JPH0576573U - 超音波振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波振動素子から発せられる振動を振動体
に伝達する経路において、振動体などの当接面の粗さに
関係なく、効率のよい振動の伝達ができるようになる。 【構成】 超音波振動の発生側である電極端子１６と、
被伝達側である超音波振動体１２との隙間に、例えば直
径１μｍ以下の粒径を有する金属を主体とする粒子２０
が混入された接着剤層１８が形成されている。当接面の
面粗さによる隙間内が粒子２０により埋められ、また振
動がこの隙間を埋めた粒子２０を介して伝達されるた
め、効率のよい振動の伝達が行なわれる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超音波モータ，パーツフィーダや撹拌機器等に用いられる超音波振 動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の超音波振動子として、図４に示す構造を備えたものが提案されている。 図４は、従来の超音波振動子の概略構造を示す斜視図、図５は、図４に示す超 音波振動子の一部を拡大して示す説明図である。 図示超音波振動子１は、圧電振動素子をリング状に積層して構成された圧電ね じり振動素子２と、圧電厚み振動素子３とを円柱もしくは円筒状の超音波振動体 ４，５で挟み、これらをボルト６によって一体化構造としたものである。また、 各圧電ねじり振動素子２と圧電厚み振動素子３の両端面には電圧を印加するため の端子板７乃至１０が密着して配置されている。この超音波振動子１では、圧電 ねじり振動素子２のねじり振動と、圧電厚み振動素子３の縦振動により、超音波 振動体５の各部が楕円振動し、例えば超音波振動体５にロータ（図示しない）を 圧接させれば、このロータを回転させる超音波モータを構成できる。

【０００３】 上記端子板７，１０と超音波振動体４，５あるいは各圧電振動素子２，３と端 子板７乃至１０は、圧電振動素子２，３からの振動を効率よく超音波振動体４， ５に伝達するために、互いの当接面がそれぞれ平滑な平面として形成されている ことが望ましい。 しかしながら、実際には互いの当接面にそれぞれ図５に示すように平均で２乃 至３μｍ程度の表面粗さがあり、このために各当接面間に部分的に生じた間隔が 生じた状態で当接されている。このような間隙が部分的に生じた状態では各圧電 振動素子２，３の振動が効率良く超音波振動体４，５に伝達されないという欠点 があった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、振動の伝達効率を向上させるために当接面を理想的な平面に加 工することは製造工程上極めて困難であり、また、理想的な平滑な平面を得られ たとしても製造コストの高騰を招く結果となって実用的ではないという問題があ る。さらに、前記当接面を接着剤により埋めることも考えられるが、単に当接面 を接着剤により埋めただけでは、圧電振動素子２，３側から超音波振動体４，５ 側に伝わる振動が硬化した接着剤層に吸収され、あるいは圧電振動素子２，３側 から発せられ超音波振動体４，５側に伝達される振動が接着剤層を介して反射さ れてしまい、結果的に振動の伝達効率が低下することになる。

【０００５】 そこで本考案は、当接する表面粗さに関わりなく、超音波振動素子の振動の伝 達を良好に行なえる超音波振動子の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案の構成は、超音波振動を発生する超音波振動 素子と、この超音波振動を外部に伝達する超音波振動体とを備え、この超音波振 動素子と超音波振動体との間に、金属を主体とする粒子が混入された接着剤層が 形成されていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】

上記構成を備えた本考案の作用は、超音波振動素子と超音波振動体との間に、 金属を主体とする粒子が混入された接着剤層を形成することによって、表面粗さ に基づく部分的な間隙を接着剤層に混入された粒子により埋めることができる。 さらにこの粒子が振動の伝達に寄与し、接着剤に振動が吸収され、あるいは接着 剤を介して振動が反射される率を減少させ、振動伝達効率を上げることができる ようになる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案について図面を参照して説明する。図１は、一実施例としての超 音波振動子の構造を示す斜視図、図２は、図１に示す超音波振動子の分解斜視図 、図３は、図１に示す圧電ねじり振動素子の上面に貼着された端子板とこの上面 に形成された接着剤層との境界部分Ａを拡大して示す部分拡大詳細図である。 図示超音波振動子１１は、外観がほぼ円柱形状からなるもので、この上端部と 下端部には超音波振動体１２，１３が配置され、この間に超音波振動素子として の圧電ねじり振動素子１４と圧電厚み振動素子１５、及び中間ブロック１７が配 置され、これらの各構成部品が両超音波振動体１２と１３間を貫通して螺入され たボルトＢによって締め付けられている。

【０００９】 上記超音波振動体１２は、中心にボルトＢを螺合する雌螺子部１２ａおよびそ の上部に連続する貫通孔１２ｂが形成されたアルミ合金製の円筒形状からなるも のである。 超音波振動体１３も同様の構造のものであるが、中心に形成された貫通孔１３ ａであって図示上端面近傍には、段差部１３ｂが形成されている。この段差部１ ３ｂにボルトＢの頭部が当接する。 圧電ねじり振動素子１４は、複数の圧電振動素子要素１４ａから構成されてい る。この各圧電振動素子要素１４ａは、円周方向が分極方向となったものであり 、この圧電振動素子要素１４ａがリング状に積層されて固着され、且つ図示上下 面に電極が形成されて圧電ねじり振動を発生するように構成されている。この圧 電ねじり振動素子１４の図示上下端面には円板状に形成された電極端子１６，１ ６が配置され、この電極端子１６，１６を介して各圧電振動素子要素１４ａに対 して交流電力が印加される。

【００１０】 この図示上側に配置された電極端子１６と超音波振動体１２との間、並びに図 示下側に配置された電極端子１６と中間ブロック１７との間には接着剤層１８， １８が形成されている。 この接着剤層１８はエポキシ樹脂系からなるもので、その内部に図３に示すよ うに金属を主体とする粒子２０が混入されている。この金属を主体とする粒子と しては例えばＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃などのセラミック粒子が使用される。粒子２０ の平均的な粒径としては、対向する電極端子１６と超音波振動体１２との表面粗 さが平均でそれぞれ２乃至３μｍ程度の場合である場合には、ほぼ１μｍ以下の ものを使用することが好ましい。すなわち粒子２０の粒径は、各部材の当接面ど うしの隙間内を埋めることができる程度のものが使用され、よって使用される粒 子２０の粒径は、各部材の当接面の表面粗さに応じて選択できる。

【００１１】 上記中間ブロック１７は中心にボルトＢの遊挿孔１７ａが形成された円筒状の もので、図示下部にはリング形状の圧電厚み振動素子１５が配置されている。そ して、圧電厚み振動素子１５の図示上下端面にも上記と同様の電極端子１６，１ ６、接着剤層１８，１８がそれぞれ配置されている。

【００１２】 以上のような構造を備えた上記実施例であれば、各接着剤層１８内にＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂Ｏ₃の固体の粒子２０が混入されているので、電極端子１６，１６と、超 音波振動体１２，１３および中間ブロック１７との当接面の面粗さによる隙間内 が前記粒子２０により埋められる。よって圧電ねじり振動素子１４や圧電厚み振 動素子１５で発生した振動は前記粒子２０により伝達され、よって各接着剤層１ ８内で振動が吸収されて減衰されたりあるいは、接着剤層を介して振動が反射さ れることがなく、振動が効率よく伝達される。従って、従来のように振動の伝達 効率を向上させようとする場合のように、電極端子や超音波振動体あるいは圧電 ねじり振動素子等の各対向面の加工精度を向上させる必要がないので、製造コス トの上昇を招くことなく超音波振動の伝達効率を向上させることができる。

【００１３】 上記実施例の超音波振動子では、圧電ねじり振動素子１４のねじり振動と圧電 厚み振動素子１５の縦振動により振動体１２または１３に楕円振動が生じ、この 振動体１２または１３にロータを圧接させると、このロータ（図示しない）を回 転駆動する超音波モータを構成できる。

【００１４】 尚、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内におい て様々に変形実施が可能である。たとえば、上記実施例では粒子としてＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂Ｏ₃を使用したが、超音波振動素子で発生する振動を伝達できるものであ れば、他の材質からなるものであってもよい。 また、上記実施例では圧電ねじり振動素子１４と圧電厚み振動素子１５を備え た、超音波モータ用の圧電振動子について説明したが、例えばねじり振動素子の みが振動体により挟まれ、または厚み振動素子のみが振動体により挟まれたもの であってもよい。またボルトＢを使用せず、接着のみにより固定されるものであ っても実施可能である。

【００１５】

【考案の効果】

以上詳述した本考案によれば、接着剤層に金属を主体とする粒子を混入したこ とにより、当接する表面粗さに関わりなく、振動の伝達を良好に行なえるように なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例としての超音波振動子の構造を示す斜
視図

【図２】図１に示す超音波振動子の分解斜視図。

【図３】図１に示す圧電ねじり振動素子の上面に貼着さ
れた電極端子とこの上面に形成された接着剤層との境界
部分Ａを拡大して示す部分拡大詳細図。

【図４】従来の超音波振動子の概略構造を示す斜視図。

【図５】図４に示す超音波振動子の一部を拡大して示す
説明図。

【符号の説明】

１２ 超音波振動体 １３ 超音波振動体 １４ 圧電ねじり振動素子（超音波振動素子） １５ 圧電厚み振動素子（超音波振動素子） １６ 電極端子 １７ 中間ブロック １８ 接着剤層 ２０ 粒子

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動を発生する超音波振動素子
   と、この超音波振動を外部に伝達する超音波振動体とを
   備え、この超音波振動素子と超音波振動体との間に、金
   属を主体とする粒子が混入された接着剤層が形成されて
   いることを特徴とする超音波振動子。