JPH04355677A - Ultrasonic wave actuator for conveyer and conveyer thereof - Google Patents

Ultrasonic wave actuator for conveyer and conveyer thereof

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JPH04355677A
JPH04355677A JP3127391A JP12739191A JPH04355677A JP H04355677 A JPH04355677 A JP H04355677A JP 3127391 A JP3127391 A JP 3127391A JP 12739191 A JP12739191 A JP 12739191A JP H04355677 A JPH04355677 A JP H04355677A
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Takahiro Oda
高広 小田
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Abstract

PURPOSE:To simplify a drive circuit without utilizing two vibration modes and to support a vibrator in a stable state. CONSTITUTION:A main vibrator 21 is formed of an elastic material, two nodes of a vibration are formed at the time of exciting, and a secondary longitudinal deflecting vibration is generated. Subvibrators 22, 23 formed of elastic materials integrally protrude from both ends of the vibrator 21, a node of a vibration is formed at a connecting point to the vibrator 21 at the time of exciting, and a primary longitudinal deflecting vibration is generated. And, a piezoelectric device is mounted at the vibrator 21. Accordingly, when an AC voltage is applied to the piezoelectric device in a state that the two nodes of the vibration of the vibrator 21 are supported, secondary longitudinal deflecting vibration is generated at the vibrator 21, the primary longitudinal deflecting vibration is generated at the subvibrators 22, 23, thereby transferring a material to be transferred.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、複写機、印
刷機、ファクシミリ、自動現金取扱機等の収納部に多層
に積層された枚葉紙やカードリーダに使用されるカード
などの被移送物を移送するための移送用超音波アクチュ
エータ及び移送装置に関するものである。
[Industrial Application Field] The present invention is applicable to paper sheets stacked in multiple layers in storage units of printers, copying machines, printing machines, facsimile machines, automatic cash handling machines, etc., and cards used in card readers. The present invention relates to a transport ultrasonic actuator and a transport device for transporting objects.

【0002】0002

【従来の技術】従来、プリンタ、複写機、印刷機、ファ
クシミリ、自動現金取扱機等の内部において紙などの被
移送物を移送する場合、電磁モータによってローラを回
転駆動し、該ローラによって他のローラを従動的に回転
させ、両ローラ間に被移送物を送って摩擦によって移送
するようにしている。
[Prior Art] Conventionally, when transferring an object such as paper inside a printer, copying machine, printing machine, facsimile machine, automatic cash handling machine, etc., a roller is rotated by an electromagnetic motor. The rollers are driven to rotate, and the object to be transported is sent between both rollers so that the object is transported by friction.

【0003】これに対して、超音波による振動を利用し
て紙を搬送する搬送装置として、丸棒状で、外周面にス
トリップ電極 (短冊状電極) を備えた圧電セラミッ
クスの振動子を用いたものが提供されている(社団法人
日本工業技術振興協会  講演論文集「超精密位置決め
と固体アクチュエータ」P3〜13参照) 。上記搬送
装置に使用されている振動子は、搬送機構の駆動シャフ
トを兼用しており、振動子の両端部に筒状のゴムローラ
 (可動子)を備え、超音波モータを構成する。該超音
波モータは紙やカードを搬送するために利用されている
[0003] On the other hand, a conveyance device that conveys paper using ultrasonic vibration uses a piezoelectric ceramic vibrator that is shaped like a round bar and has strip electrodes on its outer circumferential surface. (Refer to pages 3 to 13 of the collection of lecture papers by the Japan Industrial Technology Association, "Ultra-precision positioning and solid-state actuators"). The vibrator used in the above-mentioned conveyance device also serves as the drive shaft of the conveyance mechanism, and has cylindrical rubber rollers (movable elements) at both ends of the vibrator to constitute an ultrasonic motor. The ultrasonic motor is used to transport paper and cards.

【0004】次に、振動子の振動動作について説明する
。図2は圧電セラミックスの振動子の斜視図、図3は印
加電圧と発生歪みの関係図である。図3の(A)は上下
方向に歪みを発生させた状態を示しており、(B)は左
右方向に歪みを発生させた状態を示している。図2にお
いて、1はストリップ電極であり、一つの振動子に4枚
配設される。また、2は圧電セラミックス丸棒である。 上記4枚のストリップ電極1を図3の(A)及び(B)
に示すように隣接するストリップ電極1同士を接続して
二つの方法で交流電圧を印加すると、破線矢印のように
分極され、実線矢印のように電界が発生する。そして、
(A)の方法ではストリップ電極1の上下部分が、(B
)の方法では左右部分が長さ方向に伸縮を繰り返す。
Next, the vibration operation of the vibrator will be explained. FIG. 2 is a perspective view of a piezoelectric ceramic vibrator, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between applied voltage and generated strain. (A) of FIG. 3 shows a state in which distortion is generated in the vertical direction, and (B) shows a state in which distortion is caused in the horizontal direction. In FIG. 2, numeral 1 indicates strip electrodes, and four strip electrodes are arranged in one vibrator. Further, 2 is a piezoelectric ceramic round bar. The above four strip electrodes 1 are shown in FIGS. 3A and 3B.
When adjacent strip electrodes 1 are connected to each other and an alternating current voltage is applied in two ways as shown in the figure, they are polarized as shown by the dashed arrows and an electric field is generated as shown by the solid arrows. and,
In method (A), the upper and lower parts of strip electrode 1 are (B
) method, the left and right parts repeatedly expand and contract in the length direction.

【0005】図4は振動モードで励振させた状態を示す
図である。図において、1はストリップ電極であり、周
波数が圧電セラミックス丸棒2の屈曲振動の共振周波数
に等しい交流電圧を印加すると、振動子は矢印方向に振
動する。図5は連続励振を行うための駆動回路図である
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the device is excited in a vibration mode. In the figure, reference numeral 1 denotes a strip electrode, and when an alternating current voltage whose frequency is equal to the resonance frequency of the bending vibration of the piezoelectric ceramic rod 2 is applied, the vibrator vibrates in the direction of the arrow. FIG. 5 is a drive circuit diagram for continuous excitation.

【0006】図において、1a〜1dはストリップ電極
、T1,T2はトランスである。上記ストリップ電極1
a〜1dに対して交流電圧を90°の位相差を持たせて
印加すると、二つの伸縮動作、すなわち屈曲振動が連続
励振される。この二つの屈曲振動の合成によって、振動
子の両端部に楕円運動が発生する。すなわち、従来の超
音波モータは、この楕円運動を利用して振動子の両端部
に設置した筒状のゴムローラを回転させている。
In the figure, 1a to 1d are strip electrodes, and T1 and T2 are transformers. Above strip electrode 1
When AC voltage is applied to a to 1d with a phase difference of 90°, two expansion and contraction operations, that is, bending vibrations are continuously excited. The combination of these two bending vibrations generates elliptical motion at both ends of the vibrator. That is, the conventional ultrasonic motor utilizes this elliptical motion to rotate cylindrical rubber rollers installed at both ends of the vibrator.

【0007】図6及び図7に基づいて、紙やカードの搬
送装置について説明する。図6は一点外接型超音波モー
タの斜視図、図7は一点内接型超音波モータの斜視図で
ある。図6において、11は支持リング、12は振動子
、13は駆動ローラ、14は補助ローラである。振動子
12の端部のエッジ部分が駆動ローラ13の外側に一点
で外接させられており、上記振動子12の両端部に楕円
運動が発生すると、上記駆動ローラ13が回転し、補助
ローラ14がその回転を補助する。紙やカードは駆動ロ
ーラ13と補助ローラ14間に挟まれて搬送される。
[0007] A paper or card conveyance device will be explained based on FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a perspective view of a single point external type ultrasonic motor, and FIG. 7 is a perspective view of a single point internal type ultrasonic motor. In FIG. 6, 11 is a support ring, 12 is a vibrator, 13 is a drive roller, and 14 is an auxiliary roller. The edge portion of the end of the vibrator 12 is circumscribed at one point on the outside of the drive roller 13, and when an elliptical motion occurs at both ends of the vibrator 12, the drive roller 13 rotates and the auxiliary roller 14 rotates. Assist the rotation. Paper or cards are conveyed while being sandwiched between a drive roller 13 and an auxiliary roller 14.

【0008】図7においては、振動子12の両端部が回
転自在に支持されたカップ状の駆動ローラ13の内周面
に接触して回転させられる。そして、両端部に生じる楕
円運動によって、振動子12と一点で内接している駆動
ローラ13が回転し、補助ローラ14がその回転を補助
する。紙やカードは、駆動ローラ13と補助ローラ14
間に挟まれ搬送される。
In FIG. 7, both ends of the vibrator 12 are rotated by contacting the inner peripheral surface of a cup-shaped drive roller 13 that is rotatably supported. The elliptical motion generated at both ends rotates the drive roller 13 that is inscribed with the vibrator 12 at one point, and the auxiliary roller 14 assists the rotation. For paper and cards, drive roller 13 and auxiliary roller 14
It is transported between the two.

【0009】上記搬送装置は超音波モータを利用してい
るため、小型で電磁波ノイズが発生せず、また、従来の
ゴムローラをそのまま搬送部に使用することができる。 また、上記超音波モータは、屈曲振動を合成する方法と
して丸棒状の圧電セラミックスの振動子12を使用して
いるため、二つの振動モードの共振周波数を合わせるこ
とが容易であり、共振周波数の温度変化によるずれが二
つとも同じとなる。
[0009] Since the above-described conveyance device uses an ultrasonic motor, it is small and does not generate electromagnetic noise, and conventional rubber rollers can be used as they are in the conveyance section. In addition, since the above-mentioned ultrasonic motor uses a round rod-shaped piezoelectric ceramic vibrator 12 as a method of synthesizing bending vibration, it is easy to match the resonance frequencies of the two vibration modes, and the temperature of the resonance frequency The deviation due to the change is the same for both.

【0010】さらに、二つの振動モードに共通の節点が
形成されるので、振動子12を安定して支持することが
できる。
Furthermore, since a node common to the two vibration modes is formed, the vibrator 12 can be stably supported.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の移送用超音波アクチュエータ及び移送装置において
は、圧電セラミックス丸棒2を利用した振動子12が、
二つの振動モードで励振されるように、振動子12の内
部を多重に分極させる必要性がある。したがって、振動
子12の形状では二つの振動モードの共振周波数を一致
させることができても、分極する段階でずれが発生して
共振周波数を一致させることができないことがある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the ultrasonic transfer actuator and transfer device configured as described above, the vibrator 12 using the piezoelectric ceramic round bar 2 is
It is necessary to polarize the inside of the vibrator 12 in multiple ways so that it can be excited in two vibration modes. Therefore, even if the shape of the vibrator 12 allows the resonant frequencies of the two vibration modes to match, a deviation may occur during the polarization stage and the resonant frequencies may not be able to match.

【0012】また、この振動子12を二つの振動モード
で励振させる場合、直交する二つの方向に同じ極性の電
極の対を設け、位相差90°として切り換えて二つの方
向に屈曲振動を発生させるようになっているため、駆動
回路が複雑化してしまう。しかも、上述したように、共
振周波数を一致させることができない場合には、駆動回
路が更に複雑化してしまう。
When the vibrator 12 is excited in two vibration modes, a pair of electrodes with the same polarity is provided in two orthogonal directions and switched with a phase difference of 90° to generate bending vibration in the two directions. As a result, the drive circuit becomes complicated. Moreover, as described above, if the resonance frequencies cannot be matched, the drive circuit becomes even more complex.

【0013】また、振動子12における二つの振動モー
ドの共通の節は図6及び図7に示すように、支持リング
11によって支持されているが、二つの振動モードを合
成することによって振動子12の両端部に楕円運動を発
生させているため、共通の節に3次元的な歪みが生じ、
支持リング11では十分安定した支持を行うことができ
ない。
Furthermore, as shown in FIGS. 6 and 7, the common node of the two vibration modes of the vibrator 12 is supported by the support ring 11, and by combining the two vibration modes, Because elliptical motion is generated at both ends, three-dimensional distortion occurs at the common node,
The support ring 11 cannot provide sufficiently stable support.

【0014】本発明は、上記従来の移送用超音波アクチ
ュエータ及び移送装置の問題点を解決して、二つの振動
モードを利用することなく、駆動回路を簡素化すること
ができ、しかも振動子を安定した状態で支持することが
できる移送用超音波アクチュエータ及び移送装置を提供
することを目的とする。
[0014] The present invention solves the problems of the conventional ultrasonic actuator and transfer device for transfer, simplifies the drive circuit without using two vibration modes, and furthermore, it is possible to simplify the drive circuit without using two vibration modes. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic actuator for transportation and a transportation device that can be supported in a stable state.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の移
送用超音波アクチュエータにおいては、弾性体によって
主振動子が成形され、励振時に二つの振動の節を形成し
て2次の長さ方向撓み振動を発生する。上記二つの振動
の節において上記主振動子が支持され、該主振動子の両
端に副振動子が一体的に突出成形される。上記副振動子
は、主振動子と同様に弾性体から成り、励振時に上記主
振動子との接続点に振動の節を形成して1次の長さ方向
撓み振動を発生する。そして、上記主振動子に圧電素子
が取り付けられる。
[Means for Solving the Problems] To this end, in the ultrasonic actuator for transportation according to the present invention, the main vibrator is formed of an elastic body, and when excited, two vibration nodes are formed and a secondary vibration is generated in the longitudinal direction. Generates bending vibration. The main vibrator is supported at the two vibration nodes, and sub-vibrators are integrally protruded from both ends of the main vibrator. The auxiliary oscillator is made of an elastic body like the main oscillator, and when excited, forms a vibration node at a connection point with the main oscillator to generate a first-order longitudinal bending vibration. Then, a piezoelectric element is attached to the main vibrator.

【0016】上記構成の移送用超音波アクチュエータを
移送装置に適用した場合、上記副振動子の表面に接触し
て駆動ローラが回転自在に配設され、該駆動ローラによ
って被移送物が移送される。この場合、上記駆動ローラ
の中心点は、上記副振動子が振動する方向の線上からず
らした位置に置かれる。また、上記駆動ローラを使用せ
ず、テーブルなどの被移送物支持体上に載置した被移送
物を移送することができる。この場合、上記主振動子の
振動の節に被移送物支持体を固定するとともに、上記副
振動子を振動子ユニット支持体によって支持し、上記副
振動子の振動方向を鉛直方向から傾斜させる。
When the ultrasonic transfer actuator having the above configuration is applied to a transfer device, a drive roller is rotatably disposed in contact with the surface of the sub-vibrator, and the object to be transferred is transferred by the drive roller. . In this case, the center point of the drive roller is placed at a position offset from the line in which the sub-vibrator vibrates. Furthermore, an object placed on an object support such as a table can be transferred without using the drive roller. In this case, a transferred object support is fixed to the vibration node of the main vibrator, the sub-vibrator is supported by a vibrator unit support, and the vibration direction of the sub-vibrator is tilted from the vertical direction.

【0017】[0017]

【作用】本発明によれば、上記のように、弾性体によっ
て主振動子が成形され、励振時に二つの振動の節を形成
して2次の長さ方向撓み振動を発生する。また、主振動
子の両端に、副振動子が一体的に突出成形され、該副振
動子は主振動子と同様に弾性体から成り、励振時に上記
主振動子との接続点に振動の節を形成して1次の長さ方
向撓み振動を発生する。そして、上記主振動子に圧電素
子が取り付けられる。
According to the present invention, as described above, the main vibrator is formed of an elastic body, and upon excitation, two vibration nodes are formed to generate secondary longitudinal bending vibration. In addition, sub-oscillators are integrally molded to protrude from both ends of the main oscillator, and the sub-oscillators are made of an elastic body like the main oscillator, and during excitation, there is a vibration node at the connection point with the main oscillator. to generate first-order longitudinal flexural vibration. Then, a piezoelectric element is attached to the main vibrator.

【0018】したがって、上記主振動子の二つの振動の
節を支持した状態で上記圧電素子に交流電圧を印加する
と、主振動子に2次の長さ方向撓み振動が、副振動子に
1次の長さ方向撓み振動が発生し、副振動子に接触する
ように配設された被移送物を移送する。上記構成の移送
用超音波アクチュエータを移送装置に適用した場合、上
記副振動子の表面に接触して駆動ローラが回転自在に配
設され、上記副振動子が振動するのに伴って駆動ローラ
が回転し、この回転によって被移送物が移送される。こ
の場合、上記駆動ローラの中心点は、上記副振動子が振
動する方向の線上からずらした位置に置かれる。
Therefore, when an alternating current voltage is applied to the piezoelectric element while supporting the two vibration nodes of the main vibrator, the main vibrator receives a secondary longitudinal bending vibration, and the sub vibrator receives a primary vibration. A longitudinal flexural vibration is generated, and the object to be transported, which is placed in contact with the sub-vibrator, is transported. When the ultrasonic transfer actuator with the above configuration is applied to a transfer device, a drive roller is rotatably disposed in contact with the surface of the sub-vibrator, and as the sub-vibrator vibrates, the drive roller is rotated. It rotates, and the object to be transported is transported by this rotation. In this case, the center point of the drive roller is placed at a position offset from the line in which the sub-vibrator vibrates.

【0019】また、上記駆動ローラを使用せず、テーブ
ルなどの被移送物支持体上に載置した被移送物を移送す
ることができる。この場合、上記主振動子に被移送物支
持体を固定するとともに、上記副振動子を振動子ユニッ
ト支持体によって支持し、上記副振動子の振動方向を鉛
直方向から傾斜させる。そして、副振動子を振動させる
と、上記被移送物支持体上に載置された被移送物は移送
される。
Furthermore, it is possible to transfer an object placed on an object support such as a table without using the drive roller. In this case, a transferred object support is fixed to the main vibrator, the sub-vibrator is supported by a vibrator unit support, and the vibration direction of the sub-vibrator is tilted from the vertical direction. Then, when the sub-vibrator is vibrated, the object placed on the object support is transferred.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。この実施例においては、再生さ
れた紙を含む枚葉紙又はカードを移送する移送用超音波
アクチュエータ及び移送装置について説明する。図1は
本発明の移送用超音波アクチュエータの駆動部に使用さ
れる振動子の斜視図である。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a transport ultrasonic actuator and a transport device for transporting sheets or cards including recycled paper will be described. FIG. 1 is a perspective view of a vibrator used in a drive section of an ultrasonic actuator for transportation according to the present invention.

【0021】図において、20はI字型の振動子、21
は弾性体から成る主振動子、22,23は該主振動子2
1の両端に突出して成形され、弾性体から成る第1、第
2の副振動子、24は支持固定穴である。上記主振動子
21及び第1、第2の副振動子22,23は一体的に成
形されている。上記主振動子21は角柱体形状を有して
いるのに対して、第1、第2の副振動子22,23は円
柱体形状を有している。上記主振動子21を角柱体形状
としているのは、移送用超音波アクチュエータの駆動素
子として使用する圧電素子を接着固定しやすくするため
であり、第1、第2の副振動子22,23を円柱体形状
としているのは、移送用超音波アクチュエータとしての
出力を得る場合の駆動条件を満たすためである。
In the figure, 20 is an I-shaped vibrator, 21
is a main oscillator made of an elastic body, and 22 and 23 are the main oscillators 2.
The first and second sub-vibrators 24, which are made of an elastic body and are formed protruding from both ends of the vibrator 1, are supporting and fixing holes. The main vibrator 21 and the first and second sub-vibrators 22 and 23 are integrally molded. The main vibrator 21 has a prismatic shape, whereas the first and second sub-vibrators 22 and 23 have a cylindrical shape. The reason why the main vibrator 21 has a prismatic shape is to make it easier to adhesively fix the piezoelectric element used as the driving element of the ultrasonic transport actuator. The reason for the cylindrical shape is to satisfy the driving conditions for obtaining an output as an ultrasonic actuator for transport.

【0022】図8は振動子の各寸法の説明図である。図
の(a)は正面(X−Z平面)を示しており、(b)は
右側側面(Y−Z平面)を示している。図において、2
1は主振動子、22,23は第1、第2の副振動子、2
4は支持固定穴である。また、a1 は主振動子21の
直径、b1 は主振動子21のY軸方向の幅、L1 は
主振動子21の長さ、L2 は第1の副振動子22の長
さ、L3 は第2の副振動子23の長さ、R2 は第1
の副振動子22の直径、R3 は第2の副振動子23の
直径、mは支持固定穴24と主振動子21の端部間の距
離である。そして、振動子20の各部分の値a1 ,b
1 ,L1 ,L2 ,L3 ,R2 ,R3 ,m)
は後述する振動モードで励振することができるように設
定される。そして、主振動子21の断面積をS、第1の
副振動子22の断面積をS1 、第2の副振動子23の
断面積をS2 としたとき、S>S1 =S2  とし、また第1の副振動子22の長さL2 と第2の副
振動子23の長さL3 は L2 =L3  とする。さらに、主振動子21の長さL1 と上記第1
、第2の副振動子22,23の長さL2 ,L3 を、
1/6≦L2 /L1 =L3 /L1 ≦1/2とす
る。この条件は、主振動子21が有する振動エネルギに
対して第1、第2の副振動子22,23が負荷にならず
、しかも主振動子21の振動変位を拡大させるために設
定される。
FIG. 8 is an explanatory diagram of each dimension of the vibrator. (a) of the figure shows the front (X-Z plane), and (b) shows the right side (Y-Z plane). In the figure, 2
1 is a main oscillator, 22 and 23 are first and second sub-oscillators, 2
4 is a support fixing hole. Also, a1 is the diameter of the main oscillator 21, b1 is the width of the main oscillator 21 in the Y-axis direction, L1 is the length of the main oscillator 21, L2 is the length of the first sub-oscillator 22, and L3 is the length of the first sub-oscillator 21. The length of the second sub-oscillator 23, R2 is the first
R3 is the diameter of the second sub-vibrator 23, and m is the distance between the support fixing hole 24 and the end of the main vibrator 21. Then, the values a1 and b of each part of the vibrator 20
1, L1, L2, L3, R2, R3, m)
is set so that it can be excited in a vibration mode to be described later. Then, when the cross-sectional area of the main resonator 21 is S, the cross-sectional area of the first sub-oscillator 22 is S1, and the cross-sectional area of the second sub-oscillator 23 is S2, S>S1 = S2, and the The length L2 of the first sub-oscillator 22 and the length L3 of the second sub-oscillator 23 are set as L2 = L3. Furthermore, the length L1 of the main oscillator 21 and the first
, the lengths L2 and L3 of the second sub-oscillators 22 and 23 are
1/6≦L2 /L1 =L3 /L1≦1/2. This condition is set so that the first and second sub-vibrators 22 and 23 do not become a load on the vibration energy of the main vibrator 21, and in addition, the vibration displacement of the main vibrator 21 is expanded.

【0023】なお、主振動子21の長さL1 と第1の
副振動子22の長さL2 と第2の副振動子23の長さ
L3 との寸法比を5:1:1とし、主振動子21のY
軸方向の幅b1 と第1の副振動子22の直径R2 と
第2の副振動子23の直径R3 の寸法比を2:1:1
とすると、20〜40kHZ の範囲の共振周波数で励
振することができ、駆動効率がよくなる。
Note that the dimensional ratio of the length L1 of the main resonator 21, the length L2 of the first sub-oscillator 22, and the length L3 of the second sub-oscillator 23 is set to 5:1:1. Y of vibrator 21
The dimensional ratio of the axial width b1, the diameter R2 of the first sub-oscillator 22, and the diameter R3 of the second sub-oscillator 23 is 2:1:1.
If so, it is possible to excite at a resonant frequency in the range of 20 to 40 kHz, improving drive efficiency.

【0024】さらに、主振動子21のY−Z平面内の断
面形状を正方形とし、主振動子21の長さ方向の中心軸
を、第1、第2の副振動子22,23の長さ方向の中心
軸と一致するようにすると、振動子20の製造が容易に
なる。また、第1、第2の副振動子22,23の円柱表
面は、主振動子21と同じ処理を施すが、移送用超音波
アクチュエータの駆動方式を考慮して、耐摩耗材を接着
又は蒸着によって表面に設けるとよい。
Furthermore, the main oscillator 21 has a square cross-sectional shape in the Y-Z plane, and the central axis in the length direction of the main oscillator 21 is set to the length of the first and second sub-oscillators 22 and 23. If the direction coincides with the central axis of the direction, manufacturing of the vibrator 20 becomes easier. The cylindrical surfaces of the first and second sub-oscillators 22 and 23 are treated in the same way as the main transducer 21, but in consideration of the drive method of the ultrasonic transfer actuator, a wear-resistant material is applied by adhesion or vapor deposition. It is recommended to provide it on the surface.

【0025】次に、上記構成の振動子20から成るI字
型の振動子ユニットについて説明する。図9はI字型の
振動子ユニットの構成図である。図の(a)は正面(X
−Z平面)を示し、(b)は右側側面(Y−Z平面)を
示している。図において、30は振動子ユニット、21
は主振動子、22は第1の副振動子、23は第2の副振
動子、25は取付ボルト、26は取付台座、27はフレ
ーム、28は振動励振用の圧電素子、29は出力ピック
アップ用の圧電素子である。また、t1 は圧電素子2
8の入力用の端子、t2 は圧電素子29の出力用の端
子、t3 はフレーム27の接地用の端子である。
Next, an I-shaped vibrator unit consisting of the vibrator 20 having the above structure will be explained. FIG. 9 is a configuration diagram of an I-shaped vibrator unit. (a) of the figure is the front (X
-Z plane), and (b) shows the right side (YZ plane). In the figure, 30 is a vibrator unit, 21
2 is a main vibrator, 22 is a first sub-vibrator, 23 is a second sub-vibrator, 25 is a mounting bolt, 26 is a mounting pedestal, 27 is a frame, 28 is a piezoelectric element for vibration excitation, and 29 is an output pickup. It is a piezoelectric element for Also, t1 is the piezoelectric element 2
8 is an input terminal, t2 is an output terminal of the piezoelectric element 29, and t3 is a grounding terminal of the frame 27.

【0026】図10は振動子ユニットを制御するための
駆動制御回路のブロック図である。図において、31は
発振器、32は電力増幅器、33は制御器である。端子
t1 は図9の圧電素子28に接続され、端子t2は図
9の圧電素子29に接続される。また、制御器33のa
は端子t1からのピックアップ電圧を入力する端子、b
は発振器31の出力電圧を制御する信号を出力する端子
、cは発振器31の出力周波数を制御する信号を出力す
る端子である。
FIG. 10 is a block diagram of a drive control circuit for controlling the vibrator unit. In the figure, 31 is an oscillator, 32 is a power amplifier, and 33 is a controller. Terminal t1 is connected to piezoelectric element 28 in FIG. 9, and terminal t2 is connected to piezoelectric element 29 in FIG. In addition, a of the controller 33
is the terminal to which the pickup voltage from terminal t1 is input, b
is a terminal that outputs a signal that controls the output voltage of the oscillator 31, and c is a terminal that outputs a signal that controls the output frequency of the oscillator 31.

【0027】上記実施例においては、図1に示す振動子
20に各圧電素子28,29を接着して、振動子ユニッ
ト30を形成しているが、圧電素子単体を図1の形状と
なるように形成してもよい。また、この場合、両端部の
第1、第2の副振動子22,23が円柱体形状であるこ
とを考慮して、振動子20全体を円柱体形状として振動
方向に分極した電極を施してもよい。
In the above embodiment, the piezoelectric elements 28 and 29 are bonded to the vibrator 20 shown in FIG. 1 to form the vibrator unit 30, but the piezoelectric element itself is shaped as shown in FIG. It may be formed into In this case, considering that the first and second sub-oscillators 22 and 23 at both ends have a cylindrical shape, the entire vibrator 20 is formed into a cylindrical shape and provided with electrodes polarized in the vibration direction. Good too.

【0028】次に、本発明の移送用超音波アクチュエー
タにおける振動子20の振動モードについて説明する。 図11は本発明の移送用超音波アクチュエータにおける
振動子の振動モードを示す図である。図において、21
′,21″は励振された主振動子21の状態、22′,
22″は励振された第1の副振動子22の状態、23′
,23″は励振された第2の副振動子23の状態を示す
。また、Aは主振動子21のX方向に生ずる2次の長さ
方向撓み振動における振動の節、B1 は主振動子21
と第1の副振動子22の結合部であり、主振動子21の
X方向に生ずる2次の長さ方向撓み振動と、第1の副振
動子22のX方向に生ずる1次の長さ方向撓み振動が連
続するため、振動の節となる。また、B2 は主振動子
21と第2の副振動子23の結合部であり、主振動子2
1のX方向に生ずる2次の長さ方向撓み振動と第2の副
振動子23のX方向に生ずる1次の長さ方向撓み振動が
連続するため、振動の節となる。
Next, the vibration mode of the vibrator 20 in the ultrasonic transport actuator of the present invention will be explained. FIG. 11 is a diagram showing the vibration mode of the vibrator in the ultrasonic transport actuator of the present invention. In the figure, 21
', 21'' are the states of the excited main oscillator 21, 22',
22'' is the state of the excited first sub-oscillator 22, 23'
, 23'' indicate the state of the excited second sub-oscillator 23.A is a vibration node in the secondary longitudinal bending vibration that occurs in the X direction of the main oscillator 21, and B1 is a vibration node of the main oscillator 21. 21
and the first sub-oscillator 22, and the secondary longitudinal bending vibration that occurs in the X direction of the main oscillator 21 and the primary length that occurs in the X direction of the first sub-oscillator 22. Since the directional deflection vibration is continuous, it becomes a vibration node. Further, B2 is a coupling part between the main oscillator 21 and the second sub-oscillator 23, and
Since the second-order longitudinal bending vibration that occurs in the X direction of the first sub-vibrator 23 and the first-order longitudinal bending vibration that occurs in the X direction of the second sub-vibrator 23 are continuous, they become nodes of vibration.

【0029】そして、原点Oは励振されてO′又はO″
で示す位置に移動する。また、実線は無振動時のモード
形態を、破線は(T/4)×n時のモード形態(T:周
期、n=1,2,…)を、一点鎖線は(3T/4)×n
時のモード形態(T:周期、n=1,2,…)を示して
いる。本発明の移送用超音波アクチュエータにおいては
、上記振動の節Aの部分に図1の支持固定穴24を設け
、これに図9の取付ボルト29を通して振動子20を支
持固定する。すなわち、X−Z平面内において振動子2
0の主振動子21に生ずるX方向の2次の長さ方向撓み
振動における振動の節Aを利用して、振動方向と直交す
るY方向に力を加えて振動子20を拘束支持する。した
がって、振動モードに影響を与えることなく、振動子2
0を安定して支持することができる。
Then, the origin O is excited and becomes O' or O''
Move to the position indicated by . Also, the solid line shows the mode form when there is no vibration, the broken line shows the mode form when there is no vibration (T: period, n=1, 2,...), and the dashed line shows (3T/4) x n
The time mode form (T: period, n=1, 2, . . . ) is shown. In the ultrasonic actuator for transportation according to the present invention, the support fixing hole 24 shown in FIG. 1 is provided at the vibration node A, and the vibrator 20 is supported and fixed through the mounting bolt 29 shown in FIG. That is, in the X-Z plane, the vibrator 2
Using vibration node A in the secondary longitudinal bending vibration in the X direction that occurs in the main vibrator 21 of 0, force is applied in the Y direction perpendicular to the vibration direction to restrain and support the vibrator 20. Therefore, without affecting the vibration mode, the oscillator 2
0 can be stably supported.

【0030】また、主振動子21と第1の副振動子22
との結合部B1 及び主振動子21と第2の副振動子2
3との結合部B2 に、それぞれの振動の節を一致させ
ている。したがって、図9の圧電素子28によって発生
した振動の振幅は、それぞれの振動の節(結合部B1 
,B2 )を支点として拡大され、第1、第2の副振動
子22,23の先端に伝えられる。
Furthermore, the main oscillator 21 and the first sub-oscillator 22
A coupling part B1 between the main oscillator 21 and the second sub-oscillator 2
The nodes of each vibration are made to coincide with the joint part B2 with 3. Therefore, the amplitude of the vibration generated by the piezoelectric element 28 in FIG.
, B2) as a fulcrum, and is transmitted to the tips of the first and second sub-oscillators 22, 23.

【0031】ここで、本発明の移送用超音波アクチュエ
ータの振動子20における先端、つまり図11の原点O
,O′,O″に生ずる振動の振幅は、上記圧電素子28
に印加する電圧によって線形的に制御することができる
。これは、圧電素子28の電圧と変位の関係を利用して
いる。また、上記振幅は本発明の移送用超音波アクチュ
エータの移送力と移送速度を決定する要素となる。した
がって、移送力と移送速度は、圧電素子28への印加電
圧によって線型的に制御することができる。
Here, the tip of the vibrator 20 of the ultrasonic actuator for transport according to the present invention, that is, the origin O in FIG.
, O', O''
It can be linearly controlled by the voltage applied to. This utilizes the relationship between the voltage and displacement of the piezoelectric element 28. Moreover, the above-mentioned amplitude becomes a factor that determines the transfer force and transfer speed of the ultrasonic actuator for transfer of the present invention. Therefore, the transfer force and transfer speed can be linearly controlled by the voltage applied to the piezoelectric element 28.

【0032】次に、本発明の移送用超音波アクチュエー
タの駆動原理について説明する。図12は本発明の移送
用超音波アクチュエータにおいて移送力を発生させるメ
カニズムの原理図である。図において、21は主振動子
、22は第1の副振動子、25は取付ボルト、26は取
付台座、27はフレーム、28は振動励振用の圧電素子
、29は出力ピックアップ用の圧電素子、35は被移送
回転体である。また、θは第1の副振動子22の中心点
、すなわち原点Oに振動が生ずる方向(Z方向)と被移
送回転体35の接触点Qとの成す接触角度、uZ は振
動変位であり、UZ を振幅としたとき、uZ =UZ
 ・sinωt で表される。上記振動変位uZ は、図のZ軸上の点線
部分で示される。ωは発振器31(図10)から入力さ
れる振動子20の共振周波数、f(t)は接触点Qに発
生する振動力、Pは第1の副振動子22から被移送回転
体35に対する押付力(=f(t)・cosθ)、Fは
移送力(=μ・P)、μは被移送回転体35と第1の副
振動子22の間の摩擦係数、OR は被移送回転体35
の中心点である。
Next, the driving principle of the ultrasonic transport actuator of the present invention will be explained. FIG. 12 is a principle diagram of a mechanism for generating a transfer force in the ultrasonic transfer actuator of the present invention. In the figure, 21 is a main vibrator, 22 is a first sub-vibrator, 25 is a mounting bolt, 26 is a mounting pedestal, 27 is a frame, 28 is a piezoelectric element for vibration excitation, 29 is a piezoelectric element for output pickup, 35 is a rotating body to be transferred. Further, θ is the contact angle between the center point of the first sub-oscillator 22, that is, the direction (Z direction) in which vibration occurs at the origin O, and the contact point Q of the transferred rotating body 35, and uZ is the vibration displacement. When UZ is the amplitude, uZ = UZ
・Represented by sinωt. The vibration displacement uZ is indicated by a dotted line on the Z axis in the figure. ω is the resonant frequency of the vibrator 20 input from the oscillator 31 (FIG. 10), f(t) is the vibration force generated at the contact point Q, and P is the push from the first sub-vibrator 22 against the rotating body 35 to be transferred. force (=f(t)・cosθ), F is the transfer force (=μ・P), μ is the friction coefficient between the transferred rotating body 35 and the first sub-oscillator 22, OR is the transferred rotating body 35
is the center point of

【0033】このように、本発明の移送用超音波アクチ
ュエータにおいて、振動子ユニット30の主振動子21
と第1、第2の副振動子22,23にX方向の長さ方向
撓み振動を発生させて、振動変位uZ で第1の副振動
子22を振動させる。そしてこの時、被移送回転体35
の中心点OR は第1の副振動子22が振動する方向、
すなわちZ軸からずらしてあり、Z軸に対して接触角度
θで第1の副振動子22に接触させてあるため、該第1
の副振動子22の円柱表面上の接触点Qに振動力f(t
)が発生し、その結果、被移送回転体35の中心点OR
 の方向に押付力Pが生ずる。ここで、上記第1の副振
動子22と被移送回転体35の間の摩擦係数はμである
から、上記押付力Pによって接触点Qを通る接線方向、
つまり移送方向に摩擦力、すなわち移送力Fが発生する
As described above, in the ultrasonic transfer actuator of the present invention, the main vibrator 21 of the vibrator unit 30
Then, a longitudinal bending vibration in the X direction is generated in the first and second sub-vibrators 22 and 23, and the first sub-vibrator 22 is vibrated with a vibration displacement uZ. At this time, the rotating body 35 to be transferred
The center point OR is the direction in which the first sub-oscillator 22 vibrates,
That is, it is offset from the Z-axis and is brought into contact with the first sub-oscillator 22 at a contact angle θ with respect to the Z-axis.
A vibration force f(t
) occurs, and as a result, the center point OR of the transferred rotating body 35
A pressing force P is generated in the direction of . Here, since the coefficient of friction between the first sub-vibrator 22 and the transferred rotating body 35 is μ, the pressing force P causes the tangential direction passing through the contact point Q,
That is, a frictional force, that is, a transfer force F is generated in the transfer direction.

【0034】そして、振動変位uZ がZ軸の正方向と
すると、上記移送力Fは図12に示す方向に発生する。 つまり被移送回転体35の移送力Fは F=μ・P で示される。該移送力Fは、中心点OR を中心として
、被移送回転体35を矢印C方向に回転させる回転力と
なる。
If the vibration displacement uZ is in the positive direction of the Z-axis, the transfer force F is generated in the direction shown in FIG. In other words, the transfer force F of the rotating body 35 to be transferred is expressed as F=μ·P. The transfer force F becomes a rotational force that rotates the transferred rotating body 35 in the direction of arrow C around the center point OR.

【0035】次に、上記振動変位uZ がZ軸の負方向
になると、第1の副振動子22は被移送回転体35と接
触しなくなり、移送力Fは生じない。したがって、被移
送回転体35は回転しない。この場合、被移送回転体3
5の中心点OR の位置は固定されている。図13は副
振動子と被移送回転体の接触点の振動軌跡図である。こ
の場合も、被移送回転体35の中心点OR の位置は固
定されている。
Next, when the vibration displacement uZ becomes in the negative direction of the Z-axis, the first sub-vibrator 22 no longer comes into contact with the rotating body 35 to be transferred, and no transfer force F is generated. Therefore, the transferred rotating body 35 does not rotate. In this case, the rotating body 3 to be transferred
The position of the center point OR of 5 is fixed. FIG. 13 is a vibration locus diagram of the contact point between the sub-oscillator and the transferred rotating body. In this case as well, the position of the center point OR of the rotating body 35 to be transferred is fixed.

【0036】図において、22は第1の副振動子、35
は被移送回転体、OR は被移送回転体35の中心点、
θは接触角度であり、原点Oは第1の副振動子22の振
動中心となる。仮に、被移送回転体35が無い場合、接
触点Qは、破線で示す振動軌跡線(Q−D0 −Q−E
0 −Q)を描いて移動する。しかし、実際は被移送回
転体35が接触角度θで第1の副振動子22に接触して
いるので、接触点Qは実線で示す振動軌跡線(Q−D1
 −E1 −Q)を描いて移動することになる。
In the figure, 22 is the first sub-oscillator, 35
is the rotating body to be transferred, OR is the center point of the rotating body 35 to be transferred,
θ is the contact angle, and the origin O is the vibration center of the first sub-oscillator 22. If there is no rotating body 35 to be transferred, the contact point Q will be along the vibration locus line (Q-D0 -Q-E
0 - Q) and move. However, in reality, the transferred rotating body 35 is in contact with the first sub-oscillator 22 at the contact angle θ, so the contact point Q is the vibration locus line shown by the solid line (Q-D1
-E1 -Q) and move.

【0037】したがって、被移送回転体35は、第1の
副振動子22と接触するQ−D1 の区間で図12で示
す移送力Fを受け、矢印C方向に回転し、D1 −E1
 −Qの区間においては、第1の副振動子22とは接触
しないため、同じ矢印C方向に回転し続ける。そして、
上記振動軌跡線(Q−D1 −E1 −Q)の振動を繰
り返すことによって回転は続く。図12及び図13は第
1の副振動子22の座標系(Y−Z平面、原点O)にお
いて、第1の副振動子22の中心点をZ軸方向に振動さ
せ、被移送回転体35を第2象限内で第1の副振動子2
2に接触させた場合について説明している。
Therefore, the rotating body 35 to be transferred receives the transfer force F shown in FIG.
In the section -Q, it does not come into contact with the first sub-oscillator 22, so it continues to rotate in the same direction of arrow C. and,
The rotation continues by repeating the vibration of the vibration trajectory line (Q-D1-E1-Q). 12 and 13 show that in the coordinate system (Y-Z plane, origin O) of the first sub-oscillator 22, the center point of the first sub-oscillator 22 is vibrated in the Z-axis direction, and the rotating body 35 to be transferred is is the first sub-oscillator 2 in the second quadrant.
2 is explained.

【0038】図14は被移送回転体の位置と回転方向の
関係図である。第1の副振動子22の中心点を原点Oと
し、座標系における第1象限から第4象限までの各象限
内に被移送回転体35(35a〜35d)を位置させ、
上記第1の副振動子22と接触させ、第1の副振動子2
2をZ方向に振動させる。図においては、説明上全象限
に各被移送回転体35a〜35dを配置しているが、実
際も移送用超音波アクチュエータの駆動能力の範囲内で
あれば、図に示すように配置することが可能である。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the position and rotation direction of the rotating body to be transferred. The center point of the first sub-oscillator 22 is set as the origin O, and the rotating body 35 (35a to 35d) to be transferred is located in each quadrant from the first quadrant to the fourth quadrant in the coordinate system,
The first sub-oscillator 2 is brought into contact with the first sub-oscillator 22.
2 in the Z direction. In the figure, each of the rotating bodies 35a to 35d to be transferred is arranged in all quadrants for explanation purposes, but in reality, as long as it is within the driving capacity of the ultrasonic actuator for transfer, they can be arranged as shown in the figure. It is possible.

【0039】O1 〜O4 は各被移送回転体35a〜
35dの中心点、θ11〜θ14は接触角度、Q11〜
Q14は接触点、C1 〜C4 は回転方向である。第
1の副振動子22の振動方向をZ方向とする座標系の各
象限ごとに、各被移送回転体35a〜35dの回転方向
C1 〜C4 が定まることが分かる。ところで、上記
実施例においては、被移送回転体35(35a〜35d
)の中心点OR (O1 〜O4 )の位置が固定され
ている場合について説明している。しかしながら、移送
用超音波アクチュエータが使用する振動領域が超音波振
動領域であることと、被移送回転体35に作用する移送
力Fが振動子20が有する振動力よりも小さいことの二
つの条件が満たされる場合には、中心点OR (O1 
〜O4 )の位置を固定させることなく、同様の駆動原
理で被移送回転体35を跳躍させて回転させることがで
きる。
O1 to O4 are each transferred rotating body 35a to
35d center point, θ11 to θ14 are contact angles, Q11 to
Q14 is a contact point, and C1 to C4 are rotation directions. It can be seen that the rotational directions C1 to C4 of the transferred rotating bodies 35a to 35d are determined for each quadrant of the coordinate system in which the vibration direction of the first sub-oscillator 22 is the Z direction. By the way, in the above embodiment, the transferred rotating bodies 35 (35a to 35d
) The case where the position of the center point OR (O1 to O4) is fixed is explained. However, two conditions are met: the vibration region used by the transfer ultrasonic actuator is an ultrasonic vibration region, and the transfer force F acting on the transferred rotating body 35 is smaller than the vibration force possessed by the vibrator 20. If satisfied, the center point OR (O1
~O4) It is possible to jump and rotate the transferred rotating body 35 using the same driving principle without fixing the position.

【0040】したがって、被移送回転体35でなくても
、枚葉紙やカードなどの平面状の被移送物を振動方向か
ら接触角度θで第1の副振動子22に接触させると、接
触点に移送力Fを発生させることができる。図15は平
板状の被移送物の位置と移送方向の関係図である。図に
おいて、22は第1の副振動子、36a〜36dは平面
状の被移送物、θ21〜θ24は接触角度、Q21〜Q
24は接触点である。上記被移送物36a〜36dを第
1の副振動子22に対して第1〜第4象限で接触させた
場合、被移送物36a〜36dの移送方向はG1 〜G
4 となる。
Therefore, even if it is not the rotating body 35 to be transferred, when a flat object to be transferred such as a sheet or a card is brought into contact with the first sub-vibrator 22 at a contact angle θ from the vibration direction, the contact point A transfer force F can be generated. FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the position of a flat plate-shaped object and the direction of transport. In the figure, 22 is a first sub-oscillator, 36a to 36d are planar objects to be transferred, θ21 to θ24 are contact angles, Q21 to Q
24 is a contact point. When the objects to be transferred 36a to 36d are brought into contact with the first sub-vibrator 22 in the first to fourth quadrants, the transfer direction of the objects to be transferred 36a to 36d is G1 to G.
It becomes 4.

【0041】続いて、上記構成の移送用超音波アクチュ
エータを利用した移送装置について説明する。この場合
、振動子20の振動方向と被移送物の接触点Qとの成す
接触角度θは30°としている。図16は本発明の移送
装置の斜視図、図17は本発明の移送装置の側面図であ
る。
Next, a transfer device using the ultrasonic transfer actuator configured as described above will be explained. In this case, the contact angle θ between the vibration direction of the vibrator 20 and the contact point Q of the transferred object is 30°. FIG. 16 is a perspective view of the transfer device of the present invention, and FIG. 17 is a side view of the transfer device of the present invention.

【0042】図において、30a,30bは移送用超音
波アクチュエータの駆動部を構成する振動子ユニットで
あり、該振動子ユニット30a,30bに駆動ローラ3
8を接触させ、この駆動ローラ38の回転力を利用して
、補助ローラ39と駆動ローラ38に挟まれた枚葉紙や
カードなどの被移送物40を移送するようにしている。
In the figure, reference numerals 30a and 30b are transducer units constituting the driving section of the ultrasonic actuator for transport, and the transducer units 30a and 30b are provided with drive rollers 3 and 30b.
8 are brought into contact with each other, and the rotational force of this drive roller 38 is used to transfer an object 40, such as a sheet or a card, which is sandwiched between the auxiliary roller 39 and the drive roller 38.

【0043】また、21a,21bは主振動子、22a
,22bは第1の副振動子、23aは第2の副振動子、
25a,25bは取付ボルト、26a,26bは取付台
座、27はフレーム、28a,28bは振動励振用の圧
電素子、29a,29bは出力ピックアップ用の圧電素
子、41はシャフト、42は押付ばね、θ1 ,θ2 
は接触角度である。
Further, 21a and 21b are main oscillators, 22a
, 22b is a first sub-oscillator, 23a is a second sub-oscillator,
25a, 25b are mounting bolts, 26a, 26b are mounting pedestals, 27 is a frame, 28a, 28b are piezoelectric elements for vibration excitation, 29a, 29b are piezoelectric elements for output pickup, 41 is a shaft, 42 is a pressing spring, θ1 ,θ2
is the contact angle.

【0044】上述したように、図16及び図17に示す
実施例において、図12のフレーム27を中心として両
側に振動子ユニット30a,30bを取り付けた構造を
有している。そして、振動子ユニット30aによってZ
1 軸(図17)上に振動が発生し、第1の副振動子2
2aに接触角度θ1 で接触している駆動ローラ38は
矢印Ha 方向に回転する。その結果、補助ローラ39
と駆動ローラ38に挟まれた被移送物40は、矢印J方
向に移送される。
As described above, the embodiment shown in FIGS. 16 and 17 has a structure in which the vibrator units 30a and 30b are attached to both sides of the frame 27 shown in FIG. 12. Then, Z by the vibrator unit 30a.
1. Vibration occurs on the first axis (Fig. 17), and the first sub-oscillator 2
The drive roller 38, which is in contact with the roller 2a at a contact angle θ1, rotates in the direction of the arrow Ha. As a result, the auxiliary roller 39
The transferred object 40 sandwiched between the drive roller 38 and the drive roller 38 is transferred in the direction of arrow J.

【0045】また、振動子ユニット30bによってZ2
 軸上に振動が発生し、第1の副振動子22bに接触角
度θ2 で接触している駆動ローラ38は、矢印Hb 
方向に回転する。その結果、補助ローラ39と駆動ロー
ラ38に挟まれた被移送物40は矢印K方向に移送され
る。上記構成の移送装置において、振動子ユニット30
a,30bは全く同じ駆動特性を持つ同形状、かつ同寸
法の振動子を有するため、図10の駆動回路は一つあれ
ばよく、被移送物40を移送すべき方向に対応して、駆
動する振動子ユニット30a,30bを選択するように
なっている。したがって、駆動回路を簡略化することが
できる。なお、振動子ユニット30a,30bの円柱表
面は、駆動性能を安定化させるために接着又は表面蒸着
によって耐摩耗材が被覆される。
[0045] Also, Z2
Vibration occurs on the shaft and the drive roller 38, which is in contact with the first sub-vibrator 22b at a contact angle θ2, moves as shown by the arrow Hb.
Rotate in the direction. As a result, the object 40 sandwiched between the auxiliary roller 39 and the drive roller 38 is transferred in the direction of arrow K. In the transfer device having the above configuration, the vibrator unit 30
Since oscillators a and 30b have the same shape and size with exactly the same drive characteristics, only one drive circuit in FIG. The vibrator units 30a and 30b to be used are selected. Therefore, the drive circuit can be simplified. Note that the cylindrical surfaces of the vibrator units 30a and 30b are coated with a wear-resistant material by adhesion or surface vapor deposition in order to stabilize drive performance.

【0046】次に、駆動ローラ38の移送面を第1、第
2の副振動子22a,22b,23aに接触させないよ
うにした移送装置について説明する。図18は本発明の
移送装置の第2の実施例を示す図である。図において、
44はX0 軸方向に段差を設けた駆動ローラであり、
大径部44a及び小径部44bから成り、大径部44a
は被移送物40の移送面となり、小径部44bは第1の
副振動子22aとの接触面となる。
Next, a transfer device in which the transfer surface of the drive roller 38 is prevented from coming into contact with the first and second sub-vibrators 22a, 22b, and 23a will be described. FIG. 18 is a diagram showing a second embodiment of the transfer device of the present invention. In the figure,
44 is a drive roller with a step in the X0 axis direction;
Consisting of a large diameter part 44a and a small diameter part 44b, the large diameter part 44a
becomes a transfer surface for the transferred object 40, and the small diameter portion 44b becomes a contact surface with the first sub-vibrator 22a.

【0047】図19は本発明の移送装置の第3の実施例
を示す図である。図において、45は環状の駆動ローラ
であり、該駆動ローラ45の外周面を被移送物40の移
送面とし、内周面を第1の副振動子22a,22bとの
接触面としている。被移送物40を矢印J方向に移送す
る場合は、振動子ユニット30aが、矢印K方向に移送
する場合は振動子ユニット30bが駆動される。
FIG. 19 is a diagram showing a third embodiment of the transfer device of the present invention. In the figure, reference numeral 45 denotes an annular drive roller, the outer circumferential surface of the drive roller 45 serves as a transfer surface for the object 40, and the inner circumferential surface serves as a contact surface with the first sub-vibrator 22a, 22b. When transferring the object 40 in the direction of arrow J, the transducer unit 30a is driven, and when transferring the object 40 in the direction of arrow K, the transducer unit 30b is driven.

【0048】次に、テーブル上に置いた枚葉紙やカード
などの被移送物を移送するための移送装置について説明
する。図20は振動子ユニットを二つ用いて構成したテ
ーブル型の移送装置を示す図である。図において、21
a,21bは主振動子、22a,22bは第1の副振動
子、25a,25bは取付ボルト、26a,26bは取
付台座、27はフレーム、28a,28bは振動励振用
の圧電素子、29a,29bは出力ピックアップ用の圧
電素子、40は枚葉紙やカードなどの被移送物、47は
振動子ユニット30a,30bの第1の副振動子22a
,22bを支持する振動子ユニット支持体、すなわちレ
ール、48は被移送物支持体すなわちテーブルである。
Next, a description will be given of a transfer device for transferring objects such as sheets of paper and cards placed on a table. FIG. 20 is a diagram showing a table-type transfer device configured using two vibrator units. In the figure, 21
a, 21b are main vibrators, 22a, 22b are first sub vibrators, 25a, 25b are mounting bolts, 26a, 26b are mounting pedestals, 27 is a frame, 28a, 28b are piezoelectric elements for vibration excitation, 29a, 29b is a piezoelectric element for output pickup, 40 is an object to be transferred such as a sheet or card, and 47 is the first sub-vibrator 22a of the vibrator units 30a, 30b.
.

【0049】上記構成の移送装置においては、テーブル
48の上に載置された被移送物40が移送される。そし
て、振動子ユニット30aに発生する振動の方向をZ1
 軸方向とすると、Z1 軸と鉛直線が接触角度θ1 
を成すようにレール47上に第1の副振動子22aが接
触している。また、振動子ユニット30bに発生する振
動の方向をZ2 方向とすると、Z2 軸と鉛直線が接
触角度θ2 を成すようにレール47上に第1の副振動
子22bが接触している。そして、上記レール47は両
端部で固定され、テーブル48上に置かれた被移送物4
0は、振動子ユニット30aが駆動されると矢印J方向
に、振動子ユニット30bが駆動されると、矢印K方向
に移送される。なお、駆動性能を向上させるために上記
振動子ユニット30a,30bの第1の副振動子22a
,22bの円柱表面、つまりレール47との接触面に接
着又は表面蒸着によって耐摩耗材を被覆することができ
る。
In the transfer device configured as described above, the object 40 placed on the table 48 is transferred. Then, the direction of vibration generated in the vibrator unit 30a is set to Z1.
In the axial direction, the Z1 axis and the vertical line have a contact angle θ1
The first sub-oscillator 22a is in contact with the rail 47 so as to form the following. Further, assuming that the direction of vibration generated in the vibrator unit 30b is the Z2 direction, the first sub-vibrator 22b is in contact with the rail 47 such that the Z2 axis and the vertical line form a contact angle θ2. The rail 47 is fixed at both ends, and the object 4 placed on the table 48 is
0 is transferred in the direction of arrow J when the transducer unit 30a is driven, and in the direction of arrow K when the transducer unit 30b is driven. Note that in order to improve drive performance, the first sub-vibrator 22a of the vibrator units 30a and 30b is
, 22b, that is, the contact surface with the rail 47, can be coated with a wear-resistant material by adhesion or surface vapor deposition.

【0050】また、上記実施例において、レール47を
固定してテーブル48上の被移送物40を移送させるよ
うにしているが、逆にテーブル48を固定し、レール4
7上に被移送物40を置いてもよい。なお、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基
づき種々変形することが可能であり、それらを本発明の
範囲から排除するものではない。
Further, in the above embodiment, the rail 47 is fixed and the object 40 on the table 48 is transferred, but conversely, the table 48 is fixed and the rail 4
An object to be transferred 40 may be placed on top of the container 7. It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

【0051】例えば、本発明の移送用超音波アクチュエ
ータは、その駆動部で振動子ユニット30(図9)を汎
用アクチュエータとして利用することができる。すなわ
ち、図16〜図19の駆動ローラ38,44,45が出
力する回転力を利用して回転型モータを構成することが
でき、また、図20の場合はそのまま直線型モータを構
成することができる。
For example, the ultrasonic transport actuator of the present invention can use the transducer unit 30 (FIG. 9) as a general-purpose actuator in its drive section. That is, a rotary motor can be constructed using the rotational force output by the drive rollers 38, 44, and 45 in FIGS. 16 to 19, and a linear motor can be constructed as is in the case of FIG. 20. can.

【0052】そして、図12で示した駆動原理によれば
、振動子ユニット30は振動停止時の摩擦力によるブレ
ーキ機能と保持機能を有しており、高精度の送りと位置
決めが可能となる。したがって、回転型モータの場合、
測定機器の回転テーブル、レンズの焦点微調整機構、組
立ロボットの関節駆動機構に使用することができ、直線
型モータの場合、磁気ディスクの読取りヘッドの位置決
め機構、プリンタヘッドのキャリッジ駆動機構、X−Y
プロッタの二軸方向駆動機構又はペン上下駆動機構に使
用することができる。
According to the drive principle shown in FIG. 12, the vibrator unit 30 has a braking function and a holding function using frictional force when vibration is stopped, and highly accurate feeding and positioning are possible. Therefore, for rotary motors,
It can be used for the rotary table of measurement equipment, the fine focus adjustment mechanism of lenses, the joint drive mechanism of assembly robots, and in the case of linear motors, it can be used for the positioning mechanism of magnetic disk reading heads, the carriage drive mechanism of printer heads, and the X- Y
It can be used for a biaxial drive mechanism of a plotter or a pen vertical drive mechanism.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、主振動子によって二つの振動の節を形成して2次
の長さ方向撓み振動を発生し、副振動子によって上記主
振動子との結合部に振動の節を形成して1次の長さ方向
撓み振動を発生するとともに、上記二つの振動の節を支
持するようになっている。上記二つの振動の節を振動方
向に直交する方向に支持固定することができ、振動モー
ドに影響を与えることなく、安定して支持することがで
きる。
As described above in detail, according to the present invention, the main vibrator forms two vibration nodes to generate secondary longitudinal bending vibration, and the sub vibrator generates the main vibrating vibration. A vibration node is formed at the connection portion with the vibrator to generate first-order longitudinal bending vibration, and the two vibration nodes are supported. The above two vibration nodes can be supported and fixed in a direction perpendicular to the vibration direction, and can be stably supported without affecting the vibration mode.

【0054】また、副振動子には、1次の長さ方向撓み
振動が発生するだけであるため、副振動子の形状の設計
及び製造が容易となるとともに、駆動回路も簡素化する
ことができる。また、駆動源として圧電素子を用いるた
め、駆動部を軽量化するとともに小型化することができ
る。そして、主振動子、副振動子及び圧電素子によって
駆動部をユニット化しているため、移送装置の設計が容
易となるだけでなく、枚葉紙やカードなどの被移送物の
移送用として、また汎用モータとして応用することが可
能となる。
[0054] Furthermore, since only the first-order longitudinal bending vibration occurs in the sub-oscillator, it is easy to design and manufacture the shape of the sub-oscillator, and the drive circuit can also be simplified. can. Furthermore, since a piezoelectric element is used as the drive source, the drive unit can be made lighter and smaller. Since the drive unit is made into a unit by the main vibrator, sub-vibrator, and piezoelectric element, it is not only easy to design the transfer device, but also suitable for transferring objects such as sheets and cards. It becomes possible to apply it as a general-purpose motor.

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

【図1】本発明の移送用超音波アクチュエータの駆動部
に使用される振動子の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a vibrator used in a drive section of an ultrasonic actuator for transportation according to the present invention.

【図2】圧電セラミックスの振動子の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a piezoelectric ceramic vibrator.

【図3】印加電圧と発生歪みの関係図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between applied voltage and generated distortion.

【図4】振動モードで励振させた状態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a state of excitation in a vibration mode.

【図5】連続励振を行うための駆動回路図である。FIG. 5 is a drive circuit diagram for continuous excitation.

【図6】一点外接型超音波モータの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a single point circumscribed ultrasonic motor.

【図7】一点内接型超音波モータの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a single-point internal type ultrasonic motor.

【図8】振動子の各寸法の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of each dimension of the vibrator.

【図9】I字型の振動子ユニットの構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of an I-shaped vibrator unit.

【図10】振動子ユニットを制御するための駆動制御回
路のブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram of a drive control circuit for controlling the vibrator unit.

【図11】本発明の移送用超音波アクチュエータにおけ
る振動子の振動モードを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing vibration modes of a vibrator in the ultrasonic actuator for transportation according to the present invention.

【図12】本発明の移送用超音波アクチュエータにおい
て移送力を発生させるメカニズムの原理図である。
FIG. 12 is a principle diagram of a mechanism for generating a transfer force in the ultrasonic transfer actuator of the present invention.

【図13】副振動子と被移送回転体の接触点の振動軌跡
図である。
FIG. 13 is a vibration locus diagram of the contact point between the sub-oscillator and the rotating body to be transferred.

【図14】被移送回転体の位置と回転方向の関係図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the position and rotation direction of the rotating body to be transferred.

【図15】平板状の被移送物の位置と移送方向の関係図
である。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the position of a flat object to be transported and the transport direction.

【図16】本発明の移送装置の斜視図である。FIG. 16 is a perspective view of the transfer device of the present invention.

【図17】本発明の移送装置の側面図である。FIG. 17 is a side view of the transfer device of the present invention.

【図18】本発明の移送装置の第2の実施例を示す図で
ある。
FIG. 18 is a diagram showing a second embodiment of the transfer device of the present invention.

【図19】本発明の移送装置の第3の実施例を示す図で
ある。
FIG. 19 is a diagram showing a third embodiment of the transfer device of the present invention.

【図20】振動子ユニットを二つ用いて構成したテーブ
ル型の移送装置を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a table-type transfer device configured using two vibrator units.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20    振動子 21    主振動子 22    第1の副振動子 23    第2の副振動子 24    支持固定穴 28,29    圧電素子 A      振動の節 20 Vibrator 21 Main oscillator 22 First sub-oscillator 23 Second sub-oscillator 24 Support fixing hole 28, 29 Piezoelectric element A Node of vibration

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  (a)弾性体から成り、励振時に二つ
の振動の節を形成して2次の長さ方向撓み振動を発生す
る主振動子と、(b)弾性体から成り、上記主振動子の
両端に一体的に突出して成形され、励振時に上記主振動
子との結合部に振動の節を形成して1次の長さ方向撓み
振動を発生する2個の副振動子と、(c)上記主振動子
の二つの振動の節を支持する支持手段と、(d)上記主
振動子に設けられた圧電素子とを有することを特徴とす
る移送用超音波アクチュエータ。
Claim 1: (a) a main vibrator made of an elastic body, which forms two vibration nodes during excitation to generate secondary longitudinal bending vibration; and (b) a main vibrator made of an elastic body, two auxiliary oscillators integrally formed at both ends of the oscillator to form a vibration node at a joint with the main oscillator to generate a first-order longitudinal bending vibration during excitation; An ultrasonic actuator for transport comprising: (c) supporting means for supporting two vibration nodes of the main vibrator; and (d) a piezoelectric element provided on the main vibrator.
【請求項2】  (a)弾性体から成り、励振時に二つ
の振動の節を形成して2次の長さ方向撓み振動を発生す
る主振動子と、(b)弾性体から成り、上記主振動子の
両端に一体的に突出して成形され、励振時に上記主振動
子との結合部に振動の節を形成して1次の長さ方向撓み
振動を発生する2個の副振動子と、(c)上記主振動子
の二つの振動の節を支持する支持手段と、(d)上記主
振動子に設けられた圧電素子と、(e)上記副振動子の
表面に接触して回転自在に配設される駆動ローラとを有
し、(f)該駆動ローラの中心点を、上記副振動子が振
動する方向の線上からずらした位置に置いたことを特徴
とする移送装置。
2. (a) a main vibrator made of an elastic body, which forms two vibration nodes during excitation to generate secondary longitudinal bending vibration; and (b) a main vibrator made of an elastic body, two auxiliary oscillators integrally formed at both ends of the oscillator to form a vibration node at a joint with the main oscillator to generate a first-order longitudinal bending vibration during excitation; (c) supporting means for supporting two vibration nodes of the main vibrator; (d) a piezoelectric element provided on the main vibrator; and (e) rotatable in contact with the surface of the sub-vibrator. (f) a center point of the drive roller is placed at a position offset from a line in the direction in which the sub-vibrator vibrates.
【請求項3】  (a)弾性体から成り、励振時に二つ
の振動の節を形成して2次の長さ方向撓み振動を発生す
る主振動子と、(b)弾性体から成り、上記主振動子の
両端に一体的に突出して成形され、励振時に上記主振動
子との結合部に振動の節を形成して1次の長さ方向撓み
振動を発生する2個の副振動子と、(c)上記主振動子
に設けられた圧電素子と、(d)上記主振動子の二つの
振動の節に固定されるとともに、被移送物を載置する被
移送物支持体と、(e)上記副振動子を支持する振動子
ユニット支持体とを有し、(f)上記副振動子の振動方
向を鉛直方向から傾斜させたことを特徴とする移送装置
3. (a) a main oscillator made of an elastic body, which forms two vibration nodes during excitation to generate secondary longitudinal bending vibration; and (b) a main oscillator made of an elastic body, two auxiliary oscillators integrally formed at both ends of the oscillator to form a vibration node at a joint with the main oscillator to generate a first-order longitudinal bending vibration during excitation; (c) a piezoelectric element provided on the main vibrator; (d) an object support that is fixed to two vibration nodes of the main vibrator and on which an object is placed; (e ) a vibrator unit support for supporting the sub-vibrator, and (f) a transfer device characterized in that the vibration direction of the sub-vibrator is inclined from the vertical direction.
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