JPH1169852A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH1169852A JPH1169852A JP9227851A JP22785197A JPH1169852A JP H1169852 A JPH1169852 A JP H1169852A JP 9227851 A JP9227851 A JP 9227851A JP 22785197 A JP22785197 A JP 22785197A JP H1169852 A JPH1169852 A JP H1169852A
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- Japan
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- ultrasonic
- oscillatory
- ultrasonic vibrator
- electric signal
- vibrator
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 移動体を正逆両方向に移動し得る超音波モー
タにあって、さらに推力および最大速度向上を達成する
超音波モータを提供する。 【解決手段】 本発明の超音波モータは、電気信号の印
加により第１共振周波数ｆ１で振動するものでこの振動
による伸縮方向の一方の端部に振動片６を備えた第１超
音波振動子２と、電気信号の印加により前記第１共振周
波数ｆ１とは異なる第２共振周波数ｆ２で振動するもの
でこの振動による伸縮方向の一方の端部に振動片７備え
た第２超音波振動子４とを有し、前記第１、第２超音波
振動子２、４のそれぞれ振動片６、７は、互いに対し所
定の角度をもって交差するよう配置されるとともに、互
いの振動片６、７のそれぞれ先端部は接合や一体形状な
どにより接続され、前記第１、第２超音波振動子２、４
のそれぞれ振動片６、８は、互いに対し所定の角度をも
って交差するよう配置されるとともに、互いの振動片の
それぞれ先端部は接続され、かつ前記振動片の幅以内に
２つの突起６２、６２を有してなることを特徴とする。
タにあって、さらに推力および最大速度向上を達成する
超音波モータを提供する。 【解決手段】 本発明の超音波モータは、電気信号の印
加により第１共振周波数ｆ１で振動するものでこの振動
による伸縮方向の一方の端部に振動片６を備えた第１超
音波振動子２と、電気信号の印加により前記第１共振周
波数ｆ１とは異なる第２共振周波数ｆ２で振動するもの
でこの振動による伸縮方向の一方の端部に振動片７備え
た第２超音波振動子４とを有し、前記第１、第２超音波
振動子２、４のそれぞれ振動片６、７は、互いに対し所
定の角度をもって交差するよう配置されるとともに、互
いの振動片６、７のそれぞれ先端部は接合や一体形状な
どにより接続され、前記第１、第２超音波振動子２、４
のそれぞれ振動片６、８は、互いに対し所定の角度をも
って交差するよう配置されるとともに、互いの振動片の
それぞれ先端部は接続され、かつ前記振動片の幅以内に
２つの突起６２、６２を有してなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体を正逆２方向
に移動させることができる超音波モータに関するもので
ある。
に移動させることができる超音波モータに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】出願人は平成９年２月１２日付け特願平
９−０２７６３５号において、切り替えレバーなしで移
動体を電気信号の印加だけで正逆方向に切り替えて移動
できる超音波モータを提案した。
９−０２７６３５号において、切り替えレバーなしで移
動体を電気信号の印加だけで正逆方向に切り替えて移動
できる超音波モータを提案した。
【０００３】図６は、上記出願で提案した超音波モータ
を示す斜視図である。本超音波モータは、電気信号の印
加により第１共振周波数ｆ１で振動するものでこの振動
による伸縮方向の一方の端部に振動片６を備えた第１超
音波振動子２と、電気信号の印加により前記第１共振周
波数ｆ１とは異なる第２共振周波数ｆ２で振動するもの
でこの振動による伸縮方向の一方の端部に振動片７備え
た第２超音波振動子４とを有し、前記第１、第２超音波
振動子２、４のそれぞれ振動片６、７は、互いに対し所
定の角度をもって交差するよう配置されるとともに、互
いの振動片６、７のそれぞれ先端部は接合や一体形状な
どにより接続されていることを特徴とする。
を示す斜視図である。本超音波モータは、電気信号の印
加により第１共振周波数ｆ１で振動するものでこの振動
による伸縮方向の一方の端部に振動片６を備えた第１超
音波振動子２と、電気信号の印加により前記第１共振周
波数ｆ１とは異なる第２共振周波数ｆ２で振動するもの
でこの振動による伸縮方向の一方の端部に振動片７備え
た第２超音波振動子４とを有し、前記第１、第２超音波
振動子２、４のそれぞれ振動片６、７は、互いに対し所
定の角度をもって交差するよう配置されるとともに、互
いの振動片６、７のそれぞれ先端部は接合や一体形状な
どにより接続されていることを特徴とする。
【０００４】上記構成により、第１超音波振動子２と第
２超音波振動子４との電気信号印加制御により、移動体
６０をａ方向、ｂ方向いずれにも任意に移動させること
ができる。
２超音波振動子４との電気信号印加制御により、移動体
６０をａ方向、ｂ方向いずれにも任意に移動させること
ができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記構成は、このよう
に、移動体６０を正逆両方向に移動させ得るものである
が、移動体６０との接触部分が１個所であり、使用目標
とする推力や最大速度にやや不足することがあった。
に、移動体６０を正逆両方向に移動させ得るものである
が、移動体６０との接触部分が１個所であり、使用目標
とする推力や最大速度にやや不足することがあった。
【０００６】本発明は、上記点に鑑みて、移動体を正逆
両方向に移動し得る超音波モータにあって、さらに推力
および最大速度向上を達成する超音波モータを提供する
ことを目的とするものである。
両方向に移動し得る超音波モータにあって、さらに推力
および最大速度向上を達成する超音波モータを提供する
ことを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波モータ
は、電気信号の印加により第１共振周波数ｆ１で振動す
るものでこの振動による伸縮方向の一方の端部に振動片
を備えた第１超音波振動子と、電気信号の印加により前
記第１共振周波数ｆ１とは異なる第２共振周波数ｆ２で
振動するものでこの振動による伸縮方向の一方の端部に
振動片を備えた第２超音波振動子とを有し、前記第１、
第２超音波振動子のそれぞれ振動片は、互いに対し所定
の角度をもって交差するよう配置されるとともに、互い
の振動片のそれぞれ先端部は接続され、かつ前記振動片
の幅以内に２つの突起を有してなることを特徴とする。
は、電気信号の印加により第１共振周波数ｆ１で振動す
るものでこの振動による伸縮方向の一方の端部に振動片
を備えた第１超音波振動子と、電気信号の印加により前
記第１共振周波数ｆ１とは異なる第２共振周波数ｆ２で
振動するものでこの振動による伸縮方向の一方の端部に
振動片を備えた第２超音波振動子とを有し、前記第１、
第２超音波振動子のそれぞれ振動片は、互いに対し所定
の角度をもって交差するよう配置されるとともに、互い
の振動片のそれぞれ先端部は接続され、かつ前記振動片
の幅以内に２つの突起を有してなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下図面にしたがって一実施例を
説明する。
説明する。
【０００９】図１は本発明の一実施例を示す超音波モー
タの斜視図である。また図２は図１の振動子部材、固定
部材などを構成する弾性部材を示す斜視図である。な
お、図６に示す先に提案の超音波モータと、同一部分つ
いては同一符号を付して説明しており、構成、動作にお
いて共通である。
タの斜視図である。また図２は図１の振動子部材、固定
部材などを構成する弾性部材を示す斜視図である。な
お、図６に示す先に提案の超音波モータと、同一部分つ
いては同一符号を付して説明しており、構成、動作にお
いて共通である。
【００１０】本超音波モータは、電気信号の印加により
第１共振周波数ｆ１で振動する第１超音波振動子２と、
前記第１共振周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２第２
超音波振動子４とを備えている。各超音波振動子２、４
それぞれは平面視で長方形であり、その長手方向一方端
に振動片６、７を備えており、かつ互いに対し所定の角
度（本実施例では直角）をもって交差するよう配置され
るとともに、互いの振動片６、７のそれぞれ先端部は接
合や一体形状などにより接続される。先端部形状につい
ては後述する。
第１共振周波数ｆ１で振動する第１超音波振動子２と、
前記第１共振周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２第２
超音波振動子４とを備えている。各超音波振動子２、４
それぞれは平面視で長方形であり、その長手方向一方端
に振動片６、７を備えており、かつ互いに対し所定の角
度（本実施例では直角）をもって交差するよう配置され
るとともに、互いの振動片６、７のそれぞれ先端部は接
合や一体形状などにより接続される。先端部形状につい
ては後述する。
【００１１】第１超音波振動子２は第１振動子部材１０
とこれの両面の電極膜付きの第１、第２圧電部材１２、
１４とからなり、第２超音波振動子４は第１振動子部材
１６とこれの両面の電極膜付きの第１、第２圧電部材１
６、１８とからなっている。
とこれの両面の電極膜付きの第１、第２圧電部材１２、
１４とからなり、第２超音波振動子４は第１振動子部材
１６とこれの両面の電極膜付きの第１、第２圧電部材１
６、１８とからなっている。
【００１２】上記した構成の各超音波振動子２、４は、
それぞれ長手方向の中間位置両側にＴ型の第１〜第４固
定部材２２〜２８を有し、これらをもって超音波振動子
が２、４が他装置に固定される。穴３０は固定のための
ビス挿通用穴である。また、固定部材２４、２６は接続
部材３２により一体に接続されている。
それぞれ長手方向の中間位置両側にＴ型の第１〜第４固
定部材２２〜２８を有し、これらをもって超音波振動子
が２、４が他装置に固定される。穴３０は固定のための
ビス挿通用穴である。また、固定部材２４、２６は接続
部材３２により一体に接続されている。
【００１３】そして、第１超音波振動子２の振動子部材
１０を挟む第１、第２圧電部材１２、１４と、第２超音
波振動子４の振動子部材１６を挟む第３、第４圧電部材
１８、２０、のそれぞれの長手方向中央部における短手
方向に平行な線上が振動モードの節となっており、ここ
より通電点３４、３６をとっている。なお、第２圧電部
材１４と第４圧電部材２０については図面に見えないが
同様の位置で通電点を取っている。また、前記接続部材
３４の中央部も接続点３８が設けられる。
１０を挟む第１、第２圧電部材１２、１４と、第２超音
波振動子４の振動子部材１６を挟む第３、第４圧電部材
１８、２０、のそれぞれの長手方向中央部における短手
方向に平行な線上が振動モードの節となっており、ここ
より通電点３４、３６をとっている。なお、第２圧電部
材１４と第４圧電部材２０については図面に見えないが
同様の位置で通電点を取っている。また、前記接続部材
３４の中央部も接続点３８が設けられる。
【００１４】この超音波モータの駆動回路４０は、電気
信号出力部４２〜４６を有し、第１電気信号出力部４２
は２本の通電線４８、５０を介して第１、第２圧電部材
１２、１４の各通電点に接続される。第１電気信号出力
部４６は２本の通電線５２、５４を介して第３、第４圧
電部材１８、２０の各通電点に接続される。また、電気
信号出力部４４は通電線５６を介して接続部材３２の通
電点３８に接続される。
信号出力部４２〜４６を有し、第１電気信号出力部４２
は２本の通電線４８、５０を介して第１、第２圧電部材
１２、１４の各通電点に接続される。第１電気信号出力
部４６は２本の通電線５２、５４を介して第３、第４圧
電部材１８、２０の各通電点に接続される。また、電気
信号出力部４４は通電線５６を介して接続部材３２の通
電点３８に接続される。
【００１５】ここで、振動子部材１０、１６、固定部材
２２〜２８、及び接続部材３２は、それぞれ図２に示す
ように、弾性部材により一体に構成されており、該一体
部材は板状の導電性材料からなる。本実施例では、一例
としてステンレスを用いている。
２２〜２８、及び接続部材３２は、それぞれ図２に示す
ように、弾性部材により一体に構成されており、該一体
部材は板状の導電性材料からなる。本実施例では、一例
としてステンレスを用いている。
【００１６】基本的動作は次のとおりである。
【００１７】駆動回路４０の電気信号が通電線４８、５
０、５６を介して、第１超音波振動子２の第１振動子部
材１０と第１、第２圧電部材１２、１４それぞれの間に
印可される。電気信号の周波数は連続して変化せしめ得
るものであり、共振周波数において、第１、第２圧電部
材１２、１４に流れる電流が増大し、第１超音波振動子
２は共振状態になる。
０、５６を介して、第１超音波振動子２の第１振動子部
材１０と第１、第２圧電部材１２、１４それぞれの間に
印可される。電気信号の周波数は連続して変化せしめ得
るものであり、共振周波数において、第１、第２圧電部
材１２、１４に流れる電流が増大し、第１超音波振動子
２は共振状態になる。
【００１８】同様に、駆動回路４０の電気信号が通電線
５２、５４、５６を介して、第２超音波振動子４の第１
振動子部材１６と第３、第４圧電部材１８、２０それぞ
れの間に印可され、共振周波数において、第３、第４圧
電部材１８、２０に流れる電流が増大し、第２超音波振
動子４は共振状態になる。
５２、５４、５６を介して、第２超音波振動子４の第１
振動子部材１６と第３、第４圧電部材１８、２０それぞ
れの間に印可され、共振周波数において、第３、第４圧
電部材１８、２０に流れる電流が増大し、第２超音波振
動子４は共振状態になる。
【００１９】これら第１、第２超音波振動子２、４にお
ける各共振モードのうち、ある共振モードそれぞれにお
いて、第１超音波振動子２と第２超音波振動子４は長手
方向に伸縮するように振動する。この場合の振動の振幅
は、印加電圧の大きさに応じて変化するが、通常、各超
音波振動子２、４の振動片６、８の先端部で数μｍ程度
である。この時、第１超音波振動子２の長手方向に伸縮
する共振モードの第１周波数ｆ１と、第２超音波振動子
４の長手方向に伸縮する共振モードの第２周波数ｆ２と
は、異なっているので、第１超音波振動子２が長手方向
に伸縮するように振動しているときは第２超音波振動子
４は振動せず、逆に第２超音波振動子４が長手方向に伸
縮するように振動しているときは第１超音波振動子２は
振動しない。したがって、本実施例においては、前者の
ときには第１超音波振動子２の伸縮が主駆動源となるこ
とによって移動体６０はａ方向へ、後者のときは第２超
音波振動子４の伸縮が主駆動源となることによって移動
体６０はｂ方向に移動されることとなる。
ける各共振モードのうち、ある共振モードそれぞれにお
いて、第１超音波振動子２と第２超音波振動子４は長手
方向に伸縮するように振動する。この場合の振動の振幅
は、印加電圧の大きさに応じて変化するが、通常、各超
音波振動子２、４の振動片６、８の先端部で数μｍ程度
である。この時、第１超音波振動子２の長手方向に伸縮
する共振モードの第１周波数ｆ１と、第２超音波振動子
４の長手方向に伸縮する共振モードの第２周波数ｆ２と
は、異なっているので、第１超音波振動子２が長手方向
に伸縮するように振動しているときは第２超音波振動子
４は振動せず、逆に第２超音波振動子４が長手方向に伸
縮するように振動しているときは第１超音波振動子２は
振動しない。したがって、本実施例においては、前者の
ときには第１超音波振動子２の伸縮が主駆動源となるこ
とによって移動体６０はａ方向へ、後者のときは第２超
音波振動子４の伸縮が主駆動源となることによって移動
体６０はｂ方向に移動されることとなる。
【００２０】さて、本発明においては、図１、図２に明
示されるように、第１、第２超音波振動子２、４の振動
片６、８の接続部先端は２つの突起６２、６２を形成す
ることを特徴とする。
示されるように、第１、第２超音波振動子２、４の振動
片６、８の接続部先端は２つの突起６２、６２を形成す
ることを特徴とする。
【００２１】また、この突起６２、６２は、図３の平面
図に示されるように、振動片６、８の幅ｗ以下で配置さ
れるものでなければならない。
図に示されるように、振動片６、８の幅ｗ以下で配置さ
れるものでなければならない。
【００２２】図４は超音波モータの負荷−速度特性を示
すもので、Ａは、図６のように１点でしか接触しない振
動片の場合、Ｂは、図１ないし図３により説明した本発
明の２つの突起部６２、６２を有する振動片の場合を対
比して示すものである。なお、図４において、横軸は負
荷荷重（ｇｆ）、縦軸は移動速度（ｍ／ｓ）である。図
４に明らかなように、本発明の２つの突起６２、６２を
有する振動片の場合の方が、無負荷時最高速度、最大推
力ともに大きくなり、また各負荷荷重時でもそれぞれに
おいて特性が改善されていることがわかる。
すもので、Ａは、図６のように１点でしか接触しない振
動片の場合、Ｂは、図１ないし図３により説明した本発
明の２つの突起部６２、６２を有する振動片の場合を対
比して示すものである。なお、図４において、横軸は負
荷荷重（ｇｆ）、縦軸は移動速度（ｍ／ｓ）である。図
４に明らかなように、本発明の２つの突起６２、６２を
有する振動片の場合の方が、無負荷時最高速度、最大推
力ともに大きくなり、また各負荷荷重時でもそれぞれに
おいて特性が改善されていることがわかる。
【００２３】なお、図５に示すように２つの突起６２、
６２が振動片６、８の幅ｗより超えて配置される場合、
例えば移動体６０をａ方向（あるいはｂ方向）に移動す
る目的で第１超音波振動子２（第２超音波振動子４）に
電気信号を印加しても、移動方向が安定せずに逆のｂ方
向（ａ方向）に移動することが見受けられ、誤動作の原
因となった。
６２が振動片６、８の幅ｗより超えて配置される場合、
例えば移動体６０をａ方向（あるいはｂ方向）に移動す
る目的で第１超音波振動子２（第２超音波振動子４）に
電気信号を印加しても、移動方向が安定せずに逆のｂ方
向（ａ方向）に移動することが見受けられ、誤動作の原
因となった。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、移動体を
正逆両方向に移動し得る超音波モータにあって、第１、
第２超音波振動子のそれぞれ振動片における接続された
先端に前記振動片の幅以内に２つの突起を有してなるも
のであり、推力および最大速度をさらに向上をさせ得る
有用な超音波モータが提供できる。
正逆両方向に移動し得る超音波モータにあって、第１、
第２超音波振動子のそれぞれ振動片における接続された
先端に前記振動片の幅以内に２つの突起を有してなるも
のであり、推力および最大速度をさらに向上をさせ得る
有用な超音波モータが提供できる。
【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の要部部材を説明する斜視図である。
【図３】同、他の要部を説明する平面図である。
【図４】超音波モータの負荷−速度特性図である。
【図５】本発明の比較例を説明する平面図である。
【図６】先に提案の超音波モータの構成例を示す斜視図
である。
である。
２ 第１超音波振動子 ４ 第２超音波振動子 ６、 ８ 振動片 １０ 第１振動子部材 １２、１４、１８、２０ 圧電部材 １６ 第２振動子部材 ６２、６２ 突起
Claims (1)
- 【請求項１】 電気信号の印加により第１共振周波数ｆ
１で振動するものでこの振動による伸縮方向の一方の端
部に振動片を備えた第１超音波振動子と、電気信号の印
加により前記第１共振周波数ｆ１とは異なる第２共振周
波数ｆ２で振動するものでこの振動による伸縮方向の一
方の端部に振動片を備えた第２超音波振動子とを有し、
前記第１、第２超音波振動子のそれぞれ振動片は、互い
に対し所定の角度をもって交差するよう配置されるとと
もに、互いの振動片のそれぞれ先端部は接続され、かつ
前記振動片の幅以内に２つの突起を有してなることを特
徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9227851A JPH1169852A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9227851A JPH1169852A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1169852A true JPH1169852A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16867375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9227851A Pending JPH1169852A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1169852A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6469417B2 (en) | 2000-03-15 | 2002-10-22 | Minolta Co., Ltd. | Truss actuator |
| JP2003199371A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-11 | Japan Science & Technology Corp | 超音波モータ |
| US6927527B2 (en) | 2003-03-10 | 2005-08-09 | Minolta Co., Ltd. | Actuator |
-
1997
- 1997-08-25 JP JP9227851A patent/JPH1169852A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6469417B2 (en) | 2000-03-15 | 2002-10-22 | Minolta Co., Ltd. | Truss actuator |
| JP2003199371A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-11 | Japan Science & Technology Corp | 超音波モータ |
| US6927527B2 (en) | 2003-03-10 | 2005-08-09 | Minolta Co., Ltd. | Actuator |
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