JPH037077A - Ultrasonic motor device - Google Patents

Ultrasonic motor device

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JPH037077A
JPH037077A JP1138696A JP13869689A JPH037077A JP H037077 A JPH037077 A JP H037077A JP 1138696 A JP1138696 A JP 1138696A JP 13869689 A JP13869689 A JP 13869689A JP H037077 A JPH037077 A JP H037077A
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JP
Japan
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vibrator
vibrating body
wave
vibration
longitudinal
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Pending
Application number
JP1138696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tamotsu Iijima
飯島 保
Kazuhide Sano
佐野 一秀
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Canon Finetech Nisca Inc
Original Assignee
Nisca Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH037077A publication Critical patent/JPH037077A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simplify the structure and to improve control performance by forming a resilient vibrator with such length and thickness as the resonance frequencies of longitudinal wave and bending wave coincide each other and arranging a pair of vibrators at specific positions with respect to the resilient vibrator. CONSTITUTION:A ultrasonic motor comprises a plate type resilient vibrator 10, a pair of vibrators 12a, 12b, and a motion extractor 20 arranged perpendicularly to the vibrating direction of bending wave and contacting directly or indirectly with at least one face of the resilient vibrator 10. The resilient vibrator 10 is formed to have such length and thickness as the resonance frequencies of longitudinal wave and bending wave coincide each other, and the pair of vibrators 12a, 12b are arranged, respectively, on the facing surfaces of the resilient vibrator 10 at the positions corresponding to the nodes of the longitudinal wave to be produced symmetrically to the longitudinally central point of the resilient vibrator 10. By such arrangement, moving direction of the motion extractor 20 can be controlled through a single-phase power source and the structure of ultrasonic motor and power source can be simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波モーター装置に関し、特に、単相電源に
より駆動側aされる超音波モータ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrasonic motor device, and particularly to an ultrasonic motor device whose drive side is driven by a single-phase power source.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、超音波振動を利用した超音波モータ装置としては
、弾性振動体に発生する振動の種類から分類すると、定
在波を用いる定在波型超音波モータ装置と進行波を用い
る進行波型m音波モータ装置と二つのタイプに大別され
る。
Conventionally, ultrasonic motor devices that utilize ultrasonic vibrations are categorized based on the type of vibration generated in an elastic vibrating body: standing wave type ultrasonic motor devices that use standing waves, and traveling wave type m that uses traveling waves. There are two types: sonic motor devices.

上記のもののうち定在波型超音波モータf装置としでは
、単相′Il源により単一の屈曲定在波を弾性振動体に
励振し、運動抽出体を介してこの定在波の節に向かう駆
動力を利用する平板状の超音波モータ装置が知られでい
る (例えば、本順と同一出願人の出願にかかる特願昭
62−137395号参照)。
Among the above devices, the standing wave type ultrasonic motor f device excites a single bending standing wave to an elastic vibrating body using a single-phase 'Il source, and connects it to the nodes of this standing wave via a motion extractor. A flat plate-shaped ultrasonic motor device is known that utilizes a driving force directed toward the object (see, for example, Japanese Patent Application No. 137395/1982, filed by the same applicant as this order).

また、弾性振動体に縦振動(弾性振動体の長さ方向への
広がり振動)と弾性振動体のある一面に垂直な振動成分
をもつ固有振動との、二つの独立した振動モードを、夫
々別の電yi(二相電源)で励振することにより、弾性
振動体の表面に楕円運動を生起し、この楕円運動を運動
抽出体に伝達し、駆動力として利用する平板状の超音波
モータ装置が知られている。この二相電源により駆動さ
れるタイプの平板状の超音波モータ装置は、時間的な位
相差をつけて二つの振動モードを励振することによって
、弾性振動体の表面に生起される楕円運動の回転方向を
切り換えることにより、運動抽出体の運動方向を正逆転
切り換えすることができる。
In addition, the elastic vibrator has two independent vibration modes: longitudinal vibration (vibration spread in the length direction of the elastic vibrator) and natural vibration, which has a vibration component perpendicular to one surface of the elastic vibrator. A flat ultrasonic motor device that generates elliptical motion on the surface of an elastic vibrating body by exciting it with electric power yi (two-phase power supply), transmits this elliptical motion to a motion extracting body, and uses it as driving force. Are known. This type of flat ultrasonic motor device driven by a two-phase power source generates rotation of an elliptical motion on the surface of an elastic vibrating body by exciting two vibration modes with a temporal phase difference. By switching the direction, the direction of motion of the motion extractor can be switched between forward and reverse directions.

〔発明が解決しようとする課題〕 従来の技術で述べたもののうち、単相電源により発生さ
れる単一の屈曲定在波を用いた平板状の超音波モータ装
置にあっては、構造は極めて簡潔であるが、同一の周波
数では弾性振動体に接触した運動抽出体の運動方向を逆
転できないという制御上の問題点を有していた6また、
二相M1源駆動の平板状の超音波そ−7装置は、2a類
の独立した振動モードを使用するため、夫々の振動モー
ドに対して励振源が必要となり、単相電源により駆動さ
れるm音波モータ装置と比較すると、超音波モータ装置
本体および電源ともに複雑にならざるを得ないという問
題、αを有していた。
[Problems to be Solved by the Invention] Among the conventional techniques, a flat plate-shaped ultrasonic motor device that uses a single bending standing wave generated by a single-phase power source has an extremely complicated structure. Although it is simple, it has a control problem in that the direction of motion of the motion extractor in contact with the elastic vibrator cannot be reversed at the same frequency6.
Since the flat ultrasonic SO-7 device driven by a two-phase M1 source uses independent vibration modes of type 2a, an excitation source is required for each vibration mode. Compared to the sonic motor device, the ultrasonic motor device itself and the power source both have to be complicated, which is a problem α.

本発明は、従来の技術の有するこのような問題、−気に
艦みてなされたものであり、その目的とするところは、
単相電源の駆動により、運動抽出体の運動方向をコント
ロール可能にするとともに、超音波モータ装置本体およ
び電源の構造をrIRpH!にした超音波モータ装置を
提供しようとするものである。
The present invention has been made in consideration of such problems of the prior art, and its purpose is to:
Driven by a single-phase power supply, it is possible to control the direction of motion of the motion extractor, and the structure of the ultrasonic motor device and power supply can be adjusted to rIRpH! The present invention is intended to provide an ultrasonic motor device that has the following features.

即ち、単相電源により駆動される超音波モータ装置の簡
潔さと、二相電源により駆動される正逆転可能な超音波
モータ装置のような制御性を兼ね備えてなる板状の超音
波モータ装置を、実現することを目的としている。
That is, a plate-shaped ultrasonic motor device that has the simplicity of an ultrasonic motor device driven by a single-phase power source and the controllability of a forward-reversible ultrasonic motor device driven by a two-phase power source, The aim is to achieve this goal.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、本発明におけるi11音波
モータ装置は、板状の弾性振動体と、特定周波数の交番
電流の印加によってこの弾性振動体に(N +1/2)
 (N ;任意の自然数)波長の縦波および所定波長の
屈曲波を発生させる少なくとも一対の振動子と、 屈曲波の振動方向に垂直であって、弾性振動体の少なく
とも一方の面に直接的あるいは間接的に接触している運
動抽出体とを有し、弾性振動体は縦波および屈曲波の共
振周波数が一致する長さ及び厚さをもって形成され、一
対の振動子は弾性振動体の対向面にそれぞれ配設され、
かつ各振動子が弾性振動体の艮千紬中点に関して対称な
位置に発生する前記縦波の節に対応した位置に設けられ
てなるものである。
In order to achieve the above object, the i11 sonic motor device of the present invention includes a plate-shaped elastic vibrating body and an alternating current of a specific frequency applied to the elastic vibrating body to (N+1/2)
(N: any natural number) wavelength and at least a pair of vibrators that generate a bending wave of a predetermined wavelength; The elastic vibrator has a length and thickness that match the resonance frequencies of longitudinal waves and bending waves, and the pair of vibrators are arranged on opposing surfaces of the elastic vibrator. are arranged respectively in
In addition, each vibrator is provided at a position corresponding to a node of the longitudinal wave generated at a symmetrical position with respect to the midpoint of the elastic vibrator.

〔作用〕[Effect]

板状の弾性振動体の縦振動(広がり方向振動)の共振周
波数と、弾性振動体の面に垂直方向の振動成分(屈曲振
動)をもつ固有振動モードの共振周波数とが一致してい
る場合、縦振動を励振すると、弾性振動体の面に垂直方
向の振動成分をもつ固有振動も励振され、これら二つの
振動が結合することが一般に知られている。
When the resonant frequency of the longitudinal vibration (vibration in the spreading direction) of a plate-shaped elastic vibrating body matches the resonant frequency of the natural vibration mode that has a vibration component (bending vibration) perpendicular to the surface of the elastic vibrating body, It is generally known that when longitudinal vibration is excited, a natural vibration having a vibration component perpendicular to the surface of the elastic vibrator is also excited, and these two vibrations are coupled.

即ち、板状の弾性振動体が理想的な平面な場合には、J
11!振動と、この縦振動に対し垂直方向の振動成分を
もつ固有振動モードという、互いに独立な振動モード間
においては結合を生じない。しかしながら、現実の弾性
振動体は縦振動に水平な面に関して非対称性を有してお
り、この非対称性により、縦振動を励振すれば、縦振動
に対し垂直方向の振動成分をもつ固有振動が励振され、
これらは容易に結合するものであることが知られている
That is, if the plate-shaped elastic vibrating body is an ideal plane, J
11! No coupling occurs between mutually independent vibration modes, namely vibration and a natural vibration mode having a vibration component in a direction perpendicular to the longitudinal vibration. However, an actual elastic vibrating body has an asymmetry with respect to a plane horizontal to longitudinal vibration, and due to this asymmetry, when longitudinal vibration is excited, a natural vibration with a vibration component in a direction perpendicular to the longitudinal vibration is excited. is,
These are known to be easily bonded.

本発明による超音波モータf装置は、上記作用を利用し
たものであり、一対の振動子のうちいずれか一方を励振
することにより、弾性振動体の非対称性を制御するとと
もに、弾性振動体に縦振動を励振する。この縦振動によ
り、屈曲振動が励振され、これら二つの振動が結合され
ることにより、弾性振動体の表面に楕円運動が生起され
る。この楕円運動が、運動抽出体に伝達され、運動抽出
体が一定方向に駆動される。
The ultrasonic motor f device according to the present invention utilizes the above-mentioned effect, and by exciting one of the pair of vibrators, it controls the asymmetry of the elastic vibrating body, and also controls the asymmetry of the elastic vibrating body vertically. Excite vibration. This longitudinal vibration excites bending vibration, and by combining these two vibrations, elliptical motion is generated on the surface of the elastic vibrator. This elliptical motion is transmitted to the motion extractor, and the motion extractor is driven in a fixed direction.

一対の振動子のうち、いずれか一方を選択的に励振する
ことにより、弾性振動体に発生する縦振動と屈曲振動と
の結合の位相が変化し、運動抽出体の駆動方向のコント
ロールが行われる。
By selectively exciting one of the pair of vibrators, the phase of the coupling between the longitudinal vibration and bending vibration generated in the elastic vibrator changes, and the driving direction of the motion extractor is controlled. .

即ち、板状の弾性振動体の励振位置を切り換えることに
よって、縦振動と屈曲振動との結合位相に180度の位
相差を生じさせ、弾性振動体表面に生じる楕円運動の回
転方向を正逆転するように切り換えることができる。
That is, by switching the excitation position of the plate-shaped elastic vibrating body, a 180 degree phase difference is created in the combined phase of longitudinal vibration and bending vibration, and the direction of rotation of the elliptical motion generated on the surface of the elastic vibrating body is reversed. You can switch as follows.

〔本発明の原理〕[Principle of the present invention]

単なる屈曲振動の場合、第9図に示すように、両端を開
放とすれば振動の節は板状の振動体100の中心に関し
対称に分布し、各点にはすぐ近くの節に向かう矢印方向
の駆動力が発生する。
In the case of simple bending vibration, as shown in FIG. 9, if both ends are open, the nodes of vibration are distributed symmetrically about the center of the plate-shaped vibrating body 100, and each point has a direction of the arrow pointing to the nearby node. The driving force is generated.

従って駆動力は中心に関し対称に分布し、励振源の位置
には無関係となる。
The driving force is therefore distributed symmetrically about the center and is independent of the position of the excitation source.

一方、縦振動と屈曲振動とが結合した振動の場合、振動
体の両端を開放とすると屈曲振動は中心に関し対称と考
えられるから、縦振動が対称な場合と反対称の場合の二
通りが考えられる。
On the other hand, in the case of vibrations in which longitudinal vibrations and bending vibrations are combined, if both ends of the vibrating body are open, the bending vibrations are considered to be symmetrical about the center, so there are two possible cases: a case in which the longitudinal vibrations are symmetrical and a case in which they are antisymmetrical. It will be done.

第10図(、)()、)において、X方向(広がり方向
)の変位をXtS’方向(面に垂直方向)の変位をYと
すると上記二つの場合はそれぞれ次式のように表される
In Figure 10 (,) (), ), if the displacement in the X direction (spreading direction) and the displacement in the XtS' direction (direction perpendicular to the plane) is Y, the above two cases are expressed as the following equations. .

(1)  X= a cos(klx) cos(we
)Y” b cos(k2x) sin(wt+d)(
2)   X= a  5in(klx)  coS(
we)Y= b eos(k2x) sin(wt+d
)(kl:縦波の波数に2:屈曲波の波数111:角周
波数)(1)式の縦波が対称な場合、板状振動体上Xの
点と一×の、αとは同方向回転の楕円振動を行うことが
わかる。即ち、上記の単なる屈曲振動の場合と異なり、
Xの点と −にの点とに同方向の駆動力を発生すること
が可能である。
(1) X= a cos(klx) cos(we
)Y” b cos(k2x) sin(wt+d)(
2) X= a 5in(klx) coS(
we) Y= b eos(k2x) sin(wt+d
) (kl: wave number of longitudinal wave 2: wave number of bending wave 111: angular frequency) When the longitudinal wave in equation (1) is symmetrical, α is in the same direction as the point X on the plate-shaped vibrating body. It can be seen that rotational elliptical vibration occurs. That is, unlike the case of simple bending vibration mentioned above,
It is possible to generate a driving force in the same direction at the point X and the point -.

(2)式の縦振動が反対称な場合、平板上にの魚と−に
の点とは逆回りの楕円振動を行い、駆動力は逆向きとな
る。
When the longitudinal vibration in equation (2) is antisymmetric, elliptical vibration occurs in the opposite direction to the points on the flat plate, and the driving force is in the opposite direction.

また、(1)式、(2)式とも各点は楕円振動なので、
板状振動体100の表と裏とは互いに逆向きの駆動力な
り、この点も単なる屈曲振動の場合と異なる所である。
Also, in both equations (1) and (2), each point is an elliptical vibration, so
The front and back sides of the plate-shaped vibrating body 100 have driving forces in opposite directions, which is also different from the case of simple bending vibration.

以上の事柄から、単相電源により駆動される正逆転可能
な超音波モータ装置を次の様に構成することができる゛
From the above considerations, an ultrasonic motor device driven by a single-phase power source and capable of forward and reverse rotation can be configured as follows.

■ Xと−Xの、αの駆動力が同方向の場合(第10 
0図(a)) 縦波が振動体100に1波艮のっているとして、その励
振には例えば110図(、)のように縦波の節の位置に
励振源A、Bを配置する6励振源Aによって第10図(
、)の駆動力が得られたとする。次に励振iBによる励
振の場合を考えると、これは励振源Aの励振の場合を中
心MOに関し180°回転させた場合にほかならず、励
振源Bの励振によって第10図(a)とは逆向きの駆動
力が得られることがわかる。
■ When the driving forces of α of X and -X are in the same direction (10th
Figure 0 (a)) Assuming that one wave of longitudinal waves is riding on the vibrating body 100, for excitation, excitation sources A and B are placed at the nodes of the longitudinal wave, as shown in Figure 110 (,). Figure 10 (
, ) is obtained. Next, if we consider the case of excitation by excitation iB, this is nothing but a case in which the excitation of excitation source A is rotated by 180° with respect to the center MO, and the excitation of excitation source B is reversed from that shown in Fig. 10(a). It can be seen that a driving force in the direction can be obtained.

即ち振動体100の長さが縦波の波長の整数倍のとき、
振動体100の同一面上中心対称の位置に縦波の励振源
を設置すれば、それらを片方ずつ選択的に駆動すること
により振動体に発生する縦振動とHIti振動との結合
位相をコントロールして、駆動力の正逆転のコントロー
ルができることになる。
That is, when the length of the vibrating body 100 is an integral multiple of the wavelength of the longitudinal wave,
By installing longitudinal wave excitation sources at centrally symmetrical positions on the same plane of the vibrating body 100, by selectively driving one of them one by one, the coupling phase between the longitudinal vibration and the HIti vibration generated in the vibrating body can be controlled. This means that the forward and reverse directions of the driving force can be controlled.

Xと一×の点の駆動力がj竺方向のとき(第10図(b
)) この場合は第10図(b)に示すような構成で正逆転の
コントロールが可能となる。即ち、縦波が振動体100
に1.5波艮のって(するとして、その励振には例えば
第10図(b)のように中心線Oより左側に発生する縦
波の節の位置に励振漏入を配置し、励振源Aと対向する
面で中心#aOより右側に発生する縦波の節の位置に励
振源Bを配置する。
When the driving force at the points X and 1× is in the j direction (Fig. 10 (b)
)) In this case, forward and reverse rotation control becomes possible with a configuration as shown in FIG. 10(b). That is, the longitudinal wave is the vibrating body 100.
For example, as shown in Fig. 10(b), an excitation leakage is placed at the node of the longitudinal wave generated on the left side of the center line O, and the excitation is An excitation source B is placed at a node of a longitudinal wave generated on the right side of the center #aO on the surface facing the source A.

励振源Aによって第10図(b)の駆動力が得られたと
する。次に励振fi、Bによる励振の場合を考えると、
これは励振源Aの励振の場合と縦波の位相は同相だが、
屈曲波成分の位相が180°異なるため、励振aBの励
振によって第10図(1,)とは逆向きの駆動力が得ら
れる。
Assume that the driving force shown in FIG. 10(b) is obtained by the excitation source A. Next, considering the case of excitation by excitation fi, B,
This means that the phase of the longitudinal wave is the same as in the case of excitation from excitation source A, but
Since the phases of the bending wave components differ by 180°, the driving force in the opposite direction to that shown in FIG. 10 (1,) is obtained by the excitation of the excitation aB.

つまり、振動体100の長さが縦波の波長の (N +
 l/2)倍(N;任意の自然数)のときには、振動体
100の対向する而に夫々縦波の励振源を設置すれば、
それらを片方ずつ選択的に駆動することにより、振動体
に発生する縦振動と屈曲振動との結合位相をコントロー
ルして、駆動力の正逆転のコントロールができることに
なる。
In other words, the length of the vibrating body 100 is the wavelength of the longitudinal wave (N +
l/2) times (N: any natural number), if longitudinal wave excitation sources are installed at the opposite sides of the vibrating body 100,
By selectively driving one of them one by one, the coupling phase of the longitudinal vibration and bending vibration generated in the vibrating body can be controlled, and the forward and reverse directions of the driving force can be controlled.

ユニにおいで、縦振動に結合させる面に直角な振動成分
をもった振動モードを屈曲振動とすると、縦波1波艮に
屈曲波を結合させるためには板状の振動体の寸法を次式
のようにとれば良い。
In Uni, assuming that the vibration mode with a vibration component perpendicular to the plane to be coupled to the longitudinal vibration is bending vibration, in order to couple the bending wave to a single longitudinal wave, the dimensions of the plate-shaped vibrating body can be calculated using the following formula. You can take it like this.

即ち、 ′t:板の厚さ ノ:板の長さ αは、 5in(α/2)cosh(α/2)+cos(α/2
)sinb(α/2)=0の根であり、小さい方から対
称屈曲振動の共振モードの次数に対応している。共振周
波数「1、は、 E:ヤング率 ρ:密度 で与えられる。
That is, 't: plate thickness; plate length α is 5 inches (α/2) cosh (α/2) + cos (α/2
) sinb(α/2)=0, which corresponds to the order of the resonance mode of symmetrical bending vibration from the smallest order. The resonance frequency "1" is given by: E: Young's modulus ρ: density.

本発明は上記■によるところのものであり、第1図に示
すように振動体10の艮手紬中点に関して対称な位置に
発生する縦波の節の位置で、かつ振動体10の対向する
面に夫々、圧電セラミック等によりなる励振源たる振動
子12a、12bを接着すれば良い。
The present invention is based on the above item (2), and as shown in FIG. Vibrators 12a and 12b, which are excitation sources made of piezoelectric ceramic or the like, may be bonded to the surfaces, respectively.

振動体10の対向する面に設けられた各振動子12a 
、 1211のいずれか一方を励振することにより、振
動体10の非対称性を制御し、これにより、各振動子1
2a、12bによって発生する屈曲波は位相が180゛
 異なるようになる。
Each vibrator 12a provided on opposing surfaces of the vibrator 10
, 1211, the asymmetry of the vibrating body 10 is controlled, whereby each vibrator 1
The bending waves generated by 2a and 12b have a phase difference of 180°.

つまり、励振子12aを励振すると、この部分の非対称
性により、わずかに屈曲振動成分が生じてくる。−たび
屈曲振動成分が生ずれば、振動体10は非対称なものと
考えられ、縦振動と屈曲振動との結合が生ずる。
That is, when the exciter 12a is excited, a slight bending vibration component is generated due to the asymmetry of this part. - If a bending vibration component occurs, the vibrating body 10 is considered to be asymmetrical, and a combination of longitudinal vibration and bending vibration occurs.

また、振動子12bを励振した場合を考えると、縦波の
位相は同相だが、屈曲波成分の生ずる状況は振動子12
aを励振した場合より位相が180゜異なっている。従
って、縦振動と屈曲振動との結合は振動子12aの励振
時に対し180゛位相が異なるものとなり、楕円運動の
方向は逆転する。
Also, considering the case where the vibrator 12b is excited, the longitudinal waves are in phase, but the situation in which the bending wave component occurs is that the vibrator 12b is in phase.
The phase is 180° different than when a is excited. Therefore, the coupling between the longitudinal vibration and the bending vibration has a phase difference of 180° from that when the vibrator 12a is excited, and the direction of the elliptical motion is reversed.

つまり、第1図の場合は縦波1.5波長としているため
、振動子12a、12bによって同相の縦波(同一方向
の変形に対し同相の縦波)が発生するが、結合する屈曲
波の位相が180°異なるものである。
In other words, in the case of Fig. 1, since the wavelength of the longitudinal wave is 1.5, in-phase longitudinal waves are generated by the vibrators 12a and 12b (in-phase longitudinal waves for deformation in the same direction), but the combined bending waves are The phases are different by 180°.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に基づいて本発明による超音波モータ装置を
詳細に説明する。
Hereinafter, the ultrasonic motor device according to the present invention will be explained in detail based on the drawings.

第1図及び第2図は、本発明による超音波モータ装置の
一実施例を示し、板状の弾性振動体lOの両面には、振
動子12a、12bが添設されでいる。各振動子12a
、12bには、線路14a、14bの一端が接続されて
おり、これら線路14a、14bの他端はスイッチング
手段たるスイッチ磯!1416の端子16a、16bに
夫々に接続されている。線路14cは、その一端が弾性
振動体10に接続されるとともに、他端が単相電源18
に接続されている。単相電源18は線路14dにより、
スイッチ機構16のスイッチ16cに接続されている。
1 and 2 show an embodiment of an ultrasonic motor device according to the present invention, in which vibrators 12a and 12b are attached to both sides of a plate-shaped elastic vibrator IO. Each vibrator 12a
, 12b are connected to one end of lines 14a, 14b, and the other ends of these lines 14a, 14b are connected to a switch !, which is a switching means. 1416 are connected to terminals 16a and 16b, respectively. The line 14c has one end connected to the elastic vibrator 10, and the other end connected to the single-phase power supply 18.
It is connected to the. The single-phase power supply 18 is connected to the line 14d,
It is connected to the switch 16c of the switch mechanism 16.

また、弾性振動体10の振動子12aが設けられている
側には、弾性振動体10と直接的に接触するように運動
抽出体20が配設されて(・る。
Further, on the side of the elastic vibrating body 10 where the vibrator 12a is provided, a motion extracting body 20 is arranged so as to be in direct contact with the elastic vibrating body 10.

弾性振動体10は、各振動子12a=12bによって発
生される縦波と、この縦波によって生じる屈曲波の共振
周波数が一致する良さ及び厚さを有するように形成され
ている。
The elastic vibrating body 10 is formed to have such a thickness that the longitudinal waves generated by each vibrator 12a=12b match the resonance frequencies of the bending waves generated by the longitudinal waves.

各振動子12a、121+は、弾性振動体10の長手軸
中点に関して対称な位置に発生する縦波の節に対応する
位置において、弾性振動体10上に配設されている。
Each vibrator 12a, 121+ is arranged on the elastic vibrating body 10 at a position corresponding to a node of a longitudinal wave generated at a symmetrical position with respect to the midpoint of the longitudinal axis of the elastic vibrating body 10.

(1を相電源18は、スイッチ16cの切り換えにより
、振動子12a、12bのいずれか一方に、特定周波数
の交番電流を印加するものであって、これにより、弾性
振動体10に、(N +1/2) (N :任意の自然
数)彼氏の縦波と、これによって生ずる所定波長の屈曲
波を発生させるものである。
(1) The phase power supply 18 applies an alternating current of a specific frequency to either the vibrator 12a or 12b by switching the switch 16c. /2) (N: Any natural number) This generates a longitudinal wave of the boyfriend and a bending wave of a predetermined wavelength generated thereby.

運動抽出体20は、弾性振’Jh体10上で任意の手段
により位置決めされ、かつ弾性振動体10に任意の加圧
手段により加圧された、任意の方向に回転自在のローラ
状体とされて(する。
The motion extracting body 20 is a roller-shaped body that is positioned on the elastic vibrating body 10 by any means, pressurizes the elastic vibrating body 10 by any pressurizing means, and is rotatable in any direction. te(do)

次に、上記構成を有する超音波モータ装置の作用につい
て説明する。
Next, the operation of the ultrasonic motor device having the above configuration will be explained.

1113図は、1.5波艮の縦波と、1波長の屈曲波と
が発生される場合を示しており、スイッチ16を切り換
えて振動子12a、あるいは振動子121〕を励振する
ことによって、これらの励振により同相の縦波(同一方
向の変形に対し、同相の縦波)が発生することになるが
、振動子12a、12bのどちらを励振するかによって
、結合する屈曲波の位相が180゛ 異なるものとなる
。このため、振動子12a、12bを選択的に励振する
ことにより、弾性振動体10表面に生起される楕円振動
の運動方向が変化し、運動抽出体20へ取り出される運
動の方向性を第1図及び第2図上実線矢印及び破線矢印
で示すように正逆伝することが可能となる。従って、運
動抽出体20上にカード状体、紙業類等の搬送物を接触
させれば、スイッチ16Cの切り換えにより、搬送物を
任意の方向に移送できる。
FIG. 1113 shows a case where a 1.5-wave longitudinal wave and a 1-wavelength bending wave are generated, and by switching the switch 16 to excite the vibrator 12a or the vibrator 121, These excitations generate in-phase longitudinal waves (in-phase longitudinal waves for deformations in the same direction), but depending on which of the vibrators 12a and 12b is excited, the phase of the coupled bending waves can vary by 180 degrees.゛ It will be different. Therefore, by selectively exciting the vibrators 12a and 12b, the direction of motion of the elliptical vibration generated on the surface of the elastic vibrating body 10 changes, and the direction of the motion taken out to the motion extracting body 20 is changed as shown in FIG. And, as shown by solid line arrows and broken line arrows in FIG. 2, forward and reverse transmission is possible. Therefore, if an object to be transported, such as a card-like object or paper work, is brought into contact with the motion extractor 20, the object can be transported in any direction by switching the switch 16C.

また第4図は、1.5波民の縦波と2波長の屈曲波の結
合の場合を示す実施例である。これらのらのにあっては
、いずれも縦波の節の部分は、振動子の略中心に位置す
るようになされて(する。
Further, FIG. 4 shows an example in which a longitudinal wave of 1.5 wavelengths and a bending wave of two wavelengths are combined. In all of these cases, the longitudinal wave nodes are located approximately at the center of the vibrator.

また、第5図(、)(b)に示す実施例は、厚みのある
カード状体22を移送する状態を示しており、図示しな
いベース部材に垂設されたアーム50に運動抽出体20
が回動自在に軸支されている。この運動抽出体20は、
7−ム50の運動抽出体20上方部位に回転自在に軸支
されるとともに、図示しない加圧手段により運動抽出体
20方向に加圧されている加圧用ローラ52により、カ
ード状体22を介して弾性振動体10上に押圧されてい
る。
Further, the embodiment shown in FIGS. 5(a) and 5(b) shows a state in which a thick card-like object 22 is transferred, and a movement extracting object 20 is attached to an arm 50 vertically installed on a base member (not shown).
is rotatably supported. This movement extractor 20 is
A pressure roller 52 is rotatably supported above the motion extracting body 20 of the 7-arm 50 and is pressed in the direction of the motion extracting body 20 by a pressure means (not shown). and is pressed onto the elastic vibrating body 10.

この実施例においても、振動子12a、12bを適Ti
励振することにより、tISs図(a)(b)上実線矢
印方向あるいは破線矢印方向へカード状体22を移送す
ることができる。
In this embodiment as well, the vibrators 12a and 12b are
By excitation, the card-like body 22 can be transferred in the direction of the solid line arrow or the dashed line arrow direction in the tISs diagrams (a) and (b).

さらに、第6図(a)(b)に示す実施例は、カード状
体22a、 22bを移送する状態を示しており、特に
tBa図(b)は、加圧手段としては加圧用ローラ54
を使用した場合を示している。この実施例においても、
運動抽出体20a、 206、加圧用a−ラ54は、所
定のアームにより支持されてよいこと勿論である。
Further, the embodiments shown in FIGS. 6(a) and 6(b) show the state in which the card-like bodies 22a and 22b are transferred, and in particular, in FIG. 6(b), the pressure roller 54 is used as the pressure means.
This shows the case where . Also in this example,
Of course, the motion extracting bodies 20a, 206 and the pressurizing a-ra 54 may be supported by a predetermined arm.

第6図(aHb)においては、弾性振動体10の同一面
に、振動子12aをはさんで夫々配置された運@抽出体
20a、2013によr)2条のカード状体22a、2
2hを夫々逆方向に移送する場合を示している。勿論運
動抽出体20a、20bのどちらか一方のみを設けて、
どちらか一方のカード状体22a、22bを移送するこ
とができる。
In FIG. 6 (aHb), two card-like bodies 22a, 2 are placed on the same surface of the elastic vibrating body 10 with the vibrator 12a in between.
2h is transferred in opposite directions. Of course, only one of the motion extractors 20a and 20b is provided,
Either one of the card-like bodies 22a, 22b can be transferred.

さらにまた、第7図は、7−ム50により回転自在に軸
支されるとともに、図示しない加圧手段によって弾性振
動体10上に加圧されている運動抽出体20と、弾性振
動体10との間に薄い紙葉類24を加圧保持し、この紙
業類24を#57図上実線矢印方向あるいは破線矢印方
向に移送する状態を示している。紙業類24の厚さが極
めて薄い場合には、紙葉類24を介して弾性振動体10
表面に生起した楕円運動が、運動抽出体20に取り出さ
れる。紙葉類24は、運動抽出体20の運動方向に応じ
て、移送されることになる。
Furthermore, FIG. 7 shows the motion extracting body 20 which is rotatably supported by a 7-mem 50 and is pressed onto the elastic vibrating body 10 by a pressurizing means (not shown), and the elastic vibrating body 10. This shows a state in which a thin paper sheet 24 is held under pressure between the two, and the paper sheet 24 is transferred in the direction of the solid line arrow or in the direction of the broken line arrow in Figure #57. When the thickness of the paper products 24 is extremely thin, the elastic vibrating body 10
The elliptical motion generated on the surface is extracted by the motion extractor 20. The paper sheets 24 are transported depending on the direction of motion of the motion extraction body 20.

また、第8図(aHb)は、運動抽出体の変形例を示し
ており、このものは口伝性を有しない突起状の運動抽出
体200とされている。第9図(、)は、第1図に対応
し、第8図(b)は1117図に夫々対応する運動抽出
体の変形例である。このものにあっても、上記各実施例
と同様に運動抽出体200に弾性振動体10表面上に生
起された楕円振動がとりだされ、上記各実施例と同様な
効果を得ることができる。
Further, FIG. 8 (aHb) shows a modification of the motion extracting body, which is a protruding motion extracting body 200 that does not have oral transmission. FIG. 9(,) corresponds to FIG. 1, and FIG. 8(b) shows a modification of the motion extracting body corresponding to FIG. 1117, respectively. In this case as well, the elliptical vibration generated on the surface of the elastic vibrating body 10 is extracted by the motion extracting body 200 as in each of the above embodiments, and the same effects as in each of the above embodiments can be obtained.

なお、特に図示はしないが、運動抽出体の形状は上記各
実施例において説明したものに限られるものではなく、
半球状体等であってらよいこと勿論であり、弾性振動体
表面上に生起された楕円振動をとりだせる形状であれば
良い。
Although not particularly illustrated, the shape of the motion extractor is not limited to that described in each of the above embodiments.
Of course, it may be a hemispherical body or the like, and any shape that can extract the elliptical vibration generated on the surface of the elastic vibrator is sufficient.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it produces the effects described below.

振動子に加える電流が単相でよく、振動子の駆動回路が
簡単な超音波モータ装置を提供することができる。
It is possible to provide an ultrasonic motor device in which a single-phase current is applied to the vibrator and the drive circuit for the vibrator is simple.

また、一対の振動子のうちのいずれか一方に特定周波数
の文番電流を切り替えて印加することにより、運動抽出
体の運動方向を制御することができる。
Further, by switching and applying a pattern current of a specific frequency to either one of the pair of vibrators, the direction of motion of the motion extractor can be controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す概略側面図、第2図は
第1図に示すものの斜視図、第3図及び14図は本発明
による縦波と屈曲波との結合状態を示す説明図、第5図
(a)(+1)は他の実権例を示し、第5図(、)は概
略斜視図、15図(1〕)は第5図(、)の側面図、t
ls G fi (a)(b)は池の実施例を示し、第
6図(、)(1,)は2条のカード状体を夫々別方向へ
移送する実施例を示し、第6図(、)は加圧手段を別に
図示しない概略斜視図、Pt56図(b)は加圧手段と
しては加圧用ローラを用いた場合を示す概略斜視図、第
7図は弾性振動体と運動抽出体との間に挟持された紙葉
類を搬送する場合の実施例を示す側面図、第8図(a)
(+1)は夫々運動抽出体の変形例を示す側面図、第9
閏は屈曲波による駆動方向を示す説明図、第10図(a
)(b)は縦振動と屈曲振動との結合振動による駆動方
向を示す説明図である。 第7図 符号の説明 10・ ・振動体    12a・ 12b・ ・振動子   14a・ 141)・ ・線路    14c・ 14d・ ・線路    16・ 16a・・・端子    16b・ 16c・ ・スイッチ   18・ 20.20a、20b・ ・運動抽出体20.22g、
22b−・カード状体 24・ ・紙葉類 50・ ・アーム 52.54・ ・加圧用ローラ 100・・・振動体   200・ B・ ・励振[A・・ ・振動子 ・・線路 ・線路 ・スイッチ機構 ・端子 ・単相電源 ・運動抽出体 ・励振源 第Z図 第3図 第4図 第6図 0 第5図 ( ) (b) 40 第7図
FIG. 1 is a schematic side view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of what is shown in FIG. 1, and FIGS. 3 and 14 show the state of coupling of longitudinal waves and bending waves according to the present invention. Explanatory diagram, Figure 5 (a) (+1) shows another example of real power, Figure 5 (,) is a schematic perspective view, Figure 15 (1) is a side view of Figure 5 (,), t
ls G fi (a) (b) shows an example of a pond, FIG. 6 (,) (1,) shows an example of transferring two card-like bodies in different directions, , ) is a schematic perspective view in which the pressure means is not shown separately, Pt56 (b) is a schematic perspective view showing the case where a pressure roller is used as the pressure means, and FIG. FIG. 8(a) is a side view showing an embodiment in which paper sheets sandwiched between the two are transported.
(+1) is a side view showing a modified example of the motion extracting body;
The leap is an explanatory diagram showing the driving direction by bending waves, Fig. 10 (a
) and (b) are explanatory diagrams showing driving directions by combined vibration of longitudinal vibration and bending vibration. Explanation of symbols in Figure 7 10 - Vibrator 12a, 12b, Vibrator 14a, 141), Line 14c, 14d, Line 16, 16a, Terminal 16b, 16c, Switch 18, 20.20a, 20b・・Motor extractor 20.22g,
22b-・Card-like body 24・・Paper sheet 50・・Arm 52.54・・・Pressure roller 100・・Vibrating body 200・B・・Excitation [A・・・Vibrator・・Line/Line/Switch Mechanism, terminal, single-phase power supply, motion extractor, excitation source Figure Z Figure 3 Figure 4 Figure 6 Figure 0 Figure 5 ( ) (b) 40 Figure 7

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 板状の弾性振動体と、 特定周波数の交番電流の印加によって前記 弾性振動体に(N+1/2)(N;任意の自然数)波長
の縦波および所定波長の屈曲波を発生させる少なくとも
一対の振動子と、 前記屈曲波の振動方向に垂直な前記弾性振 動体の少なくとも一方の面に接触している運動抽出体と
を有し、 前記弾性振動体は前記縦波および前記屈曲 波の各々の共振周波数が一致する長さ及び厚さをもって
形成され、 前記一対の振動子は前記弾性振動体の対向 面にそれぞれ配設され、且各振動子が前記弾性振動体の
長手軸中点に関して対称な位置に発生する前記縦波の節
に対応した位置に設けられたことを特徴とする超音波モ
ータ装置。
1. a plate-shaped elastic vibrating body; and at least a pair of vibrations that generate a longitudinal wave with a wavelength of (N+1/2) (N: any natural number) and a bending wave with a predetermined wavelength in the elastic vibrating body by applying an alternating current of a specific frequency to the elastic vibrating body. and a motion extractor in contact with at least one surface of the elastic vibrating body perpendicular to the vibration direction of the bending wave, the elastic vibrating body generating resonance of each of the longitudinal wave and the bending wave. The pair of vibrators are formed to have lengths and thicknesses that match each other in frequency, and the pair of vibrators are disposed on opposing surfaces of the elastic vibrator, and each vibrator is located at a symmetrical position with respect to the midpoint of the longitudinal axis of the elastic vibrator. An ultrasonic motor device characterized in that the ultrasonic motor device is provided at a position corresponding to a node of the longitudinal wave generated in the wave.
2. 前記一対の振動子のうちのいずれか一方に前記特
定周波数の交番電流を切り替えて印加するスイッチング
手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の超音波モ
ータ装置。
2. 2. The ultrasonic motor device according to claim 1, further comprising switching means for switching and applying the alternating current of the specific frequency to either one of the pair of vibrators.
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