JP2697149B2 - Anti-vibration device - Google Patents

Anti-vibration device

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JP2697149B2
JP2697149B2 JP15616289A JP15616289A JP2697149B2 JP 2697149 B2 JP2697149 B2 JP 2697149B2 JP 15616289 A JP15616289 A JP 15616289A JP 15616289 A JP15616289 A JP 15616289A JP 2697149 B2 JP2697149 B2 JP 2697149B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は防振装置に関し、詳しくは機械部材に発生す
る機械的振動を抑制する防振装置に関する。
Description: Object of the Invention [Industrial application field] The present invention relates to an anti-vibration device, and more particularly to an anti-vibration device for suppressing mechanical vibration generated in a mechanical member.

[従来の技術] 従来の防振装置としては、例えば防振ゴムを用いて振
動エネルギを吸収することにより機械的振動の抑制を図
る装置や、機械的振動の位相,振幅等を解析し、機械的
振動に対し位相が反対となる振動を外部から機械部材に
加えることにより機械的振動を抑制する装置がある。
[Prior art] As a conventional vibration isolating device, for example, a device that suppresses mechanical vibration by absorbing vibration energy by using a vibration isolating rubber, or analyzes a phase and an amplitude of the mechanical vibration to obtain a mechanical vibration. There is a device that suppresses mechanical vibration by externally applying vibration having a phase opposite to that of mechanical vibration to a mechanical member.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した構成では、場合によっては機
械部材に発生する機械的振動の抑制を図れないという問
題があった。
[Problem to be Solved by the Invention] However, the above-described configuration has a problem that mechanical vibration generated in a mechanical member may not be suppressed in some cases.

例えば前者の防振ゴムを用いる装置においては、抑制
の効果が広い周波数帯域に亘って得られる反面、周波数
の小さい振動など特定周波数の振動については振動を抑
制できないという問題があった。
For example, in the former device using the vibration damping rubber, the effect of suppression can be obtained over a wide frequency band, but on the other hand, there is a problem that vibration of a specific frequency such as low frequency vibration cannot be suppressed.

後者の外部から振動を加える装置においては、振動の
位相に同期して反対位相の振動を外部から加えるという
困難な構成としなければならないという問題があった。
また、この装置では外部から振動を加えるアクチュエー
タや振動を検出するセンサ、高速演算処理が可能な制御
回路を用いなければならないなど、装置が複雑かつ高度
になるという問題や、これに伴う装置の大型化により設
置に比較的大きな空間が必要となり、適用箇所に制限が
加わるという問題があった。
In the latter device for applying vibration from the outside, there is a problem that it is necessary to adopt a difficult configuration in which a vibration having the opposite phase is applied from the outside in synchronization with the phase of the vibration.
In addition, this device requires the use of an actuator that applies vibration from the outside, a sensor that detects vibration, and a control circuit that can perform high-speed arithmetic processing. However, there has been a problem that a relatively large space is required for installation due to the adoption of the system, and the application location is restricted.

本発明の防振装置は上記課題を解決し、確実に機械部
材の機械的振動を抑制できるようにすることを目的とす
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem and to surely suppress mechanical vibration of a mechanical member.

発明の構成 かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明
する。
Configuration of the Invention The configuration of the present invention that achieves the above object will be described below.

[課題を解決するための手段] 本発明の防振装置は、機械部材に発生する機械的振動
を抑制する防振装置において、前記機械部材に取り付け
られ、機械的振動および電気的振動のエネルギ変換を行
なう電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に接続
され、該電気機械変換素子と共に閉回路を構成するイン
ピーダンス素子とを備え、前記電気機械変換素子のリア
クタンス成分および前記インピーダンス素子が構成する
並列回路の反共振周波数を前記機械部材の機械的振動の
周波数に略一致させたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A vibration damping device according to the present invention is a vibration damping device for suppressing mechanical vibration generated in a mechanical member, which is attached to the mechanical member and converts energy of mechanical vibration and electric vibration. , And an impedance element connected to the electromechanical conversion element and forming a closed circuit together with the electromechanical conversion element, wherein a reactance component of the electromechanical conversion element and a parallel component formed by the impedance element are provided. The anti-resonance frequency of the circuit is substantially equal to the frequency of the mechanical vibration of the mechanical member.

[作用] 上記構成を有する本発明の防振装置は、機械部材に取
り付けられた電気機械変換素子が機械部材の機械的振動
に伴って変形し、機械的振動と同一周波数の電気的出力
を発生しようとすると、次のように振舞う。電気機械変
換素子のリアクタンス成分およびインピーダンス素子が
構成する並列回路は、その反共振周波数が機械部材の抑
圧しようとする機械的振動の周波数に略一致されている
から、電気機械変換素子の出力端には電流が流れない。
電気機械変換素子の変形量はその出力端の電流の大きさ
に比例するが、こうして出力端に電流が流れない結果、
電気機械変換素子の変形が禁止され、機械部材の機械的
振動は抑制される。
[Operation] In the vibration damping device of the present invention having the above configuration, the electromechanical transducer mounted on the mechanical member is deformed in accordance with the mechanical vibration of the mechanical member, and generates an electrical output having the same frequency as the mechanical vibration. If you try, it behaves as follows. Since the antiresonance frequency of the parallel circuit formed by the reactance component and the impedance element of the electromechanical transducer is substantially equal to the frequency of the mechanical vibration to be suppressed by the mechanical member, the parallel circuit is connected to the output end of the electromechanical transducer. No current flows.
The amount of deformation of the electromechanical transducer is proportional to the magnitude of the current at the output end, but as a result no current flows at the output end,
Deformation of the electromechanical transducer is prohibited, and mechanical vibration of the mechanical member is suppressed.

[実施例] 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにする
ために、以下本発明の防振装置の好適な実施例について
説明する。
Embodiment In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, a preferred embodiment of the vibration isolator of the present invention will be described below.

(第1実施例) 第1図は本発明第1実施例としての防振装置の構成図
である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a configuration diagram of a vibration isolator according to a first embodiment of the present invention.

この防振装置は、導電性を有する機械部材Mの振動を
抑制するものである。機械部材Mに接着された圧電素子
1と、圧電素子1の上面1aおよび機械部材Mの表面Maに
接続された可変コイル3とからなる。
This vibration isolator suppresses vibration of the mechanical member M having conductivity. It comprises a piezoelectric element 1 bonded to a mechanical member M, and a variable coil 3 connected to the upper surface 1a of the piezoelectric element 1 and the surface Ma of the mechanical member M.

圧電素子1はジルコン・チタン酸鉛(PZT)等からな
るもので、その上面1aおよび下面1bに電極5,7を備えて
いる。上面1aの電極5は可変コイル3と直接接続してい
るが、下面1bの電極7は機械部材Mに電気的に接続する
ことにより、機械部材Mを介して可変コイル3との導通
を図っている。
The piezoelectric element 1 is made of zircon / lead titanate (PZT) or the like, and has electrodes 5 and 7 on its upper surface 1a and lower surface 1b. While the electrode 5 on the upper surface 1a is directly connected to the variable coil 3, the electrode 7 on the lower surface 1b is electrically connected to the mechanical member M, thereby achieving conduction with the variable coil 3 via the mechanical member M. I have.

可変コイル3は、コアの出入等の調整によりそのイン
ダクタンスを変更する可変機構を備えたコイルである。
The variable coil 3 is a coil provided with a variable mechanism that changes its inductance by adjusting the movement of the core.

第2図はこの防振装置の電気的等価回路を示す回路図
である。圧電素子1は、機械コンプライアンス9、力係
数11および静電容量13により表わされる。静電容量13お
よびコイル3が構成する並列回路14の反共振周波数faは
次式により与えられる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an electrical equivalent circuit of the vibration isolator. The piezoelectric element 1 is represented by a mechanical compliance 9, a force coefficient 11, and a capacitance 13. The anti-resonance frequency fa of the parallel circuit 14 formed by the capacitance 13 and the coil 3 is given by the following equation.

ここで、Lは可変コイル3のインダクタンス、Cは静
電容量13である。
Here, L is the inductance of the variable coil 3, and C is the capacitance 13.

ただし、可変コイル3においては、一周期中にその抵
抗成分が消費するエネルギよりもそのインダクタンス成
分が蓄積するエネルギが大きい。
However, in the variable coil 3, the energy stored in the inductance component is larger than the energy consumed in the resistance component in one cycle.

こうして構成した本実施例の防振装置においては、機
械部材Mの振動を受け圧電素子1が機械部材Mの機械的
振動と同一周波数の電圧出力を発生する。圧電素子1の
もつ静電容量13および外部に取り付けられた可変コイル
3が構成する並列回路14は、その反共振周波数が機械部
材Mの機械的振動の周波数に一致されているから、静電
容量13に流れる電流は力係数11の電圧出力の変化に対し
て位相が90度進んだ大きな電流となり、一方、可変コイ
ル3に流れる電流は力係数11の電圧出力の変化に対して
位相が90度遅れた大きな電流となる。これら2つの素子
間でエネルギの授受が行なわれるのみであるため、力係
数11においては電流が流れない。即ち、力係数11は機械
的振動に伴って電圧出力を発生しても、電流が流れない
から、機械的振動振幅を電流出力に変換できない。換言
すれば、このとき圧電素子1は変形が禁止され、機械部
材Mの機械的振動は抑制される。
In the vibration damping device of the present embodiment thus configured, the piezoelectric element 1 receives the vibration of the mechanical member M and generates a voltage output having the same frequency as the mechanical vibration of the mechanical member M. The parallel circuit 14 formed by the capacitance 13 of the piezoelectric element 1 and the variable coil 3 attached to the outside has an anti-resonance frequency equal to the frequency of the mechanical vibration of the mechanical member M. The current flowing through the variable coil 13 is a large current whose phase is advanced by 90 degrees with respect to the change in the voltage output with the force coefficient 11, while the current flowing through the variable coil 3 is 90 degrees with respect to the change in the voltage output with the force coefficient 11 A large current is delayed. Since only energy is exchanged between these two elements, no current flows at a force coefficient of 11. That is, even if a voltage output is generated due to mechanical vibration, no current flows through the force coefficient 11, so that the mechanical vibration amplitude cannot be converted to a current output. In other words, at this time, the deformation of the piezoelectric element 1 is prohibited, and the mechanical vibration of the mechanical member M is suppressed.

以下に第1実施例の防振装置についての実験結果を示
す。第3図はその実験装置の斜視図である。
The experimental results of the vibration isolator of the first embodiment are shown below. FIG. 3 is a perspective view of the experimental apparatus.

機械部材Mとしては直方体の黄銅部材を用いた。その
寸法は長さL1=60[mm]、幅W1=20[mm]、厚さT1=16
[mm]である。この機械部材Mには、その端部の平行な
2面に振動を励起する圧電素子15、17を接着した。この
振動励起用圧電素子15,17の寸法は、長さL2=23[m
m]、幅W2=13[mm]、厚さT2=1[mm]である。振動
励起用圧電素子15,17には交流高電圧発生回路を接続し
て、機械部材Mに周波数約28[KHz]の長軸方向に伸縮
する縦振動を励起した。
A rectangular parallelepiped brass member was used as the mechanical member M. The dimensions are length L1 = 60 [mm], width W1 = 20 [mm], thickness T1 = 16
[Mm]. Piezoelectric elements 15 and 17 for exciting vibration were bonded to two parallel surfaces at the ends of the mechanical member M. The dimensions of the vibration excitation piezoelectric elements 15 and 17 are as follows: length L2 = 23 [m
m], width W2 = 13 [mm], and thickness T2 = 1 [mm]. An AC high-voltage generating circuit was connected to the vibration-exciting piezoelectric elements 15 and 17 to excite the mechanical member M with a longitudinal vibration that expands and contracts in the major axis direction at a frequency of about 28 [KHz].

こうして構成した機械部材Mの他端部には、防振装置
としての2枚の圧電素子19,21を、振動励起用圧電素子1
5,17と同じ2面に接着した。防振用圧電素子19,21の寸
法は長さL3=25[mm]、幅W3=6[mm]、厚さT3=2
[mm]である。防振用圧電素子19,21の底面は機械部材
Mに電気的に接続し、その上面と機械部材Mの表面との
間に可変コイル23,25を接続した。
At the other end of the mechanical member M configured in this manner, two piezoelectric elements 19 and 21 as a vibration isolator are attached.
Bonded to the same two surfaces as 5,17. The dimensions of the anti-vibration piezoelectric elements 19 and 21 are length L3 = 25 [mm], width W3 = 6 [mm], and thickness T3 = 2
[Mm]. The bottom surfaces of the vibration isolating piezoelectric elements 19 and 21 were electrically connected to the mechanical member M, and the variable coils 23 and 25 were connected between the upper surface and the surface of the mechanical member M.

実験は、防振装置の可変コイル23,25のインダクタン
スを漸次変更しながら、機械部材Mの機械的振動の振幅
を計測することで行なった。
The experiment was performed by measuring the amplitude of the mechanical vibration of the mechanical member M while gradually changing the inductance of the variable coils 23 and 25 of the vibration isolator.

第3図はその実験結果を示すグラフである。横軸は可
変コイル23,25のインダクタンスの大きさ、縦軸は振動
励起用圧電素子15,17に入力した電圧当りの機械部材M
に現実に発生した機械的振動の振幅を示す。図中、実線
Aは防振装置による防振を実施したもの、実線Bは防振
を実施しなかったものである。実線Aから、可変コイル
23,25のインダクタンスが17[mH]ないし20[mH]の範
囲において機械部材Mに入力電圧当りに発生する振動の
振幅が最小となることが分かる。インダクタンスが19
[mH]近傍の範囲で実線Aが書かれていないのは、振幅
が極小となり測定不能となったからである。即ち、可変
コイル23,25のインダクタンスが19[mH]近傍におい
て、防振用圧電素子19,21の静電容量および可変コイル2
3,25が構成する並列回路が周波数約28[KHz]の振動に
対して完全な反共振状態となり、機械部材Mの機械的振
動を測定できないほどまで抑制したのである。
FIG. 3 is a graph showing the results of the experiment. The horizontal axis is the magnitude of the inductance of the variable coils 23 and 25, and the vertical axis is the mechanical member M per voltage input to the piezoelectric elements 15 and 17 for vibration excitation.
Shows the amplitude of mechanical vibration actually generated. In the figure, a solid line A indicates a case where the vibration isolation by the vibration isolator was performed, and a solid line B indicates a case where the vibration isolation was not performed. From the solid line A, the variable coil
It can be seen that when the inductance of 23, 25 is in the range of 17 [mH] to 20 [mH], the amplitude of the vibration generated per input voltage to the machine member M is minimized. Inductance is 19
The reason why the solid line A is not drawn in the range in the vicinity of [mH] is that the amplitude becomes extremely small and measurement becomes impossible. That is, when the inductance of the variable coils 23 and 25 is around 19 [mH], the capacitance of the piezoelectric elements 19 and 21 and the variable coil 2 are reduced.
The parallel circuit constituted by the components 3 and 25 is in a completely anti-resonant state with respect to the vibration having a frequency of about 28 [KHz], and the mechanical vibration of the mechanical member M is suppressed to such an extent that it cannot be measured.

以上説明した第1実施例の防振装置によれば、機械部
材Mに発生する機械的振動の周波数が約28[KHz]と高
くても、第4図のグラフの実線Aに示すように、機械部
材Mに入力電圧当りに発生した振動の振幅は、計測でき
た最小値をみても0.002[μm/V]に抑えることができ、
防振を実施しなかった実線Bに示される入力電圧当りの
振動の振幅0.132[μm/V]と比較して機械部材Mの機械
的振動の振幅を1/60以下に抑えることができるという優
れた効果を奏する。無論、機械部材Mに発生する機械的
振動の周波数が低くても、圧電素子1の静電容量や可変
コイル3のインダクタンスを調整して並列回路の反共振
周波数を一致させておけば、機械部材Mに発生する機械
的振動の抑制を図ることができるから、この防振装置
は、周波数を問わず機械的振動の抑制を図ることができ
るという効果を奏する。
According to the vibration isolator of the first embodiment described above, even if the frequency of the mechanical vibration generated in the mechanical member M is as high as about 28 [KHz], as shown by the solid line A in the graph of FIG. The amplitude of the vibration generated per input voltage on the mechanical member M can be suppressed to 0.002 [μm / V] even if the measured minimum value is seen.
Excellent in that the amplitude of the mechanical vibration of the mechanical member M can be suppressed to 1/60 or less as compared with the amplitude of the vibration per input voltage of 0.132 [μm / V] indicated by the solid line B in which the vibration isolation is not performed. It has the effect. Of course, even if the frequency of the mechanical vibration generated in the mechanical member M is low, if the capacitance of the piezoelectric element 1 and the inductance of the variable coil 3 are adjusted to match the anti-resonance frequency of the parallel circuit, the mechanical member can be changed. Since the mechanical vibration generated in M can be suppressed, the vibration isolator has an effect that the mechanical vibration can be suppressed regardless of the frequency.

また、この第1実施例の防振装置によれば、機械部材
Mに発生している機械的振動の周波数が正確に知られて
いなくても、可変コイル3のインダクタンスを調整する
ことにより並列回路の反共振周波数を機械部材Mの機械
的振動の一致させ、機械部材Mに発生する機械的振動を
抑制できるから、極めて使い勝手がよいという効果を奏
する。
According to the vibration isolator of the first embodiment, even if the frequency of the mechanical vibration generated in the mechanical member M is not accurately known, the inductance of the variable coil 3 is adjusted so that the parallel circuit Can be matched with the mechanical vibration of the mechanical member M, and the mechanical vibration generated in the mechanical member M can be suppressed.

さらに、圧電素子1および可変コイル3が構成する回
路は電力を消費しないから、電源回路がいらず有利であ
る。
Further, since the circuit constituted by the piezoelectric element 1 and the variable coil 3 does not consume power, there is no need for a power supply circuit, which is advantageous.

(第2実施例) 第2実施例は、第1実施例と同様に導電性を有する機
械部材Mの振動を抑制するものであるが、第5図に示す
ように、機械部材Mに接着される複数の圧電素子31,33,
35,37と、各圧電素子の上面および機械部材Mの表面を
接続する異なるインダクタンスのコイル39,41,43,45と
からなるものである。
(Second Embodiment) The second embodiment suppresses the vibration of the mechanical member M having conductivity similarly to the first embodiment, but is bonded to the mechanical member M as shown in FIG. Multiple piezoelectric elements 31, 33,
35, 37 and coils 39, 41, 43, 45 having different inductances for connecting the upper surface of each piezoelectric element and the surface of the mechanical member M.

各圧電素子31,33,35,37は、第1実施例と同様にジル
コン・チタン酸鉛(PZT)等からなるもので、各圧電素
子の上面および下面に電極を備えている。上面の電極
(開放側)はコイル39,41,43,45と直接接続している
が、下面の電極(機械部材M側)は機械部材Mに電気的
に接続しており、機械部材Mを介して可変コイルとの導
通を図っている。
Each of the piezoelectric elements 31, 33, 35 and 37 is made of zircon / lead titanate (PZT) or the like as in the first embodiment, and has electrodes on the upper and lower surfaces of each piezoelectric element. The upper electrode (open side) is directly connected to the coils 39, 41, 43, 45, while the lower electrode (mechanical member M side) is electrically connected to the mechanical member M. Conduction with the variable coil is achieved through the switch.

各コイル39,41,43,45は、コイルの巻数,断面積,磁
路の長さ,コアの出入の程度などを変更することによ
り、各々相違するインダクタンスに調整されており、そ
の値は所定値ずつ異なっている。
Each of the coils 39, 41, 43, and 45 is adjusted to a different inductance by changing the number of turns of the coil, the cross-sectional area, the length of the magnetic path, the degree of entering and exiting the core, and the like. Values are different.

こうして構成した第2実施例の防振装置においては、
各圧電素子31,33,35,37の静電容量および各コイル39,4
1,43,45が構成する並列回路のそれぞれの反共振周波数
が所定値ずつ異なっているから、並列回路のうち、その
反共振周波数が機械的振動の周波数に略一致する並列回
路の圧電素子が機械部材Mの機械的振動を抑制する。個
々の圧電素子およびコイルが構成する回路部分に着目す
れば、第1実施例と同様にその反共振周波数が機械的振
動に略一致すればその機械的振動を抑制するように振舞
うからである。
In the vibration isolator of the second embodiment configured as described above,
The capacitance of each piezoelectric element 31, 33, 35, 37 and each coil 39, 4
Since the anti-resonance frequencies of the parallel circuits formed by 1, 43, and 45 differ from each other by a predetermined value, the piezoelectric element of the parallel circuit whose anti-resonance frequency substantially matches the frequency of mechanical vibration is included in the parallel circuit. The mechanical vibration of the mechanical member M is suppressed. If attention is paid to the circuit portion formed by each piezoelectric element and coil, as in the first embodiment, if the anti-resonance frequency substantially coincides with the mechanical vibration, the circuit acts to suppress the mechanical vibration.

以上説明したように第2実施例の防振装置によれば、
機械部材Mに発生する機械的振動の周波数が広い周波数
に亘るものであっても、機械部材Mに発生する機械的振
動を格段に抑制できるという優れた効果を奏する。
As described above, according to the vibration isolator of the second embodiment,
Even if the frequency of the mechanical vibration generated in the mechanical member M extends over a wide frequency range, an excellent effect that the mechanical vibration generated in the mechanical member M can be suppressed remarkably can be obtained.

また、異なるインダクタンスのコイルを用いて反共振
周波数が異なる複数の回路を構成しているから、機械部
材Mに発生する周波数が正確に知られていない場合や、
機械部材Mに発生する機械的振動の周波数が若干変動を
伴う場合であっても、その振動を確実に抑制でき、使い
勝手が極めて良好になるという効果を奏する。
In addition, since a plurality of circuits having different anti-resonance frequencies are configured using coils having different inductances, when a frequency generated in the mechanical member M is not accurately known,
Even when the frequency of the mechanical vibration generated in the mechanical member M is slightly fluctuated, the vibration can be surely suppressed, and the effect that the usability becomes extremely good is exhibited.

さらに、圧電素子31,33,35,37およびコイル39,41,43,
45が構成する回路は電力を消費しないから、第1実施例
と同様に電源回路がいらない利点もある。
Further, the piezoelectric elements 31, 33, 35, 37 and coils 39, 41, 43,
Since the circuit constituted by 45 does not consume power, there is an advantage that a power supply circuit is not required as in the first embodiment.

(第3実施例) この実施例は防振装置を超音波モータに適用したもの
である。第6図は本実施例の超音波モータの断面図、第
7図はその可動子の斜視図である。
(Third Embodiment) In this embodiment, a vibration isolator is applied to an ultrasonic motor. FIG. 6 is a sectional view of the ultrasonic motor according to the present embodiment, and FIG. 7 is a perspective view of the mover.

この超音波モータは、第6図に示すように、定在波型
の回転モータであって、ハウジング51内に設置した超音
波振動子53と、ハウジング51に回動自在に支持した可動
子55とを備えるものである。可動子55には出力軸57が一
体に設けられている。ハウジング51と可動子55との間に
は圧縮ばね59を介装し、可動子55を超音波振動子53に押
圧している。
As shown in FIG. 6, this ultrasonic motor is a standing wave type rotary motor, and includes an ultrasonic vibrator 53 installed in a housing 51, and a movable element 55 rotatably supported by the housing 51. Is provided. An output shaft 57 is provided integrally with the mover 55. A compression spring 59 is interposed between the housing 51 and the mover 55, and presses the mover 55 against the ultrasonic vibrator 53.

超音波振動子53は、円盤形状を有するものである。そ
の下面には外側の環状凸部53aに取り付けた圧電素子51
による軸方向の曲げ振動と、内側の環状凸部53bに取り
付けた圧電素子53による周方向のせん断振動との重なり
によって質点の楕円運動を励起する構成を備える。上記
の各圧電素子51,53には交流高電圧発生回路が接続され
ている。なお、この超音波振動子53は所定周波数の超音
波振動を発生するために、弾性係数や形状が調整されて
いる。
The ultrasonic transducer 53 has a disk shape. On its lower surface, a piezoelectric element 51 attached to the outer annular projection 53a
, And the elliptical motion of the mass point is excited by the overlap of the axial bending vibration due to and the circumferential shear vibration by the piezoelectric element 53 attached to the inner annular convex portion 53b. An AC high voltage generating circuit is connected to each of the piezoelectric elements 51 and 53 described above. The elasticity and shape of the ultrasonic transducer 53 are adjusted in order to generate ultrasonic vibration of a predetermined frequency.

可動子55は、第7図に示すように円盤形状を有し、中
央に出力軸57を一体に設けたものである。底面の外縁に
は超音波振動子53と接触する接触部55aを備えている。
この可動子55に防振装置64を取り付けている。
The mover 55 has a disk shape as shown in FIG. 7, and has an output shaft 57 integrally provided at the center. The outer edge of the bottom surface is provided with a contact portion 55a that comes into contact with the ultrasonic transducer 53.
A vibration isolator 64 is attached to the mover 55.

防振装置64は、可動子55の上面55bに取り付けた円環
状の圧電素子65と、圧電素子65および可動子55に接続さ
れた可変コイル67とから構成したものである。圧電素子
65の静電容量と可変コイル67が構成する並列回路の反共
振周波数は超音波振動子53が発生する超音波振動の周波
数に一致されている。
The anti-vibration device 64 includes an annular piezoelectric element 65 attached to the upper surface 55b of the mover 55, and a variable coil 67 connected to the piezoelectric element 65 and the mover 55. Piezoelectric element
The anti-resonance frequency of the parallel circuit formed by the capacitance of 65 and the variable coil 67 matches the frequency of the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator 53.

圧電素子65はジルコン・チタン酸鉛(PZT)等からな
り、その両面に電極を備えたものである。表面(開放
面)側の電極は可変コイル67に直接接続しているが、裏
面(取付面)側の電極は可動子55に電気的に接続するこ
とにより、導電性の可動子55を介して可変コイル67との
導通を図っている。なお、可動子55が非導電性材料であ
る場合は、裏面側の電極についても可変コイル37に直接
接続する構成としてもよい。
The piezoelectric element 65 is made of zircon / lead titanate (PZT) or the like, and has electrodes on both surfaces. The electrode on the front surface (open surface) is directly connected to the variable coil 67, while the electrode on the back surface (mounting surface) is electrically connected to the mover 55, so that the Conduction with the variable coil 67 is achieved. When the mover 55 is made of a non-conductive material, the electrode on the back side may be directly connected to the variable coil 37.

可変コイル67は、コアの出入等の調整によりそのイン
ダクタンスを変更する可変機構を備えたコイルである。
The variable coil 67 is a coil provided with a variable mechanism that changes its inductance by adjusting the ingress and egress of the core.

このようにして構成した超音波モータにおいては、超
音波振動子53に所定周波数の超音波振動を励起し、その
可動子55側の面の各質点に楕円運動が発生すると、質点
のそれぞれが可動子55の接触部55aに微小時間接触し、
接触面の摩擦により可動子55を微小距離、移動する動作
を繰り返す。こうして可動子55を連続回転し、これに一
体に形成した出力軸57を回転する。
In the ultrasonic motor configured as described above, when ultrasonic vibration of a predetermined frequency is excited in the ultrasonic vibrator 53 and elliptic motion occurs at each mass point on the surface on the movable element 55 side, each of the mass points moves. Contact the contact portion 55a of the child 55 for a very short time,
The operation of moving the mover 55 by a very small distance due to the friction of the contact surface is repeated. Thus, the mover 55 is continuously rotated, and the output shaft 57 integrally formed therewith is rotated.

このとき、もし可動子55が超音波振動の作用によって
共振すれば、超音波振動子53が可動子55に十分、接触で
きなくなり、超音波振動に基づく力が可動子55に有効に
伝達されない不安定な状態が発生したり、可動子55自体
の振動によりエネルギが外部に漏洩したりすることにな
る。
At this time, if the mover 55 resonates due to the action of the ultrasonic vibration, the ultrasonic vibrator 53 cannot sufficiently contact the mover 55, and the force based on the ultrasonic vibration is not effectively transmitted to the mover 55. A stable state occurs, and energy leaks to the outside due to vibration of the mover 55 itself.

本実施例の超音波モータでは、超音波振動が作用して
可動子55は振動を開始しようとすると、この振動の始め
において可動子55に取り付けた防振装置64が可動子55の
振動を抑制する。即ち、可動子55の振動を受け圧電素子
65が可動子55の振動と同一周波数の電圧出力を発生しよ
うとすると、圧電素子65のもつ静電容量および可変コイ
ル67が構成する並列回路が第1実施例と同様に振舞い、
圧電素子65の変形を禁止する。この結果、圧電素子65を
取り付けた可動子55の振動が抑制される。
In the ultrasonic motor according to the present embodiment, when the ultrasonic vibration acts and the mover 55 starts to vibrate, the vibration isolator 64 attached to the mover 55 at the beginning of the vibration suppresses the vibration of the mover 55. I do. That is, the piezoelectric element receives the vibration of the mover 55
When the 65 attempts to generate a voltage output having the same frequency as the vibration of the mover 55, the capacitance of the piezoelectric element 65 and the parallel circuit formed by the variable coil 67 behave similarly to the first embodiment,
The deformation of the piezoelectric element 65 is prohibited. As a result, vibration of the mover 55 to which the piezoelectric element 65 is attached is suppressed.

以上説明した防振装置を適用した超音波モータによれ
ば、可動子55の振動は防止され、超音波振動子53は可動
子55に良好に接触して接触面の摩擦により超音波振動に
基づく力を効率よく伝達し、可動子55を回転することが
できるという優れた効果を奏する。
According to the ultrasonic motor to which the vibration isolator described above is applied, the vibration of the mover 55 is prevented, and the ultrasonic vibrator 53 is in good contact with the mover 55 and is based on the ultrasonic vibration due to the friction of the contact surface. An excellent effect of efficiently transmitting force and rotating the mover 55 is achieved.

また、防振装置64は、圧電素子65や可変コイル67とい
う構成が極めて簡単で形状が小さく質量の軽いものを用
いているから、設置スペースの限られた可動子55のハウ
ジング51の間に何等支障なく取り付けることができると
共に、モータの動特性に影響を与えることがない。
In addition, since the vibration isolator 64 has a very simple configuration of the piezoelectric element 65 and the variable coil 67, and has a small shape and a light weight, there is nothing between the housing 51 of the mover 55 having a limited installation space. It can be mounted without any trouble and does not affect the dynamic characteristics of the motor.

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
うした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得
ることは勿論である。例えば電気機械変換素子は電歪素
子や磁歪素子など機械的振動を電気的振動にエネルギ変
換できるものであればよい。インピーダンス素子は、第
8図に示すように可変静電容量71をコイル73に並列に接
続した構成でもよい。電気機械変換素子のリアクタンス
成分およびインピーダンス素子が構成する並列回路とは
実質的なものであって、インピーダンス素子が小さい抵
抗成分を含むものでもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, the electromechanical transducer may be any element that can convert mechanical vibration into electric vibration, such as an electrostrictive element or a magnetostrictive element. The impedance element may have a configuration in which a variable capacitance 71 is connected in parallel to a coil 73 as shown in FIG. The parallel circuit formed by the reactance component and the impedance element of the electromechanical conversion element is substantial, and the impedance element may include a small resistance component.

発明の効果 以上詳述したように、本発明の防振装置は電気機械変
換素子およびインピーダンス素子からなる極めて簡単な
構成により、機械部材に発生する機械的振動を確実に抑
制できるという優れた効果を奏する。
Effects of the Invention As described in detail above, the vibration damping device of the present invention has an excellent effect that mechanical vibration generated in a mechanical member can be reliably suppressed by an extremely simple configuration including an electromechanical transducer and an impedance element. Play.

また、極めて小型の装置になるから、設置に必要な空
間はわずかでよく、あらゆる箇所に設置できるなど使い
勝手が極めて良好になるという効果を奏する。
In addition, since the device is extremely small, only a small space is required for installation, and the device can be installed at any location, so that there is an effect that the usability becomes extremely good.

さらに、電気機械変換素子およびインピーダンス素子
が構成する回路は電力を消費しないから、電源回路がい
らず有利である。
Further, since the circuit formed by the electromechanical transducer and the impedance element does not consume power, there is no need for a power supply circuit, which is advantageous.

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

第1図は本発明第1実施例としての防振装置の構成図、
第2図はその電気的等価回路、第3図はその実験装置を
示す斜視図、第4図は実験結果を示すグラフ、第5図は
第2実施例としての防振装置の構成図、第6図は第3実
施例としての防振装置を適用した超音波モータの断面
図、第7図はその可動子の斜視図、第8図はインピーダ
ンス素子の他の例を示す回路図である。 1(31,33,35,37)……圧電素子 3(39,41,43,45)……コイル M……機械部材 53……超音波振動子、55……可動子 61,63……振動励起用圧電素子 65……防振用圧電素子、67……可変コイル
FIG. 1 is a configuration diagram of a vibration isolator as a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an electrical equivalent circuit thereof, FIG. 3 is a perspective view showing the experimental apparatus, FIG. 4 is a graph showing experimental results, FIG. 5 is a configuration diagram of a vibration isolator as a second embodiment, FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of an ultrasonic motor to which the vibration damping device according to the third embodiment is applied, FIG. 7 is a perspective view of the mover, and FIG. 8 is a circuit diagram showing another example of the impedance element. 1 (31, 33, 35, 37) ... piezoelectric element 3 (39, 41, 43, 45) ... coil M ... mechanical member 53 ... ultrasonic transducer, 55 ... movable element 61, 63 ... Piezoelectric element for vibration excitation 65… Piezoelectric element for vibration isolation, 67 …… Variable coil

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】機械部材に発生する機械的振動を抑制する
防振装置において、 前記機械部材に取り付けられ、機械的振動および電気的
振動のエネルギ変換を行なう電気機械変換素子と、 前記電気機械変換素子に接続され、該電気機械変換素子
と共に閉回路を構成するインピーダンス素子とを備え、 前記電気機械変換素子のリアクタンス成分および前記イ
ンピーダンス素子が構成する並列回路の反共振周波数を
前記機械部材の機械的振動の周波数に略一致させたこと を特徴とする防振装置。
1. An anti-vibration device for suppressing mechanical vibration generated in a mechanical member, an electromechanical conversion element attached to the mechanical member and performing energy conversion of mechanical vibration and electric vibration; An impedance element connected to the element and forming a closed circuit together with the electromechanical conversion element, wherein the reactance component of the electromechanical conversion element and the anti-resonance frequency of the parallel circuit formed by the impedance element are determined by the mechanical An anti-vibration device characterized by being substantially matched to a vibration frequency.
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