JPH044772A - ultrasonic motor - Google Patents
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- JPH044772A JPH044772A JP2104589A JP10458990A JPH044772A JP H044772 A JPH044772 A JP H044772A JP 2104589 A JP2104589 A JP 2104589A JP 10458990 A JP10458990 A JP 10458990A JP H044772 A JPH044772 A JP H044772A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、超音波モータ、詳しくは超音波振動により移
動体に駆動力を発生させる超音波モータの改良に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrasonic motor, and more particularly, to an improvement in an ultrasonic motor that generates a driving force for a moving body using ultrasonic vibrations.
[従来の技術]
本出願人は先に、圧電素子を利用した超音波モタについ
て出願(特願平1−195767号)した。[Prior Art] The present applicant previously filed an application (Japanese Patent Application No. 1-195767) regarding an ultrasonic motor using a piezoelectric element.
この超音波モータは、
板状もしくは棒状の弾性体と該弾性体に固定された圧電
素子とからなり、該圧電素子に交流電圧を印加すること
により定在波型の屈曲振動を起こす屈曲振動子と、
上記弾性体の表面で上記屈曲振動の節線上に設けられて
いて、上記屈曲振動により該節線を中心として揺動され
、交流電圧を印加されることによって上記屈曲振動の振
幅方向に伸縮する縦振動子と、
この縦振動子の先端面に圧接される移動体と、を具備し
、上記屈曲振動に同期して上記縦振動子を伸縮させるこ
とにより、上記屈曲振動子および縦振動子に対して移動
体を相対移動させるようにしたものである。This ultrasonic motor consists of a plate-shaped or rod-shaped elastic body and a piezoelectric element fixed to the elastic body, and is a bending vibrator that generates standing wave type bending vibration by applying an alternating voltage to the piezoelectric element. and is provided on the surface of the elastic body on the nodal line of the bending vibration, is swung about the nodal line by the bending vibration, and expands and contracts in the amplitude direction of the bending vibration by applying an alternating voltage. a vertical vibrator, and a movable body that is pressed against the tip surface of the vertical vibrator, and expands and contracts the vertical vibrator in synchronization with the bending vibration, thereby reducing the bending vibrator and the longitudinal vibrator. The moving object is moved relative to the vehicle.
次に、この超音波モータの構成の一例を、第2図を借り
て今少し詳しく説明すると、弾性体7の下面に圧電素子
6が一体に接着された屈曲振動子1の振動の節の位置に
、厚味方向に分極された複数枚の圧電素子板を積層して
なる縦振動子3,4の基端部を接着し、該縦振動子3,
4の上端面部をリニアレール8の摺動面8 a J、:
直交する方向に圧力調整用バネ15で圧接させるように
構成し、上記圧電素子6および縦振動子の圧電素子にそ
れぞれ交流電圧を印加することによって屈曲振動子1に
屈曲振動を発生させると共に、この屈曲振動に同期して
縦振動子を伸縮させて、上記屈曲振動子1および縦振動
子3,4に対して移動体を相対移動させるようにしたも
のである。Next, an example of the configuration of this ultrasonic motor will be explained in a little more detail with reference to FIG. The base ends of vertical vibrators 3 and 4 formed by laminating a plurality of piezoelectric element plates polarized in the thickness direction are bonded to the vertical vibrators 3 and 4.
4 to the sliding surface 8 a J of the linear rail 8:
The structure is configured such that they are brought into pressure contact with each other by pressure adjustment springs 15 in orthogonal directions, and by applying an alternating current voltage to the piezoelectric element 6 and the piezoelectric element of the vertical vibrator, respectively, the bending vibrator 1 is caused to generate bending vibration. The vertical vibrator is expanded and contracted in synchronization with the bending vibration, and the movable body is moved relative to the bending vibrator 1 and the longitudinal vibrators 3 and 4.
[発明が解決しようとする課題]
ところが、上述のように構成された超音波モータにおい
ては、屈曲振動子の節線上に設けられた縦振動子の形状
によっては、該縦振動子が屈曲振動子の屈曲振動を阻害
し、モータか殆んど動かないといった不具合を有してい
た。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the ultrasonic motor configured as described above, depending on the shape of the vertical vibrator provided on the nodal line of the bending vibrator, the vertical vibrator may become a bending vibrator. The problem was that the bending vibration of the motor was inhibited, and the motor hardly moved.
即ち、屈曲振動子の茹上に縦振動子を接着固定した場合
に、縦振動子の剛性により屈曲振動子か屈曲しにくくな
る。この屈曲性については、縦振動子の基端部の幅が広
くなる程、縦振動子の剛性の影響が顕著に表われ、屈曲
振動子の屈曲を妨げるようになり、振動振幅に悪影響を
与えることになる。That is, when a vertical vibrator is adhesively fixed onto a boiled bending vibrator, the bending vibrator becomes difficult to bend due to the rigidity of the vertical vibrator. Regarding this flexibility, the wider the width of the base end of the vertical vibrator, the more pronounced the influence of the rigidity of the vertical vibrator becomes, which impedes the bending of the flexural vibrator and adversely affects the vibration amplitude. It turns out.
また、屈曲振動子1の中立軸線0(第1図参照)が縦振
動子3,4を接着した側にすれることになり屈曲振動子
の内部ロスが発生するし、更に屈曲振動の振動モードに
も影響か出るばかりではなく、振動における節の位置に
もズレか発生し、縦振動子の先端の楕円軌跡にも影響が
表われることになる。In addition, the neutral axis 0 (see Figure 1) of the bending vibrator 1 is moved to the side where the longitudinal vibrators 3 and 4 are bonded, causing an internal loss of the bending vibrator, and furthermore, the vibration mode of the bending vibration Not only will this affect the vibration, but the position of the nodes in the vibration will also shift, and the elliptical locus of the tip of the vertical vibrator will also be affected.
また、上記縦振動子は、0.5mi+幅以下の製作が困
難であり、もし製作したとしても縦振動子の先端振幅を
14m1駆動周波数が50KHzであることを考えると
、縦振動子の先端での加速度は、1×10 m/s2、
つまり重力加速度の一万倍という大きな力となり、更に
屈曲力も、該縦振動子に加わることになるため、縦振動
子の剛性という点を考えると、抗折しおくなると共に、
耐久性が無くなる。また縦振動子への入力電力が大きく
とれないために、振幅がとれなくなり効率も悪くなるこ
とから0.5gn幅以下の縦振動子は適していない。In addition, it is difficult to manufacture the above-mentioned vertical vibrator with a width of 0.5 mi + width or less, and even if it were manufactured, the amplitude at the tip of the vertical vibrator would be 14 m1, considering that the driving frequency is 50 KHz. The acceleration of is 1×10 m/s2,
In other words, the force is as large as 10,000 times the gravitational acceleration, and a bending force is also applied to the longitudinal oscillator, so considering the rigidity of the longitudinal oscillator, it will bend easily and
Durability is lost. Further, since the input power to the vertical vibrator cannot be large, the amplitude cannot be maintained and the efficiency deteriorates, so a vertical vibrator having a width of 0.5 gn or less is not suitable.
従って、本発明の目的は、上述の不具合を解消し、屈曲
振動子の屈曲振動を阻害せず、縦振動子による駆動力を
充分に取り出すことにより効率の良い安定な動作を行わ
せることができる超音波モータを提供するにある。Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems, and to enable efficient and stable operation by extracting sufficient driving force from the longitudinal oscillator without inhibiting the flexural vibration of the flexural oscillator. We are in providing ultrasonic motors.
1課題を解決するための手段および作用]本発明による
超音波モータは、第1図にその概念を示すように、定在
波型の屈曲振動を発生する屈曲振動子1と、該屈曲振動
子1の節la上に設けられた厚味方向に伸縮する積層圧
電素子からなる縦振動子3,4と、該縦振動子の端面に
圧接される移動体とを具備した超音波モータにおいて、
弾性体7に圧電素子6を接着してなる屈曲振動子1に取
り付ける上記縦振動子3,4の屈曲振動の波長方向の取
付基端部の幅Bを、屈曲振動子1の波長λの1/3以下
にしたことを特徴とするものである。1. Means and operation for solving the problem] As the concept is shown in FIG. 1, the ultrasonic motor according to the present invention includes a bending vibrator 1 that generates a standing wave type bending vibration, and the bending vibrator. In an ultrasonic motor equipped with vertical vibrators 3 and 4 made of laminated piezoelectric elements that expand and contract in the thickness direction provided on nodes la of 1 and a movable body that is pressed against the end surface of the vertical vibrators,
The width B of the mounting base end in the wavelength direction of the bending vibration of the longitudinal vibrators 3 and 4 attached to the bending vibrator 1 made by adhering the piezoelectric element 6 to the elastic body 7 is defined as 1 of the wavelength λ of the bending vibrator 1. /3 or less.
このような寸法の縦振動子3.4を使用することによっ
て屈曲振動子の屈曲振動を妨げることが無くなり、縦振
動子の先端部での楕円振動か効率良く発生する。By using the longitudinal vibrator 3.4 having such dimensions, the bending vibration of the bending vibrator is not hindered, and elliptical vibration is efficiently generated at the tip of the longitudinal vibrator.
[実 施 例コ 以下、本発明を図示の実施例によって説明する。[Implementation example] Hereinafter, the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.
第2〜4図は、本発明の一実施例を示したものであって
、本実施例は本出願人が先に提案した特願事1−195
76.7号に開示したリニア型を基本構造とした超音波
モータに本発明を適用したものである。Figures 2 to 4 show an embodiment of the present invention, and this embodiment is based on Japanese Patent Application No. 1-195, which was previously proposed by the applicant.
The present invention is applied to an ultrasonic motor having a basic structure of the linear type disclosed in No. 76.7.
屈曲振動子1は、ステンレス、黄銅、リン青銅。The bending vibrator 1 is made of stainless steel, brass, or phosphor bronze.
アルミニウム等からなる弾性体7の下面に、第6図に示
す比率に配置された圧電素子6が一体に接着されて構成
されている。このように圧電素子6を配置すると両端自
由の3次の屈曲振動が最も効率よく励起でき、その場合
、第6図に示すような位置に振動の節1aができる。こ
の屈曲振動子1の節1aの位置、つまり弾性体7の左右
長手方向の両側面から(0,0944+o、2614)
/ 1の比率の位置に、第2〜4図に示すように厚み
方向に分極された複数の圧電素子板を積層してなる第1
.第2の縦振動子3,4が接着されており、その縦振動
子3,4の端面はリニアレール8の摺動面8aに直交す
る方向に圧接されている。Piezoelectric elements 6 arranged in the ratio shown in FIG. 6 are integrally bonded to the lower surface of an elastic body 7 made of aluminum or the like. By arranging the piezoelectric element 6 in this manner, third-order bending vibration with both ends free can be excited most efficiently, and in this case, a vibration node 1a is created at a position as shown in FIG. From the position of the node 1a of this bending vibrator 1, that is, from both sides of the elastic body 7 in the left and right longitudinal direction (0,0944+o,2614)
The first piezoelectric element plate is formed by laminating a plurality of piezoelectric element plates polarized in the thickness direction as shown in FIGS.
.. Second vertical vibrators 3 and 4 are bonded together, and the end faces of the vertical vibrators 3 and 4 are pressed in a direction perpendicular to the sliding surface 8a of the linear rail 8.
そして、この屈曲振動子1の上記各々の節1aの位置に
は弾性体の両幅方向の側面に4個の支持ビン10a、1
0b、10c、10dが取り付けられている。第7図(
A) 、 (B)は駆動体2(第2図参照)の側面図、
正面図であって、この駆動体2は弾性体7.圧電素子6
.第1.第2の縦振動子3.4.4個の支持ビン10a
、10b、10c。At the position of each node 1a of this bending vibrator 1, four support bins 10a, 1 are provided on both widthwise sides of the elastic body.
0b, 10c, and 10d are attached. Figure 7 (
A) and (B) are side views of the driver 2 (see Figure 2);
FIG. 3 is a front view of the driving body 2, in which an elastic body 7. Piezoelectric element 6
.. 1st. Second longitudinal vibrator 3.4.4 support bins 10a
, 10b, 10c.
10dより構成されている。なお図中の矢印は分極方向
を示している。10d. Note that the arrow in the figure indicates the polarization direction.
駆動体2を形成している弾性体7の側面から出ている4
個の支持ビン10a、10b、10c。4 protruding from the side of the elastic body 7 forming the driving body 2
Support bins 10a, 10b, 10c.
10dは、屈曲振動によって生ずる節の微少回転往復運
動を妨げないように短円柱体で形成されており、第2〜
4図に示すように支持台取付板11に固定された支持台
12で支持されている。そして、この支持台12の上面
は、上記支持ビン10a〜10dをそれぞれ受けるため
のV時期の溝になっている。10d is formed of a short cylindrical body so as not to impede the minute rotational reciprocating motion of the node caused by bending vibration, and
As shown in FIG. 4, it is supported by a support 12 fixed to a support mounting plate 11. The upper surface of this support stand 12 has V-shaped grooves for receiving the support bottles 10a to 10d, respectively.
支持台取付板11には、支持台取付板11の中心部に支
持用ボルト18の先端部が通るような穴が設けられてい
る。また、上下のバネ押え14゜16でガイドされた圧
力調整用バネ15とバネ圧調整ナツト17がボルト18
に通され、このボルト18の上方先端部が支持台取付板
11の中心部の穴に嵌合されている。そして、このバネ
圧調整ナツト17は、ボルト18のネジ部に噛合してい
るので、このバネ圧調整ナツト17を回すことによって
、図の上方に圧力調整用バネ15を移動調整することか
できる。そして、支持台取付板11が上方へ移動し、移
動体に取り付けられた縦振動子3,4の各々の端部を、
リニアレール8の摺動面8aに圧接するようになってい
る。A hole is provided in the center of the support mounting plate 11 through which the tip of the support bolt 18 passes. In addition, the pressure adjustment spring 15 and the spring pressure adjustment nut 17 guided by the upper and lower spring holders 14 and 16 are attached to the bolt 18.
The upper tip of the bolt 18 is fitted into a hole in the center of the support mounting plate 11. Since this spring pressure adjusting nut 17 is engaged with the threaded portion of the bolt 18, by turning this spring pressure adjusting nut 17, the pressure adjusting spring 15 can be adjusted to move upward in the figure. Then, the support base mounting plate 11 moves upward, and the ends of each of the vertical vibrators 3 and 4 attached to the moving body are
It comes into pressure contact with the sliding surface 8a of the linear rail 8.
下板19の中央には、ネジが切られており、上記ボルト
18の下方が下板19に螺着されている。A thread is cut in the center of the lower plate 19, and the lower part of the bolt 18 is screwed into the lower plate 19.
そして、ボルト18の下部は円板状になっており、この
円板の下面か下板19の上面に接するため、ボルト18
はガタがなく固定されている。そして、リニアレール8
の摺動面8bには、軸23にベアリング26によって取
り付けられ回転自在の車輪22か載置されている。The lower part of the bolt 18 is in the shape of a disc, and since it touches the lower surface of this disc or the upper surface of the lower plate 19, the bolt 18
is fixed with no play. And linear rail 8
A rotatable wheel 22 attached to the shaft 23 by a bearing 26 is mounted on the sliding surface 8b.
上板21と下板19は、左右の両側板20で固定されて
おり、上板21.下板192両側板2゜は剛体で形成さ
れている。そして、第2図、第4図に示すように両側板
20の中心部の上方に上記車輪22を通した軸23か固
定されている。上記支持台取付板11の両側面には、第
2図の手前側と奥側に各1本の取付板ガイド棒25が埋
設されていて、この取付板ガイド棒25は側板20の壁
面中央の上下方向に穿設された溝24にガイドされるよ
うになっている。これによって、上記リニアレール摺動
面8aと縦振動子3,4との接触圧の調整時に上下する
支持台取付板11か、ガタつかないようになっている。The upper plate 21 and the lower plate 19 are fixed by left and right side plates 20, and the upper plate 21. The lower plate 192 and both side plates 2° are formed of a rigid body. As shown in FIGS. 2 and 4, a shaft 23 through which the wheels 22 pass is fixed above the center of both side plates 20. One mounting plate guide rod 25 is embedded in each side of the support base mounting plate 11 on the front side and the back side in FIG. It is designed to be guided by a groove 24 bored in the vertical direction. This prevents the support mounting plate 11, which moves up and down when adjusting the contact pressure between the linear rail sliding surface 8a and the vertical vibrators 3 and 4, from wobbling.
このように構成された超音波モータを駆動するには、第
5図に示すように、弾性体7に貼設した圧電素子6と縦
振動子3.4に屈曲振動子1の共振周波数付近の正弦波
電圧を互いに90°移相させて交流電源Pより印加すれ
ばよい。電圧を印加すれば、屈曲振動子1が定在波型の
屈曲振動を生ずると共に、縦振動子3.4とこれに同期
して伸縮運動をするので、これにより縦振動子3,4の
上端面に楕円振動を発生させ、縦振動子3,4の端面に
圧接しているレール8(第2〜4図参照)を移動させる
ことができる。To drive the ultrasonic motor configured in this way, as shown in FIG. It is sufficient to apply sinusoidal voltages from an AC power source P with a phase shift of 90 degrees. When a voltage is applied, the bending vibrator 1 generates a standing wave type bending vibration, and also expands and contracts in synchronization with the vertical vibrator 3.4. By generating elliptical vibrations on the end faces, it is possible to move the rails 8 (see FIGS. 2 to 4) that are in pressure contact with the end faces of the vertical vibrators 3 and 4.
次に、上記構成を有するリニア型超音波モータにおいて
、縦振動子3,4の屈曲振動の波長方向に取付基端部の
幅Bについて説明すると、先ず屈曲振動子1の全長が、
例えば27.9a+mで両端自由3次屈曲モードで駆動
するリニア型モータを対象とし、種々の縦振動子の屈曲
振動子への取付基端部の幅Bを有する屈曲振動子のイン
ピーダンスカーブを測定する。Next, in the linear ultrasonic motor having the above configuration, the width B of the mounting base end in the wavelength direction of the bending vibration of the longitudinal vibrators 3 and 4 will be explained. First, the total length of the bending vibrator 1 is
For example, the impedance curve of a flexural oscillator having a width B at the base end of the attachment of various longitudinal oscillators to a flexural oscillator is measured for a linear motor driven in a tertiary flexural mode with both ends free at 27.9a+m. .
なお、測定した各縦振動子は、高さTを一定としており
、屈曲振動子への取付基端部の幅Bは、1mm、 3
mg、 5m11. 6mm、 7mm、 8m
mである。そして、モータの特性として上記谷幅Bを有
する振動子について測定したインピーダンスカーブから
振動の鋭さを表わすQmを求める。Note that the height T of each vertical vibrator measured was constant, and the width B of the base end attached to the bending vibrator was 1 mm, 3
mg, 5m11. 6mm, 7mm, 8m
It is m. Then, Qm representing the sharpness of vibration is determined from an impedance curve measured for a vibrator having the above valley width B as a characteristic of the motor.
このQmとは振動の損失係数の逆数、つまり振動の材料
内部での損失エネルギの割合の逆数で、Qmか大きけれ
ば振動の損失か少ないことを表わす。This Qm is the reciprocal of the vibration loss coefficient, that is, the reciprocal of the proportion of vibration loss energy inside the material, and a larger Qm indicates a smaller vibration loss.
第8図は、上記各取付基端部の幅Bに対する屈曲共振時
のQm値を示した線図である。この図からも判るように
、幅Bが6.7.8mmの場合にはQm値が小さいこと
が判る。このことは縦振動子の基端部の幅Bが6InI
n以上では屈曲振動子を屈曲させたときの屈曲振動のロ
スか大きくなり、モータとしての特性が悪くなることを
示している。FIG. 8 is a diagram showing the Qm value at the time of bending resonance with respect to the width B of each of the above-mentioned mounting base ends. As can be seen from this figure, when the width B is 6.7.8 mm, the Qm value is small. This means that the width B of the base end of the longitudinal vibrator is 6InI
If it is more than n, the loss of bending vibration when bending the bending vibrator becomes large, indicating that the characteristics as a motor deteriorate.
即ち、屈曲振動子の振動の波長λとの関係で示すと、縦
振動子の基端部の幅Bは1/3以下となる。That is, when expressed in relation to the wavelength λ of the vibration of the bending vibrator, the width B of the base end of the longitudinal vibrator is ⅓ or less.
また、以上の測定は両端自由の3次屈曲モードの振動子
で行ったが、これは両端自由の2次、1次屈曲モードの
振動子、または片端あるいは両端支持の屈曲振動子でも
よいことは勿論である。Furthermore, although the above measurements were performed using a third-order bending mode vibrator with both ends free, it is also possible to use a second-order or first-order bending mode vibrator with both ends free, or a bending vibrator supported at one end or both ends. Of course.
このように安定した高出力のリニア型超音波モータを得
るには、屈曲振動の波長方向の取付基端部の幅Bは、屈
曲振動子の波長λの1/3以下にすればよいことになる
。In order to obtain such a stable, high-output linear ultrasonic motor, the width B of the mounting base end in the wavelength direction of the bending vibration should be 1/3 or less of the wavelength λ of the bending vibrator. Become.
第9図〜第11図は、本発明による超音波モータにおけ
る、屈曲振動子1と縦振動子3,4とからなる駆動体2
の変形例をそれぞれ示すものである。9 to 11 show a driving body 2 consisting of a bending vibrator 1 and longitudinal vibrators 3 and 4 in an ultrasonic motor according to the present invention.
This figure shows a modification example of each.
前記実施例における駆動体2においては、縦振動子3,
4は、その全体の幅とその取付基端部の幅Bとを同じよ
うに形成した角柱型のものであったが、これは角柱型の
ものである必要はない。即ち、第9図の駆動体2Aに示
すように、縦振動子3A、4Aを丁字形になるように圧
電素子を積層して形成し、その縦振動子3A、4Aの屈
曲振動子IAへの取付基端部の幅Bがλ/3以下になる
ように構成する。このように縦振動子3A、 4Aを構
成しても高効率のモータを供給することができる。In the driving body 2 in the embodiment, the longitudinal vibrator 3,
No. 4 was a prismatic type in which the overall width and the width B of the mounting base end were formed to be the same, but this does not need to be a prismatic type. That is, as shown in the driving body 2A of FIG. 9, the vertical vibrators 3A and 4A are formed by stacking piezoelectric elements in a T-shape, and the vertical vibrators 3A and 4A are connected to the bending vibrator IA. The width B of the attachment base end is configured to be λ/3 or less. Even if the longitudinal oscillators 3A and 4A are configured in this manner, a highly efficient motor can be provided.
また、これまで述べてきた例では、平板上の屈曲振動子
の平面上に縦振動子3,4.3A、4Aを接着固定した
が、これは第10図の駆動体2Bに示すように、金属で
ある弾性体7と圧電素子6よりなる屈曲振動子1の節線
上に、固定部の幅Boが173λ以下になるような丁字
形の土台7a。In addition, in the examples described so far, the vertical vibrators 3, 4.3A, and 4A are adhesively fixed on the plane of the bending vibrator on a flat plate, but this is as shown in the drive body 2B in FIG. A T-shaped base 7a is placed on the nodal line of the bending vibrator 1 made of the elastic body 7 made of metal and the piezoelectric element 6, so that the width Bo of the fixed part is 173λ or less.
7bを弾性体7に一体成形し、この土台7a。7b is integrally molded with the elastic body 7, and this base 7a.
7bの上面に幅の広い縦振動子3B、4Bをそれぞれ接
着固定してもよい。The wide vertical vibrators 3B and 4B may be adhesively fixed to the upper surface of the vibrator 7b, respectively.
このように構成すれば、弾性体7の丁字形の土台7a、
7bの部分は、リン青銅、黄銅、ステンレス、アルミニ
ウム等からなる弾性体と同じ金属で形成されるため、圧
電素子より強度かあり、従って、土台7a、7bの固定
部の幅Boを積層圧電素子の幅Bよりも狭くすることか
できると共に、幅の広い縦振動子を丁字形の土台上に接
着固定することによって屈曲振動子1の振動ロスの低減
と縦振動子の振動発生力の増大か可能となり高効率のモ
ータを供給することかできる。With this configuration, the T-shaped base 7a of the elastic body 7,
Since the portion 7b is made of the same metal as the elastic body made of phosphor bronze, brass, stainless steel, aluminum, etc., it is stronger than the piezoelectric element. It is possible to reduce the vibration loss of the flexural vibrator 1 and increase the vibration generation force of the vertical vibrator by fixing the wide vertical vibrator to the T-shaped base by adhesively fixing the wide vertical vibrator to the T-shaped base. This makes it possible to supply highly efficient motors.
また、更に上記第10図のように形成された、幅B。の
固定部を有する土台7a、7bの両側に、第11図に示
すように弾性体7に切込溝7Cをそれぞれ穿設すれば、
縦振動子3B、4Bの固定部が切込溝7Cの深さしたけ
、屈曲振動子1の中立軸線0に近付くため、より厚味の
薄い小型の超音波モータを供給することかできる。Furthermore, the width B is formed as shown in FIG. 10 above. If cut grooves 7C are bored in the elastic body 7 on both sides of the bases 7a and 7b having fixed parts as shown in FIG.
Since the fixed portions of the vertical vibrators 3B and 4B approach the neutral axis 0 of the bending vibrator 1 by the depth of the cut groove 7C, it is possible to supply a thinner and smaller ultrasonic motor.
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、超音波モ−夕におけ
る縦振動子の屈曲振動の波長方向の取付基端部の幅を、
屈曲振動子の1/3波長以下に定めるようにしたので、
屈曲振動子の形状や使用振動モードがモータのアクチュ
エータとしての機能本位に定められたものであっても、
上記幅が満足されていれば、高い効率で、かつ安定した
駆動力で動作する。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the width of the mounting base end in the wavelength direction of the bending vibration of the longitudinal vibrator in the ultrasonic motor is
Since it was set to 1/3 wavelength or less of the bending vibrator,
Even if the shape of the bending vibrator and the vibration mode used are determined based on its function as a motor actuator,
If the above width is satisfied, the device operates with high efficiency and stable driving force.
従って、屈曲振動子の節線上に設けられた縦振動子の形
状によっては、該縦振動子が屈曲振動子の屈曲振動を阻
害し、モータが動かなくなるといった、二の種従来の欠
点を除去した超音波モータを提供することができる。Therefore, depending on the shape of the vertical oscillator installed on the nodal line of the flexural oscillator, the vertical oscillator may obstruct the flexural vibration of the flexural oscillator, causing the motor to stop moving. Ultrasonic motor can be provided.
第1図は、本発明の概念を示す線図、
第2図は、本発明の一実施例を示す超音波モータの側断
面図、
第3図および第4図は、上記第2図の超音波モータの正
面図および斜視図、
第5図は、上記超音波モータにおける屈曲振動子の圧電
素子および縦振動子の圧電素子へ交流駆動電圧を印加す
る際の電気回路線図、
第6図は、上記第2図の超音波モータおける屈曲振動子
に励起された3次の屈曲振動状態を示す線図、
第7図(A) 、 (B)は、上記第2図の超音波モー
タにおける駆動体の側面図と正面図、
第8図は、縦振動子の屈曲振動子への取付基端部の幅B
に対する屈曲共振時のQm値を示す線図、第9図〜第1
1図は、上記超音波モータにおける駆動体の変形例をそ
れぞれ示す側面図である。
1・・・・・・・・・・・・屈曲振動子1a・・・・・
・・・節
3.4・・・・・・縦振動子
6・・・・・・・・・・・圧電素子
7・・・・・・・・・・・・弾性体FIG. 1 is a diagram showing the concept of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view of an ultrasonic motor showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the ultrasonic motor shown in FIG. A front view and a perspective view of the sonic motor, FIG. 5 is an electric circuit diagram when applying an AC drive voltage to the piezoelectric element of the bending vibrator and the piezoelectric element of the vertical vibrator in the ultrasonic motor, and FIG. , a line diagram showing the third-order bending vibration state excited by the bending vibrator in the ultrasonic motor shown in FIG. 2 above, and FIGS. The side view and front view of the body.
Diagrams showing Qm values during bending resonance for
FIG. 1 is a side view showing a modification of the driving body in the ultrasonic motor. 1...Bending vibrator 1a...
...Node 3.4...Longitudinal vibrator 6...Piezoelectric element 7...Elastic body
Claims (2)
た圧電素子とからなり、該圧電素子に交流電圧を印加す
ることにより定在波型の屈曲振動を起こす屈曲振動子と
、 上記弾性体の表面で上記屈曲振動の節線上に設けられて
いて、上記屈曲振動により該節線を中心として揺動され
、交流電圧を印加されることによって上記屈曲振動の振
幅方向に伸縮する縦振動子と、 この縦振動子の先端面に圧接される移動体と、を具備し
、上記屈曲振動に同期して上記縦振動子を伸縮させるこ
とにより、上記屈曲振動子および縦振動子に対して移動
体を相対移動させる超音波モータにおいて、 上記弾性体に固定される上記縦振動子の基端部の幅を、
上記屈曲振動の波長λの3分の1以下にしたことを特徴
とする超音波モータ。(1) A bending vibrator consisting of a plate-shaped or rod-shaped elastic body and a piezoelectric element fixed to the elastic body, which generates standing wave type bending vibration by applying an alternating voltage to the piezoelectric element; Longitudinal vibration that is provided on the surface of the elastic body on the nodal line of the bending vibration, is oscillated about the nodal line by the bending vibration, and expands and contracts in the amplitude direction of the bending vibration when an alternating current voltage is applied. and a movable body that is pressed against the tip end surface of the vertical vibrator, and expands and contracts the vertical vibrator in synchronization with the bending vibration, thereby making it possible for the bending vibrator and the longitudinal vibrator to In an ultrasonic motor that relatively moves a movable body, the width of the base end of the longitudinal vibrator fixed to the elastic body is
An ultrasonic motor characterized in that the wavelength of the bending vibration is one-third or less of the wavelength λ.
れた圧電素子よりなることを特徴とする請求項1記載の
超音波モータ。(2) The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the longitudinal vibrator is composed of piezoelectric elements laminated in the thickness direction of the elastic body.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2104589A JPH044772A (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | ultrasonic motor |
| US07/806,167 US5191688A (en) | 1989-07-27 | 1991-12-12 | Method for producing a superior longitudinal vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2104589A JPH044772A (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | ultrasonic motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH044772A true JPH044772A (en) | 1992-01-09 |
Family
ID=14384624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2104589A Pending JPH044772A (en) | 1989-07-27 | 1990-04-20 | ultrasonic motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH044772A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2712514A1 (en) * | 1993-11-15 | 1995-05-24 | Nikon Corp | Ultrasonic motor. |
| EP0674350A1 (en) * | 1994-03-23 | 1995-09-27 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor |
| JP2009187983A (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Laser device frame package and manufacturing method thereof |
| JP2011030375A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Panasonic Corp | Vibratory actuator |
| JP2012039848A (en) * | 2010-04-06 | 2012-02-23 | Panasonic Corp | Driver |
| JP2013198264A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Canon Inc | Oscillating drive device |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP2104589A patent/JPH044772A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2712514A1 (en) * | 1993-11-15 | 1995-05-24 | Nikon Corp | Ultrasonic motor. |
| EP0674350A1 (en) * | 1994-03-23 | 1995-09-27 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor |
| US5821667A (en) * | 1994-03-23 | 1998-10-13 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor |
| JP2009187983A (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Laser device frame package and manufacturing method thereof |
| JP2011030375A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Panasonic Corp | Vibratory actuator |
| JP2012039848A (en) * | 2010-04-06 | 2012-02-23 | Panasonic Corp | Driver |
| JP2013198264A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Canon Inc | Oscillating drive device |
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