JPH06169582A - Ultrasonic driving device - Google Patents

Ultrasonic driving device

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Publication number
JPH06169582A
JPH06169582A JP43A JP34530292A JPH06169582A JP H06169582 A JPH06169582 A JP H06169582A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 34530292 A JP34530292 A JP 34530292A JP H06169582 A JPH06169582 A JP H06169582A
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JP
Japan
Prior art keywords
elastic body
vibration
driving force
ultrasonic
longitudinal vibration
Prior art date
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Pending
Application number
JP43A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tamotsu Iijima
飯島  保
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Canon Finetech Nisca Inc
Original Assignee
Nisca Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nisca Corp filed Critical Nisca Corp
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Publication of JPH06169582A publication Critical patent/JPH06169582A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an ultrasonic driving device where the abraded powder never gets jammed in a pressure-bonding part even if the contact face with an elastic body or a mobile part of a projection is worn away, and besides the propagation efficiency of driving force never drops even by the dispersion in the shape, the boding force, etc., of the contact face. CONSTITUTION:This has a mobile part which is the end face of an elastic body 1 to cause the longitudinal vibration to give floating force and the crooked vibration to give driving force and which gets driving force from an elastic body 1 at vibration, being bonded in the position other than the node of crooked vibration stationary waves, and besides either the elastic body 1 or a mover is provided with a projection 3b for transmitting driving force to the mobile part, and also the contact face with the elastic body or the mobile part of the projection 3b is made irregular.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、超音波駆動装置に係
り、特に、単一の平板状弾性体の端面に、縦振動による
浮揚力と、屈曲振動による駆動力とを発生させる超音波
駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic drive device, and more particularly, to an ultrasonic drive device for generating a levitation force due to longitudinal vibration and a driving force due to bending vibration on an end face of a single flat plate-like elastic body. Regarding the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】小型、軽量、かつ構造がシンプルである
などの点に着目して、超音波楕円振動を利用した超音波
駆動装置(超音波モータ)が開発されている。従来、超音
波モータ装置としては、弾性体に発生する振動の態様か
ら分類すると、定在波を用いる定在波型超音波モータ装
置と進行波を用いる進行波型超音波モータ装置との二つ
のタイプに大別される。上記のもののうち、定在波型超
音波モータ装置としては、上記弾性体の(厚さ方向に対
して垂直な)平面上にローラなどの運動抽出体を圧接
し、縦振動により駆動力を抽出するようにしたものが知
られている。上記構成の超音波モータにおいて、大きな
トルクを得るためには、弾性体や運動抽出体の素材とし
て摩擦係数の高いものを選び、かつ運動抽出体を弾性体
に強く押圧することが必要である。
2. Description of the Related Art An ultrasonic drive device (ultrasonic motor) utilizing ultrasonic elliptical vibration has been developed with a focus on its small size, light weight and simple structure. Conventionally, an ultrasonic motor device is classified into two types, a standing wave type ultrasonic motor device using a standing wave and a traveling wave type ultrasonic motor device using a traveling wave, when classified according to the mode of vibration generated in an elastic body. It is roughly divided into types. Among the above, as a standing wave type ultrasonic motor device, a motion extractor such as a roller is pressed onto a plane (perpendicular to the thickness direction) of the elastic body to extract a driving force by longitudinal vibration. It is known to do so. In order to obtain a large torque in the ultrasonic motor configured as described above, it is necessary to select a material having a high friction coefficient as the material of the elastic body or the motion extractor and strongly press the motion extractor against the elastic body.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の装
置にあっては、押圧は弾性体の平面に垂直な方向に加え
られるため、弾性体が変形し、振動特性に、異状が生じ
ることが多々あった。このため、強い押圧を加えられ
ず、したがって、大きなトルクを得ることができなかっ
た。 また、平板状の弾性体を用いる上記従来の装置
は、構造上リニアモータには適している反面、回転モー
タを構成するには困難な面があった。回転型超音波モー
タとしては、従来、ねじり振動と縦振動とを用いるもの
が知られているが、励振部がランジバン型であるため、
小型化には限界があった。しかも、この種のものはねじ
り振動と縦振動の両振動を同じに得るためには、まず第
1の振動弾性体に縦振動を与え、この縦振動をランジバ
ン型の励振部を有する第2の振動弾性体に加えることに
よって、この第2の振動弾性体に縦振動と、その縦振動
によりねじり振動を生起するもので、少なくとも第1と
第2の振動弾性体が、必要となり構造が複雑である。又
特に第2の振動弾性体にねじり振動を誘起する為に先の
特殊な励振部が、必要であるだけではなく、第1と第2
の振動弾性体の圧接状態によって縦振動とねじり振動と
の誘起特性がバラツキ易い欠点があった。そこで先に本
願出願人により、上記事情に鑑みてなされた出願として
特願平2−316659号が提案されている。すなわ
ち、この出願は振動が共振周波数で励振されると、屈曲
振動の共振を誘起する平板状の弾性体と該弾性体の平面
に設けられた圧電体とからなり、前記弾性体の端面に浮
揚力を与える縦振動と駆動力を与える屈曲振動とを生起
させる振動部と、前記弾性体の縦振動共振周波数に等し
い周波数の交流電圧を前記圧電体に印加する電源とを備
え、浮揚力を与える前記縦振動と駆動力を与える前記屈
曲振動とを生起させる前記弾性体の端面であって、かつ
屈曲振動定在波の節部以外の位置に圧着して、振動時の
前記弾性体から駆動力を得る移動部を有し、しかも前記
弾性体若しくは前記移動体の少なくともいずれか一方
に、該移動部に駆動力を伝達する突起部を設けることに
よって、耐圧性の向上を図り、加圧による弾性体の変形
や破損を防止すると共に、高いトルクを安定的に得るこ
とができ、また、小型で、さらに、正逆の切換えが可能
な超音波駆動装置を提供するものである。ところが、こ
の装置は上記欠点を克服したものの以下の点での改良が
必要となった。つまり、 前記突起部の前記弾性体若しくは移動部との接触面の
摩耗によって、その圧着部に摩耗した粉材が挟まり、こ
の結果駆動力の伝達効率が低下する。 前記突起部の前記弾性体若しくは移動部との接触面の
形状や圧着力等のばらつきなどによってやはり駆動力の
伝達効率が低下する。といった欠点がある。 この発明は、上記事情,に鑑みてなされたもので、
突起部の弾性体若しくは移動部との接触面の摩耗したに
しても、圧着部に摩耗した粉材が挟まることなく、しか
も接触面の形状や圧着力等のばらつきなどによっても駆
動力の伝達効率が低下することの無い超音波駆動装置を
提供することを目的としている。
However, in the above-mentioned conventional device, since the pressing force is applied in the direction perpendicular to the plane of the elastic body, the elastic body is deformed and the vibration characteristic is often abnormal. there were. For this reason, strong pressing cannot be applied, and thus a large torque cannot be obtained. Further, although the above-mentioned conventional device using the flat plate-shaped elastic body is structurally suitable for a linear motor, it has a difficulty in constructing a rotary motor. Conventionally, as a rotary ultrasonic motor, one using torsional vibration and longitudinal vibration is known, but since the excitation unit is a Langevin type,
There was a limit to miniaturization. Moreover, in order to obtain both torsional vibration and longitudinal vibration in the same manner, this type of device first applies longitudinal vibration to the first vibrating elastic body, and this longitudinal vibration is applied to the second vibrating body having the Langevan type excitation part. By adding to the vibrating elastic body, longitudinal vibration is generated in the second vibrating elastic body, and torsional vibration is generated by the longitudinal vibration. At least the first vibrating elastic body and the second vibrating elastic body are required, and the structure is complicated. is there. Further, in particular, in order to induce the torsional vibration in the second vibrating elastic body, not only the special exciting section described above is necessary, but also the first and second
However, there is a drawback that the induced characteristics of the longitudinal vibration and the torsional vibration easily vary depending on the pressure contact state of the vibrating elastic body. Therefore, Japanese Patent Application No. 2-316659 is proposed by the applicant of the present application as an application filed in view of the above circumstances. That is, this application is composed of a flat plate-shaped elastic body that induces resonance of bending vibration when a vibration is excited at a resonance frequency, and a piezoelectric body provided on the plane of the elastic body, and levitated on the end surface of the elastic body. A vibrating portion that causes a longitudinal vibration that gives a force and a bending vibration that gives a driving force, and a power source that applies an AC voltage having a frequency equal to the longitudinal vibration resonance frequency of the elastic body to the piezoelectric body, and give a levitation force A driving force is applied from the elastic body at the time of vibration by crimping to the end surface of the elastic body that causes the longitudinal vibration and the bending vibration that gives the driving force, and crimping to a position other than the node portion of the bending vibration standing wave. By providing a protrusion that transmits a driving force to the moving part on at least one of the elastic body and the moving body, the pressure resistance is improved and the elasticity by the pressure is increased. Prevents body deformation and damage Rutotomoni, it is possible to obtain high torque stably, and in a small, further, in which forward and reverse switching is to provide an ultrasonic driving device possible. However, although this device overcomes the above-mentioned drawbacks, it needs to be improved in the following points. That is, due to the abrasion of the contact surface of the protrusion with the elastic body or the moving portion, the worn powder material is caught in the crimp portion, and as a result, the driving force transmission efficiency is reduced. The transmission efficiency of the driving force also decreases due to variations in the shape of the contact surface of the protrusion with the elastic body or the moving portion, the pressure bonding force, and the like. There are drawbacks such as. The present invention has been made in view of the above circumstances,
Even if the contact surface of the protrusion with the elastic body or the moving part is worn, the worn powder material is not caught in the crimping part, and the transmission efficiency of the driving force depends on the shape of the contacting surface and the variation of the crimping force. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic wave drive device that does not decrease.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明は、縦振動と屈曲振動とを誘
起する平板状の弾性体と、該弾性体の平面に設けられた
圧電体と、前記弾性体の端面に浮揚力を与える縦振動と
駆動力を与える屈曲振動とを生起させる振動部と、前記
弾性体の縦振動共振周波数に等しい周波数の交流電圧を
前記圧電体に印加する電源とからなる超音波駆動装置に
おいて、浮揚力を与える前記縦振動と駆動力を与える前
記屈曲振動とを生起させる前記弾性体の端面であって、
かつ屈曲振動定在波の節部以外の位置に圧着して、振動
時の前記弾性体から駆動力を得る移動部を有し、しかも
前記弾性体若しくは前記移動体の少なくともいずれか一
方に、該移動部に駆動力を伝達する突起部を設けるとと
もに、該突起部の前記弾性体若しくは移動部との接触面
を凹凸形状と成したことを特徴とする超音波駆動装置で
ある。また請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の
発明である超音波駆動装置における前記突起部の前記弾
性体若しくは移動部との接触面に形成した凹凸形状は、
ローレット面より成ることを特徴とする超音波駆動装置
である。更に請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の発明である超音波駆動装置における前記突起部の前記
弾性体若しくは移動部との接触面に形成した凹凸形状
は、板幅方向に平行で、且つ所定の間隔で設けられたス
リット溝によって形成されて成ることを特徴とする超音
波駆動装置である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is provided with a flat plate-like elastic body for inducing longitudinal vibration and bending vibration, and a flat surface of the elastic body. A piezoelectric body, a vibrating portion that causes a longitudinal vibration that gives a levitation force to the end face of the elastic body and a bending vibration that gives a driving force, and an AC voltage having a frequency equal to the longitudinal vibration resonance frequency of the elastic body. In an ultrasonic driving device consisting of a power source for applying to, in the end face of the elastic body that causes the longitudinal vibration giving the levitation force and the bending vibration giving the driving force,
And a moving part that is crimped to a position other than the node part of the bending vibration standing wave to obtain a driving force from the elastic body at the time of vibration, and at least one of the elastic body and the moving body, The ultrasonic drive device is characterized in that a projection portion for transmitting a driving force is provided on the moving portion, and a contact surface of the projection portion with the elastic body or the moving portion is formed in an uneven shape. Further, the invention according to claim 2 is characterized in that the uneven shape formed on the contact surface of the protruding portion in the ultrasonic drive device according to claim 1 with the elastic body or the moving portion is
The ultrasonic drive device is characterized by comprising a knurled surface. According to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic drive device according to the first aspect of the present invention, the concavo-convex shape formed on the contact surface of the protrusion with the elastic body or the moving portion is parallel to the plate width direction. The ultrasonic drive device is characterized in that it is formed by slit grooves provided at a predetermined interval.

【0005】[0005]

【作用】上記構成において、電源を投入して、圧電体を
励振すれば、これに伴い、まず、弾性体に縦振動定在波
が生起する。ついで、屈曲振動定在波が誘起される。こ
のようにして弾性体の一つの端面には、縦振動による浮
揚力が、屈曲振動による駆動力がそれぞれ得られる。上
記構成によれば、移動部による押圧は、弾性体の広平面
に垂直な方向に加えられるため、押圧による弾性体の変
形や破損を防止することができ、したがって、高いトル
クを安定的に得ることが可能となる。また、請求項2記
載の構成において、上記第1の圧電体と第2の圧電体に
電圧を択一的に印加することにより、容易に正逆転を行
うことができる。
In the above structure, when the power source is turned on to excite the piezoelectric body, a longitudinal vibration standing wave is first generated in the elastic body. Then, a bending vibration standing wave is induced. In this way, the levitation force due to the longitudinal vibration and the driving force due to the bending vibration are obtained on one end surface of the elastic body. According to the above configuration, since the pressing by the moving portion is applied in the direction perpendicular to the wide plane of the elastic body, it is possible to prevent the elastic body from being deformed or damaged by the pressing, and thus to obtain a high torque stably. It becomes possible. Further, in the structure according to the second aspect, it is possible to easily perform forward / reverse rotation by selectively applying a voltage to the first piezoelectric body and the second piezoelectric body.

【0006】[0006]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0007】(第1実施例)図1(a)は、この発明の第1
実施例である超音波駆動装置の構成を示す平面図、同図
(b)は、同装置の本体たる振動部の構成を示す側面図、
図2は同装置の移動部の構成を示す斜視図、図3(a)、
(b)は同振動部を構成する弾性体を示す斜視図及び平面
図である。まず最初に、図3を参照して、この第1実施
例に用いられる弾性体の概略形状について説明する。同
図において、符号1が弾性体であり、この弾性体1は、
互いに平行に相対向する2つの広い平面1a、1b(以
下、広平面という)と、これらの広平面1a、1bに直交
し、幅が狭小な4つの平面1c・・・(以下、端面とい
う)とからなる平板状直方体の形状に形成されている。
弾性体1は、圧電セラミックもしくは一般にステンレス
やアルミなどの金属板から作られる。また、この弾性体
1は、次のような振動特性を有するように形成されてい
る。すなわち、この弾性体1は、同図(a)のz方向に生
じ、振動波形が第1式で表される縦振動の共振周波数
と、 Uz=Asin(KLz) ・・・(1) y方向に生じ、振動波形が第2式で表される反対称屈曲振
動の共振周波数が相等しいか近接するように形成されて
いる。 Ux=Bsinh(KBY)+Dsin(KEY) ・・・(2) なお、第1式、第2式において、Uzは、z方向の変位、Uxは
x方向の変位、KLは縦振動(波)の波数、KEは屈曲振動、
(波)の波数である。 上記したように、Z方向縦振動及びY方向反対称屈曲振
動の共振周波数が相等しくなるように、あるいは近接す
るように、弾性体1の寸法形状を設定することは可能であ
り、その理論的根拠を以下に示す。 周知のように、板状の弾性体の縦振動の共振周波数f
Lは、第3式のように表される。 fL=(1/2LO)・√(E/ρ) ・・・(3) ここで、Eは弾性体のヤング率、ρはその密度、LO
Z方向の長さである。一方板状の弾性体の屈曲振動の共
振周波数fBは、第4式のように表される。 fB=(t/√12)・(α2/2πω2)・√(E/ρ) ・・(4) ここで、wは弾性体のY方向の長さ、LはX方向の長さ(弾
性体の厚さ)である。また、αは第5式の根であり、値
が小さな方から順に、屈曲振動の共振モードの次数の順
に対応している。 sin(α/2)cosh(α/2)+sin(α/2)sinh(α/2)=0 ・・(5 ) 今、第3式の右辺と、第4式の右辺が等しい(fL=fB)と仮定
すれば、第6式が導かれる。 π/LO=(α2/w2)(t/√12) ・・・(6) 第6式が、Z方向縦振動の共振周波数とy方向反対称屈曲
振動の共振周波数とを同一にするための条件であり、第6
式より明らかなように、Z方向の長さl、y方向の幅w、x
方向の長さtの3変数のうち任意の2つを自由に設定す
ることが可能である。 この例の弾性体1は、上述の理論
などに基づき、縦振動共振モードがL10(定在波の節が一
つ)に、反対称屈曲振動共振モードがB30(定在波の節N
が三つ、図3(b))になるように、その寸法形状が定めら
れている。次に、図1(a),(b)及び図2を参照して、こ
の発明の第1実施例である超音波駆動装置の構成につい
て説明する。図1(a),(b)に示すように、平板状の弾性
体1の広平面1a,1bには、圧電体(圧電振動子)2a,2b
がそれぞれ接着されている。これらの圧電体2a及び2b
は、互いに向き合わないように、かつ、屈曲振動定在波
30の腹部の位置に配設されている。さらに、これらの
圧電体2a,2bの両表面には図示せぬ導電層がそれぞれ
形成されている。また、上記弾性体1の端面1cの両端
部には、超音波振動による駆動力を抽出するための突起
部3a,3bが形成されている。以上示した弾性体1、圧
電体2a,2b及び突起部3a,3bによって超音波駆動装置
の振動部が概略構成されている。次に、4は弾性体1の
縦振動共振モードL10における共振周波数と同一の周波
数の交流電圧を出力する超音波励振用の電源である。こ
の電源4の2つの出力端子のうち、一の端子は電気線路
を介して弾性体1に接続され、他の端子は電気線路を介し
て圧電体2a,2bに並列接続されている。5は上記振動
体から運動を抽出する円板状の移動部であって、突起部
3a,3bに圧接されている。なお、縦振動定在波の節部
であると共に、屈曲振動定在波の節部でもある弾性体1
の広平面1a(1b)の中心点には、貫通孔6が設けられ、
この貫通孔6に図示せぬ支持体を通すことにより、図示
せぬフレーム部材に固定支持されるようになっている。
上記構成の超音波駆動装置において、電源4を投入し
て、圧電体2a,2bに高周波電圧を印加すると、これに
応じて、圧電体2a,2bは励振する。圧電体2a,2bの励
振に伴い、弾性体1には、励振モードL10の縦振動定在
波が生起する。そして、この縦振動定在波に共鳴して、
振動モードB30の屈曲振動定在波が誘起される。かくし
て、第1式で示した縦振動共振と第2式で示した反対称
屈曲振動共振が同時に生起し、このため、縦振動によっ
て浮揚力が得られ、屈曲振動によって、図3(b)に示す
ように、屈曲振動の節部を境として、それぞれ方向の異
なる駆動力の分布(図中矢印)が得られる。したがって、
突起部3a,3bには、互いに平行かつ反対方向の駆動力
が生じるため、これら突起部3a,3bの上に圧接されて
いる円板状の移動部5は、縦振動によって浮揚力を与え
られ、屈曲振動によって、図2に示すA方向の回転力を
与えられる。上記構成によれば、移動部5による押圧
は、弾性体1の広平面1a,1bに垂直な方向に加えられ
るため、押圧による弾性体1の変形を防止することがで
きる。したがって、大きなトルクを安定的に得ることが
できる。振動部がランジバン型でないため、小型化を達
成することが容易である。
(First Embodiment) FIG. 1A shows a first embodiment of the present invention.
The top view which shows the structure of the ultrasonic drive device which is an Example, the same figure
(b) is a side view showing a configuration of a vibrating section which is a main body of the apparatus,
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the moving part of the device, FIG.
(b) is a perspective view and a plan view showing an elastic body that constitutes the vibrating portion. First, the schematic shape of the elastic body used in the first embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 is an elastic body, and this elastic body 1 is
Two wide planes 1a and 1b (hereinafter referred to as wide planes) facing each other in parallel to each other, and four flat planes 1c that are orthogonal to these wide planes 1a and 1b and have a narrow width (hereinafter referred to as end faces) Is formed into a flat rectangular parallelepiped shape.
The elastic body 1 is made of a piezoelectric ceramic or generally a metal plate such as stainless steel or aluminum. The elastic body 1 is formed so as to have the following vibration characteristics. That is, this elastic body 1 is generated in the z direction in FIG. 1A, and the resonance frequency of the longitudinal vibration whose vibration waveform is represented by the first equation and U z = Asin (K Lz ) (1) The anti-symmetric bending vibrations generated in the y-direction and having the vibration waveform represented by the second equation are formed so that the resonance frequencies are equal to or close to each other. U x = Bsinh (K BY) + Dsin (K EY) ··· (2) The first equation, the second equation, Uz is, z-direction of displacement, Ux is the x direction of the displacement, K L is the longitudinal vibration (Wave) wave number, K E is bending vibration,
The wave number of (wave). As described above, it is possible to set the size and shape of the elastic body 1 so that the resonance frequencies of the Z-direction longitudinal vibration and the Y-direction antisymmetric bending vibration are equal to or close to each other. The rationale is shown below. As is well known, the resonance frequency f of the longitudinal vibration of the plate-shaped elastic body
L is expressed as in the third equation. f L = (1 / 2L O ) √ (E / ρ) (3) Here, E is the Young's modulus of the elastic body, ρ is its density, and L O is the length in the Z direction. On the other hand, the resonance frequency fB of the flexural vibration of the plate-shaped elastic body is expressed by the fourth equation. f B = (t / √12) · (α 2 / 2πω 2 ) · √ (E / ρ) ··· (4) where w is the length of the elastic body in the Y direction and L is the length in the X direction. (Thickness of elastic body). Further, α is the root of the fifth equation, and corresponds to the order of the resonance vibration vibration mode order from the smallest value. sin (α / 2) cosh (α / 2) + sin (α / 2) sinh (α / 2) = 0 ··· (5) Now, the right side of the third equation is equal to the right side of the fourth equation (f L = F B ), the sixth equation is derived. π / L O = (α 2 / w 2) (t / √12) ··· (6) sixth equation, identical to the resonant frequency and the resonant frequency in the y direction antisymmetric bending vibration in the Z-direction longitudinal vibration Is the condition for
As is clear from the formula, the length l in the Z direction, the width w in the y direction, x
It is possible to freely set any two of the three variables of the length t in the direction. In the elastic body 1 of this example, the longitudinal vibration resonance mode is L 10 (the standing wave node is one) and the antisymmetric bending vibration resonance mode is B 30 (the standing wave node N is based on the theory described above.
3 is shown in FIG. 3 (b), the dimensions and shape are determined. Next, with reference to FIGS. 1 (a), 1 (b) and 2, the configuration of the ultrasonic drive device according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), piezoelectric bodies (piezoelectric vibrators) 2a and 2b are provided on the wide flat surfaces 1a and 1b of the flat elastic body 1.
Are glued to each other. These piezoelectric bodies 2a and 2b
Are arranged so as not to face each other and at the position of the abdomen of the bending vibration standing wave B 30 . Further, conductive layers (not shown) are respectively formed on both surfaces of the piezoelectric bodies 2a and 2b. Further, at both ends of the end face 1c of the elastic body 1, protrusions 3a and 3b for extracting a driving force by ultrasonic vibration are formed. The elastic body 1, the piezoelectric bodies 2a and 2b, and the protrusions 3a and 3b described above roughly constitute a vibrating portion of the ultrasonic drive device. Next, 4 is a power supply for ultrasonic excitation that outputs an AC voltage having the same frequency as the resonance frequency in the longitudinal vibration resonance mode L 10 of the elastic body 1. Of the two output terminals of the power source 4, one terminal is connected to the elastic body 1 via the electric line, and the other terminal is connected in parallel to the piezoelectric bodies 2a and 2b via the electric line. Reference numeral 5 denotes a disk-shaped moving portion that extracts motion from the vibrating body, and is pressed against the protrusions 3a and 3b. The elastic body 1 is a node of the longitudinal vibration standing wave and a node of the bending vibration standing wave.
A through hole 6 is provided at the center of the wide plane 1a (1b) of
By passing a support member (not shown) through the through hole 6, the frame member (not shown) is fixedly supported.
When the power source 4 is turned on and a high frequency voltage is applied to the piezoelectric bodies 2a and 2b in the ultrasonic driving device having the above-described configuration, the piezoelectric bodies 2a and 2b are excited in response to this. Along with the excitation of the piezoelectric bodies 2a and 2b, a longitudinal vibration standing wave in the excitation mode L 10 occurs in the elastic body 1. And, in resonance with this longitudinal vibration standing wave,
A bending vibration standing wave of vibration mode B 30 is induced. Thus, the longitudinal vibration resonance expressed by the first equation and the antisymmetric bending vibration resonance expressed by the second equation occur at the same time. Therefore, the levitation force is obtained by the longitudinal vibration, and the bending vibration causes As shown, the distribution of the driving force (arrows in the figure) in different directions is obtained with the bending vibration node as a boundary. Therefore,
Since driving forces parallel to each other and opposite to each other are generated in the protrusions 3a and 3b, the disc-shaped moving portion 5 pressed onto the protrusions 3a and 3b is given a levitation force by longitudinal vibration. The bending vibration gives a rotational force in the direction A shown in FIG. According to the above configuration, since the pressing by the moving portion 5 is applied in the direction perpendicular to the wide flat surfaces 1a and 1b of the elastic body 1, it is possible to prevent the elastic body 1 from being deformed by the pressing. Therefore, a large torque can be stably obtained. Since the vibrating part is not of Langevin type, it is easy to achieve miniaturization.

【0008】(第2実施例)図4(a)は、この発明の第2
実施例である超音波駆動装置の構成を示す平面図、同図
(b)は、同装置の本体たる振動部の構成を示す側面図、
図5は同装置の移動部の構成を示す斜視図である。これ
らの図において、図1(a),(b)及び図2に示す各部に対
応する部分については、同一符号を付してその説明を省
略する。この第2実施例が上記第1実施例と大きく異な
るところは、圧電体2a,2bと同一構成の圧電体2c,2d
及びスイッチ機構7を付加した点である。上記圧電体2
cは、広平面1b上に、圧電体2aと互いに向き合って接
着されている。また、上記圧電体2dは、広平面1a上
に、圧電体2bと互いに向き合って接着されている。こ
れらの圧電体2a〜2dは、上記第1実施例と同様に、屈
曲振動定在波B30の腹部の位置に配設されている。次
に、圧電体2aと2b及び圧電体2cと2dはそれぞれ電気
的に並列接続されており、それぞれ一対の圧電体として
動作するようになっている。上記スイッチ機構7は、電
源4の出力電圧を圧電体2a,2bあるいは圧電体2c,2d
に択一的に印加する構成となっている。上記第1実施例
と大きく異なるところは、圧電体2a,2bと同一構成の
圧電体2c,2d及びスイッチ機構7を付加した点であ
る。上記圧電体2cは、広平面1b上に、圧電体2aと互
いに向き合って接着されている。また、上記圧電体2d
は、広平面1a上に、圧電体2bと互いに向き合って接着
されている。これらの圧電体2a〜2dは、上記第1実施
例と同様に、屈曲振動定在波B30の腹部の位置に配設さ
れている。次に、圧電体2aと2b及び圧電体2cと2dは
それぞれ電気的に並列接続されており、それぞれ一対の
圧電体として動作するようになっている。上記スイッチ
機構7は、電源4の出力電圧を圧電体2a,2bあるいは
圧電体2c,2dに択一的に印加する構成となっている。
上記構成の超音波駆動装置において、まず、スイッチ機
構7を操作して、電源4と圧電体2a,2bとを電気的接
続状態にして、圧電体2a,2bに高周波電圧を印加する
と、上述した第1実施例において説明したと同様の動作
が行なわれ、第5図に示す移動部5は同図に示す矢印A
方向に回転する。次に、スイッチ機構7を操作して、圧
電体の電気的接続状態を切換えると、圧電体2a,2bは
電気的にオープンの状態となり、圧電体2c,2dが電気
的接続状態となる。これにより、今度は、圧電体2c,2
dが励振し、これらの励振に伴い、弾性体1には振動モ
ードL10の縦振動定在波が生起する。そして、この縦振
動定在波に共鳴して、振動モードB30の屈曲振動定在波
が誘起される。この場合において、縦振動の位相は、ス
イッチの切り換えにより、いずれの対の圧電体を励振さ
せるかに関係無く、同位相であるが、屈曲振動の位相
は、スイッチの切り換えによって、逆相になるため、圧
電体2a,2bを励振させる場合と、圧電体2c,2dを励振
させる場合とで、互いに逆向き(図5のA方向、B方向)
の回転力を得ることができる。上記構成によれば、スイ
ッチ機構7の操作だけで、適宜、回転の向きを変えるこ
とができる。また、非駆動側の圧電体を振動センサとし
て使用すれば、振動の検出が可能であり、正逆の駆動周
波数が一致しない場合に、振動の補正が可能となる。さ
らに、非駆動側の圧電体は電気的にオープン状態なの
で、駆動側の圧電体とは、弾性定数が異なり、弾性体は
非対称なものとなる。この結果、対称なときには結合し
ない縦振動と屈曲振動とを結合させることができる。そ
して、結合が生じていれば、縦振動の共振周波数で駆動
すれば良く、縦振動と屈曲振動との共振周波数を厳密に
一致させる必要がなく管理上有利となる。
(Second Embodiment) FIG. 4A shows a second embodiment of the present invention.
The top view which shows the structure of the ultrasonic drive device which is an Example, the same figure
(b) is a side view showing a configuration of a vibrating section which is a main body of the apparatus,
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a moving unit of the apparatus. In these figures, portions corresponding to the respective portions shown in FIGS. 1 (a), 1 (b) and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. This second embodiment is largely different from the first embodiment in that the piezoelectric bodies 2c and 2d having the same structure as the piezoelectric bodies 2a and 2b.
And that the switch mechanism 7 is added. The piezoelectric body 2
The c is bonded to the piezoelectric body 2a on the wide plane 1b so as to face each other. The piezoelectric body 2d is bonded to the piezoelectric body 2b on the wide plane 1a so as to face each other. These piezoelectric 2a~2d, as in the first embodiment, are disposed at positions of the abdomen of the bending vibration standing wave B 30. Next, the piezoelectric bodies 2a and 2b and the piezoelectric bodies 2c and 2d are electrically connected in parallel, respectively, and each of them operates as a pair of piezoelectric bodies. The switch mechanism 7 outputs the output voltage of the power source 4 to the piezoelectric bodies 2a and 2b or the piezoelectric bodies 2c and 2d.
It is configured such that the voltage is selectively applied to. A major difference from the first embodiment is that piezoelectric bodies 2c and 2d having the same structure as the piezoelectric bodies 2a and 2b and a switch mechanism 7 are added. The piezoelectric body 2c is bonded to the piezoelectric body 2a on the wide plane 1b so as to face each other. In addition, the piezoelectric body 2d
Are bonded to the piezoelectric body 2b on the wide plane 1a so as to face each other. These piezoelectric 2a~2d, as in the first embodiment, are disposed at positions of the abdomen of the bending vibration standing wave B 30. Next, the piezoelectric bodies 2a and 2b and the piezoelectric bodies 2c and 2d are electrically connected in parallel, respectively, and each of them operates as a pair of piezoelectric bodies. The switch mechanism 7 is configured to selectively apply the output voltage of the power source 4 to the piezoelectric bodies 2a, 2b or the piezoelectric bodies 2c, 2d.
In the ultrasonic driving device having the above configuration, first, the switch mechanism 7 is operated to electrically connect the power source 4 and the piezoelectric bodies 2a and 2b, and a high frequency voltage is applied to the piezoelectric bodies 2a and 2b. The same operation as that described in the first embodiment is performed, and the moving unit 5 shown in FIG.
Rotate in the direction. Next, when the switch mechanism 7 is operated to switch the electrically connected state of the piezoelectric bodies, the piezoelectric bodies 2a and 2b are brought into an electrically open state, and the piezoelectric bodies 2c and 2d are brought into an electrically connected state. As a result, this time the piezoelectric bodies 2c, 2
d is excited, and the longitudinal vibration standing wave of the vibration mode L 10 is generated in the elastic body 1 with the excitation. Then, in resonance with this longitudinal vibration standing wave, a bending vibration standing wave of vibration mode B 30 is induced. In this case, the phase of the longitudinal vibration is the same regardless of which pair of piezoelectric bodies is excited by the switching of the switch, but the phase of the flexural vibration becomes the opposite phase by the switching of the switch. Therefore, the directions in which the piezoelectric bodies 2a and 2b are excited and the piezoelectric bodies 2c and 2d are opposite to each other (directions A and B in FIG. 5).
The rotational force of can be obtained. According to the above configuration, the direction of rotation can be appropriately changed only by operating the switch mechanism 7. Further, if the non-driving side piezoelectric body is used as a vibration sensor, it is possible to detect vibration, and if the forward and reverse drive frequencies do not match, the vibration can be corrected. Further, since the non-driving side piezoelectric body is in an electrically open state, the elastic constant is different from that of the driving side piezoelectric body, and the elastic body is asymmetric. As a result, it is possible to couple the longitudinal vibration and the bending vibration, which are not coupled when they are symmetrical. If the coupling is generated, it is sufficient to drive at the resonance frequency of the longitudinal vibration, and it is not necessary to strictly match the resonance frequencies of the longitudinal vibration and the bending vibration, which is advantageous in management.

【0009】(第3実施例)図6は、この発明の第3実施
例である超音波駆動装置の構成を示す平面図である。こ
の第3実施例が、上記第1実施例(図1)及び第2実施例
(図4)と大きく異なるところは、2相の励振用の電源を
用いた点である。図6に示すように、弾性体1の広平面
1a上には、弾性体1に縦振動を生起させるための圧電
体2eが接着されている。一方、広平面1b上には、弾性
体1に屈曲振動を生起させるための一対の圧電体2f,2
gが、弾性体1bの縦中心線に対して左右対称となるよう
に、かつ分極が互いに逆向きとなるように、それぞれ接
着されている。また、4aは圧電体2eを励振するための
電源であり、4bは圧電体2f,2gを同時に励振するため
の電源である。上記構成によれば、縦振動と屈曲振動と
を独立に生起させることができるので、一段と高いトル
クを得ることができる。
(Third Embodiment) FIG. 6 is a plan view showing the structure of an ultrasonic driving apparatus according to a third embodiment of the present invention. This third embodiment is the same as the first embodiment (FIG. 1) and the second embodiment.
A big difference from (Fig. 4) is that a power supply for two-phase excitation is used. As shown in FIG. 6, on the wide plane 1a of the elastic body 1, a piezoelectric body 2e for adhering longitudinal vibration to the elastic body 1 is bonded. On the other hand, on the wide plane 1b, a pair of piezoelectric bodies 2f, 2 for causing the elastic body 1 to generate bending vibrations.
The g's are bonded so that they are symmetrical with respect to the longitudinal centerline of the elastic body 1b and their polarizations are opposite to each other. Further, 4a is a power source for exciting the piezoelectric body 2e, and 4b is a power source for simultaneously exciting the piezoelectric bodies 2f, 2g. According to the above configuration, the longitudinal vibration and the bending vibration can be independently generated, so that a much higher torque can be obtained.

【0010】(第4実施例)図7、第4実施例である超音
波駆動装置の構成を示す側面図である。この図におい
て、符号8は振動部、9は移動部であり、これらは、図
1a)、(b)及び図2に示したと同一構成のものである。
より具体的に言えば、この例の振動部8を構成する弾性
体の材質はSUS304(ステンレス)、寸法は31mm
(w)×25.5mm(H)×5(T)mmであり、両端に高さ5m
mの突起部が設けられている。圧電体の材質はC−1(富
士セラミックス製の圧電セラミックスの商品名)で、寸
法は、20mm×10mm×0.5mmである。移動部9はS
45C(鋼)によって作られ、直径は35mmである。10
は断面コ字状のフレーム部材、11は振動部8をフレー
ム部材8に固定支持するための支持部材(M2のビス)、
12は移動部9を加圧するための調整可能な加圧部材で
あって、軸部13と加圧板14とゴム部材15と加圧バ
ネ16と加圧ネジ17とからなっている。18は回転力
を出力する出力軸である。これら移動部9、軸部13、
出力軸18は、軸心を共通にして構成されている。上記
の構成において、加圧部材17を調整して、移動部9の
加圧を750g、印加電圧を10V、20V、30V、
駆動周波数を102.6KHzに設定して特性実験を行っ
た。 実験の結果は、図8に示すように、500g程度の高いトルク
が得られた。 なお、上述の第1実施例においては、弾性体1に生起する屈
曲振動モードが反対称屈曲振動モードB30となるよう
に、弾性体1の寸法形状を定めた場合について述べたが
(図2参照)、この発明は上記モードの場合に限定するも
のではなく、たとえば、使用の態様などに応じて、適
宜、反対称振動モードをB10,B60に設定することも可
能である。この場合において、仮に、縦振動共振、反対
称屈曲振動共振とも最低次のモードに設定する場合に
は、弾性体の寸法条件を定める第5式右辺のαの値は
7.85である。また、上述の実施例においては、弾性
体に生起する屈曲振動モードが反対称屈曲振動モードと
なるように、該弾性体の寸法形状を定めた場合について
述べたが、これに限らず、使用の態様次第では、対称屈
曲振動モードを生起させるように、弾性体の寸法形状を
定めるようにしても、上述したと同様の効果を得ること
ができる。また、上述の実施例においては、直方体状の
弾性体を用いた場合について述べたが、この発明は、平
板状である限り、直方体に限定するものではない。ま
た、上述の実施例においては、縦振動の波形が第1式で
表され、屈曲振動の波形が第2式で表される場合につい
て述べたが、これに限らず、これらに類似する関係にあ
ればよい。また、上述の実施例においては、z方向縦振
動およびy方向反対称屈曲振動の共振周波数が相等しく
なる寸法条件として、第5式を使用する場合について述
べたが、これに限らず、他の近似式や経験式を用いても
良く、また、実験やシュミレーションにより寸法条件を
求めても良い。特に、弾性体が平板状直方体でない場合
には、他の近似式やシュミレーションが有効なものとな
る。また、上述の実施例においては、円板状の移動部5
(図2)が、端面1cの両端に設けられた突起部3a及び3
bに圧接される場合について述べたが、図9に示すよう
に、適宜、いずれか一の突起部にのみ、圧接されるよう
にしてもよい。また、上述の実施例においては、弾性体
1に突起部3a,3bを設けた場合について述べたが、こ
れに代えて、図10に示すように、円板状の移動部19
に突起部20a,20bを設けるようにして、これらの突
起部20a,20bを弾性体21に圧接するようにして
も、上述したと同様の効果を得ることができる。また、
上述の実施例においては、弾性体1の端面1cの最端部
に突起部を設けるようにした場合について述べたが、要
は、屈曲定在波の節部以外であれば、最端部に限るもの
ではない。また、上述の実施例においては、円板状の移
動部5(図2)を用いた場合について述べたが、これに限
らず、たとえば、図11に示すように、比較的半径の大
きな環状の移動部22aを突起部3aに圧接するように
し、比較的半径の小さな環状の移動部22bを突起部3b
に圧接するようにしても良い。このようにすれば、正逆
両方の駆動力を同時に得ることが可能である。また、図
12に示すように、ローラ状の移動部23を用いるよう
にしてもよい。さらにまた、上述の実施例においては、
振動部に突起部を設けるようにした場合について述べた
が、図13に示すように、そろばん状の移動部25を用
いるようにすれば、突起部のない弾性体24によって構
成することが可能である。
(Fourth Embodiment) FIG. 7 is a side view showing the configuration of an ultrasonic driving device according to a fourth embodiment. In this figure, reference numeral 8 is a vibrating portion, and 9 is a moving portion, which have the same configuration as shown in FIGS. 1a), (b) and FIG.
More specifically, the material of the elastic body that constitutes the vibrating portion 8 of this example is SUS304 (stainless steel), and the dimension is 31 mm.
(w) x 25.5 mm (H) x 5 (T) mm with a height of 5 m at both ends
m projections are provided. The material of the piezoelectric body is C-1 (trade name of piezoelectric ceramics manufactured by Fuji Ceramics), and the dimensions are 20 mm × 10 mm × 0.5 mm. The moving unit 9 is S
It is made of 45C (steel) and has a diameter of 35 mm. 10
Is a frame member having a U-shaped cross section, 11 is a supporting member (a screw of M2) for fixing and supporting the vibrating portion 8 to the frame member 8,
Reference numeral 12 is an adjustable pressure member for pressurizing the moving portion 9, and comprises a shaft portion 13, a pressure plate 14, a rubber member 15, a pressure spring 16 and a pressure screw 17. Reference numeral 18 is an output shaft that outputs a rotational force. These moving section 9, shaft section 13,
The output shaft 18 has a common axis. In the above configuration, the pressure member 17 is adjusted so that the pressure applied to the moving portion 9 is 750 g and the applied voltage is 10V, 20V, 30V.
A characteristic experiment was conducted with the drive frequency set to 102.6 KHz. As a result of the experiment, as shown in FIG. 8, a high torque of about 500 g was obtained. In the above-described first embodiment, the case has been described in which the dimensional shape of the elastic body 1 is determined so that the bending vibration mode occurring in the elastic body 1 becomes the antisymmetric bending vibration mode B 30.
(See FIG. 2) The present invention is not limited to the case of the above mode, and it is also possible to set the antisymmetric vibration modes to B 10 and B 60 as appropriate according to the mode of use, for example. . In this case, if both the longitudinal vibration resonance and the antisymmetric bending vibration resonance are set to the lowest order mode, the value of α on the right side of the fifth equation that determines the dimensional condition of the elastic body is 7.85. Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the size and shape of the elastic body is determined so that the bending vibration mode occurring in the elastic body becomes the antisymmetric bending vibration mode has been described, but the present invention is not limited to this. Depending on the mode, even if the dimension and shape of the elastic body are determined so as to generate the symmetrical bending vibration mode, the same effect as described above can be obtained. Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the rectangular parallelepiped elastic body is used has been described, but the present invention is not limited to the rectangular parallelepiped as long as it has a flat plate shape. Further, in the above-described embodiment, the case where the waveform of the longitudinal vibration is represented by the first equation and the waveform of the bending vibration is represented by the second equation has been described, but the present invention is not limited to this, and a relationship similar to these is provided. I wish I had it. Further, in the above-described embodiment, the case where the fifth formula is used as the dimension condition in which the resonance frequencies of the z-direction longitudinal vibration and the y-direction antisymmetric bending vibration are equal to each other has been described, but the present invention is not limited to this. Approximate formulas or empirical formulas may be used, or the dimensional conditions may be obtained by experiments or simulations. In particular, when the elastic body is not a flat rectangular parallelepiped, other approximate expressions and simulations are effective. Further, in the above-described embodiment, the disk-shaped moving unit 5
(Fig. 2) is the protrusions 3a and 3 provided on both ends of the end face 1c.
Although the case of being pressed against b has been described, as shown in FIG. 9, it may be appropriately pressed against only one of the protrusions. Further, in the above-described embodiment, the case where the elastic body 1 is provided with the protrusions 3a and 3b has been described, but instead of this, as shown in FIG.
Even if the protrusions 20a and 20b are provided on the base and the protrusions 20a and 20b are pressed against the elastic body 21, the same effect as described above can be obtained. Also,
In the above-described embodiments, the case where the protrusion is provided at the end of the end surface 1c of the elastic body 1 has been described. It is not limited. Further, in the above-described embodiment, the case where the disc-shaped moving portion 5 (FIG. 2) is used has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11, an annular shape having a relatively large radius is used. The moving portion 22a is pressed against the protruding portion 3a, and the annular moving portion 22b having a relatively small radius is connected to the protruding portion 3b.
It may be pressed against. By doing so, it is possible to obtain both forward and reverse driving forces at the same time. Alternatively, as shown in FIG. 12, a roller-shaped moving unit 23 may be used. Furthermore, in the above embodiment,
The case where the vibrating portion is provided with the protrusions has been described. However, if an abacus-shaped moving portion 25 is used as shown in FIG. 13, it is possible to configure the elastic body 24 having no protrusions. is there.

【0011】以下、図14乃至図19に基づきこの発明
を具体的に実験機した際の超音波駆動装置の実施例につ
いて説明する。図14はこの発明の実験機として用いた
超音波駆動装置の実施例を示す全体構成図及び弾性体の
振動構成を示す概略図であり、特に、図(b)で示すよ
うに圧電体2e,2f,2gの内、反対称屈曲振動励振
用PZTである圧電体2f,2gの分極は図示の矢印の
方向で示すように逆向きとなるよう配置されている。
尚、輪郭振動励振用PZTである圧電体2eは全面同一
方向となっている。図15はこの発明の実験機として用
いた超音波駆動装置の印加電圧VB(V)と回転数N
(rpm)の関係を示したグラフであり、図16示す弾
性体の突起部の形状による各特性を示したもので、その
結果、突起部に図16(c)で示すスリットを形成した
ものは、その印加電圧VB(V)と回転数N(rpm)
の関係を示す特性はリニヤで円滑な駆動を得ることがで
きる。また図17はこの発明の実験機として用いた超音
波駆動装置のトルクT(gcm)と回転数(rpm)の
関係を示したグラフで、この場合も突起部に図16
(c)で示すスリットを形成したもが駆動伝達効率が著
しいことが解る。これは等価的な弾性定数を小さくする
ことにより振動が増幅されたものと考えられる。また、
図18はこの発明の実験機として用いた超音波駆動装置
に用いた弾性体の形状を示す正面図(b)及び平面図
(a)とA部拡大図(c)である。更に図19はこの発
明の実験機として用いた超音波駆動装置に用いた移動体
の形状を示す正面図(b)及び平面図(a)である。
An embodiment of an ultrasonic driving device when the present invention is concretely experimented will be described below with reference to FIGS. 14 to 19. FIG. 14 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an ultrasonic driving device used as an experimental machine of the present invention and a schematic diagram showing the vibration configuration of an elastic body. In particular, as shown in FIG. Of 2f and 2g, the piezoelectric bodies 2f and 2g, which are PZTs for antisymmetric bending vibration excitation, are arranged so that their polarizations are opposite to each other, as indicated by the arrow directions in the figure.
The piezoelectric body 2e, which is the PZT for exciting the contour vibration, has the same direction on the entire surface. FIG. 15 shows the applied voltage V B (V) and the rotation speed N of the ultrasonic drive device used as the experimental machine of the present invention.
FIG. 17 is a graph showing the relationship of (rpm), showing each characteristic according to the shape of the protrusion of the elastic body shown in FIG. 16, and as a result, the one in which the slit shown in FIG. , Its applied voltage V B (V) and rotation speed N (rpm)
The characteristic indicating the relationship of can obtain a smooth and smooth drive. FIG. 17 is a graph showing the relationship between the torque T (gcm) and the rotation speed (rpm) of the ultrasonic drive device used as the experimental machine of the present invention.
It can be seen that the drive transmission efficiency is remarkable when the slit shown in (c) is formed. It is considered that this is because the vibration was amplified by reducing the equivalent elastic constant. Also,
FIG. 18 is a front view (b), a plan view (a) and an enlarged view (A) of a portion A showing the shape of an elastic body used in the ultrasonic drive device used as the experimental machine of the present invention. Further, FIG. 19 is a front view (b) and a plan view (a) showing the shape of the moving body used in the ultrasonic drive device used as the experimental machine of the present invention.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、弾性
体若しくは前記移動体の少なくともいずれか一方に、該
移動部に駆動力を伝達する突起部を設けるとともに、該
突起部の前記弾性体若しくは移動部との接触面を凹凸形
状と成したことによって、突起部の弾性体若しくは移動
部との接触面の摩耗したにしても、圧着部に摩耗した粉
材が挟まることなく、しかも接触面の形状や圧着力等の
ばらつきなどによっても駆動力の伝達効率が低下するこ
との無い超音波駆動装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, at least one of the elastic body and the moving body is provided with the projection portion for transmitting the driving force to the moving portion, and the elastic body of the projection portion is provided. Alternatively, by forming the contact surface with the moving part in an uneven shape, even if the elastic body of the protrusion or the contact surface with the moving part is worn, the worn powder material is not caught in the crimping part, and the contact surface is It is possible to provide the ultrasonic drive device in which the transmission efficiency of the driving force does not decrease due to variations in the shape, the pressure bonding force, and the like.

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

【図1】この発明の第1実施例である超音波駆動装置の
構成を示す平面図及び側面図である。
FIG. 1 is a plan view and a side view showing a configuration of an ultrasonic wave drive device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同装置の移動部の構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a moving unit of the apparatus.

【図3】同振動部を構成する弾性体を示す斜視図及び同
振動部の平面図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an elastic body forming the vibrating section and a plan view of the vibrating section.

【図4】この発明の第2実施例である超音波駆動装置の
構成を示す平面図及び同装置の本体たる振動部の構成を
示す側面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of an ultrasonic wave drive device according to a second embodiment of the present invention and a side view showing a configuration of a vibrating section which is a main body of the device.

【図5】同装置の移動部の構成を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a moving unit of the apparatus.

【図6】この発明の第3実施例である超音波駆動装置の
構成を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a configuration of an ultrasonic wave drive device according to a third embodiment of the present invention.

【図7 第4実施例である超音波駆動装置の構成を示す側面図で
ある。 【図8 同装置の特性を示すグラフである。 【図9】この発明の他の第1の変形例を示す図である。
FIG. 7 is a side view showing the configuration of an ultrasonic drive device according to a fourth embodiment. FIG. 8 is a graph showing characteristics of the device. FIG. 9 is a diagram showing another first modification of the present invention.

【図10】この発明の他の第2の変形例を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing another second modification of the present invention.

【図11】この発明の他の第3の変形例を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing another third modification of the present invention.

【図12】この発明の他の第4の変形例を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing another fourth modification of the present invention.

【図13】この発明の他の第5の変形例を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing another fifth modification of the present invention.

【図14】この発明の実験機として用いた超音波駆動装
置の実施例を示す全体構成図及び弾性体の振動構成を示
す概略図である。
FIG. 14 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an ultrasonic drive device used as an experimental machine of the present invention and a schematic diagram showing a vibration configuration of an elastic body.

【図15】この発明の実験機として用いた超音波駆動装
置の印加電圧と回転数の関係を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the applied voltage and the rotation speed of the ultrasonic drive device used as the experimental machine of the present invention.

【図16】この発明の実験機として用いた超音波駆動装
置に用いた弾性体の突起部の形状を示す部分斜視図であ
る。
FIG. 16 is a partial perspective view showing the shape of the protrusion of the elastic body used in the ultrasonic drive device used as the experimental machine of the present invention.

【図17】この発明の実験機として用いた超音波駆動装
置のトルクと回転数の関係を示すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the torque and the rotational speed of the ultrasonic drive device used as the experimental machine of the present invention.

【図18】この発明の実験機として用いた超音波駆動装
置に用いた弾性体の形状を示す正面図及び平面図とA部
拡大図である。
18A and 18B are a front view and a plan view showing the shape of an elastic body used in the ultrasonic drive device used as the experimental machine of the present invention, and an enlarged view of part A.

【図19】この発明の実験機として用いた超音波駆動装
置に用いた移動体の形状を示す正面図及び平面図。
19A and 19B are a front view and a plan view showing the shape of a moving body used in the ultrasonic drive device used as the experimental machine of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21,24…弾性体 2a〜2g…圧電体、 3a,3b,20a,20b…突起部、 4,4a,4b…電源 5,9,19…円板状の移動部 1, 21, 24 ... Elastic body 2a to 2g ... Piezoelectric body, 3a, 3b, 20a, 20b ... Projection portion, 4, 4a, 4b ... Power supply 5, 9, 19 ... Disk-shaped moving portion

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 縦振動と屈曲振動とを誘起する平板状の
弾性体と、該弾性体の平面に設けられた圧電体と、前記
弾性体の端面に浮揚力を与える縦振動と駆動力を与える
屈曲振動とを生起させる振動部と、前記弾性体の縦振動
共振周波数に等しい周波数の交流電圧を前記圧電体に印
加する電源とからなる超音波駆動装置において、 浮揚力を与える前記縦振動と駆動力を与える前記屈曲振
動とを生起させる前記弾性体の端面であって、かつ屈曲
振動定在波の節部以外の位置に圧着して、振動時の前記
弾性体から駆動力を得る移動部を有し、 しかも前記弾性体若しくは前記移動体の少なくともいず
れか一方に、該移動部に駆動力を伝達する突起部を設け
るとともに、該突起部の前記弾性体若しくは移動部との
接触面を凹凸形状と成したことを特徴とする超音波駆動
装置。
1. A flat plate-shaped elastic body for inducing longitudinal vibration and bending vibration, a piezoelectric body provided on the plane of the elastic body, and a longitudinal vibration and a driving force for giving a levitation force to the end face of the elastic body. In an ultrasonic driving device comprising a vibrating portion that causes a bending vibration to be applied and a power source that applies an AC voltage having a frequency equal to a longitudinal vibration resonance frequency of the elastic body to the piezoelectric body, the longitudinal vibration that gives a levitation force A moving portion that is crimped to an end surface of the elastic body that causes the bending vibration that gives a driving force and is located at a position other than the node portion of the bending vibration standing wave to obtain the driving force from the elastic body during vibration. Further, at least one of the elastic body and the moving body is provided with a projection portion for transmitting a driving force to the moving portion, and the contact surface of the projection portion with the elastic body or the moving portion is uneven. Characterized by being made into a shape That the ultrasonic drive unit.
【請求項2】 前記突起部の前記弾性体若しくは移動部
との接触面に形成した凹凸形状は、ローレット面より成
る請求項1に記載の超音波駆動装置。
2. The ultrasonic drive device according to claim 1, wherein the uneven shape formed on the contact surface of the protrusion with the elastic body or the moving portion is a knurled surface.
【請求項3】 前記突起部の前記弾性体若しくは移動部
との接触面に形成した凹凸形状は、板幅方向に平行で、
且つ所定の間隔で設けられたスリット溝によって形成さ
れて成る請求項1に記載の超音波駆動装置。
3. The concavo-convex shape formed on the contact surface of the protrusion with the elastic body or the moving portion is parallel to the plate width direction,
The ultrasonic drive device according to claim 1, wherein the ultrasonic drive device is formed by slit grooves provided at predetermined intervals.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996006482A1 (en) * 1994-08-19 1996-02-29 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Piezoelectric vibrator for ultrasonic wave motor, production method thereof, method of mounting piezoelectric vibrator and ultrasonic wave motor
JP2003226428A (en) * 2002-02-05 2003-08-12 Fuji Electric Co Ltd Ultrasonic wave floating device and method, and ultrasonic wave sucking device and method
JP2009136135A (en) * 2007-11-08 2009-06-18 Taiyo Yuden Co Ltd Piezoelectric drive device
JP2012143150A (en) * 2006-01-17 2012-07-26 Seiko Instruments Inc Piezoelectric actuator and electronic apparatus using the same

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