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JPH02151282A - ultrasonic motor - Google Patents

ultrasonic motor

Info

Publication number
JPH02151282A
JPH02151282A JP63303455A JP30345588A JPH02151282A JP H02151282 A JPH02151282 A JP H02151282A JP 63303455 A JP63303455 A JP 63303455A JP 30345588 A JP30345588 A JP 30345588A JP H02151282 A JPH02151282 A JP H02151282A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slider
base
mode
hole
ultrasonic motor
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
Application number
JP63303455A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuma Suzuki
数馬 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rion Co Ltd
Original Assignee
Rion Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rion Co Ltd filed Critical Rion Co Ltd
Priority to JP63303455A priority Critical patent/JPH02151282A/en
Publication of JPH02151282A publication Critical patent/JPH02151282A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、超音波モータに関し、特に、圧電素子に超
音波領域の電気信号を印加することにより一軸アクチュ
エータとして動作する超音波モータ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 particularly to an ultrasonic motor that operates as a uniaxial actuator by applying an electrical signal in the ultrasonic range to a piezoelectric element. be.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の超音波モータとして、この発明者の捷案
(実願昭61−161013号)になるものがあり、こ
れを第8図について説明すると、鉄、アルミニウム、プ
ラスチックなどの弾性部材でなる基体(11)の−側面
に、2つの駆動子(12a)、(12b)が突設されて
いる。また、基体(11)には屈曲モード用の2つの圧
電素子(13a)、(13b)が、駆動子(12a)、
(12b)の各側面には圧電素子(14)がそれぞれ設
けられている。(15)は取付穴、(A1)、(A2)
、(B1)、(B2)、(B)は各圧電素子の接続リー
ドの端子、(FB)はフィードバック端子である。
Conventionally, as this type of ultrasonic motor, there is one devised by this inventor (Utility Application No. 61-161013), which is explained with reference to Fig. 8. Two drivers (12a) and (12b) are provided protruding from the negative side of the base (11). The base body (11) also has two piezoelectric elements (13a) and (13b) for bending mode, a drive element (12a),
A piezoelectric element (14) is provided on each side surface of (12b). (15) are mounting holes, (A1), (A2)
, (B1), (B2), and (B) are terminals of connection leads of each piezoelectric element, and (FB) is a feedback terminal.

以上の構成により、超音波領域の■電圧を端子(AI)
と(B)間に加えると、基体(11)および駆動子(1
2a)、(12b)は−点鎖線で示すように屈曲し、駆
動子(12a)が駆動子に圧接されているスライダを矢
印(M)の方向へ蹴り出す。また、端子(A 1 )と
(B)にeの電圧が印加されると破線で示すように屈曲
し、こんどは駆動子(12b)がスライダを矢印(M)
の方向に蹴り出す。
With the above configuration, the voltage in the ultrasonic range can be connected to the terminal (AI).
and (B), the base body (11) and the driver (1
2a) and (12b) are bent as shown by the - dotted chain line, and the driver (12a) kicks out the slider pressed against the driver in the direction of the arrow (M). Furthermore, when a voltage e is applied to the terminals (A 1 ) and (B), the terminals bend as shown by the broken line, and the driver (12b) moves the slider in the direction indicated by the arrow (M).
Kick out in the direction of.

以上の電圧印加を、端子(A2)と(B)に対して行う
と、圧電素子(13a)と(13b)の分極が逆である
ことから動作が逆となり、スライダは矢印(N)の方向
へ駆動される。
When the above voltage is applied to the terminals (A2) and (B), the polarization of the piezoelectric elements (13a) and (13b) is opposite, so the operation is reversed, and the slider moves in the direction of the arrow (N). driven to.

かようにして、被駆動体であるスライダに、互いに逆向
きの直線移動を任意に与えることができる。
In this way, the slider, which is the driven body, can be arbitrarily given linear movement in opposite directions.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

以上のような従来の超音波モータは、駆動子にも圧電素
子を設ける必要があることから、高さ寸法が大きくなっ
て薄形化が難しく、かつ、圧電素子の貼設箇所が多く、
製造作業が複雑になるなどの問題点があった。
Conventional ultrasonic motors such as those described above require a piezoelectric element to be provided in the drive element as well, which increases the height dimension and makes it difficult to make the motor thinner.
There were problems such as complicated manufacturing work.

この発明は上記の問題点を解消しようとするもので、極
薄形化・小形化を達成することができ、かつ、製造作業
を簡易化することができる超音波モータを得ることを目
的とするものである。
This invention aims to solve the above problems, and aims to provide an ultrasonic motor that can be made extremely thin and compact, and that can simplify manufacturing operations. It is something.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係る超音波モータは、中心部に被移動体が貫
通係合する貫通孔が形成され弾性体角板でなる基体に、
超音波領域の電気信号が印加される複数個の圧電素子が
固着されており、基体に厚み方向屈曲モードと長さ方向
伸縮モードの複合共振を生じさせる。
The ultrasonic motor according to the present invention includes a base made of an elastic rectangular plate having a through hole formed in the center thereof through which the object to be moved is engaged.
A plurality of piezoelectric elements to which electrical signals in the ultrasonic range are applied are fixed, and a composite resonance of a bending mode in the thickness direction and an expansion/contraction mode in the length direction is caused in the base body.

[作用] この発明においては、被移動体が、基体の長さ方向モー
ドの振動に対応して貫通孔の内壁への圧接、開放を繰返
し、屈曲モードの振動に起因しては軸方向に振られ、こ
れにより被移動体は直線移動される。
[Function] In this invention, the object to be moved is repeatedly pressed against and released from the inner wall of the through hole in response to vibrations in the longitudinal mode of the base, and vibrates in the axial direction due to vibrations in the bending mode. As a result, the object to be moved is moved in a straight line.

〔実施例〕〔Example〕

第1図〜第4図はこの発明の一実施例を示し、第1図、
第2図において、矩形板状の弾性体でなる基体(1)に
は、その中心部に角状の貫通孔(la)が形成されてい
る。基体(1)の両面には、貫通孔(1a)を挟んで、
互いに同極に分極された角板状の圧電素子(3a)(3
b)と(11a)(4b)がそれぞれ固着されている。
1 to 4 show an embodiment of the present invention, and FIG.
In FIG. 2, a rectangular through hole (la) is formed in the center of a base body (1) made of a rectangular plate-shaped elastic body. On both sides of the base (1), with a through hole (1a) in between,
Square plate-shaped piezoelectric elements (3a) (3) polarized to the same polarity as each other
b), (11a) and (4b) are fixed respectively.

基体(1)の貫通孔(1a)には、被移動体である角棒
状のスライダ(2)が貫通係合している。
A rectangular rod-shaped slider (2), which is a moving object, is penetratingly engaged with the through hole (1a) of the base (1).

このスライダ(2)は、第3図に示すように、貫通孔(
1a)との圧接部分には摺動摩擦部材(2a)(2b)
を配し、その間に、常に圧接力を生じさせるための硬質
ゴムでなるバネ部材(2c)とからなっている。
This slider (2) has a through hole (
Sliding friction members (2a) (2b) are placed in pressure contact with 1a).
between which a spring member (2c) made of hard rubber is provided to constantly generate a pressure contact force.

なお、圧電素子に設けた電極や接続リードは、煩雑を避
けるため図示を省略した。
Note that the electrodes and connection leads provided on the piezoelectric element are omitted from illustration to avoid complexity.

次に動作について説明する。基体(1)は、圧電素子(
3a)(3b)ないしは(4a)(4b)により、バイ
モルフ挙動の厚み方向屈曲モードと長さ方向伸縮モード
を同時に発生することができる。
Next, the operation will be explained. The base (1) includes a piezoelectric element (
By using 3a) (3b) or (4a) (4b), the thickness direction bending mode and the length direction stretching mode of bimorph behavior can be generated simultaneously.

この実施例では、圧電素子(3a)(3b)ないしは(
4a)(4b)に超音波電気信号を印加したとき、第4
図に示すように、基体(1)は、厚み方向第三次屈曲モ
ード(a)と長さ方向伸縮第一次モード(b)との複合
共振を起こす寸法関係に形成されている。基体(1)の
かかる動作により、スライダ(2)は、長さ方向モード
に起因した貫通孔(1a)の対向する内壁への圧接と開
放が繰返され、屈曲モードに起因して軸方向に上下に振
られることになる。
In this embodiment, piezoelectric elements (3a) (3b) or (
4a) When the ultrasonic electrical signal is applied to (4b), the fourth
As shown in the figure, the base body (1) is formed in a dimensional relationship that causes a complex resonance of a tertiary bending mode in the thickness direction (a) and a first mode of stretching and contraction in the length direction (b). Due to this movement of the base body (1), the slider (2) is repeatedly pressed against and released from the opposing inner wall of the through hole (1a) due to the longitudinal mode, and is moved up and down in the axial direction due to the bending mode. will be dumped.

いま、圧電素子(3a)(3b)に電気信号が印加され
てスライダ(2)がクランプされたとき、第2図の貫通
孔(1a)部分が上方に振られたとすると、スライダ(
2)は同図で上方へ移動する。
Now, when an electric signal is applied to the piezoelectric elements (3a) (3b) and the slider (2) is clamped, if the through hole (1a) in FIG. 2 is swung upward, the slider (
2) moves upward in the same figure.

そして、次の半サイクルにおいては、スライダ(2)へ
のクランプが解除されるのと同時に貫通孔(1a)の内
周は下方に振られ、スライダ(2)は開放されてその位
置に取残される。さらに次の半サイクルでは、先程と同
様にしてスライダ(2)のクランプと上方移動が、印加
信号の周期で繰返されるので、スライダ(2)は、結局
、上方へ急速に移動することになる。
Then, in the next half cycle, the clamp on the slider (2) is released and at the same time the inner periphery of the through hole (1a) is swung downward, and the slider (2) is released and left in that position. It will be done. Furthermore, in the next half cycle, the clamping and upward movement of the slider (2) are repeated at the period of the applied signal in the same way as before, so the slider (2) ends up moving upward rapidly.

反対に、スライダ(2)を下方へ移動させるには、信号
印加を圧電素子(4a)(4b)側に切換えればよい。
On the other hand, in order to move the slider (2) downward, the signal application may be switched to the piezoelectric elements (4a) and (4b).

すなわち、圧電素子(3a)(3b)と(4a)(4b
)は互いに同極性に分極されているので、長さ方向モー
ドの位相はそのままで、屈曲モードの位相のみ逆転する
ことになるので、スライダ(2)の移動方向反転が達成
されるのである。
That is, piezoelectric elements (3a) (3b) and (4a) (4b
) are polarized to the same polarity, the phase of the longitudinal mode remains the same, and only the phase of the bending mode is reversed, so that reversal of the moving direction of the slider (2) is achieved.

以上のように、スライダ(2)の移動方向が圧電素子(
3a)(3b)と(4a)(4b)の給電切換えによれ
ばよいので、駆動回路はきわめて簡略化され、共振イン
ピーダンスを検知して発振する自助回路の動作も単純化
されるので、設計が容易になる。
As described above, the direction of movement of the slider (2) is determined by the piezoelectric element (
Since the power supply switching between 3a) (3b) and (4a) (4b) is sufficient, the drive circuit is extremely simplified, and the operation of the self-help circuit that detects the resonant impedance and oscillates is also simplified, making the design easier. becomes easier.

スライダ(2)の構造は、基体(1)の貫通孔(la)
の対向する内壁に一定の力で常に圧接しているのが望ま
しく、そのための種々の構造のものが考えられる。貫通
孔の形状は角形でも丸形でも良い。
The structure of the slider (2) is that the through hole (la) of the base (1)
It is desirable to always be in pressure contact with the opposing inner walls with a constant force, and various structures for this purpose are conceivable. The shape of the through hole may be square or round.

また、スライダ(2)に発生する推力をさらに増大する
ために、第1図に示す基体(1)の側面(、へ)(B)
にも同相の圧電素子を固着し、上下の両方向の移動時に
並列に駆動してやれば、長さ方向の伸縮モードが助長さ
れ、推力の増加に寄与させることができる。
In addition, in order to further increase the thrust generated in the slider (2), the side surface (to) (B) of the base body (1) shown in FIG.
If a piezoelectric element of the same phase is fixed to the shaft and driven in parallel when moving in both the up and down directions, the expansion/contraction mode in the length direction can be promoted, contributing to an increase in thrust force.

第5図〜第7図は他の実施例を示し、長さ方向伸縮モー
ドは第1図の場合と同様であるが、屈曲モードを、第7
図に(c)として示すように、幅方向の第一次屈曲モー
ドとしたもので、各部分の符号はまえの実施例と同様で
ある。スライダ(2)も第3図のものを使用している。
5 to 7 show other embodiments in which the longitudinal stretching mode is the same as that in FIG. 1, but the bending mode is changed to the seventh embodiment.
As shown in the figure (c), the first bending mode is in the width direction, and the reference numerals of each part are the same as in the previous embodiment. The slider (2) shown in Fig. 3 is also used.

なお、スライダ(2)は、貫通孔(la)内壁との摩擦
により推力を発生するので表面が損耗し易く、したがっ
て使用回数が問題になるが、相互の摺動面にグリス状の
油脂を含浸塗布すると、移動動作の円滑化とともに損耗
を防止することができる。
Note that the slider (2) generates thrust due to friction with the inner wall of the through hole (la), so the surface is likely to wear out, and therefore the number of times it is used becomes a problem. When applied, it can facilitate movement and prevent wear and tear.

また、スライダ(2)の内部にエンコーダ手段を埋設し
て、小形で高精度な位置制御をさせることができる。
Further, by embedding an encoder means inside the slider (2), it is possible to perform compact and highly accurate position control.

さらに、基体の組立て固定は、中心部に近く、しかも屈
曲モードの節部近傍を選んで、ゴム状のダンパー材を介
して締付は固定すると、振動損失を小さくすることがで
きる。
Furthermore, when assembling and fixing the base body, select a location close to the center and near the bending mode node, and tighten and fix the base body via a rubber-like damper material, thereby reducing vibration loss.

また、基体を圧電素子のみで構成することも考えられる
It is also conceivable that the base body be composed only of piezoelectric elements.

〔発明の効果] 以上の説明から明らかなように、この発明は、中心部に
被移動体が係合する貫通孔を設けた角板状の基体の両面
に駆動用の複数個の圧電素子を固着して基体を励振し、
屈曲モードと長さ方向モードの複合共振により被移動体
を直線移動するようにしたので、被移動体の移動方向は
圧電素子への給電切換えだけで切換えることができ、薄
形化、小形化と作業性の向上を達成することができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the present invention has a rectangular plate-shaped base having a through hole in the center where a moving object engages, and a plurality of piezoelectric elements for driving are provided on both sides of the base. It fixes and excites the base,
Since the object to be moved is moved in a straight line by the combined resonance of the bending mode and the longitudinal mode, the moving direction of the object can be changed simply by switching the power supply to the piezoelectric element, resulting in thinner and more compact designs. Improved workability can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第4図はこの発明の一実施例を示し、第1図は
平面図、第2図は側断面図、第3図は一部の断面図、第
4図は動作を示す線図である。 第5図〜第7図は他の実施例を示し、第5図は平面図、
第6図は側断面図、第7図は動作を示す線図である。 第8図は従来の超音波モータの側面図である。 (1)・・・基体、(1a)・・・貫通孔、(2)・・
・スライダ(被移動体)、(3a)(3b)、(4a)
(4b)・・・圧電素子。
1 to 4 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a plan view, FIG. 2 is a side sectional view, FIG. 3 is a partial sectional view, and FIG. 4 is a line showing the operation. It is a diagram. 5 to 7 show other embodiments, FIG. 5 is a plan view,
FIG. 6 is a side sectional view, and FIG. 7 is a diagram showing the operation. FIG. 8 is a side view of a conventional ultrasonic motor. (1)...Base, (1a)...Through hole, (2)...
・Slider (moved object), (3a) (3b), (4a)
(4b)...Piezoelectric element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  中心部に棒状の被移動体が貫通係合する貫通孔が形成
され弾性体角板でなる基体と、この基体に固着され超音
波領域の電気信号が印加される複数個の圧電素子とを備
えてなり、前記基体に厚み方向屈曲モードと長さ方向伸
縮モードの複合共振を生じさせる超音波モータ。
A base made of an elastic rectangular plate having a through hole formed in the center thereof through which a rod-shaped object to be moved is engaged, and a plurality of piezoelectric elements fixed to the base and to which electrical signals in the ultrasonic range are applied. An ultrasonic motor that generates complex resonance of a bending mode in the thickness direction and an expansion/contraction mode in the length direction in the base body.
JP63303455A 1988-11-30 1988-11-30 ultrasonic motor Pending JPH02151282A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63303455A JPH02151282A (en) 1988-11-30 1988-11-30 ultrasonic motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63303455A JPH02151282A (en) 1988-11-30 1988-11-30 ultrasonic motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02151282A true JPH02151282A (en) 1990-06-11

Family

ID=17921189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63303455A Pending JPH02151282A (en) 1988-11-30 1988-11-30 ultrasonic motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02151282A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100717858B1 (en) * 2005-09-28 2007-05-14 엘지전자 주식회사 Ultra-compact Piezoelectric Linear Motors and Camera Modules

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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