JPH07298651A - Ultrasonic actuator - Google Patents

Ultrasonic actuator

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JPH07298651A
JPH07298651A JP6088901A JP8890194A JPH07298651A JP H07298651 A JPH07298651 A JP H07298651A JP 6088901 A JP6088901 A JP 6088901A JP 8890194 A JP8890194 A JP 8890194A JP H07298651 A JPH07298651 A JP H07298651A
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JP
Japan
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vibration
ultrasonic actuator
electromechanical conversion
conversion element
joint surface
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JP6088901A
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Japanese (ja)
Inventor
Takatoshi Ashizawa
隆利 芦沢
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable improvement of driving force and driving efficiency by alternately arranging electric/mechanical conversion elements at the first joining surface and the second joining surface for the driving direction. CONSTITUTION:An elastic material 11 has a base portion 11a and a couple projected areas 11b, 11c and is made of a metal such as stainless steel or plastic material, etc. This elastic material 11 is provided with piezoelectric materials 12-1, 12-4 at the upper surface of the base portion 11a, namely at the first joining surface 11a-1 and also provided with piezoelectric materials 12-2, 12-3 at the lower surface of the base portion 11a, namely at the second joining surface 11a-2 in the internal area than the piezoelectric materials 12-1, 12-4 when viewed from the joining surface and the vertical direction. Moreover, the elastic material 11 is joined at, the center thereof with a ground portion 13 consisting of a conductor and it plays a role of ground by grounding the gound portion 13. Since tars ground portion 13 is arranged at the center of the elastic material 11, it is located at the positon of the node for both longitudinal vibration and flexural vibration to reduce energy loss for each vibration.

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、棒状弾性体に楕円運動
を発生させて駆動力を得る超音波アクチュエータに関
し、特に、縦振動モードと屈曲振動モードを2相駆動す
る超音波アクチュエータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic actuator for generating a driving force by generating an elliptical motion in a rod-shaped elastic body, and more particularly to an ultrasonic actuator which drives a longitudinal vibration mode and a bending vibration mode in two phases. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、リニア型超音波アクチュエータ
の従来例を示す図である。従来のリニア型超音波アクチ
ュエータは、棒状弾性体101の一端側に加振用の変成
器102が配置され、他端側に制振用の変成器103が
配置されている。各変成器102,103には、振動子
102a,103aが接合されている。加振用の振動子
102aに発振器102bから交流電圧を印加して棒状
弾性体101を振動させ、この振動が棒状弾性体101
を伝播することにより進行波となる。この進行波によ
り、棒状弾性体101に加圧接触された移動体104が
駆動される。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a diagram showing a conventional example of a linear ultrasonic actuator. In the conventional linear ultrasonic actuator, a vibration transformer 102 is arranged at one end of a rod-shaped elastic body 101 and a vibration damper 103 is arranged at the other end. Transducers 102a and 103a are joined to the respective transformers 102 and 103. An alternating voltage is applied from the oscillator 102b to the vibrator 102a for vibration to vibrate the rod-shaped elastic body 101, and this vibration causes the rod-shaped elastic body 101 to vibrate.
To become a traveling wave. The traveling wave drives the moving body 104 that is in pressure contact with the rod-shaped elastic body 101.

【0003】一方、棒状弾性体101の振動は、制振用
の変成器103を通じて振動子103aに伝えられ、こ
の振動子103aによって振動エネルギーが電気エネル
ギーに変換される。この振動子103aに接続された負
荷103bにより電気エネルギーを消費することにより
振動を吸収する。この制振用の変成器103により、棒
状弾性体101の端面の反射を抑制して、棒状弾性体1
01の固有モードの定在波の発生を防いでいる。
On the other hand, the vibration of the rod-shaped elastic body 101 is transmitted to the vibrator 103a through the vibration damping transformer 103, and the vibrator 103a converts the vibration energy into electric energy. The load 103b connected to the vibrator 103a consumes the electric energy to absorb the vibration. This vibration damping transformer 103 suppresses the reflection of the end surface of the rod-shaped elastic body 101, and the rod-shaped elastic body 1
The generation of standing waves of 01 eigenmodes is prevented.

【0004】図7のリニア型超音波アクチュエータは、
移動体104の移動範囲だけ、棒状弾性体101の長さ
が必要であり、その棒状弾性体101の全体を加振しな
ければならず、装置が大型化するとともに、固有モード
の定在波の発生を防止するために、制振用の変成器10
3などが必要となる、という問題があった。
The linear type ultrasonic actuator shown in FIG.
The length of the rod-shaped elastic body 101 is required only for the moving range of the moving body 104, and the whole of the rod-shaped elastic body 101 has to be vibrated, so that the device becomes large and the standing wave of the eigenmode is generated. In order to prevent the generation, the transformer 10 for damping
There was a problem that 3 and so on were required.

【0005】前記問題を解決するために、自走式の超音
波アクチュエータが種々提案されており、例えば、「第
5回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム講演論文
集」の「222 光ピックアップ移動を目的とした圧電
リニアモータ」に記載されている「異形縮退縦L1−屈
曲B4モード・平板モータ」が知られている。
In order to solve the above-mentioned problems, various self-propelled ultrasonic actuators have been proposed. For example, the purpose of “222 Optical Pickup Movement in“ 5th Electromagnetic Force-related Dynamics Symposium Proceedings ” The "degenerate vertical L1-bending B4 mode flat plate motor" described in "Piezoelectric linear motor" is known.

【0006】図8は、異形縮退縦L1−屈曲B4モード
・平板モータの従来例を示す模式図であって、図8
(A)は正面図、図8(B)は側面図、図8(C)は平
面図である。弾性体1は、矩形平板状の基礎部1aと、
その基礎部1aの一方の面に形成された突起部1b,1
cとから構成されている。圧電体2,3は、弾性体1の
基礎部1aの他方の面に貼付され、縦振動L1モードと
屈曲(曲げ)振動B4モードを発生させる素子である。
弾性体1の突起部1b,1cは、基礎部1aに発生する
屈曲振動B4モードの腹の位置に設けられており、相対
運動部材(不図示)に押し付けられる。
FIG. 8 is a schematic view showing a conventional example of a modified degenerate vertical L1-bending B4 mode flat plate motor.
8A is a front view, FIG. 8B is a side view, and FIG. 8C is a plan view. The elastic body 1 includes a rectangular flat plate-shaped base portion 1a,
Protrusions 1b, 1 formed on one surface of the base 1a
and c. The piezoelectric bodies 2 and 3 are elements attached to the other surface of the base portion 1a of the elastic body 1 to generate a longitudinal vibration L1 mode and a bending (bending) vibration B4 mode.
The protrusions 1b and 1c of the elastic body 1 are provided at antinodes of the bending vibration B4 mode generated in the base portion 1a, and are pressed against a relative motion member (not shown).

【0007】この超音波アクチュエータは、圧電体2,
3が励振されると、弾性体1には縦振動と屈曲振動がそ
れぞれ発生する。そして、この縦振動と屈曲振動の固有
振動数がほぼ一致したときに、弾性体1の駆動面に縦振
動と屈曲振動の合成(縮退)による楕円運動が発生し
て、駆動力を得ることができる。図8に示した従来の超
音波アクチュエータでは、弾性体1の突起部1b,1c
とは反対側の面であって、その中心に近い位置に圧電体
2,3を接合し、その圧電体2,3に電気信号を印加す
ることにより、弾性体11の全体に縦振動と曲げ振動を
発生させていた。
This ultrasonic actuator includes a piezoelectric body 2,
When 3 is excited, longitudinal vibration and bending vibration are generated in the elastic body 1, respectively. Then, when the natural frequencies of the longitudinal vibration and the bending vibration are substantially equal to each other, an elliptic motion is generated on the driving surface of the elastic body 1 due to a combination (degeneration) of the longitudinal vibration and the bending vibration, and a driving force can be obtained. it can. In the conventional ultrasonic actuator shown in FIG. 8, the protrusions 1b and 1c of the elastic body 1 are
By joining the piezoelectric bodies 2 and 3 to the surface on the side opposite to the center of the elastic body 11 and applying an electric signal to the piezoelectric bodies 2 and 3, longitudinal vibration and bending are caused in the entire elastic body 11. It was causing vibration.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述した図8のアクチ
ュエータでは、大きな駆動力を得るためには、楕円運動
をより大きくする必要があった。しかし、弾性体は、そ
の内部で振動の減衰が生ずるために、振動源である電気
機械変換素子には、ある程度の大きさの接合面積が必要
である。つまり、従来の技術では、弾性体の一部にしか
電気機械変換素子を接合していないので、弾性体の振動
振幅を大きくすることができず、駆動力や駆動効率を向
上させることできない、という問題点があった。
In the actuator of FIG. 8 described above, it was necessary to make the elliptic motion larger in order to obtain a large driving force. However, since the elastic body attenuates the vibration inside, the electromechanical conversion element that is the vibration source needs a bonding area of a certain size. That is, in the conventional technique, since the electromechanical conversion element is bonded to only a part of the elastic body, the vibration amplitude of the elastic body cannot be increased, and the driving force and the driving efficiency cannot be improved. There was a problem.

【0009】この問題を解決するために、電気機械変換
素子を弾性体の全体に接合することも考えられるが、こ
の超音波アクチュエータは、弾性体の全体に縦振動及び
曲げ振動を発生させ、その2つの振動を重ね合わせて駆
動力を発生するので、電気機械変換素子から与えられる
曲げの力と、正反対の曲げの力が弾性体内に発生する場
合があり、入力するエネルギーのロスが生ずるために、
駆動力や駆動効率を向上することができない。
To solve this problem, it is conceivable to join the electromechanical conversion element to the entire elastic body, but this ultrasonic actuator generates longitudinal vibration and bending vibration in the entire elastic body, Since a driving force is generated by superimposing two vibrations, a bending force applied from the electromechanical conversion element and a bending force opposite to each other may be generated in the elastic body, which causes a loss of input energy. ,
The driving force and driving efficiency cannot be improved.

【0010】本発明の目的は、前述の課題を解決し、駆
動力や駆動効率などの性能を向上させることを可能とす
る超音波アクチュエータを提供することである。
An object of the present invention is to provide an ultrasonic actuator capable of solving the above-mentioned problems and improving performance such as driving force and driving efficiency.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明による超音波アクチュエータの第1の解決手
段は、駆動信号により励振される電気機械変換素子と,
前記電気機械変換素子を接合する第1及び第2接合面を
有し、前記電気機械変換素子の励振により、駆動方向と
同方向に振幅する縦振動と駆動方向と垂直方向に振幅す
る曲げ振動が発生し、前記縦振動と前記曲げ振動とが合
成された楕円振動を駆動力取出部に生ずる弾性体と,前
記弾性体の駆動力取出部に加圧接触して、その弾性体と
の間で相対運動を行う相対運動部材と,から構成された
超音波アクチュエータにおいて,前記電気機械変換素子
は、駆動方向に対して前記第1接合面と前記第2接合面
とで交互に配置されたことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a first solution of an ultrasonic actuator according to the present invention is an electromechanical conversion element excited by a drive signal,
The electromechanical transducer has first and second joint surfaces for joining, and when the electromechanical transducer is excited, longitudinal vibration oscillating in the same direction as the driving direction and bending vibration oscillating in the direction perpendicular to the driving direction are generated. Between the elastic body that is generated and generates an elliptic vibration that is a combination of the longitudinal vibration and the bending vibration in the driving force extraction section and is brought into pressure contact with the driving force extraction section of the elastic body, and between the elastic body. In an ultrasonic actuator composed of a relative motion member that performs relative motion, the electromechanical conversion elements are arranged alternately on the first joint surface and the second joint surface with respect to a driving direction. It has a feature.

【0012】第2の解決手段は、第1の解決手段の超音
波アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子は、
前記第1接合面と前記第2接合面に、その面と垂直方向
から見て重なり合わないことを特徴としている。
A second solution is the ultrasonic actuator of the first solution, wherein the electromechanical conversion element is
It is characterized in that the first joint surface and the second joint surface do not overlap each other when viewed in a direction perpendicular to the first joint surface and the second joint surface.

【0013】第3の解決手段は、第1の解決手段の超音
波アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子は、
前記第1接合面と前記第2接合面に、その面と垂直方向
から見て一部重なり合うことを特徴としている。
A third solving means is the ultrasonic actuator of the first solving means, wherein the electromechanical conversion element is
It is characterized in that the first joint surface and the second joint surface partially overlap each other when viewed in a direction perpendicular to the surfaces.

【0014】第4の解決手段は、第1の解決手段の超音
波アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子は、
その中心が前記曲げ振動の腹の位置とほぼ一致すること
を特徴としている。
A fourth solving means is the ultrasonic actuator of the first solving means, wherein the electromechanical conversion element is
It is characterized in that its center substantially coincides with the position of the antinode of the bending vibration.

【0015】第5の解決手段は、第1の解決手段の超音
波アクチュエータにおいて、請求項1に記載の超音波ア
クチュエータにおいて、前記電気機械変換素子は、その
長さが前記曲げ振動の半波長分の長さであることを特徴
としている。
A fifth solving means is the ultrasonic actuator of the first solving means, wherein in the ultrasonic actuator according to claim 1, the electromechanical conversion element has a length corresponding to a half wavelength of the bending vibration. It is characterized by being the length of.

【0016】[0016]

【作用】本発明の第1の解決手段によれば、電気機械変
換素子は、駆動方向に対して前記第1接合面と前記第2
接合面とで交互に配置されているので、縦振動及び曲げ
振動を増幅させることができる。
According to the first solution of the present invention, the electromechanical conversion element includes the first joint surface and the second joint surface in the driving direction.
Since they are alternately arranged on the joint surface, longitudinal vibration and bending vibration can be amplified.

【0017】第2の解決手段によれば、前記電気機械変
換素子は、前記第1接合面と前記第2接合面に、その面
と垂直方向から見て重なり合わないようにしてあるの
で、一方の面に設けられた電気機械変換素子が他方の面
に設けられた電気機械変換素子の振動を減衰させること
はなくなる。
According to the second solution, the electromechanical conversion element does not overlap the first joint surface and the second joint surface when viewed from the direction perpendicular to the first joint surface and the second joint surface. The electromechanical conversion element provided on the surface will not damp the vibration of the electromechanical conversion element provided on the other surface.

【0018】第3の解決手段によれば、前記電気機械変
換素子は、前記第1接合面と前記第2接合面に、その面
と垂直方向から見て一部重なり合うようにしてあるの
で、弾性体に対する電気機械変換素子の接合面積が、互
いに悪影響を及ぼさない範囲で全体として増加し、駆動
効率が向上する。
According to the third solving means, the electromechanical conversion element is arranged so as to partially overlap the first joint surface and the second joint surface when viewed from a direction perpendicular to the first joint surface and the second joint surface. The joint area of the electromechanical conversion element with respect to the body is increased as a whole within the range where they do not adversely affect each other, and the driving efficiency is improved.

【0019】第4の解決手段によれば、前記電気機械変
換素子は、その中心が前記曲げ振動の腹の位置とほぼ一
致するようにしてあるので、設定された次数(例えば、
4次)の曲げ振動に合わせた位置に電気機械変換素子が
設けられることになり、理想的な曲げ振動を起こさせる
ことができる。
According to the fourth solution, the electromechanical conversion element has its center substantially aligned with the position of the antinode of the bending vibration, so that the set order (for example,
Since the electromechanical conversion element is provided at a position corresponding to the (fourth) bending vibration, ideal bending vibration can be generated.

【0020】第5の解決手段によれば、前記電気機械変
換素子は、その長さが前記曲げ振動の半波長分の長さと
なるようにしてあるので、電気機械変換素子から発生す
る曲げの力を互いに打ち消しあうことがなくなり、振動
エネルギーの損失を低減させることができる。
According to the fifth solving means, since the electromechanical conversion element has a length equal to a half wavelength of the bending vibration, the bending force generated from the electromechanical conversion element is increased. Therefore, it is possible to reduce the loss of vibration energy.

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

(第1実施例)以下、図面等を参照して、実施例につ
き、さらに詳細に説明する。図1は、本発明による超音
波アクチュエータの第1実施例を示した模式図である。
弾性体11は、基礎部11aと、2つの突起部(駆動力
取出部)11b,11cとを有し、その材質には、ステ
ンレスやアルミニウム合金などの金属又はプラスチック
等が用いられる。
(First Embodiment) Hereinafter, the embodiments will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of an ultrasonic actuator according to the present invention.
The elastic body 11 has a base portion 11a and two projecting portions (driving force extracting portions) 11b and 11c, and the material thereof is metal such as stainless steel or aluminum alloy, or plastic.

【0022】この弾性体11には、基礎部11aの上面
(第1接合面11a−1)に、圧電体12−1,12−
4が設けられており、基礎部11aの下面(第2接合面
11a−2)には、その接合面と垂直方向から見て、圧
電体12−1,12−4よりも内側に圧電体12−2,
12−3が設けられている。
In this elastic body 11, piezoelectric bodies 12-1 and 12- are provided on the upper surface (first joining surface 11a-1) of the base portion 11a.
4 is provided, and the piezoelectric body 12 is located inside the piezoelectric bodies 12-1 and 12-4 on the lower surface (second bonding surface 11a-2) of the base portion 11a when viewed in a direction perpendicular to the joint surface. -2
12-3 is provided.

【0023】また、弾性体11には、その中心部に導電
体より成るグランド部13が接合されており、これを接
地することにより、グランドの役割を果たしている。こ
のグランド部13は、弾性体11の中心部に配置されて
いるので、縦振動に対しても曲げ振動に対しても節の位
置となり、各振動に対してのエネルギーロスを低減する
ことができる。
A ground portion 13 made of a conductor is joined to the center of the elastic body 11, and the ground portion 13 is grounded to serve as a ground. Since the ground portion 13 is arranged at the center of the elastic body 11, it is at a node position for both longitudinal vibration and bending vibration, and energy loss for each vibration can be reduced. .

【0024】図3は、第1実施例のアクチュエータと曲
げ振動の関係を示す図である。圧電体12−1〜12−
4は、弾性体11に発生する4次の曲げ振動の腹の位置
に合わせるように、弾性体11の第1接合面11a−1
と第2接合面11a−2とで、交互に配置されており、
各面の圧電体11−1,11−4及び圧電体11−2,
11−3の分極方向は、図1(B)に示すように、一致
するようにしてある。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the actuator of the first embodiment and bending vibration. Piezoelectric bodies 12-1 to 12-
4 is the first joint surface 11a-1 of the elastic body 11 so as to match the antinode position of the fourth-order bending vibration generated in the elastic body 11.
And the second joint surface 11a-2 are alternately arranged,
Piezoelectric bodies 11-1 and 11-4 and piezoelectric bodies 11-2 on each surface,
The polarization directions of 11-3 are made to coincide with each other, as shown in FIG.

【0025】この圧電体12−1〜12−4は、その中
心が曲げ振動〔図3(B)に破線で示してある)の腹の
位置となるようにしてある。このために、曲げ振動を効
率よく発生させることができる。また、圧電体12−1
〜12−4は、その長さが、曲げ振動の1/2波長の長
さと略同じ長さとなっている。このために、圧電体12
−1〜12−4から発生する曲げの力を互いに打ち消し
あうことがなくなり、振動エネルギーの損失を低減させ
ることができる。
The center of each of the piezoelectric bodies 12-1 to 12-4 is located at the antinode of bending vibration (shown by a broken line in FIG. 3B). Therefore, bending vibration can be efficiently generated. In addition, the piezoelectric body 12-1
The lengths of # 12 to # 4 are substantially the same as the length of 1/2 wavelength of bending vibration. For this purpose, the piezoelectric body 12
The bending forces generated from -1 to 12-4 do not cancel each other out, and the loss of vibration energy can be reduced.

【0026】さらに、圧電体12−1〜12−4は、第
1接合面11a−1と第2接合面11a−2に、その面
と垂直方向から見て重なり合わないようにしてある。こ
のために、第1接合面11a−1に設けられた圧電体1
2−1,12−4と、第2接合面11a−2に設けられ
た圧電体12−2,12−3とが、互いに振動を減衰さ
せることはなくなる。
Further, the piezoelectric bodies 12-1 to 12-4 are arranged so as not to overlap the first bonding surface 11a-1 and the second bonding surface 11a-2 when viewed from the direction perpendicular to the surfaces. Therefore, the piezoelectric body 1 provided on the first bonding surface 11a-1
2-1 and 12-4 and the piezoelectric bodies 12-2 and 12-3 provided on the second joint surface 11a-2 do not mutually attenuate the vibration.

【0027】弾性体11の突起部11b,11cには、
相対運動部材14が不図示の加圧部材によって加圧接触
させされている。
The protrusions 11b and 11c of the elastic body 11 include
The relative movement member 14 is brought into pressure contact with a pressure member (not shown).

【0028】圧電体12−1〜12−4は、縦振動L1
モードと屈曲振動B4モードとを発生させるための電気
機械変換素子であり、圧電体12−1,12−2には、
A端子の電圧が印加され、圧電体12−3,12−4に
はB端子の電圧が印加される。この実施例では、圧電体
12−1〜12−4は、図1(B)のように、厚み方向
に分極されており、圧電体12−1,12−4と、圧電
体12−2,12−3とは、分極方向は互いに逆方向で
ある。なお、圧電体12−1,12−4と、圧電体12
−2,12−3の分極は、互いに同方向であってもよ
い。
The piezoelectric members 12-1 to 12-4 have longitudinal vibration L1.
Mode and a bending vibration B4 mode are electromechanical conversion elements, and the piezoelectric bodies 12-1 and 12-2 include:
The voltage of the A terminal is applied, and the voltage of the B terminal is applied to the piezoelectric bodies 12-3 and 12-4. In this embodiment, the piezoelectric bodies 12-1 to 12-4 are polarized in the thickness direction as shown in FIG. 1B, and the piezoelectric bodies 12-1 and 12-4 and the piezoelectric bodies 12-2 and 12-4. The polarization directions of 12-3 are opposite to each other. The piezoelectric bodies 12-1 and 12-4 and the piezoelectric body 12
The polarizations of −2 and 12-3 may be in the same direction.

【0029】駆動信号は、A相とB相との2系統に分け
られており、時間的位相差がπ/2だけずれている。こ
れにより、弾性体11には、A相からの駆動信号による
縦振動及びB相からの駆動信号による縦振動が合成され
た1次のモードの縦振動と、A相からの駆動信号による
曲げ振動及びB相からの駆動信号による曲げ振動が合成
された4次のモードの曲げ振動とが生じ、それがそれぞ
れ駆動方向の運動成分と、駆動方向と垂直の運動成分と
なり、楕円運動を発生させる。これにより、弾性体11
の突起部11b,11cに加圧接触した相対運動部材1
4と相対運動を行う。
The drive signal is divided into two systems, A phase and B phase, and the temporal phase difference is shifted by π / 2. As a result, the elastic body 11 has a longitudinal vibration in the primary mode in which the longitudinal vibration due to the drive signal from the A phase and the longitudinal vibration due to the drive signal from the B phase are combined, and the bending vibration due to the drive signal from the A phase. And a bending vibration of a fourth order, which is a combination of bending vibrations due to the driving signals from the B phase, is generated as a motion component in the driving direction and a motion component perpendicular to the driving direction, and an elliptic motion is generated. Thereby, the elastic body 11
Relative movement member 1 in pressure contact with the protruding portions 11b, 11c of the
4. Relative movement with 4.

【0030】図2は、本発明による超音波モータの動作
を説明する図である。図2(A)は、超音波アクチュエ
ータに入力される2相の高周波電圧A,Bの時間的変化
をt1〜t9で示している。図2(A)の横軸は、高周
波電圧の実効値を示している。図2(B)は、超音波ア
クチュエータの断面の変形の様子を示し、超音波アクチ
ュエータに発生する屈曲振動の時間的変化(t1〜t
9)を示している。図2(C)は、超音波アクチュエー
タの断面の変形の様子を示し、超音波アクチュエータに
発生する縦振動の時間的変化(t1〜t9)を示してい
る。図2(D)は、超音波アクチュエータの突起部11
b,11cとに発生する楕円運動の時間的変化(t1〜
t9)を示している。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the ultrasonic motor according to the present invention. FIG. 2A shows time changes of the two-phase high frequency voltages A and B input to the ultrasonic actuator at t1 to t9. The horizontal axis of FIG. 2A shows the effective value of the high frequency voltage. FIG. 2B shows a state of deformation of the cross section of the ultrasonic actuator, and shows a temporal change (t1 to t) of bending vibration generated in the ultrasonic actuator.
9) is shown. FIG. 2C shows how the cross section of the ultrasonic actuator is deformed, and shows the temporal change (t1 to t9) of the longitudinal vibration generated in the ultrasonic actuator. FIG. 2D shows the protrusion 11 of the ultrasonic actuator.
b and 11c, the temporal changes of the elliptical motions (t1 to
t9) is shown.

【0031】次に、この実施例の超音波アクチュエータ
の動作を、時間的変化(t1〜t9)ごとに説明する。
時間t1において、図2(A)に示すように、高周波電
圧Aは正の電圧を発生し、同様に高周波電圧Bは同一の
正の電圧を発生する。図2(B)に示すように、高周波
電圧A,Bによる屈曲運動は互いに打ち消し合い、質点
Y1とZ1とが振幅零となる。また、図2(C)に示す
ように、高周波電圧A,Bによる縦振動は伸張する方向
に発生する。質点Y2とZ2とは矢印で示されるよう
に、節Xを中心にして最大の伸長を示す。その結果、図
2(D)に示すように、上記両振動が複合され、質点Y
1とY2との運動の合成が質点Yの運動となり、また、
質点Z1とZ2との運動の合成が質点Zの運動となる。
Next, the operation of the ultrasonic actuator of this embodiment will be described for each time change (t1 to t9).
At time t1, as shown in FIG. 2A, the high frequency voltage A generates a positive voltage, and the high frequency voltage B similarly generates the same positive voltage. As shown in FIG. 2B, the bending motions due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the masses Y1 and Z1 have zero amplitude. Further, as shown in FIG. 2C, the longitudinal vibrations due to the high frequency voltages A and B are generated in the extending direction. The mass points Y2 and Z2 show the maximum elongation around the node X, as indicated by the arrow. As a result, as shown in FIG. 2D, the above-mentioned both vibrations are combined, and the mass Y
The synthesis of the motion of 1 and Y2 becomes the motion of the mass point Y, and
The movement of the mass points Z1 and Z2 becomes the movement of the mass point Z.

【0032】時間t2において、図2(A)に示すよう
に、高周波電圧Bは零となり、高周波電圧Aは正の電圧
を発生する。図2(B)に示すように、高周波電圧Aに
よる屈曲運動が発生し、質点Y1が正方向に振幅し、質
点Z1が負方向に振幅する。また、図2(C)に示すよ
うに、高周波電圧Aによる縦振動が発生し、質点Y2と
質点Z2とが時間t1のときよりも縮む。その結果、図
2(D)に示すように、上記両振動が複合され、質点Y
とZとが時間t1のときよりも右回りに移動する。
At time t2, as shown in FIG. 2 (A), the high frequency voltage B becomes zero and the high frequency voltage A generates a positive voltage. As shown in FIG. 2 (B), a bending motion is generated by the high frequency voltage A, the mass point Y1 oscillates in the positive direction, and the mass point Z1 oscillates in the negative direction. Further, as shown in FIG. 2 (C), longitudinal vibration due to the high frequency voltage A occurs, and the mass points Y2 and Z2 contract more than at time t1. As a result, as shown in FIG. 2D, the above-mentioned both vibrations are combined, and the mass Y
And Z move clockwise relative to the time t1.

【0033】時間t3において、図2(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは正の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Bは同一の負の電圧を発生する。図2(B)に示すよ
うに、高周波電圧A及びBによる屈曲運動が合成されて
増幅され、質点Y1が時間t2のときよりも正方向に増
幅され、最大の正の振幅値を示す。質点Z1が時間t2
のときよりも負方向に増幅され、最大の負の振幅値を示
す。また、図2(C)に示すように、高周波電圧A及び
Bによる縦振動が互いに打ち消しあい、質点Y2とZ2
とが元の位置に戻る。その結果、図2(D)に示すよう
に、上記両振動が複合され、質点YとZとが時間t2の
ときよりも右回りに移動する。
At time t3, as shown in FIG. 2 (A), the high frequency voltage A generates a positive voltage, and the high frequency voltage B similarly generates the same negative voltage. As shown in FIG. 2 (B), the bending motions due to the high frequency voltages A and B are combined and amplified, and the mass point Y1 is amplified in the positive direction more than at the time t2, showing the maximum positive amplitude value. Mass point Z1 is time t2
It is amplified in the negative direction more than, and shows the maximum negative amplitude value. Further, as shown in FIG. 2C, the longitudinal vibrations due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the mass points Y2 and Z2
And return to their original positions. As a result, as shown in FIG. 2D, both of the above vibrations are combined, and the mass points Y and Z move clockwise relative to the time t2.

【0034】時間t4において、図2(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは零となり、高周波電圧Bは負の電圧
を発生する。図2(B)に示すように、高周波電圧Bに
よる屈曲運動が発生し、質点Y1は時間t3のときより
も振幅が低下し、質点Z1時間t3のときよりも振幅が
低下する。また、図2(C)に示すように、高周波電圧
Bによる縦振動が発生し、質点Y2とZ2が収縮する。
その結果、図2(D)に示すように、上記両振動が複合
され、質点YとZとが時間t3のときよりも右回りに移
動する。
At time t4, as shown in FIG. 2 (A), the high frequency voltage A becomes zero and the high frequency voltage B produces a negative voltage. As shown in FIG. 2 (B), a bending motion is generated by the high frequency voltage B, and the amplitude of the mass point Y1 is lower than that at the time t3, and the amplitude is lower than that at the mass point Z1 time t3. Further, as shown in FIG. 2C, longitudinal vibration due to the high frequency voltage B is generated, and the mass points Y2 and Z2 contract.
As a result, as shown in FIG. 2 (D), both of the above vibrations are combined, and the mass points Y and Z move clockwise relative to the time t3.

【0035】時間t5において、図2(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは負の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Bは同一の負の電圧を発生する。図2(B)に示すよ
うに、高周波電圧A,Bによる屈曲運動は互いに打ち消
し合い、質点Y1とZ1とが振幅零となる。また、図2
(C)に示すように、高周波電圧A,Bによる縦振動は
収縮する方向に発生する。質点Y2とZ2とは矢印で示
されるように、節Xを中心にして最大の収縮を示す。そ
の結果、図2(D)に示すように、上記両振動が複合さ
れ、質点YとZとが時間t4のときよりも右回りに移動
する。
At time t5, as shown in FIG. 2 (A), the high frequency voltage A produces a negative voltage, and similarly the high frequency voltage B produces the same negative voltage. As shown in FIG. 2B, the bending motions due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the masses Y1 and Z1 have zero amplitude. Also, FIG.
As shown in (C), the longitudinal vibration due to the high frequency voltages A and B is generated in the contracting direction. The mass points Y2 and Z2 show the maximum contraction around the node X, as indicated by the arrow. As a result, as shown in FIG. 2 (D), both of the above vibrations are combined, and the mass points Y and Z move clockwise relative to the time t4.

【0036】時間t6〜t9に変化するにしたがって、
上述の原理と同様に屈曲振動及び縦振動が発生し、その
結果、図2(D)に示すように、質点Y及び質点Zが右
回りに移動し、楕円運動をする。以上の原理により、こ
の超音波アクチュエータは、突起部11a,11bの先
端に楕円運動を発生させ、駆動力を発生させる構成とな
っている。従って、突起部11b,11cの先端を相対
運動部材14に加圧すると、弾性体11は、相対運動部
材14に対して相対運動を行う。また、第1実施例の超
音波アクチュエータでは、駆動信号の周波数や電圧を変
化させることにより、駆動速度や駆動力を制御すること
ができる。
As the time t6 to t9 changes,
Flexural vibrations and longitudinal vibrations are generated in the same manner as the above-described principle, and as a result, as shown in FIG. 2D, the mass points Y and Z move clockwise and make an elliptic motion. Based on the above principle, this ultrasonic actuator is configured to generate an elliptic motion at the tips of the protrusions 11a and 11b to generate a driving force. Therefore, when the tips of the protrusions 11 b and 11 c are pressed against the relative movement member 14, the elastic body 11 performs relative movement with respect to the relative movement member 14. In the ultrasonic actuator of the first embodiment, the driving speed and driving force can be controlled by changing the frequency and voltage of the driving signal.

【0037】本実施例では、圧電体12−1〜12−4
は、弾性体11に発生する曲げ振動の腹の位置に合わせ
るように、第1接合面11a−1と第2接合面11a−
2とで、交互に配置されており、各圧電体12−1〜1
2−4の分極方向は一致するようになされているので、
A相からの駆動信号による縦振動及びB相からの駆動信
号による縦振動と、A相からの駆動信号による曲げ振動
及びB相からの駆動信号による曲げ振動をそれぞれを増
幅することができる。従って、弾性体11の縦振動及び
曲げ振動の振動振幅を大きくすることができる。これに
より、突起部11b,11cに発生する楕円運動を大き
くすることができるので、その突起部11b,11cに
加圧接触させられた相対運動部材14の駆動力を増加す
ることができ、駆動効率を向上させることができる。
In this embodiment, the piezoelectric bodies 12-1 to 12-4 are used.
Is the first joint surface 11a-1 and the second joint surface 11a- so as to match the antinode position of the bending vibration generated in the elastic body 11.
2 and the piezoelectric elements 12-1 to 12-1 are alternately arranged.
Since the polarization directions of 2-4 are the same,
It is possible to amplify the longitudinal vibration due to the drive signal from the A phase and the longitudinal vibration due to the drive signal from the B phase, and the bending vibration due to the drive signal from the A phase and the bending vibration due to the drive signal from the B phase. Therefore, the vibration amplitude of the longitudinal vibration and bending vibration of the elastic body 11 can be increased. As a result, the elliptic motion generated in the protrusions 11b and 11c can be increased, so that the driving force of the relative motion member 14 brought into pressure contact with the protrusions 11b and 11c can be increased, and the driving efficiency can be increased. Can be improved.

【0038】また、圧電体12−1〜12−4は、その
長さを弾性体11の曲げ振動の半波長の長さにしたの
で、第1接合面11a−1と第2接合面11a−2とに
接合された圧電体12−1,12−4と圧電体12−
2,12−3とからそれぞれ発生する曲げの力を、互い
に打ち消し合うことがなくなり、振動エネルギーの損失
を低減することができる。
Further, since the length of each of the piezoelectric bodies 12-1 to 12-4 is set to a half wavelength of the bending vibration of the elastic body 11, the first joint surface 11a-1 and the second joint surface 11a-. 2 and the piezoelectric bodies 12-1 and 12-4 and the piezoelectric body 12-
The bending forces respectively generated from Nos. 2 and 12-3 do not cancel each other out, and the loss of vibration energy can be reduced.

【0039】なお、第1実施例では、圧電体12−1〜
12−4の長さは、弾性体11の曲げ振動の半波長分の
長さとしたものを例に説明したが、圧電体12−1〜1
2−4の長さは、弾性体11の曲げ振動の半波長分より
も若干長くしてもよい。この場合には、曲げ振動の振幅
が小さくなるが、弾性体11に対する圧電体12−1〜
12−4の接合面積が大きくなり、縦振動の振幅が大き
くなる。これにより、突起部11b,11cの楕円運動
の軌跡が横長になり、駆動方向の駆動力を大きくするこ
とができる。しかし、圧電体12−1〜12−4の長さ
を余り長くすると、曲げ振動が発生しにくくなって、楕
円運動が生じにくくなるために、駆動力や駆動効率が低
下してしまうので、必要以上に長くしないことが望まし
い。
In the first embodiment, the piezoelectric bodies 12-1 to 12-1
The length of 12-4 has been described as an example of a length corresponding to a half wavelength of bending vibration of the elastic body 11, but the piezoelectric bodies 12-1 to 12-1.
The length 2-4 may be slightly longer than the half wavelength of the bending vibration of the elastic body 11. In this case, the bending vibration has a small amplitude, but the piezoelectric bodies 12-1 to
The joint area of 12-4 becomes large, and the amplitude of longitudinal vibration becomes large. As a result, the locus of the elliptic motion of the protrusions 11b and 11c becomes horizontally long, and the driving force in the driving direction can be increased. However, if the lengths of the piezoelectric bodies 12-1 to 12-4 are too long, bending vibration is less likely to occur and elliptic movement is less likely to occur, so that the driving force and the driving efficiency are reduced. It is desirable not to make it longer than this.

【0040】(第2実施例)図4は、本発明による超音
波アクチュエータの第2実施例を示す図である。なお、
第1実施例と同様な機能を果たす部分には、同一の符号
を付して、重複する説明を省略する。第2実施例の超音
波アクチュエータは、圧電体11−1〜11−8が弾性
体11に発生する8次の振動〔図4(B)〕の腹の位置
に合わせるようにして、弾性体11の第1接合面11a
−1と第2接合面11a−2とで、交互に配置されてい
る。また、各圧電体11−1〜11−8の長さは、曲げ
振動の半波長の長さとほぼ等しくしてある。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention. In addition,
The parts having the same functions as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted. In the ultrasonic actuator of the second embodiment, the elastic body 11 is arranged so that the piezoelectric bodies 11-1 to 11-8 are aligned with the antinode position of the eighth vibration (FIG. 4B) generated in the elastic body 11. First joint surface 11a of
-1 and the second joint surface 11a-2 are alternately arranged. The length of each of the piezoelectric bodies 11-1 to 11-8 is set to be substantially equal to the half-wave length of bending vibration.

【0041】第2実施例においては、弾性体11には、
A相からの駆動信号による縦振動及びB相からの駆動信
号による縦振動が合成された1次のモードの縦振動と、
A相からの駆動信号による曲げ振動及びB相からの駆動
信号による曲げ振動が合成された8次のモードの曲げ振
動とが生じ、それがそれぞれ駆動方向の運動成分と、駆
動方向と垂直の運動成分となり、楕円運動を発生させ
る。
In the second embodiment, the elastic body 11 includes
Longitudinal vibration of the primary mode in which longitudinal vibration due to the drive signal from the A phase and longitudinal vibration due to the drive signal from the B phase are combined,
A bending vibration of an 8th mode is generated, which is a combination of bending vibrations due to the driving signal from the A phase and bending vibrations due to the driving signal from the B phase, which are the motion component in the driving direction and the motion perpendicular to the driving direction. It becomes a component and causes elliptical motion.

【0042】(第3実施例)図5は、本発明による超音
波アクチュエータの第3実施例を示すブロック図、図6
は、第3実施例による超音波アクチュエータの速度制御
部の動作を説明する図である。第3実施例の超音波アク
チュエータは、発振部20aと、移相部20bと、増幅
部S,Mと、速度制御部21と、信号切換部22等から
構成されている。
(Third Embodiment) FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention, FIG.
[FIG. 11] is a diagram for explaining the operation of the speed control unit of the ultrasonic actuator according to the third embodiment. The ultrasonic actuator of the third embodiment includes an oscillating unit 20a, a phase shifting unit 20b, amplifying units S and M, a speed control unit 21, a signal switching unit 22 and the like.

【0043】発振器20aからの駆動信号は、移相器2
0bに入力され、2つの90度の位相差をもつ信号に分
けられ、それぞれ増幅部M及び/又は増幅部Sにより増
幅される。増幅部Mからの駆動信号は、さらに2つに分
けられ、1つは圧電体A1(B1)に入力され、もう1
つはスイッチング素子Q1(Q4)を介して、圧電体A
2(B2)に入力される。増幅部Sからの駆動信号も、
さらに2つに分けられ、1つは圧電体A2(B2)に入
力され、もう1つは、180°移相器22−1(22−
2)と、スイッチング素子Q3(Q6)を介して、圧電
体A2(B2)に入力される。増幅部の増幅度は、増幅
部M>増幅部Sとなっている。
The drive signal from the oscillator 20a is supplied to the phase shifter 2
The signal is input to 0b, is divided into two signals having a phase difference of 90 degrees, and is amplified by the amplification unit M and / or the amplification unit S, respectively. The drive signal from the amplifier M is further divided into two, one of which is input to the piezoelectric body A1 (B1) and the other of which is
One is the piezoelectric body A via the switching element Q1 (Q4).
2 (B2) is input. The drive signal from the amplifier S is also
It is further divided into two, one is input to the piezoelectric body A2 (B2), and the other is a 180 ° phase shifter 22-1 (22-
2) and the piezoelectric element A2 (B2) via the switching element Q3 (Q6). The amplification degree of the amplification section is such that the amplification section M> the amplification section S.

【0044】速度制御部21は、切換手段22のスイッ
チング素子Q1〜Q6をON・OFFすることにより、
駆動信号の切換を行う。スイッチング素子Q1〜Q6
は、図6のようにON・OFFすると、それに応じた楕
円運動の駆動成分を、小さくしたり、大きくしたりする
ことができ、駆動速度や駆動力を制御することができ
る。
The speed control unit 21 turns ON / OFF the switching elements Q1 to Q6 of the switching means 22,
The drive signal is switched. Switching elements Q1 to Q6
When is turned on / off as shown in FIG. 6, the driving component of the elliptic motion corresponding to the turning can be reduced or increased, and the driving speed and driving force can be controlled.

【0045】第1に、スイッチング素子Q1,Q2,Q
4,Q5をOFF、スイッチング素子Q3,Q6をON
にする。このとき、圧電体A1には、増幅部Mによって
増幅された信号が入力される。圧電体A2には、増幅部
Sによって増幅され、かつ、180°移相器22−1に
よって位相が180°ずれた信号(反転信号)が入力さ
れる。圧電体B1には、増幅部Mによって増幅された信
号が入力される。圧電体B2には、増幅部Sによって増
幅され、かつ、180°移相器22−2によって位相が
180°ずれた信号(反転信号)が入力される。つま
り、圧電体A1,B1には正信号、圧電体A2,B2に
は反転信号が入力されるので、速度は遅くなる。
First, the switching elements Q1, Q2, Q
4, Q5 OFF, switching elements Q3, Q6 ON
To At this time, the signal amplified by the amplifier M is input to the piezoelectric body A1. A signal (inverted signal) that is amplified by the amplification unit S and is 180 ° out of phase by the 180 ° phase shifter 22-1 is input to the piezoelectric body A2. The signal amplified by the amplifier M is input to the piezoelectric body B1. A signal (inverted signal) which is amplified by the amplification unit S and whose phase is shifted by 180 ° by the 180 ° phase shifter 22-2 is input to the piezoelectric body B2. That is, since a positive signal is input to the piezoelectric bodies A1 and B1 and an inverted signal is input to the piezoelectric bodies A2 and B2, the speed becomes slow.

【0046】第2に、スイッチング素子Q1〜Q6を全
てOFFにする。このとき、圧電体A1には、増幅部M
によって増幅された信号が入力される。圧電体A2に
は、駆動信号が入力されない。圧電体B1には、増幅部
Mによって増幅された信号が入力される。圧電体B2に
は、駆動信号が入力されない。つまり、圧電体A1,B
1には正信号、圧電体A2,B2には信号が入力されな
いので、速度は普通(従来と同じ)になる。
Second, the switching elements Q1 to Q6 are all turned off. At this time, the amplifying portion M is attached to the piezoelectric body A1.
The signal amplified by is input. No drive signal is input to the piezoelectric body A2. The signal amplified by the amplifier M is input to the piezoelectric body B1. No drive signal is input to the piezoelectric body B2. That is, the piezoelectric bodies A1 and B
Since no positive signal is input to 1 and no signal is input to the piezoelectric bodies A2 and B2, the speed becomes normal (same as the conventional one).

【0047】第3に、スイッチング素子Q1,Q3,Q
4,Q6をOFF、スイッチング素子Q2,Q5をON
にする。このとき、圧電体A1には、増幅部Mによって
増幅された信号が入力される。圧電体A2には、増幅部
Sによって増幅された駆動信号が入力される。圧電体B
1には、増幅部Mによって増幅された信号が入力され
る。圧電体B2には、増幅部Sによって増幅された駆動
信号が入力される。つまり、圧電体A1,B1には正信
号、圧電体A2,B2には増幅部Sによって小さく増幅
された正信号が入力されるので、速度はやや速くなる。
Third, switching elements Q1, Q3, Q
4, Q6 OFF, switching elements Q2, Q5 ON
To At this time, the signal amplified by the amplifier M is input to the piezoelectric body A1. The drive signal amplified by the amplifier S is input to the piezoelectric body A2. Piezoelectric body B
The signal amplified by the amplification unit M is input to 1. The drive signal amplified by the amplifier S is input to the piezoelectric body B2. That is, since the positive signals are input to the piezoelectric bodies A1 and B1 and the positive signals that have been slightly amplified by the amplification unit S are input to the piezoelectric bodies A2 and B2, the speed is slightly increased.

【0048】第4に、スイッチング素子Q2,Q3,Q
5,Q6をOFF、スイッチング素子Q1,Q4をON
にする。このとき、圧電体A1には、増幅部Mによって
増幅された信号が入力される。圧電体A2には、増幅部
Mによって増幅された駆動信号が入力される。圧電体B
1には、増幅部Mによって増幅された信号が入力され
る。圧電体B2には、増幅部Mによって増幅された駆動
信号が入力される。つまり、圧電体A1,B1には正信
号、圧電体A2,B2には増幅部Mによって大きく増幅
された正信号が入力されるので、速度は速くなる。
Fourth, switching elements Q2, Q3, Q
5, Q6 OFF, switching elements Q1, Q4 ON
To At this time, the signal amplified by the amplifier M is input to the piezoelectric body A1. The drive signal amplified by the amplifier M is input to the piezoelectric body A2. Piezoelectric body B
The signal amplified by the amplification unit M is input to 1. The drive signal amplified by the amplifier M is input to the piezoelectric body B2. That is, since the positive signals are input to the piezoelectric bodies A1 and B1 and the positive signals greatly amplified by the amplifying section M are input to the piezoelectric bodies A2 and B2, the speed is increased.

【0049】第3実施例によれば、最も駆動効率のよい
周波数に固定したままでも、駆動速度や駆動力を制御す
ることができる。
According to the third embodiment, the driving speed and the driving force can be controlled even with the frequency fixed to the highest driving efficiency.

【0050】以上説明した実施例に限定されず、種々の
変形や変更が可能であって、それらも本発明に含まれ
る。例えば、電気機械変換素子として、圧電体の例で説
明したが、電歪素子であってもよい。さらに、異なる振
動モードとして、L1−B4及びL1−B8モードの振
動を例に説明したが、L1−B2,L1−B6,L2−
B4などの他のモードを使用するようにしてもよい。な
お、自走式の例で説明したが、弾性体側を固定して、長
尺ものの相対運動部材などを移動させるようにしてもよ
い。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, which are also included in the present invention. For example, as the electromechanical conversion element, the piezoelectric body has been described as an example, but an electrostrictive element may be used. Further, as the different vibration modes, the vibrations in the L1-B4 and L1-B8 modes have been described as an example, but L1-B2, L1-B6, L2-
Other modes such as B4 may be used. Although the example of the self-propelled type has been described, the elastic body side may be fixed and a long relative movement member or the like may be moved.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項1に
よれば、電気機械変換素子は、駆動方向に対して第1接
合面と第2接合面とで交互に配置されているので、縦振
動及び曲げ振動を増幅させることができる。
As described above in detail, according to the first aspect, the electromechanical conversion elements are alternately arranged on the first joint surface and the second joint surface with respect to the driving direction. Vibration and bending vibration can be amplified.

【0052】請求項2によれば、電気機械変換素子は、
第1接合面と第2接合面に、その面と垂直方向から見て
重なり合わないようにしてあるので、一方の面に設けら
れた電気機械変換素子が他方の面に設けられた電気機械
変換素子の振動を減衰させることはなくなる。
According to claim 2, the electromechanical conversion element comprises:
Since the first joining surface and the second joining surface do not overlap each other when viewed from the direction perpendicular to the first joining surface and the second joining surface, the electromechanical conversion element provided on one surface is provided on the other surface. It does not damp the vibration of the element.

【0053】請求項3によれば、電気機械変換素子は、
第1接合面と第2接合面に、その面と垂直方向から見て
一部重なり合うようにしてあるので、弾性体に対する電
気機械変換素子の接合面積が、互いに悪影響を及ぼさな
い範囲で全体として増加し、駆動効率が向上する。
According to claim 3, the electromechanical conversion element comprises:
Since the first joining surface and the second joining surface partially overlap each other when viewed in the direction perpendicular to the surfaces, the joining area of the electromechanical conversion element with respect to the elastic body increases as a whole as long as they do not adversely affect each other. The driving efficiency is improved.

【0054】請求項4によれば、電気機械変換素子は、
その中心が曲げ振動の腹の位置とほぼ一致するようにし
てあるので、設定された次数(例えば、4次)の曲げ振
動に合わせた位置に電気機械変換素子が設けられること
になり、理想的な曲げ振動を起こさせることができる。
According to claim 4, the electromechanical conversion element comprises:
Since the center of the electromechanical conversion element is set to be substantially coincident with the position of the antinode of the bending vibration, the electromechanical conversion element is provided at a position corresponding to the bending vibration of the set order (for example, fourth order). Bending vibration can be generated.

【0055】請求項5によれば、電気機械変換素子は、
その長さが曲げ振動の半波長分の長さとなるようにして
あるので、電気機械変換素子から発生する曲げの力を互
いに打ち消しあうことがなくなり、振動エネルギーの損
失を低減させることができる、等々の効果がある。
According to claim 5, the electromechanical conversion element comprises:
Since the length of the bending vibration is half the wavelength of the bending vibration, the bending forces generated from the electromechanical conversion elements do not cancel each other out, and it is possible to reduce the loss of vibration energy. Has the effect of.

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

【図1】本発明による超音波アクチュエータの第1実施
例を示した模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of an ultrasonic actuator according to the present invention.

【図2】第1実施例の超音波アクチュエータの駆動動作
を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a driving operation of the ultrasonic actuator according to the first embodiment.

【図3】第1実施例の超音波アクチュエータと曲げ振動
との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ultrasonic actuator of the first embodiment and bending vibration.

【図4】第2実施例の超音波アクチュエータと曲げ振動
との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an ultrasonic actuator of the second embodiment and bending vibration.

【図5】本発明による超音波アクチュエータの第3実施
例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention.

【図6】第3実施例による超音波アクチュエータの速度
制御部の動作を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the speed control unit of the ultrasonic actuator according to the third embodiment.

【図7】リニア型超音波アクチュエータの従来例を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a conventional example of a linear ultrasonic actuator.

【図8】異形縮退縦L1−屈曲B4モード・平板モータ
の一例を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a modified degenerate vertical L1-bending B4 mode flat plate motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 弾性体 12−1,12−2,12−3,12−4 圧電体 13 グランド部 14 相対運動部材 A1,A2,B1,B2 圧電体 20a 発振器 20b 移相部 S,M 増幅部 21 速度制御部 21−1,21−2 180度移相器 22 切換部 Q1〜Q6 スイッチング素子 11 Elastic body 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 Piezoelectric body 13 Ground part 14 Relative motion member A1, A2, B1, B2 Piezoelectric body 20a Oscillator 20b Phase shifting part S, M Amplifying part 21 Speed control Part 21-1, 21-2 180 degree phase shifter 22 switching part Q1-Q6 switching element

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動信号により励振される電気機械変換
素子と;前記電気機械変換素子を接合する第1及び第2
接合面を有し、前記電気機械変換素子の励振により、駆
動方向と同方向に振幅する縦振動と駆動方向と垂直方向
に振幅する曲げ振動が発生し、前記縦振動と前記曲げ振
動とが合成された楕円振動を駆動力取出部に生ずる弾性
体と;前記弾性体の駆動力取出部に加圧接触して、その
弾性体との間で相対運動を行う相対運動部材と;から構
成された超音波アクチュエータにおいて;前記電気機械
変換素子は、駆動方向に対して前記第1接合面と前記第
2接合面とで交互に配置されたことを特徴とする超音波
アクチュエータ。
1. An electromechanical conversion element excited by a drive signal; first and second parts for joining the electromechanical conversion element
Excitation of the electromechanical conversion element having a joint surface generates longitudinal vibration that oscillates in the same direction as the driving direction and bending vibration that oscillates in the direction perpendicular to the driving direction, and the longitudinal vibration and the bending vibration are combined. An elastic body that generates the generated elliptical vibration in the driving force extraction portion; and a relative motion member that makes pressure contact with the driving force extraction portion of the elastic body and performs relative movement with the elastic body. In the ultrasonic actuator, the electromechanical conversion elements are alternately arranged on the first joint surface and the second joint surface with respect to a driving direction.
【請求項2】 請求項1に記載の超音波アクチュエータ
において、 前記電気機械変換素子は、前記第1接合面と前記第2接
合面に、その面と垂直方向から見て重なり合わないこと
を特徴とする超音波アクチュエータ。
2. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the electromechanical conversion element does not overlap the first bonding surface and the second bonding surface when viewed from a direction perpendicular to the surfaces. And ultrasonic actuator.
【請求項3】 請求項1に記載の超音波アクチュエータ
において、 前記電気機械変換素子は、前記第1接合面と前記第2接
合面に、その面と垂直方向から見て一部重なり合うこと
を特徴とする超音波アクチュエータ。
3. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the electromechanical conversion element partially overlaps the first joint surface and the second joint surface when viewed from a direction perpendicular to the first joint surface and the second joint surface. And ultrasonic actuator.
【請求項4】 請求項1に記載の超音波アクチュエータ
において、 前記電気機械変換素子は、その中心が前記曲げ振動の腹
の位置とほぼ一致することを特徴とする超音波アクチュ
エータ。
4. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein a center of the electromechanical conversion element substantially coincides with a position of an antinode of the bending vibration.
【請求項5】 請求項1に記載の超音波アクチュエータ
において、 前記電気機械変換素子は、その長さが前記曲げ振動の半
波長分の長さであることを特徴とする超音波アクチュエ
ータ。
5. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the electromechanical conversion element has a length corresponding to a half wavelength of the bending vibration.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012100482A (en) * 2010-11-04 2012-05-24 Canon Inc Vibration type drive device

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