JP3607714B2 - Manufacturing method of ultrasonic vibrator - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、超音波振動子の製造方法、より詳しくは、積層型の電気ー機械エネルギー変換素子に交流信号を印加することで振動を発生させる超音波振動子を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして超音波モータが注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータに比べて以下のような利点を有している。
(1) ギヤーを用いることなく低速高推力が得られる。
(2) 保持力が大きい。
(3) ストロークが長く、高分解能である。
(4) 静粛性に富んでいる。
(5) 磁気的ノイズを発生せず、また該ノイズの影響を受けることもない。
【0003】
このような種々の利点を有する超音波モータは、その駆動方法により回転型とリニア型に大別することができる。これらの内のリニア型の超音波モータに関して、本出願人は以前に圧電素子の圧電縦効果に着目して、電気−機械変換効率が高くしかも低電圧で駆動できる超音波リニアモータを提案している。このリニアモータは、楕円振動を励振する超音波振動子により、該超音波振動子に圧接した被駆動部材を駆動するものである。
【0004】
このリニアモータに用いる超音波振動子の斜視図を図16に示す。この超音波振動子51は、その振動の発生源として複数の積層型圧電素子4を有していて、図には2つの積層型圧電素子4を有する超音波振動子51を示している。これら2つの積層型圧電素子4の間に保持用弾性体53を挟持するとともに、その両側を保持用弾性体53により挟み込まれている。なお、該各々の積層型圧電素子4の両端部は、保持用弾性体53に対して付き当てで接合保持されている。そして、これらを基本弾性体52上に載置して各部材を接合することにより超音波振動子51が構成されている。
【0005】
そして上述の構成において、上記積層型圧電素子4に交流信号を印加することにより、該積層型圧電素子4に縦振動および屈曲振動を発生させ、これらの振動を弾性体により増幅するとともに合成して、該弾性体の端面に超音波楕円振動を起こす。このような楕円振動の振幅が最大に励振される弾性体の端面に摺動部材55を接合し、この摺動部材55を介して図示しない被駆動部材を押圧している。このようにして、超音波振動子51に対して被駆動部材が相対的に移動するリニアモータを構成している。
【0006】
このような超音波振動子51では、駆動時に過大な引張力が積層型圧電素子4にかかって同圧電素子4が破壊されるのを防止するために、駆動中も常に圧縮応力がかかっている状態に積層型圧電素子4を保つことが必要である。
【0007】
本出願人は先の出願において、保持用弾性体53を基本弾性体52にネジ54および接着剤により接合する方法を提案している。しかしこの接合方法で製造された超音波振動子51の構造では、積層型圧電素子4に十分な圧縮応力を印加することは難しかった。このため、超音波振動子51の駆動時に、縦振動の共振周波数に対応する交番電圧を印加すると同時に、積層型圧電素子4を伸長させるためのDCバイアス電圧を印加し、見掛け上積層型圧電素子4に十分な圧縮応力を印加することが必要であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の超音波リニアモータは、常にDC電圧を印加する必要があるため、高湿度時に積層型圧電素子が絶縁破壊する可能性があり、耐久性および信頼性において問題があった。しかも駆動回路が複雑になり、特にカメラ等への搭載を考慮した場合に、回路スペースやコスト面等の問題点もあった。
【0009】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、耐久性および信頼性が高い超音波振動子の製造方法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による第1の超音波振動子の製造方法は、2つの弾性体と、この2つの弾性体の第1の面に配置され、交流信号が印加されることにより該弾性体を振動させる2つの積層型の電気ー機械エネルギー変換素子と、この2つの積層型の電気ー機械エネルギー変換素子間に配置されると共に、該積層型の電気ー機械エネルギー変換素子に挟まれる補助弾性体とを有し、上記2つの弾性体により上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子および補助弾性体を挟持し、上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子を微小長さ圧縮した状態にて上記2つの弾性体を接着あるいは溶接により一体化することを特徴とする。
また、本発明による第2の超音波振動子の製造方法は、上端中央部に凸部を有する弾性体と、この弾性体の凸部の側部に配置され、交流信号が印加されることにより該弾性体を振動させる2つの積層型の電気ー機械エネルギー変換素子と、上記弾性体の凸部と共に上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子を挟持する補助弾性体とを有し、上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子および上記補助弾性体を上記弾性体の凸部に対して押圧部材にて押し付けて、上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子を微小長さ圧縮した状態にして、上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子、上記補助弾性体および上記弾性体を接着固定することを特徴とする。
さらに、本発明による第3の超音波振動子の製造方法は、上記第2の超音波振動子の製造方法において、上記補助弾性体は角部に傾斜面を有し、上記押圧部材は上記補助弾性体の傾斜面に対応する斜面を有し、上記補助弾性体の傾斜面に対して当該押圧部材の斜面を押し付けることを特徴とする。
【0011】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1ないし図6は、本発明の第1実施例を示したものである。
図1に示すように、超音波振動子1の弾性体は、直方体形状のベース5と、これを両側から挟み込む2つの共振体6とから構成される。この共振体6は、直方体形状の共振体本体6aから超音波振動子1の側部となる側の上部に凸部6bを突設していて、これらにより上記ベース5に対向する側の上部に切欠部6cを構成している。この切欠部6cの形状は、後述する積層型圧電素子4を押圧して組み立てたときの大きさににほぼ相当する形状であり、その長さは該積層型圧電素子4の長さlpよりも微小長さΔlだけ短いものである。
【0012】
上記の各部材を、図2に示すように組み合わせる。すなわち、共振体6の切欠部6cに電気−機械エネルギー変換素子である積層型圧電素子4を載置し、ベース5に対して両側から挟み込んで圧着力をかけるとともに、上下方向にも圧着力をかける。このとき、積層型圧電素子4の長さと共振体6の切欠部6cの長さの差異Δlにより、積層型圧電素子4がΔlだけ圧縮された状態となる。この圧着力を印加したままの状態で、図3に示すように、レーザ光により共振体6とベース5とをスポット溶接してスポット溶接部7を形成する。するとこのレーザ溶接によるスポット溶接部7は、図4の断面図に示すように深い溶け込みとなり、ベース5と2つの共振体6は一体化してほぼ連続した1つの部材となる。
【0013】
このとき、上記共振体6の凸部6bと、上記ベース5の上部5bとで、圧電素子4を圧縮保持する補助弾性体である保持用弾性体を構成する。そして、ベース5の残りの下部5aおよび共振体本体6aとで基体となる弾性体である基本弾性体を構成する。
そして、上述のようにスポット溶接を行った後は、圧着力を開放すれば、図5に示すような超音波振動子1を得ることができる。
【0014】
こうして、圧縮応力が積層型圧電体に常に印加されている超音波振動子を構成することができる。また、この圧縮応力は、各部材の寸法を調整することにより、容易に制御され得るという利点を有する。
【0015】
このような第1実施例によれば、積層型圧電素子には、停止時,駆動時とも圧縮応力が常に印加されているため、駆動にはAC電圧の印加だけでよくDCバイアス電圧を必要とせず、圧電素子の絶縁破壊等が生じにくい。そして、溶接により各弾性体の接合を行ったため全体が一体化してほぼ均一となり、縦振動と屈曲振動の共振周波数の不一致が生じることはない。こうして、耐久性および信頼性が高い超音波振動子とすることができる。
【0016】
なお、この第1実施例に示したものとは異なる形状に分割した弾性体により、上記と同様の超音波振動子を構成することも可能である。例えば、図6に示すように、曲げ応力が0となる線の近傍で分割することも、このような他の分割手段の一例である。すなわち、この共振体8は、上記第1実施例のベース5の下部5aを中央で縦半分に分割して、これらをそれぞれ上記2つの共振体6と一体に設けたものである。このような形状の共振体6と、上記ベース5の上部5aに相当する部材9と、積層型圧電素子4とを上述のように圧力をかけながら組み立てた後、レーザスポット溶接等で接合すれば良い。
【0017】
この図6に示した例によれば、上記の分割形状により、接合部に印加される剪断応力をより減少させることができるため、より高い信頼性を有する超音波振動子とすることができる。
【0018】
図7ないし図10は、本発明の第2実施例を示したものである。この第2実施例は、上記第1実施例とほぼ同様であるので、異なる部分のみを説明する。
図7に示すように、超音波振動子1の弾性体は、2つの共振体11a,11bと補助弾性体である保持用弾性部材12から構成される。2つの共振体11a,11bは、互いに接続する部分に雄雌の嵌合部を設けていて、共振体11aは凸部13aを、共振体11bは凹部13bを有している。またこれら共振体11a,11bには、上記第1実施例と同様に、積層型圧電素子4を嵌合するための切欠部14a,14bが設けられている。
【0019】
このような共振体11aの切欠部14aの長さlR2および共振体11bの切欠部14bの長さlR1は、積層型圧電素子4の長さlpおよび保持用弾性部材12の長さlbと、以下に示す関係がある。
【0020】
lR1+lR2−lb+2Δl=2lp
ここに△lは微小長さである。
【0021】
上記各部材の互いに接合する部分に、図8に示すように接着剤15を塗布し、その後図9に示すように上方、下方、両側方から圧着力を掛けて圧接する。このとき、2つの積層型圧電素子4の長さ2lpと、共振体11a,11bの切欠部14a,14bと保持用弾性部材12に挟まれた部分の長さlR1+lR2−lbとの差異2Δlにより、2つの積層型圧電素子4がそれぞれΔlだけ圧縮された状態となる。この圧着力を印加したままの状態で接着剤15を硬化させ、その後に圧着力を開放して、図10に示すような超音波振動子1を得る。
【0022】
なお、上記積層型圧電素子4は、フレキシブル性のある樹脂被覆をしたものを用いている。(このような積層型圧電素子は、例えば市販品の一例として、(株)トーキンのNLAシリーズが上げられる。)
このような第2実施例によれば、上記第1実施例とほぼ同様の効果を有するとともに、接着剤の硬化を例えば100℃以下のキュリー点より低い温度で行うことが可能であるため、圧電素子が加熱により消極,減極することがなく、品質が劣化することがないという利点を有している。
【0023】
図11ないし図15は、本発明の第3実施例を示したものである。この第3実施例は、上記第1,第2実施例とほぼ同様であるので、異なる部分についてのみ説明する。
図11に示すように、超音波振動子1の弾性体は、上端中央部に直方体形状の凸部21aを有する共振体21と、上記凸部21aとほぼ等しい高さを有し、角部に傾斜面22aを有する補助弾性体である2つの保持用弾性部材22とから構成される。
【0024】
上記の各部材に、図12に示すように接着剤15を塗布し、その後図13に示すように、上記保持用弾性部材22の傾斜面22aに対応する斜面23aを有する押圧部材23を用いて圧接するとともに、上方および下方からも圧着力を印加する。これにより保持用弾性部材22は、共振体21と積層型圧電素子4の両方に向かって押圧される。この押圧力により、積層型圧電素子4は圧縮される。この圧着力を印加したままの状態で接着剤を硬化し、その後圧着力を開放して、図14に示すような超音波振動子1を得る。
なお、この第3実施例の積層型圧電素子4は、上記第2実施例と同様にフレキシブルな樹脂で被覆されている。
【0025】
上記構成によれば、積層型圧電素子にかかる圧縮力は、押圧部材により印加する圧力を制御することによって、自在に制御することができる。
【0026】
このような第3実施例によれば、上記第1,第2実施例とほぼ同様の効果を有するとともに、同一の部品構成を用いて、積層型圧電素子に印加される初期圧着力を任意に変更できるという利点を有する。これにより、積層型圧電素子が有する特性のバラツキを補正して吸収することができ、超音波振動子としての特性を一定に保つことができる。すなわち、より均質性の高い超音波振動子とすることができる。
【0027】
またこの第3実施例においては、各部材の接合を接着によって行う構成を示したが、上記第1実施例のようにレーザ溶接によって接合を行うことも可能であることはいうまでもない。この場合に製造された振動子は、図15に示すような形状になる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、耐久性および信頼性が高い超音波振動子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の超音波振動子の各部材を分解して示す正面図。
【図2】上記第1実施例の超音波振動子の各部材に圧着力をかけている状態を示す正面図。
【図3】上記第1実施例の超音波振動子の各部材をレーザスポット溶接している状態を示す正面図。
【図4】上記第1実施例の共振体とベースをレーザスポット溶接した部分を示す断面図。
【図5】上記第1実施例の超音波振動子を示す斜視図。
【図6】上記第1実施例の超音波振動子の他の例を示す斜視図。
【図7】本発明の第2実施例の超音波振動子の各部材を分解して示す正面図。
【図8】上記第2実施例の超音波振動子の各部材に接着剤を塗布した状態を示す正面図。
【図9】上記第2実施例の超音波振動子の各部材に圧着力をかけて接合する状態を示す正面図。
【図10】上記第2実施例の超音波振動子を示す斜視図。
【図11】本発明の第3実施例の超音波振動子の各部材と、押圧部材とを分解して示す正面図。
【図12】上記第3実施例の超音波振動子の各部材に接着剤を塗布した状態を示す正面図。
【図13】上記第3実施例の超音波振動子の各部材に、押圧部材により圧着力をかけて接合する状態を示す正面図。
【図14】上記第3実施例の超音波振動子を示す斜視図。
【図15】上記第3実施例の各部材を、レーザスポット溶接により接合して構成した超音波振動子を示す斜視図。
【図16】従来例の超音波振動子を示す斜視図。
【符号の説明】
1…超音波振動子
4…積層型圧電素子(電気−機械エネルギー変換素子)
5…ベース
6,11a,11b,21…共振体
12,22…保持用弾性部材(補助弾性体)
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method of manufacturing the ultrasonic transducer, and more particularly, to a method of manufacturing the ultrasonic vibrator causes generating vibrations by applying an AC signal to the multilayer electric over mechanical energy conversion element.
[0002]
[Prior art]
In recent years, ultrasonic motors have attracted attention as new motors that replace electromagnetic motors. This ultrasonic motor has the following advantages over conventional electromagnetic motors.
(1) Low speed and high thrust can be obtained without using gears.
(2) Large holding force.
(3) Long stroke and high resolution.
(4) Rich in silence.
(5) Magnetic noise is not generated and is not affected by the noise.
[0003]
Such ultrasonic motors having various advantages can be roughly classified into a rotary type and a linear type depending on the driving method. With regard to the linear ultrasonic motor among these, the present applicant has previously focused on the piezoelectric longitudinal effect of the piezoelectric element and proposed an ultrasonic linear motor that has high electro-mechanical conversion efficiency and can be driven at a low voltage. Yes. In this linear motor, a driven member that is in pressure contact with the ultrasonic transducer is driven by an ultrasonic transducer that excites elliptical vibration.
[0004]
FIG. 16 shows a perspective view of an ultrasonic transducer used in this linear motor. The ultrasonic vibrator 51 has a plurality of laminated piezoelectric elements 4 as the vibration generation source, and the ultrasonic vibrator 51 having two laminated piezoelectric elements 4 is shown in the figure. The holding elastic body 53 is sandwiched between the two laminated piezoelectric elements 4, and both sides thereof are sandwiched between the holding elastic bodies 53. Note that both end portions of each of the multilayer piezoelectric elements 4 are bonded and held against the holding elastic body 53. And the ultrasonic transducer | vibrator 51 is comprised by mounting these on the basic elastic body 52 and joining each member.
[0005]
In the configuration described above, by applying an AC signal to the multilayer piezoelectric element 4, longitudinal vibration and bending vibration are generated in the multilayer piezoelectric element 4, and these vibrations are amplified and synthesized by an elastic body. Then, ultrasonic elliptical vibration is generated on the end face of the elastic body. A sliding member 55 is joined to the end face of the elastic body that is excited to maximize the amplitude of such elliptical vibration, and a driven member (not shown) is pressed through the sliding member 55. In this way, a linear motor in which the driven member moves relative to the ultrasonic transducer 51 is configured.
[0006]
In such an ultrasonic vibrator 51, in order to prevent an excessive tensile force from being applied to the multilayer piezoelectric element 4 during driving and the piezoelectric element 4 from being destroyed, a compressive stress is always applied during driving. It is necessary to keep the laminated piezoelectric element 4 in a state.
[0007]
In the previous application, the present applicant has proposed a method of joining the holding elastic body 53 to the basic elastic body 52 with a screw 54 and an adhesive. However, in the structure of the ultrasonic vibrator 51 manufactured by this bonding method, it is difficult to apply a sufficient compressive stress to the multilayer piezoelectric element 4. For this reason, when the ultrasonic vibrator 51 is driven, an alternating voltage corresponding to the resonance frequency of the longitudinal vibration is applied, and at the same time, a DC bias voltage for extending the laminated piezoelectric element 4 is applied, and apparently the laminated piezoelectric element. It was necessary to apply a sufficient compressive stress to 4.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, since the conventional ultrasonic linear motor needs to always apply a DC voltage, there is a possibility that the laminated piezoelectric element breaks down at high humidity, and there is a problem in durability and reliability. In addition, the drive circuit becomes complicated, and there are also problems such as circuit space and cost, especially when mounting on a camera or the like is considered.
[0009]
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a method for manufacturing an ultrasonic transducer having high durability and reliability.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first method of manufacturing an ultrasonic transducer according to the present invention includes two elastic bodies, arranged on a first surface of the two elastic bodies, and an AC signal applied thereto. two multilayer electric over mechanical energy conversion element to vibrate the elastic body, while being disposed between the two multilayer electric over mechanical energy conversion element is sandwiched the multilayer electric over mechanical energy conversion element and an auxiliary elastic member, the state in which the two elastic bodies by clamping the electric over mechanical energy conversion element and the auxiliary elastic body of the laminated type, and the electric over mechanical energy conversion element of the stacked and compressed minute length characterized by one body of Ri by the bonding or welding the two elastic bodies Te.
The second ultrasonic transducer manufacturing method according to the present invention includes an elastic body having a convex portion at the center of the upper end and a side portion of the convex portion of the elastic body, and an AC signal is applied. Two laminated electro-mechanical energy conversion elements that vibrate the elastic body, and an auxiliary elastic body that sandwiches the laminated electro-mechanical energy conversion element together with the convex portion of the elastic body , the laminated type The electro-mechanical energy conversion element and the auxiliary elastic body are pressed against the convex portion of the elastic body with a pressing member, and the laminated electro-mechanical energy conversion element is compressed in a minute length , The laminated electro-mechanical energy conversion element, the auxiliary elastic body, and the elastic body are bonded and fixed .
Furthermore, the third method of manufacturing an ultrasonic transducer according to the present invention is the method of manufacturing the second ultrasonic transducer , wherein the auxiliary elastic body has an inclined surface at a corner, and the pressing member is the auxiliary device. has a slope corresponding to the inclined surface of the elastic body, characterized in that pressing the inclined surface of the pressing member against the inclined surface of the auxiliary elastic body.
[0011]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 6 show a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the elastic body of the ultrasonic transducer 1 includes a rectangular parallelepiped base 5 and two resonators 6 sandwiching the base 5 from both sides. This resonator 6 has a convex portion 6b protruding from a rectangular parallelepiped resonator body 6a on the side that becomes the side of the ultrasonic transducer 1, and by these, on the upper portion on the side facing the base 5. A notch 6c is configured. The shape of the notch 6c is substantially equivalent to the size when the laminated piezoelectric element 4 described later is pressed and assembled, and its length is longer than the length lp of the laminated piezoelectric element 4. It is shorter by a minute length Δl.
[0012]
The above members are combined as shown in FIG. That is, the laminated piezoelectric element 4 that is an electro-mechanical energy conversion element is placed in the notch 6c of the resonator 6 and is sandwiched from both sides with respect to the base 5 to apply a crimping force. Call. At this time, the multilayer piezoelectric element 4 is compressed by Δl due to the difference Δl between the length of the multilayer piezoelectric element 4 and the length of the notch 6 c of the resonator 6. In a state where the pressure is applied, the spot 6 is formed by spot welding the resonator 6 and the base 5 with a laser beam as shown in FIG. Then, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the laser-welded spot welded portion 7 is deeply melted, and the base 5 and the two resonators 6 are integrated into a single continuous member.
[0013]
At this time, the convex portion 6 b of the resonator 6 and the upper portion 5 b of the base 5 constitute a holding elastic body that is an auxiliary elastic body for compressing and holding the piezoelectric element 4. The remaining lower portion 5a of the base 5 and the resonator body 6a constitute a basic elastic body that is an elastic body serving as a base.
And after performing spot welding as mentioned above, if the crimping | compression-bonding force is released | released, the ultrasonic transducer | vibrator 1 as shown in FIG. 5 can be obtained.
[0014]
Thus, an ultrasonic vibrator in which compressive stress is always applied to the multilayer piezoelectric body can be configured. Moreover, this compressive stress has the advantage that it can be easily controlled by adjusting the dimensions of each member.
[0015]
According to the first embodiment, since the compressive stress is always applied to the multilayer piezoelectric element both when it is stopped and when it is driven, it is only necessary to apply an AC voltage for driving, and a DC bias voltage is required. Therefore, dielectric breakdown of the piezoelectric element is unlikely to occur. And since each elastic body was joined by welding, the whole was integrated and became substantially uniform, and the resonance frequency of longitudinal vibration and bending vibration does not become inconsistent. Thus, an ultrasonic vibrator having high durability and reliability can be obtained.
[0016]
It is also possible to configure an ultrasonic transducer similar to the above by an elastic body divided into shapes different from those shown in the first embodiment. For example, as shown in FIG. 6, dividing in the vicinity of a line where the bending stress is zero is an example of such other dividing means. That is, the resonator 8 is obtained by dividing the lower portion 5a of the base 5 of the first embodiment into a vertical half at the center, and these are integrally provided with the two resonators 6, respectively. After assembling the resonator 6 having such a shape, the member 9 corresponding to the upper portion 5a of the base 5 and the laminated piezoelectric element 4 while applying pressure as described above, the members can be joined by laser spot welding or the like. good.
[0017]
According to the example shown in FIG. 6, since the shearing stress applied to the joint can be further reduced by the above-described divided shape, an ultrasonic vibrator having higher reliability can be obtained.
[0018]
7 to 10 show a second embodiment of the present invention. Since the second embodiment is substantially the same as the first embodiment, only different parts will be described.
As shown in FIG. 7, the elastic body of the ultrasonic transducer 1 includes two resonators 11a and 11b and a holding elastic member 12 which is an auxiliary elastic body. The two resonators 11a and 11b are provided with male and female fitting portions at portions where they are connected to each other. The resonator 11a has a convex portion 13a and the resonator 11b has a concave portion 13b. The resonators 11a and 11b are provided with notches 14a and 14b for fitting the multilayer piezoelectric element 4 in the same manner as in the first embodiment.
[0019]
The length lR2 of the notch 14a of the resonator 11a and the length lR1 of the notch 14b of the resonator 11b are as follows: the length lp of the multilayer piezoelectric element 4 and the length lb of the holding elastic member 12; There is a relationship shown in
[0020]
lR1 + lR2-lb + 2Δl = 2lp
Here, Δl is a minute length.
[0021]
As shown in FIG. 8, an adhesive 15 is applied to the parts of the above-described members that are joined to each other, and then, as shown in FIG. 9, pressure contact is applied from above, below, and both sides. At this time, due to the difference 2Δl between the length 2lp of the two laminated piezoelectric elements 4 and the length lR1 + lR2-lb of the portion sandwiched between the notches 14a and 14b of the resonators 11a and 11b and the holding elastic member 12, The two laminated piezoelectric elements 4 are each compressed by Δl. The adhesive 15 is cured with the pressure applied, and then the pressure applied is released to obtain the ultrasonic vibrator 1 as shown in FIG.
[0022]
The laminated piezoelectric element 4 is made of a resin-coated material having flexibility. (Such a multilayer piezoelectric element is, for example, the NLA series manufactured by Tokin Corporation as an example of a commercially available product.)
According to the second embodiment as described above, it has substantially the same effect as the first embodiment, and the adhesive can be cured at a temperature lower than a Curie point of, for example, 100 ° C. or less. There is an advantage that the element is not depolarized or depolarized by heating, and the quality is not deteriorated.
[0023]
11 to 15 show a third embodiment of the present invention. Since the third embodiment is substantially the same as the first and second embodiments, only different parts will be described.
As shown in FIG. 11, the elastic body of the ultrasonic transducer 1 has a resonator 21 having a rectangular parallelepiped convex portion 21a at the center of the upper end, a height substantially equal to the convex portion 21a, and a corner portion. The holding elastic member 22 is an auxiliary elastic body having an inclined surface 22a.
[0024]
The adhesive 15 is applied to each member as shown in FIG. 12, and then, as shown in FIG. 13, a pressing member 23 having an inclined surface 23a corresponding to the inclined surface 22a of the holding elastic member 22 is used. In addition to pressure contact, a pressing force is also applied from above and below. As a result, the holding elastic member 22 is pressed toward both the resonator 21 and the multilayer piezoelectric element 4. The multilayer piezoelectric element 4 is compressed by this pressing force. The adhesive is cured with the pressure applied, and then the pressure is released to obtain the ultrasonic vibrator 1 as shown in FIG.
The laminated piezoelectric element 4 of the third embodiment is covered with a flexible resin as in the second embodiment.
[0025]
According to the above configuration, the compressive force applied to the multilayer piezoelectric element can be freely controlled by controlling the pressure applied by the pressing member.
[0026]
According to the third embodiment as described above, it has substantially the same effect as the first and second embodiments, and the initial pressure applied to the multilayer piezoelectric element can be arbitrarily set using the same component configuration. It has the advantage that it can be changed. Thereby, it is possible to correct and absorb variations in characteristics of the multilayer piezoelectric element, and it is possible to keep the characteristics as an ultrasonic vibrator constant. That is, an ultrasonic transducer with higher homogeneity can be obtained.
[0027]
In the third embodiment, the members are joined by bonding. Needless to say, however, the members can be joined by laser welding as in the first embodiment. The vibrator manufactured in this case has a shape as shown in FIG.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an ultrasonic transducer having high durability and reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded front view showing members of an ultrasonic transducer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a state in which a pressing force is applied to each member of the ultrasonic transducer of the first embodiment.
FIG. 3 is a front view showing a state where each member of the ultrasonic transducer of the first embodiment is laser spot welded.
4 is a cross-sectional view showing a portion where the resonator of the first embodiment and the base are laser spot welded. FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing the ultrasonic transducer of the first embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing another example of the ultrasonic transducer of the first embodiment.
FIG. 7 is an exploded front view showing members of an ultrasonic transducer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a front view showing a state in which an adhesive is applied to each member of the ultrasonic transducer of the second embodiment.
FIG. 9 is a front view showing a state in which each member of the ultrasonic transducer of the second embodiment is joined by applying a pressing force.
FIG. 10 is a perspective view showing the ultrasonic transducer of the second embodiment.
FIG. 11 is an exploded front view showing members and a pressing member of an ultrasonic transducer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a front view showing a state where an adhesive is applied to each member of the ultrasonic transducer of the third embodiment.
FIG. 13 is a front view showing a state in which each member of the ultrasonic transducer of the third embodiment is joined by applying a pressing force with a pressing member.
FIG. 14 is a perspective view showing the ultrasonic transducer of the third embodiment.
FIG. 15 is a perspective view showing an ultrasonic transducer formed by joining the members of the third embodiment by laser spot welding.
FIG. 16 is a perspective view showing a conventional ultrasonic transducer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic vibrator 4 ... Laminated piezoelectric element (electro-mechanical energy conversion element)
5 ... Base 6, 11a, 11b, 21 ... Resonator 12, 22 ... Holding elastic member (auxiliary elastic body)

Claims (3)

2つの弾性体と、
この2つの弾性体の第1の面に配置され、交流信号が印加されることにより該弾性体を振動させる2つの積層型の電気ー機械エネルギー変換素子と、
この2つの積層型の電気ー機械エネルギー変換素子間に配置されると共に、該積層型の電気ー機械エネルギー変換素子に挟まれる補助弾性体と、
を有し、上記2つの弾性体により上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子および補助弾性体を挟持し、上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子を微小長さ圧縮した状態にて上記2つの弾性体を接着あるいは溶接により一体化することを特徴とする超音波振動子の製造方法
Two elastic bodies,
Are arranged on the first face of the two elastic bodies, and electric over mechanical energy conversion element of the two stacked vibrating the elastic body by the AC signal is applied,
While it is disposed between the two multilayer electric over mechanical energy conversion element, and an auxiliary elastic body sandwiched the multilayer electric over mechanical energy conversion element,
The a, the two elastic bodies by sandwiching the laminated type electric over mechanical energy conversion element and the auxiliary elastic member, the electric over mechanical energy conversion element of the laminated type in a compressed state the minute length above two manufacturing method of the ultrasonic transducer, characterized in that one body of Ri by the bonding or welding the elastic body.
上端中央部に凸部を有する弾性体と、
この弾性体の凸部の側部に配置され、交流信号が印加されることにより該弾性体を振動させる2つの積層型の電気ー機械エネルギー変換素子と、
上記弾性体の凸部と共に上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子を挟持する補助弾性体と、
を有し、上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子および上記補助弾性体を上記弾性体の凸部に対して押圧部材にて押し付けて、上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子を微小長さ圧縮した状態にして、上記積層型の電気ー機械エネルギー変換素子、上記補助弾性体および上記弾性体を接着固定することを特徴とする超音波振動子の製造方法
An elastic body having a convex portion at the center of the upper end ;
Two laminated electromechanical energy conversion elements that are arranged on the side of the convex portion of the elastic body and vibrate the elastic body when an AC signal is applied;
An auxiliary elastic body for sandwiching the laminated electro-mechanical energy conversion element together with the convex portion of the elastic body;
The laminated electro-mechanical energy conversion element and the auxiliary elastic body are pressed against the convex portion of the elastic body by a pressing member, so that the laminated electro-mechanical energy conversion element has a very small length. A method for manufacturing an ultrasonic transducer, comprising: bonding and fixing the laminated electro-mechanical energy conversion element, the auxiliary elastic body, and the elastic body in a compressed state.
上記補助弾性体は角部に傾斜面を有し、上記押圧部材は上記補助弾性体の傾斜面に対応する斜面を有し、上記補助弾性体の傾斜面に対して当該押圧部材の斜面を押し付けることを特徴とする請求項2に記載の超音波振動子の製造方法The auxiliary elastic body has an inclined surface at a corner, the pressing member has an inclined surface corresponding to the inclined surface of the auxiliary elastic body, and presses the inclined surface of the pressing member against the inclined surface of the auxiliary elastic body. The method of manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 2.
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