JPH08275558A - Piezoelectric motor - Google Patents

Piezoelectric motor

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Publication number
JPH08275558A
JPH08275558A JP7094397A JP9439795A JPH08275558A JP H08275558 A JPH08275558 A JP H08275558A JP 7094397 A JP7094397 A JP 7094397A JP 9439795 A JP9439795 A JP 9439795A JP H08275558 A JPH08275558 A JP H08275558A
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JP
Japan
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piezoelectric element
piezoelectric
moving
drive
driving
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7094397A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuro Sakano
哲朗 坂野
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain a piezoelectric motor in which large torque can be generated using a piezoelectric element and the speed control is facilitated while prolonging the service life of the motor. CONSTITUTION: A piezoelectric element A displaceable in the direction of thickness and a piezoelectric element B displaceable in the sliding direction are stacked at a holding part 31 and a drive element 32 is bonded thereon thus constituting a drive section 3. The drive section 3 is pressed against the rotor surface through a resilient pressure mechanism part thus exciting the piezoelectric elements A, B with high frequency voltages of the same frequency having a phase shift. Consequently, the drive piece 32 performs elliptical motion in two planes spreading, respectively, in the direction for pressing the rotor and rotating the rotor. in a section where the drive piece 32 presses the contact face of rotor strongly through the piezoelectric element A, the rotor is driven in the direction for displacing the piezoelectric element B and rotated. Moving direction of the rotor is controlled by inverting the phase of one of two high frequency voltages for exciting the piezoelectric elements A, B and the rotational speed of the rotor is controlled by the magnitude of voltage for exciting the piezoelectric element B.

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、圧電素子を使用したモ
ータに関し、速度はそれほど速くはないが、小形、大ト
ルク、精密な回転角、位置を制御するに必要なモータに
関する。高精度回転割り出しテーブルの駆動、産業用ロ
ボットの駆動等に利用でき、リニアモータとして精密位
置決めができるモータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor using a piezoelectric element, and although it is not so fast, it relates to a motor which is small in size, has a large torque, and is required to control a precise rotation angle and position. The present invention relates to a motor that can be used for driving a high-precision rotary indexing table, driving an industrial robot, etc., and can perform precise positioning as a linear motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電素子を利用するモータとして、超音
波モータが知られている。この超音波モータは、圧電素
子によってステータの弾性体に2種類の定在波を生じせ
しめこれら定在波の位置的、時間的位相差を所望の関係
に合成して進行波を作り、該進行波によってロータを駆
動するもので、ステータとロータが強く接触するように
押し付ける構造になっている。
2. Description of the Related Art An ultrasonic motor is known as a motor using a piezoelectric element. In this ultrasonic motor, two types of standing waves are generated in an elastic body of a stator by a piezoelectric element, and positional and temporal phase differences of these standing waves are combined into a desired relationship to create a traveling wave, and the traveling wave is generated. The rotor is driven by waves, and the structure is such that the stator and the rotor are pressed so as to make strong contact with each other.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】超音波モータにおい
て、トルクを増加させるにはステータとロータの接触圧
を高める必要があるが、ロータにステータを強く押し付
けるとステータの弾性体の振動が発生できなくなるの
で、大きなトルクを発生させることができない。また、
回転速度の制御は、励振周波数、または励振信号の位相
差制御を行い、進行波の発生状態を変えて行うが、駆動
回路が複雑である。さらに、進行波による駆動は、接触
面にすべりを伴うため、磨耗が無視できず、モータの寿
命を長くできないという問題がある。
In the ultrasonic motor, in order to increase the torque, it is necessary to increase the contact pressure between the stator and the rotor. However, if the stator is strongly pressed against the rotor, the elastic body of the stator cannot vibrate. Therefore, a large torque cannot be generated. Also,
The rotation speed is controlled by controlling the excitation frequency or the phase difference of the excitation signal and changing the generation state of the traveling wave, but the drive circuit is complicated. Further, the driving by the traveling wave has a problem that wear is not negligible and the life of the motor cannot be extended because the contact surface slips.

【0004】また、超音波モータを直線状に展開してリ
ニアモータを構成しようとすると、弾性体の両端で振動
の反射が発生し、進行波が形成できない。したがって超
音波モータによるリニアモータは容易に実現できない。
そこで、本発明の目的は、圧電素子を使用して大きなト
ルクが発生でき、速度の制御が容易であると共に、すべ
りによる磨耗も少なくモータの寿命を長くできる圧電モ
ータを提供することにある。
Further, when an ultrasonic motor is linearly expanded to form a linear motor, vibration is reflected at both ends of the elastic body, and a traveling wave cannot be formed. Therefore, a linear motor using an ultrasonic motor cannot be easily realized.
Therefore, an object of the present invention is to provide a piezoelectric motor that can generate a large torque by using a piezoelectric element, can easily control the speed, and can reduce the wear due to slippage and extend the life of the motor.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の圧電モータは、
移動部と接触する駆動片と該駆動片と移動部との間の接
触圧を制御する第1の圧電素子及び上記駆動片を移動部
の移動方向に変位させる第2の圧電素子を保持する保持
部とを有する駆動部を、弾性押圧機構部で移動部に押し
付けておき、駆動制御手段により上記第1、第2の圧電
素子を同一周波数で位相の異なる高周波電圧で励振さ
せ、移動部と上記駆動体間の接触圧を変化させて、接触
圧が高い期間に上記第2の圧電素子の変位により移動部
を移動させる。特に、駆動部を上記駆動片と押圧厚み方
向に変位する第1の圧電素子と厚み方向と直交する方向
に変位する第2の圧電素子とが重ね合わせて接合して構
成する。
The piezoelectric motor of the present invention comprises:
Holding for holding a driving piece in contact with the moving part, a first piezoelectric element for controlling contact pressure between the driving piece and the moving part, and a second piezoelectric element for displacing the driving piece in the moving direction of the moving part And a moving part having the same frequency are excited by the drive control means to drive the first and second piezoelectric elements with high-frequency voltages having the same frequency but different phases. The contact pressure between the driving bodies is changed, and the moving portion is moved by the displacement of the second piezoelectric element while the contact pressure is high. In particular, the drive unit is configured by superposing and joining the drive piece, the first piezoelectric element that is displaced in the pressing thickness direction, and the second piezoelectric element that is displaced in the direction orthogonal to the thickness direction.

【0006】また、駆動部を、保持部上に厚み方向に変
位する圧電素子を間隔をおいて配置し、上記2つの圧電
素子にまたがって中点に移動部を押圧する突起を有する
駆動片を配置したものとし、駆動制御手段によって、上
記2つの圧電素子を同一周波数で位相の異なる高周波電
圧で励振させ上記2つの圧電素子を位相差をもって変位
させる、上記駆動片の突起による移動部への接触圧を変
化させながら駆動片移動させて移動部を移動させる構成
の圧電モータとする。
In addition, the driving portion is provided with piezoelectric elements that are displaced in the thickness direction on the holding portion with a space therebetween, and a driving piece having a protrusion that presses the moving portion to the middle point across the two piezoelectric elements. The drive control means excites the two piezoelectric elements with high-frequency voltages having the same frequency and different phases to displace the two piezoelectric elements with a phase difference. The piezoelectric motor is configured to move the moving part by moving the driving piece while changing the pressure.

【0007】さらに、駆動部を、保持部上に厚み方向に
変位する第2の圧電素子を2つ間隔をおいて配置し、上
記2つの第2の圧電素子にまたがって板を配置し、さら
に該板上に上記2つの第2の圧電素子置の中間に上面に
駆動片を有し厚み方向に変位する第1の圧電素子を配置
した構成とし、駆動制御手段により、上記2つの第2の
圧電素子を同一周波数で位相の異なる高周波電圧で励振
させて位相差をもって変位させ、かつ上記第1の圧電素
子も同一周波数で、上記第2の圧電素子を配置した上記
板の中間位置の移動部方向の移動に同期して上記第1の
圧電素子の変位が変化するように位相を変えて高周波電
圧で励振させることによって、上記駆動片の突起による
移動部への接触圧を変化させながら駆動片を移動させて
移動部を移動させる圧電モータとする。
Further, in the drive unit, two second piezoelectric elements that are displaced in the thickness direction are arranged at intervals on the holding unit, and a plate is arranged so as to straddle the two second piezoelectric elements. The first piezoelectric element having a driving piece on the upper surface and disposed in the thickness direction is disposed between the two second piezoelectric element units on the plate, and the drive control means controls the two second piezoelectric elements. The piezoelectric element is excited by high frequency voltages having the same frequency and different phases to be displaced with a phase difference, and the first piezoelectric element also has the same frequency, and a moving portion at an intermediate position of the plate on which the second piezoelectric element is arranged. By changing the phase so as to change the displacement of the first piezoelectric element in synchronization with the movement of the direction and exciting with a high frequency voltage, the driving piece is changed while changing the contact pressure of the projection of the driving piece to the moving part. To move the moving part A piezoelectric motor.

【0008】また、駆動部を、保持部上に厚み方向に変
位する第1の圧電素子を配置し、この第1の圧電素子の
上に厚み方向に変位する第2の圧電素子が間隔をおいて
2つ配置し、さらに上記2つの第2の圧電素子にまたが
って中点に移動部を押圧する突起を有する駆動片を配置
した構成とし、駆動制御手段により、上記2つの第2の
圧電素子を同一周波数で位相の異なる高周波電圧で励振
させさせて位相差をもって変位させ、かつ上記第1の圧
電素子も同一周波数で、上記第2の圧電素子を配置した
上記板の中間位置の移動部方向の移動に同期して、上記
第1の圧電素子の変位が変化するように位相を変えて高
周波電圧で励振し、上記駆動片の突起による移動部への
接触圧を変化させながら駆動片移動させて移動部を移動
させる圧電モータとする。
Further, the drive section has the first piezoelectric element which is displaced in the thickness direction arranged on the holding section, and the second piezoelectric element which is displaced in the thickness direction is arranged on the first piezoelectric element with a space therebetween. And a drive piece having a protrusion that presses the moving portion to the middle point across the two second piezoelectric elements, and the drive control means controls the two second piezoelectric elements. Are excited by high-frequency voltages having the same frequency and different phases to be displaced with a phase difference, and the first piezoelectric element also has the same frequency, and the second piezoelectric element is disposed at the intermediate position of the plate in the moving portion direction. In synchronism with the movement of the first piezoelectric element, the phase is changed so that the displacement of the first piezoelectric element changes, and excitation is performed with a high-frequency voltage, and the driving piece is moved while changing the contact pressure of the protrusion of the driving piece to the moving portion. Motor that moves the moving part by moving To.

【0009】また、駆動部を、保持部と移動部と接触す
る駆動片との間に、該駆動片と移動部との間の接触圧を
制御する第1の圧電素子及び上記駆動片を上記駆動片と
移動部の圧接方向に直交し、かつ互いに直交する方向に
変位する2つの第2の圧電素子を備えたものとし、駆動
制御手段により、上記第1の圧電素子を高周波電圧で励
振させかつ上記第2の圧電素子を選択して上記高周波電
圧と同一周波数で位相が異なる高周波電圧で駆動するこ
とにより、移動部と上記駆動片間の接触圧を変化させ
て、接触圧が高い期間に上記第2の圧電素子の変位によ
り移動部を移動させる圧電モータとする。
The first piezoelectric element for controlling the contact pressure between the driving part and the moving part is provided between the holding part and the driving part in contact with the moving part. It is assumed that there are provided two second piezoelectric elements which are orthogonal to the pressing direction of the driving piece and the moving portion and are displaced in the directions orthogonal to each other, and the drive control means excites the first piezoelectric element with a high frequency voltage. Further, by selecting the second piezoelectric element and driving the second piezoelectric element with a high frequency voltage having the same frequency as the high frequency voltage but a phase different from that of the high frequency voltage, the contact pressure between the moving portion and the driving piece is changed, and the contact pressure is high during the period. The piezoelectric motor moves the moving part by the displacement of the second piezoelectric element.

【0010】なお、上記駆動片は圧電素子の表面で構成
してもよい。さらに、第2の圧電素子の変位によって移
動部を移動させるタイプのものは、上記駆動制御手段に
上記第2の圧電素子を励振する高周波電圧の振幅を変え
る手段を設けて移動部の速度を制御する。また、2つの
厚み方向に変位する圧電素子を並行して並べその変位量
の差により中間点を揺動させて移動部を駆動するタイプ
のものには、上記駆動制御手段にこの並行に並べた圧電
素子を励振する高周波電圧の位相を変える手段を設けて
移動部の駆動速度を制御する。
The driving piece may be composed of the surface of the piezoelectric element. Further, in the type in which the moving portion is moved by the displacement of the second piezoelectric element, the drive control means is provided with means for changing the amplitude of the high frequency voltage for exciting the second piezoelectric element to control the speed of the moving portion. To do. Further, in a type in which two piezoelectric elements that are displaced in the thickness direction are arranged in parallel and the moving portion is driven by swinging the intermediate point due to the difference in the amount of displacement, they are arranged in parallel in the drive control means. Means for changing the phase of the high-frequency voltage for exciting the piezoelectric element is provided to control the driving speed of the moving unit.

【0011】また、上記駆動制御手段が発生する上記高
周波電圧は、上記保持部の質量に対して上記第1の圧電
素子に慣性反力が得られるような高い周波数とする。
Further, the high frequency voltage generated by the drive control means is set to a high frequency so that an inertial reaction force can be obtained in the first piezoelectric element with respect to the mass of the holding portion.

【0012】移動部の駆動方向を制御するために上記駆
動制御手段に、一方の圧電素子に印加する高周波電圧の
位相を反転させる手段を設ける。そして、上記移動部は
円筒状のロータ、ディスク状のロータ、球、平面上を移
動するスライダの内どれでもよい。
In order to control the drive direction of the moving part, the drive control means is provided with means for inverting the phase of the high frequency voltage applied to one of the piezoelectric elements. The moving unit may be any of a cylindrical rotor, a disk-shaped rotor, a sphere, and a slider that moves on a plane.

【0013】[0013]

【作用】保持部に厚み方向に変位する圧電素子を設け弾
性押圧機構部によって、圧電素子の厚み方向に該圧電素
子を移動部の接触面に押圧し、圧電素子に励振電圧を印
加し励振すると圧電素子は励振電圧によって厚み方向に
変位し伸縮するが、この励振電圧の励振周波数が低い場
合には、保持部の位置が弾性押圧機構部の弾性力に抗し
て移動し移動部との接触圧はあまり変化せず、一定な値
となる。
When the piezoelectric element that is displaced in the thickness direction is provided in the holding portion and the elastic pressing mechanism portion presses the piezoelectric element against the contact surface of the moving portion in the thickness direction of the piezoelectric element, and an excitation voltage is applied to the piezoelectric element to excite the piezoelectric element. The piezoelectric element expands and contracts in the thickness direction due to the excitation voltage, but when the excitation frequency of this excitation voltage is low, the position of the holding part moves against the elastic force of the elastic pressing mechanism part and contacts the moving part. The pressure does not change so much and becomes a constant value.

【0014】しかし励振周波数を高くすると、保持部の
質量の慣性により圧電素子が受ける反力は大きくなり、
それに対応して移動部との接触圧の変化は大きくなる。
圧電素子の質量、保持部の質量、圧電素子及び弾性押圧
機構部の合成弾性率などから決まる共振周波数と等しい
か、それ以上の高い周波数の励振周波数にすると被駆動
体との接触圧に大きな変化を得ることができる。
However, when the excitation frequency is increased, the reaction force received by the piezoelectric element due to the inertia of the mass of the holding portion increases,
Correspondingly, the change of the contact pressure with the moving part becomes large.
When the excitation frequency is equal to or higher than the resonance frequency determined by the mass of the piezoelectric element, the mass of the holding part, the combined elastic modulus of the piezoelectric element and the elastic pressing mechanism, etc., the contact pressure with the driven body changes greatly. Can be obtained.

【0015】そこで、請求項1、2、6に記載の発明に
おいては、移動部との接触圧を制御する圧電素子と、こ
の接触圧が大きい時に移動部を駆動させる圧電素子を設
けてこれら圧電素子を高周波の励振電圧で励振させるこ
とによって、移動部と駆動部の接触点において円若しく
は楕円運動を生じせしめ接触圧が大きい時の駆動部の駆
動片の接触圧に直交する方向の移動によって移動部を移
動させる。
Therefore, in the invention described in claims 1, 2, and 6, the piezoelectric element for controlling the contact pressure with the moving portion and the piezoelectric element for driving the moving portion when the contact pressure is large are provided. When the element is excited by a high-frequency excitation voltage, a circular or elliptical motion is generated at the contact point between the moving part and the driving part, and when the contact pressure is large, it moves by moving in the direction orthogonal to the contact pressure of the driving piece of the driving part. Move the department.

【0016】また、請求項3に記載されている発明は保
持部に間隔を隔てて厚み方向に変位する圧電素子を2つ
設けその中間に突起を有する駆動片を設けて、2つの圧
電素子を位相差をもって高周波電圧で励振することによ
って、この移動部と接触する駆動片の突起に楕円運動を
生じせしめ、移動部との接触圧が大きい時の上記突起接
触圧と直交する方向(移動部の移動方向)の移動により
移動部を該方向に移動させる。また、請求項4、5に記
載された発明では、接触圧を増大させるためにさらに厚
み方向に変位する圧電素子を設けて、この圧電素子の変
位によって駆動部が移動部を駆動する時の接触圧を増大
させている。
According to a third aspect of the present invention, the holding portion is provided with two piezoelectric elements that are displaced in the thickness direction at intervals, and a driving piece having a protrusion is provided between the two piezoelectric elements. Excitation with a high-frequency voltage with a phase difference causes an elliptical motion in the protrusion of the driving piece that comes into contact with the moving part, and a direction (direction of the moving part) orthogonal to the contact pressure of the protrusion when the contact pressure with the moving part is large. The moving part is moved in the moving direction). Further, in the invention described in claims 4 and 5, a piezoelectric element that is further displaced in the thickness direction is provided in order to increase the contact pressure, and the displacement when the piezoelectric element displaces the contact portion when the drive portion drives the moving portion. The pressure is increasing.

【0017】駆動部の駆動片と移動部との接触点の円若
しくは楕円運動によって接触圧を変えながら移動部を駆
動するものであるから、この円、楕円の形状、すなわち
長軸と短軸の大きさを変えることによって、接触圧が大
きい時の該接触圧と直交する方向である移動部の移動方
向の駆動片の移動量が変化するから移動部の駆動速度を
制御することができる。そのため、請求項1、2、6記
載の発明では、移動部の移動方向へ変位する圧電素子を
励振する励振電圧の振幅を制御することによって移動部
の速度を制御する。請求項3、4、5、記載の発明にお
いては、2つ並行に並べた圧電素子を励振する励振電圧
の位相を制御することによって楕円形状を変え、移動部
の移動速度を制御する。また、各圧電素子に印加する励
振電圧の高周波電圧の周波数を変えるこによっても、速
度を制御できる。
Since the moving part is driven while changing the contact pressure by the circle or elliptic motion of the contact point between the driving piece of the driving part and the moving part, the shape of the circle or ellipse, that is, the major axis and the minor axis is changed. By changing the magnitude, when the contact pressure is large, the amount of movement of the drive piece in the moving direction of the moving portion, which is the direction orthogonal to the contact pressure, changes, so that the driving speed of the moving portion can be controlled. Therefore, in the invention according to claims 1, 2, and 6, the speed of the moving portion is controlled by controlling the amplitude of the excitation voltage for exciting the piezoelectric element that is displaced in the moving direction of the moving portion. According to the third and fourth aspects of the present invention, the elliptical shape is changed by controlling the phase of the excitation voltage for exciting the two piezoelectric elements arranged in parallel, and the moving speed of the moving unit is controlled. The speed can also be controlled by changing the frequency of the high frequency voltage of the excitation voltage applied to each piezoelectric element.

【0018】また、移動部の移動方向を変えるには、請
求項1、2、4、5、6記載の発明においては第1と第
2圧電素子に印加するどちらか一方の励振電圧の位相を
反転させればよく、請求項3記載の発明においては2つ
の圧電素子の内どちらか一方の圧電素子に印加する励振
電圧の位相を反転させればよい。そして、この圧電モー
タは、駆動部と移動部の接触圧によって移動部を駆動す
るものであるから、移動部は駆動部と接触する面を備え
ていればよく、移動部は円筒上のロータ、ディスク上の
ロータ、球、平面上を移動するスライダでもよい。
Further, in order to change the moving direction of the moving portion, in the invention described in claims 1, 2, 4, 5, 6 the phase of either one of the excitation voltages applied to the first and second piezoelectric elements is set. It suffices to invert the phase. In the invention described in claim 3, the phase of the excitation voltage applied to one of the two piezoelectric elements may be inverted. Since this piezoelectric motor drives the moving portion by the contact pressure between the driving portion and the moving portion, the moving portion only needs to have a surface in contact with the driving portion, and the moving portion has a cylindrical rotor, It may be a rotor on a disk, a sphere, or a slider that moves on a plane.

【0019】[0019]

【実施例】図1は本発明の一実施例の圧電モータの概略
図で、図1(a)は正面図、図1(b)は側面図であ
る。回転自在に軸支されたシャフト1には円筒状のロー
タ2が固着され、該ロータ2の周面には駆動部3が弾性
押圧機構部4によって押圧された構造となっている。こ
の実施例では弾性押圧機構部4はベース6に固定された
板ばね5で構成されている。図2は本発明の第2の実施
例の圧電モータの概略図で、図2(a)は平面図、図2
(b)は側面図である。回転自在に軸支されたシャフト
1にはディスク状のロータ2´が固着され、該ロータ2
´のディスク面に駆動部3がベース6に固着された板ば
ね5で構成される弾性押圧機構部4によって押圧される
構造となっている。
1 is a schematic view of a piezoelectric motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a front view and FIG. 1 (b) is a side view. A cylindrical rotor 2 is fixed to a shaft 1 that is rotatably supported, and a drive unit 3 is pressed against an outer peripheral surface of the rotor 2 by an elastic pressing mechanism unit 4. In this embodiment, the elastic pressing mechanism section 4 is composed of a leaf spring 5 fixed to a base 6. 2 is a schematic view of a piezoelectric motor according to a second embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a plan view, and FIG.
(B) is a side view. A disc-shaped rotor 2'is fixed to a shaft 1 which is rotatably supported.
The drive unit 3 is pressed by the elastic pressing mechanism unit 4 composed of the leaf spring 5 fixed to the base 6 on the disk surface of the disc.

【0020】図3は上記各実施例の圧電モータに使用さ
れる駆動部3の第1の実施例の構造を示す図である。保
持部31の上に厚み方向に変位する圧電素子Aと厚み方
向に直交する方向(以下すべり方向という)に変位する
圧電素子Bが重ねて固定され、これら2つの圧電素子
A、Bが積み重ねられた上面にこの駆動部3で駆動され
る移動部の上記ロータ2、2´と接触する駆動片32が
固着されている。図3(a)に示す例では、保持部31
上に厚み方向に変位する圧電素子Aを固着し、次にすべ
り方向に変位する圧電素子Bを固着し、さらに駆動片3
2がすべり方向に変位する圧電素子B上に固着された例
を示し、図3(b)では保持部31、すべり方向に変位
する圧電素子B、厚み方向に変位する圧電素子A、駆動
片32の順に固着された駆動部3の例を示している。
FIG. 3 is a view showing the structure of the first embodiment of the drive unit 3 used in the piezoelectric motor of each of the above embodiments. A piezoelectric element A that is displaced in the thickness direction and a piezoelectric element B that is displaced in a direction orthogonal to the thickness direction (hereinafter referred to as a slip direction) are stacked and fixed on the holding portion 31, and these two piezoelectric elements A and B are stacked. A driving piece 32 that is in contact with the rotors 2 and 2'of the moving portion driven by the driving portion 3 is fixed to the upper surface. In the example shown in FIG. 3A, the holding unit 31
The piezoelectric element A which is displaced in the thickness direction is fixed on the upper side, the piezoelectric element B which is displaced in the sliding direction is fixed next, and the driving piece 3 is further fixed.
2 shows an example in which the piezoelectric element B is fixed on the piezoelectric element B which is displaced in the sliding direction. In FIG. 3B, the holding portion 31, the piezoelectric element B which is displaced in the sliding direction, the piezoelectric element A which is displaced in the thickness direction, and the driving piece 32 are shown. An example of the drive unit 3 fixed in the order of is shown.

【0021】厚み方向に変位する圧電素子Aは図4
(a)に示すように電極33、34に電圧を印加すると
厚み方向に変位(厚みが増減)するものであり、すべり
方向に変位する圧電素子Bは図4(b)に示すように、
電極33、34間に電圧を印加すると上面と下面が逆方
向に横に移動しすべるように変位(厚み方向に対して直
交する方向に変位)するものである。この圧電素子A、
Bの変位の発生方向は、分極とよばれる前処理によって
決まるもので、分極方向を逆にすれば印加する電圧を増
減した時の圧電素子の変位方向が逆になるものである。
The piezoelectric element A which is displaced in the thickness direction is shown in FIG.
As shown in FIG. 4A, when a voltage is applied to the electrodes 33 and 34, it is displaced in the thickness direction (the thickness is increased or decreased), and the piezoelectric element B displaced in the sliding direction is as shown in FIG.
When a voltage is applied between the electrodes 33 and 34, the upper surface and the lower surface are laterally moved in opposite directions and displaced (displaced in a direction orthogonal to the thickness direction) so as to slide. This piezoelectric element A,
The displacement direction of B is determined by a pretreatment called polarization, and if the polarization direction is reversed, the displacement direction of the piezoelectric element when the applied voltage is increased or decreased will be reversed.

【0022】図3(a)に示す構成の駆動部3の動作を
説明する。この場合、圧電素子Aは電極33、34に正
の電圧を印加すると厚みが増大し、負の電圧が印加され
ると厚みが減少するように分極され、圧電素子Bは正の
電圧が印加されると上面が右に下面が左に移動し、負の
電圧が印加されると上面が左に下面が右に変位するよう
に分極されているものとする。そこで、図6(a)に示
すように厚み方向に変位する圧電素子Aに励振電圧VA
を印加し、すべり方向に変位する圧電素子Bに対して電
圧VA と同一周波数で位相が90度遅れた電圧VB を印
加し圧電素子A、Bを励振させると駆動部3は図5に示
すように〜の運動を繰り返すことになる。
The operation of the drive unit 3 having the structure shown in FIG. 3A will be described. In this case, the piezoelectric element A is polarized so that the thickness increases when a positive voltage is applied to the electrodes 33 and 34, and the thickness decreases when a negative voltage is applied, and the piezoelectric element B is applied with a positive voltage. Then, the upper surface moves to the right and the lower surface moves to the left, and it is assumed that the upper surface is polarized to the left and the lower surface to the right when a negative voltage is applied. Therefore, as shown in FIG. 6A, the excitation voltage VA is applied to the piezoelectric element A which is displaced in the thickness direction.
When a voltage VB having the same frequency as the voltage VA and a phase delayed by 90 degrees is applied to the piezoelectric element B which is displaced in the sliding direction to excite the piezoelectric elements A and B, the driving unit 3 causes The exercise of ~ will be repeated.

【0023】すなわち、図6(a)ので示す位置では
圧電素子Aには0Vの電圧が印加されることから圧電素
子Aの伸縮は「0」であり、圧電素子Bには負の最大の
電圧が印加されるから図5のに示すように駆動部3は
変形し、駆動片32の上下方向(ロータ2、2´を押圧
する方向)は中間位置で、左右方向(すべり方向)は左
端の位置となる。また、図6(a)のの位置では、圧
電素子Aに対しては正の最大の電圧が印加されるから圧
電素子Aは最大の厚みとなり、圧電素子Bには0Vが印
加されるからすべりは「0」となり、図5のに示すよ
うに駆動片32は最上位(厚み方向最大位置)で左右方
向は中間位置となる。次に図6(a)の位置では、圧
電素子Aにかかる電圧は0Vで、圧電素子Bにかかる電
圧は正の最大値であるから、図5のに示すように駆動
片32の位置は上下方向は中間位置で左右方向は右端と
なる。図6(a)のでは圧電素子Aには負の最大値の
電圧が印加され圧電素子Bには0Vが印加されるから、
図5のに示すように圧電素子Aの厚みは最小となり圧
電素子Bはすべりが0となり、駆動片32は上下方向は
最小で左右方向は中間位置となる。
That is, since the voltage of 0 V is applied to the piezoelectric element A at the position shown in FIG. 6A, the expansion / contraction of the piezoelectric element A is "0", and the piezoelectric element B has the maximum negative voltage. 5 is applied, the drive portion 3 is deformed as shown in FIG. 5, the vertical direction of the drive piece 32 (the direction of pressing the rotors 2, 2 ') is the intermediate position, and the horizontal direction (sliding direction) is the left end. The position. Further, at the position of FIG. 6A, the piezoelectric element A has the maximum thickness because the maximum positive voltage is applied to the piezoelectric element A, and 0 V is applied to the piezoelectric element B. Is “0”, and the driving piece 32 is at the uppermost position (maximum position in the thickness direction) as shown in FIG. 6A, the voltage applied to the piezoelectric element A is 0V and the voltage applied to the piezoelectric element B is the maximum positive value. Therefore, as shown in FIG. The direction is the middle position and the left-right direction is the right end. In FIG. 6A, since the negative maximum voltage is applied to the piezoelectric element A and 0 V is applied to the piezoelectric element B,
As shown in FIG. 5, the piezoelectric element A has a minimum thickness and the piezoelectric element B has a zero slip, and the driving piece 32 has a minimum vertical direction and an intermediate lateral position.

【0024】以上のように、圧電素子A、Bが同一周波
数で90度位相のずれた正弦波の励振電圧で駆動される
と、駆動片32は図7(a)に示すように時計方向に回
転する円運動若しくは楕円運動を行うことになる。図7
は駆動片32のロータ2、2´の圧接面方向(圧電素子
Aの伸縮方向)への移動をZ軸、ロータ2、2´の回転
方向(回転接線方向で圧電素子Bのすべり方向)をX軸
とし、このX、Z軸平面における駆動片32の移動軌跡
を示すもので、圧電素子Aの伸縮ストロークと圧電素子
Bのすべりストロークが同一であれば、駆動片32は
X、Z軸平面で円運動を行い、上記ストロークが異なれ
ば、X軸、Z軸を長軸もしくは短軸とする楕円運動を行
う。
As described above, when the piezoelectric elements A and B are driven by the excitation voltage of the sinusoidal wave having the same frequency and the phase shifted by 90 degrees, the driving piece 32 moves clockwise as shown in FIG. 7 (a). A rotating circular motion or elliptical motion is performed. Figure 7
Is the movement of the drive piece 32 in the direction of the pressure contact surfaces of the rotors 2 and 2 '(the direction of expansion and contraction of the piezoelectric element A), the Z axis, and the rotation direction of the rotors 2 and 2' (the direction of sliding of the piezoelectric element B in the rotational tangential direction). The X-axis represents the movement locus of the driving piece 32 in the X- and Z-axis planes. If the expansion stroke of the piezoelectric element A and the sliding stroke of the piezoelectric element B are the same, the driving piece 32 is in the X- and Z-axis planes. If the strokes are different, an elliptic motion with the X axis and the Z axis as the major axis or the minor axis is performed.

【0025】すなわち、圧電素子Aは印加される電圧V
A =Ksinωt(Kは振幅ωは角速度tは時間)によ
って、この電圧VA に比例してZ軸方向に変位し、圧電
素子Bは印加される電圧VB =K´sin(ωt−π/
2)=−K´cosωtによってX軸方向に変位し、こ
の励振電圧VA 、VB で励磁される圧電素子A、Bの上
記ストロークが同一であるとすると、駆動片32はZ軸
方向にQsinωtの単振動を行いX軸方向には−Qc
osωtの単振動を行うことによって円運動を行うこと
になる。また、圧電素子Bに印加する励振電圧VB の振
幅K´を変えれば、X軸方向の単振動の振幅Qが変化
し、図7(a)に破線L1、L2で示すように楕円運動
を行うようになる。
That is, the piezoelectric element A receives the applied voltage V
A = Ksin ωt (K is amplitude ω is angular velocity t is time), and is displaced in the Z-axis direction in proportion to this voltage VA, and the piezoelectric element B is applied with voltage VB = K'sin (ωt-π /
2) =-K'cosωt causes displacement in the X-axis direction, and assuming that the above-described strokes of the piezoelectric elements A and B excited by the excitation voltages VA and VB are the same, the driving piece 32 has Qsinωt of the Z-axis direction. Performs a simple vibration and -Qc in the X-axis direction.
A circular motion is performed by performing a simple oscillation of osωt. Further, if the amplitude K'of the excitation voltage VB applied to the piezoelectric element B is changed, the amplitude Q of the simple vibration in the X-axis direction changes, and an elliptic motion is performed as shown by broken lines L1 and L2 in FIG. 7 (a). Like

【0026】また、圧電素子Bに印加する電圧VB を図
6(b)に示すように図6(a)の電圧VB を反転させ
て電圧VA に対し90度位相の進んだものとすると、図
7(b)に示すように駆動片32は反時計方向に円運動
若しくは長軸、短軸がX軸、Z軸となる楕円運動を行う
ことになる。すなわち、電圧VB を反転させると図7
(a)におけるとの位置が入れ代わり、楕円運動は
逆回転となりロータ2、2´を逆転させることになる。
また、電圧VA を反転させると図7(a)のとの位
置が逆となりロータ2、2´を逆転させることができ
る。なお、上記説明では図3(a)に示す駆動部3の構
造のもので説明したが図3(b)に示す構造の駆動部3
でも同一の動作を行うことができるものであり、上述し
た動作と同一であるから説明を省略する。
If the voltage VB applied to the piezoelectric element B is inverted by 90 degrees in phase with respect to the voltage VA by inverting the voltage VB shown in FIG. 6A as shown in FIG. As shown in FIG. 7 (b), the driving piece 32 makes a counterclockwise circular motion or an elliptic motion in which the major axis and the minor axis are the X axis and the Z axis. That is, when the voltage VB is inverted,
The positions of and in (a) are replaced with each other, and the elliptic motion becomes reverse rotation, which causes the rotors 2 and 2'to rotate in reverse.
Further, when the voltage VA is reversed, the position of FIG. 7A is reversed and the rotors 2 and 2'can be reversed. In the above description, the structure of the driving unit 3 shown in FIG. 3A has been described, but the driving unit 3 having the structure shown in FIG. 3B is used.
However, the same operation can be performed, and since it is the same as the above-mentioned operation, description thereof will be omitted.

【0027】そこで、上述したような駆動部3を弾性押
圧機構部4を介して図1、図2に示すようにロータに押
圧し、圧電素子A、Bに励振電圧VA 、VB を印加して
励振すれば、駆動部3の駆動片32は上述したように円
運動若しくは楕円運動を行うことになるが、この印加す
る励振周波数が低いと、圧電素子Aの変位に対応して保
持部31が弾性押圧機構部4の板ばね5に抗して変位
し、駆動片32によるロータ2、2´の接触面への接触
圧はあまり変化しない。それは、弾性押圧機構部4の弾
性率は圧電素子A、Bの弾性率に比べはるかに小さく、
また圧電素子の伸縮の変位は非常に小さいからである。
例えば、弾性押圧機構部4の弾性率を1,000N/m
m、圧電素子の弾性率を100,000N/mm、圧電
素子の伸縮変位を1μmとした場合、接触圧の変化は1
N程度しかならない。しかし、励振周波数を高くしてい
くと、保持部31の質量の慣性により圧電素子が受ける
反力は大きくなり、それに対応してロータ接触圧の変化
は大きくなる。
Therefore, the drive unit 3 as described above is pressed against the rotor via the elastic pressing mechanism unit 4 as shown in FIGS. 1 and 2, and the excitation voltages VA and VB are applied to the piezoelectric elements A and B, respectively. When excited, the drive piece 32 of the drive unit 3 makes a circular motion or an elliptic motion as described above. However, when the applied excitation frequency is low, the holding unit 31 moves in correspondence with the displacement of the piezoelectric element A. The elastic pressing mechanism portion 4 is displaced against the leaf spring 5, and the contact pressure of the drive piece 32 on the contact surfaces of the rotors 2 and 2 ′ does not change much. The elastic modulus of the elastic pressing mechanism portion 4 is much smaller than that of the piezoelectric elements A and B.
Moreover, the displacement of expansion and contraction of the piezoelectric element is very small.
For example, the elastic modulus of the elastic pressing mechanism unit 4 is 1,000 N / m.
m, the elastic modulus of the piezoelectric element is 100,000 N / mm, and the expansion / contraction displacement of the piezoelectric element is 1 μm, the change in contact pressure is 1
Only about N. However, as the excitation frequency is increased, the reaction force that the piezoelectric element receives due to the inertia of the mass of the holding portion 31 increases, and the change in the rotor contact pressure correspondingly increases.

【0028】そこで、励振周波数として、圧電素子の質
量、保持部の質量、圧電素子及び弾性押圧機構部の合成
弾性率などから決まる共振周波数と等しいか、それ以上
の高い周波数にするとロータ接触圧に大きな変化を得る
ことができる。例えば、保持部31の質量を1gとした
とき、共振周波数は計算上では約50kHzになるの
で、励振周波数をこれ以上に設定すればよい。このと
き、圧電素子の無負荷時の変位は1μmになるような電
圧で励振すれば、接触圧の変化は計算上100N程度に
なる。しかし、実際は駆動部3を構成する弾性は計算通
りではなく、また質量も分散して分布するため、共振周
波数は計算通りにならないことが多く、この場合は、イ
ンピーダンス・アナライザなどを使って圧電素子のイン
ピーダンスを測定して共振点を見つけ、その周波数又は
それよりも高い周波数で励振を行えばよい。共振周波数
を利用すると最大の接触圧変化を得ることができる。共
振点は負荷変動や温度変動の影響を受けやすく、それよ
り少し高い周波数が、特性が安定して使いやすい。
Therefore, when the excitation frequency is equal to or higher than the resonance frequency determined by the mass of the piezoelectric element, the mass of the holding portion, the combined elastic modulus of the piezoelectric element and the elastic pressing mechanism, etc., the rotor contact pressure is increased. You can make a big difference. For example, when the mass of the holding unit 31 is 1 g, the resonance frequency is calculated to be about 50 kHz, so the excitation frequency may be set higher than this. At this time, if the piezoelectric element is excited with a voltage such that the displacement without load is 1 μm, the change in the contact pressure is about 100 N in calculation. However, in reality, the elasticity that constitutes the drive unit 3 is not as calculated, and the mass is also distributed and distributed, so the resonance frequency often does not become as calculated. In this case, an impedance analyzer is used to calculate the piezoelectric element. The impedance may be measured to find the resonance point, and excitation may be performed at that frequency or a higher frequency. The maximum contact pressure change can be obtained by utilizing the resonance frequency. The resonance point is easily affected by load fluctuations and temperature fluctuations, and a slightly higher frequency has stable characteristics and is easy to use.

【0029】以上のように、圧電素子A、Bを励振させ
る励振電圧の励振周波数を圧電素子の質量、保持部の質
量、圧電素子及び弾性押圧機構部の合成弾性率などから
決まる共振周波数と等しいか、それ以上の高い周波数に
して圧電素子A、Bを励振させることによってロータ
2、2´を駆動させることができる。図7(a)におい
て移動部であるロータ2、2´の方向に駆動片32が移
動する→→の時(X軸より上の位置)、ロータ
2、2´への接触圧が増大し、ロータ2、2´は図7
(a)において左から右へ駆動されることになる。ま
た、駆動片32が→→に移動する時(X軸より下
の位置)はロータ2、2´への接触圧が低くなり、ロー
タ2、2´は駆動されない。
As described above, the excitation frequency of the excitation voltage for exciting the piezoelectric elements A and B is equal to the resonance frequency determined by the mass of the piezoelectric element, the mass of the holding portion, the combined elastic modulus of the piezoelectric element and the elastic pressing mechanism portion, and the like. Alternatively, it is possible to drive the rotors 2 and 2'by exciting the piezoelectric elements A and B at a higher frequency than that. In FIG. 7A, when the drive piece 32 moves in the direction of the rotors 2 and 2'which are moving parts → → (position above the X axis), the contact pressure to the rotors 2 and 2'increases, The rotors 2 and 2'are shown in FIG.
The drive is from left to right in (a). Further, when the driving piece 32 moves from → to → (position below the X axis), the contact pressure on the rotors 2 and 2 ′ becomes low, and the rotors 2 and 2 ′ are not driven.

【0030】このように、ロータ2、2´は接触圧が大
きいときに駆動部3の駆動片32によって駆動されるも
のであるから、圧電素子Bに印加する励振電圧VB の振
幅の大きさを制御し駆動片32のX、Z平面での移動軌
跡の楕円形状を変えることによってロータの回転速度を
制御することができる。励振電圧VB の振幅を大きくし
て圧電素子Bの変位ストロークを大きくし、図7(a)
のX軸方向の移動ストロークを大きくすることにより、
X軸方向を長軸とする図7(a)に示した破線L1のよ
うな楕円軌跡とすれば、ロータ2、2´への接触圧の大
きい→→でのX軸方向への移動量が大きくなりロ
ータ2、2´の回転速度は増大する。また、励振電圧V
B の振幅を小さくし、図7(a)に示した破線L2のよ
うにX軸を短軸とする楕円軌跡とすれば、接触圧の大き
い→→でのX軸方向への移動量は小さくなりロー
タ2、2´の回転速度は低下することになる。このよう
に、圧電素子Bに印加する励振電圧VB の大きさ(振幅
の大きさ)を制御することによって、ロータ2、2´の
回転速度を制御できる。
As described above, since the rotors 2 and 2'are driven by the drive piece 32 of the drive unit 3 when the contact pressure is large, the amplitude of the excitation voltage VB applied to the piezoelectric element B is set to be large. The rotational speed of the rotor can be controlled by controlling and changing the elliptical shape of the movement locus of the driving piece 32 on the X and Z planes. The amplitude of the excitation voltage VB is increased to increase the displacement stroke of the piezoelectric element B, as shown in FIG.
By increasing the movement stroke of X in the X-axis direction,
If an elliptical locus such as the broken line L1 shown in FIG. 7A with the major axis in the X-axis direction is used, the amount of movement in the X-axis direction when the contact pressure on the rotors 2, 2 ′ is large →→ The rotation speed of the rotors 2 and 2'increases. Also, the excitation voltage V
If the amplitude of B is reduced and an elliptical locus with the X-axis as the short axis is set as shown by the broken line L2 in FIG. 7A, the amount of movement in the X-axis direction when the contact pressure is large → → is small. Therefore, the rotation speed of the rotors 2 and 2'will decrease. In this way, by controlling the magnitude (amplitude magnitude) of the excitation voltage VB applied to the piezoelectric element B, the rotational speed of the rotors 2, 2'can be controlled.

【0031】なお、上記実施例では圧電素子AとBを駆
動する励振電圧を90度位相の異なるものとし、駆動片
32に円運動もしくはロータ2、2´への押圧方向(Z
軸)及びこの方向と直交する方向でロータの回転接線方
向(X軸)を長軸若しくは短軸とした楕円運動を行わせ
る例を説明したが、圧電素子AとBを駆動する励振電圧
の位相差を90度及び180度以外のものにすると駆動
片32の軌跡は上記Z軸、X軸が長軸若しくは短軸とな
らないX、Z平面上で傾いた楕円運動を行うものとな
る。この場合には、この楕円の長軸若しくは短軸とロー
タ2、2´の駆動片32との接触点における回転接線方
向とが平行になるように駆動部3を配置するようにすれ
ばよい。図8は駆動部3の第2の実施例である。この実
施例においては、保持部31上に2つの厚み方向に変位
する圧電素子A1 、A2 が間隔を隔てて並行に固着さ
れ、これら2つの圧電素子A1 、A2 間に中間に突起3
3を有する駆動片32が固着されている。
In the above embodiment, the excitation voltages for driving the piezoelectric elements A and B are different in phase by 90 degrees, and the driving piece 32 is circularly moved or pressed in the pressing direction (Z) to the rotors 2, 2 '.
Axis) and an example in which an elliptic motion with the rotational tangential direction (X axis) of the rotor being the major axis or the minor axis is performed in the direction orthogonal to this direction has been described. When the phase difference is other than 90 degrees and 180 degrees, the locus of the driving piece 32 makes an elliptic motion inclined on the X and Z planes in which the Z axis and the X axis do not become the long axis or the short axis. In this case, the drive unit 3 may be arranged so that the major axis or the minor axis of the ellipse and the rotational tangential direction at the contact point between the rotor 2 and the drive piece 32 of the rotor 2 or 2'are parallel to each other. FIG. 8 shows a second embodiment of the drive unit 3. In this embodiment, two piezoelectric elements A1 and A2, which are displaced in the thickness direction, are fixed in parallel on the holding portion 31 with a space therebetween, and a protrusion 3 is interposed between these two piezoelectric elements A1 and A2.
The drive piece 32 having the number 3 is fixed.

【0032】この駆動部3の駆動は図10に示すように
位相差をもって同一周波数(上述したように圧電素子の
質量、保持部の質量、圧電素子及び弾性押圧機構部の合
成弾性率などから決まる共振周波数と等しいか、それ以
上の高い周波数)の高周波励振電圧によって圧電素子A
1 、A2 を励振させることによって行う。図10に示す
例では、圧電素子A1 に印加する励振電圧VA1に対して
圧電素子A2 に印加する励振電圧VA2をαだけ位相を進
めた電圧としている。図10のの状態では、圧電素子
A1 に印加される電圧は「0」であるから伸縮は「0」
の状態で、圧電素子A2 に印加される電圧VA2は正の値
であるから、圧電素子A2 はこの印加電圧VA2に応じて
伸長し、図9のに示す状態となる。また、駆動片32
のロータ接触面への押圧方向(図9において上方向)を
Z軸、ロータ2、2´を回転させる方向(押圧方向のZ
軸に直交する方向)をX軸とし、駆動片32の突起33
のこのX、Z平面上の軌跡を表した図11において、
の位置を占める。
As shown in FIG. 10, the drive of the drive unit 3 is determined by the same frequency with a phase difference (as described above, the mass of the piezoelectric element, the mass of the holding unit, the combined elastic modulus of the piezoelectric element and the elastic pressing mechanism unit, etc.). The piezoelectric element A is driven by a high frequency excitation voltage having a frequency equal to or higher than the resonance frequency.
1. Exciting A2. In the example shown in FIG. 10, the excitation voltage VA2 applied to the piezoelectric element A2 is a voltage advanced in phase by α with respect to the excitation voltage VA1 applied to the piezoelectric element A1. In the state of FIG. 10, since the voltage applied to the piezoelectric element A1 is "0", the expansion and contraction is "0".
In this state, since the voltage VA2 applied to the piezoelectric element A2 is a positive value, the piezoelectric element A2 expands in accordance with this applied voltage VA2 and becomes the state shown in FIG. In addition, the drive piece 32
Is the direction of pressing the rotor contact surface (upward in FIG. 9) is the Z-axis, and the direction in which the rotors 2, 2'are rotated (pressing direction Z).
The direction perpendicular to the axis is the X axis, and the projection 33 of the drive piece 32 is
In FIG. 11 showing the loci on the X and Z planes of
Occupy the position of.

【0033】図10のの状態では、圧電素子A1 には
正の最大の励振電圧VA1が印加され、圧電素子A2 には
正の最大電圧の80%程度の励振電圧VA2が印加される
ことから、駆動部3は図9のに示す状態となり駆動片
32の突起33は押圧方向(Z軸方向)に突出した位置
を占め図11におけるの位置を占める。図10のの
状態では圧電素子A1 には「0」の電圧が印加され、圧
電素子A2 には最大電圧の20%程度の負の電圧が印加
されるものであるから、駆動部3の状態は図9での状
態となり駆動片32の突起33の位置は図11のの位
置となる。
In the state of FIG. 10, the maximum positive excitation voltage VA1 is applied to the piezoelectric element A1, and the excitation voltage VA2 of about 80% of the maximum positive voltage is applied to the piezoelectric element A2. The drive unit 3 is in the state shown in FIG. 9, and the projection 33 of the drive piece 32 occupies the position projecting in the pressing direction (Z-axis direction) and occupies the position in FIG. In the state of FIG. 10, a voltage of "0" is applied to the piezoelectric element A1 and a negative voltage of about 20% of the maximum voltage is applied to the piezoelectric element A2. In the state shown in FIG. 9, the position of the protrusion 33 of the drive piece 32 becomes the position shown in FIG.

【0034】図10の状態では、圧電素子A1 には負
の最大の励振電圧VA1が印加され圧電素子A2 には負の
最大電圧の80%程度が印加されることになるから駆動
部3の状態は図9のの状態となり駆動片32の突起3
3は図11のの位置をとる。その結果、駆動片32の
突起33は図11に示すように→→→→→と
略楕円運動を行うことになり、図11でX軸より上の方
(X、Z平面における第1、第2象限)を移動する間
(略→→の間)で駆動部3がロータ接触面を押圧
する接触圧が増大し、ロータ2、2´を駆動し、接触圧
が減少する図11でX軸より下の方を移動する間(略
→→)では、ロータ2、2´を駆動せずへ復帰す
るのみの動作を行う。
In the state of FIG. 10, the maximum negative excitation voltage VA1 is applied to the piezoelectric element A1 and about 80% of the maximum negative voltage is applied to the piezoelectric element A2. Shows the state of FIG. 9 and the projection 3 of the driving piece 32.
3 has the position shown in FIG. As a result, the protrusion 33 of the driving piece 32 makes a substantially elliptic motion as shown in FIG. 11 in the order of →→→→→, and the one above the X axis in FIG. 11 (first and first in the X and Z planes). During the movement in the two quadrants (between approximately →→), the contact pressure with which the drive unit 3 presses the rotor contact surface increases, drives the rotors 2 and 2 ′, and the contact pressure decreases. During the movement of the lower portion (approximately →→), the operation of only returning without driving the rotors 2 and 2 ′ is performed.

【0035】ロータ2、2´の回転方向を変える場合に
は、圧電素子A1 、A2 を励振する励振電圧VA1、VA2
ののどちらか一方を反転させればよい。例えば、励振電
圧VA1を反転させると、図11においてとの位置が
逆になり駆動片32の突起33は反時計方向に回転する
ことになりロータ2、2´を逆転させることになる。ま
た、励振電圧VA2の方を反転されると図11において
との位置が逆になり駆動片32の突起33は反時計方
向に回転することになりロータ2、2´を逆転させるこ
とになる。
When the rotation directions of the rotors 2 and 2'are changed, the excitation voltages VA1 and VA2 for exciting the piezoelectric elements A1 and A2.
Either one of the above may be inverted. For example, when the excitation voltage VA1 is reversed, the positions of and are reversed in FIG. 11, the protrusion 33 of the drive piece 32 rotates counterclockwise, and the rotors 2 and 2'are reversed. Further, when the excitation voltage VA2 is reversed, the positions of and are reversed in FIG. 11, the projection 33 of the driving piece 32 rotates counterclockwise, and the rotors 2 and 2'are reversed.

【0036】また、ロータ2、2´の回転速度の制御
は、圧電素子A1 、A2 に印加する励振電圧の位相差α
を変えることによって制御できる。ただし、圧電素子A
1 、A2 に印加する励振電圧の位相差αを「0」とした
場合、駆動片32の突起33のZ軸方向(ロータ押圧方
向への移動)の往復ストロークは最大となりロータ2、
2´への接触圧の変化は最大となるが、X軸方向(ロー
タ2、2´を回転させる方向)の往復ストロークは
「0」となりロータを駆動できない。また、位相差αを
180度とした場合、駆動片32の突起33のX軸方向
(ロータ2、2´を回転させる方向)の往復ストローク
が最大となるが、Z軸方向の移動(ロータ押圧方向への
移動)は最小となりロータ2、2´との接触圧の変化は
最小となり(駆動片32はその中間点を始点とし揺動す
るのみで、突起の傾きによって押圧力が増大するの
み)、ロータ2、2´への押圧力が不足して駆動できな
くなる場合がある。そのため、この実施例では速度制御
には位相差αが0を越える値から180度未満の値で制
御して速度を制御するようにする。
The rotation speed of the rotors 2 and 2'is controlled by controlling the phase difference α of the excitation voltage applied to the piezoelectric elements A1 and A2.
Can be controlled by changing. However, the piezoelectric element A
1, when the phase difference α of the excitation voltage applied to A2 is set to "0", the reciprocating stroke of the protrusion 33 of the driving piece 32 in the Z-axis direction (movement in the rotor pressing direction) becomes maximum, and the rotor 2,
Although the change in the contact pressure to 2'becomes the maximum, the reciprocating stroke in the X-axis direction (the direction in which the rotors 2, 2'are rotated) is "0" and the rotor cannot be driven. Further, when the phase difference α is 180 degrees, the reciprocating stroke of the projection 33 of the driving piece 32 in the X-axis direction (the direction in which the rotors 2, 2 ′ are rotated) becomes maximum, but the movement in the Z-axis direction (rotor pressing) is performed. (Movement in the direction) and the change in contact pressure with the rotors 2 and 2 ′ is minimized (the driving piece 32 only swings starting from the intermediate point thereof, and the pressing force increases due to the inclination of the protrusion). In some cases, the pressing force applied to the rotors 2 and 2'is insufficient and driving cannot be performed. Therefore, in this embodiment, the speed is controlled by controlling the phase difference α from a value exceeding 0 to a value less than 180 degrees.

【0037】図12は駆動部3の第3の実施例であり、
上述した図8で示した駆動部3の実施例におけるロータ
2、2´への接触圧を増大させるために厚み方向へ変位
する圧電素子をさらに1つ追加したものである。図12
(a)で示す実施例は保持部31の上に2つの厚み方向
に変位する圧電素子A1 、A2 が間隔を隔てて並行に固
着され、これら圧電素子A1 、A2 の上に板34が固着
され、この板34の中間位置(圧電素子A1 とA2 の中
間位置)に厚み方向に変位する圧電素子A3 が固着さ
れ、この圧電素子A3 の上に駆動片32が固着されてい
る。また図12(b)で示す実施例は保持部31の上に
厚み方向に変位する圧電素子A3 が固着されこの圧電素
子A3 の上に2つの厚み方向に変位する圧電素子A1 、
A2 が間隔を隔てて並行に固着され、これら圧電素子A
1 、A2 の上に中間に突起33を有する駆動片32が固
着されている。
FIG. 12 shows a third embodiment of the drive unit 3,
In the embodiment of the drive unit 3 shown in FIG. 8 described above, one more piezoelectric element that is displaced in the thickness direction in order to increase the contact pressure to the rotors 2 and 2'is added. 12
In the embodiment shown in (a), two piezoelectric elements A1 and A2, which are displaced in the thickness direction, are fixed in parallel on a holding portion 31, and a plate 34 is fixed on these piezoelectric elements A1 and A2. A piezoelectric element A3 that is displaced in the thickness direction is fixed to an intermediate position of the plate 34 (an intermediate position between the piezoelectric elements A1 and A2), and the driving piece 32 is fixed to the piezoelectric element A3. In the embodiment shown in FIG. 12B, the piezoelectric element A3 which is displaced in the thickness direction is fixed on the holding portion 31, and two piezoelectric elements A1 which are displaced in the thickness direction are provided on the piezoelectric element A3.
A2 are fixed in parallel with a space between them, and these piezoelectric elements A
A drive piece 32 having a protrusion 33 in the middle is fixedly attached to 1 and A2.

【0038】圧電素子A3 がなければ、図8に示す実施
例と同様であり、図10に示すように圧電素子A1 、A
2 に対して位相差αをもって同一周波数の励振電圧で励
振すれば、駆動片32(突起33)は図11のように移
動することになるが、この12(a)、(b)で示す第
3の実施例ではさらに圧電素子A3 が加わり、駆動片3
2(突起33)をさらにロータの接触面方向(Z軸方
向)に変位させるものである。図11において、X軸よ
り上の方(略→→の間)において圧電素子A3 を
伸長させ、X軸より下の方(略→→)において圧
電素子A3 を短縮するように該圧電素子A3 に励振電圧
を印加すれば、ロータ圧接方向(Z軸方向)への駆動片
32の往復ストロークを増大させるから、駆動部ロータ
2、2´回転させるときに加わる接触圧が増大すること
になり、大きなトルクを発生させることができる。
If there is no piezoelectric element A3, it is the same as the embodiment shown in FIG. 8, and as shown in FIG.
If the excitation voltage of the same frequency is excited with a phase difference α with respect to 2, the driving piece 32 (protrusion 33) will move as shown in FIG. In the third embodiment, a piezoelectric element A3 is further added to drive the driving piece 3
2 (protrusion 33) is further displaced in the contact surface direction of the rotor (Z-axis direction). In FIG. 11, the piezoelectric element A3 is extended so as to extend above the X axis (between approximately →→) and to shorten the piezoelectric element A3 below the X axis (approximately →→). When the excitation voltage is applied, the reciprocating stroke of the drive piece 32 in the rotor pressure contact direction (Z-axis direction) is increased, so that the contact pressure applied when the drive unit rotors 2, 2 ′ are rotated is increased, which is large. Torque can be generated.

【0039】また、図8に示す第2の実施例の駆動部3
であると、圧電素子A1 、A2 に印加する励振電圧の位
相差を180度にしたとき駆動片32(突起33)のロ
ータ圧接方向(Z軸方向)へのストロークが最小になっ
たが、この図12(a)、(b)に示す第3の実施例で
は、圧電素子A3 によってこのロータ圧接方向(Z軸方
向)へのストロークを発生させるようにしていから、圧
電素子A1 、A2 に印加する励振電圧の位相差が180
度であってもロータ2、2´を駆動することができるも
のである。図14は、12(a)、(b)に示す第3の
実施例の駆動部3の圧電素子A1〜A3 に高周波(上述
したように圧電素子の質量、保持部の質量、圧電素子及
び弾性押圧機構部の合成弾性率などから決まる共振周波
数と等しいか、それ以上の高い周波数)の励振電圧VA1
〜VA3を印加して駆動するときの一例である。圧電素子
A3 に印加する励振電圧VA3に対して圧電素子A1 に印
加する励振電圧VA1は90度位相が遅れており、圧電素
子A2 に印加する励振電圧VA2は励振電圧VA1を反転し
たもので、VA1に対し180度位相がずれている。ま
た、図13は、このような励振電圧VA1〜VA3により各
圧電素子A1 〜A3 を励振したときの図12(a)に示
す駆動部3の変化の状態を示す図であり、図15は駆動
片32のロータ2、2´への圧接方向をZ軸、ロータの
回転方向(回転接線方向)をX軸として駆動片32(突
起33)の移動軌跡を表した図である。
Further, the drive unit 3 of the second embodiment shown in FIG.
Then, when the phase difference between the excitation voltages applied to the piezoelectric elements A1 and A2 was set to 180 degrees, the stroke of the drive piece 32 (protrusion 33) in the rotor pressure contact direction (Z-axis direction) was minimized. In the third embodiment shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), since the stroke in the rotor pressure contact direction (Z-axis direction) is generated by the piezoelectric element A3, it is applied to the piezoelectric elements A1 and A2. Excitation voltage phase difference is 180
The rotors 2 and 2'can be driven even in degrees. FIG. 14 shows high frequencies (the mass of the piezoelectric element, the mass of the holding section, the piezoelectric element and the elasticity of the holding section as described above) in the piezoelectric elements A1 to A3 of the driving unit 3 of the third embodiment shown in FIGS. Excitation voltage VA1 with a frequency equal to or higher than the resonance frequency determined by the composite elastic modulus of the pressing mechanism.
This is an example of driving by applying ~ VA3. The excitation voltage VA1 applied to the piezoelectric element A1 has a 90 degree phase delay with respect to the excitation voltage VA3 applied to the piezoelectric element A3, and the excitation voltage VA2 applied to the piezoelectric element A2 is the inverse of the excitation voltage VA1. 180 degrees out of phase. Further, FIG. 13 is a diagram showing a change state of the drive unit 3 shown in FIG. 12A when the piezoelectric elements A1 to A3 are excited by such excitation voltages VA1 to VA3, and FIG. FIG. 7 is a diagram showing a movement locus of the drive piece 32 (protrusion 33) with the Z-axis as a pressure contact direction of the piece 32 to the rotors 2 and 2 ′ and the X-axis as a rotor rotation direction (rotation tangential direction).

【0040】図14においての状態では、圧電素子A
3 には「0」の電圧が印加されているから伸縮量は
「0」であり中間位置をとる。また圧電素子A1 には負
の最大の電圧が印加されているから最大に短縮した状態
となり、圧電素子A2 は最大の電圧が印加されているか
ら最大に伸長した状態となり図13のの状態となり、
駆動片32(突起33)はZ軸方向は中間位置でX軸方
向は左端となり図15のの状態となる。図14のの
状態では、圧電素子A3 には最大の電圧、圧電素子A1
、A2 には「0」の電圧が印加されるから、圧電素子
A3 は最大に伸長し、圧電素子A1 、A2 は伸縮「0」
の中間位置をとり、図13のの状態となり、駆動片3
2(突起33)はX軸方向は中間位置でZ軸方向は最大
の位置となり図15のの位置となる。
In the state shown in FIG. 14, the piezoelectric element A
Since a voltage of "0" is applied to 3, the amount of expansion and contraction is "0", and it takes an intermediate position. Further, since the maximum negative voltage is applied to the piezoelectric element A1, the state is shortened to the maximum, and the piezoelectric element A2 is extended to the maximum because the maximum voltage is applied, resulting in the state shown in FIG.
The drive piece 32 (projection 33) is in the intermediate position in the Z-axis direction and at the left end in the X-axis direction, as shown in FIG. In the state of FIG. 14, the maximum voltage is applied to the piezoelectric element A3, and the piezoelectric element A1
, A2 is applied with a voltage of "0", the piezoelectric element A3 is expanded to the maximum, and the piezoelectric elements A1 and A2 are expanded and contracted to "0".
13 and the state shown in FIG. 13 is reached.
2 (protrusion 33) is the intermediate position in the X-axis direction and the maximum position in the Z-axis direction, which is the position shown in FIG.

【0041】図14のの状態では、圧電素子A3 には
0の電圧が印加され伸縮量は「0」の中間位置、圧電素
子A1 、A2 にそそれぞれ正の最大の電圧、負の最大の
電圧が印加されることになり最大の伸長、最大の短縮と
なり、図13のの状態となって駆動片32(突起3
3)の位置は図15のの位置となる。また図14の
の状態では、圧電素子A3 に負の最大の電圧が印加さ
れ、圧電素子A1 、A2 には「0」の電圧が印加される
ことになるから、圧電素子A3 は最大に短縮し、圧電素
子A1 、A2 は伸縮「0」で中間位置をとり、駆動片3
2(突起33)は図15のの位置をとる。以上のよう
に圧電素子A1 〜A3 に対して図14に示すような励振
電圧VA1〜VA3が印加すると、駆動片32(突起33)
は図15に示すように→→→→→と時計方向
に回転する円若しくは略楕円運動を行うことになる。駆
動片32(突起33)の→→の移動時にロータ
2、2´に対する接触圧が大きく、→→への移動
時には接触圧が低く、ロータ2、2´は図15において
からの方向へ駆動されることになる。
In the state shown in FIG. 14, a voltage of 0 is applied to the piezoelectric element A3, and the expansion / contraction amount is at an intermediate position where the expansion / contraction amount is "0". The piezoelectric elements A1 and A2 respectively have the maximum positive voltage and the maximum negative voltage. Is applied, the maximum extension and the maximum reduction are achieved, and the state of FIG.
The position of 3) is the position of FIG. In the state of FIG. 14, the maximum negative voltage is applied to the piezoelectric element A3, and the voltage of "0" is applied to the piezoelectric elements A1 and A2. Therefore, the piezoelectric element A3 is shortened to the maximum. , Piezoelectric elements A1 and A2 are in the middle position with expansion and contraction "0", and drive piece 3
2 (protrusion 33) takes the position shown in FIG. As described above, when the excitation voltages VA1 to VA3 as shown in FIG. 14 are applied to the piezoelectric elements A1 to A3, the driving piece 32 (protrusion 33).
15 makes a circular or substantially elliptical motion that rotates clockwise →→→→→ as shown in FIG. When the driving piece 32 (protrusion 33) moves →→, the contact pressure against the rotors 2 and 2 ′ is large, and when it moves →→→, the contact pressure is low, and the rotors 2 and 2 ′ are driven in the direction from to in FIG. Will be.

【0042】また、図14において励振電圧VA3を反転
させて圧電素子A3 に印加すれば、図15においての
位置との位置が入れ代わり、駆動片32(突起33)
はX、Z平面上で反時計方向に回転することになりロー
タ2、2´を逆方向に回転させることができる。また、
圧電素子A1 、A2 に印加する励振電圧を逆にすること
によってもロータを逆回転させることができる。すなわ
ち、図14において、励振電圧VA3を圧電素子A3 に、
励振電圧VA2を圧電素子A1 に、励振電圧VA1を圧電素
子A2 に印加すると、図15においての位置との位
置が入れ代わり、駆動片32(突起33)は図15にお
いて反時計方向に回転しロータ2、2´を逆方向に回転
させることになる。また、図14で示した駆動例では、
圧電素子A1 、A2 に印加する励振電圧を180度位相
差のあるものとしたが、180度以外の位相差をとると
すると、圧電素子A1 、A2 間の中点は駆動部の第2実
施例でのべたように図11の楕円軌跡をとる。このた
め、この楕円軌跡に合わせて圧電素子A3 のロータ2、
2´への接触圧が増大させるように圧電素子A3 励振さ
せれば、接触圧はさらに増大する。すなわち、図11に
おいてX軸より上(→→)の時に圧電素子A3 を
伸長させるように励磁すればよい。
Further, if the excitation voltage VA3 is inverted and applied to the piezoelectric element A3 in FIG. 14, the position is replaced with the position in FIG. 15, and the driving piece 32 (protrusion 33).
Rotates counterclockwise on the X and Z planes, and the rotors 2 and 2'can be rotated in opposite directions. Also,
The rotor can also be rotated in reverse by reversing the excitation voltage applied to the piezoelectric elements A1 and A2. That is, in FIG. 14, the excitation voltage VA3 is applied to the piezoelectric element A3,
When the excitation voltage VA2 is applied to the piezoelectric element A1 and the excitation voltage VA1 is applied to the piezoelectric element A2, the positions are replaced with those in FIG. 15, and the driving piece 32 (protrusion 33) rotates counterclockwise in FIG. 2'will be rotated in the opposite direction. Further, in the driving example shown in FIG.
The excitation voltages applied to the piezoelectric elements A1 and A2 are assumed to have a phase difference of 180 degrees. However, if a phase difference other than 180 degrees is taken, the midpoint between the piezoelectric elements A1 and A2 is the second embodiment of the drive section. The elliptic locus of FIG. Therefore, according to this elliptical locus, the rotor 2 of the piezoelectric element A3,
If the piezoelectric element A3 is excited so that the contact pressure on 2'is increased, the contact pressure is further increased. That is, in FIG. 11, the piezoelectric element A3 may be excited so as to extend when it is above the X axis (→→).

【0043】図16は、第1の駆動部の実施例(図3
(a)、(b))の駆動制御回路のブロック図である。
発振器51から高周波正弦波電圧を発生させ、この発振
器51からの信号を位相シフト回路52によって位相を
シフトさせた電圧を圧電素子Aの励振電圧VAとする。
また、発振器51からの電圧を増幅度制御回路53に入
力し速度制御信号に応じて増幅度を増減させて出力し、
該増幅度制御回路53の出力を選択回路55に出力する
と共に位相反転回路54で位相を反転させた後、選択回
路54に出力する。選択回路55は、方向選択信号によ
って、位相を反転させない信号か反転した信号かを選択
して励振電圧VB として、圧電素子Bに出力し圧電素子
Bを励振させる。
FIG. 16 shows an embodiment of the first drive section (FIG. 3).
It is a block diagram of a drive control circuit of (a), (b).
A high-frequency sinusoidal voltage is generated from the oscillator 51, and the voltage obtained by shifting the phase of the signal from the oscillator 51 by the phase shift circuit 52 is used as the excitation voltage VA of the piezoelectric element A.
Further, the voltage from the oscillator 51 is input to the amplification degree control circuit 53, the amplification degree is increased or decreased according to the speed control signal, and output.
The output of the amplification degree control circuit 53 is output to the selection circuit 55, the phase is inverted by the phase inversion circuit 54, and then output to the selection circuit 54. The selection circuit 55 selects a signal whose phase is not inverted or an inverted signal according to the direction selection signal and outputs it as the excitation voltage VB to the piezoelectric element B to excite the piezoelectric element B.

【0044】以上のような駆動制御回路により駆動部3
を駆動することによってロータ2、2´を駆動回転させ
ることができ、速度制御信号によって増幅度制御回路に
よる圧電素子Bに印加する励振電圧VB の大きさを制御
することによってロータ2、2´の回転速度を制御し、
方向選択信号によって圧電素子Bに印加する励振電圧V
B を反転させるか否かによってロータ2、2´の回転方
向を選択することができる。なお、駆動部3の第1の実
施例において、図6に示すような90度位相のずれた励
振電圧VA 、VB で駆動する場合には上記位相シフト回
路52によって90度位相を進めて励振電圧VA とすれ
ばよい。
The drive unit 3 is constructed by the drive control circuit as described above.
The rotors 2 and 2 ′ can be driven and rotated by driving the rotors 2 and 2 ′, and the magnitude of the excitation voltage VB applied to the piezoelectric element B by the amplification control circuit is controlled by the speed control signal. Control the rotation speed,
Excitation voltage V applied to the piezoelectric element B by the direction selection signal
The rotation direction of the rotors 2 and 2'can be selected depending on whether or not B is inverted. In the first embodiment of the drive unit 3, when driving is performed with the excitation voltages VA and VB having a 90-degree phase shift as shown in FIG. 6, the phase shift circuit 52 advances the 90-degree phase to advance the excitation voltage. You can use VA.

【0045】図17は駆動部3の第2の実施例(図8)
を駆動する駆動制御回路のブロック図である。この駆動
制御回路と図16に示す駆動部の第1の実施例の駆動制
御回路と比較し、増幅度制御回路がなくなり、速度制御
信号が位相シフト回路52に入力されている点がことな
る。位相シフト回路52は速度制御信号によって位相シ
フト量を変更できるように構成され、ロータ2、2´の
速度制御はこの位相シフト回路52の位相シフト量を変
えることによって行うようになっている。発振器51か
ら出力される高周波(上述した共振周波数と等しいか、
それ以上の高い周波数)の電圧を位相シフト回路52に
よって位相を速度制御信号に応じた量αだけずらして
(図10で示す例ではαだけ遅らせている)、圧電素子
A1に励振電圧VA1として出力し該圧電素子A1 を励振
する。また、発振器51から出力された高周波電圧か、
この高周波電圧を位相反転回路54で反転させた電圧か
が、方向選択信号に応じて選択回路55で選択され、圧
電素子A2 の励振電圧VA2とされて該圧電素子A2 が励
振される。その結果、図9〜図11で説明したように、
圧電素子A1 、A2 は位相差をもって励振され、駆動部
3の駆動片33は楕円運動を行いロータ2、2´を回転
駆動させるものとなる。
FIG. 17 shows a second embodiment of the drive unit 3 (FIG. 8).
FIG. 3 is a block diagram of a drive control circuit that drives a drive circuit. Compared with this drive control circuit and the drive control circuit of the first embodiment of the drive section shown in FIG. 16, the amplification control circuit is eliminated and the speed control signal is input to the phase shift circuit 52. The phase shift circuit 52 is configured so that the phase shift amount can be changed by a speed control signal, and the speed control of the rotors 2, 2'is performed by changing the phase shift amount of the phase shift circuit 52. High frequency output from the oscillator 51 (equal to the above-mentioned resonance frequency,
The voltage of higher frequency) is shifted by the amount α according to the speed control signal by the phase shift circuit 52 (delayed by α in the example shown in FIG. 10) and output as the excitation voltage VA1 to the piezoelectric element A1. Then, the piezoelectric element A1 is excited. In addition, the high frequency voltage output from the oscillator 51,
A voltage obtained by inverting the high frequency voltage by the phase inversion circuit 54 is selected by the selection circuit 55 according to the direction selection signal, and is set as the excitation voltage VA2 of the piezoelectric element A2 to excite the piezoelectric element A2. As a result, as described in FIGS. 9 to 11,
The piezoelectric elements A1 and A2 are excited with a phase difference, and the drive piece 33 of the drive unit 3 makes an elliptic motion to rotate the rotors 2 and 2 '.

【0046】図18は、図12で示す駆動部3の第3の
実施例を駆動制御する駆動制御回路で、図17における
選択回路55が変わっていることと位相シフト回路56
が新たに追加されている点である。発振器51から出力
された高周波電圧の位相を位相シフト回路52で設定量
ずらし(図14の例では90度位相を進める)、圧電素
子A3 の励磁電圧VA3としている。また、発振器51の
出力と該出力を位相反転回路54で位相を反転した出力
を選択回路55´に入力し、選択回路55´では、方向
選択信号によって連動して切り替わるスイッチによって
圧電素子A1 、A2 の励振電圧VA1、VA2として、一方
は発振器51から出力された高周波電圧そのもの、他方
は位相反転回路54で反転させたものを出力するが、圧
電素子A2 の励振電圧はさらに位相シフト回路56に入
力し、速度制御信号に応じた分の圧電素子A1 の励振電
圧に対して位相をずらして圧電素子A2 の励振電圧VA2
としている。
FIG. 18 is a drive control circuit for driving and controlling the third embodiment of the drive section 3 shown in FIG. 12, in which the selection circuit 55 in FIG. 17 is changed and the phase shift circuit 56.
Is the point that is newly added. The phase of the high-frequency voltage output from the oscillator 51 is shifted by a set amount by the phase shift circuit 52 (advance the phase by 90 degrees in the example of FIG. 14) to obtain the excitation voltage VA3 of the piezoelectric element A3. Further, the output of the oscillator 51 and the output obtained by inverting the phase of the output by the phase inversion circuit 54 are input to the selection circuit 55 ', and in the selection circuit 55', the piezoelectric elements A1 and A2 are switched by the switches which are interlocked with each other by the direction selection signal. As the excitation voltages VA1 and VA2, one is the high frequency voltage itself output from the oscillator 51 and the other is the one inverted by the phase inversion circuit 54, and the excitation voltage of the piezoelectric element A2 is further input to the phase shift circuit 56. Then, the phase is shifted with respect to the excitation voltage of the piezoelectric element A1 corresponding to the speed control signal, and the excitation voltage VA2 of the piezoelectric element A2 is shifted.
And

【0047】これにより、方向選択信号によって圧電素
子A1 、A2 に印加する励振電圧を選択しロータ2、2
´の回転方向を選択し、かつ速度制御信号によって励振
電圧VA1、VA2の位相をずらしてロータ2、2´の回転
速度を制御する。
As a result, the excitation voltage applied to the piezoelectric elements A1 and A2 is selected by the direction selection signal and the rotors 2 and 2 are selected.
The rotation direction of the rotors 2 and 2'is controlled by selecting the rotation direction of the rotation speed control signal ′ and shifting the phases of the excitation voltages VA1 and VA2 by the speed control signal.

【0048】上述した実施例は円筒上のロータ2、2
´、若しくはディスク上のロータ2´で構成された圧電
モータの例であったが、本発明は、接触圧によって移動
部を駆動するものであるから、ロータは必ずしも円筒状
やディスク状のものに限られるものではなく、平面や周
面を有するものであればどのような移動部でも駆動でき
るものである。図19は球面を駆動する圧電球面モータ
の実施例であり、球面軸受け63により球61が摺動自
在に軸受けされ、出力軸62を移動させることができる
ようにしたもので、該球61を駆動する駆動部としては
上記説明した第1〜第3の実施例の駆動部3を用いるも
のである。すなわち、駆動部3の先端(駆動片)は弾性
押圧機構部4の板ばね5によって球面に押圧され、駆動
部の各圧電素子を上述した方法によって駆動することで
球を回転させ、その出力軸62を移動させるものであ
る。
In the above-described embodiment, the rotors 2 and 2 on the cylinder are
′, Or the piezoelectric motor constituted by the rotor 2 ′ on the disk, the present invention drives the moving part by contact pressure, so the rotor is not necessarily cylindrical or disk-shaped. It is not limited, and any moving unit can be driven as long as it has a flat surface or a peripheral surface. FIG. 19 shows an embodiment of a piezoelectric spherical motor that drives a spherical surface. A spherical bearing 63 slidably supports a sphere 61 so that the output shaft 62 can be moved. The drive unit 3 of the first to third embodiments described above is used as the drive unit. That is, the tip end (driving piece) of the drive unit 3 is pressed against the spherical surface by the leaf spring 5 of the elastic pressing mechanism unit 4, and the piezoelectric element of the drive unit is driven by the above-described method to rotate the sphere and output shaft thereof. 62 is moved.

【0049】また、図20は圧電リニアモータの例であ
り、図20(a)は正面図、(b)は側面図である。ス
ライダベース64上にクロスローラベアリング、リニア
ガイド等のガイド部材66により摺動自在に保持された
スライダ65の側面に対して上述した第1〜第3の実施
例の駆動部3が弾性押圧機構部4によって押圧されてお
り、この駆動部3を上述した方法によって駆動し、スラ
イダ65を図20(b)において左右に移動させるもの
である。
FIG. 20 shows an example of a piezoelectric linear motor. FIG. 20 (a) is a front view and FIG. 20 (b) is a side view. On the side surface of the slider 65 slidably held by a guide member 66 such as a cross roller bearing or a linear guide on the slider base 64, the drive unit 3 of the above-described first to third embodiments is elastically pressed. The slider 65 is being pressed by 4 and is driven by the above-mentioned method to move the slider 65 left and right in FIG. 20 (b).

【0050】図21は駆動部3の第4の実施例を示す図
である。第1〜第3の実施例では、移動部を移動方向を
1方向に移動させるものであったが、この第4の実施例
では、移動部を2方向に移動させることができるもので
ある。この第4の実施例は、保持部31の上に厚み方向
に変位する圧電素子Aを固着しこの圧電素子Aの上にす
べり方向に変位する圧電素子B1 を固着し、さらにこの
圧電素子B1 の上に該圧電素子Bのすべり方向と直交す
る方向にすべる圧電素子B2 を固着し、最上部に駆動片
32が固着されて構成されている。なお、これら圧電素
子A、B1 、B2 の固着順序は図21に示した順序でな
くてもよく、図21に示すように下からA、B1 、B2
と固着しても、またはA、B2 、B1 と固着しても、B
1 、A、B2 と固着してもさらには他の態様でもよい。
この駆動部3が移動部を押圧する方向(圧電素子Aの伸
縮方向)をZ軸方向とし、該Z方向に直交しかつ互いに
直交する方向をX軸方向、Y軸方向とすれば、Z軸方向
に伸縮する圧電素子AとX軸方向にすべる圧電素子B1
(若しくはB2 )、Y軸方向にすべる圧電素子B2(若
しくはB1 )を積層順序に関係なく単に積層すればよい
ものである。
FIG. 21 is a diagram showing a fourth embodiment of the drive section 3. In the first to third embodiments, the moving part is moved in one direction, but in the fourth embodiment, the moving part can be moved in two directions. In the fourth embodiment, the piezoelectric element A which is displaced in the thickness direction is fixed on the holding portion 31, the piezoelectric element B1 which is displaced in the sliding direction is fixed on the piezoelectric element A, and the piezoelectric element B1 is fixed. The piezoelectric element B2, which slides in a direction orthogonal to the sliding direction of the piezoelectric element B, is fixed to the upper portion, and the driving piece 32 is fixed to the uppermost portion. Note that the piezoelectric elements A, B1, and B2 need not be fixed in the order shown in FIG. 21, and as shown in FIG.
Or if it sticks to A, B2 or B1
It may be fixed to 1, A and B2 or may be in another form.
If the direction in which the drive unit 3 presses the moving unit (the direction in which the piezoelectric element A expands and contracts) is the Z-axis direction, and the directions orthogonal to the Z direction and mutually orthogonal are the X-axis direction and the Y-axis direction, the Z-axis is defined. Piezoelectric element A that expands and contracts in the direction and piezoelectric element B1 that slides in the X-axis direction
(Or B2) and the piezoelectric element B2 (or B1) sliding in the Y-axis direction may be simply laminated regardless of the laminating order.

【0051】この2方向駆動の駆動部3の動作は、図3
に示した第1の実施例の駆動部の動作と同じ原理であ
り、移動部を移動させる方向が2方向になっている点が
相違するのみである。すなわち圧電素子Aを伸長させて
移動部への押圧力が増大している間ですべり方向に変位
する圧電素子B1 を駆動させてこのすべり方向に移動部
を移動させる点は第1の実施例と同一である。また圧電
素子B2 を励振すれば移動部は圧電素子B1 を励振した
とき移動する方向と直交する方向に移動させることがで
きるもので、このときも動作原理は図3の第1の実施例
で説明したときと同一である。そして、圧電素子B1 、
B2 を同時に駆動すれば、移動部を2つのすべり方向の
圧電素子B1 、B2 のすべり方向を合成した方向に移動
部を駆動することができるものである。
The operation of the two-direction driving section 3 is shown in FIG.
It is based on the same principle as the operation of the drive unit of the first embodiment shown in, except that the moving unit is moved in two directions. That is, the piezoelectric element A is extended to drive the piezoelectric element B1 which is displaced in the sliding direction while the pressing force to the moving portion is increasing, and the moving portion is moved in the sliding direction as compared with the first embodiment. It is the same. Further, when the piezoelectric element B2 is excited, the moving portion can be moved in a direction orthogonal to the moving direction when the piezoelectric element B1 is excited. In this case also, the operation principle is explained in the first embodiment of FIG. It is the same as when I did it. And the piezoelectric element B1,
If B2 is driven at the same time, the moving part can be driven in a direction in which the sliding directions of the piezoelectric elements B1 and B2 in the two sliding directions are combined.

【0052】この2方向駆動の駆動部を図19に示す球
面駆動に用いれば、球61は任意の方向に回転させるこ
とができることになる。また、図22に示すように2方
向に移動移動可能なスライダの駆動部として用い圧電平
面モータとすれば、スライダをX、Y平面上で、X方
向、Y方向、さらに合成された任意の方向に駆動させる
ことができる。図22(a)はこの圧電平面モータの平
面図、図22(b)は側面図であり、ベース70に設け
た一対のガイドレール71に摺動自在にそれぞれガイド
72が嵌合され、一対のガイド72、72間には一対の
シャフト73、73が掛け渡され、該シャフト73、7
3にはスライダ74が摺動自在に嵌合されている。ま
た、弾性押圧機構部4としてベース70に固定された板
ばね75には上記図21に示す2方向駆動の駆動部3の
保持部31が固着され、駆動部の駆動片32がスライダ
74の下面に押圧されている。そして、ガイドレール7
1を移動するガイド72の移動方向をY軸、スライダが
シャフト73に沿って移動する方向をX軸とし、駆動部
の圧電素子B1 、B2 のすべり方向を上記X軸方向、Y
軸方向と平行になるように上記駆動部を配置する。
If this two-direction drive unit is used for the spherical surface drive shown in FIG. 19, the sphere 61 can be rotated in any direction. Also, as shown in FIG. 22, if a piezoelectric plane motor is used as a drive unit for a slider that can move in two directions, the slider can be moved in the X and Y planes in the X and Y directions, and in any combined direction. Can be driven. 22A is a plan view of this piezoelectric planar motor, and FIG. 22B is a side view thereof. A pair of guide rails 71 provided on a base 70 are slidably fitted with guides 72, respectively. A pair of shafts 73, 73 is stretched between the guides 72, 72, and the shafts 73, 7
A slider 74 is slidably fitted to the unit 3. Further, the holding portion 31 of the two-way driving unit 3 shown in FIG. 21 is fixed to the leaf spring 75 fixed to the base 70 as the elastic pressing mechanism unit 4, and the driving piece 32 of the driving unit is the lower surface of the slider 74. Has been pressed. And the guide rail 7
The moving direction of the guide 72 moving 1 is the Y-axis, the moving direction of the slider along the shaft 73 is the X-axis, and the sliding directions of the piezoelectric elements B1 and B2 of the drive unit are the X-axis direction and the Y-axis direction.
The drive unit is arranged so as to be parallel to the axial direction.

【0053】そして、圧電素子Aを励振し圧電素子B1
、B2 を選択的に励振すれば、スライダ74をX軸方
向、若しくはY軸方向に移動させることができ、また圧
電素子B1 、B2 を同時に励振させれば、圧電素子B1
、B2 のすべりを合成した方向にスライダ74を移動
させることができる。図23は、の2方向駆動部の駆動
制御回路のブロック図で、図16の駆動制御回路におけ
る選択回路55を図のような選択回路55”に代えたも
のを用いる。位相シフト回路52によって発振器51か
ら出力される高周波電圧の位相を90度進めもしくは遅
らせ他電圧を圧電素子Aの励振電圧VA とする。そし
て、選択回路55”は、圧電素子B1 、B2 に対する励
振電圧VB1、VB2として発振器51から出力される高周
波電圧を出力するか、その反転電圧を出力するか、又は
「0」の電圧を出力するかそれぞれの方向選択信号に応
じて切換えている。(図23ではX軸方向選択信号、Y
軸方向選択信号とし、圧電素子B1 はX軸方向に移動部
(スライダ74)を駆動するものとし圧電素子B2 はY
軸方向に移動部(スライダ74)を駆動するものとして
いる)。
Then, the piezoelectric element A is excited to drive the piezoelectric element B1.
, B2 can be selectively moved to move the slider 74 in the X-axis direction or the Y-axis direction. If the piezoelectric elements B1 and B2 are simultaneously excited, the piezoelectric element B1 can be moved.
, B2 can be moved in the direction in which the slips are combined. FIG. 23 is a block diagram of the drive control circuit of the bidirectional drive section, in which the selection circuit 55 ″ in the drive control circuit of FIG. 16 is replaced with the selection circuit 55 ″ as shown in the figure. The phase of the high frequency voltage output from 51 is advanced or delayed by 90 degrees and another voltage is set as the excitation voltage VA of the piezoelectric element A. Then, the selection circuit 55 "uses the oscillator 51 as the excitation voltages VB1 and VB2 for the piezoelectric elements B1 and B2. The high-frequency voltage output from the output terminal, the inverted voltage thereof, or the voltage "0" is output according to each direction selection signal. (In FIG. 23, the X-axis direction selection signal, Y
The piezoelectric element B1 drives the moving part (slider 74) in the X-axis direction, and the piezoelectric element B2 outputs Y.
It is assumed that the moving portion (slider 74) is driven in the axial direction).

【0054】これにより、圧電素子B1 、B2 に印加さ
れる励振電圧の振幅を増幅度制御回路53によって速度
制御信号に応じて増減させて、移動部の移動速度を制御
すると共に、X、Y方向選択信号によって選択回路5
5”のスイッチを切替え、移動部の移動方向をX軸+、
−方向、Y軸+、−方向、さらにX軸、Y軸の移動を合
成した方向に移動部を移動させるものである。なお、駆
動部3の駆動片は移動部と接触するために磨耗しやすい
ので、磨耗防止のために通常硬いセラミックスを使用す
る。また、圧電素子の上に駆動片32を設ける場合で、
圧電素子の表面が硬く磨耗を問題にしない場合にはこの
駆動片32を省略し圧電素子の表面を駆動片としてもよ
い。
As a result, the amplitude of the excitation voltage applied to the piezoelectric elements B1 and B2 is increased / decreased by the amplification degree control circuit 53 according to the speed control signal to control the moving speed of the moving part and at the same time in the X and Y directions. Selection circuit 5 according to selection signal
Switch the 5 "switch to change the moving direction of the moving part to the X-axis +,
The moving portion is moved in a direction in which the movements of the − direction, the Y axis + and − directions, and the X axis and the Y axis are combined. The driving piece of the driving unit 3 is easily worn because it comes into contact with the moving unit. Therefore, hard ceramics are usually used to prevent wear. Further, when the driving piece 32 is provided on the piezoelectric element,
When the surface of the piezoelectric element is hard and wear is not a problem, the driving piece 32 may be omitted and the surface of the piezoelectric element may be used as the driving piece.

【0055】また、上記実施例では、移動部の速度の制
御を圧電素子の励振電圧の振幅を変えたり位相シフト量
を変えることによって行っているが、圧電素子を励振す
る励振電圧の周波数、すなわち発振器51の発振周波数
を上述した共振周波数以上の領域で変えることによっ
て、移動部の速度を制御するようにしてもよい。さら
に、上記実施例では、移動部に対して駆動部を1個設け
た例を説明したが、1つの移動部に対して複数の駆動部
を設けトルクや推力を増大させることができる。この場
合、励振電圧を同じ同じ波形を使用してもよいが、位相
をずらして180度ずらした2組の波形、あるいは位相
を120度ずつずらした3組の波形、あるいは位相を9
0度ずつずらした4組の波形でそれぞれの駆動部を励振
すれば、トルクや推力のリプルが少なくなりより滑らか
な動きを実現できる。
Further, in the above embodiment, the speed of the moving part is controlled by changing the amplitude of the excitation voltage of the piezoelectric element or the amount of phase shift, but the frequency of the excitation voltage for exciting the piezoelectric element, that is, The speed of the moving unit may be controlled by changing the oscillation frequency of the oscillator 51 in the region above the resonance frequency. Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which one driving unit is provided for the moving unit has been described, but a plurality of driving units can be provided for one moving unit to increase torque and thrust. In this case, the same excitation voltage may be used, but two sets of waveforms whose phases are shifted by 180 degrees or three sets of waveforms whose phase are shifted by 120 degrees or nine phases are used.
Exciting the respective drive units with four sets of waveforms shifted by 0 degrees reduces ripples in torque and thrust and enables smoother movement.

【0056】[0056]

【発明の効果】本願各発明の圧電モータは、駆動部と該
駆動部で駆動される移動部との接触部を駆動部で円若し
くは楕円運動を起こさせ、接触圧が増大している期間に
おける駆動体の接触部(駆動片)の接触圧方向と直交す
る方向の移動によって移動部を駆動するモータであるか
ら、大きなトルクが発生できる。また、圧電素子を励振
する高周波電圧の振幅若しくは位相差を変えることによ
って移動部(ロータ)の駆動速度を制御でき、速度制御
が簡単にでき、かつ励振電圧を反転させるのみで移動部
の移動方向を変えることができるため、該圧電モータの
移動方向とその速度を容易に制御することができる。ま
た、円若しくは楕円運動における移動部と駆動部の接触
圧が小さい期間に駆動体の接触部は移動部の移動方向と
逆方向に移動するものであるから、接触圧が小さくなる
ので、この接触部の磨耗も小さくモータの寿命を長くで
きる。さらに、接触圧で移動部を移動させるモータであ
るから移動部は駆動部と接する面を備えていればよく、
ロータが円筒状のもの、ディスク状のもの、球さらには
平面を移動するスライダでもよく、いろんな形態の圧電
モータを得ることができる。
According to the piezoelectric motor of each invention of the present application, the contact portion between the drive unit and the moving unit driven by the drive unit causes a circular or elliptical motion in the drive unit, and the contact pressure is increased during the period. Since the motor drives the moving portion by moving the contact portion (driving piece) of the driving body in a direction orthogonal to the contact pressure direction, a large torque can be generated. Also, the drive speed of the moving part (rotor) can be controlled by changing the amplitude or phase difference of the high-frequency voltage that excites the piezoelectric element, the speed control can be simplified, and the moving direction of the moving part can be changed only by reversing the exciting voltage. Since it can be changed, the moving direction and speed of the piezoelectric motor can be easily controlled. Further, since the contact part of the driving body moves in the direction opposite to the moving direction of the moving part during the period when the contact pressure between the moving part and the driving part in the circular or elliptic motion is small, the contact pressure becomes small. The wear of the parts is small and the life of the motor can be extended. Furthermore, since it is a motor that moves the moving part by contact pressure, the moving part may have a surface that contacts the driving part,
The rotor may be a cylindrical rotor, a disc rotor, a sphere, or a slider that moves in a plane, and piezoelectric motors of various shapes can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1、第2の実施例に使用される駆動
部の第1の実施例の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a drive unit used in the first and second embodiments of the present invention.

【図4】圧電素子の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a piezoelectric element.

【図5】図3(a)に示す駆動部の動作状態を説明する
図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an operating state of the drive unit shown in FIG.

【図6】駆動部の第1の実施例おける各圧電素子を励振
する励振電圧の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an excitation voltage for exciting each piezoelectric element in the drive unit according to the first embodiment.

【図7】駆動部の第1の実施例おける駆動部先端の駆動
片の移動軌跡を説明する説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a movement locus of the driving piece at the tip of the driving unit in the first example of the driving unit.

【図8】駆動部の第2の実施例の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a second example of a drive unit.

【図9】駆動部の第2の実施例の動作状態を説明する説
明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an operating state of the second embodiment of the drive section.

【図10】駆動部の第2の実施例おける各圧電素子を励
振する励振電圧の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of an excitation voltage for exciting each piezoelectric element in the second example of the drive unit.

【図11】駆動部の第2の実施例おける駆動部先端の駆
動片の移動軌跡を説明する説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a movement locus of the drive piece at the tip of the drive unit in the second example of the drive unit.

【図12】駆動部の第3の実施例の構成を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a drive unit according to a third embodiment.

【図13】図12(a)に示す第3の実施例の駆動部の
動作状態を説明する図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an operating state of the drive unit according to the third embodiment illustrated in FIG.

【図14】駆動部の第3の実施例おける各圧電素子を励
振する励振電圧の説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of an excitation voltage for exciting each piezoelectric element in the drive unit according to the third embodiment.

【図15】駆動部の第3の実施例おける駆動部先端の駆
動片の移動軌跡を説明する説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating a movement locus of a driving piece at the tip of the driving unit in the third example of the driving unit.

【図16】駆動部の第1の実施例を駆動する駆動制御回
路のブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram of a drive control circuit that drives a first embodiment of the drive unit.

【図17】駆動部の第2の実施例を駆動する駆動制御回
路のブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram of a drive control circuit that drives a second embodiment of the drive unit.

【図18】駆動部の第3の実施例を駆動する駆動制御回
路のブロック図である。
FIG. 18 is a block diagram of a drive control circuit that drives a third embodiment of the drive unit.

【図19】本発明の球面を駆動する圧電球面モータの一
実施例の構成を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a piezoelectric spherical motor for driving a spherical surface of the present invention.

【図20】本発明の一実施例の圧電リニアモータの構成
を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a piezoelectric linear motor according to an embodiment of the present invention.

【図21】本発明の駆動部の第4の実施例で2方向駆動
の駆動部の構成を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing the configuration of a two-way drive unit according to a fourth embodiment of the drive unit of the present invention.

【図22】2方向駆動の駆動部により駆動する本発明の
圧電平面モータの一実施例の構成を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the piezoelectric planar motor of the present invention driven by a two-way drive unit.

【図23】2方向駆動の駆動部の駆動制御回路のブロッ
ク図である。
FIG. 23 is a block diagram of a drive control circuit of a two-way drive unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 円筒状ロータ 2´ ディスク状ロータ 3 駆動部 4 弾性押圧機構部 5、75 板ばね 6 ベース A、A1 、A2 、A3 厚み方向に変位する圧電素子 B、B1 、B2 すべり方向に変位する圧電素子 31 保持部 32 駆動片 33 突起 61 球 62 出力軸 65、74 スライダ 72 ガイド 2 Cylindrical rotor 2'Disk-shaped rotor 3 Drive part 4 Elastic pressing mechanism part 5, 75 Leaf spring 6 Base A, A1, A2, A3 Piezoelectric element B, B1, B2 displaced in the thickness direction Piezoelectric element displaced in the sliding direction 31 holding part 32 driving piece 33 protrusion 61 ball 62 output shaft 65, 74 slider 72 guide

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動部を摩擦力で駆動する方式のモータ
において、移動部と接触する駆動片と該駆動片と移動部
との間の接触圧を制御する第1の圧電素子及び上記駆動
片を移動部の移動方向に変位させる第2の圧電素子を保
持する保持部とを有する駆動部と、該駆動部を移動部に
押し付ける弾性押圧機構部と、上記第1、第2の圧電素
子を同一周波数で位相の異なる高周波電圧で励振させる
駆動制御手段とを備え、移動部と上記駆動体間の接触圧
を変化させて、接触圧が高い期間に上記第2の圧電素子
の変位により移動部を移動させる圧電モータ。
1. A motor for driving a moving part by a frictional force, a driving piece contacting the moving part, a first piezoelectric element for controlling a contact pressure between the driving piece and the moving part, and the driving piece. A driving unit having a holding unit for holding the second piezoelectric element for displacing the moving unit in the moving direction of the moving unit; an elastic pressing mechanism unit for pressing the driving unit against the moving unit; and the first and second piezoelectric elements. A drive control means for exciting with high-frequency voltages having the same frequency and different phases, changing the contact pressure between the moving part and the driving body, and displacing the second piezoelectric element during a period when the contact pressure is high. Piezoelectric motor to move.
【請求項2】 上記駆動部は上記駆動片と押圧厚み方向
に変位する第1の圧電素子と厚み方向と直交する方向に
変位する第2の圧電素子とが重ね合わせて接合されて構
成されている請求項1記載の圧電モータ。
2. The drive unit is configured by bonding the drive piece, a first piezoelectric element that is displaced in the pressing thickness direction, and a second piezoelectric element that is displaced in a direction orthogonal to the thickness direction, in an overlapping manner. The piezoelectric motor according to claim 1, wherein
【請求項3】 移動部を摩擦力で駆動する方式のモータ
において、保持部上に厚み方向に変位する圧電素子が間
隔をおいて配置され、上記2つの圧電素子にまたがって
中点に移動部を押圧する突起を有する駆動片が配置され
た駆動部と、該駆動部を移動部に押し付ける弾性押圧機
構部と、上記2つの圧電素子を同一周波数で位相の異な
る高周波電圧で励振させ上記2つの圧電素子を位相差を
もって変位させる駆動制御手段とを備え、上記駆動片の
突起による移動部への接触圧を変化させながら駆動片移
動させて移動部を移動させる圧電モータ。
3. In a motor of a type in which a moving portion is driven by frictional force, piezoelectric elements that are displaced in the thickness direction are arranged on a holding portion at intervals, and the moving portion moves to a midpoint across the two piezoelectric elements. A drive section having a drive piece having a protrusion for pressing the elastic section, an elastic pressing mechanism section for pressing the drive section against the moving section, and the two piezoelectric elements are excited by high-frequency voltages having the same frequency but different phases. A piezoelectric motor comprising: a drive control means for displacing a piezoelectric element with a phase difference; and moving the moving piece by moving the driving piece while changing the contact pressure of the projection of the driving piece to the moving portion.
【請求項4】 移動部を摩擦力で駆動する方式のモータ
において、保持部上に厚み方向に変位する第2の圧電素
子が2つ間隔をおいて配置され、上記2つの第2の圧電
素子にまたがって板を配置し該板上に上記2つの第2の
圧電素子の中間に上面に駆動片を有し厚み方向に変位す
る第1の圧電素子が配置された駆動部と、該駆動部を移
動部に押し付ける弾性押圧機構部と、上記2つの第2の
圧電素子を同一周波数で位相の異なる高周波電圧で励振
させて位相差をもって変位させ、かつ上記第1の圧電素
子も同一周波数で、上記第2の圧電素子を配置した上記
板の中間位置の移動部方向の移動に同期して上記第1の
圧電素子の変位が変化するように位相を変えて高周波電
圧で励振させる駆動制御手段とを備え、上記駆動片の突
起による移動部への接触圧を変化させながら駆動片を移
動させて移動部を移動させる圧電モータ。
4. In a motor of a type in which a moving portion is driven by frictional force, two second piezoelectric elements which are displaced in the thickness direction are arranged on a holding portion at intervals, and the two second piezoelectric elements are arranged. A drive unit in which a plate is disposed over the plate, and a first piezoelectric element that has a drive piece on the upper surface is disposed between the two second piezoelectric elements on the plate and that is displaced in the thickness direction; And an elastic pressing mechanism that presses the moving part on the moving part and the two second piezoelectric elements are excited by high frequency voltages having the same frequency and different phases to displace with a phase difference, and the first piezoelectric element also has the same frequency. Drive control means for changing the phase so as to change the displacement of the first piezoelectric element in synchronism with the movement of the intermediate position of the plate on which the second piezoelectric element is arranged in the direction of the moving portion, and for exciting with a high frequency voltage. To the moving part by the projection of the driving piece. A piezoelectric motor that moves the moving part by moving the driving piece while changing the contact pressure.
【請求項5】 移動部を摩擦力で駆動する方式のモータ
において、保持部上に配置された厚み方向に変位する第
1の圧電素子上に厚み方向に変位する第2の圧電素子が
間隔をおいて2つ配置され、上記2つの第2の圧電素子
にまたがって中点に移動部を押圧する突起を有する駆動
片が配置された駆動部と、該駆動部を移動部に押し付け
る弾性押圧機構部と、上記2つの第2の圧電素子を同一
周波数で位相の異なる高周波電圧で励振させて位相差を
もって変位させ、かつ上記第1の圧電素子も同一周波数
で、上記第2の圧電素子を配置した上記板の中間位置の
移動部方向の移動に同期して上記第1の圧電素子の変位
が変化するように位相を変えて高周波電圧で励振させる
駆動制御手段とを備え、上記駆動片の突起による移動部
への接触圧を変化させながら駆動片移動させて移動部を
移動させる圧電モータ。
5. In a motor of a type that drives a moving portion by frictional force, a second piezoelectric element that is displaced in the thickness direction is provided on a first piezoelectric element that is disposed on a holding portion and that is displaced in the thickness direction. And a drive unit having a drive piece having a protrusion that presses the moving unit at a midpoint over the two second piezoelectric elements, and an elastic pressing mechanism that presses the driving unit against the moving unit. Section and the two second piezoelectric elements are excited by high frequency voltages having the same frequency and different phases to be displaced with a phase difference, and the first piezoelectric element is also provided with the second piezoelectric element at the same frequency. Drive control means for changing the phase so as to change the displacement of the first piezoelectric element in synchronization with the movement of the intermediate position of the plate in the direction of the moving portion, and exciting the plate with a high frequency voltage. Change the contact pressure to the moving part. A piezoelectric motor that moves the moving part by moving the driving piece while moving.
【請求項6】 移動部を摩擦力で駆動する方式のモータ
において、移動部と接触する駆動片と該駆動片と移動部
との間の接触圧を制御する第1の圧電素子及び上記駆動
片を上記駆動片と移動部の圧接方向に直交しかつ互いに
直交する方向に変位する2つの第2の圧電素子を保持す
る保持部を備えた駆動部と、該駆動部を移動部に押し付
ける弾性押圧機構部と、上記第1の圧電素子を高周波電
圧で励振させかつ上記第2の圧電素子を選択して上記高
周波電圧と同一周波数で位相が異なる高周波電圧で駆動
する駆動制御手段とを備え、移動部と上記駆動片間の接
触圧を変化させて、接触圧が高い期間に上記第2の圧電
素子の変位により移動部を移動させる圧電モータ。
6. A motor for driving a moving part by a frictional force, a driving piece contacting the moving part, a first piezoelectric element for controlling a contact pressure between the driving piece and the moving part, and the driving piece. A drive part having a holding part for holding two second piezoelectric elements that are displaced in a direction orthogonal to the pressure contact direction of the drive piece and the moving part and in a direction orthogonal to each other, and an elastic pressing force for pressing the driving part against the moving part. And a drive control unit that excites the first piezoelectric element with a high frequency voltage and selects the second piezoelectric element and drives the second piezoelectric element with a high frequency voltage having the same frequency as the high frequency voltage but a different phase. A piezoelectric motor that changes a contact pressure between a drive section and a drive section, and moves a moving section by displacement of the second piezoelectric element while the contact pressure is high.
【請求項7】 上記駆動片は第1の圧電素子か若しくは
第2の圧電素子の表面で構成された請求項2、4又は6
記載の圧電モータ。
7. The driving piece is constituted by the surface of the first piezoelectric element or the surface of the second piezoelectric element.
Piezoelectric motor described.
【請求項8】 上記駆動制御手段は、上記第2の圧電素
子を励振する高周波電圧の振幅を変える手段を備える請
求項1、2、又は6記載の圧電モータ。
8. The piezoelectric motor according to claim 1, 2 or 6, wherein the drive control means includes means for changing the amplitude of a high frequency voltage for exciting the second piezoelectric element.
【請求項9】 上記駆動制御手段は、上記2つの圧電素
子を励振する高周波電圧の位相を変える手段を備える請
求項3記載の圧電モータ。
9. The piezoelectric motor according to claim 3, wherein the drive control means includes means for changing a phase of a high frequency voltage for exciting the two piezoelectric elements.
【請求項10】 上記駆動制御手段は、上記2つの第2
の圧電素子を励振する高周波電圧の位相を変える手段を
備える請求項4又は5記載の圧電モータ。
10. The drive control means includes the two second
6. The piezoelectric motor according to claim 4, further comprising means for changing a phase of a high frequency voltage for exciting the piezoelectric element.
【請求項11】 上記駆動制御手段が発生する上記高周
波電圧は、上記保持部の質量に対して上記第1の圧電素
子に慣性反力が得られるような高い周波数である請求項
1乃至10記載の内1項記載の圧電モータ。
11. The high frequency voltage generated by the drive control means has a high frequency with which an inertial reaction force is obtained in the first piezoelectric element with respect to the mass of the holding portion. The piezoelectric motor according to item 1.
【請求項12】 上記駆動制御手段は、第1、第2の圧
電素子を励振する少なくともどちらか一方の高周波電圧
の位相を反転させる手段を備える請求項1、2、4、
5、6、7又は8記載の圧電モータ。
12. The drive control means comprises means for inverting the phase of at least one of the high frequency voltages for exciting the first and second piezoelectric elements.
The piezoelectric motor according to 5, 6, 7 or 8.
【請求項13】 上記駆動制御手段は、上記間隔をおい
て2つ配置した圧電素子を励振する高周波電圧の位相を
反転させる手段を備える請求項3又は9記載の圧電モー
タ。
13. The piezoelectric motor according to claim 3, wherein the drive control means includes means for inverting the phase of a high-frequency voltage that excites two piezoelectric elements arranged at the interval.
【請求項14】 上記駆動制御手段は発生させる高周波
電圧の周波数を変更できる発振器を備える請求項1乃至
13記載の内1項記載の圧電モータ。
14. The piezoelectric motor according to claim 1, wherein the drive control means includes an oscillator capable of changing the frequency of the high frequency voltage generated.
【請求項15】 上記移動部は円筒状のロータである請
求項1乃至14記載の内1項記載の圧電モータ。
15. The piezoelectric motor according to claim 1, wherein the moving portion is a cylindrical rotor.
【請求項16】 上記移動部はディスク状のロータであ
る請求項1乃至14記載の内1項記載の圧電モータ。
16. The piezoelectric motor according to claim 1, wherein the moving portion is a disk-shaped rotor.
【請求項17】 上記移動部は球である請求項1乃至1
4記載の内1項記載の圧電モータ。
17. The moving unit is a sphere, and the moving unit is a sphere.
The piezoelectric motor according to item 1 of item 4.
【請求項18】 上記移動部は平面上を移動するスライ
ダである請求項1乃至14記載の内1項記載の圧電モー
タ。
18. The piezoelectric motor according to claim 1, wherein the moving portion is a slider that moves on a plane.
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