JPS63277477A

JPS63277477A - 圧電共振モ−タ

Info

Publication number: JPS63277477A
Application number: JP62020443A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Suzuki; 数馬鈴木
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 1987-02-02
Filing date: 1987-02-02
Publication date: 1988-11-15
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPH06106028B2

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、圧電共振モータに関するものであり、さら
に詳しくいうと、小形軽量で、高精度な直線駆動の位置
決め制御が容易な圧電共振モータに関するものである。

〔従来の技術〕

第９図、第１０図は本出願人が先に出願した（実願昭６
１−１６１０１５号）、従来のこの種の圧電共振モータ
であり、図において、弾性体でなり、角棒状の基体２１
の一側面に、２つの駆動子２２ａ、２２ｂが突設されて
いる。駆動子２２ａ、２２ｂ　は基体２１の振動の腹の
位置にある。基体２１には屈曲モード用の２つの圧電素
子２３ａ、２５ｂが、駆動子２２ａ、２２ｂ　の各面に
は第２の圧電素子２４が貼着されている。このように構
成された共振ユニットＵ３　　は、節の位置に形成され
た取付穴２５により適宜に固定される。■、θは分極の
極性、Ａ１．Ａ２．Ｂ１．Ｂ２およびＢはそれぞれ接続
リードの端子を示している。

以上の構成により、超音波領域の■電圧を端子Ａ、とＢ
に供給すると、奏体２１と駆動子２２ａ、２２ｂ　は鎖
線のように屈曲し、駆動子２２ａ、２２ｂ　　の先端に
圧接されている被駆動体（図示せず）は駆動子２２ａに
より実線矢印の方向へ蹴り出される。

端子Ａ、とＢにｅ電圧を印加すると、共振ユニットＵ、
は破線のように屈曲し、こんどは駆動子２２ｂが被駆動
体を実線矢印の方向へ蹴り出す。

以上の電圧印加を、端子Ａ２　　とＢを対象にして行う
と、端子Ａ、側とＡ２側の分極が互いに逆であるため、
動作が逆となり、被駆動体は破線矢印の方向へ駆動され
る。

以上のようにして被駆動体は、２つの互いに反対の方向
へ任意に直線駆動される。

〔発明が解決しようとする問題点〕以上のような従来の圧電共振モータでは、基体のみなら
ず駆動子にも、動作仕様に極性が合致するように、圧電
素子を接合配置しないと所定の動作が得られないことか
ら、製造作業が複雑で、また、駆動子の長さく高さ）が
ある程度必要とするために、極薄のものが得られないと
いう問題点があった。

この発明はかかる問題点を解消するためになされたもの
で、圧電素子の接合箇所を少なくして製造作業を簡略化
し、薄形で、かつ、低コストの圧電共振モータを得るこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る圧電共振モータは、角棒状の基体と、こ
の基体の所定位置に接合配置され交番電気信号によって
基体に高調波の屈曲振動および長手伸縮を同時に起こさ
せる複数個の圧電素子と、基体と一体に上記屈曲振動の
方向に突設された少な（とも２つの駆動子とからなる共
振ユニットを備えている。

〔作　用〕

この発明においては、基体に屈曲振動を起こさせる圧電
素子と長さ共振を起こさせる圧電素子とに、並列に共振
周波数の交番電気信号を印加すると、共振ユニットは屈
曲モードと長さモードの両方のモードで同時に振動して
複合共振するので、駆動子の自由端は所定の方向に振動
する。

〔実施例〕

第１図〜第５図はこの発明の一実施例を示し、第１図、
第２図において、角棒状の弾性体でなる基体１の下面に
、圧電効果ｄｓｔ　ノ圧１ｊＬ素子２ａ　、２ｂおよび
２ｃが貼着されている。基体１の上面に一体に突出形成
された駆動子ｇａ。

３ｂは、基体１の屈曲共振動作時の腹部中央に位置して
共振ユニットＵ１　　を形成している。

基体１と駆動子３ａ、５ｂを一体化した弾性体は、ガラ
ス状カーボン材や繊維強化金属ＦＲＭなと、振動損失が
少なくて耐摩耗性に富み、かつ、熱膨張係数が圧電素子
と同じ、　ｚ、５ｘｔｏ　’／’ｃ程度に小さい材料が
適している。

第３図は、第１図、第２図に示す共振ユニットＵ、　　
の高調波（第３上音）共振姿態を示し、節部を５箇所に
、腹部を４箇所ａ　１　？　ａ　２９　ｂ　ｔ　＊　ｂ
　２に形成されるようにし、中心非対称形になっている
。駆動子５ａ、３ｂはそれぞれ中心より外側の腹部ａ、
、ａ、の位置に設けられている。

以上の構成になる共振ユニットＵ、の動作を詳細にみる
と、まず、端子４ａ、４ｃから圧電素子２ａ、２ｃに交
番信号を互いに並列に印加すると、共振ユニットＵ、は
、圧電素子２ａＫより高調波（第６上音）の屈曲振動を
起こし、同時に圧電素子２ｃによって角棒状弾性体の長
手方向基音共振を起こして複合振動を行う。

長さ方向の基音周波数で発生した振動の節は中心部の一
点にあられれ、角棒の両端部はそれぞれ変位最大になる
。

いま、駆動子３ａ、５ｂの位置が基体１０両端部寄りの
腹の位置にあるため、駆動子５ａ、３ｂの先端上面の挙
動は、交互に上下運動を行いながら、それと併行して基
体１の長手方向にも振動することになる。そのため、第
４図に示すように、スライダ５を、プラスチック類のボ
ールベアリングなどのコロ６およびバイアス用のバネ手
段７により、駆動子３ａ、３ｂの先端に圧接してお（と
、両者の接触部分の摩擦により、スライダ５は、第１図
の分極配置では、実線矢印の方向に移動される。また、
圧電素子２Ｃと２ｂへの並列給電では、スライダ５は破
線矢印の方向へ移動する。このように電圧印加を切換え
ることにより、スライダ５の移動方向を任意に制御する
ことができる。また、スライダ５の駆動子との接触面側
にはブチルゴム系のコーティングを施し、スライダ５の
移動を円滑にしている。スライダ５０代りにキャッシュ
カードなどを移動させるときは、駆動子３ａ、３ｂの先
端部に、たとえば、ブチルゴム系の混合材を塗布すると
、スリップ動作が少な（なる。この塗布材は、カードの
材料に合わせて、もつとも効率のよいものを選択すれば
よい。

第５図は、共振ユニットＵ、の駆動子３ａ。

３ｂにエンドレスベルト８を圧接してエンドレスベルト
８を任意の方向罠回転制御する場合を示している。

なお、第１図、第２図においては、駆動子５ａ　、３ｂ
の位置が基体１両端部の腹の位置である場合を示したが
、駆動子を第３図で中心寄りの腹す、　、ｂ２の位置と
してもよく、同様の効果が得られる。この場合は速度よ
りも高負荷駆動の用途に供して、より有効である。

また、第１図における圧電素子２Ｃは基体１の上、下面
に接合配置してもよく、その一部を切離してフィードバ
ック端子として自励発振用に使用する。フィードバック
信号を圧電素子２ａ、２ｄの両方から取出し、これを並
列接続に使用すると、第３上音以外の信号の混入が防止
できるので、安定した発振を行うのに効果的である。

次に上記実施例の具体的数値例を挙げる。

基体：長さ１０７．Ｉ３ｍｍＸ厚さ６．Ｏｍｍ　Ｘ幅１
５．０ｍｍ基体の材質：硬質アルミニウム駆動子：高さ２．ＯｍｍＸ幅Ｌ５ｍｍ駆動子の位置：基体両端より２０　ｍｍ圧電素子：屈曲
用　長さ１５ｍｍＸ幅１２ｍｍ×厚さ０．６ｍｍ長さ用　長さ３０ｍｍ　Ｘ幅１２ｍｍ厚さ０．６ｍｍ共振ユニットＵ、の厚さ：　０　、６　＋　６　＋　２
　＝　８　、６　ｍｍ駆動周波数：　２３．０７　ｋＨ
ｚ入力電圧：　ｂ　ｖ　（ｒ、ｍ、ｓ　）スライダ材質＝
７エノール樹脂、３　ｍｍｍススライダ接触面バインダ
入りブチルゴム、１　ｍｍ厚相対的移動力＝１５０グラム移動スピード：　２３０　ｍｍ７秒なお、以上の実験効果は一般材料を用いた場合であり、
使用目的により材料をさらに吟味すれば、より目的に合
った値が得られることは当然予想される。

第６図〜第８図は他の実施例を示し、共振ユニットＵ２
　　は、角棒状の基体９の下面に圧電素子１１ａ、１１
ｂ　を貼着し、基体９の上面には中央部に圧電素子＋１
（を貼着するとともに駆動子ＩＱａ、ｊｏｂ　を突設し
てなるもので、駆動子１０ａ、　１０ｂ　は第８図に示
す振動の腹の位置Ｃ，，Ｃ２にある。１２は取付穴で、
屈曲と長さ双方の振動の節の位置にある。

この実施例は、基体９は屈曲モードを高調波（第一上音
）で、長さモードを゛基音でそれぞれ共振するものであ
る。

いま、端子１３ｆｉ、１３Ｃから圧電素子１１ａ。

１１Ｃに共振周波数の電圧を印加すると、圧電素子１１
ａにより、第８図に示すような、第一上音モードが発生
する。同時に圧電素子１１Ｃによって長さモードの共振
を起こして複合振動が発生する。これにより、第６図に
示す分極方向の場合、駆動子１０ａ、１０ｂ　　に圧接
されているスライダ（図示せず）は、実線矢印の方向へ
移動する。同様にして、圧電素子１１ｋ）、＋１ｃに切
換えて並列給電すれば、スライダは破線矢印の方向へ移
動する。

〔発明の効果〕

この発明は、以上の説明から明らかなように、圧電素子
が接合されて屈曲振動、伸縮振動を同時に発生する基体
に駆動子を一体に突設し、駆動子先端に所定方向の複合
振動を起こさせるようにしたので、以下のような効果が
得られる。

（イ）小形、薄形、軽量に設計することができ、製造容
易で安価である。

（ロ）使用条件によって寸法等を任意に選べるので、弾
力性のある設計が可能である。

（ハ）駆動電圧が低（、電源が簡単である。

に）　スライダが駆動子に常に圧接しているので、バッ
クラッシュがなく、即動、即停止ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の一実施例を示し、第１図は
平面図、第２図は側面図、第３図は動作説明線図、第４
図および第５図はそれぞれ応用例の平面図である。第６
図〜第８図は他の実施例を示し、第６図は平面図、第７
図は側面図、第８図は動作説明線図である。第９図は従
来の圧電共振モータの平面図、第１０図は同じ（側面図
である。１．９ｍｍ基体、２ａ、２ｂ、２ｃ、ｌｌａ、ｌｌｂ。１１ｃ　１１＠圧電素子、５ａ、５ｂ、１［１ａ、１０
ｂ　６Φ駆動子、Ｕ、、Ｕ２　　・・共振ユニット。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　角棒状の弾性体でなる基体と、この基体の一側
面所定位置に一体に突設された複数個の駆動子と、前記
基体に接合され交番電圧が加えられて前記基体に高調波
の屈曲共振振動と長さ方向共振振動とを同時に発生させ
る複数個の圧電素子とを備えた共振ユニツトからなる圧
電共振モータ。
（２）　駆動子が、基体の屈曲共振時の腹上中央部の振
動方向側に位置している特許請求の範囲第１項記載の圧
電共振モータ。
（３）　分極極性を選択配列した圧電素子に加える電圧
の切換手段を備えた特許請求の範囲第１項記載の圧電共
振モータ。
（４）　圧電素子の一部および別個に設けたフイードバ
ツク端子のいずれかからの信号を位相調整して自励回路
を形成した特許請求の範囲第１項記載の圧電共振モータ
。