JPH041599B2 - - Google Patents
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- JPH041599B2 JPH041599B2 JP60293110A JP29311085A JPH041599B2 JP H041599 B2 JPH041599 B2 JP H041599B2 JP 60293110 A JP60293110 A JP 60293110A JP 29311085 A JP29311085 A JP 29311085A JP H041599 B2 JPH041599 B2 JP H041599B2
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- JP
- Japan
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- diaphragm
- vibration
- plate
- electrostrictive element
- ultrasonic
- Prior art date
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Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 206010034719 Personality change Diseases 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、軸方向振動とねじり方向振動との合
成された複合振動を発生させる超音波振動子であ
り、特に超音波モータに適した超音波振動子に関
するものである。
成された複合振動を発生させる超音波振動子であ
り、特に超音波モータに適した超音波振動子に関
するものである。
従来、軸方向に共振振動する縦形振動子に、軸
方向振動をねじり方向に変換する変換部材を一体
に設け、得られた出力端部の楕円振動によるロー
タなどの回転体や移動体との摩擦接触により前記
回転体等を駆動する超音波モータが知られてい
る。
方向振動をねじり方向に変換する変換部材を一体
に設け、得られた出力端部の楕円振動によるロー
タなどの回転体や移動体との摩擦接触により前記
回転体等を駆動する超音波モータが知られてい
る。
その一例として特公昭59−37672号公報に記載
されている超音波振動を利用した回転駆動装置を
用いるものがある。この回転駆動装置は、ケーシ
ング本体内に、単数または複数の超音波振動子の
一端面に設けられた振動板と、回転軸の一端面と
を対向配置し、両者間に回転軸の軸方向に対して
傾斜角度を有する振動片の回転軸または振動板の
いずれか一方と一体形成することにより、超音波
振動子の往復運動を回転軸の回転運動に変換する
ことを特徴とするものであつて、軸方向振動子の
出力端部に振動片を設け、ロータなどの可動部材
の接合面の法線を振動子の軸と僅かに傾斜させて
加圧すると、振動片先端部が楕円振動を生じてロ
ータなど可動部材を摩擦駆動するようにしたもの
である。
されている超音波振動を利用した回転駆動装置を
用いるものがある。この回転駆動装置は、ケーシ
ング本体内に、単数または複数の超音波振動子の
一端面に設けられた振動板と、回転軸の一端面と
を対向配置し、両者間に回転軸の軸方向に対して
傾斜角度を有する振動片の回転軸または振動板の
いずれか一方と一体形成することにより、超音波
振動子の往復運動を回転軸の回転運動に変換する
ことを特徴とするものであつて、軸方向振動子の
出力端部に振動片を設け、ロータなどの可動部材
の接合面の法線を振動子の軸と僅かに傾斜させて
加圧すると、振動片先端部が楕円振動を生じてロ
ータなど可動部材を摩擦駆動するようにしたもの
である。
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解
決することを目的としてなされたもので、その構
成は、 振動板１１と、円板１２，１３と、電歪素子板
１４とを有する超音波モータ用の超音波振動子で
あつて、 電歪素子板１４は、厚み方向に分極されてお
り、振動板１１は、板面が均等な放射状となるよ
うに配列され、円板１２，１３が上端部と下端部
とに一体的に結合されて振動出力部を形成し、電
歪素子板１４が各振動板１１の各板面に装着さ
れ、板面の同じ側面における電歪素子板１４がそ
れぞれ並列に接続されたもの である。
決することを目的としてなされたもので、その構
成は、 振動板１１と、円板１２，１３と、電歪素子板
１４とを有する超音波モータ用の超音波振動子で
あつて、 電歪素子板１４は、厚み方向に分極されてお
り、振動板１１は、板面が均等な放射状となるよ
うに配列され、円板１２，１３が上端部と下端部
とに一体的に結合されて振動出力部を形成し、電
歪素子板１４が各振動板１１の各板面に装着さ
れ、板面の同じ側面における電歪素子板１４がそ
れぞれ並列に接続されたもの である。
即ち、本発明超音波モータ用の超音波振動子
は、板面が均等な放射状をなすように配列され、
上、下両端部に円板を一体に結合して振動出力部
とした複数の振動板の両側面に、厚み方向に分極
された電歪素子を装着し、前記銃歪素子板を各振
動板の板面への取付側により二つのブロツクに分
割して、それらブロツクの電極に相対位相または
相対振幅若しくは相対位相と相対振幅の制御され
た駆動電圧を印加することにより、前記振動出力
部に複合振動即ち、直線振動、円振動、楕円振動
を任意の方向に発生させることが出来るようにし
たものである。
は、板面が均等な放射状をなすように配列され、
上、下両端部に円板を一体に結合して振動出力部
とした複数の振動板の両側面に、厚み方向に分極
された電歪素子を装着し、前記銃歪素子板を各振
動板の板面への取付側により二つのブロツクに分
割して、それらブロツクの電極に相対位相または
相対振幅若しくは相対位相と相対振幅の制御され
た駆動電圧を印加することにより、前記振動出力
部に複合振動即ち、直線振動、円振動、楕円振動
を任意の方向に発生させることが出来るようにし
たものである。
次に本発明の実施例について説明するが、この
説明に先立つて、複合振動を発生させる原理につ
いて説明すれば、次の通りである。
説明に先立つて、複合振動を発生させる原理につ
いて説明すれば、次の通りである。
第２図に示すものは、金属などの弾性体から成
る矩形板状振動体１の板面においてその長さ方向
中央部両面に、厚み方向に分極されその両面に電
極の設けられた電歪素子板２及び３を導電性接着
剤などで接着したものであり、電歪素子板２の一
方の電極４及び電歪素子板３の一方の電極５から
半田付けなどで接続されたリード端子６及び７が
引出され、それぞれの電歪素子板２及び３の他方
の電極は振動体１と電気的に接続されて共通リー
ド端子８として取出される。
る矩形板状振動体１の板面においてその長さ方向
中央部両面に、厚み方向に分極されその両面に電
極の設けられた電歪素子板２及び３を導電性接着
剤などで接着したものであり、電歪素子板２の一
方の電極４及び電歪素子板３の一方の電極５から
半田付けなどで接続されたリード端子６及び７が
引出され、それぞれの電歪素子板２及び３の他方
の電極は振動体１と電気的に接続されて共通リー
ド端子８として取出される。
上記のように構成された超音波振動子は、その
リード端子６及び７を並列に接続して共通リード
端子８との間に交流電圧を印加し、その周波数を
振動体１の長さ方向共振周波数に調節すると、従
来よく知られているように、振動体１の両端面９
及び１０が最大変位をもつて軸方向に共振振動す
る。
リード端子６及び７を並列に接続して共通リード
端子８との間に交流電圧を印加し、その周波数を
振動体１の長さ方向共振周波数に調節すると、従
来よく知られているように、振動体１の両端面９
及び１０が最大変位をもつて軸方向に共振振動す
る。
第３図は第２図に示した振動子の側面図と振動
体１の一端面９の振動姿態を示したもので、前記
の軸方向共振振動状態での振動姿態はｄのように
表わされる。
体１の一端面９の振動姿態を示したもので、前記
の軸方向共振振動状態での振動姿態はｄのように
表わされる。
上記の振動子において、そのリード端子６及び
７と共通リード端子８との間に互に位相を制御出
来る駆動電源を接続し、その駆動周波数を軸方向
共振周波数に調節しておいて、リード端子６に印
加する駆動電圧に対し、リード端子７の駆動電圧
の位相を進めると、ｃのように時計方向で軸方向
を長軸とする楕円振動を発生し、その位相差を増
加して行くと、ｂのように円振動となり、更に位
相差を増大させると、ａのように軸方向を短軸と
する楕円形状の振動姿態に変化して行く。
７と共通リード端子８との間に互に位相を制御出
来る駆動電源を接続し、その駆動周波数を軸方向
共振周波数に調節しておいて、リード端子６に印
加する駆動電圧に対し、リード端子７の駆動電圧
の位相を進めると、ｃのように時計方向で軸方向
を長軸とする楕円振動を発生し、その位相差を増
加して行くと、ｂのように円振動となり、更に位
相差を増大させると、ａのように軸方向を短軸と
する楕円形状の振動姿態に変化して行く。
また、逆にリード端子７の位相を遅らせると、
その位相差の増加に伴つて、ｅ，ｆ，ｇのように
その回転方向は反時計方向に反転して前記と同様
に振動姿態が変化して行くのである。
その位相差の増加に伴つて、ｅ，ｆ，ｇのように
その回転方向は反時計方向に反転して前記と同様
に振動姿態が変化して行くのである。
一方、第２図に示した振動子において、リード
端子６及び７に印加する交流電圧の位相差を180
度即ち位相を反転させて、その周波数をたわみ振
動周波数に合せると、振動板１の端面９及び１０
は第４図に示すd′のように、たわみ方向即ち軸と
直角方向に直線状に振動する。そこで、その位相
差180度を基準として、リード端子６及び７に印
加する交流電圧の位相差をさらに進相域は遅相さ
せると、c′或はe′のように、たわみ方向を長軸と
する時計方向或は反時計方向の楕円振動をなし、
さらにその位相差を増加すると、b′，a′、或はf′，
g′のように振動姿勢が変化して行くのである。
端子６及び７に印加する交流電圧の位相差を180
度即ち位相を反転させて、その周波数をたわみ振
動周波数に合せると、振動板１の端面９及び１０
は第４図に示すd′のように、たわみ方向即ち軸と
直角方向に直線状に振動する。そこで、その位相
差180度を基準として、リード端子６及び７に印
加する交流電圧の位相差をさらに進相域は遅相さ
せると、c′或はe′のように、たわみ方向を長軸と
する時計方向或は反時計方向の楕円振動をなし、
さらにその位相差を増加すると、b′，a′、或はf′，
g′のように振動姿勢が変化して行くのである。
本発明は上記の原理を応用したもので、第１図
は本発明超音波振動子の一例を示すものである。
は本発明超音波振動子の一例を示すものである。
而して、第１図に示すものは、板面が均等な放
射状をなすように配置された複数枚の振動板１１
に対し、それらの軸方向両端部に円板１２及び１
３を配設して各振動板１１と円板１２，１３とを
結合一体化し、前記円板を振動出力部とすると共
に、各振動板１１における板面の両側面には、厚
み方向に分極された電歪素子板１４を装着し、各
振動板１１の板面の一側（例えば図の右側）及び
他側（同じく図の左側）に設けられたそれぞれの
電歪素子板１４を並列に接続してリード端子１５
及び１６を導出し、また、振動板１１から共通リ
ード端子１７を導出した本発明の一例の超音波振
動子Ａである。
射状をなすように配置された複数枚の振動板１１
に対し、それらの軸方向両端部に円板１２及び１
３を配設して各振動板１１と円板１２，１３とを
結合一体化し、前記円板を振動出力部とすると共
に、各振動板１１における板面の両側面には、厚
み方向に分極された電歪素子板１４を装着し、各
振動板１１の板面の一側（例えば図の右側）及び
他側（同じく図の左側）に設けられたそれぞれの
電歪素子板１４を並列に接続してリード端子１５
及び１６を導出し、また、振動板１１から共通リ
ード端子１７を導出した本発明の一例の超音波振
動子Ａである。
上記のように構成された超音波振動子Ａは、そ
のリード端子１５及び１６と共通リード端子１７
との間に、互に位相及び振幅を制御出来る駆動電
源を接続し、その駆動周波数を軸方向またはたわ
み方向共振周波数に調節して、その相対位相や相
対振幅を制御することにより、第３図及び第４図
に示したように、各振動板１１の出力端面が振動
するので、たわみ振動が円板１２，１３周上同一
方向のねじり振動に合成されて、例えば、図中矢
印のように、円板１２の出力端面１８が振動し、
その振動姿態は任意に制御することが出来る。
のリード端子１５及び１６と共通リード端子１７
との間に、互に位相及び振幅を制御出来る駆動電
源を接続し、その駆動周波数を軸方向またはたわ
み方向共振周波数に調節して、その相対位相や相
対振幅を制御することにより、第３図及び第４図
に示したように、各振動板１１の出力端面が振動
するので、たわみ振動が円板１２，１３周上同一
方向のねじり振動に合成されて、例えば、図中矢
印のように、円板１２の出力端面１８が振動し、
その振動姿態は任意に制御することが出来る。
即ち、円板１２の出力端面１８における振動姿
態は、軸方向及びねじり方向を含む面上で、直線
とその方向、円及び楕円の回転方向と楕円率を各
電極に印加する交流電圧の位相関係及び振幅関係
により自由に制御出来るのである。
態は、軸方向及びねじり方向を含む面上で、直線
とその方向、円及び楕円の回転方向と楕円率を各
電極に印加する交流電圧の位相関係及び振幅関係
により自由に制御出来るのである。
従つて、上記のような振動を超音波モータに応
用すると、回転体の回転方向や回転速度或は移動
体の移動方向や移動速度は、楕円振動の移動方向
振幅や回転速度を制御することにより容易に制御
出来、更に、接触面の摩擦係数を最大にして摩耗
を最小にする振動姿態を制御することにより、高
信頼性のものとで最大のトルクを発生させること
が出来る。
用すると、回転体の回転方向や回転速度或は移動
体の移動方向や移動速度は、楕円振動の移動方向
振幅や回転速度を制御することにより容易に制御
出来、更に、接触面の摩擦係数を最大にして摩耗
を最小にする振動姿態を制御することにより、高
信頼性のものとで最大のトルクを発生させること
が出来る。
また、リード端子１５，１６，１７に印加する
駆動電圧の相対位相と相対振幅とを同時に制御す
ると、軸方向に対して傾斜した軸を持つ楕円振動
が得られ、上記と同様の効果を得られる。
駆動電圧の相対位相と相対振幅とを同時に制御す
ると、軸方向に対して傾斜した軸を持つ楕円振動
が得られ、上記と同様の効果を得られる。
尚、各振動板１１や出力端部１８の形状や厚み
などについては、適宜変更出来ることは勿論であ
り、また、実施例においては、軸上中心部に当る
円板１２の中央部に中心孔を設けたが、この円板
１２は中実のものであつてもよい。
などについては、適宜変更出来ることは勿論であ
り、また、実施例においては、軸上中心部に当る
円板１２の中央部に中心孔を設けたが、この円板
１２は中実のものであつてもよい。
更に、電歪素子板１４の振動板１１への取付け
位置も軸方向中心部に限られず、振動分布に応じ
て点在させてもよく、また、実施例においては、
すべての振動板１１に電歪素子板１４を装着した
が、本発明は必ずしもすべての振動板１１に電歪
素子板１４を装着する必要はない。例えば、振動
板１１の数を４以上の偶数枚として、一つおきの
振動板１１に電歪素子板１４を装着するようにし
てもよいし、相隣る振動板１１の一方には一側
（例えば図の右側）、他方の振動板１１には他側
（例えば図の左側）に電歪素子板１４を装着する
ようにしてもよい。
位置も軸方向中心部に限られず、振動分布に応じ
て点在させてもよく、また、実施例においては、
すべての振動板１１に電歪素子板１４を装着した
が、本発明は必ずしもすべての振動板１１に電歪
素子板１４を装着する必要はない。例えば、振動
板１１の数を４以上の偶数枚として、一つおきの
振動板１１に電歪素子板１４を装着するようにし
てもよいし、相隣る振動板１１の一方には一側
（例えば図の右側）、他方の振動板１１には他側
（例えば図の左側）に電歪素子板１４を装着する
ようにしてもよい。
本発明は上述の通りであつて、本発明による超
音波モータ用の超音波振動子は、複数の振動板を
その板面が均等な放射状をなすように配列し、そ
の上、下両端部を２枚の円板に結合一体化すると
共に、前記振動板の板面に電歪素子板を装着して
前記円板を振動出力部にしたから、これを回転型
超音波モータとして応用すると、ロータとの接触
面積が大きくなり、単位接触面積当りの駆動トル
クが少なくてよいので、摩耗を少なくすることが
出来るし、前記振動子を実施例に記載の方法によ
り駆動すれば、回転体の回転速度や方向を容易に
制御出来るので、極めて有用な超音波モータに形
成することが出来る。
音波モータ用の超音波振動子は、複数の振動板を
その板面が均等な放射状をなすように配列し、そ
の上、下両端部を２枚の円板に結合一体化すると
共に、前記振動板の板面に電歪素子板を装着して
前記円板を振動出力部にしたから、これを回転型
超音波モータとして応用すると、ロータとの接触
面積が大きくなり、単位接触面積当りの駆動トル
クが少なくてよいので、摩耗を少なくすることが
出来るし、前記振動子を実施例に記載の方法によ
り駆動すれば、回転体の回転速度や方向を容易に
制御出来るので、極めて有用な超音波モータに形
成することが出来る。
第１図は本発明超音波振動子の一例の斜視図、
第２図乃至第４図は本発明の原理を示すためのも
のである。 １１……振動板、１２，１３……円板、１４…
…電歪素子板、１５，１６……リード端子、１７
……共通リード端子、１８……出力端面、Ａ……
超音波振動子。
第２図乃至第４図は本発明の原理を示すためのも
のである。 １１……振動板、１２，１３……円板、１４…
…電歪素子板、１５，１６……リード端子、１７
……共通リード端子、１８……出力端面、Ａ……
超音波振動子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 振動板１１と、円板１２，１３と、電歪素子
板１４とを有する超音波モータ用の超音波振動子
であつて、 電歪素子板１４は、厚み方向に分極されてお
り、振動板１１は、板面が均等な放射状となるよ
うに配列され、円板１２，１３が上端部と下端部
とに一体的に結合されて振動出力部を形成し、電
歪素子板１４が各振動板１１の各板面に装着さ
れ、板面の同じ側面における電歪素子板１４がそ
れぞれ並列に接続されたものである 超音波モータ用の超音波振動子。 ２ 振動子板１１は４以上の偶数枚であり、 電歪素子板１４は、互に隣接する２枚の振動板
１１の板面に対して、一方は一側面に他方は他側
面に装着されたものである 特許請求の範囲第１項の超音波モータ用の超音波
振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293110A JPS62155782A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 超音波モータ用の超音波振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293110A JPS62155782A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 超音波モータ用の超音波振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62155782A JPS62155782A (ja) | 1987-07-10 |
| JPH041599B2 true JPH041599B2 (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=17790556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60293110A Granted JPS62155782A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 超音波モータ用の超音波振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62155782A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616980A (en) * | 1993-07-09 | 1997-04-01 | Nanomotion Ltd. | Ceramic motor |
| FR2745664B1 (fr) * | 1996-02-29 | 1998-05-15 | Figest Bv | Moteur piezoelectrique a onde progressive |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4888888A (ja) * | 1972-02-23 | 1973-11-21 |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP60293110A patent/JPS62155782A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4888888A (ja) * | 1972-02-23 | 1973-11-21 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62155782A (ja) | 1987-07-10 |
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