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JPH03135382A - Oscillatory wave motor - Google Patents

Oscillatory wave motor

Info

Publication number
JPH03135382A
JPH03135382A JP1272273A JP27227389A JPH03135382A JP H03135382 A JPH03135382 A JP H03135382A JP 1272273 A JP1272273 A JP 1272273A JP 27227389 A JP27227389 A JP 27227389A JP H03135382 A JPH03135382 A JP H03135382A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
mode
diaphragm
plane
wave 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
JP1272273A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Kataoka
健一 片岡
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP1272273A priority Critical patent/JPH03135382A/en
Publication of JPH03135382A publication Critical patent/JPH03135382A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To drive an oscillatory wave motor stably in a wide speed region by changeably forming the two oscillation modes of an in-plane mode and an out-of-plane mode in a diaphragm. CONSTITUTION:An ultrasonic motor is composed of an annular elastic body 1, on a circumferential surface of which an inclined plane 1a is shaped, a piezoelectric element 2, a rotor 3 to which a frictional member 4 is fixed, a support member 7 fastening a bearing 5 and supporting the elastic body 1, etc., and the frictional member 4 is pressure-welded to the inclined face 1a of the elastic body 1. Since the inclined plane 1a is formed to the elastic body 1, progressive waves at both modes of an out-of-plane mode and an in-plane mode are shaped in the inclined plane 1a, and the rotor 3 can be driven in either mode. Accordingly, one mode is used for revolution at high speed and the other mode for revolution at low speed, thus allowing stable drive in a wide speed region.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、振動波モータに係り、詳しくは速度領域の切
り替えを可能として、例えばマイクロフィルムの検索の
ように、検索領域に近づくと減速したり、粗微動兼用の
X−Yステージやθステージ用、また給紙時のみ高トル
クを必要とするプリンターや複写機の紙送り装置に用い
ることができる振動波モータに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a vibration wave motor, and more specifically, it is capable of switching speed ranges, and decelerates when approaching a search area, such as when searching for microfilm. The present invention relates to a vibration wave motor that can be used for X-Y stages and θ stages for both coarse and fine movements, and for paper feed devices of printers and copying machines that require high torque only when feeding paper.

[従来の技術] 従来、振動波モータは、面外振動モードを用いるのが普
通で、面内振動モードを用いたものについでは特開昭6
0−210173号、60−210175号等に面内振
動モードあるいはねじり振動モード、あるいは面外撮動
とねじり振動の速成振動によって振動体を振動させ、そ
れに接触する移動体を摩擦駆動するというように、一つ
のモードで駆動するようになっている。
[Prior art] Conventionally, vibration wave motors have generally used an out-of-plane vibration mode, and those using an in-plane vibration mode have been described in Japanese Patent Laid-Open No. 6
No. 0-210173, No. 60-210175, etc., vibrate a vibrating body using in-plane vibration mode, torsional vibration mode, or out-of-plane imaging and rapid vibration of torsional vibration, and frictionally drive a moving body in contact with it. , it is designed to be driven in one mode.

[発明が解決しようとする課題] ところで、振動波モータは、低速域における駆動特性が
優れているが、より低速で駆動するには弾性体の振動振
幅を小さくしなければならないため、回転が不安定にな
る。そこで、バースト駆動等に切り替えて低速駆動を行
うようにしているが、速度ムラが多くなる欠点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, a vibration wave motor has excellent drive characteristics in a low speed range, but in order to drive at a lower speed, the vibration amplitude of the elastic body must be reduced, so the rotation is slow. It becomes stable. Therefore, low-speed driving is performed by switching to burst driving or the like, but this has the disadvantage of increasing speed unevenness.

さらに、一つの特性しか選択できないため、用途が狭い
欠点がある。
Furthermore, since only one characteristic can be selected, there is a drawback that the application is narrow.

本発明の目的は、広い速度領域で安定な駆動を行える振
動波モータを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a vibration wave motor that can be driven stably over a wide speed range.

[課題を解決するための手段及び作用]本発明の目的を
達成するための要旨とするところは、振動板に形成する
例えば面外振動モートと面内振動モードを切り替え、例
えばこの両モードの周波数は任意に設計出来るが、該両
モートの周波数差を数%程度としたとき、一方のモード
の摩擦面と中立軸との距離を他方に比へて15倍とすれ
ば、該両モートに於ける振動振幅が同じ場合、進行性振
動波を発生させれば、該振動板に接する摩擦材を移動さ
せる方向の送り方向の振動振幅が該摩擦面と中立軸との
距離にほぼ比例するため、一方のモードの送り方向振動
振幅が他方のモードの送り方向振動振幅に比べて約1.
5倍になり、一方のモードを高速回転用、他方のモード
を低速回転用とし、広い速度領域で安定な駆動を出来る
ようにしたものである。
[Means and operations for solving the problem] The gist of the present invention is to switch between an out-of-plane vibration mode and an in-plane vibration mode formed on a diaphragm, and to change the frequencies of both modes. can be designed arbitrarily, but if the frequency difference between the two motes is about a few percent, and the distance between the friction surface of one mode and the neutral axis is 15 times that of the other, then the If the vibration amplitude is the same, if a progressive vibration wave is generated, the vibration amplitude in the feeding direction in which the friction material in contact with the diaphragm is moved is approximately proportional to the distance between the friction surface and the neutral axis. The vibration amplitude in the feed direction of one mode is approximately 1.
One mode is used for high-speed rotation, and the other mode is used for low-speed rotation, allowing stable driving over a wide speed range.

[実  施  例コ 実施例1 第1図は本発明による振動波モータの実施例1を示す断
面図である。1は、内周部に傾斜面1aを設けた円環状
の弾性体、2は弾性体1の底面に固着された圧電体等の
電気−機械エネルギー変換素子からなる圧電素子、3は
内周部にバネ構造を有するロータ、4はロータ3の外周
端に固着された摩擦部材、5はロータ3の中心軸3aを
ささえるベアリング、6はロータ3の中心軸3aに設け
たネジ部3bに螺看され、ロータ3と、摩擦部材4を介
して弾性体1との間の加圧力を調整するためのナツト、
7はベアリング5を固定し、弾性体1を支持する支持部
材、8は弾性体1と支持部材7との間に挿入して振動を
吸収するフェルトで、弾性体1の傾斜面1aにI2擦部
材4を圧接している。すなわち、弾性体1に傾斜面1a
を設けることで、該傾斜面1aに面外モードと、面内モ
ードの双方のモードにおける進行波を形成でき、いずれ
かのモードでロータ3を駆動可能としたものである。
Embodiments Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view showing Embodiment 1 of a vibration wave motor according to the present invention. 1 is an annular elastic body with an inclined surface 1a on the inner circumference; 2 is a piezoelectric element made of an electro-mechanical energy conversion element such as a piezoelectric body fixed to the bottom surface of the elastic body 1; 3 is an inner circumference. 4 is a friction member fixed to the outer peripheral end of the rotor 3; 5 is a bearing supporting the central axis 3a of the rotor 3; 6 is a screw threaded portion 3b provided on the central axis 3a of the rotor 3; a nut for adjusting the pressing force between the rotor 3 and the elastic body 1 via the friction member 4;
7 is a support member that fixes the bearing 5 and supports the elastic body 1; 8 is a felt that is inserted between the elastic body 1 and the support member 7 to absorb vibration; The member 4 is pressed into contact with the member 4. That is, the elastic body 1 has an inclined surface 1a.
By providing this, traveling waves in both the out-of-plane mode and the in-plane mode can be formed on the inclined surface 1a, and the rotor 3 can be driven in either mode.

面内モートにおける中立軸はロータ3の回転軸方向に有
し、又面外モードにおける中立軸は弾性体1の径方向に
有しており、第1図中L1を面内モードの中立軸、L2
を面外モートの中立軸とし、弾性体1の幅(W)を厚み
(H)より大きくした場合、面内モード時における共振
周波数f1と面外モード時における共振周波数f2は異
なることになる。
The neutral axis in the in-plane mode is in the rotational axis direction of the rotor 3, and the neutral axis in the out-of-plane mode is in the radial direction of the elastic body 1, and L1 in FIG. 1 is the neutral axis in the in-plane mode, L2
is the neutral axis of the out-of-plane moat, and when the width (W) of the elastic body 1 is made larger than the thickness (H), the resonance frequency f1 in the in-plane mode and the resonance frequency f2 in the out-of-plane mode will be different.

共振周波数f1とT2はほぼ弾性体1の幅(W)と厚み
(H)の比で決まり、 f 1〜 − T2   H で示され、両モードの振動振幅を等しくした時の速度比
は、面内モード時の速度を■19面外モード時の速度を
V2とすれば、 で示される。ここで、例えば、W=1.5Hとすれば、
v、/v、=2.25となる。又、振動波モータを駆動
する場合、弾性体の最適な振動・振幅は、小さい方は、
弾性体と摩擦材との接触部の面粗度等で決まり、ワウフ
ラッタ性能が良好なのは、0.8〜1.0  [μm 
] (peak to peak)以上の振動振幅であ
り、圧電素子の破壊等の安全面から振動振幅は、2.0
〜2.5  [tt m ] (peakto pea
k)以下が望ましい。従って、振動振幅を変化させて速
度を制御する場合の速度範囲は、2.5倍程度の速度レ
ンジとなる。
The resonance frequencies f1 and T2 are approximately determined by the ratio of the width (W) and thickness (H) of the elastic body 1, and are expressed as f1~-T2H, and the speed ratio when the vibration amplitudes of both modes are made equal is If the speed in the inside mode is 19 and the speed in the outside mode is V2, it is expressed as follows. Here, for example, if W=1.5H,
v,/v,=2.25. Also, when driving a vibration wave motor, the optimal vibration and amplitude of the elastic body are as follows:
It is determined by the surface roughness of the contact area between the elastic body and the friction material, and good wow and flutter performance is determined by the surface roughness of the contact area between the elastic body and the friction material.
] (peak to peak), and for safety reasons such as destruction of the piezoelectric element, the vibration amplitude is 2.0.
~2.5 [tt m] (peak to pea
k) The following are desirable. Therefore, the speed range when controlling the speed by changing the vibration amplitude is about 2.5 times the speed range.

本実施例では、W≧1.5Hとすることで、両振動モー
トの速度領域が2つの異なる速度領域たけてなく、広い
連続した速度領域までをカバーすることが可能となる。
In this embodiment, by setting W≧1.5H, the speed ranges of both vibration motes can cover not only two different speed ranges but also a wide continuous speed range.

次に、弾性体1と、I2擦材4の接触面に設けられた傾
斜面の角度による速度性能の変化を説明する。第13図
は弾性体1の断面図である。
Next, changes in speed performance depending on the angle of the slope provided on the contact surface between the elastic body 1 and the I2 friction material 4 will be explained. FIG. 13 is a sectional view of the elastic body 1.

同図(a)は面内振動時の振動成分を表わしており、同
図(b)は面外振動時の振動成分を表わしている。そし
て、同図T、、T、  はモータの回転に寄与する振動
成分で、T2 、T2内 は回転に寄与しない、すべり方向の振動成分である。
FIG. 3(a) shows the vibration component during in-plane vibration, and FIG. 2(b) shows the vibration component during out-of-plane vibration. In the figure, T, , T, are vibration components that contribute to the rotation of the motor, and T2 and T2 are vibration components in the sliding direction that do not contribute to the rotation.

同図から明らかなように、T  =T  =T。As is clear from the figure, T = T = T.

内       外 とすれは、 T+   =ToXsin θ、T2  =Toxco
s θ内                     
           内TI    =ToXCOS
  θ −T2    =To  X5in  θとな
り、傾斜角θによって、両振動モードが同じ振動振幅で
も、T1  とT1 の大きさを変化させることで両振
動モートに於けるそれぞれの速度特性を変えることが可
能である一次にT2 とT2 による影響について述べ
る。
Inside and outside, T+ = ToXsin θ, T2 = Toxco
within s θ
Inner TI = ToXCOS
θ - T2 = To We will discuss the effects of T2 and T2 on a certain first order.

内           外 全て、損失となってしまう。このため、本実施例では該
両モードのすべり振動による損失を同じにして総合効率
を上げるために、弾性体lに設けた傾斜部の角度を45
°とした。又、両モードの使用時間のバランスによって
、使用時間の長い方の振動モードに於けるすべり振動損
を少なくするように弾性体1に設けた傾斜部の角度θを
選択してもよい。
Everything inside and outside will be a loss. Therefore, in this example, in order to equalize the loss due to sliding vibration in both modes and increase the overall efficiency, the angle of the slope provided on the elastic body l is set to 45.
°. Further, depending on the balance between the usage times of both modes, the angle θ of the inclined portion provided on the elastic body 1 may be selected so as to reduce the sliding vibration loss in the vibration mode with the longer usage time.

第2図は第1図に示す圧電素子2の電極パターンを示し
、+、−の符号は分極の方向を示している。
FIG. 2 shows the electrode pattern of the piezoelectric element 2 shown in FIG. 1, and the + and - signs indicate the direction of polarization.

第2図において、2−a、2−bはそれぞれとなり合う
異極性の電極パターンがλ/2(λは波長)の位置的位
相を有して接続されている駆動用の電極群(以下、A相
、B相と称す)で、A相2−a、B相2−1〕に時間的
位相が90°ずれた交流電圧を印加することにより、弾
性体1上に位置的位相がλ/2ずれた2つの定在波を発
生させ、この2つの定在波の合成により、進行性振動波
を発生させている。そしてA相2−a、B相2−bに印
加する交流電圧の周波数を面内モードの共振周波数近傍
及び面外モートの共振周波数近傍とし、該2つのモード
を切り換えることにより、ロータ3の回転速度を切換え
るようになってる。2−cは、振動体の振動を検出する
ための電極で、面内モートと面外モードの双方の振動を
検出できるように径方向に2つに分割しである。本実施
例においでは、6つに分割して内周の3つの内の真ん中
の電極あるいは外周の3つの内の真ん中のTL極を使用
し、他は振動体との間を短絡して使用する。2−dは振
動体との間を通常は短絡しであるあき電極である。
In FIG. 2, 2-a and 2-b are driving electrode groups (hereinafter referred to as By applying AC voltages whose temporal phases are shifted by 90° to the A phase 2-a and the B phase 2-1], the positional phase changes to λ/ on the elastic body 1. Two standing waves shifted by 2 are generated, and a progressive vibration wave is generated by combining these two standing waves. Then, the frequency of the AC voltage applied to the A phase 2-a and the B phase 2-b is set near the resonance frequency of the in-plane mode and near the resonance frequency of the out-of-plane mode, and by switching between these two modes, the rotor 3 is rotated. It allows you to switch speeds. Reference numeral 2-c denotes an electrode for detecting the vibration of the vibrating body, which is divided into two in the radial direction so that both in-plane mode and out-of-plane mode vibrations can be detected. In this example, it is divided into six parts, and the middle electrode of the three on the inner circumference or the middle TL pole of the three on the outer circumference is used, and the others are used by short-circuiting between them and the vibrating body. . 2-d is an open electrode which is normally short-circuited with the vibrating body.

実施例2 第3図は実施例2を示す断面図である。Example 2 FIG. 3 is a sectional view showing the second embodiment.

本実施例は円筒状に振動波モータを構成したもので、9
は外周部に傾斜面9aを有する弾性体、10は支持板、
11はベアリング、12は板バネ、13は摩擦部材、1
4はフェルト、15は摩擦材固定リング、16はスペー
サ、17はロータ、18は摩擦材固定ネジである。
In this example, a vibration wave motor is configured in a cylindrical shape, and has 9
10 is an elastic body having an inclined surface 9a on the outer periphery; 10 is a support plate;
11 is a bearing, 12 is a leaf spring, 13 is a friction member, 1
4 is felt, 15 is a friction material fixing ring, 16 is a spacer, 17 is a rotor, and 18 is a friction material fixing screw.

第4図は弾性体9の平面図で、内周部に突起9bが複数
形成されており、不図示のビン等で支持板10との間に
回り止めを施しである。
FIG. 4 is a plan view of the elastic body 9, in which a plurality of protrusions 9b are formed on the inner periphery, and rotation is prevented between the elastic body 9 and the support plate 10 using a bottle (not shown) or the like.

実施例3 第5図は第2図のパターンに対して面内そ−ドの振動効
率を上げるための圧電素子の電極パターンで、第2図の
A相2−a、B相2−b、あき=8i2 dを径方向に
分割して分極方向を内外周で変えたものである。第1A
相19−al、第2A相19−a2.第1B相19−b
l、第2B相19−b2はそれぞれ、周方向にとなり合
う電極を接続しており、夫々電極パターンの極性をλ/
2ずらしてあり、内外周の分割点は面内モードの中立軸
となっている。第1あき電極19−di、第2あき電極
19−d2は弾性体と短絡されている。また第1振動検
出用電極群19−clの中心の電極、又は第2振動検出
用電極群19−c2の中心の電極のどちらかを振動検出
用電極とし、他の電極は弾性体1に短絡されている。
Embodiment 3 FIG. 5 shows an electrode pattern of a piezoelectric element for increasing the vibration efficiency of the in-plane solder compared to the pattern in FIG. 2. Space=8i2d is divided in the radial direction, and the polarization direction is changed between the inner and outer circumferences. 1st A
Phase 19-al, second A phase 19-a2. 1st B phase 19-b
The second B phase 19-b2 connects adjacent electrodes in the circumferential direction, and the polarity of the electrode pattern is set to λ/
The dividing point between the inner and outer circumferences is the neutral axis of the in-plane mode. The first open electrode 19-di and the second open electrode 19-d2 are short-circuited to the elastic body. Further, either the center electrode of the first vibration detection electrode group 19-cl or the center electrode of the second vibration detection electrode group 19-c2 is used as the vibration detection electrode, and the other electrodes are short-circuited to the elastic body 1. has been done.

駆動時の印加電圧は、面内モード時は、第1A相19−
alと第2A相19−a2及び第1B相19−b 1と
第2B相19−b2がそれぞれ同相の交流電圧で、第1
A相19−alと第1B相19−blに印加する交流電
圧の時間的位相を90°ずらし、面外モード時は、第1
A相19−alと第2A相19−a2及び第1B相19
−b 1と第2B相19−b2がそれぞれ逆相の交流電
圧で、第1A相19−atと第1B相19−blに印加
する交流電圧の時間的位相を90°ずらした信号とする
The applied voltage during driving is the 1st A phase 19- in the in-plane mode.
al and the second A phase 19-a2, and the first B phase 19-b1 and the second B phase 19-b2 are the same phase AC voltages, and the first
The temporal phases of the AC voltages applied to the A phase 19-al and the first B phase 19-bl are shifted by 90 degrees, and in the out-of-plane mode, the first
A phase 19-al, second A phase 19-a2, and first B phase 19
-b 1 and the second B-phase 19-b2 are AC voltages with opposite phases, respectively, and the temporal phases of the AC voltages applied to the first A-phase 19-at and the first B-phase 19-bl are shifted by 90 degrees.

第6図は第5図の電極パターンに給電用のフレキシブル
電極を付けたものである。20がフレキシブルN、hで
、端子a1は、第1A相19−al、端子a2は第2A
相19−a2、端子C1は第1振動検出用電極群+9−
clの真ん中の電極、端子c2は第2振動検出用電極群
19−c2の真ん中の電極、端子b1は第1B相19−
b 1.端子b2は第2B相19−b2にそれぞれ接続
されている。
FIG. 6 shows the electrode pattern shown in FIG. 5 with a flexible electrode for power supply attached. 20 is flexible N, h, terminal a1 is the first A phase 19-al, terminal a2 is the second A phase
Phase 19-a2, terminal C1 is the first vibration detection electrode group +9-
cl, the terminal c2 is the middle electrode of the second vibration detection electrode group 19-c2, and the terminal b1 is the first B phase 19-
b1. The terminals b2 are respectively connected to the second B phase 19-b2.

第7図は第5図の電極パターンを用いた場合の駆動回路
のブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of a drive circuit when the electrode pattern of FIG. 5 is used.

21はモードの切り替えを指令するためのモード切り替
え指令装置で、速度指令装置(不図示)等からの指令に
応じてモード指令信号を出力する。22はフレキシブル
電極20の端子al、a2.bl、b2に印加する交流
電圧と基準信号を発生するための基準信号発生回路で、
モード切り替え指令装置21のモード指令信号に応じて
交流信号の周波数の可変範囲を切り替え、振動検出電極
cl(19−clの真ん中の電極)からの信号の振幅や
基準信号との時間的位相差等が所定の値となるように周
波数をコントロールする。23は該基準信号を回転方向
指令手段(不図示)からの回転方向指令信号によって時
間的に90°進ませるか、遅らせた信号を出力する90
°移相器、24は該基準信号を前記モード指令信号によ
って反転するかしないかを切り替えるための正逆切り替
え器、25は90°(予相器23の出力信号を該モード
指令信号によって反転するかしないかを切り替えるため
の正逆切り替え器、26.27,28.29はパワーア
ンプで、端子at、a2.bl、b2に出力側が接続さ
れている。そして、端子at、a2.bl、b2には面
内モードと面外モードの際、第8図(a) 、  (b
) に示すタイミングで電圧が印加される。なお、第8
図(a)が面内モード、第8図(b)が面外モートであ
る。
Reference numeral 21 denotes a mode switching command device for commanding mode switching, which outputs a mode command signal in response to a command from a speed command device (not shown) or the like. 22 are terminals al, a2 . of the flexible electrode 20 . A reference signal generation circuit for generating an AC voltage and a reference signal to be applied to bl and b2,
The variable range of the frequency of the AC signal is switched according to the mode command signal of the mode switching command device 21, and the amplitude of the signal from the vibration detection electrode cl (the middle electrode of 19-cl), the temporal phase difference with the reference signal, etc. The frequency is controlled so that is a predetermined value. 23 outputs a signal 90 which advances or delays the reference signal by 90 degrees in time according to a rotation direction command signal from a rotation direction command means (not shown).
A phase shifter 24 is a forward/reverse switch for switching whether or not the reference signal is inverted by the mode command signal; 25 is a 90° phase shifter (the output signal of the prephasor 23 is inverted by the mode command signal); The forward/reverse switch 26.27, 28.29 is a power amplifier whose output side is connected to the terminals at, a2.bl, and b2. In the case of in-plane mode and out-of-plane mode, Fig. 8(a) and (b)
) The voltage is applied at the timing shown in . In addition, the 8th
FIG. 8(a) shows the in-plane mode, and FIG. 8(b) shows the out-of-plane mode.

実施例4 第9図から第12図は夫々弾性体に形成する溝構造の例
で、それぞれ(a)が断面図で、点線で溝を示しており
、(b)は平面図である。
Embodiment 4 FIGS. 9 to 12 each show an example of a groove structure formed in an elastic body, in which (a) is a cross-sectional view, the grooves are indicated by dotted lines, and (b) is a plan view.

第9図に示した実施例は溝部30をその幅を一定にして
弾性体1の上部と内周部に設けたものである。
In the embodiment shown in FIG. 9, grooves 30 are provided at the upper and inner peripheral portions of the elastic body 1 with a constant width.

第10図に示した実施例は、摩擦材との接触部1a、を
除いてその径方向両側に溝部30を設け、ワウフラッタ
−の向上をはかっている。
In the embodiment shown in FIG. 10, grooves 30 are provided on both sides in the radial direction except for the contact portion 1a with the friction material, in order to improve wow and flutter.

第11図に示した実施例は、傾斜面1aが形成される突
起部31の幅dを一定にした例、第12図は外周部に溝
部31を設け、溝部31と、突起部32を同寸法とした
例で、溝部31と突起部32の幅(W)を放射状で中心
角を等しくした。
The embodiment shown in FIG. 11 is an example in which the width d of the projection 31 on which the inclined surface 1a is formed is constant, and the embodiment shown in FIG. In the example of dimensions, the widths (W) of the groove portion 31 and the protrusion portion 32 are radial and have equal central angles.

なお、上記した各実施例はいずれも円環形状のものを用
いたが、長円形等の他の形状についても同様である。
Incidentally, in each of the above-mentioned embodiments, an annular shape was used, but the same applies to other shapes such as an oval shape.

[発明の効果コ 以上説明してきたように、本発明によれば、振動板に面
内モードと面外モードの2つの振動モードを切り換え可
能に形成することにより、1つのモータを電気的な切り
替え手段によって、まったく異なる特性の2つのモータ
として使用できるため、中速(低速)用と超低速用に速
度を切り換えでき、各種の組み合わせのモータを実現で
きるため広い速度範囲で高精度駆動を必要とする用途に
利用できる効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, one motor can be electrically switched by forming a diaphragm so as to be able to switch between two vibration modes: an in-plane mode and an out-of-plane mode. Depending on the method, it can be used as two motors with completely different characteristics, so the speed can be switched between medium speed (low speed) and ultra low speed, and various combinations of motors can be realized, which requires high precision drive over a wide speed range. It has an effect that can be used for various purposes.

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

第1図は本発明による振動波モータの実施例1を示す断
面図、第2図はその電極パターンを示す平面図、第3図
は実施例2を示す断面図、第4図はその弾性体の平面図
、第5図は実施例3の電極パターンを示す平面図、第6
図は第5図のN Jfiパターンにフレキシブル電極を
接続した平面図、第7図は実施例3の駆動回路を示すブ
ロック図、第8図(a) 、 (b)は面内、面外モー
ドにおける波形図、第9図(a)、(b) 、第10図
(a)、(b) 、第11図(a) 、 (b)  第
12図(a)。 (b)は夫々弾性体に形成される溝の断面図、平面図で
ある。第13図(a) 、 (b)は面内及び面外振動
の振動成分を示す、弾性体1の断面図である。 1・・・弾性体     2・・・圧電素子3・・・ロ
ータ      4・・・摩擦材5・・・ヘアリング 
  6・・・ナツト7・・・支持部材    8・・・
フェルト第1図 第2図 入 = a ’−1 第 3 図 第 図 第 図
Fig. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the vibration wave motor according to the present invention, Fig. 2 is a plan view showing its electrode pattern, Fig. 3 is a sectional view showing the second embodiment, and Fig. 4 is an elastic body thereof. FIG. 5 is a plan view showing the electrode pattern of Example 3, and FIG. 6 is a plan view showing the electrode pattern of Example 3.
The figure is a plan view of flexible electrodes connected to the NJfi pattern in Figure 5, Figure 7 is a block diagram showing the drive circuit of Example 3, and Figures 8 (a) and (b) are in-plane and out-of-plane modes. Waveform diagrams in FIGS. 9(a), (b), FIGS. 10(a), (b), FIGS. 11(a), (b), and FIG. 12(a). (b) is a sectional view and a plan view of grooves formed in the elastic body, respectively. FIGS. 13(a) and 13(b) are cross-sectional views of the elastic body 1 showing vibration components of in-plane and out-of-plane vibrations. 1... Elastic body 2... Piezoelectric element 3... Rotor 4... Friction material 5... Hair ring
6... Nut 7... Support member 8...
Felt 1st figure 2nd figure = a '-1 3rd figure 2nd figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 弾性材料製の円環あるいは長円状の振動板に、二群
の駆動用電気−機械エネルギー変換素子区画を、群内で
はλ/2の等ピッチにて、且つ電圧印加時の伸縮の極性
が交互に逆であるようにし、しかして群間にはλ/4の
奇数倍のずれがあるように配列固着し、該駆動用電気−
機械エネルギー変換素子区画の二群に一定の時間的位相
差を有する交流電圧を印加することにより、該振動板に
該夫々の群によって発生された互いに時間的位相差の相
異なる波長λの2つの定在波の合成として波長λの進行
性振動波を発生させて、該振動板に加圧接触した部材と
、該振動板とを相対移動するようにした振動波モータに
おいて、 該二群の駆動用電気−機械エネルギー変換素子区画に交
流電圧を印加する駆動手段は、該振動板に形成する振動
を複数のモードに切替えることを特徴とする振動波モー
タ。 2 駆動手段は、振動板に形成する振動を面内モードと
面外モードとし、振動板と、該振動板と相対移動する部
材との速度を切替えることを特徴とする請求項1に記載
の振動波モータ。 3 振動板の幅と厚さとの比は、長い方が短い方に対し
て1.5倍以上としたことを特徴とする請求項1又は2
に記載の振動波モータ。 4 振動板と、該振動板と相対移動する部材との摩擦接
触面は、傾斜面であることを特徴とする請求項1、2又
は3に記載の振動波モータ。 5 摩擦接触面の傾斜角度は45゜であることを特徴と
する請求項4に記載の振動波モータ。 6 摩擦接触面はその傾斜角度の傾きを変えることによ
り定格回転数を面外モードと面外モードで変えることを
特徴とする請求項4に記載の振動波モータ。 7 振動板の内周部あるいは外周部のどちらか一方に周
方向に等間隔の径方向の溝を設け、且つ電気−機械エネ
ルギー変換素子の固着された面の反対面に周方向に等間
隔の放射状の溝を設けたことを特徴とする請求項1、2
、3、4、5又は6に記載の振動波モータ。8 振動板
の傾斜面における相対移動部材との接触部には溝を形成
しないことを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は
6に記載の振動波モータ。 9 相対移動速度の切替えは、速度指令又は速度検出部
からの検出信号に応じて、面内振動モードと面外振動モ
ードとを切替えるようにしたことを特徴とする請求項2
、3、4、5又は6に記載の振動波モータ。 10 振動板に形成される溝の溝幅あるいは溝と溝との
間隔を一定としたことを特徴とする請求項7に記載の振
動波モータ。
[Scope of Claims] 1. Two groups of drive electro-mechanical energy conversion element sections are arranged on an annular or oblong diaphragm made of an elastic material at an equal pitch of λ/2 within the group, and with voltage The polarities of expansion and contraction during application are alternately reversed, and the groups are arranged and fixed so that there is a shift of an odd multiple of λ/4, and the driving electricity is
By applying alternating current voltages having a constant temporal phase difference to the two groups of mechanical energy converting element sections, two groups of different wavelengths λ having a temporal phase difference generated by the respective groups are applied to the diaphragm. A vibration wave motor that generates a progressive vibration wave with a wavelength λ as a synthesis of standing waves to relatively move a member that is in pressure contact with the vibration plate and the vibration plate, the driving of the two groups. A vibration wave motor characterized in that a driving means for applying an alternating current voltage to the electro-mechanical energy conversion element section switches the vibration formed on the vibration plate into a plurality of modes. 2. The vibration according to claim 1, wherein the driving means generates vibrations in an in-plane mode and an out-of-plane mode, and switches the speed of the diaphragm and a member that moves relative to the diaphragm. wave motor. 3. Claim 1 or 2, characterized in that the ratio between the width and thickness of the diaphragm is 1.5 times or more on the longer side than on the shorter side.
The vibration wave motor described in . 4. The vibration wave motor according to claim 1, 2 or 3, wherein the frictional contact surface between the diaphragm and the member that moves relative to the diaphragm is an inclined surface. 5. The vibration wave motor according to claim 4, wherein the frictional contact surface has an inclination angle of 45 degrees. 6. The vibration wave motor according to claim 4, wherein the rated rotational speed of the friction contact surface is changed between an out-of-plane mode and an out-of-plane mode by changing the inclination angle of the friction contact surface. 7. Provide radial grooves at equal intervals in the circumferential direction on either the inner circumference or the outer circumference of the diaphragm, and provide radial grooves at equal intervals in the circumferential direction on the opposite side of the surface to which the electro-mechanical energy conversion element is fixed. Claims 1 and 2 characterized in that radial grooves are provided.
, 3, 4, 5 or 6. 8. The vibration wave motor according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6, characterized in that no groove is formed in the contact portion of the inclined surface of the diaphragm with the relative moving member. 9. Claim 2, wherein the relative movement speed is switched between an in-plane vibration mode and an out-of-plane vibration mode in response to a speed command or a detection signal from a speed detection section.
, 3, 4, 5 or 6. 10. The vibration wave motor according to claim 7, wherein the width of the grooves formed in the diaphragm or the interval between the grooves is constant.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018186698A (en) * 2017-04-25 2018-11-22 キヤノン株式会社 Vibration-type driving device, method for controlling vibration-type driving device, program, robot, pan head of imaging device, and image forming apparatus
US11081979B2 (en) 2017-04-25 2021-08-03 Canon Kabushiki Kaisha Vibration-type driving apparatus that detects undesired vibrations, control method for the vibration-type driving apparatus, storage medium, robot, pan head for image pickup apparatus, and image forming apparatus

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