JPH08331874A - Ultrasonic actuator - Google Patents

Ultrasonic actuator

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JPH08331874A
JPH08331874A JP7134895A JP13489595A JPH08331874A JP H08331874 A JPH08331874 A JP H08331874A JP 7134895 A JP7134895 A JP 7134895A JP 13489595 A JP13489595 A JP 13489595A JP H08331874 A JPH08331874 A JP H08331874A
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JP
Japan
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ultrasonic actuator
elastic body
actuator according
vibration
driving force
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Pending
Application number
JP7134895A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiro Tomikawa
義郎 富川
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Priority to US08/574,928 priority patent/US6072266A/en
Priority to EP95309345A priority patent/EP0718899A3/en
Publication of JPH08331874A publication Critical patent/JPH08331874A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide an ultrasonic actuator which can be moved one- dimensionally or two-dimensionally in a plane and is easy to incorporate in a cylindrical part. CONSTITUTION: An ultrasonic actuator 10 has an annular elastic element 11 and piezoelectric devices 12 and 13 which are bonded to the plane of the annular elastic element 11 at positions facing each other. If driving signals are inputted to the piezoelectric devices 12 and 13, the elastic element 11 is excited and the non-axis-symmetry vibration and the bending vibration are generated and the elastic element 11 is made to run automatically in ±x directions by its contraction.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波アクチュエータ
に関し、特に、非軸対称振動と屈曲振動との縮退を利用
した超音波アクチュエータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic actuator, and more particularly to an ultrasonic actuator utilizing degeneracy of non-axisymmetric vibration and bending vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の超音波アクチュエータ
は、電気−機械エネルギー変換素子の励振により、円環
状の弾性体に進行性振動波を発生し、その弾性体に加圧
接触している相対運動部材である移動子(ロータ)を駆
動するようにしていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic actuator of this type generates a progressive vibration wave in an annular elastic body by the excitation of an electro-mechanical energy conversion element, and a relative pressure contact with the elastic body is made. The moving element (rotor), which is a moving member, is driven.

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

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前者の超音波アクチュ
エータは、例えばカメラのレンズ鏡筒に組み込まれ、移
動体の回転により、AFレンズを駆動する用途に用いら
れる。
The former ultrasonic actuator is incorporated in a lens barrel of a camera, for example, and is used for driving an AF lens by rotating a moving body.

【0005】一方、撮影光学系の一部を光軸と略直交す
る平面内において移動して、像振れを補正する振れ防止
装置が提案されている。しかし、前者のアクチュエータ
は駆動方向が異なるために適用できない。一方、後者の
アクチュエータは円筒形のレンズ鏡筒には組み込み難い
うえ、光軸に垂直な平面内のX方向及びY方向の2方向
に駆動するためには装置が大型化するという問題があっ
た。
On the other hand, there has been proposed an anti-shake apparatus which corrects image shake by moving a part of the photographing optical system in a plane substantially orthogonal to the optical axis. However, the former actuator cannot be applied because the driving directions are different. On the other hand, the latter actuator is difficult to be incorporated in a cylindrical lens barrel, and there is a problem that the device becomes large in size in order to drive in the two directions of the X direction and the Y direction in a plane perpendicular to the optical axis. .

【0006】また、従来の高速・低トルクを特徴とする
電磁モータを利用する場合には、出力トルクを確保する
ために通常はギヤ列が必要となり、さらに、駆動対象物
を平面内において2方向に移動させるときには、各々の
方向に駆動対象物を移動させるために、独立した2組の
電磁モータ及びギヤ列が必要になる。このため、装置が
大型化して重量が増加するうえ、ギヤ列に不可避的に存
在するバックラッシ等により、応答性が低下したり騒音
が発生する等の問題があった。
Further, when the conventional electromagnetic motor characterized by high speed and low torque is used, a gear train is usually required to secure the output torque, and the object to be driven is bidirectional in a plane. In order to move the driven object in each direction, two independent electromagnetic motors and gear trains are required. As a result, the size of the device is increased and the weight is increased, and there is a problem in that responsiveness is reduced and noise is generated due to backlash and the like inevitably present in the gear train.

【0007】本発明の目的は、平面内を1次元又は2次
元に移動可能であって、例えばレンズ鏡筒といった円筒
形状の部分にも容易に組み込むことができる超音波アク
チュエータを提供することである。
An object of the present invention is to provide an ultrasonic actuator which can be moved one-dimensionally or two-dimensionally in a plane and can be easily incorporated in a cylindrical portion such as a lens barrel. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の超音波アクチュエータは、円環状の弾性
材料からなる弾性体と,前記弾性体の平面の対向する位
置に接合されており、駆動信号により励振されて前記弾
性体に非軸対称振動と屈曲振動とを発生し、その縮退に
より前記弾性体の所定部分に楕円運動を発生する少なく
とも一対の電気−機械エネルギー変換素子と,前記弾性
体に加圧接触する相対運動部材とを備えることを特徴と
する。
In order to solve the above-mentioned problems, an ultrasonic actuator according to a first aspect of the present invention is configured such that an elastic body made of an annular elastic material and a flat surface of the elastic body are joined to each other at opposing positions. And at least a pair of electro-mechanical energy conversion elements that are excited by a drive signal to generate non-axisymmetric vibration and bending vibration in the elastic body, and generate an elliptical motion in a predetermined portion of the elastic body due to degeneration thereof. And a relative movement member that makes pressure contact with the elastic body.

【0009】請求項2の超音波アクチュエータは、請求
項1に記載の超音波アクチュエータにおいて、前記弾性
体が、前記非軸対称振動と前記屈曲振動との共振周波数
が略一致するように、その外径,内径及び板厚それぞれ
の比が調整されることを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to a second aspect is the ultrasonic actuator according to the first aspect, wherein the elastic body has a resonance frequency substantially equal to that of the non-axisymmetric vibration and the bending vibration. The feature is that the ratio of the diameter, the inner diameter, and the plate thickness is adjusted.

【0010】請求項3の超音波アクチュエータは、請求
項2の超音波アクチュエータにおいて、前記外径は40
mm以上50mm以下であり、前記板厚は1.5mm以
上2.0mm以下であり、さらに、前記外径に対する前
記内径の比は0.4以上0.6以下であることを特徴と
する。
An ultrasonic actuator according to a third aspect is the ultrasonic actuator according to the second aspect, wherein the outer diameter is 40.
It is characterized in that the plate thickness is 1.5 mm or more and 50 mm or less, the plate thickness is 1.5 mm or more and 2.0 mm or less, and the ratio of the inner diameter to the outer diameter is 0.4 or more and 0.6 or less.

【0011】請求項4の超音波アクチュエータは、請求
項1ないし請求項3のいずれかの超音波アクチュエータ
において、前記弾性体の前記所定部分に駆動力取出部材
を備えることを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to a fourth aspect is the ultrasonic actuator according to any one of the first to third aspects, characterized in that a driving force extracting member is provided at the predetermined portion of the elastic body.

【0012】請求項5の超音波アクチュエータは、請求
項4の超音波アクチュエータにおいて、前記駆動力取出
部材が、相対運動部材との接触部が曲面体であることを
特徴とする。
An ultrasonic actuator according to a fifth aspect is the ultrasonic actuator according to the fourth aspect, characterized in that the contact portion of the driving force extracting member with the relative motion member is a curved body.

【0013】請求項6の超音波アクチュエータは、請求
項4又は請求項5の超音波アクチュエータにおいて、前
記駆動力取出部材が、前記電気−機械エネルギー変換素
子の表面に絶縁部材を介して接合されることを特徴とす
る。
An ultrasonic actuator according to a sixth aspect is the ultrasonic actuator according to the fourth or fifth aspect, wherein the driving force extracting member is joined to the surface of the electro-mechanical energy conversion element via an insulating member. It is characterized by

【0014】請求項7の超音波アクチュエータは、請求
項1ないし請求項6のいずれかの超音波アクチュエータ
において、前記弾性体に生じる前記非軸対称振動が周辺
次数が1次であって1次モード数の非軸対称振動モード
であることを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to claim 7 is the ultrasonic actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein the non-axisymmetric vibration generated in the elastic body has a first-order peripheral order and a first-order mode. It is characterized by a number of non-axisymmetric vibration modes.

【0015】請求項8の超音波アクチュエータは、請求
項7に記載の超音波アクチュエータにおいて、前記弾性
体に生じる前記屈曲振動が1次の屈曲振動モードである
ことを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to an eighth aspect is the ultrasonic actuator according to the seventh aspect, wherein the bending vibration generated in the elastic body is a first-order bending vibration mode.

【0016】請求項9の超音波アクチュエータは、請求
項1ないし請求項8のいずれかの超音波アクチュエータ
において、前記電気−機械エネルギー変換素子は、第1
の方向用と第2の方向用とが前記弾性体の片面又は両面
に2組設けられていることを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to a ninth aspect is the ultrasonic actuator according to any one of the first to eighth aspects, wherein the electro-mechanical energy conversion element is the first element.
Two sets of one direction and two directions are provided on one side or both sides of the elastic body.

【0017】[0017]

【作用】請求項1の超音波アクチュエータによれば、円
環状の弾性体と,この弾性体の平面の対向する位置に接
合され、駆動信号により励振されて弾性体に非軸対称振
動と屈曲振動とを発生し、その縮退により弾性体の所定
部分に楕円運動を発生する少なくとも一対の電気−機械
エネルギー変換素子と,前記弾性体に加圧接触する相対
運動部材とを備えるため、弾性体に伸縮運動と屈曲振動
とを発生し、その縮退により、弾性体の所定部分に楕円
運動を発生して、面方向へ移動するようになる。
According to the ultrasonic actuator of the first aspect, the annular elastic body and the elastic body are joined to opposite positions on the plane of the elastic body, and are excited by the drive signal to cause non-axisymmetric vibration and bending vibration in the elastic body. And at least a pair of electro-mechanical energy conversion elements that generate an elliptical motion in a predetermined portion of the elastic body due to degeneration thereof, and a relative motion member that makes pressure contact with the elastic body. A motion and a flexural vibration are generated, and due to the degeneration thereof, an elliptical motion is generated in a predetermined portion of the elastic body and the elastic body moves in the surface direction.

【0018】請求項2又は請求項3の超音波アクチュエ
ータによれば、請求項1に記載の超音波アクチュエータ
において、前記弾性体が、非軸対称振動と屈曲振動との
共振周波数が略一致するように、その外径,内径及び板
厚それぞれの比が調整されるため、弾性体の所定部分に
安定的に楕円運動を発生して、面方向へ移動するように
なる。
According to the ultrasonic actuator of claim 2 or 3, in the ultrasonic actuator according to claim 1, the elastic body is such that the resonance frequencies of the non-axisymmetric vibration and the bending vibration are substantially the same. Moreover, since the ratios of the outer diameter, the inner diameter, and the plate thickness are adjusted, a stable elliptical motion is generated in a predetermined portion of the elastic body, and the elastic body moves in the surface direction.

【0019】請求項4の超音波アクチュエータによれ
ば、請求項1ないし請求項3のいずれかの超音波アクチ
ュエータにおいて、前記弾性体の前記所定部分に駆動力
取出部材を備えるため、弾性体に生じる駆動力を確実か
つ効率的に取り出して、面方向へ移動するようになる。
According to the ultrasonic actuator of claim 4, in the ultrasonic actuator according to any one of claims 1 to 3, since the driving force extracting member is provided at the predetermined portion of the elastic body, the ultrasonic actuator is generated in the elastic body. The driving force can be reliably and efficiently taken out and moved in the plane direction.

【0020】請求項5の超音波アクチュエータによれ
ば、請求項4の超音波アクチュエータにおいて、前記駆
動力取出部材が、相対運動部材との接触部が曲面体であ
るため、進行力に寄与しないか又は進行の妨げとなるよ
うな摺動抵抗をできるだけ低減して、面方向へ移動する
ようになる。
According to the ultrasonic actuator of the fifth aspect, in the ultrasonic actuator of the fourth aspect, since the contact portion of the driving force extracting member with the relative motion member is a curved body, does it contribute to the traveling force? Alternatively, the sliding resistance that hinders the progress is reduced as much as possible, and the sheet moves in the surface direction.

【0021】請求項6の超音波アクチュエータによれ
ば、請求項4又は請求項5の超音波アクチュエータにお
いて、前記駆動力取出部材が、前記電気−機械エネルギ
ー変換素子の表面に絶縁部材を介して接合されるため、
駆動力取出部材が導電性を有する場合にも短絡すること
なく、面方向へ移動するようになる。
According to the ultrasonic actuator of claim 6, in the ultrasonic actuator of claim 4 or 5, the driving force extracting member is joined to the surface of the electro-mechanical energy conversion element via an insulating member. Because
Even when the driving force extracting member has conductivity, it moves in the plane direction without short circuit.

【0022】請求項7の超音波アクチュエータによれ
ば、請求項1ないし請求項6のいずれかの超音波アクチ
ュエータにおいて、前記弾性体に生じる前記非軸対称振
動が、周辺次数が1次であって1次モード数の非軸対称
振動モードであるため、駆動力が確実に確保されて、面
方向へ移動するようになる。
According to the ultrasonic actuator of claim 7, in the ultrasonic actuator according to any one of claims 1 to 6, the non-axisymmetric vibration generated in the elastic body has a first-order peripheral order. Since the vibration mode is a non-axisymmetric vibration mode having the first-order mode number, the driving force is reliably ensured and the surface moves in the plane direction.

【0023】請求項8の超音波アクチュエータによれ
ば、請求項7の超音波アクチュエータにおいて、前記弾
性体に生じる前記屈曲振動が1次の屈曲振動モードであ
るため、駆動力の適切な断続を行って、面方向へ移動す
るようになる。
According to the ultrasonic actuator of claim 8, in the ultrasonic actuator of claim 7, since the bending vibration generated in the elastic body is a first-order bending vibration mode, the driving force is appropriately interrupted. Then, it comes to move in the plane direction.

【0024】請求項9の超音波アクチュエータによれ
ば、請求項1ないし請求項8のいずれかの超音波アクチ
ュエータにおいて、前記電気−機械エネルギー変換素子
は、第1の方向用と第2の方向用とが前記弾性体の片面
又は両面に2組設けられるため、面内の2方向へ移動す
るようになる。
According to the ultrasonic actuator of claim 9, in the ultrasonic actuator of any one of claims 1 to 8, the electro-mechanical energy conversion element is for the first direction and for the second direction. Since two sets of and are provided on one side or both sides of the elastic body, they move in two directions within the plane.

【0025】このように、本発明にかかる超音波アクチ
ュエータによれば、電気−機械エネルギー変換素子の励
振によって、円環状の弾性体に伸縮運動と屈曲振動とを
発生し、その縮退により、弾性体の所定部分に楕円運動
を発生して、面方向へ移動するようになる。
As described above, according to the ultrasonic actuator of the present invention, when the electro-mechanical energy conversion element is excited, the elastic body of the annular shape undergoes expansion and contraction motion and bending vibration. An elliptic motion is generated in a predetermined part of the and the surface moves in the plane direction.

【0026】[0026]

【実施例】【Example】

(第1実施例)以下、図面等を参照して、実施例につい
て、さらに詳しく説明する。
(First Embodiment) Hereinafter, the embodiments will be described in more detail with reference to the drawings.

【0027】図1ないし図4は、いずれも、本発明にか
かる超音波アクチュエータの第1実施例を示した図であ
って、図1(A)は全体の構成を示す平面図,図1
(B)は全体の構成を示す側面図,図2は弾性体と圧電
素子とを示す斜視図,図3(A)は弾性体に生じる屈曲
振動を示す説明図,図3(B)及び図3(C)は弾性体
に生じる屈曲振動を示す側面図,図4(A)ないし図4
(D)は動作を説明する線図である。なお、図3(A)
では、説明の便宜上、弾性体の左半分のみを示し右半分
は省略してある。
1 to 4 are views showing a first embodiment of an ultrasonic actuator according to the present invention, and FIG. 1 (A) is a plan view showing the entire structure, and FIG.
3B is a side view showing the entire structure, FIG. 2 is a perspective view showing an elastic body and a piezoelectric element, FIG. 3A is an explanatory view showing flexural vibrations occurring in the elastic body, FIG. 3B and FIG. 3 (C) is a side view showing flexural vibration occurring in the elastic body, and FIG. 4 (A) to FIG.
(D) is a diagram for explaining the operation. Note that FIG. 3 (A)
Then, for convenience of explanation, only the left half of the elastic body is shown and the right half is omitted.

【0028】第1実施例の超音波アクチュエータ10
は、弾性体11と,弾性体11の上面に例えば貼付され
て接合される2枚の電気−機械エネルギー変換素子であ
る圧電素子12,13と,弾性体11の下面に突起状に
形成された4個の駆動力取出部材14〜17等から構成
される。
Ultrasonic actuator 10 of the first embodiment
Is formed on the lower surface of the elastic body 11 and the piezoelectric elements 12 and 13 which are, for example, two electro-mechanical energy conversion elements that are adhered and joined to the upper surface of the elastic body 11, and are formed on the lower surface of the elastic body 11. It is composed of four driving force extracting members 14 to 17 and the like.

【0029】弾性体11は、図2に示すように、円環状
の弾性部材であって、例えば金属又はプラスチック等の
弾性材料により製作される。
As shown in FIG. 2, the elastic body 11 is an annular elastic member and is made of an elastic material such as metal or plastic.

【0030】弾性体11は、図1(A)及び図1(B)
に示す円環の寸法(外径:2a,内径:2b,板厚:
t)を、例えば後述するような範囲に設定することによ
り、非軸対称振動〔((1,1))−((1,1))'
モード:面内振動〕と,2次の屈曲振動(B12モード)
とを一致させることができる。
The elastic body 11 is shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B).
Dimensions of ring shown in (outer diameter: 2a, inner diameter: 2b, plate thickness:
By setting t) in a range as described later, for example, non-axisymmetric vibration [((1,1))-((1,1)) '
Mode: in-plane vibration] and secondary bending vibration (B 12 mode)
Can be matched with.

【0031】すなわち、本発明者らの確認結果によれ
ば、例えば、駆動周波数f=40〜60kHzの場合に
は、外径2a=40〜50mm,板厚t=1.5〜2.
0mm,内径2b/外径2a=0.4〜0.6の範囲
で、非軸対称振動〔((1,1))−((1,1))'
モード:面内振動〕と,2次の屈曲振動(B12モード)
とを一致させて、縮退が可能となる。
That is, according to the confirmation results of the present inventors, for example, when the driving frequency f = 40 to 60 kHz, the outer diameter 2a = 40 to 50 mm and the plate thickness t = 1.5 to 2.
Non-axisymmetric vibration [((1,1))-((1,1)) 'in the range of 0 mm, inner diameter 2b / outer diameter 2a = 0.4 to 0.6
Mode: in-plane vibration] and secondary bending vibration (B 12 mode)
By matching and, degeneracy becomes possible.

【0032】本実施例では、((1,1))−((1,
1))' モードとB12モードとを縮退させる例で説明
し、このときのB12モードの屈曲振動の節11aを図1
(A)又は図3(A)に破線で示す。
In this embodiment, ((1,1))-((1,
1)) 'The mode and the B 12 mode are degenerated as an example, and the bending vibration node 11a of the B 12 mode at this time is shown in FIG.
It is indicated by a broken line in (A) or FIG.

【0033】圧電素子12,13は、図2に示すよう
に、本実施例では四半円環状をしており、PZT等によ
り製作される。圧電素子12,13は、図1(A)に示
すように分極されており、それぞれに2相の入力電圧
A,Bが印加される。
As shown in FIG. 2, the piezoelectric elements 12 and 13 have a quadrant shape in this embodiment, and are made of PZT or the like. The piezoelectric elements 12 and 13 are polarized as shown in FIG. 1A, and two-phase input voltages A and B are applied to them.

【0034】駆動力取出部材14ないし17は、弾性体
11の非軸対称振動と屈曲振動との合成振動により発生
する楕円運動を取り出して、固定部材18(相対運動部
材)と接触しながら相対運動する。駆動力取出部材14
〜17は、図1(A)に示すように、弾性体11の下面
であって、その外縁部近傍の4箇所に90°毎に等間隔
で設けられる。駆動力取出部材14〜17は、耐磨耗性
を向上させるために、窒化珪素等の球体を先端部に取り
付けている。
The driving force take-off members 14 to 17 take out an elliptical motion generated by the combined vibration of the non-axisymmetric vibration and the bending vibration of the elastic body 11 and make a relative motion while being in contact with the fixed member 18 (relative motion member). To do. Driving force extracting member 14
1 to 17, the lower surface of the elastic body 11 is provided at four locations near the outer edge of the elastic body 11 at regular intervals of 90 °, as shown in FIG. The driving force extracting members 14 to 17 have a spherical body made of silicon nitride or the like attached to the tip end thereof in order to improve wear resistance.

【0035】なお、圧電素子12,13は、駆動力取出
部材14〜17と同一平面側に設けてもよいが、この場
合には、駆動力取出部材14〜17が導電性を有すると
きにも短絡を防止するため、圧電素子12,13の表面
に絶縁部材を介して接合しておくことが望ましい。
The piezoelectric elements 12 and 13 may be provided on the same plane side as the driving force extracting members 14 to 17, but in this case, even when the driving force extracting members 14 to 17 have conductivity. In order to prevent a short circuit, it is desirable to bond the surfaces of the piezoelectric elements 12 and 13 via an insulating member.

【0036】これらの駆動力取出部材14〜17は、駆
動力を効率よく取り出すために、屈曲振動の節となる位
置を避けて設けることがよく、図3(B)又は図3
(C)に示す駆動力取出部材14,15のように、屈曲
振動モードにより生じる、移動平面に対して略垂直方向
の上下振動の腹の位置とすることが好ましい。
In order to efficiently take out the driving force, it is preferable to provide these driving force taking-out members 14 to 17 so as to avoid the position which becomes the node of the bending vibration, as shown in FIG. 3 (B) or FIG.
Like the driving force output members 14 and 15 shown in (C), it is preferable to set the antinode of vertical vibration in a direction substantially perpendicular to the moving plane, which is generated by the bending vibration mode.

【0037】この超音波アクチュエータ10は、図1
(B)に示すように、2つの圧電素子12,13に高周
波電圧A,Bを印加することによって、非軸対称振動と
屈曲振動との複合振動を起こし、これにより駆動力取出
部材14,15の先端に楕円運動を発生させ、駆動力を
発生させる。ここで、Gはグランドである。また、2つ
の圧電素子12,13は、互いに極性が同一方向になる
ように分極され、高周波電圧A及びBはπ/2の時間的
位相差を有する。なお、2つの圧電素子12,13の分
極は互いに逆方向であってもよい。
This ultrasonic actuator 10 is shown in FIG.
As shown in (B), by applying the high-frequency voltages A and B to the two piezoelectric elements 12 and 13, a composite vibration of non-axisymmetric vibration and bending vibration is generated, whereby the driving force extracting members 14 and 15 are generated. An elliptical motion is generated at the tip of the and the driving force is generated. Here, G is the ground. The two piezoelectric elements 12 and 13 are polarized so that their polarities are in the same direction, and the high frequency voltages A and B have a time phase difference of π / 2. The polarizations of the two piezoelectric elements 12 and 13 may be opposite to each other.

【0038】図1(B)において、発振器21は高周波
信号を発振するためのものであり、その出力は分岐し
て、一方は、移相器22によってπ/2の時間的位相差
のある信号に変換した後に増幅器23に接続され、他方
は、増幅器24に直接に接続される。増幅器23,24
の出力は、それぞれ圧電素子12,13に高周波電圧
A,Bとして接続される。
In FIG. 1B, an oscillator 21 is for oscillating a high frequency signal, and its output is branched, and one of them is a signal having a phase difference of π / 2 by a phase shifter 22. Is connected to the amplifier 23, and the other is directly connected to the amplifier 24. Amplifier 23, 24
The output of is connected to the piezoelectric elements 12 and 13 as high frequency voltages A and B, respectively.

【0039】図4(A)は、この超音波アクチュエータ
10に入力される2相の高周波電圧A,Bの時間的変化
を時間t1 ないし時間t9 について示す。図4(A)の
横軸は、高周波電圧の実効値を示す。図4(B)は、超
音波アクチュエータの側面の変形の様子を示し、超音波
アクチュエータに発生する屈曲振動の時間的変化を時間
1 ないし時間t9 について示す。図4(C)は、超音
波アクチュエータの側面の変形の様子を示し、超音波ア
クチュエータに発生する非軸対称振動の時間的変化を時
間t1 ないし時間t9 について示す。さらに、図4
(D)は、超音波アクチュエータの質点X,Y及びZに
おける楕円運動の時間的変化を時間t1 ないし時間t9
について示す。
FIG. 4A shows a temporal change of the two-phase high frequency voltages A and B input to the ultrasonic actuator 10 with respect to time t 1 to time t 9 . The horizontal axis of FIG. 4A indicates the effective value of the high frequency voltage. FIG. 4B shows the state of deformation of the side surface of the ultrasonic actuator, and shows the time change of the bending vibration generated in the ultrasonic actuator with respect to time t 1 to time t 9 . FIG. 4C shows the state of deformation of the side surface of the ultrasonic actuator, and shows the time change of the non-axisymmetric vibration generated in the ultrasonic actuator with respect to time t 1 to time t 9 . Furthermore, FIG.
(D) shows the time change of the elliptic motion at the mass points X, Y, and Z of the ultrasonic actuator from time t 1 to time t 9.
About.

【0040】次に、本実施例の超音波アクチュエータ1
0の動作を、図4を参照しながら時間的変化(t1 〜t
9 )毎に説明する。
Next, the ultrasonic actuator 1 according to the present embodiment.
The operation of 0, temporal change with reference to FIG. 4 (t 1 ~t
9 ) Explain each item.

【0041】時間t1 において、図4(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは正の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Bは同一の正の電圧を発生する。図4(B)に示すよ
うに、高周波電圧A,Bによる屈曲振動は互いに増幅し
合い、質点X1及び質点Z1は最大の負の振幅を示し、
質点Y1は最大の正の振幅を示す。図4(C)に示すよ
うに、高周波電圧A,Bによる非軸対称振動の振幅は例
であり、質点X2,質点Y2及び質点Z2それぞれの振
幅は零である。その結果、図4(D)に示すように、上
記両振幅が複合され、質点X1及び質点X2の運動の合
成が質点Xの運動となり、質点Y1及び質点Y2の運動
の合成が質点Yの運動となり、さらに、質点Z1及び質
点Z2の運動の合成が質点Zの運動となる。
At time t 1 , the high frequency voltage A generates a positive voltage and the high frequency voltage B similarly generates the same positive voltage as shown in FIG. 4 (A). As shown in FIG. 4B, the bending vibrations due to the high frequency voltages A and B are mutually amplified, and the mass points X1 and Z1 show the maximum negative amplitude,
The mass point Y1 shows the maximum positive amplitude. As shown in FIG. 4C, the amplitude of the non-axisymmetric vibration due to the high frequency voltages A and B is an example, and the amplitudes of the mass points X2, Y2 and Z2 are zero. As a result, as shown in FIG. 4 (D), the above two amplitudes are combined, the synthesis of the movements of the mass points X1 and X2 becomes the movement of the mass point X, and the synthesis of the movements of the mass points Y1 and Y2 is the movement of the mass point Y. Further, the motion of the mass Z1 and the mass Z2 are combined into the motion of the mass Z.

【0042】時間t2 において、図4(A)に示すよう
に、高周波電圧Bは零となり、高周波電圧Aは正の最大
電圧を発生する。図4(B)に示すように、高周波電圧
Aによる屈曲振動の振幅は減少するとともに高周波電圧
Bによる屈曲振動の振幅は零となり、質点X1,質点Y
1及び質点Z1それぞれの変位は減少する。図4(C)
に示すように、高周波電圧Aによる非軸対称運動の振幅
が発生し、質点X2及び質点Z2が図面上右方に変位す
るとともに質点Y2が図面上左方に変位する。その結
果、図4(D)に示すように、上記両振動が複合され、
質点X,質点Y及び質点Zはともに時間t1 よりも左回
りに楕円運動する。
At time t 2 , the high frequency voltage B becomes zero and the high frequency voltage A generates a maximum positive voltage, as shown in FIG. 4 (A). As shown in FIG. 4 (B), the amplitude of the flexural vibration due to the high frequency voltage A decreases, and the amplitude of the flexural vibration due to the high frequency voltage B becomes zero.
The displacement of each of 1 and the mass point Z1 decreases. Figure 4 (C)
As shown in, the amplitude of the non-axisymmetric motion due to the high frequency voltage A is generated, and the mass point X2 and the mass point Z2 are displaced rightward in the drawing and the mass point Y2 is displaced leftward in the drawing. As a result, as shown in FIG. 4 (D), both of the above vibrations are combined,
The mass points X, Y and Z all make an elliptic motion counterclockwise from the time t 1 .

【0043】時間t3 において、図4(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは正の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Bは同一の負の電圧を発生する。図4(B)に示すよ
うに、高周波電圧A及びBによる屈曲運動は互いに打ち
消し合って振幅零となり、質点X1,質点Y1及び質点
Z1それぞれの変位は零となる。図4(C)に示すよう
に、高周波電圧A及びBによる非軸対称運動により、質
点X2及び質点Z2が図面上さらに右方に最大に変位す
るとともに質点Y2が図面上さらに左方に最大に変位す
る。その結果、図4(D)に示すように、上記両振動が
複合され、質点X,質点Y及び質点Zはともに時間t2
よりもさらに左回りに移動する。
At time t 3 , the high frequency voltage A produces a positive voltage, and the high frequency voltage B produces the same negative voltage, as shown in FIG. 4 (A). As shown in FIG. 4 (B), the bending movements due to the high-frequency voltages A and B cancel each other out and the amplitude becomes zero, and the displacements of the mass points X1, Y1 and Z1 become zero. As shown in FIG. 4 (C), due to the non-axisymmetric motion due to the high-frequency voltages A and B, the mass points X2 and Z2 are displaced further to the right in the drawing and the mass Y2 is further displaced to the left in the drawing. Displace. As a result, as shown in FIG. 4 (D), both of the above vibrations are combined, and the mass points X, Y, and Z are all at time t 2.
Move further counterclockwise than.

【0044】時間t4 において、図4(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは零となるとともに高周波電圧Bは負
の最大値となる。図4(B)に示すように、高周波電圧
Bによる屈曲振動の振幅は増加し、質点X1,質点Y1
及び質点Z1それぞれの変位は増加する。図4(C)に
示すように、高周波電圧A及びBによる非軸対称運動に
より質点X2及び質点Z2の図面上右方への変位量が減
少するとともに質点Y2の図面上左方への変位量も減少
する。その結果、図4(D)に示すように、上記両振動
が複合され、質点X,質点Y及び質点Zはともに時間t
3 よりもさらに左回りに移動する。
At time t 4 , the high frequency voltage A becomes zero and the high frequency voltage B becomes the maximum negative value, as shown in FIG. 4 (A). As shown in FIG. 4 (B), the amplitude of the bending vibration due to the high frequency voltage B increases, and the mass point X1 and the mass point Y1
And the displacement of each of the mass points Z1 increases. As shown in FIG. 4C, the amount of displacement of the mass points X2 and Z2 to the right in the drawing decreases and the amount of displacement of the mass point Y2 to the left in the drawing is reduced by the non-axisymmetric motion due to the high frequency voltages A and B. Also decreases. As a result, as shown in FIG. 4 (D), both vibrations are combined, and the mass points X, Y and Z are all time t.
Move more counterclockwise than 3 .

【0045】時間t5 において、図4(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは負の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Bは同一の負の電圧を発生する。図5(B)に示すよ
うに、高周波電圧A,Bによる屈曲運動は互いに増幅し
合い、質点X1,質点Y1及び質点Z1それぞれが最大
振幅となる。図4(C)に示すように、高周波電圧A及
びBによる非軸対称運動の振幅はさらに減少し、質点X
1,質点X2及び質点Z2の変位量がいずれも零とな
る。その結果、図4(D)に示すように、上記両振動が
複合され、質点X,質点Y及び質点Zが時間t4 のとき
よりも左回りに移動する。
At time t 5 , as shown in FIG. 4 (A), the high frequency voltage A produces a negative voltage, and similarly the high frequency voltage B produces the same negative voltage. As shown in FIG. 5B, the bending motions due to the high frequency voltages A and B are mutually amplified, and the masses X1, Y1 and Z1 respectively have the maximum amplitude. As shown in FIG. 4C, the amplitude of the non-axisymmetric motion due to the high frequency voltages A and B is further reduced, and the mass point X
1, the displacement amounts of the mass point X2 and the mass point Z2 are zero. As a result, as shown in FIG. 4D, both vibrations are combined, and the mass points X, Y and Z move counterclockwise as compared with the time t 4 .

【0046】以下、時間t6 〜時間t9 に変化するにし
たがって、上述の原理と同様に屈曲振動及び非軸対称振
動が発生し、その結果、図4(D)に示すように、質点
X,質点Y及び質点Zが左回りに移動し、楕円運動をす
る。
Thereafter, as the time t 6 to the time t 9 changes, bending vibration and non-axisymmetric vibration are generated in the same manner as the above-mentioned principle. As a result, as shown in FIG. , The mass point Y and the mass point Z move counterclockwise to make an elliptic motion.

【0047】以上の原理により、この超音波アクチュエ
ータは、駆動力取出部材14ないし17それぞれの先端
に図4(D)に示すような楕円運動を発生させ、駆動力
を発生させる。したがって、駆動力取出部材14ないし
17それぞれの先端を相対運動部材である固定部材18
に加圧すると、弾性体11は、固定部材18に対して自
走する。
Based on the above principle, this ultrasonic actuator generates an elliptic motion as shown in FIG. 4D at the tip of each of the driving force extracting members 14 to 17 to generate a driving force. Therefore, the tip ends of the driving force output members 14 to 17 are fixed members 18 which are relative movement members.
When pressure is applied to the elastic body 11, the elastic body 11 is self-propelled with respect to the fixing member 18.

【0048】すなわち、図4(D)に示すように、時間
1 ないし時間t3 においては、質点15及び質点17
が左回りに楕円運動を生じながら接触するため、弾性体
11は図面上左方向に移動する。
That is, as shown in FIG. 4D, the mass point 15 and the mass point 17 are from time t 1 to time t 3 .
Contact each other while causing an elliptical motion in the counterclockwise direction, so that the elastic body 11 moves leftward in the drawing.

【0049】時間t3 ないし時間t7 においては、質点
15及び質点17が左回りに楕円運動を生じながら接触
するため、弾性体11は図面上左方向に移動する。
From time t 3 to time t 7 , the mass point 15 and the mass point 17 come into contact with each other while causing an elliptical motion in the counterclockwise direction, so that the elastic body 11 moves leftward in the drawing.

【0050】さらに、時間t7 ないし時間t9 において
は、質点15及び質点17が左回りに楕円運動を生じな
がら接触するため、弾性体11は図面上左方向に移動す
る。
Further, during the time t 7 to the time t 9 , the mass point 15 and the mass point 17 come into contact with each other while making an elliptical motion counterclockwise, so that the elastic body 11 moves leftward in the drawing.

【0051】以降、このような動作を繰り返し、弾性体
11は図面上左方向に移動する。このようにして、平面
内を1次元に移動可能であって、例えばレンズ鏡筒とい
った円筒形状の部分にも容易に組み込むことができる超
音波アクチュエータ10を提供することができる。
Thereafter, the above-mentioned operation is repeated, and the elastic body 11 moves leftward in the drawing. In this way, it is possible to provide the ultrasonic actuator 10 that can be moved one-dimensionally in a plane and can be easily incorporated in a cylindrical portion such as a lens barrel.

【0052】特に、本発明にかかる超音波アクチュエー
タ10に用いる弾性体11は、円環状であるため、例え
ばカメラのレンズ鏡筒等へ適用して、振れ防止装置の駆
動源として用いることも可能である。
In particular, since the elastic body 11 used in the ultrasonic actuator 10 according to the present invention has an annular shape, it can be applied to, for example, a lens barrel of a camera and used as a drive source for a shake prevention device. is there.

【0053】(第2実施例)図5ないし図8は、本発明
にかかる超音波アクチュエータの第2実施例を示した図
であって、図5(A)は全体の構成を示す正面図,図5
(B)及び図5(C)はともに全体の構成を示す側面図
であり、図6は弾性体と圧電素子とを示す斜視図であ
り、図7は制御回路を併せて示す全体図である。
(Second Embodiment) FIGS. 5 to 8 are views showing a second embodiment of the ultrasonic actuator according to the present invention, and FIG. 5 (A) is a front view showing the entire structure, Figure 5
5B and FIG. 5C are both side views showing the overall configuration, FIG. 6 is a perspective view showing an elastic body and a piezoelectric element, and FIG. 7 is an overall view showing a control circuit together. .

【0054】なお、本実施例の説明では、第1実施例と
共通の部分には同一の符号を付すことにより説明を省略
する。第1実施例は、1次元(±x方向)のみ移動可能
な構造であったが、本実施例は、2次元(±x方向及び
±y方向)への独立した移動を可能とする。
In the description of this embodiment, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The first embodiment has a structure that can be moved only in one dimension (± x direction), but this embodiment allows independent movement in two dimensions (± x direction and ± y direction).

【0055】本実施例の超音波アクチュエータ10−1
は、円環状の弾性体11−1と,弾性体11−1の上面
に等間隔で配置された4つの四半円環状の圧電素子12
a,13a,12b及び13bと,弾性体11−1の上
面に等間隔で配置された4つの駆動力取出部14ないし
17とを備える。
Ultrasonic actuator 10-1 of this embodiment
Is a ring-shaped elastic body 11-1 and four quarter-circular ring-shaped piezoelectric elements 12 arranged on the upper surface of the elastic body 11-1 at equal intervals.
a, 13a, 12b and 13b, and four driving force extracting portions 14 to 17 arranged on the upper surface of the elastic body 11-1 at equal intervals.

【0056】なお、本実施例では圧電素子12a,13
a,12b及び13bを全て同一面に貼付したが、圧電
素子12a,13aと圧電素子12b,13bとを弾性
体の両面に貼付するようにしてもよい。
In this embodiment, the piezoelectric elements 12a and 13a
Although a, 12b, and 13b are all attached to the same surface, the piezoelectric elements 12a and 13a and the piezoelectric elements 12b and 13b may be attached to both surfaces of the elastic body.

【0057】また、駆動回路は、図7に示すように、発
振器21からの高周波信号が分岐して、一方は、X方向
用移相器22X、Y方向用移相器22Yによって時間的
にπ/2だけ移相された後に、X方向用増幅器23X、
Y方向用増幅器23Yに接続され、他方は、X方向用増
幅器24X、Y方向用増幅器24Yに直接接続されてい
る。
In the drive circuit, as shown in FIG. 7, the high frequency signal from the oscillator 21 is branched, and on the other hand, the X direction phase shifter 22X and the Y direction phase shifter 22Y temporally pi. After being phase-shifted by / 2, the X-direction amplifier 23X,
It is connected to the Y-direction amplifier 23Y, and the other is directly connected to the X-direction amplifier 24X and the Y-direction amplifier 24Y.

【0058】各増幅器23X,23Y,24X,24Y
は、切換スイッチ25を介して、それぞれ圧電素子12
a,12b,13a及び13bに接続される。
Each amplifier 23X, 23Y, 24X, 24Y
Through the changeover switch 25, the piezoelectric element 12
a, 12b, 13a and 13b.

【0059】切換スイッチ25は、接点が全てX側に切
り換わっているときに、増幅器23Xの出力は圧電素子
12aに接続されるとともに増幅器24Xの出力は圧電
素子13aに接続される。したがって、X方向について
対向する圧電素子12a及び13aがグループ化される
ため、図1の場合と同様になり、超音波アクチュエータ
10−1は±X方向への移動が可能となる。
When all the contacts of the changeover switch 25 are switched to the X side, the output of the amplifier 23X is connected to the piezoelectric element 12a and the output of the amplifier 24X is connected to the piezoelectric element 13a. Therefore, since the piezoelectric elements 12a and 13a facing each other in the X direction are grouped, it becomes the same as in the case of FIG. 1, and the ultrasonic actuator 10-1 can move in the ± X directions.

【0060】同様にして、切換スイッチ25は、接点が
全てY側に切り換わっているときに、増幅器23Yの出
力は圧電素子12bに接続されるとともに増幅器24Y
の出力は圧電素子13bに接続される。したがって、Y
方向について対向する圧電素子12b,13bがグルー
プ化されるため、図1を90°回転した状態となり、±
Y方向への移動が可能となる。
Similarly, in the changeover switch 25, when all the contacts are switched to the Y side, the output of the amplifier 23Y is connected to the piezoelectric element 12b and the amplifier 24Y.
The output of is connected to the piezoelectric element 13b. Therefore, Y
Since the piezoelectric elements 12b and 13b facing each other in the direction are grouped, the state shown in FIG.
It is possible to move in the Y direction.

【0061】また、特に、本実施例では、駆動力取出部
材14〜17は、X方向及びY方向の2方向に対して均
等な駆動力が得られるように、その形状が球体や楕円体
等の曲面体の一部であることが望ましい。
In particular, in this embodiment, the driving force extracting members 14 to 17 have a spherical shape, an ellipsoidal shape or the like so that a uniform driving force can be obtained in the two directions of the X direction and the Y direction. It is desirable that it is a part of the curved body.

【0062】(第3実施例)本実施例は、第2実施例に
おいて、弾性体11−1に4つの四半円環状の圧電素子
12a,13a,12b及び13bを貼付するのではな
く、弾性体に環状の圧電素子を貼付し、さらにこの圧電
素子に4つの電極を等間隔で貼付するものである。
(Third Embodiment) This embodiment is different from the second embodiment in that four quasi-circular annular piezoelectric elements 12a, 13a, 12b and 13b are not attached to the elastic body 11-1 but an elastic body is used. An annular piezoelectric element is attached to the piezoelectric element, and four electrodes are attached to the piezoelectric element at equal intervals.

【0063】図8は、本実施例における弾性体及び圧電
素子を示す分解斜視図である。図8に示すように、環状
の弾性体11−2の上面に円環型の圧電素子19が貼付
され、さらに圧電素子19の上面ほぼ全域に銀電極が焼
き付けてある。銀電極は、その一部が切り取られて四半
円状の電極12c,13c,12d,13dを形成して
いる。なお、銀電極を焼き付けた後で不要部分を削り取
る代わりに、予め不要部分をマスキングしておき、蒸着
等の薄膜形成技術を用いて銀電極を形成することにより
4つの電極を設けるようにしてもよい。
FIG. 8 is an exploded perspective view showing the elastic body and the piezoelectric element in this embodiment. As shown in FIG. 8, an annular piezoelectric element 19 is attached to the upper surface of the annular elastic body 11-2, and a silver electrode is baked on almost the entire upper surface of the piezoelectric element 19. A part of the silver electrode is cut off to form four semicircular electrodes 12c, 13c, 12d, 13d. Instead of removing unnecessary parts after baking the silver electrodes, the unnecessary parts are masked in advance, and four electrodes are provided by forming the silver electrodes by using a thin film forming technique such as vapor deposition. Good.

【0064】本実施例では、弾性体11−2への圧電素
子19の接着位置決めが容易となるため、励振ムラが低
減されるうえ、移動方向の違いによる左右差(+x,−
x方向,+y,−y方向の移動速度の差)も低減され
る。
In this embodiment, since the piezoelectric element 19 can be easily bonded and positioned to the elastic body 11-2, excitation unevenness can be reduced, and the left-right difference (+ x,-) due to the difference in the moving direction can be reduced.
The difference between the moving speeds in the x direction, + y, and -y directions) is also reduced.

【0065】(他の実施例)以上説明した実施例に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の範囲内である。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made and these are also within the scope of the present invention.

【0066】例えば、電気−機械エネルギー変換素子
は、圧電素子の例で説明したが、電歪素子,磁歪素子等
であってもよい。
For example, the electric-mechanical energy conversion element has been described with the example of the piezoelectric element, but it may be an electrostrictive element, a magnetostrictive element or the like.

【0067】また、前記各実施例は、振れ補正レンズを
2方向に駆動する他に、顕微鏡用XYステージ,プロッ
ター用紙の送り装置等に好適に利用できる。
In addition to driving the shake correction lens in two directions, each of the above-described embodiments can be suitably used for an XY stage for microscopes, a feeder for plotter paper, and the like.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項1の
超音波アクチュエータは、円環状の弾性体と,この弾性
体の平面の対向する位置に接合され、駆動信号により励
振されて弾性体に非軸対称振動と屈曲振動とを発生し、
その縮退により弾性体の所定部分に楕円運動を発生する
少なくとも一対の電気−機械エネルギー変換素子と、前
記弾性体に加圧接触する相対運動部材とを備えるため、
弾性体の所定部分に楕円運動を発生して、面方向へ移動
することができる。
As described in detail above, the ultrasonic actuator of claim 1 is joined to an annular elastic body at a position opposite to the plane of the elastic body, and is excited by a drive signal to produce the elastic body. Generates non-axisymmetric vibration and bending vibration,
Since at least a pair of electro-mechanical energy conversion elements that generate an elliptic motion in a predetermined portion of the elastic body due to the degeneracy and a relative motion member that makes pressure contact with the elastic body,
It is possible to generate an elliptical motion in a predetermined portion of the elastic body and move it in the plane direction.

【0069】請求項2又は請求項3の超音波アクチュエ
ータは、請求項1の超音波アクチュエータにおいて、前
記弾性体が、非軸対称振動と屈曲振動との共振周波数が
略一致するように、その外径,内径及び板厚それぞれの
比が調整されるため、弾性体の所定部分に安定的に楕円
運動を発生し、面方向へ移動できる。
The ultrasonic actuator according to claim 2 or 3 is the ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the elastic body has an outer surface so that the resonance frequencies of the non-axisymmetric vibration and the bending vibration are substantially the same. Since the ratios of the diameter, the inner diameter, and the plate thickness are adjusted, a stable elliptical motion is generated in a predetermined portion of the elastic body, and the elastic body can move in the surface direction.

【0070】請求項4の超音波アクチュエータは、請求
項1ないし請求項3のいずれかの超音波アクチュエータ
において、前記弾性体の前記所定部分に駆動力取出部材
を備えるため、弾性体に生じる駆動力を確実かつ効率的
に取り出して、面方向へ移動できる。
An ultrasonic actuator according to a fourth aspect of the present invention is the ultrasonic actuator according to any one of the first to third aspects, in which a driving force extracting member is provided at the predetermined portion of the elastic body. Can be taken out reliably and efficiently and moved in the plane direction.

【0071】請求項5の超音波アクチュエータによれ
ば、請求項4の超音波アクチュエータにおいて、前記駆
動力取出部材が、相対運動部材との接触部が曲面体であ
るため、進行力に寄与しないか又は進行の妨げとなるよ
うな摺動抵抗をできるだけ低減でき、面方向へ移動でき
る。
According to the ultrasonic actuator of the fifth aspect, in the ultrasonic actuator of the fourth aspect, since the contact portion of the driving force extracting member with the relative motion member is a curved body, does it contribute to the traveling force? Alternatively, it is possible to reduce the sliding resistance that hinders the progress as much as possible and move in the surface direction.

【0072】請求項6の超音波アクチュエータは、請求
項4又は請求項5の超音波アクチュエータにおいて、前
記駆動力取出部材が、前記電気−機械エネルギー変換素
子の表面に絶縁部材を介して接合されるため、駆動力取
出部材が導電性を有する場合にも短絡することなく、面
方向へ移動できる。
An ultrasonic actuator according to a sixth aspect is the ultrasonic actuator according to the fourth or fifth aspect, wherein the driving force extracting member is joined to the surface of the electro-mechanical energy conversion element via an insulating member. Therefore, even when the driving force extracting member has conductivity, the driving force extracting member can move in the surface direction without causing a short circuit.

【0073】請求項7の超音波アクチュエータは、請求
項1ないし請求項6のいずれかの超音波アクチュエータ
において、前記弾性体に生じる前記非軸対称振動が、周
辺次数が1次であって1次モード数の非軸対称振動モー
ドであるため、駆動力が確実に確保されて、面方向へ移
動できる。
An ultrasonic actuator according to a seventh aspect is the ultrasonic actuator according to any one of the first to sixth aspects, wherein the non-axisymmetric vibration generated in the elastic body has a first-order peripheral order and a first-order order. Since the mode is a non-axisymmetric vibration mode, the driving force can be reliably ensured and the surface can move in the plane direction.

【0074】請求項8の超音波アクチュエータは、請求
項7の超音波アクチュエータにおいて、前記弾性体に生
じる前記屈曲振動が1次の屈曲振動モードであるため、
駆動力の適切な断続を行って、面方向へ移動できる。
An ultrasonic actuator according to claim 8 is the ultrasonic actuator according to claim 7, wherein the bending vibration generated in the elastic body is a first-order bending vibration mode.
It is possible to move in the direction of the surface by appropriately interrupting the driving force.

【0075】請求項9の超音波アクチュエータは、請求
項1ないし請求項8のいずれかの超音波アクチュエータ
において、前記電気−機械エネルギー変換素子は、第1
の方向用と第2の方向用とが前記弾性体の片面又は両面
に2組設けられるため、面内の2方向へ移動できる。
An ultrasonic actuator according to a ninth aspect is the ultrasonic actuator according to any one of the first to eighth aspects, wherein the electro-mechanical energy conversion element is the first.
Since two sets of one direction and two directions are provided on one side or both sides of the elastic body, the elastic body can be moved in two directions within the plane.

【0076】このように、本発明によれば、電気−機械
エネルギー変換素子の励振によって、弾性体に伸縮運動
と屈曲振動とを発生し、その縮退により、弾性体の所定
部分に楕円運動を発生し、面方向へ移動できる。特に、
弾性体は円環状であるため、例えばカメラのレンズ鏡筒
等に組み込んで振れ防止装置の駆動源として用いる場合
に好適である。
As described above, according to the present invention, when the electro-mechanical energy conversion element is excited, expansion and contraction motions and flexural vibrations are generated in the elastic body, and the contraction thereof causes an elliptical motion in a predetermined portion of the elastic body. And can move in the plane direction. In particular,
Since the elastic body has an annular shape, it is suitable for use as a drive source for a shake prevention device by incorporating it into a lens barrel of a camera, for example.

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

【図1】図1(A)は第1実施例の全体の構成を示す平
面図,図1(B)は第1実施例の全体の構成を示す側面
図である。
FIG. 1A is a plan view showing the overall configuration of the first embodiment, and FIG. 1B is a side view showing the overall configuration of the first embodiment.

【図2】第1実施例の弾性体と圧電素子とを示す斜視図
である。
FIG. 2 is a perspective view showing an elastic body and a piezoelectric element of the first embodiment.

【図3】第1実施例の弾性体を説明する線図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an elastic body according to the first embodiment.

【図4】第1実施例の図4(A)ないし図4(D)は動
作を説明する線図である。
FIG. 4 (A) to FIG. 4 (D) of the first embodiment are diagrams for explaining the operation.

【図5】図5(A)は第2実施例の全体の構成を示す正
面図,図5(B)及び図5(C)はともに第2実施例の
全体の構成を示す側面図である。
FIG. 5 (A) is a front view showing the overall configuration of the second embodiment, and FIGS. 5 (B) and 5 (C) are side views showing the overall configuration of the second embodiment. .

【図6】第2実施例の弾性体と圧電素子とを示す斜視図
である。
FIG. 6 is a perspective view showing an elastic body and a piezoelectric element according to a second embodiment.

【図7】第2実施例の制御回路を併せて示す全体図であ
る。
FIG. 7 is an overall view showing a control circuit of a second embodiment together.

【図8】第3実施例の弾性体と圧電素子とを示す斜視図
である。
FIG. 8 is a perspective view showing an elastic body and a piezoelectric element according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,10−1 超音波アクチュエータ 11,11−1,11−2 弾性体 11a 節 12,13,12a,13a,12b,13b 表面に
銀電極を加工された圧電素子(電気−機械エネルギー変
換素子) 12c,13c,12d,13d 電極板 14〜17 駆動力取出部 18 固定部材(相対運動部材) 19 PZT 21 発振器 22,22X,22Y 移相器 23,24,23X,24X,23Y,24Y 増幅器
10, 10-1 Ultrasonic actuator 11, 11-1, 11-2 Elastic body 11a Section 12, 13, 12a, 13a, 12b, 13b Piezoelectric element (electro-mechanical energy conversion element) with silver electrode processed on the surface 12c, 13c, 12d, 13d Electrode plate 14-17 Driving force extraction part 18 Fixed member (relative movement member) 19 PZT 21 Oscillator 22, 22X, 22Y Phase shifter 23, 24, 23X, 24X, 23Y, 24Y Amplifier

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円環状の弾性材料からなる弾性体と,前
記弾性体の平面の対向する位置に接合されており、駆動
信号により励振されて前記弾性体に非軸対称振動と屈曲
振動とを発生し、その縮退により前記弾性体の所定部分
に楕円運動を発生する少なくとも一対の電気−機械エネ
ルギー変換素子と,前記弾性体に加圧接触する相対運動
部材とを備えることを特徴とする超音波アクチュエー
タ。
1. An elastic body made of a ring-shaped elastic material is joined to opposing positions on a plane of the elastic body, and is excited by a drive signal to generate non-axisymmetric vibration and bending vibration in the elastic body. An ultrasonic wave comprising: at least a pair of electro-mechanical energy conversion elements that generate an elliptical motion in a predetermined portion of the elastic body by degeneration thereof, and a relative motion member that makes pressure contact with the elastic body. Actuator.
【請求項2】 請求項1に記載された超音波アクチュエ
ータにおいて、 前記弾性体は、前記非軸対称振動と前記屈曲振動との共
振周波数が略一致するように、その外径,内径及び板厚
それぞれの比が調整されることを特徴とする超音波アク
チュエータ。
2. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the elastic body has an outer diameter, an inner diameter, and a plate thickness such that resonance frequencies of the non-axisymmetric vibration and the bending vibration are substantially equal to each other. An ultrasonic actuator, wherein each ratio is adjusted.
【請求項3】 請求項2に記載された超音波アクチュエ
ータにおいて、 前記外径は40mm以上50mm以下であり、前記板厚
は1.5mm以上2.0mm以下であり、さらに、前記
外径に対する前記内径の比は0.4以上0.6以下であ
ることを特徴とする超音波アクチュエータ。
3. The ultrasonic actuator according to claim 2, wherein the outer diameter is 40 mm or more and 50 mm or less, the plate thickness is 1.5 mm or more and 2.0 mm or less, and An ultrasonic actuator characterized in that a ratio of inner diameters is 0.4 or more and 0.6 or less.
【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれか1項
に記載された超音波アクチュエータにおいて、 前記弾性体の前記所定部分に駆動力取出部材を備えるこ
とを特徴とする超音波アクチュエータ。
4. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein a driving force extracting member is provided at the predetermined portion of the elastic body.
【請求項5】 請求項4に記載された超音波アクチュエ
ータにおいて、 前記駆動力取出部材は、相対運動部材との接触部が曲面
体であることを特徴とする超音波アクチュエータ。
5. The ultrasonic actuator according to claim 4, wherein the driving force extracting member has a curved surface at a contact portion with the relative motion member.
【請求項6】 請求項4又は請求項5に記載された超音
波アクチュエータにおいて、 前記駆動力取出部材は、前記電気−機械エネルギー変換
素子の表面に絶縁部材を介して接合されることを特徴と
する超音波アクチュエータ。
6. The ultrasonic actuator according to claim 4 or 5, wherein the driving force extracting member is joined to a surface of the electro-mechanical energy conversion element via an insulating member. Ultrasonic actuator.
【請求項7】 請求項1ないし請求項6のいずれか1項
に記載された超音波アクチュエータにおいて、 前記弾性体に生じる前記非軸対称振動は、周辺次数が1
次であって1次モード数の非軸対称振動モードであるこ
とを特徴とする超音波アクチュエータ。
7. The ultrasonic actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein the non-axisymmetric vibration generated in the elastic body has a peripheral order of 1.
An ultrasonic actuator characterized in that it is a non-axisymmetric vibration mode having a first-order mode number.
【請求項8】 請求項7に記載された超音波アクチュエ
ータにおいて、 前記弾性体に生じる前記屈曲振動は、1次の屈曲振動モ
ードであることを特徴とする超音波アクチュエータ。
8. The ultrasonic actuator according to claim 7, wherein the bending vibration generated in the elastic body is a first-order bending vibration mode.
【請求項9】 請求項1ないし請求項8のいずれか1項
に記載された超音波アクチュエータにおいて、 前記電気−機械エネルギー変換素子は、第1の方向用と
第2の方向用とが前記弾性体の片面又は両面に2組設け
られることを特徴とする超音波アクチュエータ。
9. The ultrasonic actuator according to any one of claims 1 to 8, wherein the electro-mechanical energy conversion element has elasticity in a first direction and a second direction. An ultrasonic actuator, wherein two sets are provided on one side or both sides of a body.
JP7134895A 1994-12-21 1995-06-01 Ultrasonic actuator Pending JPH08331874A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001211673A (en) * 2000-01-21 2001-08-03 Nikon Corp Manufacturing method of vibration actuator
JP2007060888A (en) * 2005-07-26 2007-03-08 Pentax Corp Two-dimensional moving device

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