JPS6154884A - 両端斜支持梁型超音波振動子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波振動子の改良に係り、超音波、振動子に
圧着された回転子忙強力な回転トルクを与える圧電モー
タにおいて、回転トルクを発生するために必要な捻りモ
ードの楕円振動をなす超音波振動子を提供することを目
的とする。

〔従来の技術〕

超音波振動子にロータを圧電し、回転トルクを得る超音
波モータにおいて、ロータに回転トルクを発生させるに
は超音波振動子は楕円捩ａｈを行わねばならない。従来
は直接楕円振動をする超音波振動子が見当らなかった。

本発明はこれを解決する目的で様々な提案をしてきた。

その中でも先願の「片持梁状超音波稔り楕円振動子」は
有用な提案であり、その実用化か強力に進められている
。実用化に必要な改善を進めるため、動作原理を把握し
、必要な機能を効率よく発揮させる検討を積み重ねた結
果、上述の振動子に捻り楕円振動を発生させるに不可欠
な朴・成要素は片持梁状振動子ではなく梁の両端支持機
構〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、梁の両端部を梁の長さに沿った中心軸に対し
斜めに支持した状態で、梁の中心部に中心軸と垂直方向
をなす振動を加振することにより、梁に撓みと同時に捻
りモードの共振を発生したことを特徴とすることによっ
て、前述の目的な合成したものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に従って説明するが、先願と
の違いを明らかにするため先願と本発明との共通の実施
例から述べる。

実施例１゜ 第１図はこの実施例に係る超音波振動子の正面図、第２
図（ａｌ、　（ｂＪはその超音波振動子に用いる支持梁
の斜視図、第３図は支持梁の変形例を示す斜視図である
。

直径３０ｍ＋、厚さ９ｍの円板１．の上に高さ１゜間９
幅３０囮、厚さ７陥の梁１．の幅方向を円板１□の直径
に沿って直立させ、円板１□の下面の中心に８ｍボルト
のネジ六８〔第２図（ｂ）参照〕をあけ、さらに＠２０
　ａｒｍ　、深さ２ｗｓの溝１．を上面の梁１．に対し
て約２６度俯いた直径に溢う方向に刻んだアルミニウム
部品から支持梁１が棺、成されている。

外径３５順、内径８０．厚さ５砺のアルミニウム座金２
と外径３５−２内径１５調、厚さ２前のドーナツ状圧［
８み振動子３および外径３５泪。

厚さ１２５醒のアルミニウム円板の中心に１５ｍｍ。

長さ２０ｍのギャップボルト５がちょうど収まる形状で
ボルトの首までの深さ８５調の孔をあけた座金４にボル
ト５を通すと先端が座金２から約６．５ｍ＋突き出る。

この突出部分を支持梁１のネジ孔８ＶＣトルクレンチを
用いて１００　ｋｆ・ｍのトルクで締め付けることによ
り、梁の捻り排み複合モード型超音波振動子ができ上が
る。

第１図に示すように２枚の圧電厚み振動子３と１ねた端
子板６，７にリード線を接続し、約４３に８２，１００
ボルトの交流電圧を印加する゛と振動子は共振状態にな
り、振動子の端面っまり支持梁１の上面に強力な捻り楕
円振動が発生し、超音波モータに有用な超音波振動子と
なる。

ところで、第１図に示した超音波振動子は先願の実於例
と同じであり、先願ではこれを「片持梁」と呼んだ。す
なわち梁は長さ１０調、厚さ７鴫。

＠３０調であり、その一端は円板に固定され、他端は自
由端であり、梁は固定端に対して高さ方向に沿って屈曲
振動をするものとし、円板の直径に沿って両幅側では逆
位相で振動するとした。本発明では梁１１は長さ３０ｍ
＋、厚さ１７調１幅７態とみなし長さに沿って両端が斜
めに支持された両端支持梁と見る。梁の屈曲振動の周波
数は長さと厚みによって決まり幅にはよらない。実際共
振周波数は梁の長さ、したがって円板の直径および幅。

したがって梁１１の高さと円板溝切部の厚さとの和の両
方によって決まるが、７簡の幅を変えても共振周波数は
変はらない。

上述した説明は単なる見解の相違ではな（、発明の基本
構想に係わる。その例は第４図を見れば明らかである。

第４図は先願の実施例であり、４本の片持梁１０．．１
０よ、１０．．１０４を捻り結合子（図示されていない
）で励゛振することにより自由端に捻り楕円振動を発生
させるものであるが、本発明の両端斜め支持梁とは無関
係である。本発明において、これに相当するケースは実
施例３で述べる。その前にさらに理解を容易にするため
実施例１の必要機能を示す変形例を次の実施例２で説明
する。

実施例２゜ 実施例１に用いた支持梁１．以外の座金２．圧電厚み振
動子３．座金４．キャップボルト５．およびリード線の
付いた端子板６，７をそのまま使用し、支持梁１だげ第
３図に示した両端斜め支持梁１１と変え、前同様に超音
波振動子を構成した。

この両端斜め支持梁１１は、第２図（ａ）、　（ｂ）に
示す支持梁１から不必要な円板の大部分を除去した形状
である。ただし、梁１１は中心に８−のボルト穴１４を
設けるため幅を７ｗｎから１０前に変更した。つまり長
さ３０ｍ＋ｎ、厚さ１７問２幅１０＋＋ｎ＋＋の梁１１
の両端に第２図（ａＬ　（ｂ）の円板１□の名残の斜め
支持部１２および１３が付いた構成である、組み立てた
超音波振動子に交流電圧を印加して捻りの長さに沿った
中心軸に対し、斜めに支持した状態で梁の中心部に中心
軸と垂直方向をなす振動を加振することにより梁に撓み
と同時に捻りモードの共振を発生した“ことを特徴とす
る。

本発明の超音波振動子では、超音波モータに不可欠の捻
りモードの楕円振動を効率よ（強力に、容易に発生する
効果があり、ことに先願の［片持梁状超音波捻り楕円振
動子」より捻りモードも撓みモードも固定部に妨害され
ることなく容易に発生することができること、さらには
捻りモードを発生させるのに捻り結合子を必要としない
ことなどの効果がある。したがって様々な形状、種々の
寸法、任意の周波数で使用するこの種超音波共振子の設
計を可能とした。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１に係る超音波振動子の正面図
、第２図（ａ）、　（ｂ）はその超音波振動子に用いる
支持梁の上方および下方から視た斜視図、第３図は本発
明の実施例２に係る超音波振動子に用いる支持梁の斜視
図、第４図は先に提案した超音波振動子に用いる支持梁
の斜視図、第５図は本発明の実施例３に係る超音波振動
子の斜視図、第６図はその超音波振動子に用いる支持梁
の底面図である。 １．１１，２１・・・・・・支持梁、３，２３・・・・
・・圧電厚み振動子、５，２５・・・・・・キャップボ
ルト、６゜７・・・・・・端子板。 心理

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、梁の両端部を梁の長さに沿った中心軸に対し斜めに
   支持した状態で、梁の中心部に中心軸と垂直方向をなす
   振動を加振することにより梁に撓みと同時に捻りモード
   の共振を発生したことを特徴とする超音波振動子。 ２、特許請求の範囲第１項記載の超音波振動子において
   、圧電厚み振動子を用いて梁に捻りと同時に撓みモード
   の共振状態を励振したことを特徴とする超音波振動子。 ３、特許請求の範囲第１項記載の超音波振動子において
   梁は１本だけでなく、複数本が放射状に組み合わさった
   状態で、それぞれの梁の両端部を斜めに支持した構造を
   特徴とする超音波振動子。