JPH0458272B2 - - Google Patents
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- JPH0458272B2 JPH0458272B2 JP62130315A JP13031587A JPH0458272B2 JP H0458272 B2 JPH0458272 B2 JP H0458272B2 JP 62130315 A JP62130315 A JP 62130315A JP 13031587 A JP13031587 A JP 13031587A JP H0458272 B2 JPH0458272 B2 JP H0458272B2
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- vibrator
- vibrating arm
- contact member
- piezoelectric
- vibrating
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、圧電素子を用いた回転型の圧電駆
動装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a rotary piezoelectric drive device using a piezoelectric element.
従来、圧電素子を用いた超音波モータとして、
特公昭59−037672号公報に示されたものがある。
これは、圧電素子を振動体に貼りつけて縦振動を
発生させ、振動体の先端部に傾きを持つた駆動片
を形成し、その先端部が前記縦振動によつて楕円
運動を行い、円板と接触することにより、摩擦力
により円板を回転させるものである。
Conventionally, as an ultrasonic motor using piezoelectric elements,
There is one shown in Japanese Patent Publication No. 59-037672.
This involves attaching a piezoelectric element to a vibrating body to generate longitudinal vibration, forming a tilted drive piece at the tip of the vibrating body, and causing the tip to move in an ellipse due to the longitudinal vibration, thereby creating a circular motion. By contacting the disk, the disk is rotated by frictional force.
しかし、この従来構造であると、回転方向が駆
動片の傾き方向によつて決まつてしまい、また駆
動片の先端部は細く、摩擦の為に摩耗も大きく、
寿命的にも問題がある。 However, with this conventional structure, the direction of rotation is determined by the direction of inclination of the drive piece, and the tip of the drive piece is thin, causing a lot of wear due to friction.
There is also a problem with longevity.
また、他の従来例として、特開昭58−148682号
公報に示されたものがある。この例は、圧電素子
の全体振動を振動体に伝え、一方の波形をもう一
方の波形と90゜位相をずらせて振動させることに
より、振動体表面に進行波を発生させ、その上に
ロータを接触させることにより、摩擦でロータを
回転させるものである。 Another conventional example is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 148682/1982. In this example, the entire vibration of the piezoelectric element is transmitted to the vibrating body, and by vibrating one waveform with a 90° phase shift from the other waveform, a traveling wave is generated on the surface of the vibrating body, and a rotor is placed on top of the traveling wave. By making contact, the rotor is rotated by friction.
この例によると、逆転も可能であるが、常に振
動体全体にエネルギを与える必要があり、しかも
圧電素子の振動体に貼着された面と反対の面の振
動は吸収してやる必要がある。このため、エネル
ギロスが大きく、効率向上に難がある。 According to this example, reversal is also possible, but it is necessary to always apply energy to the entire vibrating body, and it is also necessary to absorb vibrations on the surface of the piezoelectric element opposite to the surface attached to the vibrating body. Therefore, energy loss is large and it is difficult to improve efficiency.
このような問題点を解消したものとして、第７
図に示すものを提案した（特願昭61−227502号）。
これは、断面形状方形の一対の平行な振動アーム
３２を有するコ字状の振動子３１と、振動アーム
３２の先端に接して回転軸３３と共に回転自在に
設けた円板状の接触部材３４とからなるものであ
る。振動子３１は基端で基台３５に固定し、回転
軸３３は軸受３６で基台３５に支持してある。各
振動アーム３２は、隣合う２面に圧電素子部３７
を設けてあり、この隣合う圧電素子部３７に90゜
位相の異なる高周波電圧を印加する。これによ
り、振動アーム３２の先端が円または楕円運動を
行う。そのため、接触部材３４が回転させられ
る。 As a solution to these problems, the seventh
We proposed what is shown in the figure (Japanese Patent Application No. 227502/1983).
This consists of a U-shaped vibrator 31 having a pair of parallel vibrating arms 32 with a rectangular cross section, and a disc-shaped contact member 34 provided in contact with the tip of the vibrating arm 32 so as to be rotatable together with a rotating shaft 33. It consists of The vibrator 31 is fixed to a base 35 at its base end, and the rotating shaft 33 is supported by the base 35 with a bearing 36. Each vibrating arm 32 has piezoelectric element portions 37 on two adjacent sides.
are provided, and high frequency voltages having a phase difference of 90° are applied to the adjacent piezoelectric element portions 37. As a result, the tip of the vibrating arm 32 performs a circular or elliptical motion. Therefore, the contact member 34 is rotated.
この構成であると、振動子３１がコ字状に形成
してあるので、その振動アーム３２が互いに共振
し、大きな振幅が得られる。そのため、電気的エ
ネルギを効率良く機械的駆動力に変換できる。 With this configuration, since the vibrator 31 is formed in a U-shape, the vibrating arms 32 resonate with each other and a large amplitude can be obtained. Therefore, electrical energy can be efficiently converted into mechanical driving force.
しかし、一対の振動アーム３２は間隔を開けて
平行に設けてあるため、接触部材３４の半径線か
らずれた位置となる。そのため、振動アーム３２
の先端が接触部材３４に接するときの振動方向が
接触部材３４の円周方向に対して傾いた方向とな
る。この傾きにより、振動アーム３２から接触部
材３４に作用する駆動力に接触部材３４の半径方
向の無効成分が生じて有効駆動力が低下するう
え、この半径方向への接触点のずれにより不要な
摩擦が生じ、効率が低下する。このため、充分な
効率向上が図れなかつた。 However, since the pair of vibrating arms 32 are provided parallel to each other with an interval between them, the vibrating arms 32 are located at positions offset from the radial line of the contact member 34. Therefore, the vibrating arm 32
The direction of vibration when the tip of the contact member 34 comes into contact with the contact member 34 is a direction inclined with respect to the circumferential direction of the contact member 34. This inclination causes an invalid component in the radial direction of the contact member 34 to occur in the driving force acting on the contact member 34 from the vibrating arm 32, reducing the effective driving force, and also causes unnecessary friction due to the shift of the contact point in the radial direction. occurs, reducing efficiency. For this reason, sufficient efficiency improvement could not be achieved.
この発明の目的は、低消費電力で効率良く機械
的駆動力を得ることができ、かつ接触点が多点化
されて摩耗が削減され、また安定駆動が可能な圧
電駆動装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a piezoelectric drive device that can efficiently obtain mechanical driving force with low power consumption, has multiple contact points to reduce wear, and is capable of stable drive. be.
この発明の圧電駆動装置は、振動子１と、電源
装置４と、接触部材５とを有する圧電駆動装置で
あつて、
前記振動子１は弾性を有する材料により断面形
状が略方形に形成された振動アーム２を放射状に
４＋2n（ｎ＝０，１，２…）本設けるとともに、
前記各振動アーム２の少なくとも隣合う２面に圧
電素子部３を有してなり、
前記電源装置４は高周波電圧を発生するもので
あり、
前記接触部材５は前記振動子１の放射平面に前
記振動アーム２の振幅点が摩擦係止するように対
面し、
前記電源装置４により前記振動アーム２の隣合
う２面の圧電素子部３に互いに位相差を持たせた
所定の高周波電圧を印加することにより、前記各
振動アーム２が振幅点で同方向の円または楕円運
動を行い、前記振動子１の放射中心と同軸上に、
振動子１および接触部材５の少なくともいずれか
一方を回動させることを特徴とするものである。
A piezoelectric drive device of the present invention includes a vibrator 1, a power supply device 4, and a contact member 5, wherein the vibrator 1 is made of an elastic material and has a substantially rectangular cross-sectional shape. In addition to providing 4+2n (n=0, 1, 2...) vibrating arms 2 radially,
Each of the vibrating arms 2 has a piezoelectric element section 3 on at least two adjacent surfaces, the power supply device 4 generates a high frequency voltage, and the contact member 5 connects the vibrator 1 to the radiation plane thereof. The amplitude points of the vibrating arm 2 face each other so as to be frictionally locked, and the power supply device 4 applies a predetermined high frequency voltage having a phase difference to the piezoelectric element portions 3 on two adjacent sides of the vibrating arm 2. As a result, each of the vibrating arms 2 performs circular or elliptical motion in the same direction at the amplitude point, and is coaxial with the radiation center of the vibrator 1.
This is characterized in that at least one of the vibrator 1 and the contact member 5 is rotated.
前記圧電素子部は、前記振動アームに圧電素子
を貼着して形成したものであつても、また前記振
動子を圧電材料にて形成して、この圧電材料に直
接に電極したものであつてもよい。 The piezoelectric element portion may be formed by adhering a piezoelectric element to the vibrating arm, or the vibrator may be formed of a piezoelectric material and electrodes may be directly connected to the piezoelectric material. Good too.
この発明の構成によれば、振動子の振動アーム
の隣合う２面に設けた圧電素子部に位相差を持た
せた高周波電圧を印加するので、各振動アームは
最大振幅点が円または楕円運動をする。この振動
アームの１面に接触部材が接触するので、接触部
材または振動子のいずれかが回転し、機械的駆動
力が得られる。 According to the configuration of the present invention, a high frequency voltage with a phase difference is applied to the piezoelectric element portions provided on two adjacent sides of the vibrating arm of the vibrator, so that the maximum amplitude point of each vibrating arm moves in a circular or elliptical motion. do. Since the contact member contacts one surface of the vibrating arm, either the contact member or the vibrator rotates, and a mechanical driving force is obtained.
この場合に、振動子は４＋2n本（ｎ＝０，１，
２，３…）の振動アームを放射状に設けているの
で、その相隣合う振動アームどうしが互いに共振
し、大きな振幅が得られる。しかも、振動アーム
の放射中心が回転中心と一致するので、振動アー
ムが接触部材の半径線上に位置し、振動アームの
振動方向と接触部材または振動子の回転周方向と
が一致する。このため、振動アームの振動が有効
に作用し、また振動方向のずれによる無駄な摩擦
が生じない。このように、共振ならびに振動方向
と回転方向との一致が得られることから、電気的
エネルギを効率良く機械的駆動力に変換できる。 In this case, the number of oscillators is 4+2n (n=0, 1,
Since the vibrating arms (2, 3, etc.) are provided radially, the adjacent vibrating arms resonate with each other, and a large amplitude can be obtained. Furthermore, since the radial center of the vibrating arm coincides with the rotation center, the vibrating arm is located on the radial line of the contact member, and the vibration direction of the vibrating arm coincides with the rotational circumferential direction of the contact member or the vibrator. Therefore, the vibration of the vibrating arm acts effectively, and unnecessary friction due to deviation in the vibration direction does not occur. In this way, since resonance and coincidence of the vibration direction and the rotation direction are obtained, electrical energy can be efficiently converted into mechanical driving force.
また、振動子の共振は、各振動アームが連続し
た基端部において非振動状態となるように行われ
るので、基端部を支持することにより、支持によ
つて振動を妨げることがなく、このことからも高
効率が得られる。また、このように振動子に振動
しない箇所があることから、振動子と接触部材の
いずれを固定側としても可動側としても用いるこ
とができる。さらに、振動子は少なくとも４本の
振動アームを有し、この部分で接触部材に接する
ので、接触点が多点化され、かつ安定した駆動が
可能となる。 In addition, since the resonance of the vibrator is performed so that each vibrating arm is in a non-vibrating state at the continuous base end, by supporting the base end, the vibration is not hindered by the support. This also results in high efficiency. Furthermore, since there are parts of the vibrator that do not vibrate, either the vibrator or the contact member can be used as either a fixed side or a movable side. Further, since the vibrator has at least four vibrating arms and contacts the contact member at these portions, the number of contact points is multiplied and stable driving is possible.
実施例
この発明の一実施例を第１図ないし第４図に基
づいて説明する。この圧電駆動装置は、弾性を有
する材料にて断面形状が略方形に形成された振動
アーム２を十字形の放射状に４本設け、各振動ア
ーム２は隣合う２面に圧電素子部３を有してな
り、これら圧電素子部３に所定の高周波電圧を印
加することにより各振動アーム２が屈曲振動によ
り共振する振動子１と、各振動アーム２の隣合う
２面の圧電素子部３に位相差を持たせて高周波電
圧を印加する電源装置４と、振動子１の各振動ア
ーム２の１面に接触し振動子１の振動アーム２の
放射中心を回転中心として振動子１に対して回転
自在に設けた接触部材５とを備え、振動子１の各
振動アーム２の最大振幅点が円または楕円運動す
ることにより接触部材５が回転運動するものであ
る。Embodiment An embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 4. This piezoelectric drive device includes four vibrating arms 2 each having a substantially rectangular cross-sectional shape made of an elastic material arranged radially in a cross shape, and each vibrating arm 2 having piezoelectric element portions 3 on two adjacent surfaces. By applying a predetermined high frequency voltage to these piezoelectric element portions 3, each vibrating arm 2 is placed in the vibrator 1 that resonates by bending vibration, and the piezoelectric element portions 3 on two adjacent sides of each vibrating arm 2. A power supply device 4 that applies a high frequency voltage with a phase difference, and a power supply device 4 that contacts one surface of each vibrating arm 2 of the vibrator 1 and rotates with respect to the vibrator 1 with the radiation center of the vibrating arm 2 of the vibrator 1 as the rotation center. The contact member 5 is provided with a freely provided contact member 5, and the contact member 5 rotates when the maximum amplitude point of each vibrating arm 2 of the vibrator 1 moves in a circular or elliptical manner.
振動子１は振動アーム２の放射中心部で基台
（図示せず）に固定してある。接触部材５は振動
子１に放射中心の支軸７回りで正逆回転自在に支
持してある。支軸７とは別の手段で接触部材５を
支持しても良い。なお、接触部材５を固定とし、
振動子１を回転自在に支持しても良い。 The vibrator 1 is fixed to a base (not shown) at the radiation center of the vibrating arm 2. The contact member 5 is supported on the vibrator 1 so as to be rotatable in forward and reverse directions around a support shaft 7 at the center of radiation. The contact member 5 may be supported by means other than the support shaft 7. Note that the contact member 5 is fixed,
The vibrator 1 may be rotatably supported.
振動子１はエリンバ等の恒弾性体を用いている
が、精度や大振幅が不要のときは、一般の鋼材を
用いても良く、またその他の金属やセラミツク等
を用いることもできる。振動子１の振動アーム２
の断面形状は方形であるが、各角部に面取りを施
して８角形状の断面形状としても良く、また面取
りの代わりに角部を丸めても良い。要は、振動ア
ーム２は互いに直角に隣合う４面を有する形状で
あれば良い。 The vibrator 1 is made of a constant elastic material such as Erinvar, but if precision and large amplitude are not required, general steel material, other metals, ceramics, etc. may also be used. Vibration arm 2 of vibrator 1
Although the cross-sectional shape of is rectangular, each corner may be chamfered to give an octagonal cross-sectional shape, or the corners may be rounded instead of chamfering. In short, the vibrating arm 2 may have any shape as long as it has four sides adjacent to each other at right angles.
圧電素子部３は、圧電素子を振動アーム２に貼
着して形成したものである。圧電素子部３は振動
アーム２の３面または４面に設けても良い。 The piezoelectric element section 3 is formed by attaching a piezoelectric element to the vibrating arm 2. The piezoelectric element portion 3 may be provided on three or four surfaces of the vibrating arm 2.
接触部材５は振動アーム２の先端部であるＸ点
およびＹ点（第３図）に接するように配置してあ
る。この実施例では振動アーム２の先端に突部６
を設けてあり、突部６に前記Ｘ点およびＹ点が位
置している。なお、接触部材５に突部を設けて振
動アーム２に接するようにしてもよく、また接触
部材５と振動アーム２とを絶縁部材を介して接触
させても良い。接触部状５は円板状のものを用い
ているが、必ずしも円板状でなくても良い。 The contact member 5 is arranged so as to be in contact with the X point and the Y point (FIG. 3), which are the tips of the vibrating arm 2. In this embodiment, a protrusion 6 is provided at the tip of the vibrating arm 2.
are provided, and the X point and Y point are located on the protrusion 6. Note that the contact member 5 may be provided with a protrusion so as to be in contact with the vibrating arm 2, or the contact member 5 and the vibrating arm 2 may be brought into contact with each other via an insulating member. Although a disc-shaped contact portion 5 is used, it does not necessarily have to be disc-shaped.
振動アーム２の振動モードは、この例では１次
としてあるが、２次または３次等の高次モードと
することにより、振動アーム２に複数の最大振幅
部を得ることができる。その場合、接触部材５は
振動アーム２の先端ではなく、その最大振幅部に
接触させる。 Although the vibration mode of the vibrating arm 2 is primary in this example, a plurality of maximum amplitude parts can be obtained in the vibrating arm 2 by setting it to a higher-order mode such as secondary or tertiary. In that case, the contact member 5 is brought into contact not with the tip of the vibrating arm 2 but with its maximum amplitude portion.
電源装置４は、第４図に示すように高周波電源
８と90゜移相器９とを有し、各圧電素子部３（３1
〜３4）に同図のように電圧を印加する。同図の
＋、−の符号は分極方向を示す。 The power supply device 4 has a high frequency power supply 8 and a 90° phase shifter 9, as shown in FIG .
3 4 ), apply a voltage as shown in the same figure. The + and - signs in the figure indicate the polarization direction.
動 作
振動子１の４本の振動アーム２の各圧電素子部
３1〜３4に第４図の電源装置４で高周波電圧を印
加して励振すると、各振動アーム２はそれぞれの
圧電素子部３1〜３4の励振に従つて縦および横方
向に振動する。このとき圧電素子部３2，３4に圧
電素子部３1，３3よりも90゜位相を遅らせた電圧
を印加すると、振動子１の振動アーム２の先端部
のＸ点、Ｙ点は、第３図のような円または楕円軌
道を描いて運動する。したがつて、振動アーム２
の１面に接触部材５が接触するように配置してあ
ると、接触部材５は矢印Ｐ方向に移動する。Ｘ
点、Ｙ点の楕円軌道の偏平度は、振動アーム２の
曲げ方向による剛性の違いや、各圧電素子部３1
〜３4に印加する電圧の大きさ、位相差等により
調整できる。Operation When a high frequency voltage is applied to each of the piezoelectric element parts 3 1 to 3 4 of the four vibrating arms 2 of the vibrator 1 using the power supply device 4 shown in FIG. It vibrates in the vertical and horizontal directions according to the excitation of 3 1 to 3 4 . At this time, when a voltage whose phase is delayed by 90° from that of the piezoelectric element parts 3 1 and 3 3 is applied to the piezoelectric element parts 3 2 and 3 4 , the X point and the Y point at the tip of the vibrating arm 2 of the vibrator 1 become as follows. It moves in a circular or elliptical orbit as shown in Figure 3. Therefore, the vibrating arm 2
When the contact member 5 is arranged so as to be in contact with one surface of the contact member 5, the contact member 5 moves in the direction of the arrow P. X
The flatness of the elliptical orbits of the point and Y point is determined by the difference in rigidity depending on the bending direction of the vibrating arm 2, and by the difference in stiffness of each piezoelectric element 3 1
~3 It can be adjusted by adjusting the magnitude of the voltage applied to 4 , the phase difference, etc.
圧電素子部３2，３4に90゜進み位相の電圧を印
加すれば、第４図と反対回りの軌道を描くことに
なり、接触部材５は矢印Ｐと逆方向に移動する。 If a voltage with a phase advance of 90 degrees is applied to the piezoelectric elements 3 2 and 3 4 , the contact member 5 will move in the opposite direction to the arrow P, drawing a trajectory opposite to that shown in FIG. 4 .
このように動作するが、振動子１は４本の振動
アーム２を放射状に設けているので、その相隣合
う振動アーム２どうしが互いに共振し、大きな振
幅が得られる。この場合、十字状に配置された各
振動アーム２は、第２図に示すように、隣合う振
動アーム２（２1〜２4）が平面方向および垂直方
向共に互いに反対方向へ屈曲することになり、共
振周波数で駆動してやることにより、大きな振動
振幅を得ることができる。 Although the vibrator 1 operates in this manner, since the four vibrating arms 2 are provided radially, the adjacent vibrating arms 2 resonate with each other, and a large amplitude can be obtained. In this case, each of the vibrating arms 2 arranged in a cross shape is arranged so that the adjacent vibrating arms 2 (2 1 to 2 4 ) are bent in opposite directions in both the planar and vertical directions, as shown in FIG. By driving at the resonant frequency, a large vibration amplitude can be obtained.
しかも、振動アーム２の放射中心が回転中心と
一致するので、振動アーム２が接触部材５の半径
線上に位置し、振動アーム２の振動方向と接触部
材５の回転周方向とが一致する。このため、振動
アーム２の振動が有効に作用し、また振動方向の
ずれによる無駄な摩擦が生じない。このように、
共振ならびに振動方向と回転方向との一致が得ら
れることから、電気的エネルギを効率良く機械的
駆動力に変換できる。 Furthermore, since the radial center of the vibrating arm 2 coincides with the rotation center, the vibrating arm 2 is located on the radial line of the contact member 5, and the vibration direction of the vibrating arm 2 and the rotational circumferential direction of the contact member 5 coincide. Therefore, the vibration of the vibrating arm 2 acts effectively, and unnecessary friction due to deviation in the vibration direction does not occur. in this way,
Since resonance and coincidence of the vibration direction and the rotation direction are obtained, electrical energy can be efficiently converted into mechanical driving force.
振動子１の共振は、各振動アーム２が連続した
基端部２ａにおいて非振動状態となるように行わ
れるので、基端部２ａを支持することにより、支
持によつて振動を妨げることがなく、このことか
らも高効率が得られる。また、このように振動子
１に振動しない箇所があることから、振動子１と
接触部材５のいずれを固定側としても可動側とし
ても用いることができる。さらに、振動子１は４
本の振動アーム２を有し、この部分で接触部材５
に接するので、接触点が多点化され、かつ安定し
た駆動が可能となる。接触部材５の本数を増やす
とさらに安定駆動される。 The resonance of the vibrator 1 is performed so that each vibrating arm 2 is in a non-vibrating state at the continuous base end 2a, so by supporting the base end 2a, the vibration is not hindered by the support. , this also results in high efficiency. Further, since there are parts of the vibrator 1 that do not vibrate as described above, either the vibrator 1 or the contact member 5 can be used as either a fixed side or a movable side. Furthermore, the oscillator 1 has 4
It has a real vibrating arm 2, and in this part a contact member 5
Since the contact points are multiplied, stable driving is possible. If the number of contact members 5 is increased, even more stable driving can be achieved.
第５図は他の実施例を示す。この例は、振動子
１１の振動アーム２をＸ字状に配置したものであ
り、振動アーム２を２本ずつ互いに間隔を狭めて
配置してある。このように構成した場合、互いに
近づけて配置した振動アーム２どうしの共振特性
が良好になり、より一層大きな振幅が得られる。
この場合も、振動アーム２は接触部材５の半径線
上に位置し、振動アーム２の振動が有効に作用す
る。その他の構成効果は、第１の実施例と同様で
ある。 FIG. 5 shows another embodiment. In this example, the vibrating arms 2 of the vibrator 11 are arranged in an X-shape, and two vibrating arms 2 are arranged at a narrow interval from each other. With this configuration, the resonance characteristics of the vibrating arms 2 arranged close to each other are improved, and even larger amplitudes can be obtained.
In this case as well, the vibrating arm 2 is located on the radius line of the contact member 5, and the vibration of the vibrating arm 2 acts effectively. Other structural effects are the same as in the first embodiment.
第６図はこの発明のさらに他の実施例を示す。
この例は、振動子２１を圧電材料で形成し、直接
に圧電素子部２３を形成したものである。圧電材
料としては、PZT（ジルコンチタン酸鉛磁器）等
の圧電セラミツクス、または圧電セラミツクスと
プラスチツクとの複合圧電材料等が用いられる。 FIG. 6 shows yet another embodiment of the invention.
In this example, the vibrator 21 is made of a piezoelectric material, and the piezoelectric element portion 23 is directly formed. As the piezoelectric material, piezoelectric ceramics such as PZT (lead zirconium titanate porcelain), composite piezoelectric materials of piezoelectric ceramics and plastic, etc. are used.
振動アーム２２は方形断面形状のものであり、
４本を十字形の放射状に設けてある。各振動アー
ム２２は、隣合う２面に圧電横効果を利用した圧
電素子部２３を形成してある。３面または４面に
圧電素子部２３を設けても良い。各圧電素子部２
３は、振動アーム２２の長手方向に沿つて２本ま
たは多数本の平行な電極ａ，ｂからなる交差指電
極を形成する。この電極ａ，ｂ間に直流電圧を印
加して分極処理を施す。同図の＋、−の記号は分
極の極性を示す。このように分極処理して電極
ａ，ｂ間に高周波電圧を印加すれば、振動アーム
２２は圧電素子部２３の圧電横効果による伸縮を
生じ、屈曲振動を行う。したがつて、この振動子
２１を用いて前記各実施例と同様に接触部材５と
組み合わせることにより、回転型の圧電駆動装置
が構成される。このように圧電材料に直接分極し
て圧電素子部２３を形成した場合、圧電体を接着
するものと異なり、接着工程を省略できるととも
に、接着誤差による性能ばらつきや接着剥離をな
くすことができる。なお、交差指電極の構成は、
圧電縦効果を用いた構成とすることも前記と同様
に行える。 The vibrating arm 22 has a rectangular cross section,
Four of them are arranged radially in a cross shape. Each vibrating arm 22 has piezoelectric element portions 23 that utilize a piezoelectric transverse effect formed on two adjacent surfaces. The piezoelectric element portion 23 may be provided on three or four sides. Each piezoelectric element part 2
3 forms an interdigital electrode consisting of two or many parallel electrodes a and b along the longitudinal direction of the vibrating arm 22. A DC voltage is applied between the electrodes a and b to perform polarization processing. The + and - symbols in the figure indicate the polarity of polarization. When a high frequency voltage is applied between the electrodes a and b after polarization treatment as described above, the vibrating arm 22 expands and contracts due to the piezoelectric transverse effect of the piezoelectric element portion 23, and performs bending vibration. Therefore, by using this vibrator 21 and combining it with the contact member 5 in the same manner as in each of the embodiments described above, a rotary piezoelectric drive device is constructed. When the piezoelectric element part 23 is formed by directly polarizing the piezoelectric material in this way, unlike the case where the piezoelectric material is bonded, the bonding process can be omitted, and performance variations and bond peeling due to bonding errors can be eliminated. The configuration of the interdigital electrodes is as follows:
A configuration using the piezoelectric longitudinal effect can also be implemented in the same manner as described above.
なお、前記各実施例では振動アーム２，１２，
２２を４本設けたが、４本以上であつても良い。
振動アーム２，１２，２２は一対ずつ共振を行わ
せるので、偶数本であること、すなわち４＋2n
（ｎ＝０，１，２…）本であることが必要である。
また、接触部材５または振動子１，１１，２１の
回転運動は、一定角度範囲を正逆に行わせるよう
にしても良い。 In addition, in each of the above embodiments, the vibrating arms 2, 12,
Although four pieces of 22 are provided, there may be four or more pieces.
Since each pair of vibrating arms 2, 12, and 22 resonates, the number of vibrating arms 2, 12, and 22 must be an even number, that is, 4+2n.
(n=0, 1, 2...) Must be a book.
Further, the rotational movement of the contact member 5 or the vibrators 1, 11, 21 may be performed in the forward and reverse directions within a certain angular range.
この発明の圧電駆動装置は、振動子に４＋2n
本（ｎ＝０，１，２，３…）の振動アームを放射
状に設けているので、その相隣合う振動アームど
うしが互いに共振し、大きな振幅が得られる。し
かも、振動アームの放射中心が回転中心と一致す
るので、振動アームが接触部材の半径線上に位置
し、振動アームの振動方向と接触部材または振動
子の回転周方向とが一致する。このため、振動ア
ームの振動が有効に作用し、また振動方向のずれ
による無駄な摩擦が生じない。このように、共振
ならびに振動方向と回転方向との一致が得られる
ことから、電気的エネルギを効率良く機械的駆動
力に変換できる。
The piezoelectric drive device of this invention has a 4+2n vibrator.
Since the vibrating arms (n=0, 1, 2, 3, . . . ) are provided radially, the adjacent vibrating arms resonate with each other, and a large amplitude can be obtained. Furthermore, since the radial center of the vibrating arm coincides with the rotation center, the vibrating arm is located on the radial line of the contact member, and the vibration direction of the vibrating arm coincides with the rotational circumferential direction of the contact member or the vibrator. Therefore, the vibration of the vibrating arm acts effectively, and unnecessary friction due to deviation in the vibration direction does not occur. In this way, since resonance and coincidence of the vibration direction and the rotation direction are obtained, electrical energy can be efficiently converted into mechanical driving force.
また、振動子の共振は、各振動アームが連続し
た基端部において非振動状態となるように行われ
るので、基端部を支持することにより、支持によ
つて振動を妨げることがなく、このことからも高
効率が得られる。また、このように振動子に振動
しない箇所があることから、振動子と接触部材の
いずれを固定側としても可動側としても用いるこ
とができる。さらに、振動子は少なくとも４本の
振動アームを有し、この部分で接触部材に接する
ので、接触点が多点化され、かつ安定した駆動が
可能となるという効果がある。 In addition, since the resonance of the vibrator is performed so that each vibrating arm is in a non-vibrating state at the continuous base end, by supporting the base end, the vibration is not hindered by the support. This also results in high efficiency. Furthermore, since there are parts of the vibrator that do not vibrate, either the vibrator or the contact member can be used as either a fixed side or a movable side. Furthermore, since the vibrator has at least four vibrating arms and contacts the contact member at these portions, there is an effect that the number of contact points is multiplied and stable driving is possible.
第１図はこの発明の一実施例の斜視図、第２図
はその動作説明図、第３図Ａは同じくその周方向
の部分展開図、第３図Ｂは同じくその振動軌道の
説明図、第４図は同じくその電源装置の電気回路
図、第５図Ａはこの発明の他の実施例の平面図、
第５図Ｂはその正面図、第６図Ａはこの発明のさ
らに他の実施例の振動子の平面図、第６図Ｂはそ
の正面図、第７図Ａ，Ｂはそれぞれ圧電駆動装置
の提案例の平面図および断面図である。
１…振動子、２…振動アーム、３…圧電素子
部、４…電源装置、５…接触部材、１１，２１…
振動子、２２…振動アーム、２３…圧電素子部。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of its operation, FIG. FIG. 4 is an electric circuit diagram of the power supply device, and FIG. 5A is a plan view of another embodiment of the invention.
FIG. 5B is a front view thereof, FIG. 6A is a plan view of a vibrator according to another embodiment of the present invention, FIG. 6B is a front view thereof, and FIGS. 7A and B are respective views of a piezoelectric drive device. They are a plan view and a sectional view of a proposed example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vibrator, 2... Vibrating arm, 3... Piezoelectric element part, 4... Power supply device, 5... Contact member, 11, 21...
Vibrator, 22... Vibration arm, 23... Piezoelectric element section.
Claims (1)
有する圧電駆動装置であつて、 前記振動子１は弾性を有する材料により断面形
状が略方形に形成された振動アーム２を放射状に
４＋2n（ｎ＝０，１，２…）本設けるとともに、
前記各振動アーム２の少なくとも隣合う２面に圧
電素子部３を有してなり、 前記電源装置４は高周波電圧を発生するもので
あり、 前記接触部材５は前記振動子１の放射平面に前
記振動アーム２の振幅点が摩擦係止するように対
面し、 前記電源装置４により前記振動アーム２の隣合
う２面の圧電素子部３に互いに位相差を持たせた
所定の高周波電圧を印加することにより、前記各
振動アーム２が振幅点で同方向の円または楕円運
動を行い、前記振動子１の放射中心と同軸上に、
振動子１および接触部材５の少なくともいずれか
一方を回動させることを特徴とする圧電駆動装
置。 ２ 前記圧電素子部３は、前記振動アーム２に圧
電素子を貼着してなる特許請求の範囲第１項記載
の圧電駆動装置。 ３ 前記振動アーム２２は圧電セラミツクにより
形成され、前記圧電素子部２３はこの圧電セラミ
ツクに駆動用電極を直接形成してなる特許請求の
範囲第１項記載の圧電駆動装置。[Scope of Claims] 1. A piezoelectric drive device comprising a vibrator 1, a power supply device 4, and a contact member 5, wherein the vibrator 1 is a vibrator whose cross section is approximately rectangular and made of an elastic material. 4+2n (n=0, 1, 2...) arms 2 are provided radially, and
Each of the vibrating arms 2 has a piezoelectric element section 3 on at least two adjacent surfaces, the power supply device 4 generates a high frequency voltage, and the contact member 5 connects the vibrator 1 to the radiation plane thereof. The amplitude points of the vibrating arm 2 face each other so as to be frictionally locked, and the power supply device 4 applies a predetermined high frequency voltage having a phase difference to the piezoelectric element portions 3 on two adjacent sides of the vibrating arm 2. As a result, each of the vibrating arms 2 performs circular or elliptical motion in the same direction at the amplitude point, and is coaxial with the radiation center of the vibrator 1.
A piezoelectric drive device characterized by rotating at least one of a vibrator 1 and a contact member 5. 2. The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the piezoelectric element section 3 is formed by pasting a piezoelectric element on the vibrating arm 2. 3. The piezoelectric drive device according to claim 1, wherein the vibrating arm 22 is formed of piezoelectric ceramic, and the piezoelectric element portion 23 has a drive electrode formed directly on the piezoelectric ceramic.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62130315A JPS63294280A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Piezoelectric driving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62130315A JPS63294280A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Piezoelectric driving device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63294280A JPS63294280A (en) | 1988-11-30 |
| JPH0458272B2 true JPH0458272B2 (en) | 1992-09-17 |
Family
ID=15031383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62130315A Granted JPS63294280A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Piezoelectric driving device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63294280A (en) |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS63262068A (en) * | 1987-04-15 | 1988-10-28 | Canon Inc | Vibration wave motor |
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1987
- 1987-05-25 JP JP62130315A patent/JPS63294280A/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63294280A (en) | 1988-11-30 |
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