JPH08182351A - Ultrasonic actuator - Google Patents

Ultrasonic actuator

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JPH08182351A
JPH08182351A JP6318150A JP31815094A JPH08182351A JP H08182351 A JPH08182351 A JP H08182351A JP 6318150 A JP6318150 A JP 6318150A JP 31815094 A JP31815094 A JP 31815094A JP H08182351 A JPH08182351 A JP H08182351A
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JP
Japan
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elastic body
ultrasonic actuator
actuator according
ultrasonic
conversion element
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Application number
JP6318150A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiro Tomikawa
義郎 富川
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Priority to US08/574,928 priority patent/US6072266A/en
Priority to EP95309345A priority patent/EP0718899A3/en
Publication of JPH08182351A publication Critical patent/JPH08182351A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide an ultrasonic actuator which can one-or two-dimensionally move in a plane and can be easily incorporated in a cylindrical part. CONSTITUTION: An ultrasonic actuator is provided with an elastic body 11 composed of a hollow discoid elastic material, piezoelectric elements 21 and 22 which are joined to the elastic body 11, are excited by driving signals A and B, cause the elastic body 11 to generate expanding/contracting vibrations and flexural vibrations so that a prescribed part of the elastic body 11 can make elliptical motions, driving power fetching member 31 and 32 provided at prescribed parts of the elastic body 11, etc.

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、超音波アクチュエータ
に関し、特に、伸縮振動と屈曲振動の縮退を利用した超
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, and more particularly to an ultrasonic actuator utilizing contraction of stretching vibration and bending vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の超音波アクチュエータ
は、電気機械変換素子の励振により、円環状の弾性体に
進行性振動波を発生し、その弾性体に加圧接触している
移動子(ロータ)を駆動するようにしていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic actuator of this type generates a progressive vibration wave in an annular elastic body by exciting an electromechanical conversion element, and a moving element which is in pressure contact with the elastic body ( Drive the rotor).

【0003】一方、リニア型の超音波アクチュエータ
は、棒状弾性体の一方の端部に加振用の電気機械変換素
子を配置し、他方の端部に進行波の反射を吸収する吸振
用の電気機械変換素子を配置して、弾性体の一方から他
方に向かう進行波を発生させ、その弾性体に加圧接触し
ている移動体を駆動するようにしていた。
On the other hand, in a linear ultrasonic actuator, an electromechanical conversion element for vibration is arranged at one end of a rod-shaped elastic body, and an electric vibration absorber for absorbing reflection of traveling waves is arranged at the other end. The mechanical conversion element is arranged to generate a traveling wave from one of the elastic bodies to the other and drive the moving body that is in pressure contact with the elastic body.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前者のアクチュエータ
は、レンズ鏡筒に組み込まれ、移動体の回転により、A
Fレンズを駆動する用途に用いられている。一方、撮影
光学系の一部を光軸とほぼ直交する面内で移動して、像
振れを補正する像振れ補正装置が提案されているが、前
者のアクチュエータでは、駆動方向が異なるので適用で
きない。後者のアクチュエータでは、円筒形のレンズ鏡
筒には組み込み難いうえ、光軸に垂直な面のX方向、Y
方向の2方向に駆動する場合には、装置が大型化すると
いう問題があった。また、従来の高速低トルクを特徴と
する電磁モータを利用する場合には、出力トルクをかせ
ぐために、通常ギア列が必要となり、さらに、駆動対象
物を平面内で2方向に移動させるときには、各々の方向
に駆動対象物を移動させるために、独立したもう1組の
電磁モータとギア列が必要となる。このために、装置が
大型化し、重量が増すうえ、ギア列により応答性が低下
したり、騒音が発生するなどの問題があった。
The former actuator is incorporated in the lens barrel and is rotated by the moving body to
It is used to drive the F lens. On the other hand, an image blur correction device has been proposed in which a part of the photographing optical system is moved in a plane substantially orthogonal to the optical axis to correct the image blur, but the former actuator cannot be applied because the driving direction is different. . In the latter actuator, it is difficult to incorporate in the cylindrical lens barrel, and in the X direction of the plane perpendicular to the optical axis, the Y direction.
In the case of driving in two directions, there is a problem that the device becomes large. Further, in the case of utilizing the conventional electromagnetic motor characterized by high speed and low torque, a gear train is usually required in order to obtain the output torque. Furthermore, when moving the driven object in two directions in a plane, In order to move the driven object in the direction of, another independent set of electromagnetic motor and gear train is required. For this reason, there have been problems that the device becomes large in size and weight, the responsiveness is lowered due to the gear train, and noise is generated.

【0005】本発明の目的は、平面内を1次元又は2次
元に移動可能であって、円筒形状の部分にも組み込みや
すい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 which can move in a plane in one dimension or two dimensions and can be easily incorporated into a cylindrical portion.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、中空円板型をした弾性材料から
なる弾性体と、前記弾性体に接合されており、駆動信号
により励振され、前記弾性体に伸縮振動と屈曲振動とを
発生し、その縮退により前記弾性体の所定部分に楕円運
動を発生する電気機械変換素子とを含むようにしてあ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is such that an elastic body made of an elastic material in the shape of a hollow disk is joined to the elastic body, and is driven by a drive signal. The electromechanical conversion element is excited to generate stretching vibration and bending vibration in the elastic body, and generate an elliptical motion in a predetermined portion of the elastic body due to its contraction.

【0007】請求項2の発明は、請求項1に記載の超音
波アクチュエータにおいて、前記弾性体は、前記伸縮振
動と前記屈曲振動の共振周波数がほぼ一致するように、
その外径と内径との比が調整されることを特徴としてい
る。
According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic actuator according to the first aspect, the elastic body has the resonance frequencies of the stretching vibration and the bending vibration substantially equal to each other.
The feature is that the ratio of the outer diameter to the inner diameter is adjusted.

【0008】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
に記載の超音波アクチュエータにおいて、前記弾性体の
前記所定部分に駆動力取出部材を備えたことを特徴とし
ている。請求項4の発明は、請求項3に記載の超音波ア
クチュエータにおいて、前記駆動力取出部材は、相対移
動部材との接触部が曲面体であることを特徴とする。
The invention of claim 3 relates to claim 1 or claim 2.
The ultrasonic actuator according to the aspect 1, is characterized in that a driving force extracting member is provided at the predetermined portion of the elastic body. According to a fourth aspect of the invention, in the ultrasonic actuator according to the third aspect, the contact portion of the driving force extracting member with the relative moving member is a curved body.

【0009】請求項5の発明は、請求項3又は請求項4
に記載の超音波アクチュエータにおいて、前記駆動力取
出部材は、前記電気機械変換素子の表面に絶縁部材を介
して接合されることを特徴としている。
The invention of claim 5 is claim 3 or claim 4.
In the ultrasonic actuator according to the aspect 1, the driving force extracting member is joined to the surface of the electromechanical conversion element via an insulating member.

【0010】請求項6の発明は、請求項1〜請求項5の
いずれか1項に記載の超音波アクチュエータにおいて、
前記弾性体は、1次の屈曲振動又は2次の屈曲振動が発
生することを特徴としている。
The invention according to claim 6 is the ultrasonic actuator according to any one of claims 1 to 5, wherein:
The elastic body is characterized in that primary bending vibration or secondary bending vibration is generated.

【0011】請求項7の発明は、請求項1〜請求項6の
いずれか1項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、前記弾性体の一方の面に複数
個に分割して配置されており、第1の方向用と第2の方
向用とにグループ化して使用することを特徴としてい
る。
According to a seventh aspect of the invention, there is provided the ultrasonic actuator according to any one of the first to sixth aspects,
The electromechanical conversion element is arranged in a plurality of pieces on one surface of the elastic body, and is used by being grouped into a first direction and a second direction.

【0012】請求項8の発明は、請求項1〜請求項6の
いずれか1項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、第1の方向用と第2の方向用
が前記弾性体の両面に別々に設けられていることを特徴
としている。
The invention of claim 8 is the ultrasonic actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein:
The electromechanical conversion element is characterized in that the one for the first direction and the one for the second direction are separately provided on both surfaces of the elastic body.

【0013】請求項9の発明は、請求項1〜請求項6の
いずれか1項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、第1の方向用と第2の方向用
が前記弾性体の一方の面に積層されていることを特徴と
している。
The invention of claim 9 is the ultrasonic actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein:
The electromechanical conversion element is characterized in that the one for the first direction and the one for the second direction are laminated on one surface of the elastic body.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、電気機械変換素子の励振によ
って、中空円板型の弾性体に伸縮振動と屈曲振動とを発
生し、その縮退により、弾性体の所定部分に楕円運動を
発生するので、面方向への移動が可能となる。
According to the present invention, when the electromechanical conversion element is excited, stretching and bending vibrations are generated in the hollow disk type elastic body, and due to the contraction, an elliptical motion is generated in a predetermined portion of the elastic body. Therefore, it becomes possible to move in the plane direction.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

(第1の実施例)以下、図面等を参照して、実施例につ
いて、さらに詳しくに説明する。図1〜図5は、本発明
による超音波アクチュエータの第1の実施例を示した図
であって、図1は全体の構成を示す模式図、図2は、弾
性体と圧電素子を示す斜視図、図3は、弾性体を説明す
る線図、図4は、駆動力取出部材を説明する図、図5
は、動作を説明する線図である。この超音波アクチュエ
ータは、弾性体11と、弾性体11の上面に接合された
2枚の圧電素子(電気機械変換素子)21、22と、弾
性体11の下面に形成された4個の駆動力取出部材31
〜34等から構成されている。
(First Embodiment) Hereinafter, the embodiments will be described in more detail with reference to the drawings. 1 to 5 are views showing a first embodiment of an ultrasonic actuator according to the present invention, FIG. 1 is a schematic view showing the entire structure, and FIG. 2 is a perspective view showing an elastic body and a piezoelectric element. FIG. 3 is a diagram illustrating an elastic body, FIG. 4 is a diagram illustrating a driving force extracting member, and FIG.
[Fig. 6] is a diagram for explaining the operation. This ultrasonic actuator includes an elastic body 11, two piezoelectric elements (electromechanical conversion elements) 21 and 22 joined to the upper surface of the elastic body 11, and four driving forces formed on the lower surface of the elastic body 11. Extracting member 31
.., etc.

【0016】弾性体11は、図2に示すように、中空円
板型の弾性部材であって、金属又はプラスチックなどに
よって作製されている。この弾性体11は、図3によっ
て説明するように、中空円板の寸法を設定することによ
り、伸縮振動(R1モード:面方向への広がり振動)
と、2次の屈曲振動(B21モード)を一致させることが
できる。この実施例では、中空円板の内側の孔を径を調
整することによって実現している。
As shown in FIG. 2, the elastic body 11 is a hollow disk type elastic member and is made of metal or plastic. As described with reference to FIG. 3, the elastic body 11 expands and contracts (R1 mode: spreading vibration in the surface direction) by setting the dimensions of the hollow disk.
And the second bending vibration (B 21 mode) can be matched. In this embodiment, the holes inside the hollow disk are realized by adjusting the diameter.

【0017】図3の横軸は、中空円板の外径2aと内径
2b(図1参照)の比y=b/aを示しており、0の位
置では孔が開いておらず、1に近づくに従って孔が大き
くなっていく。また、縦軸は、B21モードの共振周波数
ω21に対するR1モードの共振周波数ω00の比、すなわ
ち、ω21/ω00={α21 2 /[2.05・
(3)1/3 ]}・(h/2a)を示している。
The horizontal axis of FIG. 3 shows the ratio y = b / a of the outer diameter 2a and the inner diameter 2b (see FIG. 1) of the hollow disk. The holes get bigger as you get closer. The vertical axis represents the ratio of the resonance frequency ω 00 of the R1 mode to the resonance frequency ω 21 of the B 21 mode, that is, ω 21 / ω 00 = {α 21 2 /[2.05·
(3) 1/3 ]} · (h / 2a).

【0018】ここで、図3の曲線(A)は、R1モード
を示しており、曲線(B)、(C)、(D)は、B21
ードの場合であって、h(円板の厚み)/2aの値を、
3/40,2.5/40,2/40と異ならせたもので
ある。図3から明らかなように、厚みh=2.5mm,
外径2a=40mmの場合に、y=0.6付近で縮退が
可能である。この実施例では、R1モードとB21モード
(2次の屈曲モード)とを縮退させる例で説明し、R1
−B21モードのときの節11aが図1(A)又は図4
(A)に示されている。
Here, the curve (A) in FIG. 3 shows the R1 mode, and the curves (B), (C), and (D) show the case of the B 21 mode, and h (of the disc) Thickness) / 2a,
It is different from 3/40, 2.5 / 40, and 2/40. As is clear from FIG. 3, the thickness h = 2.5 mm,
When the outer diameter 2a = 40 mm, degeneration is possible near y = 0.6. In this embodiment, an example in which the R1 mode and the B 21 mode (second-order bending mode) are degenerated will be described.
The node 11a in the −B 21 mode is shown in FIG.
It is shown in (A).

【0019】圧電素子21,22は、図2に示すよう
に、半中空円板型をしており、PZT等により作製され
ている。圧電素子21,22は、図1(A),(C)の
ように分極されており、2相の入力電圧A,Bが印加さ
れる。
As shown in FIG. 2, the piezoelectric elements 21 and 22 have a semi-hollow disk shape and are made of PZT or the like. The piezoelectric elements 21 and 22 are polarized as shown in FIGS. 1A and 1C, and two-phase input voltages A and B are applied.

【0020】駆動力取出部材31〜34は、弾性体1の
屈曲振動と伸縮振動の合成振動により発生する楕円運動
を取り出す部分であり、固定部材51(相対移動部材)
と接触しながら相対移動する。駆動力取出部材31〜3
4は、図1(A)に示すように、弾性体1の下面であっ
て、その外縁部の4カ所に90度毎に設けられている。
駆動力取出部材31〜34は、耐摩耗性を向上させるた
めに、窒化硅素などの球体を取り付けている。これらの
駆動力取出部材31〜34は、駆動力を効率よく取り出
すために、縦振動の節となる位置を避けて設けることが
よく、図4に示す駆動力取出部材31,31−1,31
−2のように、屈曲振動モードにより生ずる、移動平面
に対して略垂直方向の上下振動の腹の位置にあることが
好ましい。
The driving force extracting members 31 to 34 are portions for extracting an elliptic motion generated by a combined vibration of the elastic body 1 including bending vibration and stretching vibration, and are fixed members 51 (relative moving members).
Move relative to it while touching. Driving force extracting members 31 to 3
As shown in FIG. 1 (A), 4 is the lower surface of the elastic body 1 and is provided at four positions on the outer edge portion thereof at intervals of 90 degrees.
The driving force extracting members 31 to 34 are attached with spherical bodies such as silicon nitride in order to improve wear resistance. In order to efficiently take out the driving force, these driving force taking-out members 31 to 34 are preferably provided avoiding the positions of the nodes of the longitudinal vibration, and the driving force taking-out members 31, 31-1, 31 shown in FIG.
-2, it is preferable to be at the antinode position of the vertical vibration generated in the bending vibration mode in a direction substantially perpendicular to the moving plane.

【0021】この超音波アクチュエータは、図1(C)
に示すように、2つの圧電素子21,22に高周波電圧
A,Bを印加することによって、屈曲振動と伸縮振動と
の複合振動を起こし、これにより駆動力取出部材31,
32の先端に楕円運動を発生させ、駆動力を発生させる
構成になっている。ここで、Gはグランドである。ま
た、2つの圧電素子21,22は、互いに極性が同一方
向になるように分極され、高周波電圧A,Bは、π/2
の時間的位相差を有している。なお、2つの圧電素子2
1,22の分極は互いに逆方向であってもよい(図6参
照)。
This ultrasonic actuator is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, by applying high frequency voltages A and B to the two piezoelectric elements 21 and 22, a composite vibration of bending vibration and stretching vibration is caused, whereby the driving force extracting member 31,
An elliptic motion is generated at the tip of 32 to generate a driving force. Here, G is the ground. The two piezoelectric elements 21 and 22 are polarized so that the polarities thereof are in the same direction, and the high frequency voltages A and B are π / 2.
Has a temporal phase difference of. The two piezoelectric elements 2
The polarizations of 1 and 22 may be opposite to each other (see FIG. 6).

【0022】発振器41は、図1(B)に示すように、
高周波信号を発振するためのものであり、その出力は分
岐して、一方は、移相器42によってπ/2の時間的位
相差のある信号に変換したのちに、増幅器43に接続さ
れ、他方は、増幅器44に直接接続されている。増幅器
43、44の出力は、それぞれ圧電素子21,22に高
周波電圧A,Bとして接続されている。
The oscillator 41, as shown in FIG.
It is for oscillating a high frequency signal, and its output is branched, one of which is converted into a signal having a time phase difference of π / 2 by a phase shifter 42, and then connected to an amplifier 43, and the other one. Are directly connected to the amplifier 44. The outputs of the amplifiers 43 and 44 are connected to the piezoelectric elements 21 and 22 as high frequency voltages A and B, respectively.

【0023】図5(A)は、この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t
1〜t9で示している。図5(A)の横軸は、高周波電
圧の実効値を示している。図5(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〜t9)を
示している。図5(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
る伸縮振動の時間的変化(t1〜t9)を示している。
図5(D)は、超音波アクチュエータの駆動力取出部材
31、32に発生する楕円運動の時間的変化(t1〜t
9)を示している。
FIG. 5A shows the change over time of the two-phase high-frequency voltages A and B input to this ultrasonic actuator.
1 to t9. The horizontal axis of FIG. 5A indicates the effective value of the high frequency voltage. FIG. 5B shows how the cross section of the ultrasonic actuator is deformed, and shows a temporal change (t1 to t9) of bending vibration generated in the ultrasonic actuator. FIG. 5C shows how the cross section of the ultrasonic actuator is deformed, and shows the temporal change (t1 to t9) of the stretching vibration generated in the ultrasonic actuator.
FIG. 5D shows a temporal change (t1 to t) of the elliptic motion generated in the driving force extracting members 31 and 32 of the ultrasonic actuator.
9) is shown.

【0024】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5(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5(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5(C)に示す
ように、高周波電圧A,Bによる伸縮振動は伸張する方
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
5(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. 5A, 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. 5B, the bending movements 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. 5C, the stretching vibration due to the high frequency voltages A and B is generated in the stretching 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. 5D, 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.

【0025】時間t2において、図5(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5(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が負方向に振幅し、質
点Z1が正方向に振幅する。また、図5(C)に示すよ
うに、高周波電圧Aによる伸縮振動が発生し、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5(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のときよりも左回りに移動する。
At time t2, as shown in FIG. 5 (A), the high frequency voltage B becomes zero and the high frequency voltage A generates a positive voltage. As shown in FIG. 5 (B), a bending motion is generated by the high frequency voltage A, the mass point Y1 oscillates in the negative direction, and the mass point Z1 oscillates in the positive direction. Further, as shown in FIG. 5C, the stretching vibration due to the high frequency voltage A is generated, and the mass point Y2
And the mass point Z2 shrink more than at time t1. as a result,
As shown in FIG. 5D, the both vibrations are combined, and the mass points Y and Z move counterclockwise as compared with the case of the time t1.

【0026】時間t3において、図5(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5(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のときよりも負方向に増
幅され、最大の負の振幅値を示す。質点Z1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。また、図5(C)に示すように、高周波電圧A及び
Bによる伸縮振動が互いに打ち消しあい、質点Y2とZ
2とが元の位置に戻る。その結果、図5(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
のときよりも左回りに移動する。
At time t3, as shown in FIG. 5A, 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. 5 (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 negative direction more than at the time t2, showing the maximum negative amplitude value. Mass point Z1 is time t2
It is amplified in the positive direction more than when, and shows the maximum positive amplitude value. Further, as shown in FIG. 5C, the stretching vibrations due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the mass points Y2 and Z
2 and return to their original positions. As a result, as shown in FIG. 5 (D), both vibrations described above are combined, and the mass points Y and Z are time t2.
Move counterclockwise than when.

【0027】時間t4において、図5(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5(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5(C)に示すように、高周波電圧
Bによる伸縮振動が発生し、質点Y2とZ2が収縮す
る。その結果、図5(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のときよりも左回り
に移動する。
At time t4, the high frequency voltage A becomes zero and the high frequency voltage B generates a negative voltage as shown in FIG. 5 (A). As shown in FIG. 5 (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. 5 (C), stretching vibration due to the high frequency voltage B occurs, and the mass points Y2 and Z2 contract. As a result, as shown in FIG. 5 (D), both of the above vibrations are combined, and the mass points Y and Z move counterclockwise as compared with the time point t3.

【0028】時間t5において、図5(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5(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5
(C)に示すように、高周波電圧A,Bによる伸縮振動
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5(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のときよりも左回りに移
動する。
At time t5, as shown in FIG. 5 (A), the high frequency voltage A generates a negative voltage, and the high frequency voltage B similarly generates the same negative voltage. As shown in FIG. 5B, the bending movements 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 stretching 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. 5 (D), both vibrations are combined, and the mass points Y and Z move counterclockwise as compared with the time point t4.

【0029】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伸縮振動が発生し、そ
の結果、図5(D)に示すように、質点Y及び質点Zが
左回りに移動し、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、駆動力取出部材31,3
2との先端に楕円運動を発生させ、駆動力を発生させ
る。従って、駆動力取出部材31,32の先端を固定部
51に加圧すると、弾性体11は、固定部51に対して
自走する。
As the time t6 to t9 changes,
Bending vibrations and stretching vibrations are generated in the same manner as the above-mentioned principle, and as a result, as shown in FIG. 5D, the mass points Y and Z move counterclockwise to make an elliptic motion. Based on the above principle,
This ultrasonic actuator includes driving force extracting members 31, 3
An elliptical motion is generated at the tip of 2 and a driving force is generated. Therefore, when the tips of the driving force extracting members 31 and 32 are pressed against the fixed portion 51, the elastic body 11 is self-propelled with respect to the fixed portion 51.

【0030】図6は、第1の実施例に係る超音波アクチ
ュエータの圧電素子の変形例を示す斜視図である。圧電
素子21,22は、図2に示すように、同一方向(上方
向)に分極しているが、図6の例では、圧電素子21は
上方向であり、圧電素子22−1は下方向というように
分極方向が異なる。この場合に、図6の圧電素子22−
1は、図2の圧電素子22と符号を反転させた駆動信号
を印加すればよい。
FIG. 6 is a perspective view showing a modification of the piezoelectric element of the ultrasonic actuator according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the piezoelectric elements 21 and 22 are polarized in the same direction (upward), but in the example of FIG. 6, the piezoelectric element 21 is upward and the piezoelectric element 22-1 is downward. The polarization directions are different. In this case, the piezoelectric element 22- of FIG.
1 may apply a drive signal whose sign is inverted from that of the piezoelectric element 22 of FIG.

【0031】(第2の実施例)図7〜図9は、本発明に
よる超音波アクチュエータの第2の実施例を示した図で
あって、図7は全体の構成を示す模式図、図8は、圧電
素子を示す斜視図、図9は、圧電素子の変形例を示す斜
視図である。なお、以下に説明する各実施例では、前述
した第1の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、重複する説明を適宜省略する。第2実
施例では、圧電素子20は、1枚の圧電材料に2枚の電
極板20a,20bを分けて貼付したものである。この
ようにすれば、2つの圧電素子の位置決めなどをしなく
てもよく、製造が容易になる。つまり、圧電素子の接着
位置決めが容易であるので、弾性体11と圧電素子20
の接着精度が向上し、圧電素子の貼り付け位置のずれに
より発生する励振ムラが低減され、また、移動方向のち
がいによる左右差(+x,−x方向の移動速度の差)も
低減される。また、図9の変形例は、2つの電極板20
a,20bの部分に対して、圧電材料の分極方向を異な
らせたものである。
(Second Embodiment) FIGS. 7 to 9 are views showing a second embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention, and FIG. 7 is a schematic view showing the entire structure, and FIG. 9 is a perspective view showing a piezoelectric element, and FIG. 9 is a perspective view showing a modified example of the piezoelectric element. In each of the embodiments described below, the parts having the same functions as those of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be appropriately omitted. In the second embodiment, the piezoelectric element 20 is formed by sticking two electrode plates 20a and 20b separately to one piezoelectric material. By doing so, it is not necessary to position the two piezoelectric elements, and the manufacturing becomes easy. That is, since the bonding and positioning of the piezoelectric element is easy, the elastic body 11 and the piezoelectric element 20 can be easily positioned.
The accuracy of adhesion is improved, the excitation unevenness caused by the displacement of the attachment position of the piezoelectric element is reduced, and the left-right difference (difference in the moving speed in the + x and -x directions) due to the difference in the moving direction is also reduced. In addition, the modification of FIG. 9 has two electrode plates 20.
The polarization direction of the piezoelectric material is different from that of the portions a and 20b.

【0032】(第3の実施例)図10〜図13は、本発
明による超音波アクチュエータの第3の実施例を示した
図であって、図10は全体の構成を示す模式図、図11
は、圧電素子を示す斜視図、図12は、圧電素子の配置
を示す図、図13は、圧電素子の変形例を示す斜視図で
ある。第1及び第2の実施例は、1次元(X方向)のみ
移動できる構造であったが、第3の実施例は、2次元
(X方向及びY方向)の移動ができるようにしたもので
ある。
(Third Embodiment) FIGS. 10 to 13 are views showing a third embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention, and FIG. 10 is a schematic view showing the entire structure, and FIG.
Is a perspective view showing the piezoelectric element, FIG. 12 is a view showing the arrangement of the piezoelectric element, and FIG. 13 is a perspective view showing a modified example of the piezoelectric element. The first and second embodiments have a structure capable of moving only in one dimension (X direction), but the third embodiment has a structure capable of moving in two dimensions (X direction and Y direction). is there.

【0033】圧電素子23は、圧電材料が1方向[図1
0(B)参照]に分力されており、図11、図12に示
すように、4つの電極板23a,23b,23c,23
dに分割されている。また、駆動回路は、図10(A)
に示すように、発振器41からの高周波信号が分岐し
て、一方は、X方向用移相器42X,Y方向用移相器4
2Yによって時間的にπ/2だけ移相された後に、X方
向用の増幅器43X,Y方向用の増幅器43Yに接続さ
れ、他方は、X方向用の増幅器44X,Y方向用の増幅
器44Yに直接接続されている。各増幅器43X,43
Y,44X,44Yは、切換スイッチ45を介して、圧
電素子の各電極板23a,23b,23c,23dに接
続されている。
The piezoelectric element 23 has a piezoelectric material in one direction [see FIG.
0 (B)], and as shown in FIGS. 11 and 12, the four electrode plates 23a, 23b, 23c, 23
It is divided into d. In addition, the driver circuit is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the high frequency signal from the oscillator 41 is branched, and one of them is connected to the X-direction phase shifter 42X and the Y-direction phase shifter 4.
After being phase-shifted by π / 2 by 2Y, the X-direction amplifier 43X and the Y-direction amplifier 43Y are connected to each other, and the other is directly connected to the X-direction amplifier 44X and the Y-direction amplifier 44Y. It is connected. Each amplifier 43X, 43
Y, 44X and 44Y are connected to the respective electrode plates 23a, 23b, 23c and 23d of the piezoelectric element via the changeover switch 45.

【0034】切換スイッチ45は、接点が全てX側(図
10の破線の状態)に切り換わっているときに、増幅器
43Xの出力は、電極板23a,23bに接続され、増
幅器44Xの出力は、電極板23c,23dに接続され
る。したがって、左側の電極板23a,23bがグルー
プ化され、右側の電極板23c,23dがグループ化さ
れるので、図7の場合と同様になり、X方向への移動が
可能となる。同様にして、切換スイッチ45は、接点が
全てY側(図10の実線の状態)に切り換わっていると
きに、増幅器43Yの出力は、電極板23a,23cに
接続され、増幅器44Yの出力は、電極板23b,23
dに接続される。したがって、上側の電極板23a,2
3cがグループ化され、下側の電極板23b,23dが
グループ化されるので、図7を90°回転した状態とな
り、Y方向への移動が可能となる。
In the changeover switch 45, when all the contacts are switched to the X side (the state of the broken line in FIG. 10), the output of the amplifier 43X is connected to the electrode plates 23a and 23b, and the output of the amplifier 44X is It is connected to the electrode plates 23c and 23d. Therefore, since the left electrode plates 23a and 23b are grouped and the right electrode plates 23c and 23d are grouped, it becomes possible to move in the X direction as in the case of FIG. Similarly, in the changeover switch 45, when all the contacts are switched to the Y side (state of the solid line in FIG. 10), the output of the amplifier 43Y is connected to the electrode plates 23a and 23c, and the output of the amplifier 44Y is , Electrode plates 23b, 23
connected to d. Therefore, the upper electrode plates 23a, 2
Since 3c is grouped and the lower electrode plates 23b and 23d are grouped, the state shown in FIG. 7 is rotated by 90 °, and movement in the Y direction is possible.

【0035】また、特に、本実施例では、駆動力取出部
材31〜34は、X方向及びY方向の2方向に対して均
等な駆動力が得られるように、その形状が球状や楕円体
などの曲面体の一部であることが好ましい。
Further, in particular, in this embodiment, the driving force extracting members 31 to 34 have a spherical shape or an ellipsoidal shape so that a uniform driving force can be obtained in the two directions of the X direction and the Y direction. It is preferably a part of the curved body.

【0036】第3の実施例の場合にも、圧電素子の接着
位置決めが容易となるので、第2の実施例と同様に、励
振むらが低減されるうえ、移動方向のちがいによる左右
差(+x,−x方向、+y,−y方向の移動速度の差)
も低減される。図13の変形例は、圧電素子23をそれ
ぞれ4つの圧電素子23−1,23−2,23−3,2
3−4に分割したものである。
Also in the case of the third embodiment, since the bonding and positioning of the piezoelectric element is facilitated, the excitation unevenness is reduced and the left-right difference (+ x) due to the difference in the moving direction is the same as in the second embodiment. , -X direction, + y, -y direction moving speed difference)
Is also reduced. In the modification of FIG. 13, the piezoelectric element 23 has four piezoelectric elements 23-1, 23-2, 23-3, 2 respectively.
It is divided into 3-4.

【0037】(第4の実施例)図14〜図17は、本発
明による超音波アクチュエータの第4の実施例を示した
図であって、図14は全体の構成を示す模式図、図15
は、圧電素子を示す斜視図、図16,図17は、それぞ
れ駆動力取出部材の配置を示す図である。第3の実施例
は、2次元(X方向及びY方向)の移動ができるよう
に、4分割した圧電素子をX方向用とY方向用にグルー
プ化する切り換えを行ったが、第4の実施例は、弾性体
11の両面にX方向用とY方向用の圧電素子を別々に設
けたものである。
(Fourth Embodiment) FIGS. 14 to 17 are views showing a fourth embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention, and FIG. 14 is a schematic view showing the entire structure, and FIG.
FIG. 16 is a perspective view showing a piezoelectric element, and FIGS. 16 and 17 are views showing the arrangement of driving force extracting members, respectively. In the third embodiment, switching is performed by grouping the four-divided piezoelectric elements into groups for the X direction and the Y direction so that the piezoelectric elements can be moved two-dimensionally (X direction and Y direction). In the example, the elastic body 11 is provided with piezoelectric elements for the X direction and for the Y direction separately on both surfaces.

【0038】図15に示すように、X方向用の圧電素子
24−1,24−2は、弾性体11の上面に配置されて
おり、Y方向用の圧電素子25−1,25−2は、弾性
体11の下面に配置されている。
As shown in FIG. 15, the piezoelectric elements 24-1 and 24-2 for the X direction are arranged on the upper surface of the elastic body 11, and the piezoelectric elements 25-1 and 25-2 for the Y direction are arranged. , Is disposed on the lower surface of the elastic body 11.

【0039】また、駆動回路は、図14に示すように、
発振器41からの高周波信号が切換スイッチ46を介し
て、X方向用の駆動回路(移相器42X,増幅器43
X,44X)及びY方向用の駆動回路(移相器42Y,
増幅器43Y,44Y)に接続されている。各増幅器4
3X,43Y,44X,44Yは、切換スイッチ46を
介して、各圧電素子24−1,24−2,24−3,2
4−4に接続されている。
The drive circuit, as shown in FIG.
A high-frequency signal from the oscillator 41 is passed through the changeover switch 46 to drive the X-direction drive circuit (phase shifter 42X, amplifier 43).
X, 44X) and a drive circuit for the Y direction (phase shifter 42Y,
It is connected to the amplifiers 43Y and 44Y). Each amplifier 4
3X, 43Y, 44X, 44Y are connected to the respective piezoelectric elements 24-1, 24-2, 24-3, 2 via the changeover switch 46.
It is connected to 4-4.

【0040】切換スイッチ46は、接点がX側(図14
の破線の状態)に切り換わっているときに、増幅器43
Xの出力は、圧電素子24−1に接続され、増幅器44
Xの出力は、圧電素子24−2に接続されるので、X方
向への移動が可能となる。
The changeover switch 46 has a contact on the X side (see FIG. 14).
(State of the broken line of), the amplifier 43
The output of X is connected to the piezoelectric element 24-1, and the amplifier 44
Since the output of X is connected to the piezoelectric element 24-2, it can be moved in the X direction.

【0041】切換スイッチ46は、接点がY側(図14
の実線の状態)に切り換わっているときに、増幅器43
Yの出力は、圧電素子25−1に接続され、増幅器44
Yの出力は、圧電素子25−2に接続されるので、Y方
向への移動が可能となる。
The contact of the changeover switch 46 is on the Y side (see FIG. 14).
(Solid line state of), the amplifier 43
The output of Y is connected to the piezoelectric element 25-1 and the amplifier 44
Since the Y output is connected to the piezoelectric element 25-2, it can be moved in the Y direction.

【0042】この実施例では、圧電素子25が弾性体1
1の下面にも設けられているので、駆動力取出32は、
2つの圧電素子25−1,25−2を跨る位置に配置さ
れることになるために、図16に示すように、ファイン
セラミックスなどの絶縁材料からなる取付部材35を介
して取り付けるようにしている。また、図17(A)
(B)に示すように、圧電素子24、25を取付部材3
5の幅だけ小さい半径にしたり、図17(C)に示すよ
うに、圧電素子25−1,25−2の間隔を駆動力取出
部材32の大きさよりも広くして、弾性体11に直接取
り付けるようにしてもよい。さらに、図17(D)に示
すように、弾性体11の外側に取付部材36を張り出し
て、その取付部材36に駆動力取出部材31〜14を取
り付けるようにしてもよい。
In this embodiment, the piezoelectric element 25 is the elastic body 1.
Since it is also provided on the lower surface of 1, the driving force output 32 is
Since it is arranged at a position straddling the two piezoelectric elements 25-1 and 25-2, as shown in FIG. 16, it is mounted via a mounting member 35 made of an insulating material such as fine ceramics. . In addition, FIG.
As shown in (B), the piezoelectric elements 24 and 25 are attached to the mounting member 3
It is attached directly to the elastic body 11 by making the radius smaller by the width of 5, or by making the interval between the piezoelectric elements 25-1 and 25-2 wider than the size of the driving force extracting member 32, as shown in FIG. 17 (C). You may do it. Further, as shown in FIG. 17D, the mounting member 36 may be extended to the outside of the elastic body 11 and the driving force extracting members 31 to 14 may be mounted to the mounting member 36.

【0043】第4の実施例では、複数の圧電素子を使用
するので、分極(ポーリング)状態が等しいものを選別
して、全体として、セクタ毎のムラが少ない構成の圧電
素子群とすることができる利点がある。なお、第1の実
施例の図6や第3の実施例の図13なども同様である。
In the fourth embodiment, a plurality of piezoelectric elements are used. Therefore, piezoelectric elements having the same polarization (poling) state can be selected to form a piezoelectric element group having less unevenness in each sector as a whole. There are advantages. The same applies to FIG. 6 of the first embodiment and FIG. 13 of the third embodiment.

【0044】(第5の実施例)図18,図19は、本発
明による超音波アクチュエータの第5の実施例を示した
図であって、図18は、圧電素子の配置を示す展開斜視
図、図19は、図18の部分拡大図である。第4の実施
例は、弾性体11の両面にX方向用とY方向用の圧電素
子を別々設けたが、第5の実施例では、弾性体11の上
面にX方向用とY方向用の圧電素子を重ねて配置したも
のである。
(Fifth Embodiment) FIGS. 18 and 19 are views showing a fifth embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention. FIG. 18 is a developed perspective view showing the arrangement of piezoelectric elements. 19 is a partially enlarged view of FIG. 18. In the fourth embodiment, the X-direction piezoelectric element and the Y-direction piezoelectric element are separately provided on both sides of the elastic body 11, but in the fifth embodiment, the X-direction and Y-direction piezoelectric elements are provided on the upper surface of the elastic body 11. The piezoelectric elements are arranged one above the other.

【0045】Y方向用の圧電素子27は、弾性体11の
上面に接合されており、銅板などの電極板28YA,2
8YBを挟んで、圧電材料27A−1,27B−1と圧
電材料27A−2,27B−2とが積層されている。ま
た、X方向用の圧電素子26は、Y方向用の圧電素子2
7の上に電極板28−1を介して接合されており、電極
板28XA,28XBを挟んで、圧電材料26A−1,
26B−1と圧電材料26A−2,26B−2とが積層
され、さらに、その上面に電極板28−2が接合されて
いる。各圧電材料の分極方向は、図19の通りであり、
電極板28XA,28XB及び電極板28YA,28Y
Bは、それぞれX方向用入力及びY方向用入力が接続さ
れており、電極板28−1,28−2及び弾性体11
は、グランドに接続されている。第5の実施例によれ
ば、圧電材料の枚数が多くなるので、大きな駆動力を得
られる利点がある。
The piezoelectric element 27 for the Y direction is bonded to the upper surface of the elastic body 11 and is an electrode plate 28YA, 2 such as a copper plate.
Piezoelectric materials 27A-1 and 27B-1 and piezoelectric materials 27A-2 and 27B-2 are laminated with 8YB sandwiched therebetween. The piezoelectric element 26 for the X direction is the piezoelectric element 2 for the Y direction.
7 is bonded via the electrode plate 28-1 to the piezoelectric material 26A-1, and the electrode plates 28XA and 28XB are sandwiched therebetween.
26B-1 and the piezoelectric materials 26A-2 and 26B-2 are laminated, and the electrode plate 28-2 is joined to the upper surface thereof. The polarization direction of each piezoelectric material is as shown in FIG.
Electrode plates 28XA, 28XB and electrode plates 28YA, 28Y
B is connected to the X-direction input and the Y-direction input, respectively, and is connected to the electrode plates 28-1 and 28-2 and the elastic body 11.
Is connected to ground. According to the fifth embodiment, since the number of piezoelectric materials increases, there is an advantage that a large driving force can be obtained.

【0046】(第6の実施例)図20は、本発明による
超音波アクチュエータの第6の実施例の全体の構成を示
す模式図である。第6の実施例は、図7に示した第2の
実施例と構成がほぼ同じであるが、第2の実施例がR1
−B21モードであったのに対して、R1−B11モード
(1次の屈曲)の場合を示している。このR1−B11
ードの節11bが図20(A)に示されている。
(Sixth Embodiment) FIG. 20 is a schematic diagram showing the entire structure of a sixth embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention. The sixth embodiment has almost the same structure as the second embodiment shown in FIG. 7, but the second embodiment has R1.
Whereas there was a -B 21 mode shows the case of R1-B 11 mode (first-order bending). Section 11b of the R1-B 11 mode is shown in FIG. 20 (A).

【0047】(第7の実施例)図21は、本発明による
超音波アクチュエータの第7の実施例の全体の構成を示
す模式図である。第7の実施例は、図10に示した第3
の実施例と構成がほぼ同じであるが、第3の実施例がR
1−B21X −B21Y モードであったのに対して、R1−
11X −B11Y (1次の屈曲)の場合を示している。こ
のときの節11bが図21(A)に示されている。第
6、第7の実施例のように、R1−B11、R1−B11X
−B11Y モードではR1−B21、R1−B21X −B21Y
モードの場合と比較して、R1モードとB11モードの振
動が縮退するときの弾性体の寸法が円板が細くて厚くな
る。従って、これらの実施例は、駆動対象物への組込寸
法などの制約により、外径に対して内径を大きくした
い、つまり、中空部をできるだけ大きくしたい場合に、
適している。
(Seventh Embodiment) FIG. 21 is a schematic diagram showing the entire structure of a seventh embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention. The seventh embodiment is similar to the third embodiment shown in FIG.
The configuration is almost the same as that of the third embodiment, but the third embodiment is
1- B21X - B21Y mode, while R1-
The case of B11X - B11Y (first-order bending) is shown. The node 11b at this time is shown in FIG. 6, as in the seventh embodiment, R1-B 11, R1- B 11X
In the -B 11Y mode, R1-B 21 , R1-B 21X -B 21Y
As compared with the case of the mode, the size of the elastic member when the vibration of the R1 mode and B 11 mode is degenerate becomes thicker thin circle plate. Therefore, in these examples, due to constraints such as the dimensions to be incorporated in the object to be driven, when it is desired to increase the inner diameter with respect to the outer diameter, that is, to make the hollow portion as large as possible,
Is suitable.

【0048】(他の実施例)以上説明した実施例に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の範囲内である。例えば、電気機械変換素
子は、圧電素子の例で説明したが、電歪素子、磁歪素子
などであってもよい。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made, and these are also within the scope of the present invention. For example, although the electromechanical conversion element is described as an example of a piezoelectric element, it may be an electrostrictive element, a magnetostrictive element, or the like.

【0049】前記各実施例は、振れ補正レンズを2方向
に駆動する他に、顕微鏡用XYステージ、プロッター用
紙の送り装置などに好適に利用できる。
In addition to driving the shake correction lens in two directions, each of the above-described embodiments can be suitably used for an XY stage for microscopes, a plotter sheet feeding device, and the like.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、電気機械変換素子の励振によって、中空円板型の
弾性体に伸縮振動と屈曲振動とを発生し、その縮退によ
り、弾性体の所定部分に楕円運動を発生するので、面方
向への移動が可能となるので、1次元又は2次元の駆動
が容易であって、しかも、円筒部分などへの組み込みが
容易となる。
As described above in detail, according to the present invention, the vibration of the electromechanical conversion element causes expansion and contraction vibration and bending vibration in the hollow disk type elastic body, and the elastic body is contracted to cause the elastic body. Since an elliptical motion is generated in a predetermined part of the above, it is possible to move in the plane direction, so that one-dimensional or two-dimensional driving is easy, and furthermore, it can be easily incorporated in a cylindrical part or the like.

【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の実
施例の全体の構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a first embodiment of an ultrasonic actuator according to the present invention.

【図2】第1の実施例に係る超音波アクチュエータの弾
性体と圧電素子を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an elastic body and a piezoelectric element of the ultrasonic actuator according to the first embodiment.

【図3】第1の実施例に係る超音波アクチュエータの弾
性体を説明する線図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an elastic body of the ultrasonic actuator according to the first embodiment.

【図4】第1の実施例に係る超音波アクチュエータの駆
動力取出部材を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a driving force extracting member of the ultrasonic actuator according to the first embodiment.

【図5】第1の実施例に係る超音波アクチュエータの動
作を説明する線図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the ultrasonic actuator according to the first embodiment.

【図6】第1の実施例に係る超音波アクチュエータの圧
電素子の変形例を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a modification of the piezoelectric element of the ultrasonic actuator according to the first embodiment.

【図7】本発明による超音波アクチュエータの第2の実
施例の全体の構成を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the overall configuration of a second embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention.

【図8】第2の実施例に係る超音波アクチュエータの圧
電素子を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a piezoelectric element of an ultrasonic actuator according to a second embodiment.

【図9】第2の実施例に係る超音波アクチュエータの圧
電素子の変形例を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a modification of the piezoelectric element of the ultrasonic actuator according to the second embodiment.

【図10】本発明による超音波アクチュエータの第3の
実施例の全体の構成を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the overall configuration of a third embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention.

【図11】第3の実施例に係る超音波アクチュエータの
圧電素子を示す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing a piezoelectric element of an ultrasonic actuator according to a third embodiment.

【図12】第3の実施例に係る超音波アクチュエータの
圧電素子の配置を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an arrangement of piezoelectric elements of an ultrasonic actuator according to a third embodiment.

【図13】第3の実施例に係る超音波アクチュエータの
圧電素子の変形例を示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing a modified example of the piezoelectric element of the ultrasonic actuator according to the third embodiment.

【図14】本発明による超音波アクチュエータの第4の
実施例の全体の構成を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing the overall configuration of a fourth embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention.

【図15】第4の実施例に係る超音波アクチュエータの
圧電素子を示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing a piezoelectric element of an ultrasonic actuator according to a fourth embodiment.

【図16】第4の実施例に係る超音波アクチュエータの
駆動力取出部材の配置を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing an arrangement of driving force extracting members of an ultrasonic actuator according to a fourth embodiment.

【図17】第4の実施例に係る超音波アクチュエータの
駆動力取出部材の配置を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an arrangement of driving force extraction members of an ultrasonic actuator according to a fourth embodiment.

【図18】本発明による超音波アクチュエータの第5の
実施例の圧電素子の配置を示す展開斜視図である。
FIG. 18 is a developed perspective view showing the arrangement of piezoelectric elements of a fifth embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention.

【図19】図18の部分拡大図である。FIG. 19 is a partially enlarged view of FIG. 18.

【図20】本発明による超音波アクチュエータの第6の
実施例の全体の構成を示す模式図である。
FIG. 20 is a schematic diagram showing the overall configuration of a sixth embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention.

【図21】本発明による超音波アクチュエータの第6の
実施例の全体の構成を示す模式図である。
FIG. 21 is a schematic diagram showing the overall configuration of a sixth embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 弾性体 21,22,23,24,25,26,27 圧電素子 31,32,33,34 駆動力取出部材 35,36 取付部材 41 発振器 42 移相器 43,44 増幅器 45,46 切換スイッチ 51 固定部材 11 Elastic body 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 Piezoelectric element 31, 32, 33, 34 Driving force extracting member 35, 36 Mounting member 41 Oscillator 42 Phase shifter 43, 44 Amplifier 45, 46 Changeover switch 51 Fixed member

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中空円板型をした弾性材料からなる弾性
体と、 前記弾性体に接合されており、駆動信号により励振さ
れ、前記弾性体に伸縮振動と屈曲振動とを発生し、その
縮退により前記弾性体の所定部分に楕円運動を発生する
電気機械変換素子とを含む超音波アクチュエータ。
1. A hollow disk-shaped elastic body made of an elastic material, and an elastic body that is joined to the elastic body and is excited by a drive signal to generate stretching vibration and bending vibration in the elastic body, and degenerate it. An ultrasonic actuator including an electromechanical conversion element that generates an elliptical motion in a predetermined portion of the elastic body.
【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、 前記弾性体は、前記伸縮振動と前記屈曲振動の共振周波
数がほぼ一致するように、その外径と内径との比が調整
される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 elastic body has a ratio of an outer diameter and an inner diameter thereof adjusted so that resonance frequencies of the stretching vibration and the bending vibration substantially match with each other. An ultrasonic actuator characterized by the above.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の超音波ア
クチュエータにおいて、 前記弾性体の前記所定部分に駆動力取出部材を備えたこ
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 a drive force extracting member is provided on the predetermined portion of the elastic body.
【請求項4】 請求項3に記載の超音波アクチュエータ
において、 前記駆動力取出部材は、相対移動部材との接触部が曲面
体であ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 3, wherein a contact portion of the driving force extracting member with the relative moving member is a curved body.
【請求項5】 請求項3又は請求項4に記載の超音波ア
クチュエータにおいて、 前記駆動力取出部材は、前記電気機械変換素子の表面に
絶縁部材を介して接合され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 3 or 4, wherein the driving force extracting member is joined to a surface of the electromechanical conversion element via an insulating member. Actuator.
【請求項6】 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記
載の超音波アクチュエータにおいて、 前記弾性体は、1次の屈曲振動又は2次の屈曲振動が発
生することを特徴とする超音波アクチュエータ。
6. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the elastic body generates a primary bending vibration or a secondary bending vibration. Sonic actuator.
【請求項7】 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記
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、前記弾性体の一方の面に複数
個に分割して配置されており、第1の方向用と第2の方
向用とにグループ化して使用することを特徴とする超音
波アクチュエータ。
7. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the electromechanical conversion element is divided into a plurality of pieces and arranged on one surface of the elastic body. , An ultrasonic actuator characterized in that the ultrasonic actuators are grouped and used for the first direction and the second direction.
【請求項8】 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記
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、第1の方向用と第2の方向用
が前記弾性体の両面に別々に設けられていることを特徴
とする超音波アクチュエータ。
8. The ultrasonic actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein the electromechanical conversion element has a first direction and a second direction on both sides of the elastic body. An ultrasonic actuator, which is provided separately.
【請求項9】 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記
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、第1の方向用と第2の方向用
が前記弾性体の一方の面に積層されていることを特徴と
する超音波アクチュエータ。
9. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the electromechanical conversion element includes one of the elastic body for the first direction and one for the second direction. An ultrasonic actuator characterized by being laminated on a surface.
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