JPH05276771A - Ultrasonic actuator - Google Patents

Ultrasonic actuator

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Publication number
JPH05276771A
JPH05276771A JP4093439A JP9343992A JPH05276771A JP H05276771 A JPH05276771 A JP H05276771A JP 4093439 A JP4093439 A JP 4093439A JP 9343992 A JP9343992 A JP 9343992A JP H05276771 A JPH05276771 A JP H05276771A
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JP
Japan
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voltage
piezoelectric vibrator
electrode
ultrasonic actuator
piezoelectric ceramic
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JP4093439A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Toda
耕司 戸田
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Abstract

PURPOSE:To provide a small-sized light-weight ultrasonic actuator, which includes a driver circuit capable of being driven by the power supply of low voltage and having excellent power supply efficiency and simple constitution and cost of which is reduced. CONSTITUTION:In an ultrasonic actuator, vibrational displacement is excited on the side face of a piezoelectric vibrator 1 and a mobile brought into contact with the piezoelectric vibrator 1 is moved by vibrations when the columnar piezoelectric vibrator 1 is supplied with high-frequency power. An electrode on one end face is divided into an electrode D and an electrode F. When voltage having frequency approximately the same as the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 1 is applied to the electrode D, voltage having phase different by 180 deg. appears in the electrode F, and is fed back to the base of a transistor Q1. A self-excited oscillator using the transistor Q1 as an amplifying element and the piezoelectric vibrator 1 as a resonance circuit is constituted. A DC power supply E is boosted by quintuple, and voltage of 100Vp-p is applied to the piezoelectric vibrator 1 at the time of 20V voltage.

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、磁気読み取り装置にお
けるカード送り機構やカーテン遠隔開閉装置におけるカ
ーテン送り機構のような、小型でしかも高トルクを要す
るアクチュエータとして注目されている超音波アクチュ
エータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic actuator, which is attracting attention as a compact actuator requiring high torque, such as a card feeding mechanism in a magnetic reader and a curtain feeding mechanism in a curtain remote opening / closing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波モータの基本原理は、振動子によ
って発生させた弾性振動を摩擦力を介して可動体に伝達
し、該可動体に一方向の駆動力を与えることである。こ
のとき、前記振動子表面での変位は、一般に楕円起動を
描く。進行波型超音波モータでは、進行波が弾性体に励
振され、その表面の質点は楕円起動を描くので、可動体
に一方向の駆動力が生じるのである。進行波型超音波モ
ータは、カメラのオートフォーカス機構などに実用化さ
れている。しかし進行波型超音波モータは直線運動に応
用する場合、振動系の規模が大きくなり、効率が低くな
るという問題点がある。
2. Description of the Related Art The basic principle of an ultrasonic motor is to transmit elastic vibration generated by a vibrator to a movable body through a frictional force and give a unidirectional driving force to the movable body. At this time, the displacement on the oscillator surface generally describes an elliptical activation. In the traveling wave type ultrasonic motor, the traveling wave is excited by the elastic body, and the mass point on the surface thereof draws an elliptical activation, so that a driving force in one direction is generated in the movable body. Traveling-wave ultrasonic motors have been put to practical use in camera auto-focus mechanisms and the like. However, the traveling wave type ultrasonic motor has a problem that when it is applied to a linear motion, the scale of the vibration system becomes large and the efficiency becomes low.

【0003】進行波型超音波リニアモータは、細棒の両
端部に圧電振動子を設けることによって該棒に進行波を
励振させる方法である。進行波は受波側振動子の負荷抵
抗を選ぶことによって完全になり、その進行波は送波と
受波を入れ替えることにより切換が可能である。しか
し、この方式は振動系の規模が大きく、効率が低いとい
う問題点がある。
The traveling wave type ultrasonic linear motor is a method of exciting a traveling wave on the rod by providing piezoelectric vibrators at both ends of the rod. The traveling wave becomes complete by selecting the load resistance of the receiving side oscillator, and the traveling wave can be switched by exchanging the transmitted wave and the received wave. However, this method has a problem that the scale of the vibration system is large and the efficiency is low.

【0004】定在波を利用するタイプの超音波リニアモ
ータの代表的なものとして、矩形平板状圧電振動子を利
用するものがある。その場合、振動子の定在波である縦
振動の1次共振モードと屈曲共振モードを用いている。
一方向性の駆動力は、振動子に接着された直線状金属平
板の端部の楕円運動から得られ、この部分にローラを加
圧接触させることによって回転動力を得ている。この方
式は小型化が可能であり、紙送りデバイス等への応用が
期待できるが、2相式の高周波電源が必要であるという
問題点がある。
As a typical ultrasonic linear motor of the type utilizing a standing wave, there is one utilizing a rectangular flat plate-shaped piezoelectric vibrator. In that case, the primary resonance mode and the bending resonance mode of the longitudinal vibration which is the standing wave of the vibrator are used.
The unidirectional driving force is obtained from the elliptical movement of the end of the linear metal flat plate adhered to the vibrator, and the roller is pressed against this portion to obtain rotational power. This system can be miniaturized and can be expected to be applied to a paper feeding device or the like, but there is a problem that a two-phase high frequency power source is required.

【0005】本願の発明者が特願昭63−129122
号で出願した超音波アクチュエータは、構造が極めて単
純で小型化が容易であり、しかも圧電振動子に供給する
電源が単相で足り、その上に回転方向の制御も極めて容
易である等の利点を有している。前記超音波アクチュエ
ータは圧電振動子とロータとから成り、前記超音波アク
チュエータの駆動方式は、圧電振動子の縦振動と径方向
振動との合成を利用するもので、圧電振動子の側面に発
生する弾性振動によって該圧電振動子に接触しているロ
ータに回転動力を与えるものである。ところで、前記超
音波アクチュエータがこのように小型であるにもかかわ
らず、該超音波アクチュエータを駆動するためには比較
的複雑な回路構成を必要とし、また、高い直流電圧の電
源を必要とした。さらに、消費電力に関し効率の面で問
題があった。そのうえ、回路を構成する部品の数、該部
品の重量、該部品の価格にも問題があった。つまり、前
記超音波アクチュエータが小型でその性能が良ければ良
いほど、その超音波アクチュエータを駆動するための回
路も小型で高性能である必要がある。
The inventor of the present application was filed in Japanese Patent Application No. 63-129122.
The ultrasonic actuator filed in No. 1 has an extremely simple structure and can be easily miniaturized. Moreover, the power supply to the piezoelectric vibrator is sufficient for a single phase, and the control of the rotation direction is also very easy. have. The ultrasonic actuator is composed of a piezoelectric vibrator and a rotor, and the driving method of the ultrasonic actuator uses a combination of longitudinal vibration and radial vibration of the piezoelectric vibrator, which is generated on the side surface of the piezoelectric vibrator. Rotational power is applied to the rotor in contact with the piezoelectric vibrator by elastic vibration. By the way, in spite of the small size of the ultrasonic actuator, a relatively complicated circuit structure is required to drive the ultrasonic actuator, and a high DC voltage power supply is required. Further, there is a problem in efficiency regarding power consumption. In addition, there are problems in the number of parts constituting the circuit, the weight of the parts, and the price of the parts. That is, the smaller the ultrasonic actuator and the better its performance, the smaller the circuit for driving the ultrasonic actuator needs to be, and the higher the performance is.

【0006】前記超音波アクチュエータの駆動源である
圧電振動子の駆動回路は、高周波の高電圧を発生させ、
しかも該圧電振動子の共振周波数を追尾する必要があ
る。これは、圧電振動子の共振周波数が温度または負荷
の変動によって変化するからである。具体的には、直径
が10mmおよび5mmの円柱状圧電振動子の共振周波
数は、それぞれ約140kHzおよび280kHzであ
り、印加電圧は、20〜130Vp−pの範囲であっ
て、これ以上の電圧を前記圧電振動子に印加すると、前
記圧電振動子の側面の振動変位の強さが飽和し、これ以
下の電圧では前記圧電振動子に接触しているロータが停
止する。また、電力は最大で3W程度である。図14
は、直径が10mmの円柱状圧電振動子の動作状態での
表面温度および共振周波数の変化を測定した結果を示し
ている。圧電振動子は後述する3端子方式の自励回路で
駆動されており、温度測定には白金抵抗体を用いてい
る。時間と共に共振周波数が1kHzも変動することが
わかる。圧電振動子の共振周波数は、この他にも圧電振
動子の荷重負荷の変動を含めて、いろいろな要因で変化
する。
A drive circuit for a piezoelectric vibrator, which is a drive source for the ultrasonic actuator, generates a high frequency high voltage,
Moreover, it is necessary to track the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. This is because the resonance frequency of the piezoelectric vibrator changes due to changes in temperature or load. Specifically, the resonant frequencies of the cylindrical piezoelectric vibrators having diameters of 10 mm and 5 mm are about 140 kHz and 280 kHz, respectively, and the applied voltage is in the range of 20 to 130 Vp-p. When applied to the piezoelectric vibrator, the strength of vibration displacement on the side surface of the piezoelectric vibrator saturates, and at a voltage lower than this, the rotor in contact with the piezoelectric vibrator stops. The maximum power is about 3W. 14
Shows the results of measuring changes in surface temperature and resonance frequency in an operating state of a cylindrical piezoelectric vibrator having a diameter of 10 mm. The piezoelectric vibrator is driven by a three-terminal type self-exciting circuit described later, and a platinum resistor is used for temperature measurement. It can be seen that the resonance frequency fluctuates by 1 kHz with time. In addition to this, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator changes due to various factors including the fluctuation of the load load of the piezoelectric vibrator.

【0007】一方、圧電振動子の側面に生じる振動変位
は共振周波数で強く、その周波数を外れると弱い。従っ
て、効率的に圧電振動子を励振するための駆動回路は共
振周波数を追尾する機能を持つことが望まれる。つま
り、超音波アクチュエータの駆動回路は共振周波数、電
圧、電力などの諸元を満足すると同時に、共振周波数の
自動追尾機能を具備しなければならない。
On the other hand, the vibration displacement generated on the side surface of the piezoelectric vibrator is strong at the resonance frequency, and weak outside the resonance frequency. Therefore, it is desired that the drive circuit for efficiently exciting the piezoelectric vibrator has a function of tracking the resonance frequency. That is, the drive circuit of the ultrasonic actuator must satisfy the specifications such as resonance frequency, voltage, and power, and at the same time, have an automatic tracking function of resonance frequency.

【0008】圧電振動子の共振周波数に出力の周波数を
自動的に追尾させることのできる駆動回路には周波数自
動追尾の原理に関して2つの方式がある。第1の方式は
自動追尾発振方式である。自動追尾発振方式は、圧電振
動子の共振周波数を検出し、共振周波数に一致させるよ
う自動的に発振器の周波数をシフトさせる方式であり、
PLL(Phase Locked Loop)方式がよく利用される。
第2の方式は自励発振方式である。自励発振方式は、発
振と電圧・電力増幅が一体となった回路構成を採用して
おり、内部に独自の発振回路を持つことなく圧電振動子
の共振を利用して発振させる方式であり、図11〜13
に従来の回路例を示す。
There are two methods for the principle of frequency automatic tracking in the drive circuit that can automatically track the output frequency to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. The first method is an automatic tracking oscillation method. The automatic tracking oscillation method is a method of detecting the resonance frequency of the piezoelectric vibrator and automatically shifting the frequency of the oscillator to match the resonance frequency.
A PLL (Phase Locked Loop) system is often used.
The second method is a self-excited oscillation method. The self-excited oscillation method employs a circuit configuration in which oscillation and voltage / power amplification are integrated, and it is a method of oscillating by utilizing the resonance of a piezoelectric vibrator without having its own oscillation circuit inside. 11 to 13
Shows a conventional circuit example.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図11はCR結合増幅
回路で円柱状圧電振動子を駆動する場合を示している。
CR結合増幅回路は、抵抗R1での直流電圧降下が大き
く、電源の利用度が悪いという問題点がある。また、電
源電圧がそのまま圧電振動子の駆動電圧となるので、高
い直流電圧の電源を必要とするという欠点がある。
FIG. 11 shows a case where a cylindrical piezoelectric vibrator is driven by a CR coupling amplifier circuit.
The CR coupling amplifier circuit has a problem that the DC voltage drop across the resistor R1 is large and the utilization of the power source is poor. In addition, since the power supply voltage becomes the drive voltage of the piezoelectric vibrator as it is, there is a drawback that a power supply of high DC voltage is required.

【0010】図12はスイッチング電源回路や超音波機
器用電源に良く使用されているDC−ACインバータ回
路で、円柱状圧電振動子を駆動する場合を示している。
DC−ACインバータ回路は、低電圧駆動が可能という
利点があるが(電源電圧2Vで円柱状圧電振動子の駆動
可能)、円柱状圧電振動子の消費電力に比較してトラン
スでの損失が大きく、効率の面で問題がある。
FIG. 12 shows a case where a cylindrical piezoelectric vibrator is driven by a DC-AC inverter circuit which is often used in a switching power supply circuit and a power supply for ultrasonic equipment.
The DC-AC inverter circuit has an advantage that it can be driven at a low voltage (a cylindrical piezoelectric vibrator can be driven with a power supply voltage of 2V), but the loss in the transformer is large compared to the power consumption of the cylindrical piezoelectric vibrator. , There is a problem in terms of efficiency.

【0011】図13はトランス結合増幅回路で円柱状圧
電振動子を駆動する場合を示している。トランス結合増
幅回路は、高域の周波数特性が悪く、トランスT1の価
格、重量の問題がある。
FIG. 13 shows a case where a cylindrical piezoelectric vibrator is driven by a transformer coupling amplifier circuit. The transformer coupling amplifier circuit has poor frequency characteristics in the high frequency range, and there are problems of the price and weight of the transformer T1.

【0012】また、先に挙げたPLLを用いた自動追尾
発振方式には複雑で高価な回路を必要とするという欠点
がある。
Further, the above-mentioned automatic tracking oscillation system using the PLL has a drawback that a complicated and expensive circuit is required.

【0013】そこで、本発明の目的は、圧電振動子の所
要駆動電圧より低い電圧の電源から電力を受けてその所
要駆動電圧の高周波交流電力を出力でき、しかも電力効
率に優れ、回路構成が簡単で安価で、小型軽量な超音波
アクチュエータの提供にある。
Therefore, an object of the present invention is to receive electric power from a power source having a voltage lower than the required drive voltage of the piezoelectric vibrator and output high frequency AC power of the required drive voltage, and further, it is excellent in power efficiency and has a simple circuit configuration. The purpose is to provide an ultrasonic actuator that is inexpensive, inexpensive, and compact and lightweight.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の超音波
アクチュエータは、柱状の圧電磁器の両端面にそれぞれ
電極AおよびBを設けてなる圧電振動子を励振すること
により前記圧電磁器の側面に発生する振動変位を、前記
圧電磁器の側面に直接接触されるかまたは該側面に被せ
られている被覆に接触されている接触体に伝達する超音
波アクチュエータにおいて、前記圧電磁器の分極軸は前
記両端面に垂直であって、前記電極AおよびBのうちで
少なくとも電極Aは互いに絶縁された電極A1およびA
2に分割されていて、前記電極Bと前記電極A1または
A2との間に前記圧電磁器の共振周波数とほぼ等しい周
波数の電圧を印加することにより、前記圧電振動子を駆
動する回路が備えてあり、前記駆動回路は、前記電極A
1またはA2のうちの一方に出力電圧を供給し、前記電
極A1またはA2のうちで前記出力電圧を供給されてい
ない方の電極に現われる圧電気を帰還電圧として受ける
トランジスタと、該トランジスタにおける前記出力電圧
の端子と電源の一方の端子との間に接続されている昇圧
用のコイルとを備え、前記駆動回路は、前記トランジス
タを増幅素子とし、前記圧電振動子を共振回路とする発
振回路を構成することを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to a first aspect of the present invention is a side surface of a piezoelectric ceramic by exciting a piezoelectric vibrator in which electrodes A and B are provided on both end surfaces of a columnar piezoelectric ceramic, respectively. In an ultrasonic actuator for transmitting a vibration displacement generated in a contact body which is in direct contact with a side surface of the piezoelectric ceramic or in contact with a coating covering the side surface, a polarization axis of the piezoelectric ceramic is Of the electrodes A and B, at least the electrodes A are perpendicular to both end faces and are insulated from each other.
And a circuit for driving the piezoelectric vibrator by applying a voltage having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the piezoelectric ceramic between the electrode B and the electrode A1 or A2. , The drive circuit includes the electrode A
1 or A2, which receives an output voltage, and which receives as a feedback voltage the piezoelectricity that appears in the electrode of the electrodes A1 or A2 that is not supplied with the output voltage, and the output of the transistor. A voltage boosting coil connected between a voltage terminal and one terminal of a power source; and the drive circuit constitutes an oscillation circuit using the transistor as an amplification element and the piezoelectric vibrator as a resonance circuit. It is characterized by doing.

【0015】請求項2に記載の超音波アクチュエータ
は、前記駆動回路が、前記圧電振動子に供給する励振電
圧として交流パルス電圧を出力し、該交流パルス電圧の
電圧値を調節する手段と、該交流パルス電圧のパルス幅
およびパルス繰り返し周波数を調節する手段とを備える
ことを特徴とする。
According to another aspect of the ultrasonic actuator of the present invention, the driving circuit outputs an AC pulse voltage as an excitation voltage to be supplied to the piezoelectric vibrator, and adjusts the voltage value of the AC pulse voltage. Means for adjusting the pulse width and pulse repetition frequency of the AC pulse voltage.

【0016】請求項3に記載の超音波アクチュエータ
は、前記圧電振動子によって移動される前記接触体の移
動方向が、前記圧電磁器の分極軸の方向と平行であるこ
とを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to a third aspect of the present invention is characterized in that the moving direction of the contact body moved by the piezoelectric vibrator is parallel to the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic.

【0017】請求項4に記載の超音波アクチュエータ
は、前記接触体と接触することによって自ら移動する移
動方向が、前記圧電磁器の分極軸の方向と平行であるこ
とを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to a fourth aspect of the invention is characterized in that the moving direction of the ultrasonic actuator, which moves by contacting the contact body, is parallel to the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic.

【0018】請求項5に記載の超音波アクチュエータ
は、前記電極A1とA2との前記端面上の面積比がほぼ
1に等しいことを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to a fifth aspect is characterized in that an area ratio of the electrodes A1 and A2 on the end face is substantially equal to one.

【0019】請求項6に記載の超音波アクチュエータ
は、前記圧電磁器が、直径と高さとの寸法比がほぼ1に
等しい円柱であることを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that the piezoelectric ceramic is a column having a dimensional ratio of diameter to height of approximately 1.

【0020】請求項7に記載の超音波アクチュエータ
は、前記圧電磁器が、3辺のうち少なくとも2辺の寸法
比がほぼ1に等しい矩形角柱であることを特徴とする。
The ultrasonic actuator according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that the piezoelectric ceramic is a rectangular prism having a dimensional ratio of at least two sides of three sides being substantially equal to 1.

【0021】[0021]

【作用】本発明の超音波アクチュエータの駆動回路は、
自励式回路を採用し、圧電振動子の共振周波数に周波数
を自動的に追尾できるようにしている。そのうえ、コイ
ルの逆起電圧を利用した回路(以後、逆起電圧回路と呼
ぶ)を備えることにより、電源電圧より高い電圧で圧電
振動子を駆動できるようにしている。この回路はコイル
の特性を利用することで高電圧を発生させるもので、ト
ランスの使用と比較して価格、重量および容積の点で有
利である。また、回路が簡単で小型であり、電源効率及
び周波数特性が良い等の特徴をもたらすことができる。
The operation circuit of the ultrasonic actuator of the present invention is
A self-excited circuit is adopted so that the frequency can be automatically tracked to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. In addition, a circuit using the counter electromotive voltage of the coil (hereinafter referred to as a counter electromotive voltage circuit) is provided so that the piezoelectric vibrator can be driven at a voltage higher than the power supply voltage. This circuit uses the characteristics of the coil to generate a high voltage, which is advantageous in price, weight, and volume as compared with the use of a transformer. Further, it is possible to bring features such as a simple circuit, a small size, and good power supply efficiency and frequency characteristics.

【0022】図9は3端子方式の自励回路のブロック図
を示している。3端子方式とは、圧電振動子との接続の
ために3つの端子を有し、各端子を互いに独立した目的
に利用する方式である。円柱状圧電振動子の片側の電極
(前述の電極A)は電圧を印加するドライブ電極D(前
述の電極A1)と、増幅器に電力の一部をフィードバッ
クするためのフィードバック電極F(前述の電極A2)
に分割されており、もう一方の電極(前述の電極B)は
グランド電極Gとして接地されている。
FIG. 9 shows a block diagram of a three-terminal self-exciting circuit. The three-terminal system has three terminals for connection with the piezoelectric vibrator, and each terminal is used for the purpose of being independent of each other. The electrode (the above-mentioned electrode A) on one side of the cylindrical piezoelectric vibrator is a drive electrode D (the above-mentioned electrode A1) for applying a voltage, and the feedback electrode F (the above-mentioned electrode A2) for feeding back a part of electric power to the amplifier. )
The other electrode (the above-mentioned electrode B) is grounded as a ground electrode G.

【0023】この方式は、パワーアンプで180°だけ
位相のシフトをするから、圧電振動子のD電極とF電極
間で位相が180°シフトする周波数で自励発振する。
圧電振動子がこのような特性を示す周波数は軸反対称1
次の共振周波数である。
In this system, since the phase is shifted by 180 ° by the power amplifier, self-excited oscillation occurs at the frequency at which the phase is shifted by 180 ° between the D electrode and the F electrode of the piezoelectric vibrator.
The frequency at which the piezoelectric vibrator exhibits such characteristics is axisymmetric 1
It is the next resonance frequency.

【0024】図10は、D電極に印加した正弦波電圧と
F電極に誘起される電圧との位相差が周波数とともに変
化する様子についてネットワークアナライザを用いて測
定した結果を示している。ただし、F電極は自励回路と
同じ条件にするために50Ω負荷が接続されている。実
線は位相差、破線はインピーダンスの周波数特性を示し
ている。図に示されるように軸反対称1次振動の共振周
波数で位相差が約180°になることが分かる。このこ
とは、3端子方式の自励回路が軸反対称1次の共振周波
数で自励発振することを示している。
FIG. 10 shows the result of measurement using a network analyzer on how the phase difference between the sine wave voltage applied to the D electrode and the voltage induced at the F electrode changes with frequency. However, a 50Ω load is connected to the F electrode in order to make the same conditions as in the self-excited circuit. The solid line shows the phase difference and the broken line shows the frequency characteristic of impedance. As shown in the figure, it can be seen that the phase difference becomes about 180 ° at the resonance frequency of the axially antisymmetric primary vibration. This indicates that the three-terminal self-excited circuit oscillates at the axially antisymmetric primary resonance frequency.

【0025】[0025]

【実施例】図1は本発明の超音波アクチュエータの一実
施例を示す断面図である。本実施例において円柱状の圧
電振動子1および駆動回路部2とから成る超音波アクチ
ュエータは、スライダ3、移動体4、支持具5、支持台
6、ベアリング7、スプリング8とともに本体の内部に
納められている。圧電振動子1の一方の端面にはドライ
ブ電極Dとフィードバック電極Fが設けられていて、も
う一方の端面にはグランド電極G(本図では描かれてい
ない)が設けられている。スライダ3の上部はベアリン
グ7と接触することにより、直線運動することができる
ようになっている。移動体4は摩擦材料で成り、接着剤
によりスライダ3に固着されている。圧電振動子1と移
動体4とはスプリング8によって圧接されている。この
ようにして、駆動回路部2によって圧電振動子1に電圧
を印加することにより、圧電振動子1の側面に振動変位
を発生させることができ、該振動変位によって、移動体
4は移動される。但し図1では、圧電振動子1に電圧を
印加するための端子は省いて描かれている。圧電振動子
1は支持具5によって支持されるとともに、スポンジ製
の支持台6に支持されている。支持台6がスポンジ製で
あることにより、圧電振動子1と移動体4との密着性を
向上させることができ、また、圧電振動子1自身の振動
が拘束されるのを防ぐことができる。
1 is a sectional view showing an embodiment of an ultrasonic actuator of the present invention. In this embodiment, the ultrasonic actuator including the cylindrical piezoelectric vibrator 1 and the drive circuit unit 2 is housed inside the main body together with the slider 3, the moving body 4, the support 5, the support 6, the bearing 7, and the spring 8. Has been. A drive electrode D and a feedback electrode F are provided on one end surface of the piezoelectric vibrator 1, and a ground electrode G (not shown in the figure) is provided on the other end surface. The upper portion of the slider 3 can be moved linearly by contacting the bearing 7. The moving body 4 is made of a friction material and is fixed to the slider 3 with an adhesive. The piezoelectric vibrator 1 and the moving body 4 are pressed against each other by a spring 8. In this way, by applying a voltage to the piezoelectric vibrator 1 by the drive circuit unit 2, it is possible to generate a vibration displacement on the side surface of the piezoelectric vibrator 1, and the moving body 4 is moved by the vibration displacement. .. However, in FIG. 1, the terminals for applying a voltage to the piezoelectric vibrator 1 are omitted. The piezoelectric vibrator 1 is supported by a support 5 and a support base 6 made of sponge. Since the support base 6 is made of sponge, the adhesion between the piezoelectric vibrator 1 and the moving body 4 can be improved, and the vibration of the piezoelectric vibrator 1 itself can be prevented from being restrained.

【0026】図2は図1の超音波アクチュエータの側面
図である。移動体4は、矢印の方向に直線運動すること
ができる。移動体4の進行方向を切り換える手段を駆動
回路部2に備えることにより、移動体4は直線運動を繰
り返すことができる。
FIG. 2 is a side view of the ultrasonic actuator of FIG. The moving body 4 can move linearly in the direction of the arrow. By providing the drive circuit unit 2 with means for switching the traveling direction of the moving body 4, the moving body 4 can repeat a linear motion.

【0027】図3および図4は、移動体4の進行方向と
圧電振動子1の電極との関係を示す図である。HIとL
Oは印加する電圧の極性を示す。aの位置にスイッチを
切り換えると、移動体4はA方向に移動し、bの位置に
スイッチを切り換えると、移動体4はB方向に移動す
る。図3は圧電振動子1の片側電極だけを2分割する場
合を示す。この場合、切換のためのリレー回路が1個で
すむという利点を有する。図4は圧電振動子1の両方の
電極を2分割する場合を示す。この場合、リレー回路は
2個必要であるが、図3の回路に比べて移動体4の移動
方向による速度差を減少させることができる。図3およ
び図4のどちらの手段を用いても図1に示す超音波アク
チュエータの移動体4の移動方向を制御できる。
3 and 4 are diagrams showing the relationship between the traveling direction of the moving body 4 and the electrodes of the piezoelectric vibrator 1. As shown in FIG. HI and L
O indicates the polarity of the applied voltage. When the switch is switched to the position a, the moving body 4 moves in the A direction, and when the switch is switched to the position b, the moving body 4 moves in the B direction. FIG. 3 shows a case where only one electrode of the piezoelectric vibrator 1 is divided into two. In this case, there is an advantage that only one relay circuit is required for switching. FIG. 4 shows a case where both electrodes of the piezoelectric vibrator 1 are divided into two. In this case, two relay circuits are required, but the speed difference depending on the moving direction of the moving body 4 can be reduced as compared with the circuit of FIG. The moving direction of the moving body 4 of the ultrasonic actuator shown in FIG. 1 can be controlled by using either of the means shown in FIGS. 3 and 4.

【0028】図5は図1の超音波アクチュエータの駆動
回路部2の一実施例を示す図であり、この実施例は3端
子方式の自励回路である。円柱状圧電振動子1のドライ
ブ電極Dは、トランジスタQ1 のコレクタに、フィード
バック電極Fはベースに、もう一方の側の電極Gはグラ
ンドに接続されている。電圧が電極Dに印加されると、
逆相の電圧が電極Fに誘起され、この電圧がQ1 のベー
スに抵抗R1 を介してフィードバックされることによっ
て正帰還の自励発振が生じる。
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the drive circuit section 2 of the ultrasonic actuator shown in FIG. 1, which is a three-terminal system self-exciting circuit. The drive electrode D of the cylindrical piezoelectric vibrator 1 is connected to the collector of the transistor Q1, the feedback electrode F is connected to the base, and the electrode G on the other side is connected to the ground. When a voltage is applied to electrode D,
A negative phase voltage is induced in the electrode F, and this voltage is fed back to the base of Q1 via the resistor R1 to cause positive feedback self-excited oscillation.

【0029】R1 は起動用抵抗で、電源を投入して自動
的に自励発振を起こすためのものであり、電源投入後の
自励発振の成長時にはR1 がないと電極Fから誘起され
る電荷が少なくQ1 をONするには至らない。自励発振
の持続時には電極Fから誘起される電荷が多いためR1
を取り外しても影響はない。R2 及びD1 はQ1 の保護
用であり、R2 はベース電流の制限用、D1 は逆電圧の
制限用である。
R1 is a starting resistor for automatically causing self-excited oscillation when the power is turned on. If R1 is not present when the self-excited oscillation grows after the power is turned on, the electric charge induced from the electrode F is generated. There is little and it does not reach to turn on Q1. When self-sustained pulsation continues, a large amount of charge is induced from electrode F, so R1
Removing it has no effect. R2 and D1 are for protecting Q1, R2 is for limiting the base current, and D1 is for limiting the reverse voltage.

【0030】図6は図5の及びの箇所における自励
発振時の波形を示している。このときの電源電圧Eは2
0Vである。コイルL1 による逆起電圧によって、圧電
振動子1には約100Vに昇圧された電圧が印加される
こと並びにとの波形が逆位相になっているのが確認
できる。
FIG. 6 shows waveforms during self-oscillation at the points of and in FIG. The power supply voltage E at this time is 2
It is 0V. It can be confirmed that the voltage boosted to about 100 V is applied to the piezoelectric vibrator 1 by the counter electromotive voltage generated by the coil L1 and that the waveforms thereof are in the opposite phase.

【0031】図7は自励発振の持続状態での電極Dの電
圧とコイルL1 に流れる電流を表している。この場合の
測定条件は、圧電振動子1は直径が10mmの円柱状圧
電振動子、電源電圧は20V、電源から流れる直流電流
は65mAである。図7で示される期間AからDの中
で、期間AおよびDではL1 に電力が蓄積され、期間B
およびCでは圧電振動子1で電力が消費される。
FIG. 7 shows the voltage of the electrode D and the current flowing through the coil L1 in the self-sustained pulsation continuous state. The measurement conditions in this case are that the piezoelectric vibrator 1 is a cylindrical piezoelectric vibrator having a diameter of 10 mm, the power supply voltage is 20 V, and the direct current flowing from the power supply is 65 mA. In periods A to D shown in FIG. 7, in periods A and D, electric power is accumulated in L1 and period B
In and C, the piezoelectric vibrator 1 consumes power.

【0032】表1は3端子方式の自励回路の概略の消費
電力および電源効率を示す。同表の消費電力は、直流電
源Eの電圧と直流電流の積から求めており、円柱状圧電
振動子1を含めた3端子方式の自励回路で消費される電
力である。L1 に蓄積される電力の多くは圧電振動子1
で消費されるが、一部はQ1 をONにするための電力と
して使用されると考えられる。また、電流測定用の抵抗
R3 での電力損失は、電流波形を三角波に近似して計算
される。Q1 のオン抵抗、起動抵抗R1 およびL1 の抵
抗分等の電力損失は、消費電力からL1 に蓄積される電
力及びR3 での電力損失を減じることにより得られる。
電源効率は、圧電振動子1で消費される電力を実際の自
励回路では使用されないR3 での電力損失を除いた入力
電力で除して求められる。ここでは、電源効率はL1 に
蓄積される電力が全部圧電振動子で消費されるものとし
て計算している。
Table 1 shows the approximate power consumption and power supply efficiency of the three-terminal system self-exciting circuit. The power consumption in the table is obtained from the product of the voltage of the DC power supply E and the DC current, and is the power consumed by the three-terminal system self-exciting circuit including the cylindrical piezoelectric vibrator 1. Most of the electric power stored in L1 is the piezoelectric vibrator 1.
However, it is considered that a part is used as electric power for turning on Q1. The power loss in the resistor R3 for current measurement is calculated by approximating the current waveform to a triangular wave. The power loss such as the ON resistance of Q1 and the resistance components of the starting resistances R1 and L1 is obtained by subtracting the power accumulated in L1 and the power loss in R3 from the power consumption.
The power supply efficiency is obtained by dividing the power consumed by the piezoelectric vibrator 1 by the input power excluding the power loss in R3 which is not used in the actual self-exciting circuit. Here, the power supply efficiency is calculated assuming that the electric power stored in L1 is entirely consumed by the piezoelectric vibrator.

【0033】一般に、直流電源の効率はシリーズレギュ
レータで30〜60%、スイッチングレギュレータでは
70〜85%である。このことから、本発明の実施例の
電源効率はスイッチングレギュレータ方式と同程度の高
い値であることがわかる。さらに効率を上げるために
は、コイルL1 の巻線を太くし抵抗分の低減を図ること
や、オン抵抗の少ないトランジスタQ1 を選択するなど
の対策が考えられる。
Generally, the efficiency of the DC power supply is 30 to 60% for the series regulator and 70 to 85% for the switching regulator. From this, it is understood that the power supply efficiency of the embodiment of the present invention is as high as that of the switching regulator system. To further increase the efficiency, measures such as thickening the winding of the coil L1 to reduce the resistance amount and selecting a transistor Q1 having a low on-resistance can be considered.

【0034】 表1 3端子回路の消費電力 ()内は消費電力に対する割合 ────────────────────────────────── 消費電力 1.3W 電流測定用抵抗R3 の消費電力・・・・・・・・0.38W(29%) Q1 のオン抵抗やL1 の抵抗分等による損失・・0.24W(18%) L1 に蓄積される電力・・・・・・・・・・・・0.68W(52%) 電源効率 74% ──────────────────────────────────Table 1 Power consumption of three-terminal circuit () shows the ratio to power consumption ──────────────────────────────── ─── Power consumption 1.3W Power consumption of resistance R3 for current measurement ・ ・ ・ 0.38W (29%) Loss due to ON resistance of Q1 and resistance of L1 0.24W (18 %) Electric power accumulated in L1 ... 0.68W (52%) Power efficiency 74% ─────────────────── ───────────────

【0035】図1の実施例では電源Eの電圧が20Vの
ときに100Vp−pの駆動電圧が得られ、またスイッ
チングレギュレータ並の74%という高い電源効率が得
られた。しかも、この実施例の回路は1つのコイル、1
つのトランジスタ、2つの抵抗、および1つのダイオー
ドという極く少ない部品で構成できる。また、電源電圧
の昇圧のためにコイルL1 を用い、トランスを用いてい
ない。コイルL1 はトランスに比べて小型、軽量で、安
価である。本実施例においては、上述のことから明かな
ように、電源電圧の5倍のピーク電圧で圧電振動子1を
駆動できる。圧電振動子1を駆動できる最小電圧は20
Vp−pであるから、電源電圧Eは4V以上であれば圧
電振動子1を駆動できる。低い電源電圧で圧電振動子を
駆動できることは、超音波アクチュエータの用途を広く
する点で効果は極めて大きい。
In the embodiment of FIG. 1, a drive voltage of 100 Vp-p was obtained when the voltage of the power source E was 20 V, and a power source efficiency as high as 74% comparable to that of a switching regulator was obtained. Moreover, the circuit of this embodiment has one coil,
It can consist of very few components, one transistor, two resistors, and one diode. Further, the coil L1 is used for boosting the power supply voltage, and no transformer is used. The coil L1 is smaller, lighter, and cheaper than a transformer. In the present embodiment, as is clear from the above, the piezoelectric vibrator 1 can be driven with the peak voltage that is 5 times the power supply voltage. The minimum voltage that can drive the piezoelectric vibrator 1 is 20
Since it is Vp-p, the piezoelectric vibrator 1 can be driven if the power supply voltage E is 4 V or more. The ability to drive the piezoelectric vibrator with a low power supply voltage is extremely effective in widening the applications of the ultrasonic actuator.

【0036】図8は本発明の超音波アクチュエータの駆
動回路で採用した3端子方式の自励回路に適する電極形
状を検討した結果を示す。横軸は3端子方式の自励回路
の電源電圧E、縦軸は移動体4の移動速度である。移動
速度は電極の直径を均等に2分割した電極の方が2:1
に分割したものよりも高速であることが明らかである。
これは、3端子方式では軸反対称1次振動モードで自励
発振するので、3端子方式では軸反対称性が強くなる電
極形状の方が有利であるからである。幾何学的関係から
も1:1の方が2:1に電極を分割するよりも軸反対称
性が強いことが理解できる。また、電極面積を減少する
ことにより軸反対称性を更に強くし、これによる高速化
を実現することは困難である。これは、電極面積減少に
よりインピーダンスが増加し、安定な自励発振を実現す
ることが困難になるからである。結果として、ある程度
の電極面積を確保する必要があることがわかる。
FIG. 8 shows the results of examining the electrode shape suitable for the three-terminal system self-exciting circuit adopted in the driving circuit of the ultrasonic actuator of the present invention. The horizontal axis represents the power supply voltage E of the self-excited circuit of the three-terminal system, and the vertical axis represents the moving speed of the moving body 4. The moving speed is 2: 1 for the electrode with the electrode diameter divided into two equal parts.
It is clear that it is faster than the divided into.
This is because, in the three-terminal system, self-oscillation occurs in the axial antisymmetric primary vibration mode, and therefore, in the three-terminal system, the electrode shape having stronger axial antisymmetry is more advantageous. From the geometrical relationship, it can be understood that 1: 1 has stronger axial antisymmetry than dividing the electrode into 2: 1. Further, it is difficult to further enhance the axial anti-symmetry by reducing the electrode area, and to realize high speed by this. This is because the reduction of the electrode area increases the impedance, making it difficult to realize stable self-sustained pulsation. As a result, it can be seen that it is necessary to secure a certain electrode area.

【0037】なお、以上に円柱状圧電振動子を用いた超
音波アクチュエータについて説明したが、本発明では角
柱状の圧電振動子をも駆動できることは明かである。
Although the ultrasonic actuator using the cylindrical piezoelectric vibrator has been described above, it is clear that the present invention can also drive a prismatic piezoelectric vibrator.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上に実施例を挙げて詳しく説明したよ
うに、本発明によれば、圧電振動子の所要駆動電圧より
低い電圧の電源から直流電力を受けてその所要駆動電圧
の高周波交流電力を出力でき、しかも電力効率に優れ、
回路構成が簡単で安価で、小型軽量な超音波アクチュエ
ータを提供できる。しかもその駆動回路は外部温度など
の環境変化にも対応しうる駆動回路である。
As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, the high frequency AC power of the required driving voltage is obtained by receiving the DC power from the power source of the voltage lower than the required driving voltage of the piezoelectric vibrator. Can be output, and is excellent in power efficiency,
It is possible to provide an ultrasonic actuator that has a simple circuit configuration, is inexpensive, and is small and lightweight. Moreover, the drive circuit is a drive circuit that can cope with environmental changes such as external temperature.

【0039】圧電振動子と駆動回路とから成る本発明の
超音波アクチュエータにおいて、圧電振動子と接触して
いる接触体の運動方向は、前記圧電振動子を形成する圧
電磁器の分極軸の方向と平行であることから、この接触
体は、圧電磁器の分極軸の方向に沿った直線運動をする
ことができる。さらに、接触体として耐摩耗性に優れた
摩擦材を使用することにより、圧電振動子の振動変位を
無駄なく接触体に伝達させることができるとともに、圧
電振動子の接触体に対する制御性を向上させることがで
きる。
In the ultrasonic actuator of the present invention comprising a piezoelectric vibrator and a drive circuit, the movement direction of the contact body in contact with the piezoelectric vibrator is the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic forming the piezoelectric vibrator. Being parallel, this contact body can make a linear movement along the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic. Further, by using a friction material having excellent wear resistance as the contact body, the vibration displacement of the piezoelectric vibrator can be transmitted to the contact body without waste, and the controllability of the piezoelectric vibrator with respect to the contact body is improved. be able to.

【0040】圧電振動子と駆動回路とから成る本発明の
超音波アクチュエータでは、超音波アクチュエータを固
定しておいて接触体を移動させる上述の方式の他に、該
方式とは逆に接触体を固定しておいて超音波アクチュエ
ータ自身を移動させる方式とがある。この場合、超音波
アクチュエータは圧電振動子の振動変位によって自らを
移動させることになり、その移動方向は圧電磁器の分極
軸の方向と平行である。
In the ultrasonic actuator of the present invention composed of a piezoelectric vibrator and a drive circuit, in addition to the above-mentioned method in which the ultrasonic actuator is fixed and the contact body is moved, the contact body is reversely arranged. There is a method of moving the ultrasonic actuator itself while fixing it. In this case, the ultrasonic actuator moves itself by the vibration displacement of the piezoelectric vibrator, and its moving direction is parallel to the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic.

【0041】また、圧電振動子に供給する励振電圧とし
て交流パルス電圧を出力し、該交流パルス電圧の電圧値
を調節する手段と、該交流パルス電圧のパルス幅および
パルス繰り返し周波数を調節する手段とが駆動回路に備
えられていることから、移動体の移動距離および移動方
向を極めて正確にステップ状にも制御することができ、
微小な距離の移動も可能である。
Further, means for adjusting the voltage value of the AC pulse voltage by outputting an AC pulse voltage as the excitation voltage to be supplied to the piezoelectric vibrator, and means for adjusting the pulse width and the pulse repetition frequency of the AC pulse voltage. Since it is provided in the drive circuit, it is possible to control the moving distance and moving direction of the moving body in a very precise stepwise manner.
It is also possible to move a minute distance.

【0042】本発明の超音波アクチュエータの駆動回路
は、小型軽量で低消費電力駆動が可能であるばかりでな
く、騒音も無く、低速・高トルク駆動が可能なので、ギ
ヤが不要であるから、装置のさらなる小型化かつ軽量化
を実現できる。しかも、磁石の使用を必要としないこと
から、強磁場中での使用も可能である。さらに、接触体
に対し自らを移動させることができるから、リモートコ
ントロールによる遠隔操作も可能となり、人間の立ち入
ることのできない狭い空間や、液体中や、危険な場所で
の使用も可能となる。
The ultrasonic actuator drive circuit of the present invention is not only compact and lightweight and can be driven with low power consumption, but it is also capable of low-speed and high-torque drive without noise, so that no gear is required. Further downsizing and weight reduction can be realized. Moreover, since it is not necessary to use a magnet, it can be used in a strong magnetic field. Furthermore, since it is possible to move itself with respect to the contact body, remote control by remote control is also possible, and it can be used in a narrow space where humans cannot enter, in liquids, or in dangerous places.

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

【図1】本発明の超音波アクチュエータの一実施例を示
す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an ultrasonic actuator of the present invention.

【図2】図1の超音波アクチュエータの側面図。FIG. 2 is a side view of the ultrasonic actuator of FIG.

【図3】移動体4の進行方向と圧電振動子1の電極との
関係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a traveling direction of a moving body 4 and electrodes of the piezoelectric vibrator 1.

【図4】移動体4の進行方向と圧電振動子1の電極との
関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a traveling direction of a moving body 4 and electrodes of the piezoelectric vibrator 1.

【図5】図1の超音波アクチュエータの駆動回路部2の
一実施例を示す図。
5 is a diagram showing an embodiment of a drive circuit unit 2 of the ultrasonic actuator of FIG.

【図6】図5の回路について観測したオシロスコープ電
圧波形を示す図。
6 is a diagram showing an oscilloscope voltage waveform observed for the circuit of FIG.

【図7】図5の実施例における電流および電圧の波形を
示す図。
7 is a diagram showing waveforms of current and voltage in the embodiment of FIG.

【図8】図1の超音波アクチュエータの圧電振動子1に
おける電極の形状と、移動体4の移動速度との関係を示
す図。
8 is a diagram showing the relationship between the shape of electrodes in the piezoelectric vibrator 1 of the ultrasonic actuator of FIG. 1 and the moving speed of the moving body 4. FIG.

【図9】3端子方式で自励発振する駆動回路の基本構成
を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a basic configuration of a drive circuit that self-excitedly oscillates in a three-terminal system.

【図10】図9の回路における圧電振動子に関する電極
D,F間電圧位相差および電極Dのインピーダンスの周
波数特性を示す図。
10 is a diagram showing frequency characteristics of voltage phase difference between electrodes D and F and impedance of electrode D regarding the piezoelectric vibrator in the circuit of FIG.

【図11】従来の自励式駆動回路の例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of a conventional self-excited drive circuit.

【図12】従来の自励式駆動回路の例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing an example of a conventional self-excited drive circuit.

【図13】従来の自励式駆動回路の例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of a conventional self-excited drive circuit.

【図14】円柱状圧電振動子における表面温度および共
振周波数の時間変化を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing changes over time in surface temperature and resonance frequency in a cylindrical piezoelectric vibrator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電振動子 2 駆動回路部 3 スライダ 4 移動体 5 支持具 6 支持台 7 ベアリング 8 スプリング D、F、G 電極 D1 ダイオード E 直流電源 L1 昇圧用コイル Q1 トランジスタ R1、R2 抵抗 1 Piezoelectric vibrator 2 Drive circuit section 3 Slider 4 Moving body 5 Supporting tool 6 Supporting base 7 Bearing 8 Spring D, F, G electrode D1 diode E DC power supply L1 step-up coil Q1 transistor R1, R2 resistance

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 柱状の圧電磁器の両端面にそれぞれ電極
AおよびBを設けてなる圧電振動子を励振することによ
り前記圧電磁器の側面に発生する振動変位を、前記圧電
磁器の側面に直接接触されるかまたは該側面に被せられ
ている被覆に接触されている接触体に伝達する超音波ア
クチュエータにおいて、 前記圧電磁器の分極軸は前記両端面に垂直であって、 前記電極AおよびBのうちで少なくとも電極Aは互いに
絶縁された電極A1およびA2に分割されていて、 前記電極Bと前記電極A1またはA2との間に前記圧電
磁器の共振周波数とほぼ等しい周波数の電圧を印加する
ことにより、前記圧電振動子を駆動する回路が備えてあ
り、 前記駆動回路は、前記電極A1またはA2のうちの一方
に出力電圧を供給し、前記電極A1またはA2のうちで
前記出力電圧を供給されていない方の電極に現われる圧
電気を帰還電圧として受けるトランジスタと、該トラン
ジスタにおける前記出力電圧の端子と電源の一方の端子
との間に接続されている昇圧用のコイルとを備え、 前記駆動回路は、前記トランジスタを増幅素子とし、前
記圧電振動子を共振回路とする発振回路を構成すること
を特徴とする超音波アクチュエータ。
1. A vibration displacement generated on a side surface of the piezoelectric ceramic by directly exciting the piezoelectric vibrator having electrodes A and B on both end surfaces of the columnar piezoelectric ceramic is brought into direct contact with the side surface of the piezoelectric ceramic. In the ultrasonic actuator for transmitting to a contact body which is in contact with a coating applied to or covered on the side surface, a polarization axis of the piezoelectric ceramic is perpendicular to the both end surfaces, and And at least the electrode A is divided into electrodes A1 and A2 which are insulated from each other, and by applying a voltage having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the piezoelectric ceramic between the electrode B and the electrode A1 or A2, A circuit for driving the piezoelectric vibrator is provided, and the drive circuit supplies an output voltage to one of the electrodes A1 or A2, and the driving circuit supplies the output voltage to one of the electrodes A1 or A2. A transistor for receiving as a feedback voltage the piezoelectricity appearing on the electrode to which the output voltage is not supplied, and a voltage booster connected between the output voltage terminal of the transistor and one terminal of the power supply. An ultrasonic actuator comprising: a coil, wherein the drive circuit forms an oscillation circuit in which the transistor is an amplification element and the piezoelectric vibrator is a resonance circuit.
【請求項2】 前記駆動回路は、前記圧電振動子に供給
する励振電圧として交流パルス電圧を出力し、該交流パ
ルス電圧の電圧値を調節する手段と、該交流パルス電圧
のパルス幅およびパルス繰り返し周波数を調節する手段
とを備えることを特徴とする請求項1に記載の超音波ア
クチュエータ。
2. The driving circuit outputs an AC pulse voltage as an excitation voltage to be supplied to the piezoelectric vibrator, a means for adjusting a voltage value of the AC pulse voltage, and a pulse width and a pulse repetition of the AC pulse voltage. The ultrasonic actuator according to claim 1, further comprising: a means for adjusting a frequency.
【請求項3】 前記圧電振動子によって移動される前記
接触体の移動方向は、前記圧電磁器の分極軸の方向と平
行であることを特徴とする請求項1または2に記載の超
音波アクチュエータ。
3. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein a moving direction of the contact body moved by the piezoelectric vibrator is parallel to a direction of a polarization axis of the piezoelectric ceramic.
【請求項4】 前記接触体と接触することによって自ら
移動する移動方向は、前記圧電磁器の分極軸の方向と平
行であることを特徴とする請求項1または2に記載の超
音波アクチュエータ。
4. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein a moving direction of the piezoelectric body which is moved by contacting the contact body is parallel to a direction of a polarization axis of the piezoelectric ceramic.
【請求項5】 前記電極A1とA2との前記端面上の面
積比はほぼ1に等しいことを特徴とする請求項1、2、
3または4に記載の超音波アクチュエータ。
5. The area ratio of the electrodes A1 and A2 on the end face is approximately equal to 1, 2.
The ultrasonic actuator according to 3 or 4.
【請求項6】 前記圧電磁器は、直径と高さとの寸法比
がほぼ1に等しい円柱であることを特徴とする請求項
1、2、3、4または5に記載の超音波アクチュエー
タ。
6. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the piezoelectric ceramic is a cylinder having a dimensional ratio of diameter to height that is substantially equal to 1.
【請求項7】 前記圧電磁器は、3辺のうち少なくとも
2辺の寸法比がほぼ1に等しい矩形角柱であることを特
徴とする請求項1、2、3、4または5に記載の超音波
アクチュエータ。
7. The ultrasonic wave according to claim 1, wherein the piezoelectric ceramic is a rectangular prism whose dimensional ratio of at least two sides among three sides is substantially equal to 1. Actuator.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004506526A (en) * 2000-08-11 2004-03-04 ピエゾモーター ウプサラ エイビー Walking actuator

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JP2004506526A (en) * 2000-08-11 2004-03-04 ピエゾモーター ウプサラ エイビー Walking actuator

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