JP3016616B2 - 振動波装置 - Google Patents
振動波装置Info
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- JP3016616B2 JP3016616B2 JP3100124A JP10012491A JP3016616B2 JP 3016616 B2 JP3016616 B2 JP 3016616B2 JP 3100124 A JP3100124 A JP 3100124A JP 10012491 A JP10012491 A JP 10012491A JP 3016616 B2 JP3016616 B2 JP 3016616B2
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- Japan
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- vibration
- vibrator
- wave device
- piezoelectric element
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振動子に設けられた電
気−機械エネルギー変換素子に電気エネルギーを供給す
ることにより、振動子に円又は楕円運動を生じさせ、振
動子に接触させた接触体を相対移動させる振動波装置、
特にカメラ等の光学機器、プリンタ等の事務機器に好適
な振動波装置に関するものである。
気−機械エネルギー変換素子に電気エネルギーを供給す
ることにより、振動子に円又は楕円運動を生じさせ、振
動子に接触させた接触体を相対移動させる振動波装置、
特にカメラ等の光学機器、プリンタ等の事務機器に好適
な振動波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来振動波装置超音波モータとしては、
円環状の弾性体に曲げ振動を起こし、摩擦力によりレン
ズ駆動用移動体を駆動させるタイプのものが、カメラ用
ＡＦ機構などで、実用化されている。しかし、この従来
のタイプのものは、リング形状であるため、加圧機構を
含めたユニットとしては、比較的コスト高であり、中空
を要求されないモータ用としてはコスト上不利である。
そこで中実型で、加圧系などの構成が容易な、図２乃至
図４に示すようなタイプのモータが、近年提案された。
円環状の弾性体に曲げ振動を起こし、摩擦力によりレン
ズ駆動用移動体を駆動させるタイプのものが、カメラ用
ＡＦ機構などで、実用化されている。しかし、この従来
のタイプのものは、リング形状であるため、加圧機構を
含めたユニットとしては、比較的コスト高であり、中空
を要求されないモータ用としてはコスト上不利である。
そこで中実型で、加圧系などの構成が容易な、図２乃至
図４に示すようなタイプのモータが、近年提案された。
【０００３】ここで該提案にかかるモータについて図２
乃至図４を用いて簡単に説明する。図２は棒状の超音波
モータの振動子斜視図、図３は、モータ構成図を示す縦
断面図である。
乃至図４を用いて簡単に説明する。図２は棒状の超音波
モータの振動子斜視図、図３は、モータ構成図を示す縦
断面図である。
【０００４】電気−機械エネルギー変換素子（以下ＰＺ
Ｔと称す）ａ1 ，ａ2 により振動子は図４に示すような
１次曲げの振動を発生する。ＰＺＴａ1 とＰＺＴａ2 と
は位置的に９０°の位相差を有し、ＰＺＴａ1 及びａ2
は夫々２枚の圧電素子板（直径部分を境にして異なる極
性に分極処理されている）により構成されている。Ｃは
上部が細い円柱形状を有するボルトで、真鍮、ステンレ
ス等減衰の比較的小さい金属等でできた振動子構成部材
である前金属ブロックｂ1 および後金属ブロックｂ2 間
にＰＺＴａ1 ，ａ2 を挟持固定する。
Ｔと称す）ａ1 ，ａ2 により振動子は図４に示すような
１次曲げの振動を発生する。ＰＺＴａ1 とＰＺＴａ2 と
は位置的に９０°の位相差を有し、ＰＺＴａ1 及びａ2
は夫々２枚の圧電素子板（直径部分を境にして異なる極
性に分極処理されている）により構成されている。Ｃは
上部が細い円柱形状を有するボルトで、真鍮、ステンレ
ス等減衰の比較的小さい金属等でできた振動子構成部材
である前金属ブロックｂ1 および後金属ブロックｂ2 間
にＰＺＴａ1 ，ａ2 を挟持固定する。
【０００５】また円柱部Ｃ−１の形状は振動子固定部材
ｇと結合する上部付近にて振動子振動時変位が小さくな
るような寸法にて決定する。移動体ｄはベアリングｅを
介してバネケースｆ内のコイルバネｋのバネ力が付与さ
れ振動子の上面に加圧接触している。
ｇと結合する上部付近にて振動子振動時変位が小さくな
るような寸法にて決定する。移動体ｄはベアリングｅを
介してバネケースｆ内のコイルバネｋのバネ力が付与さ
れ振動子の上面に加圧接触している。
【０００６】ところでＰＺＴａ1 ，ａ2 にて発生する１
次曲げモードはθ方向（軸心と直交する平面における角
度）に９０°位置的位相差を持った方向に２種、かつ時
間的に９０°ずれて励振されるため、移動体との接触部
Ａ点（図４図示）は楕円運動を行う。その運動方向は振
動子の形状により決まり、Ｚ軸に対し角度α傾いた面内
を楕円運動する。このとき加圧接触している接触体とし
ての移動体は摩擦駆動される。
次曲げモードはθ方向（軸心と直交する平面における角
度）に９０°位置的位相差を持った方向に２種、かつ時
間的に９０°ずれて励振されるため、移動体との接触部
Ａ点（図４図示）は楕円運動を行う。その運動方向は振
動子の形状により決まり、Ｚ軸に対し角度α傾いた面内
を楕円運動する。このとき加圧接触している接触体とし
ての移動体は摩擦駆動される。
【０００７】このような超音波モータに於て、励起する
屈曲振動の数に応じた種類の交流電圧が必要となる。
屈曲振動の数に応じた種類の交流電圧が必要となる。
【０００８】また、この交流電圧は駆動回路の簡便性か
ら同一電圧振幅であることが望ましく、従来の円環型超
音波モータでも同様にしている。しかし、棒状超音波モ
ータにおいてはＡ相、Ｂ相圧電素子ａ1 ，ａ2 による２
組の屈曲振動を同一電圧で駆動すると、各振動の振幅が
異なり、振動子周上で形の異なる楕円運動となってしま
うことがわかった。この様子を図５に示す。２組の屈曲
振動は図３におけるＰＺＴａ1 ，ａ2 で励振される。こ
のとき各振動振幅が異なっていると、図５に示したよう
に、周上で均一な円運動はしない。ここで、各楕円は変
位軌跡であり、ＰＺＴａ1 により励振される振幅が、Ｐ
ＺＴａ2 により励振される振幅より小さいとき、図のよ
うになる。このとき、点Ｂでの周方向速度は点Ｃでの値
より大きく、移動体は振動子の振動が一周期する間に異
なる送り速度で駆動される。
ら同一電圧振幅であることが望ましく、従来の円環型超
音波モータでも同様にしている。しかし、棒状超音波モ
ータにおいてはＡ相、Ｂ相圧電素子ａ1 ，ａ2 による２
組の屈曲振動を同一電圧で駆動すると、各振動の振幅が
異なり、振動子周上で形の異なる楕円運動となってしま
うことがわかった。この様子を図５に示す。２組の屈曲
振動は図３におけるＰＺＴａ1 ，ａ2 で励振される。こ
のとき各振動振幅が異なっていると、図５に示したよう
に、周上で均一な円運動はしない。ここで、各楕円は変
位軌跡であり、ＰＺＴａ1 により励振される振幅が、Ｐ
ＺＴａ2 により励振される振幅より小さいとき、図のよ
うになる。このとき、点Ｂでの周方向速度は点Ｃでの値
より大きく、移動体は振動子の振動が一周期する間に異
なる送り速度で駆動される。
【０００９】一方移動体はそれ自身のもつ慣性質量によ
りある一定の速度で回転するから、この速度差に追従せ
ずスリップし、これが摺動損となり、モータ効率を低下
させる。
りある一定の速度で回転するから、この速度差に追従せ
ずスリップし、これが摺動損となり、モータ効率を低下
させる。
【００１０】一般に超音波モータの駆動回路の一方の相
（例えばＡ相）の等価回路は、例えば移動体との接触部
の振動速度を基準とすると、図６のように示される。こ
こで、ｃｄは使用しているＰＺＴの静電容量、Ａは力係
数、Ｃｍは等価減衰定数（負荷出力も含む）、ｋは等価
バネ定数、ｎは等価質量である。
（例えばＡ相）の等価回路は、例えば移動体との接触部
の振動速度を基準とすると、図６のように示される。こ
こで、ｃｄは使用しているＰＺＴの静電容量、Ａは力係
数、Ｃｍは等価減衰定数（負荷出力も含む）、ｋは等価
バネ定数、ｎは等価質量である。
【００１１】すなわち、振動子の駆動回路の一方の相の
圧電素子の入力端子に電圧Ｖｅicost を印加したとき、
両相（２つの屈曲モード）にて発生する速度Ｖｅiwt が
等しくなるためには、これらの定数が相等しくなればよ
い。
圧電素子の入力端子に電圧Ｖｅicost を印加したとき、
両相（２つの屈曲モード）にて発生する速度Ｖｅiwt が
等しくなるためには、これらの定数が相等しくなればよ
い。
【００１２】ｃｄはＰＺＴの誘電率形状等で決定され
る。したがってｃｄを等しくするためには材質形状を一
致させればよい。この条件は一般に満足されており従来
例においても図４に示すようにＰＺＴａ1 用に０．５ｍ
ｍ厚のものを２枚、ＰＺＴａ2用に同厚、同形状のＰＺ
Ｔを２枚使用しておりこの条件は満足されておりバラツ
キも小さい。
る。したがってｃｄを等しくするためには材質形状を一
致させればよい。この条件は一般に満足されており従来
例においても図４に示すようにＰＺＴａ1 用に０．５ｍ
ｍ厚のものを２枚、ＰＺＴａ2用に同厚、同形状のＰＺ
Ｔを２枚使用しておりこの条件は満足されておりバラツ
キも小さい。
【００１３】又Ｃm ，ｋ，ｍ等は軸対称形状を有する振
動子に同形の屈曲振動を利用しているためＰＺＴａ 1 と
ＰＺＴａ 2 の間で一致している。
動子に同形の屈曲振動を利用しているためＰＺＴａ 1 と
ＰＺＴａ 2 の間で一致している。
【００１４】したがって２相間の速度つまり変位（周波
数が等しいため）を不一致としているのは力係数Ａが異
っているからである。また、力係数Ａは振動速度と電流
の比で与えられるため、これが異なっているからと考え
られる。
数が等しいため）を不一致としているのは力係数Ａが異
っているからである。また、力係数Ａは振動速度と電流
の比で与えられるため、これが異なっているからと考え
られる。
【００１５】一方、電流はＰＺＴの材質形状、歪で決定
されるが、ＰＺＴの静電容量ｃｄを等しくするため材
質、形状等は同一としてあるため両ＰＺＴに流れる電流
の違いは歪が異っているためと考えられる。つまり、図
５に示すθａ1 方向θａ2 方向に等しい振動変位を得た
ときのＰＺＴａ1 群，ａ2 群に生じる歪みが異っている
からである。
されるが、ＰＺＴの静電容量ｃｄを等しくするため材
質、形状等は同一としてあるため両ＰＺＴに流れる電流
の違いは歪が異っているためと考えられる。つまり、図
５に示すθａ1 方向θａ2 方向に等しい振動変位を得た
ときのＰＺＴａ1 群，ａ2 群に生じる歪みが異っている
からである。
【００１６】ところで、図１２に示す両端面（ｔ１面，
ｔ２面）駆動型の棒状超音波モーターでは、両端面での
振動速度を等しくするため、一般に長さ方向（軸方向）
の中央面を境に対称形状で作成される。
ｔ２面）駆動型の棒状超音波モーターでは、両端面での
振動速度を等しくするため、一般に長さ方向（軸方向）
の中央面を境に対称形状で作成される。
【００１７】しかし、これを一端面でのみ（例えばｔ１
面）駆動するタイプの棒状超音波モーターに於ては駆動
面側の振幅のみ大きくすることが望ましい。
面）駆動するタイプの棒状超音波モーターに於ては駆動
面側の振幅のみ大きくすることが望ましい。
【００１８】この理由は、駆動部以外の振動振幅を小さ
くし、その結果振動子内部に発生する歪を小さくするこ
とで、振動子内部のエネルギー損を小さくすることがで
きるからである。かような事実に着目して本出願人は、
駆動面近傍にくびれを設ける発明を提案した。これを実
施した振動子を図１３に示す。
くし、その結果振動子内部に発生する歪を小さくするこ
とで、振動子内部のエネルギー損を小さくすることがで
きるからである。かような事実に着目して本出願人は、
駆動面近傍にくびれを設ける発明を提案した。これを実
施した振動子を図１３に示す。
【００１９】そして、この振動子についてＡ相圧電素子
ａ1 を駆動したときのアドミタンス、Ｂ相圧電素子ａ2
を駆動したときのアドミタンスを重ねたものを図８に示
す。これよりこの図から理解されるように、この振動子
の場合では、共振点ＦでのアドミタンスＹがＡ相圧電素
子ａ1 駆動時の方がかなり大きくなっている。
ａ1 を駆動したときのアドミタンス、Ｂ相圧電素子ａ2
を駆動したときのアドミタンスを重ねたものを図８に示
す。これよりこの図から理解されるように、この振動子
の場合では、共振点ＦでのアドミタンスＹがＡ相圧電素
子ａ1 駆動時の方がかなり大きくなっている。
【００２０】ところでアドミタンスＹは角周波数をω、
とすると前述の記号を使用して、
とすると前述の記号を使用して、
【００２１】
【数１】
【００２２】共振時においては括弧中の虚数部は零とな
るから、Ｙ＝Ａ2 ／Ｃm 即ちＹは力係数の２乗に比例す
ることになる。
るから、Ｙ＝Ａ2 ／Ｃm 即ちＹは力係数の２乗に比例す
ることになる。
【００２３】したがって、前述より図１３に示す振動子
においてはＡ相圧電素子ａ1 、Ｂ相圧電素子ａ2 群に生
ずる駆動用屈曲振動発生時の歪が大きく異っていること
が予測される。そこで、実際に、この振動子に生じてい
る歪をＦＥＭを用いて計算した結果を図１４に示す。
においてはＡ相圧電素子ａ1 、Ｂ相圧電素子ａ2 群に生
ずる駆動用屈曲振動発生時の歪が大きく異っていること
が予測される。そこで、実際に、この振動子に生じてい
る歪をＦＥＭを用いて計算した結果を図１４に示す。
【００２４】この結果から、Ｂ相圧電素子ａ2 群に生じ
る歪は、Ａ相圧電素子ａ1 群に生じる歪よりかなり小さ
くなっていることが理解される。
る歪は、Ａ相圧電素子ａ1 群に生じる歪よりかなり小さ
くなっていることが理解される。
【００２５】すなわち図１４において、Ａ相圧電素子ａ
1 における歪は、Ｂ相圧電素子ａ2の歪より大きいの
で、同レベルの電圧を両Ａ，Ｂ相に印加しても、Ａ相圧
電素子ａ1 にはより大きい電流が流れることになり、結
果として屈曲振動の振幅に差が生じることになる。
1 における歪は、Ｂ相圧電素子ａ2の歪より大きいの
で、同レベルの電圧を両Ａ，Ｂ相に印加しても、Ａ相圧
電素子ａ1 にはより大きい電流が流れることになり、結
果として屈曲振動の振幅に差が生じることになる。
【００２６】
【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、２相の圧電素子を同電圧で駆動する際に、
２つの屈曲振動の振幅が異なることにある。
する課題は、２相の圧電素子を同電圧で駆動する際に、
２つの屈曲振動の振幅が異なることにある。
【００２７】本発明は、このような問題を解決し、２相
の圧電素子に同電圧の駆動信号を供給して、同じ振幅の
屈曲振動を形成することができる超音波モータを提供す
ることを目的とする。
の圧電素子に同電圧の駆動信号を供給して、同じ振幅の
屈曲振動を形成することができる超音波モータを提供す
ることを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を実現する
ための構成は、第１の棒状弾性体と前記第１の棒状弾性
体とは異なる形状の第２の弾性体との間に、複数の電気
−機械エネルギー変換素子を挟持してなる振動子と、前
記電気−機械エネルギー変換素子に駆動信号を印加する
ことにより、前記振動子の異なる２つの平面内に同形で
異なる方向の屈曲振動を時間的位相差を有して励起し、
合成振動によって接触する接触体を相対移動させる振動
波装置において、前記複数の電気−機械エネルギー変換
素子を、各電気−機械エネルギー変換素子に生じる歪み
の総和を略同じとする位置に配置したことを特徴とす
る。
ための構成は、第１の棒状弾性体と前記第１の棒状弾性
体とは異なる形状の第２の弾性体との間に、複数の電気
−機械エネルギー変換素子を挟持してなる振動子と、前
記電気−機械エネルギー変換素子に駆動信号を印加する
ことにより、前記振動子の異なる２つの平面内に同形で
異なる方向の屈曲振動を時間的位相差を有して励起し、
合成振動によって接触する接触体を相対移動させる振動
波装置において、前記複数の電気−機械エネルギー変換
素子を、各電気−機械エネルギー変換素子に生じる歪み
の総和を略同じとする位置に配置したことを特徴とす
る。
【００２９】
【作用】屈曲振動により例えば２相の圧電素子等の電気
−機械エネルギー変換素子に生じる歪みは等しくなるの
で、同電圧の駆動信号を両方の電気−機械エネルギー変
換素子に印加すると、両電気−機械エネルギー変換素子
により励起される屈曲振動が同じ振幅となり、移動体を
効率よく摩擦駆動することができる。
−機械エネルギー変換素子に生じる歪みは等しくなるの
で、同電圧の駆動信号を両方の電気−機械エネルギー変
換素子に印加すると、両電気−機械エネルギー変換素子
により励起される屈曲振動が同じ振幅となり、移動体を
効率よく摩擦駆動することができる。
【００３０】
【実施例】第１実施例 図１は本発明による振動波装置としての超音波モータの
第１実施例を示し、振動子と、その振動モードとの関係
を示している。
第１実施例を示し、振動子と、その振動モードとの関係
を示している。
【００３１】本実施例は、振動子の前部に周溝ｂ1 −１
を形成し、この周溝ｂ1 −１での振動振幅を大きくして
これより前方の部分を大きく変位させるようにした振動
子に適用したものである。したがって、振動子の周溝ｂ
1 −１よりも後方に形成される駆動時の振動子の歪（ε
ｚ）は、周溝部に形成される歪よりも小さい。
を形成し、この周溝ｂ1 −１での振動振幅を大きくして
これより前方の部分を大きく変位させるようにした振動
子に適用したものである。したがって、振動子の周溝ｂ
1 −１よりも後方に形成される駆動時の振動子の歪（ε
ｚ）は、周溝部に形成される歪よりも小さい。
【００３２】ここで、振動子を構成するＡ相圧電素子ａ
1 （２枚の圧電素子板より構成）と、Ｂ相圧電素子ａ2
（２枚の圧電素子板より構成）との屈曲振動の歪の総和
が等しければ、同じ大きさの電圧を印加した場合に等し
い振幅の屈曲振動が得られることから、本実施例では、
歪曲線のピーク（最大の歪みを生じる部位）を境にして
その両側にＡ相圧電素子ａ1 とＢ相圧電素子ａ2 とを配
置している。
1 （２枚の圧電素子板より構成）と、Ｂ相圧電素子ａ2
（２枚の圧電素子板より構成）との屈曲振動の歪の総和
が等しければ、同じ大きさの電圧を印加した場合に等し
い振幅の屈曲振動が得られることから、本実施例では、
歪曲線のピーク（最大の歪みを生じる部位）を境にして
その両側にＡ相圧電素子ａ1 とＢ相圧電素子ａ2 とを配
置している。
【００３３】屈曲振動を得るためのＰＺＴ各群は図１２
〜１４に示したように離れて配置されている必要はな
い。むしろ図３，４に示すように各群は、近接している
方が製造上有利である。この理由は、図１２〜１４に示
した中金属ブロックｂ3 が、不要となることの他に、近
接しているため、各群の境界面における電極を共有化で
きること、各群のＰＺＴの電極位相をあらかじめ所望の
位置関係にして組み立てることができることが挙げら
れ、この場合必要であれば金属ブロックｂ1 ，ｂ2をボ
ルト締めにて結合する前に接合して形成しておくことも
可能である。
〜１４に示したように離れて配置されている必要はな
い。むしろ図３，４に示すように各群は、近接している
方が製造上有利である。この理由は、図１２〜１４に示
した中金属ブロックｂ3 が、不要となることの他に、近
接しているため、各群の境界面における電極を共有化で
きること、各群のＰＺＴの電極位相をあらかじめ所望の
位置関係にして組み立てることができることが挙げら
れ、この場合必要であれば金属ブロックｂ1 ，ｂ2をボ
ルト締めにて結合する前に接合して形成しておくことも
可能である。
【００３４】このタイプの振動子について、これまで、
述べてきた条件を調べると、図４に示した振動子の歪分
布は図７に示すようなものであった。このときＢ相圧電
素子ａ2 はＡ相圧電素子ａ1 に比べ歪の大きい位置に配
されており、Ｂ相圧電素子ａ2 駆動時のアドミタンス
は、Ａ相圧電素子ａ1 駆動時のアドミタンスと比べ、常
に大きかった。本実施例はこれを是正するためにＡ相、
Ｂ相圧電素子ａ1 ，ａ2の境界面であるＥを歪分布の極
大点Ｄに移動したもので、後金属ブロックｂ2 を短く前
金属ブロックｂ1 を長くしている。
述べてきた条件を調べると、図４に示した振動子の歪分
布は図７に示すようなものであった。このときＢ相圧電
素子ａ2 はＡ相圧電素子ａ1 に比べ歪の大きい位置に配
されており、Ｂ相圧電素子ａ2 駆動時のアドミタンス
は、Ａ相圧電素子ａ1 駆動時のアドミタンスと比べ、常
に大きかった。本実施例はこれを是正するためにＡ相、
Ｂ相圧電素子ａ1 ，ａ2の境界面であるＥを歪分布の極
大点Ｄに移動したもので、後金属ブロックｂ2 を短く前
金属ブロックｂ1 を長くしている。
【００３５】図９に示す実施例は、図１に示す実施例と
同様に２次の曲げモーメントを利用した振動子の極大値
位置と、Ａ相圧電素子ａ1 とＢ相圧電素子ａ2 との境界
面の一致を図ったもので、図１に示す実施例に比べて歪
の曲大値位置が振動子の後端側に形成されている。
同様に２次の曲げモーメントを利用した振動子の極大値
位置と、Ａ相圧電素子ａ1 とＢ相圧電素子ａ2 との境界
面の一致を図ったもので、図１に示す実施例に比べて歪
の曲大値位置が振動子の後端側に形成されている。
【００３６】図１０に示す実施例は、上記した図１、図
９に示した各実施例とは逆に、その極小値位置と、Ａ相
圧電素子ａ1 とＢ相圧電素子ａ2 との境界面を一致させ
ている。本実施例の場合、振動子に一定振幅を得るため
の前後の金属ブロックｂ 2 ，ｂ 1 と圧電素子ａ 1 ，ａ 2
の境界面、圧電素子間の境界面に生じる歪も小さく、こ
こでの機械的損失が減るためモータ効率は向上する。
９に示した各実施例とは逆に、その極小値位置と、Ａ相
圧電素子ａ1 とＢ相圧電素子ａ2 との境界面を一致させ
ている。本実施例の場合、振動子に一定振幅を得るため
の前後の金属ブロックｂ 2 ，ｂ 1 と圧電素子ａ 1 ，ａ 2
の境界面、圧電素子間の境界面に生じる歪も小さく、こ
こでの機械的損失が減るためモータ効率は向上する。
【００３７】第２実施例 図１５は本発明の第２実施例を示す。
【００３８】本実施例は、図１３、図１４に示す振動子
と同様に、前金属ブロックｂ1 と中金属ブロックｂ３と
の間にＡ相圧電素子ａ1 、中金属ブロックｂ３と後金属
ブロックｂ2 との間にＢ相圧電素子ａ2 を配置したもの
で、振動子に形成される歪の極大位置から前後方向の等
位置にＡ相圧電素子ａ1 とＢ相圧電素子ａ2 を配置して
いる。この両位置での歪は等しく、したがって、Ａ、Ｂ
相圧電素子ａ1 ，ａ2により励起される曲げ振動の振幅
は等しくなる。
と同様に、前金属ブロックｂ1 と中金属ブロックｂ３と
の間にＡ相圧電素子ａ1 、中金属ブロックｂ３と後金属
ブロックｂ2 との間にＢ相圧電素子ａ2 を配置したもの
で、振動子に形成される歪の極大位置から前後方向の等
位置にＡ相圧電素子ａ1 とＢ相圧電素子ａ2 を配置して
いる。この両位置での歪は等しく、したがって、Ａ、Ｂ
相圧電素子ａ1 ，ａ2により励起される曲げ振動の振幅
は等しくなる。
【００３９】図１６にＡ相圧電素子ａ1 とＢ相圧電素子
ａ2 の駆動時におけるアドミタンスを示す。この場合、
両者のアドミタンスは略一致し、Ａ相圧電素子ａ1 及び
Ｂ相圧電素子ａ2 を同一電圧で駆動したときの振動子上
の各点での振動変位軌跡は正円となり、移動体と振動体
間の摺動損は減少し、モータ効率は向上した。
ａ2 の駆動時におけるアドミタンスを示す。この場合、
両者のアドミタンスは略一致し、Ａ相圧電素子ａ1 及び
Ｂ相圧電素子ａ2 を同一電圧で駆動したときの振動子上
の各点での振動変位軌跡は正円となり、移動体と振動体
間の摺動損は減少し、モータ効率は向上した。
【００４０】第３実施例 図１７は第３実施例を示す。
【００４１】上記の各実施例は、１つの屈曲振動を励起
するための電気−機械エネルギー変換素子を２枚１組１
体として考えてきたが、各々を分けて配置しても同様の
効果が得られる。すなわち、圧電素子板ａ1 −１とａ1
−２で１つの屈曲振動、圧電素子板ａ2 −１とａ2 −２
で１つの屈曲振動を励起するとすれば、これらの４枚の
圧電素子板を図１７に示す構成で、歪分布がほぼ直線的
に変化する部分に配置すれば、圧電素子板ａ1 −１での
歪大、ａ1 −２での歪小より、１相あたり、つまり両者
の歪の和はもう一相つまり圧電素子板ａ2 −１，ａ2 −
２での歪の総和と略等しくなる。
するための電気−機械エネルギー変換素子を２枚１組１
体として考えてきたが、各々を分けて配置しても同様の
効果が得られる。すなわち、圧電素子板ａ1 −１とａ1
−２で１つの屈曲振動、圧電素子板ａ2 −１とａ2 −２
で１つの屈曲振動を励起するとすれば、これらの４枚の
圧電素子板を図１７に示す構成で、歪分布がほぼ直線的
に変化する部分に配置すれば、圧電素子板ａ1 −１での
歪大、ａ1 −２での歪小より、１相あたり、つまり両者
の歪の和はもう一相つまり圧電素子板ａ2 −１，ａ2 −
２での歪の総和と略等しくなる。
【００４２】図１１は本発明の棒状超音波モータを駆動
用に利用した駆動装置を示している。ｉは、出力取り出
しギアで、移動体ｄと、防止用のブチルゴムｏを介して
結合されている。そして連結ギアｊには、エンコーダス
リット板ｋとフォトカプラｍが取り付けられ回転位置を
検出している。
用に利用した駆動装置を示している。ｉは、出力取り出
しギアで、移動体ｄと、防止用のブチルゴムｏを介して
結合されている。そして連結ギアｊには、エンコーダス
リット板ｋとフォトカプラｍが取り付けられ回転位置を
検出している。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動波装置を駆動するために必要とする時間的位相の異な
る複数の駆動信号の電圧を等しくすることができ、振動
波装置を効率よく、しかも駆動回路も簡素化することが
できる。
動波装置を駆動するために必要とする時間的位相の異な
る複数の駆動信号の電圧を等しくすることができ、振動
波装置を効率よく、しかも駆動回路も簡素化することが
できる。
【図１】本発明による振動波装置を適用した超音波モー
タの第１実施例を示す図。
タの第１実施例を示す図。
【図２】超音波モータの外観斜視図
【図３】超音波モータの断面図
【図４】超音波モータの屈曲振動の状態を示す図。
【図５】振動子の振動変位軌跡を示す図。
【図６】振動子の等価回路を示す図。
【図７】従来の振動子の歪み分布と圧電素子との位置関
係を示す図。
係を示す図。
【図８】振動特性を示す図。
【図９】第１実施例の変形例を示す図。
【図１０】第１実施例の変形例を示す図。
【図１１】超音波モータを駆動源とした駆動装置の概略
図。
図。
【図１２】従来の振動子の概略図。
【図１３】従来の振動子の概略図。
【図１４】図１３の振動子の歪み分布と圧電素子との位
置関係を示す図。
置関係を示す図。
【図１５】第２実施例を示す振動子の歪み分布と圧電素
子との位置関係を示す図。
子との位置関係を示す図。
【図１６】図１５の振動子の振動特性を示す図。
【図１７】第３実施例を示す振動子の歪み分布と圧電素
子との位置関係を示す図。
子との位置関係を示す図。
ａ1 ，ａ2 …圧電素子（ＰＺＴ） ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 …金属ブロック ｃ…ボルト ｄ…移動体 ｆ…バネケース ｇ…振動子固定部材 ｈ…コイルバネ ｉ…出力取り出しギア ｊ…連結ギア ｋ…エンコーダスリット板 ｍ…フォトカップ
ラ ｎ…ボールベアリング ｏ…ブチルゴム
ラ ｎ…ボールベアリング ｏ…ブチルゴム
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の棒状弾性体と前記第１の棒状弾性
体とは異なる形状の第２の弾性体との間に、複数の電気
−機械エネルギー変換素子を挟持してなる振動子と、前
記電気−機械エネルギー変換素子に駆動信号を印加する
ことにより、前記振動子の異なる２つの平面内に同形で
異なる方向の屈曲振動を時間的位相差を有して励起し、
合成振動によって接触する接触体を相対移動させる振動
波装置において、 前記複数の 電気−機械エネルギー変換素子を、各電気−
機械エネルギー変換素子に生じる歪みの総和を略同じと
する位置に配置したことを特徴とする振動波装置。 - 【請求項２】 前記複数の電気−機械エネルギー変換素
子は、屈曲振動により生じる振動子歪み分布の極大また
は極小位置を境界面として配置したことを特徴とする請
求項１記載の振動波装置。 - 【請求項３】 前記接触体と接触する第１の棒状弾性体
には振動振幅拡大のための小径部を中間位置に設けたこ
とを特徴とする請求項１または２記載の振動波装置。 - 【請求項４】 前記接触体を移動体とし、前記移動体の
移動により駆動される被駆動機構を有することを特徴と
する請求項１、２または３記載の振動波装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3100124A JP3016616B2 (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 振動波装置 |
| DE69130751T DE69130751T2 (de) | 1990-08-03 | 1991-07-31 | Vibrationsangetriebener Motor |
| EP91307011A EP0469883B1 (en) | 1990-08-03 | 1991-07-31 | Vibration driven motor |
| KR1019910013437A KR920005428A (ko) | 1990-05-01 | 1991-08-02 | 진동 피구동모터 |
| KR2019950000899U KR960003266Y1 (ko) | 1990-08-03 | 1995-01-23 | 진동피구동모터 및 이를 이용한 진동장치 및 시스템 |
| US08/403,574 US5726515A (en) | 1990-08-03 | 1995-03-14 | Vibration driven motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3100124A JP3016616B2 (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 振動波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04331483A JPH04331483A (ja) | 1992-11-19 |
| JP3016616B2 true JP3016616B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=14265585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3100124A Expired - Lifetime JP3016616B2 (ja) | 1990-05-01 | 1991-05-01 | 振動波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3016616B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-01 JP JP3100124A patent/JP3016616B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04331483A (ja) | 1992-11-19 |
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