JP2965732B2 - 振動子の組立方法 - Google Patents
振動子の組立方法Info
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- JP2965732B2 JP2965732B2 JP3067040A JP6704091A JP2965732B2 JP 2965732 B2 JP2965732 B2 JP 2965732B2 JP 3067040 A JP3067040 A JP 3067040A JP 6704091 A JP6704091 A JP 6704091A JP 2965732 B2 JP2965732 B2 JP 2965732B2
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- Japan
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- vibrator
- piezoelectric element
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- bolt
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は振動子、特に複数の圧電
素子板を積層状態で金属ブロックにより狭持した振動子
の組立方法に係り、金属ブロック間を締結するためのボ
ルト等の締結具による締結の際、圧電素子板間の位相ず
れを防止できる振動子の組立方法に関するものである。
素子板を積層状態で金属ブロックにより狭持した振動子
の組立方法に係り、金属ブロック間を締結するためのボ
ルト等の締結具による締結の際、圧電素子板間の位相ず
れを防止できる振動子の組立方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の振動子は振動発生源とし
ての圧電素子板を複数枚積層したものが提案され、例え
ば直径線上を対称として分極方向の異なる２つの領域
（＋分極処理部、−分極処理部）が形成された円板形状
の圧電素子が用いられている。
ての圧電素子板を複数枚積層したものが提案され、例え
ば直径線上を対称として分極方向の異なる２つの領域
（＋分極処理部、−分極処理部）が形成された円板形状
の圧電素子が用いられている。
【０００３】これらの圧電素子は電界の印加方法、分極
処理部の位相関係によって、種々の形の振動を行う。こ
のような振動子に生じる振動の一つとして、振動子の先
端部が首を振るような運動があり、例えば２枚の圧電素
子板により真円状に運動させるには、９０°の位置的位
相を有してこれらの圧電素子板を配置し、９０°の位相
ずれを有する電圧を印加すればよい。この場合、圧電素
子板の厚み方向における伸縮作用の合成により上記した
真円状の首振り振動が得られることになるが、圧電素子
板の伸縮変形を振動に変換するには、積層状態にある圧
電素子板に圧縮応力をその厚み方向において加えておく
必要がある。
処理部の位相関係によって、種々の形の振動を行う。こ
のような振動子に生じる振動の一つとして、振動子の先
端部が首を振るような運動があり、例えば２枚の圧電素
子板により真円状に運動させるには、９０°の位置的位
相を有してこれらの圧電素子板を配置し、９０°の位相
ずれを有する電圧を印加すればよい。この場合、圧電素
子板の厚み方向における伸縮作用の合成により上記した
真円状の首振り振動が得られることになるが、圧電素子
板の伸縮変形を振動に変換するには、積層状態にある圧
電素子板に圧縮応力をその厚み方向において加えておく
必要がある。
【０００４】そのため、これら圧電素子板の前後に配置
される振動体としての金属ブロックを例えばボルトによ
り締結し、一定の加圧力を圧電素子板に与えた状態で一
体化している。
される振動体としての金属ブロックを例えばボルトによ
り締結し、一定の加圧力を圧電素子板に与えた状態で一
体化している。
【０００５】このような振動子は、例えばその前端部に
例えば円筒状の部材をバネ等の加圧手段を介して圧接さ
せると、該部材（以下ロータと称す）が回転するという
ことを利用して、モータ（以下ペンシル型モータと称
す）として用いることが提案されている。
例えば円筒状の部材をバネ等の加圧手段を介して圧接さ
せると、該部材（以下ロータと称す）が回転するという
ことを利用して、モータ（以下ペンシル型モータと称
す）として用いることが提案されている。
【０００６】ペンシル型モータは、ロータが振動子に対
して圧接された状態であるため、圧電素子板への通電停
止により直ちに回転が止まり、位置決め精度が非常に高
いという利点があることから、振動子の組立も高精度が
要求されている。
して圧接された状態であるため、圧電素子板への通電停
止により直ちに回転が止まり、位置決め精度が非常に高
いという利点があることから、振動子の組立も高精度が
要求されている。
【０００７】すなわち、積層される圧電素子板の位相に
ずれが生じると、振動子が正確な円運動を行なえず、モ
ータの位置決め精度や効率の低下を招く難があった。
ずれが生じると、振動子が正確な円運動を行なえず、モ
ータの位置決め精度や効率の低下を招く難があった。
【０００８】図２はペンシル型モータに用いられる振動
子の分解斜視図を示している。
子の分解斜視図を示している。
【０００９】１ａ，１ｂはＡ相駆動用圧電素子板で、対
称に形成されている＋，−の領域が反対の位置にＡ相電
極板４を介装して配置される。２ａ，２ｂはＢ相駆動用
圧電素子板で、Ａ相駆動用圧電素子板１ａ，１ｂと同一
の圧電素子板を用いており、極性を反対位置としてＢ相
電極板５を介して配置されるこれらＢ相駆動用圧電素子
板は、Ａ相駆動用圧電素子板に対して９０°の位相をず
らして配置されている。
称に形成されている＋，−の領域が反対の位置にＡ相電
極板４を介装して配置される。２ａ，２ｂはＢ相駆動用
圧電素子板で、Ａ相駆動用圧電素子板１ａ，１ｂと同一
の圧電素子板を用いており、極性を反対位置としてＢ相
電極板５を介して配置されるこれらＢ相駆動用圧電素子
板は、Ａ相駆動用圧電素子板に対して９０°の位相をず
らして配置されている。
【００１０】３ａ，３ｂはセンサ用（Ｓ相）圧電素子
で、共に（−）極性の領域を対称に有していて、Ｓ相電
極板６を介してＡ相駆動用圧電素子板と、Ｂ相駆動用圧
電素子板の間の４５°の位相ずれをもって配置されてい
る。
で、共に（−）極性の領域を対称に有していて、Ｓ相電
極板６を介してＡ相駆動用圧電素子板と、Ｂ相駆動用圧
電素子板の間の４５°の位相ずれをもって配置されてい
る。
【００１１】振動子は、これら圧電素子板１ａ，１ｂ，
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ及び電極板４，５，６，グラン
ド用電極板７を積層した状態でその両側に振動体をなす
金属製のブロック８，９が配置され、例えば後金属ブロ
ック９側から挿入された締結ボルト１０を前金属ブロッ
ク８に螺着することにより一体化し振動子を構成してい
る。
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ及び電極板４，５，６，グラン
ド用電極板７を積層した状態でその両側に振動体をなす
金属製のブロック８，９が配置され、例えば後金属ブロ
ック９側から挿入された締結ボルト１０を前金属ブロッ
ク８に螺着することにより一体化し振動子を構成してい
る。
【００１２】ところで、このような振動子は前述したよ
うに圧電素子板に一定の圧縮応力を付加させておく必要
があるため、締結ボルト１０は、トルクレンチ（不図
示）等の治具によりきつく締付けている。
うに圧電素子板に一定の圧縮応力を付加させておく必要
があるため、締結ボルト１０は、トルクレンチ（不図
示）等の治具によりきつく締付けている。
【００１３】その際、金属ブロックは締付ボルト１０の
締付けに伴なって回転する傾向にあり、摩擦力により圧
電素子板も回転し、積層される圧電素子板に位相のずれ
が生じる虞れがあった。
締付けに伴なって回転する傾向にあり、摩擦力により圧
電素子板も回転し、積層される圧電素子板に位相のずれ
が生じる虞れがあった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、振動子の組立時に圧電素子間の位相がずれ
ることにある。
する課題は、振動子の組立時に圧電素子間の位相がずれ
ることにある。
【００１５】本発明の目的は、圧電素子等からなる振動
子の組立に際し、積層される圧電素子間に位相ずれを生
じさせることなく圧電素子に一定の加圧力を付加して一
体的に組みつけできる振動子の組立方法を提供すること
にある。
子の組立に際し、積層される圧電素子間に位相ずれを生
じさせることなく圧電素子に一定の加圧力を付加して一
体的に組みつけできる振動子の組立方法を提供すること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明方法を実現する振
動子の組立方法は、前後の金属ブロック間に複数の電気
−機械エネルギー変換素子及び電極板を介装し、これら
電気−機械エネルギー変換素子を所定の位置関係に配置
し、該前後の金属ブロックの外端面を加圧力の作用面と
して軸方向に加圧力を付与し、該複数の電気−機械エネ
ルギー変換素子に圧縮力を与えた状態で該前後の金属ブ
ロックを締結部材により締結することを特徴とする。
動子の組立方法は、前後の金属ブロック間に複数の電気
−機械エネルギー変換素子及び電極板を介装し、これら
電気−機械エネルギー変換素子を所定の位置関係に配置
し、該前後の金属ブロックの外端面を加圧力の作用面と
して軸方向に加圧力を付与し、該複数の電気−機械エネ
ルギー変換素子に圧縮力を与えた状態で該前後の金属ブ
ロックを締結部材により締結することを特徴とする。
【００１７】
【作用】上記した振動子の組立方法は、振動子の前後に
配置される金属ブロックの外端面に外部から加圧力を作
用することにより、大きい加圧力で圧電素子等の電気−
機械エネルギー変換素子に圧縮応力を付与した状態でボ
ルト等の締結部材により一体的に振動子を緊締保持する
ことができる。
配置される金属ブロックの外端面に外部から加圧力を作
用することにより、大きい加圧力で圧電素子等の電気−
機械エネルギー変換素子に圧縮応力を付与した状態でボ
ルト等の締結部材により一体的に振動子を緊締保持する
ことができる。
【００１８】
【実施例】図１は本発明方法を有効に実施できる振動子
の組立装置の一実施例を示す断面図である。
の組立装置の一実施例を示す断面図である。
【００１９】本実施例の組立装置により組立てられる振
動子の基本的な構造は、図２に示した振動子と同様に前
後の金属ブロック８，９間に複数の圧電素子板１１と電
極板１２とを積層し、締結ボルト１０により締結するも
のであるが、締結ボルト１０の頭部１０ａの直径を後金
属ブロック９の直径よりも小径とし、この後金属ブロッ
ク９の後端面の外周部に、本実施例装置による予圧時の
反力受け面を形成するようにしている。
動子の基本的な構造は、図２に示した振動子と同様に前
後の金属ブロック８，９間に複数の圧電素子板１１と電
極板１２とを積層し、締結ボルト１０により締結するも
のであるが、締結ボルト１０の頭部１０ａの直径を後金
属ブロック９の直径よりも小径とし、この後金属ブロッ
ク９の後端面の外周部に、本実施例装置による予圧時の
反力受け面を形成するようにしている。
【００２０】また、締結ボルト１０は、その先端部１０
ｂが前金属ブロック８を貫通している。この形式の振動
子を利用したペンシル型超音波モータは、駆動用圧電素
子板に交流電界を印加することにより、前金属ブロック
８の先端部に生じた首振り状の振動を利用し、この先端
部に加圧接解させたロータ（不図示）を摩擦力により回
転させるようにしたもので、このロータ等に不図示の加
圧バネ等により加圧力を発生させるための機構の支持、
振動子自体を固定体に対し固定するための支持体として
用いられる。
ｂが前金属ブロック８を貫通している。この形式の振動
子を利用したペンシル型超音波モータは、駆動用圧電素
子板に交流電界を印加することにより、前金属ブロック
８の先端部に生じた首振り状の振動を利用し、この先端
部に加圧接解させたロータ（不図示）を摩擦力により回
転させるようにしたもので、このロータ等に不図示の加
圧バネ等により加圧力を発生させるための機構の支持、
振動子自体を固定体に対し固定するための支持体として
用いられる。
【００２１】次に本実施例による組立装置を説明する。
２０は固定台で、締付ボルト１０の頭部１０ａが遊嵌す
る程度の内径に形成された貫通孔２１が形成され、この
貫通孔２１を取り囲むようにして振動子ホルダ２２が設
けられている。振動子ホルダ２２の内径は貫通孔２１の
内径より大きく形成されていて、その間に形成されたフ
ランジ部２３上に振動子の後金属ブロック９の後端面外
周部が載置するようになっている。
２０は固定台で、締付ボルト１０の頭部１０ａが遊嵌す
る程度の内径に形成された貫通孔２１が形成され、この
貫通孔２１を取り囲むようにして振動子ホルダ２２が設
けられている。振動子ホルダ２２の内径は貫通孔２１の
内径より大きく形成されていて、その間に形成されたフ
ランジ部２３上に振動子の後金属ブロック９の後端面外
周部が載置するようになっている。
【００２２】なお、振動子の電極板１２には端子部１２
ａが延出されているので、振動子ホルダ２２を例えば２
分割構造とし、一方の分割ホルダにこれら端子部１２ａ
が挿入される開口部２２ｂを形成し、この一方の分割ホ
ルダを水平方向にスライド可能とすれば、組立及び取り
出しを容易に行うことができる。
ａが延出されているので、振動子ホルダ２２を例えば２
分割構造とし、一方の分割ホルダにこれら端子部１２ａ
が挿入される開口部２２ｂを形成し、この一方の分割ホ
ルダを水平方向にスライド可能とすれば、組立及び取り
出しを容易に行うことができる。
【００２３】後金属ブロック９を最下段位置として、圧
電素子板１１及び電極板１２を順次積み上げ、前金属ブ
ロック８をその上に載置することにより、部品の供給が
終了することになる。
電素子板１１及び電極板１２を順次積み上げ、前金属ブ
ロック８をその上に載置することにより、部品の供給が
終了することになる。
【００２４】振動子ホルダ２２の上方には予圧用加圧シ
リンダ装置２４が設けられており、この予圧用加圧シリ
ンダ装置２４は、例えば油圧シリンダ２５の上下に昇降
するシリンダロッド２６の下端部に予圧ヘッド２７を取
り付けた構成とし、この予圧ヘッド２７の下端面を前金
属ブロック８の前端面に当接し、さらに押し下げること
により圧電素子板１１に所定の圧縮力を付与する。な
お、予圧ヘッド２７にはボルト１０の先端部１０ｂが挿
入されるための長孔２７ａが形成されている。
リンダ装置２４が設けられており、この予圧用加圧シリ
ンダ装置２４は、例えば油圧シリンダ２５の上下に昇降
するシリンダロッド２６の下端部に予圧ヘッド２７を取
り付けた構成とし、この予圧ヘッド２７の下端面を前金
属ブロック８の前端面に当接し、さらに押し下げること
により圧電素子板１１に所定の圧縮力を付与する。な
お、予圧ヘッド２７にはボルト１０の先端部１０ｂが挿
入されるための長孔２７ａが形成されている。
【００２５】予圧用加圧シリンダ装置２４は、振動子に
対する予圧状態を保持し、その間に固定台２０の貫通孔
２１を通して下方から締付ボルト１０を挿入し、例えば
ボルト１０の頭部１０ａに形成された６角孔１０ｃに６
角レンチ２８を差し込み、これを回転することによりボ
ルト１０のオネジ部が前金属ブロック８のメネジ部に螺
着し、ボルト１０により前後の金属ブロック８，９間に
圧電素子１１及び電極板１２を狭持した状態で一体的に
締結される。
対する予圧状態を保持し、その間に固定台２０の貫通孔
２１を通して下方から締付ボルト１０を挿入し、例えば
ボルト１０の頭部１０ａに形成された６角孔１０ｃに６
角レンチ２８を差し込み、これを回転することによりボ
ルト１０のオネジ部が前金属ブロック８のメネジ部に螺
着し、ボルト１０により前後の金属ブロック８，９間に
圧電素子１１及び電極板１２を狭持した状態で一体的に
締結される。
【００２６】その際、前後の金属ブロック８，９間をそ
の端面間において軸方向に加圧力を付与するため、大き
な加圧力が得られ、ボルト１０を強く締めなくても充分
な加圧力で圧電素子板１１を保持できることから、ボル
ト１０の締結時に圧電素子板１１が回転するといったこ
とがなくなり、積層状態にある圧電素子板１１は、ホル
ダ２２にセットされたままの状態が維持される。
の端面間において軸方向に加圧力を付与するため、大き
な加圧力が得られ、ボルト１０を強く締めなくても充分
な加圧力で圧電素子板１１を保持できることから、ボル
ト１０の締結時に圧電素子板１１が回転するといったこ
とがなくなり、積層状態にある圧電素子板１１は、ホル
ダ２２にセットされたままの状態が維持される。
【００２７】なお、本実施例装置は、固定台２０に対し
て与圧ヘッド２７を降下させることにより与圧を付与す
るようにしているが、逆に固定台２０側を上昇させ、与
圧ヘッド２７側を固定するようにしてもよく、又、振動
子の後金属ブロック２を上側にしてホルダ２２に積み上
げるようにしてもよく、この場合与圧ヘッド２７側にボ
ルト１０を挿入して締付けできるようなスペースを確保
する必要がある。
て与圧ヘッド２７を降下させることにより与圧を付与す
るようにしているが、逆に固定台２０側を上昇させ、与
圧ヘッド２７側を固定するようにしてもよく、又、振動
子の後金属ブロック２を上側にしてホルダ２２に積み上
げるようにしてもよく、この場合与圧ヘッド２７側にボ
ルト１０を挿入して締付けできるようなスペースを確保
する必要がある。
【００２８】要は、両端の金属ブロックの端面を加圧作
用面とし、軸方向に加圧力を付与すればよい。
用面とし、軸方向に加圧力を付与すればよい。
【００２９】特に、ペンシル型モータの振動子として使
用する場合、振動子のサイズは人間の小指程度の小サイ
ズのものもあり、この場合前金属ブロック８の外周面を
チャック等により把持し、これを下方に押し下げて加圧
力を付与しようとしても充分な加圧力が得られず、結局
不充分な加圧力の状態で締結ボルト１０を締付けること
により所定の加圧力を得ることになり、やはり圧電素子
間に位相のずれがボルト１０の締付けの際に発生する。
用する場合、振動子のサイズは人間の小指程度の小サイ
ズのものもあり、この場合前金属ブロック８の外周面を
チャック等により把持し、これを下方に押し下げて加圧
力を付与しようとしても充分な加圧力が得られず、結局
不充分な加圧力の状態で締結ボルト１０を締付けること
により所定の加圧力を得ることになり、やはり圧電素子
間に位相のずれがボルト１０の締付けの際に発生する。
【００３０】これに対して本発明方法では、振動子の両
端部に配置される金属ブロックの端面を軸方向に加圧す
るため、小サイズの振動子であっても充分な加圧力を付
与することが可能となる。
端部に配置される金属ブロックの端面を軸方向に加圧す
るため、小サイズの振動子であっても充分な加圧力を付
与することが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動子の前後に配置される金属ブロックの外端面に外部か
ら加圧力を作用することにより、大きい加圧力で圧電素
子等の電気−機械エネルギー変換素子に圧縮応力を付与
した状態でボルト等の締結部材により一体的に振動子を
緊締保持することができ、ボルト等の締結部材の締め付
け時に金属ブロックを回転させるような大きい締め付け
トルクを不要とし、組付け時に圧電素子等の電気−機械
エネルギー変換素子の位相ずれを防止することができ
る。
動子の前後に配置される金属ブロックの外端面に外部か
ら加圧力を作用することにより、大きい加圧力で圧電素
子等の電気−機械エネルギー変換素子に圧縮応力を付与
した状態でボルト等の締結部材により一体的に振動子を
緊締保持することができ、ボルト等の締結部材の締め付
け時に金属ブロックを回転させるような大きい締め付け
トルクを不要とし、組付け時に圧電素子等の電気−機械
エネルギー変換素子の位相ずれを防止することができ
る。
【図１】本発明を有効に実施することができる振動子の
組立装置の概略図。
組立装置の概略図。
【図２】振動子の断面図。
１ａ、１ｂ、、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、１１…圧電素
子 ５、６、７…電極板 ８、９…金属ブロッ
ク １０…締結ボルト ２０…固定台 ２１…貫通孔 ２２…振動子ホルダ ２３…フランジ部 ２４…与圧用加圧シ
リンダ装置 ２５…油圧シリンダ ２６…シリンダロッ
ド ２７…与圧ヘッド
子 ５、６、７…電極板 ８、９…金属ブロッ
ク １０…締結ボルト ２０…固定台 ２１…貫通孔 ２２…振動子ホルダ ２３…フランジ部 ２４…与圧用加圧シ
リンダ装置 ２５…油圧シリンダ ２６…シリンダロッ
ド ２７…与圧ヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/00 - 2/18 B23P 19/06 F16B 39/00
Claims (1)
- 【請求項１】 前後の金属ブロック間に複数の電気−機
械エネルギー変換素子及び電極板を介装し、これら電気
−機械エネルギー変換素子を所定の位置関係に配置し、
該前後の金属ブロックの外端面を加圧力の作用面として
軸方向に加圧力を付与し、該複数の電気−機械エネルギ
ー変換素子に圧縮力を与えた状態で該前後の金属ブロッ
クを締結部材により締結することを特徴とする振動子の
組立方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3067040A JP2965732B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 振動子の組立方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3067040A JP2965732B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 振動子の組立方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04304173A JPH04304173A (ja) | 1992-10-27 |
| JP2965732B2 true JP2965732B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=13333344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3067040A Expired - Lifetime JP2965732B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 振動子の組立方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2965732B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0584775B1 (en) * | 1992-08-25 | 1997-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Production method of laminated piezoelectric device and polarization method thereof and vibration wave driven motor |
| JP2803517B2 (ja) * | 1993-02-26 | 1998-09-24 | 株式会社村田製作所 | 電子部品の組立方法および組立装置 |
| EP2840806B1 (en) * | 2012-04-19 | 2018-02-28 | Olympus Corporation | Ultrasonic generator manufacturing method and ultrasonic generator assembly system |
| CN112743476A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-04 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种晶振振荡器安装专用工装夹具 |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3067040A patent/JP2965732B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04304173A (ja) | 1992-10-27 |
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