JPH01315278A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JPH01315278A JPH01315278A JP63147258A JP14725888A JPH01315278A JP H01315278 A JPH01315278 A JP H01315278A JP 63147258 A JP63147258 A JP 63147258A JP 14725888 A JP14725888 A JP 14725888A JP H01315278 A JPH01315278 A JP H01315278A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- roller
- piezoelectric ceramic
- vibration
- ultrasonic motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、超音波振動エネルギーを利用した超音波モー
タに関する。
タに関する。
（従来の技術）
従来、矩形状平板振動子を利用した超音波モーターとし
て、第６図に示すような各種多重振動モード、例えば縦
振動と屈曲振動の多重モードを利用したシリコンラバー
６上の平板状振動子１にローラー３を圧接した構成が提
案されている。
て、第６図に示すような各種多重振動モード、例えば縦
振動と屈曲振動の多重モードを利用したシリコンラバー
６上の平板状振動子１にローラー３を圧接した構成が提
案されている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、従来の平板状振動子を利用した超音波モ
ーターは縦振動と屈曲振動の多重モードを利用している
ため、ローラーを振動子に強く圧接すると屈曲振動の振
動振幅が抑制され、またローラー圧接位置が平板状振動
子の端であるため、振動子の振動モードが不安定となり
、その結果、十分なローラー駆動力が得られなかった。
ーターは縦振動と屈曲振動の多重モードを利用している
ため、ローラーを振動子に強く圧接すると屈曲振動の振
動振幅が抑制され、またローラー圧接位置が平板状振動
子の端であるため、振動子の振動モードが不安定となり
、その結果、十分なローラー駆動力が得られなかった。
本発明は、従来の超音波モータの問題点を解決して、高
駆動力の超音波モータを提供することにある。
駆動力の超音波モータを提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、従来の超音波モータの問題点を解決して、高
駆動力の超音波モータを得るための手段として、たとえ
ば第１図に示すように、二次縦振動モードで動作可能な
矩形状平板振動子１の中央平面部上部に非共振で伸縮可
能な積層圧電セラミックアクチュエータ２を接着して固
定配置し、該積層圧電セラミックアクチュエータ２を矩
形状平板振動子１の平面に静的な一定圧力で押し付ける
方向にローラー３で圧接し、該矩形状平板振動子１の二
次縦振動と積層圧電セラミックアクチュエータ２の振動
変位を全く独立して同一周波数で励振させることによっ
て前記ローラー３を所望の方向に回転させることを特徴
とする超音波モータである。
駆動力の超音波モータを得るための手段として、たとえ
ば第１図に示すように、二次縦振動モードで動作可能な
矩形状平板振動子１の中央平面部上部に非共振で伸縮可
能な積層圧電セラミックアクチュエータ２を接着して固
定配置し、該積層圧電セラミックアクチュエータ２を矩
形状平板振動子１の平面に静的な一定圧力で押し付ける
方向にローラー３で圧接し、該矩形状平板振動子１の二
次縦振動と積層圧電セラミックアクチュエータ２の振動
変位を全く独立して同一周波数で励振させることによっ
て前記ローラー３を所望の方向に回転させることを特徴
とする超音波モータである。
（作用）
上記のような本発明の超音波モータは、第２図に主要部
を拡大して示すように平板状振動子１の中央部Ｃが長手
方向に矢印ａ、ｂの両方向に振動し、ローラー３は振動
子の振動方向に従って矢印ｃ、ｄの方向に回転する。従
って、ローラーはどちらの方向にも回転せずに静止して
いる。しかしながら、振動子の振動が矢印ａの方向の時
、該振動とは独立して同一周波数で圧電セラミックの変
位を矢印ｅの方向に与えて圧電セラミックとローラーの
圧接力を強くすると、ローラーは矢印Ｃの方向に回転す
る。−方、振動子の振動が矢印すの方向の時、該振動と
は独立して同一周波数で圧電セラミックアクチュエータ
２の変位を矢印ｆの方向に与えてアクチュエータ２とロ
ーラー３の圧接力を弱くすると、ローラー３は回転しな
い。その結果、ローラー３は矢印Ｃの一方向に回転する
。ローラー３を矢印ｄ方向に回転させるためには、振動
子の振動が矢印すの方向の時、アクチュエータ２の変位
の矢印ｅの方向に与えてやればよいことが上記の説明か
ら容易に理解できる。即ち、平板状振動子１の二次縦振
動と圧電セラミックの変位の位相差を１８０度変換する
ことでローラー３の回転方向を反転することが可能であ
る。
を拡大して示すように平板状振動子１の中央部Ｃが長手
方向に矢印ａ、ｂの両方向に振動し、ローラー３は振動
子の振動方向に従って矢印ｃ、ｄの方向に回転する。従
って、ローラーはどちらの方向にも回転せずに静止して
いる。しかしながら、振動子の振動が矢印ａの方向の時
、該振動とは独立して同一周波数で圧電セラミックの変
位を矢印ｅの方向に与えて圧電セラミックとローラーの
圧接力を強くすると、ローラーは矢印Ｃの方向に回転す
る。−方、振動子の振動が矢印すの方向の時、該振動と
は独立して同一周波数で圧電セラミックアクチュエータ
２の変位を矢印ｆの方向に与えてアクチュエータ２とロ
ーラー３の圧接力を弱くすると、ローラー３は回転しな
い。その結果、ローラー３は矢印Ｃの一方向に回転する
。ローラー３を矢印ｄ方向に回転させるためには、振動
子の振動が矢印すの方向の時、アクチュエータ２の変位
の矢印ｅの方向に与えてやればよいことが上記の説明か
ら容易に理解できる。即ち、平板状振動子１の二次縦振
動と圧電セラミックの変位の位相差を１８０度変換する
ことでローラー３の回転方向を反転することが可能であ
る。
（実施例）
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
する。
第３図は本発明の具体例であり、（ａ）は平面図、（ｂ
）は正面図を示す。ステンレス鋼から成る振動平板５の
側平面に振動平板の長手方向に２５ｋＨｚ程度の周波数
の二次縦振動が励振されるように圧電セラミック板４を
接着して振動子が構成されている。該振動子の中央部の
片面に振動子の平面に垂直な方向に変位する積層圧電セ
ラミックアクチュエータ２が接着して固定配置されてい
る。該振動子はシリコンラバー上に置かれ振動子の二次
縦振動の振動振幅が抑制されないようにされている。前
記圧電セラミック２の上部に金属製ローラーが圧接され
ている。該ローラーの圧接によって振動子が変形するこ
とのないように反対側に硬いブロック７が配置すること
が望ましい。圧電セラミック板４と積層圧電セラミック
アクチュエータ２に独立して同一周波数の電圧を印加し
た。銅製のローラー（直径１５ｍｍ）３を１０ｋｇｆの
加重で圧電セラミック２に圧接し、圧電セラミック板４
及び圧電セラミックアクチュエータ２に約２５ｋＨｚの
周波数で約７０Ｖｒｍｓの電圧を印加すると、ローラー
が低速で回転した。圧電セラミック４及び圧電セラミッ
クアクチュエータ２の位相差を１８０度変換するとロー
ラーの回転方向が直ちに反転した。
）は正面図を示す。ステンレス鋼から成る振動平板５の
側平面に振動平板の長手方向に２５ｋＨｚ程度の周波数
の二次縦振動が励振されるように圧電セラミック板４を
接着して振動子が構成されている。該振動子の中央部の
片面に振動子の平面に垂直な方向に変位する積層圧電セ
ラミックアクチュエータ２が接着して固定配置されてい
る。該振動子はシリコンラバー上に置かれ振動子の二次
縦振動の振動振幅が抑制されないようにされている。前
記圧電セラミック２の上部に金属製ローラーが圧接され
ている。該ローラーの圧接によって振動子が変形するこ
とのないように反対側に硬いブロック７が配置すること
が望ましい。圧電セラミック板４と積層圧電セラミック
アクチュエータ２に独立して同一周波数の電圧を印加し
た。銅製のローラー（直径１５ｍｍ）３を１０ｋｇｆの
加重で圧電セラミック２に圧接し、圧電セラミック板４
及び圧電セラミックアクチュエータ２に約２５ｋＨｚの
周波数で約７０Ｖｒｍｓの電圧を印加すると、ローラー
が低速で回転した。圧電セラミック４及び圧電セラミッ
クアクチュエータ２の位相差を１８０度変換するとロー
ラーの回転方向が直ちに反転した。
また、第４図に示すように圧電セラミック２の上部に通
常市販されている繊維強化プラスチックの耐磨耗材ある
いは芳香族ポリエステル樹脂をポリテトラフルオロエチ
レンに充填した耐磨耗材８を接着して配置し、また、第
５図に示すように第３図（ｂ）に示したブロック７の上
部にテフロンあるいは芳香族ポリエステル樹脂をポリテ
トラフルオロエチレンに充填した摺動材９を接着して配
置することが望ましい。この構成でローラー圧接力を２
０ｋｇｆとして駆動した結果、最大駆動トルク１．５ｋ
ｇｆ−ａｍ（ローラー回転速度は毎分約５回転）が得ら
れた。また、銅製ローラーの代わりにステンレス銅製ロ
ーラーを使用してもほぼ同様の結果が得られた。
常市販されている繊維強化プラスチックの耐磨耗材ある
いは芳香族ポリエステル樹脂をポリテトラフルオロエチ
レンに充填した耐磨耗材８を接着して配置し、また、第
５図に示すように第３図（ｂ）に示したブロック７の上
部にテフロンあるいは芳香族ポリエステル樹脂をポリテ
トラフルオロエチレンに充填した摺動材９を接着して配
置することが望ましい。この構成でローラー圧接力を２
０ｋｇｆとして駆動した結果、最大駆動トルク１．５ｋ
ｇｆ−ａｍ（ローラー回転速度は毎分約５回転）が得ら
れた。また、銅製ローラーの代わりにステンレス銅製ロ
ーラーを使用してもほぼ同様の結果が得られた。
（発明の効果）
本発明の超音波モータは低速、高駆動力であり、ＯＡ機
器等に利用することが可能である。
器等に利用することが可能である。
第１図は本発明の超音波モータの基本概念図、第２図は
本発明の超音波モータの駆動原理を説明するための主要
部の拡大図、第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に
使用した超音波モータの構成図、第４図、第５図は本発
明の実施例を示す図、第６図は矩形状平板振動子を用い
た従来の超音波モータの構成図を示す。図中、１は二次
縦振動する振動子、２はアクチュエータ、３はローラー
、４は二次縦振動を励振させるための圧電セラミック板
、５は金属製振動板、６はシリコンラバー、７はブロッ
ク、８は耐磨耗材、９は摺動材、１０は振動子の二次縦
振動の変位分布。
本発明の超音波モータの駆動原理を説明するための主要
部の拡大図、第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に
使用した超音波モータの構成図、第４図、第５図は本発
明の実施例を示す図、第６図は矩形状平板振動子を用い
た従来の超音波モータの構成図を示す。図中、１は二次
縦振動する振動子、２はアクチュエータ、３はローラー
、４は二次縦振動を励振させるための圧電セラミック板
、５は金属製振動板、６はシリコンラバー、７はブロッ
ク、８は耐磨耗材、９は摺動材、１０は振動子の二次縦
振動の変位分布。
Claims (1)
- 二次縦振動モードで動作可能な振動子の中央部に非共
振で伸縮可能なアクチュエータを設置し、該アクチュエ
ータに対しローラーを圧接するように配置したことを特
徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63147258A JPH01315278A (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63147258A JPH01315278A (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01315278A true JPH01315278A (ja) | 1989-12-20 |
Family
ID=15426163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63147258A Pending JPH01315278A (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01315278A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5200665A (en) * | 1990-11-21 | 1993-04-06 | Nisca Corporation | Ultrasonic actuator |
| US20120228994A1 (en) * | 2009-11-02 | 2012-09-13 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Actuator |
| CN107493034A (zh) * | 2017-09-14 | 2017-12-19 | 苏州迈客荣自动化技术有限公司 | 一种半球形压电陶瓷致动器 |
-
1988
- 1988-06-14 JP JP63147258A patent/JPH01315278A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5200665A (en) * | 1990-11-21 | 1993-04-06 | Nisca Corporation | Ultrasonic actuator |
| US20120228994A1 (en) * | 2009-11-02 | 2012-09-13 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Actuator |
| US9082959B2 (en) * | 2009-11-02 | 2015-07-14 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Actuator |
| CN107493034A (zh) * | 2017-09-14 | 2017-12-19 | 苏州迈客荣自动化技术有限公司 | 一种半球形压电陶瓷致动器 |
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