JP2006304425A - Operation method of ultrasonic motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、超音波モータの運転方法に関するものである。 The present invention relates to a method for operating an ultrasonic motor.
近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして超音波モータが注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータに比べ以下のような利点を有している。
(1)ギヤなしで高トルクが得られる。
(2)電気OFF時に保持力がある。
(3)高分解能である。
(4)静粛性に富んでいる。
(5)磁気的ノイズを発生せず、また、ノイズの影響も受けない。
In recent years, ultrasonic motors have attracted attention as new motors that replace electromagnetic motors. This ultrasonic motor has the following advantages over conventional electromagnetic motors.
(1) High torque can be obtained without gears.
(2) There is holding power when electricity is OFF.
(3) High resolution.
(4) Rich in silence.
(5) Magnetic noise is not generated and is not affected by noise.
従来の超音波モータとしては、特許文献1に開示された構造のものがある。この特許文献1に開示された超音波モータは、超音波振動子が押圧ばねにより被駆動体に所定の押圧力で押圧される構成となっている。特許文献1において、押圧力は、縦振動共振周波数と屈曲振動共振周波数が一致する押圧力未満の値に設定されており、かつ、駆動周波数は縦振動共振周波数と屈曲振動共振周波数の間の周波数に設定されていた。このような条件において、超音波振動子には、縦振動と屈曲振動とが励起され、被駆動体が左方向もしくは右方向に駆動されていた。
しかしながら、特許文献1の超音波モータでは、押圧力が縦振動共振周波数と屈曲振動共振周波数が一致する押圧力未満の値に設定されており、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数が一致していないために、両振動モードの最大振動振幅で利用することができず、モータ出力としても十分な特性が得られないという不都合がある。また、駆動周波数も縦振動モードの共振周波数と屈曲振動モードの共振周波数の間の周波数としていたために、同様に両振動モードの最大振動振幅で利用することができず、やはりモータ出力としても十分な特性が得られないという問題点があった。 However, in the ultrasonic motor of Patent Document 1, the pressing force is set to a value less than the pressing force at which the longitudinal vibration resonance frequency and the bending vibration resonance frequency match, and the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration are equal. Since this is not done, the maximum vibration amplitude in both vibration modes cannot be used, and there is a disadvantage that sufficient characteristics cannot be obtained as a motor output. In addition, since the drive frequency is a frequency between the resonance frequency of the longitudinal vibration mode and the resonance frequency of the bending vibration mode, it cannot be used at the maximum vibration amplitude of both vibration modes, and is also sufficient as a motor output. There was a problem that it was not possible to obtain proper characteristics.
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、複数の振動モードを同時に発生させる超音波モータにおいて、各振動モードを効率よく発生させて、安定して高いモータ出力を得ることができる超音波モータの運転方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an ultrasonic motor that simultaneously generates a plurality of vibration modes, each vibration mode can be efficiently generated to stably obtain a high motor output. An object of the present invention is to provide a method for operating an ultrasonic motor.
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
この発明は、駆動用の電気機械変換素子および振動検出用の電気機械変換素子を備え、前記駆動用の電気機械変換素子に所定の位相差および所定の駆動周波数の2相の交番電圧を供給することにより、異なる2つの振動モードを同時に発生させて出力端に略楕円振動を生じさせる超音波振動子を備える超音波モータの運転方法であって、前記超音波振動子の出力端を被駆動体に押し付ける押圧力が、前記振動検出用の電気機械変換素子から出力された信号に基づいて、2つの振動モードの機械的共振周波数を一致させるように設定されている。
この発明によれば、駆動用の電気機械変換素子に、所定の位相差および所定の振動周波数の2相の交番電圧を供給することにより、異なる2つの振動モードが同時に発生し、超音波振動子の出力端に略楕円振動が発生する。押圧手段の作動により出力端を被駆動体に押し付けておくことにより、出力端と被駆動体との間に生ずる摩擦力によって、出力端の略楕円振動の接線方向に被駆動体が駆動される。
この場合において、押圧手段による押圧力を、振動検出用の電気機械変換素子から出力された信号に基づいて適宜調節することで、2つの振動モードの機械的共振周波数が一致するように設定されているので、被駆動体の駆動において、2つの振動モードのほぼ最大の振動振幅を同時に利用することが可能となる。その結果、高いモータ出力を得ることができ、被駆動体を効率的に駆動することが可能となる。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes an electromechanical transducer for driving and an electromechanical transducer for detecting vibration, and supplies a two-phase alternating voltage having a predetermined phase difference and a predetermined driving frequency to the driving electromechanical transducer. An operating method of an ultrasonic motor including an ultrasonic vibrator that simultaneously generates two different vibration modes and generates substantially elliptical vibration at an output end, wherein the output end of the ultrasonic vibrator is connected to a driven body. The pressing force to be pressed is set to match the mechanical resonance frequencies of the two vibration modes based on the signal output from the vibration detecting electromechanical transducer.
According to the present invention, two different vibration modes are generated simultaneously by supplying a two-phase alternating voltage having a predetermined phase difference and a predetermined vibration frequency to the driving electromechanical transducer, and the ultrasonic transducer A substantially elliptical vibration is generated at the output end. By pressing the output end against the driven body by the operation of the pressing means, the driven body is driven in the tangential direction of the elliptical vibration of the output end by the frictional force generated between the output end and the driven body. .
In this case, the mechanical resonance frequency of the two vibration modes is set to match by appropriately adjusting the pressing force by the pressing means based on the signal output from the electromechanical transducer for vibration detection. Therefore, in driving the driven body, it is possible to use substantially the maximum vibration amplitude of the two vibration modes at the same time. As a result, a high motor output can be obtained and the driven body can be driven efficiently.
また、この発明は、電気機械変換素子を備え、該電気機械変換素子に所定の位相差および所定の駆動周波数の2相の交番電圧を供給することにより、異なる2つの振動モードを同時に発生させて出力端に略楕円振動を生じさせる超音波振動子を備える超音波モータの運転方法であって、前記超音波振動子の出力端を被駆動体に押し付ける押圧力が、前記出力端近傍における振動速度を測定する振動計から出力された信号に基づいて、2つの振動モードの機械的共振周波数を一致させるように設定されている。
この発明によれば、電気機械変換素子に、所定の位相差および所定の振動周波数の2相の交番電圧を供給することにより、異なる2つの振動モードが同時に発生し、超音波振動子の出力端に略楕円振動が発生する。押圧手段の作動により出力端を被駆動体に押し付けておくことにより、出力端と被駆動体との間に生ずる摩擦力によって、出力端の略楕円振動の接線方向に被駆動体が駆動される。
この場合において、押圧手段による押圧力を、例えば、3次元ドップラー振動計から出力に基づいて適宜調節することで、2つの振動モードの機械的共振周波数が一致するように設定されているので、被駆動体の駆動において、2つの振動モードのほぼ最大の振動振幅を同時に利用することが可能となる。その結果、高いモータ出力を得ることができ、被駆動体を効率的に駆動することが可能となる。
In addition, the present invention includes an electromechanical conversion element, and supplies two different alternating modes with a predetermined phase difference and a predetermined drive frequency to the electromechanical conversion element to simultaneously generate two different vibration modes. An operation method of an ultrasonic motor including an ultrasonic vibrator that generates substantially elliptical vibration at an output end, wherein a pressing force pressing the output end of the ultrasonic vibrator against a driven body is a vibration speed in the vicinity of the output end. The mechanical resonance frequencies of the two vibration modes are set to coincide with each other based on the signal output from the vibration meter that measures the vibration.
According to the present invention, two different vibration modes are generated simultaneously by supplying a two-phase alternating voltage having a predetermined phase difference and a predetermined vibration frequency to the electromechanical transducer, and the output end of the ultrasonic transducer is generated. Substantially elliptical vibration occurs. By pressing the output end against the driven body by the operation of the pressing means, the driven body is driven in the tangential direction of the elliptical vibration of the output end by the frictional force generated between the output end and the driven body. .
In this case, the pressing force by the pressing means is appropriately adjusted based on the output from the three-dimensional Doppler vibrometer, for example, so that the mechanical resonance frequencies of the two vibration modes are set to coincide with each other. In driving the driving body, it is possible to simultaneously use substantially the maximum vibration amplitude of the two vibration modes. As a result, a high motor output can be obtained and the driven body can be driven efficiently.
この発明によれば、複数の振動モードを同時に発生させる超音波モータにおいて、各振動モードを効率よく発生させて、安定して高いモータ出力を得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, in an ultrasonic motor that simultaneously generates a plurality of vibration modes, each vibration mode can be generated efficiently, and a high motor output can be obtained stably.
以下、本発明の第1の実施形態に係る超音波モータについて、図1〜図8を参照して説明する。
本実施形態に係る超音波モータ1は、図1に示されるように、被駆動体2に接触配置される超音波振動子3と、該超音波振動子3を被駆動体2に押し付ける押圧手段4とを備えている。被駆動体2は、ベース5に固定された直動ベアリング6の可動部7に固定されている。また、被駆動体2には、超音波振動子3に接触する面に、例えば、ジルコニアセラミックスからなる摺動板8が接着されている。図中符号9は、直動ベアリング6の固定部10をベース5に固定するためのネジである。
Hereinafter, an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the ultrasonic motor 1 according to the present embodiment includes an
超音波振動子3は、図2〜図4に示されるように、矩形板状の圧電セラミックスシート11(電気機械変換素子)の片側面にシート状の内部電極12(図4参照)を設けたものを複数枚積層してなる直方体状の圧電積層体13と、該圧電積層体13の一側面に接着された2個の摩擦接触子14(出力端)と、該摩擦接触子14が設けられた側面に隣接する側面からピン15を突出させる振動子保持部材16とを備えている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
圧電積層体13は、図3に示されるように、例えば、長さ18mm、幅4.4mm、厚さ2mmの外形寸法を備えている。
圧電積層体13を構成する圧電セラミックスシート11は、図4に示されるように、例えば、厚さ約80μmのチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス素子(以下、PZTという。)である。PZTとしては、Qm値の大きなハード系材料を選択した。Qm値は約1800である。
また、内部電極12は、例えば、厚さ約4μmの銀パラジウム合金からなっている。積層方向の一端に配置される圧電セラミックスシート11aは内部電極12を備えていない。それ以外の圧電セラミックスシート11は、図4に示されるような2種類の内部電極12を備えている。
As shown in FIG. 3, the
The piezoelectric
The
図4(a)に示される圧電セラミックスシート11は、そのほぼ全面に内部電極12を備えている。内部電極12は、圧電セラミックスシート11の長さ方向に約0.4mmの絶縁距離を開け、かつ圧電セラミックスシート11の幅方向に約0.4mmの絶縁距離を開けて、略同じ大きさのものが長さ方向に2列、幅方向に3列配列されたものである。各内部電極12は、圧電セラミックスシート11の周縁から約0.4mmの隙間を空けて配置されるとともに、その一部が圧電セラミックスシート11の周縁まで延びている。
The piezoelectric
図4(b)に示される圧電セラミックスシート11は、図4(a)に示される内部電極12のうち、その幅方向において中央に位置する内部電極12の幅方向の長さが、略半分とされたものである。
In the piezoelectric
これら内部電極12を備えた圧電セラミックスシート11は、図4(a)に示される内部電極12の大きいものと、図4(b)に示される内部電極12の小さいものとが交互に複数枚積層されることにより、直方体状の圧電積層体13を構成している。
The piezoelectric
圧電積層体13の長さ方向の両端面には6個ずつ、合計12個の外部電極17が設けられている。各外部電極17には、同種の圧電セラミックスシート11の同一位置に配される全ての内部電極12が接続されている。これにより、同種の圧電セラミックスシート11の同一位置に配される内部電極12は、同一の電位とされるようになっている。なお、これら外部電極17はそれぞれ、配線(図示せず)を介して制御器(図示せず)に接続されている。配線は、リード線、フレキシブル基板等、可撓性を有する配線であれば任意のものでよい。
A total of twelve
圧電積層体13は、例えば、以下の通りに製造される。
圧電積層体13を製造するには、まず、圧電セラミックスシート11を製造する。圧電セラミックスシート11は、例えば、PZTの仮焼粉末と所定のバインダとを混合して作成された泥しょうをドクターブレード法によってフィルム上にキャスティングした後に乾燥し、フィルムから剥離することにより製造する。
The
In order to manufacture the
製造された圧電セラミックスシート11にはそれぞれ内部電極12のパターンを有するマスクを用いて内部電極材料を印刷する。そして、最初に、内部電極12を有しない圧電セラミックスシート11aを配置し、次いで、内部電極12を下向きにして正確に位置決めしつつ、形状の異なる内部電極12を有する圧電セラミックスシート11を交互に積層していく。積層された圧電セラミックスシート11は熱圧着した後に、所定の形状に裁断され、1200℃程度の温度で焼成されることにより圧電積層体13が製造される。
An internal electrode material is printed on each of the manufactured piezoelectric
また、その後、圧電セラミックスシート11の周縁に露出している内部電極12を連結するように、それぞれ外部電極17となる銀を焼き付けて、外部電極17を形成する。
最後に、対向する内部電極12間に直流高電圧を加えることにより圧電セラミックスシート11を分極処理し、圧電的に活性化する。
After that, the
Finally, the piezoelectric
次に、このようにして構成された圧電積層体13の動作について説明する。
圧電積層体13の長さ方向の一端に形成された6つの外部電極17を、圧電積層体13の他側面の側(図において上側)からA相(A+,A−)、C相(C+,C−)、およびB相(B+,B−)、他端に形成された6つの外部電極17を、圧電積層体13の他側面の側(図において上側)からB相(B+,B−)、D相(D+,D−)、およびA相(A+,A−)とする。A相およびB相は駆動用の内部電極であり、C相およびD相は振動検出用の内部電極である。
Next, the operation of the thus configured
The six
A相およびB相に同位相で共振周波数に対応する交番電圧を加えると、図5に示されるような1次の縦振動が励起されるようになっている。また、A相とB相とに逆位相で共振周波数に対応する交番電圧を加えると、図6に示されるような2次の屈曲振動が励起されるようになっている。図5および図6は、有限要素法によるコンピュータ解析結果を示す図である。
一方、C相およびD相から出力された信号の和は縦振動に比例しており、C相およびD相から出力された信号の差は屈曲振動に比例している。そして、これらの計算は前述した制御器により行われる。
When an alternating voltage having the same phase and corresponding to the resonance frequency is applied to the A phase and the B phase, the primary longitudinal vibration as shown in FIG. 5 is excited. Further, when an alternating voltage corresponding to the resonance frequency is applied to the A phase and the B phase in opposite phases, a secondary bending vibration as shown in FIG. 6 is excited. 5 and 6 are diagrams showing computer analysis results by the finite element method.
On the other hand, the sum of the signals output from the C phase and the D phase is proportional to the longitudinal vibration, and the difference between the signals output from the C phase and the D phase is proportional to the bending vibration. These calculations are performed by the controller described above.
前記摩擦接触子14は、前記圧電積層体13の2次の屈曲振動の腹となる2カ所の位置に接着されている。これにより、圧電積層体13に1次の縦振動が発生したときには、摩擦振動子14が圧電積層体13の長さ方向(図2に示されるX方向)に変位させられるようになっている。一方、圧電積層体13に2次の屈曲振動が生じたときには、摩擦接触子14が、圧電積層体13の幅方向(図2に示されるZ方向)に変位させられるようになっている。
したがって、超音波振動子3のA相とB相とに、位相が90°ずれた共振周波数に対応する交番電圧を加えることにより、1次の縦振動と2次の屈曲振動とが同時に発生して、図2に矢印Cで示されるように、摩擦接触子14の位置において時計回りまたは反時計回りの略楕円振動が発生するようになっている。
The
Therefore, by applying an alternating voltage corresponding to a resonance frequency whose phase is shifted by 90 ° to the A phase and the B phase of the
前記振動子保持部材16は、断面略コ字状に形成された保持部16aと、該保持部16aの両側面から垂直に突出する該保持部16aと一体的なピン15とを備えている。保持部16aは、圧電積層体13の幅方向の一側から圧電積層体13を囲むようにして、例えば、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂により圧電積層体13に接着されている。保持部16aが圧電積層体13に接着された状態で、保持部16aの両側面に一体的に設けられた2つのピン15は、圧電積層体13の縦振動と屈曲振動の共通の節となる位置に同軸に配置されるようになっている。
The
前記押圧手段4は、図1に示されるように、超音波振動子3に対して、その幅方向(Z方向)に、前記摩擦接触子14とは逆方向に離れた位置においてベース5に固定されるブラケット18と、該ブラケット18に対して、前記超音波振動子3の幅方向に移動可能に支持された押圧部材19と、該押圧部材19に対して押圧力を加えるコイルスプリング20と、該コイルスプリング20による押圧力を調節する調節ネジ21と、ブラケット18に対する押圧部材19の移動を案内するガイドブッシュ22とを備えている。符号23は、ブラケット18をベース5に固定するネジである。
As shown in FIG. 1, the pressing means 4 is fixed to the
前記押圧部材19には、前記超音波振動子3を厚さ方向に挟む2つの保持板24が備えられている。各保持板24には、前記振動子保持部材16の2本のピン15をそれぞれ貫通させる貫通孔25が設けられている。押圧部材19に加えられる押圧力は、保持板24およびその貫通孔25に貫通するピン15を介して超音波振動子3に伝達されるようになっている。
The pressing
前記コイルスプリング20は、圧縮コイルスプリングであって、前記調節ネジ21と前記押圧部材19との間に挟まれている。したがって、ブラケット18に対する調節ネジ21の締結位置を変化させることで、弾性変形量を変化させて押圧部材19を超音波振動子3方向に付勢する押圧力を変化させることができるようになっている。
The
また、本実施形態に係る超音波モータ1においては、調節ネジ21が以下のように調節される。
すなわち、超音波振動子3のA相およびB相に加える電圧の位相差を90°または−90°に設定して、摩擦接触子3近傍における振動速度を、前述したC相およびD相から出力された信号(すなわち、制御器により求められた和信号および差信号)を用いて測定した結果を図7に示す。図7(a)は、調節ネジ21を完全に弛めて押圧部材19に押圧力を加えない状態での共振特性を示している。また、図7(b)および図7(c)は、それぞれ調節ネジ21の締結位置を変更した場合の共振特性であって、図7(b)よりも図7(c)における場合の方が押圧力が高くなっている。
In the ultrasonic motor 1 according to this embodiment, the
That is, the phase difference between the voltages applied to the A phase and the B phase of the
これらの図7(a)〜(c)を見ると、押圧力を加えない図7(a)の状態では、機械的な振動速度が最大値となる機械的振動周波数は、縦振動モードの機械的振動周波数(fl)の方が、屈曲振動モードの機械的振動周波数(ff)よりも大きくなっているが、押圧力を加えていくと次第に近接して一致し(図7(b))、さらに押圧していくと、図7(c)に示されるように、両者は逆転して、縦振動モードの機械的共振周波数(fl)の方が屈曲振動モードの機械的共振周波数(ff)よりも低くなっている。 7A to 7C, in the state of FIG. 7A in which no pressing force is applied, the mechanical vibration frequency at which the mechanical vibration speed becomes the maximum value is the machine in the longitudinal vibration mode. The mechanical vibration frequency (fl) is larger than the mechanical vibration frequency (ff) in the flexural vibration mode, but when the pressing force is applied, they gradually approach each other (FIG. 7 (b)), When the pressure is further increased, as shown in FIG. 7C, both are reversed, and the mechanical resonance frequency (fl) in the longitudinal vibration mode is higher than the mechanical resonance frequency (ff) in the bending vibration mode. Is also low.
本実施形態に係る超音波モータ1においては、C相およびD相から出力された信号に基づいて、縦振動モードの機械的共振周波数(fl)と、屈曲振動モードの機械的共振周波数(ff)とが一致する図7(b)の状態となるように調節ネジ21が調節される。その手順は以下の通りである。
In the ultrasonic motor 1 according to the present embodiment, based on signals output from the C phase and the D phase, the mechanical resonance frequency (fl) in the longitudinal vibration mode and the mechanical resonance frequency (ff) in the bending vibration mode. The
図8に示すように、まずはじめに、押圧部材19に所定の押圧力(ある値の押圧(力))が加わるように調整ネジ21をセットする。
次に、C相およびD相から出力された信号に基づいて、縦振動モードの機械的共振周波数(fl)と、屈曲振動モードの機械的共振周波数(ff)とを求め、縦振動モードの機械的共振周波数(fl)と、屈曲振動モードの機械的共振周波数(ff)とが一致するように調節ネジ21を調節する。
すなわち、判定の結果、縦振動モードの機械的共振周波数(fl)が、屈曲振動モードの機械的共振周波数(ff)よりも大きい場合(図7(a)の状態)、調整ネジ21を締め込み、押圧部材19に加わる押圧力が増加するようにする。逆に、縦振動モードの機械的共振周波数(fl)が、屈曲振動モードの機械的共振周波数(ff)よりも小さい場合(図7(c)の状態)、調整ネジ21を弛め、押圧部材19に加わる押圧力が減少するようにする。そして、縦振動モードの機械的共振周波数(fl)と、屈曲振動モードの機械的共振周波数(ff)とが一致したところで調節ネジ21の調節作業を終了する。
As shown in FIG. 8, first, the
Next, the mechanical resonance frequency (fl) in the longitudinal vibration mode and the mechanical resonance frequency (ff) in the bending vibration mode are obtained based on the signals output from the C phase and the D phase, and the machine in the longitudinal vibration mode is obtained. The
That is, as a result of the determination, when the mechanical resonance frequency (fl) in the longitudinal vibration mode is higher than the mechanical resonance frequency (ff) in the bending vibration mode (the state in FIG. 7A), the
調整ネジ21の調整は、縦振動モードの機械的共振周波数(fl)と、屈曲振動モードの機械的共振周波数(ff)との関係(すなわち、図7に示した関係)が映し出された表示画面(ディスプレイ)を見ながら作業者が手動で行われるか、あるいは制御器からの信号により自動的に行われるようになっている。
Adjustment of the adjusting
このように構成された本実施形態に係る超音波モータ1の作用について説明する。
本実施形態に係る超音波モータ1を作動させるには、外部電極17に接続された配線を介して、位相が90°異なる高周波電圧(A相およびB相)を供給する。
これにより、超音波振動子3に接着された摩擦接触子14には、縦振動モードと屈曲振動モードとがミックスされた略楕円振動が発生し、その楕円振動の接線方向に沿って被駆動体2の摺動板8との間の生ずる摩擦力により、被駆動体2が推進されることになる。
The operation of the ultrasonic motor 1 according to this embodiment configured as described above will be described.
In order to operate the ultrasonic motor 1 according to the present embodiment, high-frequency voltages (A phase and B phase) whose phases are different by 90 ° are supplied via wiring connected to the
As a result, a substantially elliptical vibration in which the longitudinal vibration mode and the bending vibration mode are mixed is generated in the
この場合において、本実施形態に係る超音波モータ1によれば、超音波振動子3に同時に生ずる縦振動モードと屈曲振動モードの機械的共振周波数(fl,ff)が一致するように押圧力が調整されるので、各振動モードの最大の振動振幅を被駆動体2の推進に利用することができ、高い出力を得ることができるという効果を奏する。
また、押圧手段4を構成する各部材に、バネ係数等のばらつきがあっても、実際の振動をモニタしながら押圧力を微調整することができるので、最適な押圧力を設定することができて、安定したモータ特性を得ることができるという効果を奏する。
In this case, according to the ultrasonic motor 1 according to the present embodiment, the pressing force is applied so that the mechanical resonance frequencies (fl, ff) of the longitudinal vibration mode and the bending vibration mode simultaneously generated in the
Even if each member constituting the pressing means 4 has a variation in the spring coefficient or the like, the pressing force can be finely adjusted while monitoring the actual vibration, so that the optimal pressing force can be set. Thus, it is possible to obtain stable motor characteristics.
本発明の第2の実施形態に係る超音波モータについて、図9および図10を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る超音波モータは、図10に示されるように、振動検出用の内部電極が省略された超音波振動子30を備えており、かつ、この超音波振動子30近傍における振動速度が、図9に示されるように、3次元ドップラー振動計31を用いて測定されている点において、前述した第1の実施形態に係る超音波モータ1と相違している。
An ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 9 and 10.
As shown in FIG. 10, the ultrasonic motor according to the present embodiment includes an
本実施形態に係る超音波モータによれば、圧電セラミックスシート11に振動検出用の内部電極を設ける必要がないので、圧電セラミックスシート11の構成を簡略化することができるとともに、超音波振動子30の構成を簡略化することができる。
その他の作用および効果については、前述した第1の実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
According to the ultrasonic motor according to the present embodiment, it is not necessary to provide an internal electrode for vibration detection on the piezoelectric
Since other operations and effects are the same as those of the first embodiment described above, description thereof is omitted here.
なお、上記各実施形態においては、圧電セラミックスシートとしてPZTを用いたが、これに限定されるものではなく、圧電性を示すものであれば、PZT以外の任意の圧電素子を用いてもよい。
また、上記各実施形態においては、内部電極の材質として銀パラジウム合金を用いたが、これに代えて、銀、ニッケル、白金または金を用いてもよい。
さらに、被駆動体2の表面にジルコニアセラミックスからなる摺動板を接着する代わりに、ジルコニアセラミックスを溶射法により被駆動体2の表面に付着させることにしてもよい。
さらにまた、第2の実施形態では、振動計として3次元ドップラー振動計31を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、静電方式振動計を用いることもできるし、その他の原理を利用した種々の振動計を用いることもできる。
In each of the above embodiments, PZT is used as the piezoelectric ceramic sheet. However, the present invention is not limited to this, and any piezoelectric element other than PZT may be used as long as it exhibits piezoelectricity.
In each of the above embodiments, the silver-palladium alloy is used as the material of the internal electrode, but silver, nickel, platinum, or gold may be used instead.
Furthermore, instead of adhering a sliding plate made of zirconia ceramics to the surface of the driven
Furthermore, in the second embodiment, the three-
1 超音波モータ
2 被駆動体
3 超音波振動子
11 圧電セラミックスシート(電気機械変換素子)
14 摩擦接触子(出力端)
30 超音波振動子
31 3次元ドップラー振動計
ff 屈曲振動モードの機械的共振周波数
fl 縦振動モードの機械的共振周波数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
14 Friction contact (output end)
30
Claims (2)
前記超音波振動子の出力端を被駆動体に押し付ける押圧力が、前記振動検出用の電気機械変換素子から出力された信号に基づいて、2つの振動モードの機械的共振周波数を一致させるように設定されている超音波モータの運転方法。 The electromechanical transducer for driving and the electromechanical transducer for detecting vibration are different by supplying a two-phase alternating voltage having a predetermined phase difference and a predetermined driving frequency to the electromechanical transducer for driving. An operation method of an ultrasonic motor including an ultrasonic vibrator that generates two elliptical vibrations at the output end by generating two vibration modes simultaneously,
The pressing force pressing the output end of the ultrasonic transducer against the driven body is made to match the mechanical resonance frequencies of the two vibration modes based on the signal output from the electromechanical transducer for vibration detection. The set ultrasonic motor operation method.
前記超音波振動子の出力端を被駆動体に押し付ける押圧力が、前記出力端近傍における振動速度を測定する振動計から出力された信号に基づいて、2つの振動モードの機械的共振周波数を一致させるように設定されている超音波モータの運転方法。 An electromechanical conversion element is provided, and by supplying a two-phase alternating voltage having a predetermined phase difference and a predetermined drive frequency to the electromechanical conversion element, two different vibration modes are generated at the same time, and substantially elliptical vibration is generated at the output end. A method of operating an ultrasonic motor including an ultrasonic vibrator that generates
The pressing force pressing the output end of the ultrasonic transducer against the driven body matches the mechanical resonance frequency of the two vibration modes based on the signal output from the vibrometer that measures the vibration velocity in the vicinity of the output end. The operation method of the ultrasonic motor that is set to be
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