to each other, and the AC voltage is applied to the two adjacent electrode plates by shifting the phase by 90 degrees, and two such annular piezoelectric elements are used. One of the inventors of the present invention has invented and is already known about an ultrasonic motor in which electrode plates are superposed so that their polarities are the same, and one distribution electrode in contact with the piezoelectric element is provided. (See Japanese Laid-Open Patent Publication No. 63-209479) An ultrasonic transducer composed of the above-mentioned known piezoelectric element is called an electrostrictive revolution element.

この公知の超音波モータでは、該超音波振動子の半径
方向変形を利用してロータの回転を得るようになってい
る。
In this known ultrasonic motor, the rotor is rotated by utilizing the radial deformation of the ultrasonic vibrator.

そこで、本発明の目的は、前記特開昭63−209479号に
示されるような電歪公転子を用いて、該圧電素子の軸方
向振動を利用していわゆる斜板の首振り揺動運動と等価
な運動を実現させ、以て小形で高出力、かつ構造が簡単
な超音波アクチュエータを得んとするところにある。
Therefore, an object of the present invention is to use an electrostrictive revolution element as disclosed in JP-A-63-209479, and utilize the axial vibration of the piezoelectric element to perform so-called swinging motion of a swash plate. The goal is to obtain an ultrasonic actuator that realizes equivalent motion and that is small in size, high in output, and simple in structure.

(課題を解決するための手段) 本発明の特徴とするところは、ロータと、該ロータの
端面を部分的に接触する弾性材料からなる全体形状が円
形に形成された共振子と、該共振子の端面を軸方向に振
動させる超音波振動子とからなり、前記超音波振動子が
環状の円板からなる圧電素子からなり、該圧電素子が半
円同士に+、−となるように厚さ方向に分極処理されて
なり、該圧電素子の一方側には1個の共通接地電極が設
けられ、他方側には90度扇形となった4個の電極板が前
記+半円部分に2個と−半円部分に2個配置されてな
り、前記4個の電極板の内、対向する電極板同士が短絡
されてなり、隣接する2個の電極板に位相を90度ずらせ
て交流電圧を印加することにより前記共振子と前記ロー
タとの接触面に斜板の首振り運動と等価な揺動回転を生
ぜしめてなるところにあり、又共振子に放射状の4本の
スリットを形成して該共振子が電極板と同じ90度の扇形
に区画されてなるところにあり、更には前記共振子を放
射状に4つに分割したところにある。
(Means for Solving the Problem) A feature of the present invention is that a rotor, a resonator formed of an elastic material that partially contacts an end surface of the rotor and having a circular overall shape, and the resonator are provided. Of the ultrasonic transducer for axially oscillating the end surface of the ultrasonic transducer, the ultrasonic transducer comprising a piezoelectric element formed of an annular disc, and the piezoelectric element has a thickness such that the semicircles are + and −. Direction is polarized, one common ground electrode is provided on one side of the piezoelectric element, and four 90 degree fan-shaped electrode plates are provided on the other side in the + semicircle portion. And-two pieces are arranged in a semi-circle part, and among the four electrode plates, the opposite electrode plates are short-circuited, and two adjacent electrode plates are shifted in phase by 90 degrees to generate an AC voltage. A swing equivalent to the swinging motion of the swash plate is applied to the contact surface between the resonator and the rotor by applying In addition, the resonator is formed by forming four radial slits, and the resonator is divided into 90-degree fan-shaped sections, which are the same as the electrode plate. It is located radially in four parts.

(実施例) 以下に、本発明の一実施例を第1図ないし第4図を参
照して説明する。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.

図を参照して、ベース1にはねじ2を有する軸3が突
設されている。該ベース1には超音波振動子4を挟んで
弾性材料からなる共振子5が固着されている。共振子5
には軸3のねじ2が螺入されるねじ溝6が設けられ、軸
3のねじ2が該ねじ溝6に螺入されて固着している。軸
3は共振子5を貫通しており、該軸3の先端にはボルト
8によってロータ7が回転自在に設けられている。ボル
ト8は軸3の端部に形成されたねじ穴9に螺入されてお
り、ロータ7はボルト8を回転軸として回転自在に取り
付けられている。ロータ7にはボルト8が貫通する孔10
と凹部11が設けられている。凹部11には軸受12及び皿ば
ね13が設けられ、該軸受12及び皿ばね13をボルト8が挿
通している。ボルト8の締め具合によって皿ばね13によ
る圧着強さが変わり、これによってロータ7と共振子5
との圧着力を調節可能としている。
Referring to the drawing, a shaft 3 having a screw 2 is provided on a base 1 so as to project therefrom. A resonator 5 made of an elastic material is fixed to the base 1 with an ultrasonic transducer 4 interposed therebetween. Resonator 5
Is provided with a screw groove 6 into which the screw 2 of the shaft 3 is screwed, and the screw 2 of the shaft 3 is screwed into and fixed to the screw groove 6. The shaft 3 penetrates the resonator 5, and a rotor 7 is rotatably provided at the tip of the shaft 3 with a bolt 8. The bolt 8 is screwed into a screw hole 9 formed at the end of the shaft 3, and the rotor 7 is rotatably attached with the bolt 8 as a rotation shaft. A hole 10 through which the bolt 8 penetrates the rotor 7.
And a recess 11 is provided. A bearing 12 and a disc spring 13 are provided in the recess 11, and the bolt 8 is inserted through the bearing 12 and the disc spring 13. The crimping strength of the disc spring 13 changes depending on the tightening condition of the bolt 8, which causes the rotor 7 and the resonator 5 to
The crimping force with and can be adjusted.

ロータ7のデイスク面は共振子5の変形を受けて接触
するものであるから、僅かに傾斜する円錐面となってお
り、共振子5の接触面14には摩耗防止のための表面硬化
処理、たとえば熱処理、アルマイト処理、硬質クロムメ
ッキ処理等が為されている。尚、ロータ7の傾斜が必ず
しも必要な構成ではなく、ロータ7が軸方向に移動可能
な構成であれば平面であっても良い。
Since the disk surface of the rotor 7 comes into contact with the resonator 5 after being deformed, it is a conical surface that is slightly inclined, and the contact surface 14 of the resonator 5 has a surface hardening treatment for preventing wear. For example, heat treatment, alumite treatment, hard chrome plating treatment, etc. are performed. The rotor 7 is not necessarily required to be tilted, but may be a flat surface as long as the rotor 7 can move in the axial direction.

共振子5は全体形状が円形に形成されている。ここで
円形というのは、図示の実施例に見られるような、軸が
貫通する孔を中心部分に有する円柱状のほかに、円筒形
を含むものである。又、この実施例では、スリット15の
構造は共振子5とロータ7とが接触する接触面に開放す
る構造となっているが、このスリット構造に限定される
ものではない。又、スリットに換えて共振子5を放射状
に4つに分割し、4つの90度の扇形とすることもでき
る。
The resonator 5 has a circular overall shape. Here, the circular shape includes a cylindrical shape as well as a cylindrical shape having a hole through which a shaft passes in the central portion as seen in the illustrated embodiment. Further, in this embodiment, the structure of the slit 15 is open to the contact surface where the resonator 5 and the rotor 7 come into contact with each other, but the structure is not limited to this slit structure. Further, the resonator 5 may be radially divided into four parts instead of the slits to form four 90-degree fan-shaped parts.

超音波振動子4は、前記特開昭63−209479号公報に示
されている電歪公転子と同様に、圧電素子16を半円に
+、−に分極処理してなり、これに90度間隔に扇形に4
個の電極板を設けてなり、これを2枚重ね合わたものと
該圧電素子16に接する1枚の分配電極17とからなってい
る。
The ultrasonic transducer 4 is formed by subjecting the piezoelectric element 16 to a semicircle polarization to + and-, similarly to the electrostrictive revolution element disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 63-209479. Interval-shaped 4
A single electrode plate is provided, and two electrode plates are superposed on each other and one distribution electrode 17 is in contact with the piezoelectric element 16.

圧電素子16を更に詳しく説明すると、第3図(イ)、
(ロ)に詳細に図示されているように、一方側の面に接
地電極18が施され、他側面には90度間隔に扇形の電極板
19、20、21、22が施され、電極19、20に+の直流電圧を
印加し、電極21、22には−の直流電圧を印加して、図示
の+、−で示すように半円ずつ+、−に残留分極されて
いる。そして、この実施例では、前述のように処理され
た2枚の圧電素子16を4個の電極板19、20、21、22が極
性が一致する(+の極性同士及び−の極性同士が重なり
合う)ようにして重ね合わされている。
The piezoelectric element 16 will be described in more detail with reference to FIG.
As shown in detail in (b), a ground electrode 18 is provided on one surface and fan-shaped electrode plates are provided at 90 degree intervals on the other surface.
19, 20, 21, and 22 are applied, a positive DC voltage is applied to the electrodes 19 and 20, and a negative DC voltage is applied to the electrodes 21 and 22 to form a semicircle as shown by + and − in the figure. The residual polarization is + and-, respectively. In this embodiment, the two piezoelectric elements 16 processed as described above have the same polarity on the four electrode plates 19, 20, 21, and 22 (the positive and negative polarities are overlapped with each other). ) Is overlaid.

又、分配電極17は前記2枚の圧電素子16の間に挟まれ
て配置されており、第3図(ハ)に示されているよう
に、電極19、20、21、22にそれぞれ接する電極板19A、2
0A、21A、22Aを有しており、電極板19Aと電極板21Aとを
短絡し、電極板20Aと電極板22Aとを短絡し、それぞれに
2本のリード線23、24を接続している。超音波振動子4
には圧電素子16の接地電極18と接続するリード線25が設
けられている。
In addition, the distribution electrode 17 is arranged so as to be sandwiched between the two piezoelectric elements 16 and, as shown in FIG. 3C, the electrodes which are in contact with the electrodes 19, 20, 21, 22 respectively. Board 19A, 2
It has 0A, 21A, 22A, short-circuits the electrode plate 19A and the electrode plate 21A, short-circuits the electrode plate 20A and the electrode plate 22A, and connects two lead wires 23, 24 to each. . Ultrasonic transducer 4
A lead wire 25 is provided to connect to the ground electrode 18 of the piezoelectric element 16.

前記扇形の電極19、20、21、22は、スリット15によっ
て区画された共振子5の扇形に対応している。
The fan-shaped electrodes 19, 20, 21, 22 correspond to the fan-shaped portion of the resonator 5 defined by the slit 15.

以上のように構成された本発明の超音波アクチュエー
タの作用を説明する。
The operation of the ultrasonic actuator of the present invention configured as described above will be described.

まず、第5図を参照していわゆる斜板の首振り揺動運
動について説明する。
First, referring to FIG. 5, a so-called swash plate swinging motion will be described.

斜板31はちょうどコマが斜めになって首振り揺動回転
するように動作する。ここで、斜板31はそれ自身回転す
ることなく単に傾斜角度θで首振り揺動するだけである
が、斜板31の円錐面32上の一点はロータ33と接した時に
所定の周速(接線方向速度)で変位するので、該円錐面
32がその周速でロータ33を摩擦駆動することとなる。こ
の場合の回転メカニズムは斜板歯車を用いた減速機構と
して公知であり(特開昭60−125443号公報参照)、その
減速比は以下のとおりである。
The swash plate 31 operates so that the coma just tilts and swings and swings. Here, the swash plate 31 simply swings and swings at an inclination angle θ without rotating itself, but one point on the conical surface 32 of the swash plate 31 contacts a rotor 33 at a predetermined peripheral speed ( Since it is displaced at the tangential velocity), the conical surface
The rotor 32 frictionally drives the rotor 33 at the peripheral speed. The rotating mechanism in this case is known as a speed reducing mechanism using a swash plate gear (see Japanese Patent Laid-Open No. 60-125443), and the speed reducing ratio is as follows.

即ち、首振り揺動回転の傾斜角度をθとすると、減速
比は 1/Sinθ となる。
That is, assuming that the inclination angle of the swinging rotation is θ, the reduction ratio is 1 / Sinθ.

今、圧電素子の変位量をΔL、斜板の半径をRとする
と、ΔLは微少であるからSinθ=θとなり、結局減速
比は 1/Sinθ=1/θ=1/(ΔL/R) =R/ΔL となる。
Now, assuming that the displacement amount of the piezoelectric element is ΔL and the radius of the swash plate is R, ΔL is so small that Sinθ = θ, and the reduction ratio is 1 / Sinθ = 1 / θ = 1 / (ΔL / R) = It becomes R / ΔL.

さて、本発明の超音波アクチュエータにおいて、リー
ド線23、24に同一周波数の交流電圧を90度だけ位相をず
らせて印加すると、電極板19A、20A、21A、22Aを介して
電極19、20、21、22のように分極された圧電素子16が順
次(交互に)伸縮し、この振動が共振子5を縦弾性振動
波として伝播してその接触面14に斜板の首振り揺動運動
時に生ずる運動と等価な運動を生ぜしめ、これによって
ロータ7が回転駆動されるものである。
Now, in the ultrasonic actuator of the present invention, when an alternating voltage of the same frequency is applied to the lead wires 23, 24 with a phase shift of 90 degrees, the electrodes 19, 20, 21 are passed through the electrode plates 19A, 20A, 21A, 22A. , 22, the piezoelectric elements 16 that are polarized expand and contract in sequence (alternately), and this vibration propagates through the resonator 5 as a longitudinal elastic vibration wave and is generated on the contact surface 14 during the swinging motion of the swash plate. A motion equivalent to the motion is produced, and the rotor 7 is rotationally driven by this.

以上は本発明の一実施例であって、本発明は上記実施
例に限定されるものではない。
The above is one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、軸方向振動を起こさせる圧電素子の構造は前
記実施例に限定されるものではなく、実質的に90度扇形
の圧電素子を4個設ける構造であれば足りるものであ
り、例えば1枚の環状の円板を分極処理するのではな
く、4個の圧電素子を円周上に配置する構造とすること
もできる。
For example, the structure of the piezoelectric element that causes the axial vibration is not limited to the above-described embodiment, and a structure in which four 90-degree fan-shaped piezoelectric elements are provided is sufficient. Instead of subjecting the annular disc to polarization treatment, four piezoelectric elements may be arranged on the circumference.

又、上記実施例では、圧電素子を2枚設置している
が、本発明の圧電素子は2枚に限定されるものではな
く、1枚でも良いことは勿論のことであるし、又、3枚
以上とすることも可能である。
Further, in the above embodiment, two piezoelectric elements are installed, but the number of piezoelectric elements of the present invention is not limited to two, and it is needless to say that one piezoelectric element may be used. It is also possible to make more than one sheet.

又、前記実施例では、圧電素子の分極された部分が互
いに向かい合うように重ねあわされて分配電極板を1枚
で済むようにしているが、圧電素子の接地電極部分を重
ね合わせ、分配電極板を2枚接地する構造とすることも
できる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the polarized parts of the piezoelectric element are overlapped so as to face each other so that only one distribution electrode plate is required. However, the ground electrode parts of the piezoelectric element are overlapped and the distribution electrode plate is divided into two parts. It is also possible to adopt a structure in which one piece is grounded.

(発明の効果) 以上に説明した本発明の効果を上げると以下のとおり
である。
(Effects of the Invention) The effects of the present invention described above are enhanced as follows.

4つの扇形の圧電素子による軸方向の弾性振動波から
回転力を取り出すものとなっているので、得られるトル
クが大きく、小形で高出力の超音波アクチュエータが得
られるものとなると同時に、小形かつコンパクトとな
る。
Since the rotational force is extracted from the elastic vibration wave in the axial direction by the four fan-shaped piezoelectric elements, a large torque can be obtained, and a small and high-power ultrasonic actuator can be obtained, while at the same time being small and compact. Becomes

本発明の構成によると、圧電素子を2枚あるいはそれ
以上重ね合わせることが簡単に可能となっているので、
一層小形、高出力の超音波アクチュエータが得られるも
のである。
According to the configuration of the present invention, it is possible to easily overlap two or more piezoelectric elements,
It is possible to obtain a more compact and high-power ultrasonic actuator.

本発明によると、基本的には3本のリード線を設置す
るだけで良いので、配線が簡略化できるものとなる。
According to the present invention, basically only three lead wires need to be installed, so that the wiring can be simplified.

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

第1図は本発明の一実施例を示す超音波アクチュエータ
の正面図、第2図は第1図の超音波アクチュエータの分
解図、第3図(イ)は圧電素子を一方側から見た平面
図、第3図(ロ)は圧電素子を他方側から見た平面図、
第3図(ハ)は分配電極板を示す正面図、第4図は共振
子の平面図、第5図は本発明の動作である斜板の首振り
運動説明するための図である。 1:ベース、2:ねじ、3:軸、4:超音波振動子、5:共振子、
6:ねじ溝、7:ロータ、8:ボルト、9:ねじ穴、10:孔、11:
凹所、12:軸受、13:皿ばね、14:接触面、15:スリット、
16:圧電素子、17:分配電極 18:接地電極、19、20、21、22:電極 19A、20A、21A、22A:電極板 23、24、25:リード線
FIG. 1 is a front view of an ultrasonic actuator showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded view of the ultrasonic actuator of FIG. 1, and FIG. 3 (a) is a plan view of a piezoelectric element viewed from one side. Fig. 3 (b) is a plan view of the piezoelectric element viewed from the other side,
FIG. 3C is a front view showing the distribution electrode plate, FIG. 4 is a plan view of the resonator, and FIG. 5 is a diagram for explaining the swinging motion of the swash plate, which is the operation of the present invention. 1: base, 2: screw, 3: axis, 4: ultrasonic transducer, 5: resonator,
6: Thread groove, 7: Rotor, 8: Bolt, 9: Screw hole, 10: Hole, 11:
Recess, 12: bearing, 13: disc spring, 14: contact surface, 15: slit,
16: Piezoelectric element, 17: Distribution electrode 18: Ground electrode, 19, 20, 21, 22: Electrode 19A, 20A, 21A, 22A: Electrode plate 23, 24, 25: Lead wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−209479(JP,A) 特開 昭63−110980(JP,A) 特開 昭63−140679(JP,A) 特開 昭64−1482(JP,A) 実開 昭63−70297(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-209479 (JP, A) JP-A-63-110980 (JP, A) JP-A-63-140679 (JP, A) JP-A 64-- 1482 (JP, A) Actually opened 63-70297 (JP, U)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ロータと、該ロータの端面を部分的に接触
する弾性材料からなる全体形状が円形に形成された共振
子と、該共振子の端面を軸方向に振動させる超音波振動
子とからなり、 前記超音波振動子が環状の円板からなる圧電素子からな
り、該圧電素子が半円同士に+、−となるように厚さ方
向に分極処理されてなり、該圧電素子の一方側には1個
の接地電極が設けられ、他方側には90度扇形となった4
個の電極板が前記+半円部分に2個と−半円部分に2個
配置されてなり、前記4個の電極板の内、対向する電極
板同士が短絡されてなり、隣接する2個の電極板に位相
を90度ずらせて交流電圧を印加することにより前記共振
子と前記ロータとの接触面に斜板の首振り運動と等価な
揺動回転を生ぜしめてなることを特徴とする超音波アク
チュエータ。
1. A rotor, a resonator made of an elastic material which is in partial contact with an end surface of the rotor and formed into a circular shape as a whole, and an ultrasonic vibrator for vibrating the end surface of the resonator in an axial direction. The ultrasonic transducer is composed of a piezoelectric element formed of an annular disc, and the piezoelectric element is polarized in the thickness direction so that the semicircles are + and −, and one of the piezoelectric elements is formed. One side has a ground electrode, and the other side has a 90 degree fan shape.
Two electrode plates are arranged in the + semicircle portion and two in the − semicircle portion, and among the four electrode plates, opposing electrode plates are short-circuited to each other, and two adjacent ones are formed. By applying an alternating voltage by shifting the phase of the electrode plate by 90 degrees, an oscillating rotation equivalent to the swinging motion of the swash plate is generated at the contact surface between the resonator and the rotor. Sonic actuator.
【請求項2】共振子に放射状の4本のスリットを形成
し、該共振子が電極板と同じ90度の扇形に区画されてな
ることを特徴とする請求項第1項記載の超音波アクチュ
エータ。
2. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein four radial slits are formed in the resonator, and the resonator is partitioned into a fan shape of 90 degrees which is the same as the electrode plate. .
【請求項3】前記共振子に形成されたスリットが、前記
ロータとが接触する接触面に開放してなることを特徴と
する請求項第2項記載の超音波アクチュエータ。
3. The ultrasonic actuator according to claim 2, wherein the slit formed in the resonator is opened to a contact surface which comes into contact with the rotor.
【請求項4】共振子を放射状に4つに分割し、該共振子
が電極板と同じ90度の扇形に配置されてなることを特徴
とする請求項第1項記載の超音波アクチュエータ。
4. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the resonator is radially divided into four parts, and the resonators are arranged in a fan shape having the same 90 degrees as the electrode plate.
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