JPS61129077A - 複数の振動方向を有する片持梁状超音波振動子 - Google Patents
複数の振動方向を有する片持梁状超音波振動子Info
- Publication number
- JPS61129077A JPS61129077A JP59250439A JP25043984A JPS61129077A JP S61129077 A JPS61129077 A JP S61129077A JP 59250439 A JP59250439 A JP 59250439A JP 25043984 A JP25043984 A JP 25043984A JP S61129077 A JPS61129077 A JP S61129077A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cantilever
- vibration
- vibrator
- cantilever beam
- piezoelectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野および発明の目的〕本発明は圧電超
音波振動子の改良に係り、振動に伴う渠の中心軸の軌跡
が単一平面内にとどまることのない、複数の振動方向を
有する片持梁状超音波振動子を提供することを目的とす
る。
音波振動子の改良に係り、振動に伴う渠の中心軸の軌跡
が単一平面内にとどまることのない、複数の振動方向を
有する片持梁状超音波振動子を提供することを目的とす
る。
従来の超音波振動子はランジュバン型のたて振動子が主
であり１片持梁状で強力な超音波振動を発振する振動子
は見当らなかった。
であり１片持梁状で強力な超音波振動を発振する振動子
は見当らなかった。
最近、超音波モータの研究開発に力が注がれ、本発明者
らは片持梁状超音波振動子の屈曲振動を利用した圧電モ
ータを提案して来た。圧電モータを駆動する超音波振動
には回転子の回転の正逆２つの方向に対応した２種類の
振動が要求される。
らは片持梁状超音波振動子の屈曲振動を利用した圧電モ
ータを提案して来た。圧電モータを駆動する超音波振動
には回転子の回転の正逆２つの方向に対応した２種類の
振動が要求される。
従来の片持梁状圧電振動子は、圧電平板を貼り合わせた
バイモルフ型が主であり、貼り合わせ構造のため貼り合
わせ面に応力が集中するので１強力な超音波振動を要求
される超音波振動子としてでなく、駆動力が小さくて済
む分野で利用されているが、いづれも振動は単一面内で
あり、１個の振動子で複数の振動を発生させることはで
きなかった。
バイモルフ型が主であり、貼り合わせ構造のため貼り合
わせ面に応力が集中するので１強力な超音波振動を要求
される超音波振動子としてでなく、駆動力が小さくて済
む分野で利用されているが、いづれも振動は単一面内で
あり、１個の振動子で複数の振動を発生させることはで
きなかった。
この発明は上述した従来技術の欠点を解消するもので、
一端を固定または支持ＣＥ片片持の複数の側面または複
数の陵の部分にそれぞれ圧電振動子を嵌合、固定したこ
とを特徴とする複数の振動方向を有する片持巣状超音波
振動子によって目的を達成したものである。
一端を固定または支持ＣＥ片片持の複数の側面または複
数の陵の部分にそれぞれ圧電振動子を嵌合、固定したこ
とを特徴とする複数の振動方向を有する片持巣状超音波
振動子によって目的を達成したものである。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
実施例１
第１図は、本発明の複数の振動方向を有する片持梁状超
音波振動子の一実施例を示す説明図である。１は棒状の
弾性体からなる染の一端を固、足端とする超音波振動子
であり、断面が１５ｍｗＸ１５−閣の正方形で長さが２
０■−の角棒状の染と、その固定端に断面が１５＋５Ｘ
３０＋ｍで長さが１０−一の固定子がついたアルミニウ
ム類である３、この片持巣状超音波振動子１の角状の四
本の稜の固定端側に溝を刻み、圧電素子２，３．４およ
び５の４対を嵌め込んだ。これらの圧電素子対２，２′
および３．３′は両主面に電極を施された厚さ２１，５
■■Ｘ７＋ｍ■の圧電厚み振動子２板をリード線７のつ
いた端子板を挾んで正分極面同志重ねて一体化したもの
であり、同じく圧電素子対４．４′および５゜５′は同
様にして負分極面同志重ねて一体化したものである。こ
れらの圧電素子対は片持梁状振動子に嵌め込まれたのち
外側の２枚の電極をともに導電性ペイントを用いてアル
ミニウム振動子に短絡した。
音波振動子の一実施例を示す説明図である。１は棒状の
弾性体からなる染の一端を固、足端とする超音波振動子
であり、断面が１５ｍｗＸ１５−閣の正方形で長さが２
０■−の角棒状の染と、その固定端に断面が１５＋５Ｘ
３０＋ｍで長さが１０−一の固定子がついたアルミニウ
ム類である３、この片持巣状超音波振動子１の角状の四
本の稜の固定端側に溝を刻み、圧電素子２，３．４およ
び５の４対を嵌め込んだ。これらの圧電素子対２，２′
および３．３′は両主面に電極を施された厚さ２１，５
■■Ｘ７＋ｍ■の圧電厚み振動子２板をリード線７のつ
いた端子板を挾んで正分極面同志重ねて一体化したもの
であり、同じく圧電素子対４．４′および５゜５′は同
様にして負分極面同志重ねて一体化したものである。こ
れらの圧電素子対は片持梁状振動子に嵌め込まれたのち
外側の２枚の電極をともに導電性ペイントを用いてアル
ミニウム振動子に短絡した。
圧電素子のリード線７．７’ 、８，８’の４本をとも
に３１．５ＫＨｚの高周波電源の高電圧側に振動子に接
続したリード線６を接地側に接続したところ１片持梁は
自由端が単純な上下方向に振動をする撓み振動を生じ、
染の振動に伴う中心軸の軌跡は鉛直平面内であった。
に３１．５ＫＨｚの高周波電源の高電圧側に振動子に接
続したリード線６を接地側に接続したところ１片持梁は
自由端が単純な上下方向に振動をする撓み振動を生じ、
染の振動に伴う中心軸の軌跡は鉛直平面内であった。
つぎにリード線７′と８とを接地すると、第２図（ａ）
に示すよるに中心軸の軌跡が圧電素子２と５を通る対角
線に沿った面内（矢印１１および１１′で示す）に変わ
る。つぎにリード線７と８′とを接地し、リード線７′
と８を接地からはずし、電源の高圧側に接続すると、第
２図（ｂ）に示すように中心軸の軌跡は圧電素子３と４
とを通る対角線（矢印１２および１２′で示す向き）に
沿った面内の振動に変わった。このように本実施例の振
動子は励振の仕方を変えることにより。
に示すよるに中心軸の軌跡が圧電素子２と５を通る対角
線に沿った面内（矢印１１および１１′で示す）に変わ
る。つぎにリード線７と８′とを接地し、リード線７′
と８を接地からはずし、電源の高圧側に接続すると、第
２図（ｂ）に示すように中心軸の軌跡は圧電素子３と４
とを通る対角線（矢印１２および１２′で示す向き）に
沿った面内の振動に変わった。このように本実施例の振
動子は励振の仕方を変えることにより。
スイッチすることができる。３つの振動方向を有する片
持巣状超音波振動子である。
持巣状超音波振動子である。
実施例２
実施例１に用いた片持梁状超音波振動子の励振の仕方を
変えることにより、染の振動に伴う中心軸の軌跡が平面
内にとどまらず曲面を形成する実施例について述べる。
変えることにより、染の振動に伴う中心軸の軌跡が平面
内にとどまらず曲面を形成する実施例について述べる。
リード線７および８′と ７′および８′とをそれぞれ
９０°位相の異なる高周波電源に接続した。同位相のと
きは実施例１の始めに述べたように鉛直面内の振動が生
じたが、励振素子の位相がずれると、振動に水平成分が
現われ、染の振動に伴う中心軸の軌跡は断面が楕円状の
曲面を描くようになり、９０″′位相がずれると円錐状
曲面を描くようになる６位相のずれを進相にすると右ま
わす、遅相にすると左まわりというように１位相関係を
相互に切り換えることにより、中心軸の回転の向きを任
意シ；変えることができた。
９０°位相の異なる高周波電源に接続した。同位相のと
きは実施例１の始めに述べたように鉛直面内の振動が生
じたが、励振素子の位相がずれると、振動に水平成分が
現われ、染の振動に伴う中心軸の軌跡は断面が楕円状の
曲面を描くようになり、９０″′位相がずれると円錐状
曲面を描くようになる６位相のずれを進相にすると右ま
わす、遅相にすると左まわりというように１位相関係を
相互に切り換えることにより、中心軸の回転の向きを任
意シ；変えることができた。
実施例３
実施例１では圧電厚み振動子の横効果を用いて超音波振
動子を励振した例についてのべたが、厚み振動子３のた
て振動で直接励振し１片持梁に楕円振動を生じさせた実
施例を第３１ｉ１とともに記載する。
動子を励振した例についてのべたが、厚み振動子３のた
て振動で直接励振し１片持梁に楕円振動を生じさせた実
施例を第３１ｉ１とともに記載する。
片持梁は前例と同じアルミニウムの断面が１５ｍ５＋Ｘ
１５ｍｍ、長さ２０ｍｍの９２１と、１５ｍｗＸ３０
ｍｍＸｌＯ＋ａｍの固定部２２とからなっているが、前
例と異り両者は別々に作られ、圧電厚み振動子２３．２
４．２５を挾んでキャップボルト２６で締め付けられて
いる。圧電振動子２３，２４，２５はそれぞれ２枚ずつ
対をなし、リード線２７．２８゜２９のついた端子板を
はさんで圧電振動子２３゜２５は正分極面同志、圧電振
動子２４は負分極面同志を兼ねた。
１５ｍｍ、長さ２０ｍｍの９２１と、１５ｍｗＸ３０
ｍｍＸｌＯ＋ａｍの固定部２２とからなっているが、前
例と異り両者は別々に作られ、圧電厚み振動子２３．２
４．２５を挾んでキャップボルト２６で締め付けられて
いる。圧電振動子２３，２４，２５はそれぞれ２枚ずつ
対をなし、リード線２７．２８゜２９のついた端子板を
はさんで圧電振動子２３゜２５は正分極面同志、圧電振
動子２４は負分極面同志を兼ねた。
リード線２７と２９を３１．５ＫＨｚの正弦波電源の高
電圧出力端子に接続し１片持梁振動子に接続されたリー
ド線３・０を接地端子に接続したところ。
電圧出力端子に接続し１片持梁振動子に接続されたリー
ド線３・０を接地端子に接続したところ。
染の中心軸は水平面内で振動した。一つぎにリード線２
８を同電源の十−位相端子に接続すると中心軸は楕円曲
面を描き、リード線２Ｂをｍ−位相端子に接続すると楕
円撮動の向き３１が逆まわりになった０図中の３１はそ
の振動方向の一例を示している。
８を同電源の十−位相端子に接続すると中心軸は楕円曲
面を描き、リード線２Ｂをｍ−位相端子に接続すると楕
円撮動の向き３１が逆まわりになった０図中の３１はそ
の振動方向の一例を示している。
以上説明したように本発明は、一端を固定または支持し
た片持梁の複数の側面または複数の陵の部分にそれぞれ
圧電振動子を嵌合したことを特徴とする複数の振動方向
を有する片持梁状超音波振動子の構成にした。そのため
１個の振動子で複数の種類の超音波振動を発生すること
ができ、例えば超音波モータのトルク発生源などに利用
した場合、振動方法を変えることにより、＠転子の回転
の向きを正逆任意の向きに変えることができるなど実用
上きわめて大きな効果を期待することができる。
た片持梁の複数の側面または複数の陵の部分にそれぞれ
圧電振動子を嵌合したことを特徴とする複数の振動方向
を有する片持梁状超音波振動子の構成にした。そのため
１個の振動子で複数の種類の超音波振動を発生すること
ができ、例えば超音波モータのトルク発生源などに利用
した場合、振動方法を変えることにより、＠転子の回転
の向きを正逆任意の向きに変えることができるなど実用
上きわめて大きな効果を期待することができる。
なお、実施例１に用いた片持梁状振動子は前述した鉛直
面、斜文面（２つ）、楕円（右まわりと左まわり）の合
計５つのモードに加えて水平面内振動も可能であり総計
６つのモードを実現できる。
面、斜文面（２つ）、楕円（右まわりと左まわり）の合
計５つのモードに加えて水平面内振動も可能であり総計
６つのモードを実現できる。
第１図は本発明に係る複数の振動方向を有する側面図お
よび斜視図である。 Ｌ、、２１・・・・・・片持梁、２２・・・・・・片持
梁固定部。 ２．３．４，５・・・・・・圧電素子、２３，２４．２
５・・・・・・圧電厚み振動子。 第１図 ２４：が１＊、＋ 第２図 ｔσノ
（ｂ）第３図 ｔσノ
（ｂ）（Ｃ）
よび斜視図である。 Ｌ、、２１・・・・・・片持梁、２２・・・・・・片持
梁固定部。 ２．３．４，５・・・・・・圧電素子、２３，２４．２
５・・・・・・圧電厚み振動子。 第１図 ２４：が１＊、＋ 第２図 ｔσノ
（ｂ）第３図 ｔσノ
（ｂ）（Ｃ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一端を固定または支持した片持梁の複数の側面また
は複数の陵の部分にそれぞれ圧電振動子を嵌合したこと
を特徴とする複数の振動方向を有する片持梁状超音波振
動子。 ２、特許請求の範囲第１項記載の複数の振動方向を有す
るとは、梁の中心軸の軌跡が、励振方法に応じてそれぞ
れ別の平面内で振動することを特徴とする片持梁状超音
波振動子。 ３、特許請求の範囲第１項記載の複数の振動方向を有す
るとは、梁の中心軸の軌跡が平面内にとどまらず、曲面
を形成する結果、左まわりまたは右まわりの複数の方向
が可能なことを特徴とする片持梁状超音波振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250439A JPS61129077A (ja) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | 複数の振動方向を有する片持梁状超音波振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250439A JPS61129077A (ja) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | 複数の振動方向を有する片持梁状超音波振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61129077A true JPS61129077A (ja) | 1986-06-17 |
Family
ID=17207892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59250439A Pending JPS61129077A (ja) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | 複数の振動方向を有する片持梁状超音波振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61129077A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63140675A (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-13 | Canon Inc | モ−タ− |
| JP2004167492A (ja) * | 2004-02-24 | 2004-06-17 | Kyocera Corp | 超音波加工用振動子及び加工装置 |
-
1984
- 1984-11-29 JP JP59250439A patent/JPS61129077A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63140675A (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-13 | Canon Inc | モ−タ− |
| JP2004167492A (ja) * | 2004-02-24 | 2004-06-17 | Kyocera Corp | 超音波加工用振動子及び加工装置 |
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