JP5219438B2 - Ultrasonic motor - Google Patents

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、電気−機械エネルギ変換素子に駆動信号を印加することにより振動体に振動を励起させ、振動体に押圧された移動体に摩擦による駆動力を与える超音波モータに関する。   The present invention relates to an ultrasonic motor that excites a vibration body by applying a drive signal to an electromechanical energy conversion element and applies a driving force by friction to a moving body pressed by the vibration body.

超音波モータは、圧電素子等の電気−機械エネルギ変換素子に交流電圧を印加することにより高周波振動を発生させ、その振動エネルギを連続的な機械運動として取り出すように構成されたモータである(特許文献1および特許文献2)。   An ultrasonic motor is a motor configured to generate high-frequency vibration by applying an AC voltage to an electro-mechanical energy conversion element such as a piezoelectric element, and to extract the vibration energy as a continuous mechanical motion (patent) Literature 1 and Patent literature 2).

図9に、従来の超音波モータの一例を示す。   FIG. 9 shows an example of a conventional ultrasonic motor.

この超音波モータは、短円筒状の圧電素子80が周方向に4相(A+、A−、B+、B―)の電極に分割されており、A+相の一部に圧電素子80の駆動状況を検知するS相89が配置されている。   In this ultrasonic motor, a short cylindrical piezoelectric element 80 is divided into four-phase (A +, A-, B +, B-) electrodes in the circumferential direction, and the driving state of the piezoelectric element 80 is part of the A + phase. An S phase 89 for detecting the above is disposed.

圧電素子80のA+相およびA−相は、径方向に互いに対向配置され、また、B相およびB−相は、A+相およびA−相に対して位相を90度ずらした位置で互いに径方向に対向配置されている。   The A + phase and the A− phase of the piezoelectric element 80 are arranged to face each other in the radial direction, and the B phase and the B− phase are radial to each other at positions shifted by 90 degrees with respect to the A + phase and the A− phase. Are arranged opposite to each other.

圧電素子80は、フレキシブルプリント基板88を介して駆動回路に接続されており、駆動回路は、発振器85、位相器86、コントローラ87、および圧電素子80のそれぞれの相に接続されるスイッチング回路81,82,83,84を備える。   The piezoelectric element 80 is connected to a drive circuit via a flexible printed circuit board 88, and the drive circuit is connected to each phase of an oscillator 85, a phase shifter 86, a controller 87, and a piezoelectric element 80, a switching circuit 81, 82, 83, 84.

発振器85は、A+相スイッチング回路81およびA−相スイッチング回路82をスイッチング動作させて圧電素子80のA+相およびA−相に駆動信号を与える。   The oscillator 85 switches the A + phase switching circuit 81 and the A− phase switching circuit 82 to give drive signals to the A + phase and the A− phase of the piezoelectric element 80.

位相器86は、発振器85の駆動信号を90度位相ずらしてB+相スイッチング回路83およびB−相スイッチング回路84をスイッチング動作させて圧電素子80のB+相およびB−相に駆動信号を与える。   The phase shifter 86 shifts the drive signal of the oscillator 85 by 90 degrees and switches the B + phase switching circuit 83 and the B− phase switching circuit 84 to apply the drive signals to the B + phase and the B− phase of the piezoelectric element 80.

そして、コントローラ87から発振器85に駆動命令を送ると、A+相スイッチング回路81およびA−相スイッチング回路82のスイッチング動作により圧電素子80のA+相、A−相が互いに180度位相がずれて振動する。   Then, when a drive command is sent from the controller 87 to the oscillator 85, the A + phase and the A− phase of the piezoelectric element 80 vibrate 180 degrees out of phase with each other by the switching operation of the A + phase switching circuit 81 and the A− phase switching circuit 82. .

このとき、位相器86を通してB+相スイッチング回路83およびB−相スイッチング回路84のスイッチング動作により、圧電素子80のB+相に対して90度位相がずれ、かつB−相とは180度位相がずれた駆動信号が与えられ、圧電素子80が振動する。この振動に応じてS相89から信号が出力され、その信号に基づいてコントローラ87において超音波モータを制御する。   At this time, due to the switching operation of the B + phase switching circuit 83 and the B− phase switching circuit 84 through the phase shifter 86, the phase is shifted 90 degrees with respect to the B + phase of the piezoelectric element 80, and the phase is shifted 180 degrees from the B− phase. The drive signal is given, and the piezoelectric element 80 vibrates. In response to this vibration, a signal is output from the S phase 89, and the controller 87 controls the ultrasonic motor based on the signal.

しかし、上記従来の超音波モータでは、圧電素子80のA+相の一部にS相89を設けているため、A+相と他の相との大きさが異なる。その結果、A+相から得られる出力が異なったり、また、その出力を調整するための回路が別途必要であった。   However, in the conventional ultrasonic motor, since the S phase 89 is provided in a part of the A + phase of the piezoelectric element 80, the sizes of the A + phase and other phases are different. As a result, the output obtained from the A + phase is different, and a circuit for adjusting the output is separately required.

そこで、他の場所にS相を設置して、外部の制御回路との接続をリード線により行い、このリード線を圧電素子に半田付けにより固定した技術が提案されている(特許文献3)。
特開平3−289375号公報 特開平7−193291号公報 特公平04−061593公報
In view of this, a technique has been proposed in which the S phase is installed at another location, connected to an external control circuit by a lead wire, and the lead wire is fixed to the piezoelectric element by soldering (Patent Document 3).
JP-A-3-289375 JP-A-7-193291 Japanese Patent Publication No. 04-061593

しかし、上記特許文献3では、半田付けの不具合によりリード線の脱落が生じやすく、また、圧電素子や振動体への熱の伝播により半田の溶融温度に達しにくい等の問題を生じる。   However, in the above-mentioned Patent Document 3, there is a problem that the lead wire is easily dropped due to a soldering defect, and that the solder melting temperature is difficult to reach due to the propagation of heat to the piezoelectric element and the vibrating body.

更に、半田の付着状態による振動子の振動特性のばらつきや、半田付け時の圧電素子の温度上昇により圧電素子の分極解除が生じる可能性もある。   Furthermore, there is a possibility that the piezoelectric element is depolarized due to variations in the vibration characteristics of the vibrator due to the state of solder attachment, or due to the temperature rise of the piezoelectric element during soldering.

そこで、本発明は、S相として機能する圧電膜から出力された信号を、振動による断線がなく、かつ駆動相の出力を調整するための回路を設けることなく、容易にかつ安定して取り出す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。   Therefore, the present invention can easily and stably extract a signal output from the piezoelectric film functioning as the S phase without disconnection due to vibration and without providing a circuit for adjusting the output of the driving phase. An object of the present invention is to provide an ultrasonic motor capable of

上記目的を達成するために、本発明の超音波モータは、複数の電極を持つ電気−機械エネルギ変換素子に駆動信号を加えて振動体に振動を生じさせ、該振動体に接触する移動体を移動させる超音波モータにおいて、前記電気−機械エネルギ変換素子と前記振動体の間に、前記電気−機械エネルギ変換素子への駆動信号を供給するための接点を有する基板が挟まれ、前記振動体は、前記基板と当接する面に振動検知用の圧電膜が直接成膜されており、前記基板は、前記振動体が振動することで前記振動検知用の圧電膜に生じる電位差を出力するための接点を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an ultrasonic motor according to the present invention applies a drive signal to an electromechanical energy conversion element having a plurality of electrodes to generate vibration in a vibrating body, and a moving body in contact with the vibrating body. in the ultrasonic motor that moved, the electrical - between the mechanical energy conversion element and the vibrating body, said electrical - substrate having contacts for supplying a driving signal to the energy transducer is sandwiched, the vibrating body , the piezoelectric film for dynamic detection vibration in the substrate and abutting surface are directly deposited, the substrate for the vibrating body to output the potential difference generated in the piezoelectric film for the vibration detection by the vibration It has a contact .

本発明によれば、振動体の電気−機械エネルギ変換素子が当接する面に、振動検知用の圧電膜が直接成膜されている。これにより、S相として機能する圧電膜から出力された信号を、振動による断線がなく、かつ駆動相の出力を調整するための回路を設けることなく、容易にかつ安定して取り出すことができる。   According to the present invention, the vibration detection piezoelectric film is directly formed on the surface of the vibrating body on which the electromechanical energy conversion element abuts. Thereby, the signal output from the piezoelectric film functioning as the S phase can be easily and stably extracted without disconnection due to vibration and without providing a circuit for adjusting the output of the driving phase.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態である超音波モータを説明するための軸方向に沿う断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view along an axial direction for explaining an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態の超音波モータは、外筒6と底板8とからなるモータケース内に配置された複数の電極を持つ圧電素子(電気−機械エネルギ変換素子)1を備える。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic motor of this embodiment includes a piezoelectric element (electro-mechanical energy conversion element) 1 having a plurality of electrodes arranged in a motor case composed of an outer cylinder 6 and a bottom plate 8. .

圧電素子1には、フレキシブルプリント基板2が電気的に接続され、また、圧電素子1の軸方向両側には、それぞれ圧電素子1の振動が伝達される振動子3,4が配置されている。   A flexible printed circuit board 2 is electrically connected to the piezoelectric element 1, and vibrators 3 and 4 that transmit vibrations of the piezoelectric element 1 are disposed on both sides in the axial direction of the piezoelectric element 1.

振動子3,4は溶接部5で互いに接合されており、これにより、圧電素子1およびフレキシブルプリント基板2に軸方向の予圧が付与される。   The vibrators 3 and 4 are joined to each other by a welded portion 5, whereby an axial preload is applied to the piezoelectric element 1 and the flexible printed circuit board 2.

図2は、フレキシブルプリント基板2の取り付け方法を説明するための斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view for explaining a method for attaching the flexible printed circuit board 2.

図2に示すように、フレキシブルプリント基板2は、圧電素子1と振動子(振動体)3とによって軸方向に挟み込まれている。   As shown in FIG. 2, the flexible printed board 2 is sandwiched between the piezoelectric element 1 and the vibrator (vibrating body) 3 in the axial direction.

また、振動子3において、フレキシブルプリント基板2が圧電素子1により押しつけられている面には、圧電体の原材料の微粉末をエアロゾル化して噴射することにより直接成膜された圧電膜20が設けられている。   Further, in the vibrator 3, a piezoelectric film 20 directly formed by aerosolizing and spraying a fine powder of a raw material of a piezoelectric body is provided on a surface of the vibrator 3 on which the flexible printed circuit board 2 is pressed by the piezoelectric element 1. ing.

図1に戻って、圧電素子1の外周には支持板7の内周端が固定され、該支持板7は振動子3,4間の隙間を通って外周端が外筒6の内周部に弾性的に固定されている。   Returning to FIG. 1, the inner peripheral end of the support plate 7 is fixed to the outer periphery of the piezoelectric element 1, and the support plate 7 passes through the gap between the vibrators 3 and 4, and the outer peripheral end is the inner peripheral portion of the outer cylinder 6. It is elastically fixed to.

圧電素子1、フレキシブルプリント基板2および振動子3,4の内周部には回転軸11がすき間を介して貫通しており、該回転軸11は外筒6および底板8に圧入固定された軸受9,10を介して回転可能に支持されている。   A rotary shaft 11 passes through the inner peripheral portion of the piezoelectric element 1, the flexible printed circuit board 2, and the vibrators 3 and 4 through a gap, and the rotary shaft 11 is press-fitted and fixed to the outer cylinder 6 and the bottom plate 8. 9 and 10 are rotatably supported.

回転軸11の軸受9に隣接する外周面には、該回転軸11の軸方向の動きを規制するEリング12が嵌め込まれている。   An E-ring 12 that restricts the movement of the rotating shaft 11 in the axial direction is fitted on the outer peripheral surface of the rotating shaft 11 adjacent to the bearing 9.

外筒6の端壁と振動子3との間には、ロータ(移動体)13が回転軸11に圧入固定された状態で配置されている。ロータ13の外周には、円筒状の弾性体からなるツバ14が設けられており、該ツバ14は振動子3に軸方向に対向した状態で接触している。   A rotor (moving body) 13 is disposed between the end wall of the outer cylinder 6 and the vibrator 3 while being press-fitted and fixed to the rotating shaft 11. A flange 14 made of a cylindrical elastic body is provided on the outer periphery of the rotor 13, and the flange 14 is in contact with the vibrator 3 in an axially opposed state.

また、底板8と振動子4との間には、ロータ(移動体)15が回転軸11にすき間を介して外挿された状態で配置され、ロータ15と底板8との間には、ロータ押さえ16が回転軸11に圧入固定された状態で配置されている。ロータ押さえ16は、バネ17を介してロータ15を軸方向に押し付けている。   Further, a rotor (moving body) 15 is disposed between the bottom plate 8 and the vibrator 4 in a state of being extrapolated via a gap between the rotor 15 and the rotor 15 between the rotor 15 and the bottom plate 8. The presser 16 is disposed in a state where it is press-fitted and fixed to the rotary shaft 11. The rotor presser 16 presses the rotor 15 in the axial direction via the spring 17.

ロータ15の外周には、ロータ13と同様に、円筒状の弾性体からなるツバ18が設けられており、ロータ押さえ16がバネ17を介してロータ15を軸方向に押す力によって、ツバ14,18がそれぞれ振動子3,4に弾性的に押しつけられる。   Like the rotor 13, a flange 18 made of a cylindrical elastic body is provided on the outer periphery of the rotor 15, and the rotor presser 16 presses the rotor 15 in the axial direction via the spring 17, 18 are elastically pressed against the vibrators 3 and 4, respectively.

駆動原理については公知(特開平3−289375号公報等)であるため簡略化して説明すると、フレキシブルプリント基板2を通して加えられた駆動信号により圧電素子1が振動し、その振動が振動子3,4に伝達され、振動子3,4の外周部で振動が拡大する。振動子3,4の外周部で拡大された振動波によってツバ14およびツバ18に回転力が生じ、その回転力がロータ13およびロータ15に伝達されて回転軸11が回転する。   Since the driving principle is publicly known (Japanese Patent Laid-Open No. 3-289375, etc.), it will be briefly described. The piezoelectric element 1 vibrates by a driving signal applied through the flexible printed circuit board 2, and the vibration is caused by the vibrators 3 and 4. And the vibration expands at the outer periphery of the vibrators 3 and 4. A rotational force is generated in the flange 14 and the flange 18 by the vibration wave expanded on the outer peripheral portions of the vibrators 3 and 4, and the rotational force is transmitted to the rotor 13 and the rotor 15 to rotate the rotating shaft 11.

このとき、振動子3に設けられた前述の圧電膜20は、該振動子3に加えられた振動の挙動によって電力が生じ、圧電膜20から出力された信号はフレキシブルプリント基板2によって取り出される。   At this time, electric power is generated in the aforementioned piezoelectric film 20 provided in the vibrator 3 due to the behavior of vibration applied to the vibrator 3, and a signal output from the piezoelectric film 20 is taken out by the flexible printed board 2.

なお、フレキシブルプリント基板2は、振動の減衰を避けるため、ベースシートと基板電極との間に接着剤層がないものを用いるのが好ましい。   In order to avoid vibration attenuation, it is preferable to use a flexible printed circuit board 2 that does not have an adhesive layer between the base sheet and the substrate electrode.

図3は、圧電素子1の駆動回路を説明するためのブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram for explaining a drive circuit of the piezoelectric element 1.

図3に示すように、短円筒状の圧電素子1は、周方向に4相(A+、A−、B+、B―)の電極に分割されている。   As shown in FIG. 3, the short cylindrical piezoelectric element 1 is divided into four-phase (A +, A-, B +, B-) electrodes in the circumferential direction.

圧電素子1のA+相およびA−相は、径方向に互いに対向配置され、また、B相およびB−相は、A+相およびA−相に対して位相を90度ずらした位置で互いに径方向に対向配置されている。   The A + phase and the A− phase of the piezoelectric element 1 are arranged to face each other in the radial direction, and the B phase and the B− phase are radial to each other at positions shifted by 90 degrees with respect to the A + phase and the A− phase. Are arranged opposite to each other.

圧電素子1は、フレキシブルプリント基板2を介して駆動回路に接続されており、駆動回路は、発振器25、位相器26、コントローラ27、および圧電素子1のそれぞれの相に接続されるスイッチング回路21,22,23,24を備える。   The piezoelectric element 1 is connected to a drive circuit via the flexible printed circuit board 2, and the drive circuit is connected to each phase of the oscillator 25, the phase shifter 26, the controller 27, and the piezoelectric element 1, 22, 23, 24.

発振器25は、A+相スイッチング回路21およびA−相スイッチング回路22をスイッチング動作させて圧電素子1のA+相およびA−相に駆動信号を与える。   The oscillator 25 switches the A + phase switching circuit 21 and the A− phase switching circuit 22 to give drive signals to the A + phase and the A− phase of the piezoelectric element 1.

位相器26は、発振器25の駆動信号を90度位相ずらしてB+相スイッチング回路23およびB−相スイッチング回路24をスイッチング動作させて圧電素子1のB+相およびB−相に駆動信号を与える。   The phase shifter 26 shifts the drive signal of the oscillator 25 by 90 degrees and switches the B + phase switching circuit 23 and the B− phase switching circuit 24 to apply the drive signal to the B + phase and the B− phase of the piezoelectric element 1.

そして、コントローラ27から発振器25に駆動命令を送ると、A+相スイッチング回路21およびA−相スイッチング回路22のスイッチング動作により圧電素子1のA+相、A−相が互いに180度位相がずれて振動する。   When a drive command is sent from the controller 27 to the oscillator 25, the A + phase and the A− phase of the piezoelectric element 1 vibrate 180 degrees out of phase with each other by the switching operation of the A + phase switching circuit 21 and the A− phase switching circuit 22. .

このとき、位相器26を通してB+相スイッチング回路23およびB−相スイッチング回路24のスイッチング動作により、圧電素子1のB+相に対して90度位相がずれ、かつB−相とは180度位相がずれた駆動信号が与えられ、圧電素子1が振動する。   At this time, due to the switching operation of the B + phase switching circuit 23 and the B− phase switching circuit 24 through the phase shifter 26, the phase is shifted 90 degrees with respect to the B + phase of the piezoelectric element 1, and the phase is shifted 180 degrees from the B− phase. The drive signal is given, and the piezoelectric element 1 vibrates.

また、振動子3に直接成膜された圧電膜20は、コントローラ27に接続されている。   Further, the piezoelectric film 20 formed directly on the vibrator 3 is connected to the controller 27.

図4は、フレキシブルプリント基板2の表面側の回路パターンを示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing a circuit pattern on the front surface side of the flexible printed circuit board 2.

図4において、フレキシブルプリント基板2の表面側には、圧電素子1のA+相、A−相、B+相、B―相に対応する接点(図中斜線部)30,31,32,33が設けられ、これらの接点30,31,32,33が圧電素子1の各相と接して通電する。   In FIG. 4, contacts (shaded portions in the figure) 30, 31, 32, 33 corresponding to the A + phase, A− phase, B + phase, and B− phase of the piezoelectric element 1 are provided on the surface side of the flexible printed circuit board 2. These contacts 30, 31, 32, 33 are in contact with the respective phases of the piezoelectric element 1 and are energized.

図5は、フレキシブルプリント基板2の裏面側の回路パターンを示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a circuit pattern on the back side of the flexible printed circuit board 2.

図5において、フレキシブルプリント基板2の裏面側には、振動検知用の接点35が設けられている。   In FIG. 5, a vibration detection contact 35 is provided on the back side of the flexible printed circuit board 2.

この接点35と、前述の振動子3のフレキシブルプリント基板2との当接面に形成された圧電膜20とが接し、振動子3の動きによって圧電膜20に電位差が生じ、その信号が接点35を経由しスルーホール36を通って駆動回路に出力される。この信号をS相信号と称し、コントローラ27において超音波モータの制御に活用する。   The contact 35 is in contact with the piezoelectric film 20 formed on the contact surface of the vibrator 3 with the flexible printed board 2, and a potential difference is generated in the piezoelectric film 20 due to the movement of the vibrator 3, and the signal is sent to the contact 35. Through the through hole 36 and output to the drive circuit. This signal is referred to as an S-phase signal and is used by the controller 27 for controlling the ultrasonic motor.

なお、S相信号による超音波モータの制御に関しては公知(特公平04−061593号公報等)であるため、ここでは説明を省略する。   In addition, since control of the ultrasonic motor by the S phase signal is publicly known (Japanese Patent Publication No. 04-061593 etc.), description is abbreviate | omitted here.

次に、振動子3に圧電膜20を直接成膜する方法を説明する。   Next, a method for directly forming the piezoelectric film 20 on the vibrator 3 will be described.

図6は、エアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製装置を模式的に示す図である。   FIG. 6 is a view schematically showing an apparatus for producing a ceramic structure by an aerosol deposition method.

図6に示すように、作製装置41は、膜形成部42とエアロゾル発生部43とを有し、エアロゾル発生部43で発生したセラミック微粒子粉末をガス中に分散させたエアロゾルをエアロゾル搬送管44によって膜形成部42に搬送する。   As shown in FIG. 6, the manufacturing apparatus 41 includes a film forming unit 42 and an aerosol generating unit 43, and an aerosol in which ceramic fine particle powder generated in the aerosol generating unit 43 is dispersed in a gas is transmitted by an aerosol transport pipe 44. It is conveyed to the film forming unit 42.

膜形成部42は、真空ポンプ55で真空化される真空チャンバ56を有し、真空チャンバ56内に導かれた搬送管44の端部に配置されたノズル45から、該搬送管44によって搬送されたエアロゾル46を基板47に噴射して該基板47に膜48を直接成膜する。これにより、基板47と膜48によるセラミック構造物49を作製する。尚、基板47は、通常、ステージ50に固定されており、基板47をX−Y方向51に移動しながら膜48を形成する。   The film forming unit 42 includes a vacuum chamber 56 that is evacuated by a vacuum pump 55. The film forming unit 42 is transported by the transport pipe 44 from a nozzle 45 disposed at the end of the transport pipe 44 led into the vacuum chamber 56. The aerosol 46 is sprayed onto the substrate 47 to directly form the film 48 on the substrate 47. Thereby, a ceramic structure 49 made of the substrate 47 and the film 48 is produced. The substrate 47 is normally fixed to the stage 50, and the film 48 is formed while moving the substrate 47 in the XY direction 51.

エアロゾル発生部43は、エアロゾル発生器52と、ガス搬送管53によってエアロゾル発生器52内にガスを注入するマスフローコントローラ54とから構成されると共に、エアロゾル搬送管44の端部がエアロゾル発生器52の上部に挿入されている。   The aerosol generation unit 43 includes an aerosol generator 52 and a mass flow controller 54 that injects gas into the aerosol generator 52 through the gas transfer pipe 53, and the end of the aerosol transfer pipe 44 is connected to the aerosol generator 52. Inserted at the top.

以上説明したエアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製装置において、本実施形態では、セラミックとしてPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電体原材料を使用し、また、基板47として超音波モータの金属製の振動子3を設置する。   In the ceramic structure manufacturing apparatus by the aerosol deposition method described above, in this embodiment, a piezoelectric raw material such as PZT (lead zirconate titanate) is used as the ceramic, and the metal of the ultrasonic motor is used as the substrate 47. A manufactured vibrator 3 is installed.

同法によって圧電体材料を振動子3に直接成膜することで、均一的な組成から成る圧電膜20を1回の成膜工程にて容易に形成することができる。   By directly forming the piezoelectric material on the vibrator 3 by the same method, the piezoelectric film 20 having a uniform composition can be easily formed in one film forming process.

以上説明したように、本実施形態では、振動子3,4間にフレキブルプリント基板2を圧電素子1に圧接するように挟み込んで一体に締結することで圧電素子1への駆動信号の給電を行う。   As described above, in the present embodiment, the flexible printed circuit board 2 is sandwiched between the vibrators 3 and 4 so as to be in pressure contact with the piezoelectric element 1 and is integrally fastened to thereby feed the drive signal to the piezoelectric element 1. Do.

また、圧電素子1のフレキシブルプリント基板2の接合面とは反対側の振動子3の端面に圧電膜20を直接成膜している。   In addition, the piezoelectric film 20 is directly formed on the end surface of the vibrator 3 opposite to the bonding surface of the flexible printed circuit board 2 of the piezoelectric element 1.

これにより、圧電膜20から出力された信号を、振動による断線がなく、容易にかつ安定して取り出すことができる。   Thereby, the signal output from the piezoelectric film 20 can be easily and stably extracted without disconnection due to vibration.

また、振動子3に圧電膜(S相)20を直接成膜することで、S相を駆動用の圧電素子1内に設ける必要がなく、圧電素子1の各相の形状を同一にすることができるので、駆動相の出力を調整するための回路を設けなくて済む。   Further, by directly forming the piezoelectric film (S phase) 20 on the vibrator 3, it is not necessary to provide the S phase in the driving piezoelectric element 1, and the shape of each phase of the piezoelectric element 1 is made the same. Therefore, it is not necessary to provide a circuit for adjusting the output of the drive phase.

更に、S相の面積や構成も変更が容易で最適な形状にでき、また、振動子3の振動を圧電膜20で直接検知することで、制御性を改善することができる。   Further, the area and configuration of the S phase can be easily changed to an optimal shape, and the controllability can be improved by directly detecting the vibration of the vibrator 3 with the piezoelectric film 20.

(第2の実施形態)
次に、図7および図8を参照して、本発明の第2の実施形態である超音波モータについて説明する。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 7 and FIG. 8, the ultrasonic motor which is the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.

図7は本発明の第2の実施形態である超音波モータに用いられるフレキシブルプリント基板の表面側の平面図、図8は図7に示すフレキシブルプリント基板の裏面側の平面図である。なお、上記第1の実施形態に対して重複または相当する部分については、図に同一符号を付して説明する。   FIG. 7 is a plan view of the front surface side of the flexible printed circuit board used in the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a plan view of the back surface side of the flexible printed circuit board shown in FIG. Note that portions that overlap or correspond to the first embodiment will be described with the same reference numerals.

本実施形態では、図8に示すように、フレキシブルプリント基板2の裏面に振動検知用の接点35a,35bが設けられている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8, vibration detection contacts 35 a and 35 b are provided on the back surface of the flexible printed circuit board 2.

この接点35a,35bと、前述の振動子3のフレキシブルプリント基板2との当接面に形成された圧電膜20とが接し、振動子3の動きによって電位差が生じる。   The contacts 35a and 35b and the piezoelectric film 20 formed on the contact surface of the vibrator 3 with the flexible printed board 2 are in contact with each other, and a potential difference is generated by the movement of the vibrator 3.

また、接点35a,35bは、それぞれ圧電素子1のA+相、B+相の各相の位置に対応しており、A+相の動作、およびB+相の動作を検出可能である。また、このとき、信号は、接点35a,35bを経由しスルーホール36a,36bを通って、図7に示すように、接点75を介して駆動回路に出力される。   The contacts 35a and 35b correspond to the positions of the A + phase and B + phase of the piezoelectric element 1, respectively, and can detect the operation of the A + phase and the operation of the B + phase. At this time, the signal passes through the contact holes 35a and 35b, passes through the through holes 36a and 36b, and is output to the drive circuit via the contact point 75 as shown in FIG.

なお、図7に示すように、フレキシブルプリント基板2の表面側には、圧電素子1のA+相、A−相、B+相、B−相にそれぞれ対応する接点30,31,32,33が設けられている。   As shown in FIG. 7, contacts 30, 31, 32, 33 corresponding to the A + phase, A− phase, B + phase, and B− phase of the piezoelectric element 1 are provided on the surface side of the flexible printed circuit board 2. It has been.

この場合、圧電素子1のA+相、B+相の動作が接点35a,35bを通して検知できることで、超音波モータ制御手法の一つである、駆動信号の位相差を変化させ、速度をコントロールさせることも可能になる。   In this case, since the operations of the A + phase and B + phase of the piezoelectric element 1 can be detected through the contacts 35a and 35b, the phase difference of the drive signal, which is one of the ultrasonic motor control methods, can be changed to control the speed. It becomes possible.

さらには、振動子3の挙動が直接検知できることで、制御回路の構成やコントロールするためのソフトウエアが簡便化できる。その他の構成、および作用効果は、上記第1の実施形態と同様である。   Furthermore, since the behavior of the vibrator 3 can be directly detected, the configuration of the control circuit and software for control can be simplified. Other configurations and operational effects are the same as those in the first embodiment.

なお、本発明は上記各実施形態に例示したものに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適宜変更可能である。   In addition, this invention is not limited to what was illustrated by said each embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.

例えば、上記各実施形態では、エアロゾルデポジション法により振動子3に圧電膜20を形成したが、これに限定されない。   For example, in each of the above embodiments, the piezoelectric film 20 is formed on the vibrator 3 by the aerosol deposition method, but the present invention is not limited to this.

例えば、振動子3に圧電体の原材料を含む印刷液を塗布(特開昭63−31480号公報参照)するによって圧電膜を形成してもよく、また、振動子3に圧電体の原材料を蒸着(特開昭63−186572号公報参照)することによって圧電膜を形成してもよい。   For example, a piezoelectric film may be formed by applying a printing liquid containing a piezoelectric raw material to the vibrator 3 (see Japanese Patent Laid-Open No. 63-31480), and depositing a piezoelectric raw material on the vibrator 3. (See JP-A 63-186572), a piezoelectric film may be formed.

本発明の第1の実施形態である超音波モータを説明するための軸方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the axial direction for demonstrating the ultrasonic motor which is the 1st Embodiment of this invention. フレキシブルプリント基板の取り付け方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the attachment method of a flexible printed circuit board. 圧電素子の駆動回路を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the drive circuit of a piezoelectric element. フレキシブルプリント基板の表面の平面図である。It is a top view of the surface of a flexible printed circuit board. フレキシブルプリント基板の裏面の平面図である。It is a top view of the back surface of a flexible printed circuit board. エアロゾルデポジション法によるセラミック構造物の作製装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the production apparatus of the ceramic structure by the aerosol deposition method. 本発明の第2の実施形態である超音波モータに用いられるフレキシブルプリント基板の表面の平面図である。It is a top view of the surface of the flexible printed circuit board used for the ultrasonic motor which is the 2nd Embodiment of this invention. 図7に示すフレキシブルプリント基板の裏面の平面図である。It is a top view of the back surface of the flexible printed circuit board shown in FIG. 従来の超音波モータを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the conventional ultrasonic motor.

符号の説明Explanation of symbols

1 圧電素子
2 フレキシブルプリント基板
3 振動子
4 振動子
11 回転軸
13 ロータ
14 ツバ
15 ロータ
18 ツバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric element 2 Flexible printed circuit board 3 Vibrator 4 Vibrator 11 Rotating shaft 13 Rotor 14 Head 15 Rotor 18 Head

Claims (5)

複数の電極を持つ電気−機械エネルギ変換素子に駆動信号を加えて振動体に振動を生じさせ、該振動体に接触する移動体を移動させる超音波モータにおいて、
前記電気−機械エネルギ変換素子と前記振動体の間に、前記電気−機械エネルギ変換素子への駆動信号を供給するための接点を有する基板が挟まれ、
前記振動体は、前記基板と当接する面に振動検知用の圧電膜が直接成膜されており、
前記基板は、前記振動体が振動することで前記振動検知用の圧電膜に生じる電位差を出力するための接点を有することを特徴とする超音波モータ。
In an ultrasonic motor that causes a vibration body to vibrate by applying a drive signal to an electro-mechanical energy conversion element having a plurality of electrodes and moves a moving body that contacts the vibration body,
A substrate having a contact for supplying a drive signal to the electro-mechanical energy conversion element is sandwiched between the electro-mechanical energy conversion element and the vibrating body,
The vibrating body, the piezoelectric film for dynamic detection vibration in the substrate and abutting surface are deposited directly,
The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the substrate has a contact for outputting a potential difference generated in the vibration detecting piezoelectric film when the vibrating body vibrates .
前記圧電膜は、エアロゾル化した圧電体の原材料の微粉末を前記振動体に噴射することにより該振動体に直接成膜されたものである、ことを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。   2. The ultrasonic wave according to claim 1, wherein the piezoelectric film is formed directly on the vibrating body by injecting aerosolized fine powder of a raw material of the piezoelectric body onto the vibrating body. motor. 前記圧電膜は、圧電体の原材料を含む印刷液を前記振動体に塗布することにより該振動体に直接成膜されたものである、ことを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。   2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the piezoelectric film is formed directly on the vibrating body by applying a printing liquid containing a raw material of the piezoelectric body to the vibrating body. 前記圧電膜は、圧電体の原材料を前記振動体に蒸着することにより該振動体に直接成膜されたものである、ことを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。   The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the piezoelectric film is formed directly on the vibrating body by depositing a raw material of the piezoelectric body on the vibrating body. 前記基板は、前記電気−機械エネルギ変換素子への駆動信号を接続するための接点が配置された面とは異なる面に前記振動検知用の圧電膜に生じる電位差を出力するための接点を配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の超音波モータ。 The substrate, the electro - the surface different from the contacts arranged face for connecting a drive signal to the energy transducer, arranged contacts for outputting the electric potential difference generated in the piezoelectric film for the vibration detection The ultrasonic motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the ultrasonic motor is provided.
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