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JPH07274553A - Ultrasonic actuator - Google Patents

Ultrasonic actuator

Info

Publication number
JPH07274553A
JPH07274553A JP6065326A JP6532694A JPH07274553A JP H07274553 A JPH07274553 A JP H07274553A JP 6065326 A JP6065326 A JP 6065326A JP 6532694 A JP6532694 A JP 6532694A JP H07274553 A JPH07274553 A JP H07274553A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sub
main
electromechanical conversion
conversion element
driving
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
JP6065326A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takatoshi Ashizawa
隆利 芦沢
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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 Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP6065326A priority Critical patent/JPH07274553A/en
Publication of JPH07274553A publication Critical patent/JPH07274553A/en
Priority to US08/714,526 priority patent/US5672930A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

PURPOSE:To improve performance such as driving force, driving speed, etc., by generating an elliptic motion consisting of a driving component and a vertical component to the driving direction of the driving component in the driving section of an elastic body in a main electromechanical transducer and generating a motion in the driving component in auxiliary electromechanical transducers. CONSTITUTION:Main piezoelectric bodies 12, 13 are used as electromechanical transducers for generating a longitudinal vibration mode and a flexural vibration mode, voltage at a terminal A is applied to the main piezoelectric body 12, and voltage at a terminal B is applied to the main piezoelectric body 13. Auxiliary piezoelectric bodies 12R, 13R and auxiliary piezoelectric bodies 12L, 13L are polarized in the thickness diirection, and the direction of polarization is directed in the same direction as the main piezoelectric body 12 to joint surfaces in the auxiliary piezoelectric bodies 12R, 12L, and directed in the same direction as the main piezoelectric body 13 to joint surfaces in the auxiliary piezoelectric bodies 13R, 13L. Accordingly, an elliptic motion is expanded or contracted in the driving direction, thus increasing or reducing driving force, then controlling driving force or driving speed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、棒状弾性体に楕円運動
を発生させて駆動力を得る超音波アクチュエータに関
し、特に、縦振動モードと屈曲振動モードを2相駆動す
る超音波アクチュエータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic actuator for generating a driving force by generating an elliptical motion in a rod-shaped elastic body, and more particularly to an ultrasonic actuator which drives a longitudinal vibration mode and a bending vibration mode in two phases. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、リニア型超音波アクチュエータ
の従来例を示す図である。従来のリニア型超音波アクチ
ュエータは、棒状弾性体101の一端側に加振用の変成
器102が配置され、他端側に制振用の変成器103が
配置されている。各変成器102,103には、振動子
102a,103aが接合されている。加振用の振動子
102aに発振器102bから交流電圧を印加して棒状
弾性体101を振動させ、この振動が棒状弾性体101
を伝播することにより進行波となる。この進行波によ
り、棒状弾性体101に加圧接触された移動体104が
駆動される。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a diagram showing a conventional example of a linear ultrasonic actuator. In the conventional linear ultrasonic actuator, a vibration transformer 102 is arranged at one end of a rod-shaped elastic body 101 and a vibration damper 103 is arranged at the other end. Transducers 102a and 103a are joined to the respective transformers 102 and 103. An alternating voltage is applied from the oscillator 102b to the vibrator 102a for vibration to vibrate the rod-shaped elastic body 101, and this vibration causes the rod-shaped elastic body 101 to vibrate.
To become a traveling wave. The traveling wave drives the moving body 104 that is in pressure contact with the rod-shaped elastic body 101.

【0003】一方、棒状弾性体101の振動は、制振用
の変成器103を通じて振動子103aに伝えられ、こ
の振動子103aによって振動エネルギーが電気エネル
ギーに変換される。この振動子103aに接続された負
荷103bにより電気エネルギーを消費することにより
振動を吸収する。この制振用の変成器103により、棒
状弾性体101の端面の反射を抑制して、棒状弾性体1
01の固有モードの定在波の発生を防いでいる。
On the other hand, the vibration of the rod-shaped elastic body 101 is transmitted to the vibrator 103a through the vibration damping transformer 103, and the vibrator 103a converts the vibration energy into electric energy. The load 103b connected to the vibrator 103a consumes the electric energy to absorb the vibration. This vibration damping transformer 103 suppresses the reflection of the end surface of the rod-shaped elastic body 101, and the rod-shaped elastic body 1
The generation of standing waves of 01 eigenmodes is prevented.

【0004】図8のリニア型超音波アクチュエータは、
移動体104の移動範囲だけ、棒状弾性体101の長さ
が必要であり、その棒状弾性体101の全体を加振しな
ければならず、装置が大型化するとともに、固有モード
の定在波の発生を防止するために、制振用の変成器10
3などが必要となる、という問題があった。
The linear type ultrasonic actuator shown in FIG.
The length of the rod-shaped elastic body 101 is required only for the moving range of the moving body 104, and the whole of the rod-shaped elastic body 101 has to be vibrated, so that the device becomes large and the standing wave of the eigenmode is generated. In order to prevent the generation, the transformer 10 for damping
There was a problem that 3 and so on were required.

【0005】前記問題を解決するために、自走式の超音
波アクチュエータが種々提案されており、例えば、「第
5回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム講演論文
集」の「222 光ピックアップ移動を目的とした圧電
リニアモータ」に記載されている「異形縮退縦L1−屈
曲B4モード・平板モータ」が知られている。
In order to solve the above-mentioned problems, various self-propelled ultrasonic actuators have been proposed. For example, the purpose of “222 Optical Pickup Movement in“ 5th Electromagnetic Force-related Dynamics Symposium Proceedings ” The "degenerate vertical L1-bending B4 mode flat plate motor" described in "Piezoelectric linear motor" is known.

【0006】図9は、異形縮退縦L1−屈曲B4モード
・平板モータの従来例を示す模式図であって、図9
(A)は正面図、図9(B)は側面図、図9(C)は平
面図である。弾性体1は、矩形平板状の基礎部1aと、
その基礎部1aの一方の面に形成された突起部1b,1
cとから構成されている。圧電体2,3は、弾性体1の
基礎部1aの他方の面に貼付され、縦振動L1モードと
屈曲振動B4モードを発生させる素子である。弾性体1
の突起部1b,1cは、基礎部1aに発生する屈曲振動
B4モードの腹の位置に設けられており、相対運動部材
(不図示)に押し付けられる。
FIG. 9 is a schematic view showing a conventional example of a modified degenerate vertical L1-bending B4 mode flat plate motor.
9A is a front view, FIG. 9B is a side view, and FIG. 9C is a plan view. The elastic body 1 includes a rectangular flat plate-shaped base portion 1a,
Protrusions 1b, 1 formed on one surface of the base 1a
and c. The piezoelectric bodies 2 and 3 are elements attached to the other surface of the base portion 1a of the elastic body 1 to generate a longitudinal vibration L1 mode and a bending vibration B4 mode. Elastic body 1
The protrusions 1b and 1c are provided at antinodes of the bending vibration B4 mode generated in the base portion 1a, and are pressed against a relative motion member (not shown).

【0007】この超音波アクチュエータは、圧電体2,
3が励振されると、弾性体1には縦振動と屈曲振動がそ
れぞれ発生する。そして、この縦振動と屈曲振動の固有
振動数がほぼ一致したときに、弾性体1の駆動面に縦振
動と屈曲振動の合成(縮退)による楕円運動が発生し
て、駆動力を得ることができる。この圧電体2,3の配
置は、従来の進行波型の超音波モータの配置と同様であ
り、縦振動を発生させるよりは、屈曲振動を発生させる
ほうが有利な配列であった。
This ultrasonic actuator includes a piezoelectric body 2,
When 3 is excited, longitudinal vibration and bending vibration are generated in the elastic body 1, respectively. Then, when the natural frequencies of the longitudinal vibration and the bending vibration are substantially equal to each other, an elliptic motion is generated on the driving surface of the elastic body 1 due to a combination (degeneration) of the longitudinal vibration and the bending vibration, and a driving force can be obtained. it can. The arrangement of the piezoelectric bodies 2 and 3 is the same as the arrangement of the conventional traveling wave type ultrasonic motor, and it is advantageous to generate bending vibration rather than longitudinal vibration.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述した異形モード縮
退型振動子を用いたアクチュエータ(図9)は、弾性体
に発生する縦振動と屈曲振動を組み合わせて、その駆動
面に駆動力を得るという駆動原理であり、駆動面に発生
する楕円運動の駆動方向成分は、縦振動により成され、
その駆動方向に対する垂直方向成分は、屈曲振動により
成される。
In the actuator (FIG. 9) using the above-described degenerate mode odd-shaped oscillator, the longitudinal vibration and the bending vibration generated in the elastic body are combined to obtain the driving force on the driving surface. This is the driving principle, and the driving direction component of the elliptical motion generated on the driving surface is formed by longitudinal vibration,
The component perpendicular to the driving direction is formed by bending vibration.

【0009】この場合に、大きな駆動力を得るために
は、楕円運動の駆動方向成分を大きくする必要がある。
従って、上述した従来の駆動方法では、縦振動よりも屈
曲振動の方が振幅が大きくなることがあるので、駆動力
を大きくするために、楕円運動の駆動方向成分を、必要
に応じて任意の値まで大きくすることができない、とい
う問題があった。
In this case, in order to obtain a large driving force, it is necessary to increase the driving direction component of the elliptic motion.
Therefore, in the above-described conventional driving method, since the flexural vibration may have a larger amplitude than the longitudinal vibration, in order to increase the driving force, the driving direction component of the elliptical motion may be arbitrarily changed as necessary. There was a problem that it could not be increased to the value.

【0010】一方、駆動速度や駆動力を可変する場合に
は、駆動信号の周波数や電圧振幅を制御することが考え
られるが、周波数などを変化させるために、弾性体1,
圧電体2,3などからなる振動子に、最も効率のよい周
波数から逸脱し、最適な駆動制御ができない、という別
の問題が発生する。
On the other hand, when varying the driving speed or driving force, it is conceivable to control the frequency or voltage amplitude of the driving signal. However, in order to change the frequency, the elastic body 1,
Another problem occurs in the vibrator including the piezoelectric bodies 2 and 3 because the frequency deviates from the most efficient frequency and optimum drive control cannot be performed.

【0011】本発明の目的は、前述の課題を解決し、駆
動力、駆動速度等の性能を向上させることを可能とする
超音波アクチュエータを提供することである。
An object of the present invention is to provide an ultrasonic actuator which can solve the above-mentioned problems and improve the performance such as driving force and driving speed.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明による超音波アクチュエータの第1の解決手
段は、主駆動信号と副駆動信号を発生する駆動力発生手
段と、前記主駆動信号により励振される主電気機械変換
素子と、前記副駆動信号により励振される副電気機械変
換素子と、第1面、第2面及び駆動力取出部を有し、前
記主電気機械変換素子が前記第1面に接合され、前記副
電気機械変換素子が前記第2面に接合された弾性体と、
前記主電気機械変換素子へ前記主駆動信号の供給を行う
とともに、前記副電気機械変換素子へ前記副駆動信号の
供給を選択的に行う駆動信号切換手段とを備え、前記主
電気機械変換素子は、前記弾性体の前記駆動力取出部に
駆動方向成分とその駆動方向に対する垂直方向成分とか
らなる楕円運動を発生させ、前記副電気機械変換素子
は、前記弾性体の前記駆動力取出部に駆動方向成分の運
動を発生させることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a first solution means of an ultrasonic actuator according to the present invention is a driving force generation means for generating a main drive signal and a sub drive signal, and the main drive. A main electromechanical conversion element that is excited by a signal, a sub electromechanical conversion element that is excited by the sub driving signal, a first surface, a second surface, and a driving force extracting portion, and the main electromechanical conversion element is An elastic body joined to the first surface and the sub-electromechanical conversion element joined to the second surface;
The main electromechanical conversion element is provided with drive signal switching means that selectively supplies the sub drive signal to the sub electromechanical conversion element while supplying the main drive signal to the main electromechanical conversion element. , An elliptical motion of a driving direction component and a component in a direction perpendicular to the driving direction is generated in the driving force extracting portion of the elastic body, and the sub electromechanical conversion element is driven to the driving force extracting portion of the elastic body. The feature is that the motion of the directional component is generated.

【0013】第2の解決手段は、主駆動信号と副駆動信
号を発生する駆動力発生手段と、前記主駆動信号により
励振される主電気機械変換素子と、前記副駆動信号によ
り励振される第1及び第2の副電気機械変換素子と、第
1面、第2面、第3面及び駆動力取出部を有し、前記主
電気機械変換素子が前記第1面に接合され、前記第1及
び第2の副電気機械変換素子が前記第2面及び第3面に
接合された弾性体と、前記主電気機械変換素子へ前記主
駆動信号の供給を行うとともに、前記副電気機械変換素
子へ前記副駆動信号の供給を選択的に行う駆動信号切換
手段とを備え、前記主電気機械変換素子は、前記弾性体
の前記駆動力取出部に駆動方向成分とその駆動方向に対
する垂直方向成分とからなる楕円運動を発生させ、前記
第1及び第2副電気機械変換素子は、前記弾性体の前記
駆動力取出部に駆動方向成分の運動を発生させることを
特徴としている。
A second solving means is a driving force generating means for generating a main drive signal and a sub drive signal, a main electromechanical conversion element excited by the main drive signal, and a main electromechanical conversion element excited by the sub drive signal. 1st and 2nd auxiliary electromechanical conversion element, and 1st surface, 2nd surface, 3rd surface, and a driving force extraction part, The said main electromechanical conversion element is joined to the said 1st surface, and the said 1st surface And an elastic body having a second sub electromechanical conversion element joined to the second surface and the third surface, and supplying the main drive signal to the main electromechanical conversion element, and to the sub electromechanical conversion element. Drive signal switching means for selectively supplying the sub drive signal, wherein the main electromechanical conversion element includes a drive direction component in the drive force extracting portion of the elastic body and a component in a direction perpendicular to the drive direction. Generating an elliptic motion of Transducer is characterized in that to generate the movement of the drive direction component to the driving force output portion of the elastic body.

【0014】第3の解決手段は、第1又は第2の解決手
段の超音波アクチュエータにおいて、前記弾性体の第2
面及び/又は第3面は、前記楕円運動の垂直方向成分と
平行な面であることを特徴としている。
A third solving means is the ultrasonic actuator according to the first or second solving means, in which the second elastic body is used.
The surface and / or the third surface are characterized in that they are parallel to the vertical component of the elliptic motion.

【0015】第4の解決手段は、第1〜第3のいずれか
1つの解決手段の超音波アクチュエータにおいて、前記
副駆動信号は、第1周波数信号とその第1周波数信号と
180度位相差が異なる第2周波数信号とからなり、前
記駆動信号切換手段は、前記各副電気機械変換素子へ前
記第1周波数信号の供給若しくは前記第2周波数信号の
供給又はこれらの供給無しの3態様の切り換えを選択的
に行うことを特徴としている。
A fourth solving means is the ultrasonic actuator according to any one of the first to third solving means, wherein the sub-driving signal has a 180 ° phase difference between the first frequency signal and the first frequency signal. The drive signal switching means is configured to supply the first frequency signal or the second frequency signal to each of the sub electromechanical conversion elements, or switch between three modes without supplying the second frequency signal. It is characterized by performing selectively.

【0016】[0016]

【作用】本発明によれば、主電気機械変換素子は、駆動
信号により励振されて、弾性体に縦振動と屈曲振動を生
じさせ、駆動力取出部に楕円運動を発生させる。そし
て、副電気機械変換素子は、駆動信号により励振され
て、弾性体に縦振動を主に生じさせ、駆動力取出部に楕
円運動の駆動方向成分を増加又は減少させる。
According to the present invention, the main electromechanical conversion element is excited by the drive signal to generate longitudinal vibration and bending vibration in the elastic body, and to generate an elliptic motion in the driving force take-out portion. Then, the sub-electromechanical conversion element is excited by the drive signal and mainly causes longitudinal vibration in the elastic body, and increases or decreases the drive direction component of the elliptic motion in the drive force extraction portion.

【0017】また、副電気機械変換素子は、屈曲振動の
振幅方向とほぼ平行な面(第2面又は第3面)に設ける
ことにより、駆動力取出部の楕円運動の駆動方向に対し
て垂直方向成分を生じさせる曲げ運動を発生せず、楕円
運動の駆動方向成分のみ増加又は減少させることができ
る。
By providing the sub-electromechanical conversion element on a surface (second surface or third surface) substantially parallel to the amplitude direction of the bending vibration, the sub-electro-mechanical conversion element is perpendicular to the driving direction of the elliptic motion of the driving force extracting portion. It is possible to increase or decrease only the driving direction component of the elliptical motion without generating the bending motion that causes the directional component.

【0018】さらに、副電気機械変換素子への駆動信号
は、第1周波数信号とその第1周波数信号と180度位
相差が異なる第2周波数信号とからなり、各副電気機械
変換素子へ、第1周波数信号の供給若しくは第2周波数
信号の供給又はこれらの供給無しの3態様の切り換えを
選択的に行うので、楕円運動の駆動方向成分の増加、減
少若しくはそのままの駆動力によって駆動できる。
Further, the drive signal to the sub electromechanical conversion element is composed of a first frequency signal and a second frequency signal having a phase difference of 180 degrees different from that of the first frequency signal. Since the supply of the 1-frequency signal, the supply of the second-frequency signal, or the switching of the three modes without these supply is selectively performed, the driving direction component of the elliptic motion can be increased or decreased, or can be driven by the driving force as it is.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面等を参照して、実施例につき、さ
らに詳細に説明する。図1は、本発明による超音波アク
チュエータの実施例を示した模式図である。弾性体11
は、基礎部11aと、2つの突起部(駆動力取出部)1
1b,11cとを有し、その材質には、ステンレスやア
ルミニウム合金などの金属又はプラスチック等が用いら
れる。
Embodiments Embodiments will be described in more detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an ultrasonic actuator according to the present invention. Elastic body 11
Is a base portion 11a and two projecting portions (driving force extracting portion) 1
1b and 11c, and the material thereof is metal such as stainless steel or aluminum alloy, or plastic.

【0020】弾性体11は、基礎部11aの上面(第1
面)に、主圧電体12,13が配置されており、基礎部
11aの進行方向(矢印X)の右側面(第2面)及び左
側面(第3面)には、主圧電体12,13に対応して、
副圧電体12R,13R及び副圧電体12L,13Lが
設けられている。また、基礎部11aの上面(第1面)
の主圧電体12,13の進行方向(矢印X)の後側に、
グランド用の圧電体14が設けられ、前側に検出用の圧
電体15が設けられている。
The elastic body 11 has an upper surface (first
Main piezoelectric bodies 12 and 13 are arranged on the right side surface (second surface) and the left side surface (third surface) in the traveling direction (arrow X) of the base portion 11a. Corresponding to 13,
Sub-piezoelectric bodies 12R, 13R and sub-piezoelectric bodies 12L, 13L are provided. In addition, the upper surface (first surface) of the base portion 11a
On the rear side of the traveling direction (arrow X) of the main piezoelectric bodies 12, 13 of
A piezoelectric body 14 for ground is provided, and a piezoelectric body 15 for detection is provided on the front side.

【0021】主圧電体12,13は、縦振動L1モード
と屈曲振動B4モードとを発生させるための電気機械変
換素子である。主圧電体12にはA端子の電圧が印加さ
れ、主圧電体13にB端子の電圧が印加される。この実
施例では、主圧電体12,13は、図3(A)のよう
に、厚み方向に分極されており、分極方向は互いに同方
向である。また、A端子の電圧とB端子の電圧とは、周
波数が同一で、位相がπ/2だけずれている。なお、2
つの圧電体12,13の分極は互いに逆方向であっても
よい。副圧電体12R,13R及び副圧電体12L,1
3Lは、図3(B)のように、厚み方向に分極されてお
り、分極方向は、副圧電体12R,12Lでは、接合面
に対して主圧電体12と同じ方向であり、また、副圧電
体13R,13Lでは、接合面に対して主圧電体13と
同じ方向である。
The main piezoelectric bodies 12 and 13 are electromechanical conversion elements for generating a longitudinal vibration L1 mode and a bending vibration B4 mode. A voltage at the A terminal is applied to the main piezoelectric body 12, and a voltage at the B terminal is applied to the main piezoelectric body 13. In this embodiment, the main piezoelectric bodies 12 and 13 are polarized in the thickness direction as shown in FIG. 3A, and the polarization directions are the same. Further, the voltage of the A terminal and the voltage of the B terminal have the same frequency and are out of phase with each other by π / 2. 2
The polarization of the two piezoelectric bodies 12 and 13 may be opposite to each other. Sub-piezoelectric bodies 12R, 13R and sub-piezoelectric bodies 12L, 1
3L is polarized in the thickness direction as shown in FIG. 3B, and the polarization directions of the sub-piezoelectric bodies 12R and 12L are the same as the main piezoelectric body 12 with respect to the bonding surface. The piezoelectric bodies 13R and 13L are in the same direction as the main piezoelectric body 13 with respect to the bonding surface.

【0022】グランド用の圧電体14は、接地のための
電気電気変換素子であり、他の圧電体と異なり、分極処
理が施されておらず電気機械変換機能を有していない。
この圧電体14は、表面の電極と弾性体11とが導電性
の塗料等によって電気的に接続されている。ここに、分
極していない圧電体14を配置した理由は、後述する検
出用の圧電体15との重量バランスをとり、2つの突起
部11b,11cの駆動面に発生する楕円運動をほぼ同
じ形状にすることにより、往復運動をしたときに、それ
ぞれの駆動力の差をなくすためである。
The piezoelectric body 14 for grounding is an electrical-electrical conversion element for grounding, and unlike other piezoelectric bodies, it is not polarized and does not have an electromechanical conversion function.
In this piezoelectric body 14, the electrodes on the surface and the elastic body 11 are electrically connected by a conductive paint or the like. The reason why the non-polarized piezoelectric body 14 is arranged here is that the elliptical movements generated on the driving surfaces of the two protrusions 11b and 11c have substantially the same shape in order to balance the weight with the piezoelectric body 15 for detection described later. This is to eliminate the difference between the driving forces when reciprocating.

【0023】検出用の圧電体15は、弾性体11の振動
状態を電気信号に変換しP端子に伝える。この電気信号
には、4次の屈曲振動モードの振動状態と1次の縦振動
モードの振動状態との異なる2つの振動モードが縮退さ
れた形で含まれている。そして、弾性体11の合成され
た振動振幅にほぼ応じた大きさの信号が得られる。
The piezoelectric body 15 for detection converts the vibration state of the elastic body 11 into an electric signal and transmits it to the P terminal. This electric signal includes two different vibration modes, which are a vibration state of the fourth bending vibration mode and a vibration state of the first longitudinal vibration mode, in a degenerated form. Then, a signal having a magnitude substantially corresponding to the combined vibration amplitude of the elastic body 11 is obtained.

【0024】図2は、本発明による超音波モータの動作
を説明する図である。まず、主圧電体12,13による
駆動動作を説明し、次いで、副圧電体12R,13R;
副圧電体12L,13Lの作用を併せて説明する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the ultrasonic motor according to the present invention. First, the driving operation by the main piezoelectric bodies 12 and 13 will be described, and then the sub piezoelectric bodies 12R and 13R;
The operation of the sub-piezoelectric bodies 12L and 13L will be described together.

【0025】図2(A)は、超音波アクチュエータに入
力される2相の高周波電圧A,Bの時間的変化をt1〜
t9で示している。図2(A)の横軸は、高周波電圧の
実効値を示している。図2(B)は、超音波アクチュエ
ータの断面の変形の様子を示し、超音波アクチュエータ
に発生する屈曲振動の時間的変化(t1〜t9)を示し
ている。図2(C)は、超音波アクチュエータの断面の
変形の様子を示し、超音波アクチュエータに発生する縦
振動の時間的変化(t1〜t9)を示している。図2
(D)は、超音波アクチュエータの突起部11b,11
cとに発生する楕円運動の時間的変化(t1〜t9)を
示している。
FIG. 2 (A) shows the changes over time of the two-phase high-frequency voltages A and B input to the ultrasonic actuator from t1.
It is shown at t9. The horizontal axis of FIG. 2A shows the effective value of the high frequency voltage. FIG. 2B shows how the cross section of the ultrasonic actuator is deformed, and shows the temporal change (t1 to t9) of the bending vibration generated in the ultrasonic actuator. FIG. 2C shows how the cross section of the ultrasonic actuator is deformed, and shows the temporal change (t1 to t9) of the longitudinal vibration generated in the ultrasonic actuator. Figure 2
(D) shows the protrusions 11b and 11 of the ultrasonic actuator.
3 shows temporal changes (t1 to t9) of the elliptic motion generated in c and c.

【0026】次に、この実施例の超音波アクチュエータ
の動作を、時間的変化(t1〜t9)ごとに説明する。
時間t1において、図2(A)に示すように、高周波電
圧Aは正の電圧を発生し、同様に高周波電圧Bは同一の
正の電圧を発生する。図2(B)に示すように、高周波
電圧A,Bによる屈曲運動は互いに打ち消し合い、質点
Y1とZ1とが振幅零となる。また、図2(C)に示す
ように、高周波電圧A,Bによる縦振動は伸張する方向
に発生する。質点Y2とZ2とは矢印で示されるよう
に、節Xを中心にして最大の伸長を示す。その結果、図
2(D)に示すように、上記両振動が複合され、質点Y
1とY2との運動の合成が質点Yの運動となり、また、
質点Z1とZ2との運動の合成が質点Zの運動となる。
Next, the operation of the ultrasonic actuator of this embodiment will be described for each time change (t1 to t9).
At time t1, as shown in FIG. 2A, the high frequency voltage A generates a positive voltage, and the high frequency voltage B similarly generates the same positive voltage. As shown in FIG. 2B, the bending motions due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the masses Y1 and Z1 have zero amplitude. Further, as shown in FIG. 2C, the longitudinal vibrations due to the high frequency voltages A and B are generated in the extending direction. The mass points Y2 and Z2 show the maximum elongation around the node X, as indicated by the arrow. As a result, as shown in FIG. 2D, the above-mentioned both vibrations are combined, and the mass Y
The synthesis of the motion of 1 and Y2 becomes the motion of the mass point Y, and
The movement of the mass points Z1 and Z2 becomes the movement of the mass point Z.

【0027】時間t2において、図2(A)に示すよう
に、高周波電圧Bは零となり、高周波電圧Aは正の電圧
を発生する。図2(B)に示すように、高周波電圧Aに
よる屈曲運動が発生し、質点Y1が正方向に振幅し、質
点Z1が負方向に振幅する。また、図2(C)に示すよ
うに、高周波電圧Aによる縦振動が発生し、質点Y2と
質点Z2とが時間t1のときよりも縮む。その結果、図
2(D)に示すように、上記両振動が複合され、質点Y
とZとが時間t1のときよりも右回りに移動する。
At time t2, as shown in FIG. 2A, the high frequency voltage B becomes zero and the high frequency voltage A generates a positive voltage. As shown in FIG. 2 (B), a bending motion is generated by the high frequency voltage A, the mass point Y1 oscillates in the positive direction, and the mass point Z1 oscillates in the negative direction. Further, as shown in FIG. 2 (C), longitudinal vibration due to the high frequency voltage A occurs, and the mass points Y2 and Z2 contract more than at time t1. As a result, as shown in FIG. 2D, the above-mentioned both vibrations are combined, and the mass Y
And Z move clockwise relative to the time t1.

【0028】時間t3において、図2(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは正の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Bは同一の負の電圧を発生する。図2(B)に示すよ
うに、高周波電圧A及びBによる屈曲運動が合成されて
増幅され、質点Y1が時間t2のときよりも正方向に増
幅され、最大の正の振幅値を示す。質点Z1が時間t2
のときよりも負方向に増幅され、最大の負の振幅値を示
す。また、図2(C)に示すように、高周波電圧A及び
Bによる縦振動が互いに打ち消しあい、質点Y2とZ2
とが元の位置に戻る。その結果、図2(D)に示すよう
に、上記両振動が複合され、質点YとZとが時間t2の
ときよりも右回りに移動する。
At time t3, as shown in FIG. 2A, the high frequency voltage A generates a positive voltage and the high frequency voltage B similarly generates the same negative voltage. As shown in FIG. 2 (B), the bending motions due to the high frequency voltages A and B are combined and amplified, and the mass point Y1 is amplified in the positive direction more than at the time t2, showing the maximum positive amplitude value. Mass point Z1 is time t2
It is amplified in the negative direction more than, and shows the maximum negative amplitude value. Further, as shown in FIG. 2C, the longitudinal vibrations due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the mass points Y2 and Z2
And return to their original positions. As a result, as shown in FIG. 2D, both of the above vibrations are combined, and the mass points Y and Z move clockwise relative to the time t2.

【0029】時間t4において、図2(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは零となり、高周波電圧Bは負の電圧
を発生する。図2(B)に示すように、高周波電圧Bに
よる屈曲運動が発生し、質点Y1は時間t3のときより
も振幅が低下し、質点Z1時間t3のときよりも振幅が
低下する。また、図2(C)に示すように、高周波電圧
Bによる縦振動が発生し、質点Y2とZ2が収縮する。
その結果、図2(D)に示すように、上記両振動が複合
され、質点YとZとが時間t3のときよりも右回りに移
動する。
At time t4, as shown in FIG. 2 (A), the high frequency voltage A becomes zero and the high frequency voltage B generates a negative voltage. As shown in FIG. 2 (B), a bending motion is generated by the high frequency voltage B, and the amplitude of the mass point Y1 is lower than that at the time t3, and the amplitude is lower than that at the mass point Z1 time t3. Further, as shown in FIG. 2C, longitudinal vibration due to the high frequency voltage B is generated, and the mass points Y2 and Z2 contract.
As a result, as shown in FIG. 2 (D), both of the above vibrations are combined, and the mass points Y and Z move clockwise relative to the time t3.

【0030】時間t5において、図2(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは負の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Bは同一の負の電圧を発生する。図2(B)に示すよ
うに、高周波電圧A,Bによる屈曲運動は互いに打ち消
し合い、質点Y1とZ1とが振幅零となる。また、図2
(C)に示すように、高周波電圧A,Bによる縦振動は
収縮する方向に発生する。質点Y2とZ2とは矢印で示
されるように、節Xを中心にして最大の収縮を示す。そ
の結果、図2(D)に示すように、上記両振動が複合さ
れ、質点YとZとが時間t4のときよりも右回りに移動
する。
At time t5, as shown in FIG. 2 (A), the high frequency voltage A produces a negative voltage, and similarly the high frequency voltage B produces the same negative voltage. As shown in FIG. 2B, the bending motions due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the masses Y1 and Z1 have zero amplitude. Also, FIG.
As shown in (C), the longitudinal vibration due to the high frequency voltages A and B is generated in the contracting direction. The mass points Y2 and Z2 show the maximum contraction around the node X, as indicated by the arrow. As a result, as shown in FIG. 2 (D), both of the above vibrations are combined, and the mass points Y and Z move clockwise relative to the time t4.

【0031】時間t6〜t9に変化するにしたがって、
上述の原理と同様に屈曲振動及び縦振動が発生し、その
結果、図2(D)に示すように、質点Y及び質点Zが右
回りに移動し、楕円運動をする。以上の原理により、こ
の超音波アクチュエータは、突起部11a,11bとの
先端に楕円運動を発生させ、駆動力を発生させる構成と
なっている。従って、突起部11b,11cの先端を相
対運動部材16に加圧すると、弾性体11は、相対運動
部材16に対して自走する。
As the time t6 to t9 changes,
Flexural vibrations and longitudinal vibrations are generated in the same manner as the above-described principle, and as a result, as shown in FIG. 2D, the mass points Y and Z move clockwise and make an elliptic motion. Based on the above principle, this ultrasonic actuator is configured to generate elliptic motion at the tips of the protrusions 11a and 11b to generate a driving force. Therefore, when the tips of the protrusions 11 b and 11 c are pressed against the relative motion member 16, the elastic body 11 is self-propelled with respect to the relative motion member 16.

【0032】以上のようにして、主圧電体12,13
は、駆動振動により励振され、弾性体11に縦振動と屈
曲振動が生じ、それがそれぞれ駆動方向の運動成分と駆
動方向と垂直な運動成分となり、楕円運動が発生する。
この実施例の超音波アクチュエータでは、副圧電体12
R,13R,12L,13Lは、屈曲振動の振動方向と
ほぼ平行である面(第2面,第3面)に接合してあるた
めに、前記駆動方向と垂直な運動成分を生じさせず、楕
円運動の運動成分のみを増加させる。主圧電体12,1
3の振動成分〔図2,図4(B)参照〕に副圧電体12
R,13R,12L,13Lを加えると、図4(A)又
は(C)に示したように、楕円運動が駆動方向に広がり
又は縮んで、弾性体11の突起部11b,11cに加圧
接触された相対運動部材16の駆動力を増加又は減少さ
せることができる。
As described above, the main piezoelectric bodies 12, 13 are
Is excited by the driving vibration, and longitudinal vibration and bending vibration are generated in the elastic body 11, which become a motion component in the driving direction and a motion component perpendicular to the driving direction, respectively, and an elliptic motion is generated.
In the ultrasonic actuator of this embodiment, the sub piezoelectric body 12
Since R, 13R, 12L, and 13L are bonded to the surfaces (second surface and third surface) that are substantially parallel to the vibration direction of the bending vibration, they do not generate a motion component perpendicular to the driving direction, Only the motion component of elliptic motion is increased. Main piezoelectric body 12, 1
3 to the vibration component [see FIGS. 2 and 4 (B)].
When R, 13R, 12L, and 13L are added, as shown in FIG. 4 (A) or (C), the elliptical motion expands or contracts in the driving direction, and pressurizes and contacts the protrusions 11b and 11c of the elastic body 11. The driving force of the relative movement member 16 can be increased or decreased.

【0033】次に、本発明による超音波アクチュエータ
の駆動方法について説明する。図5,図6は、本実施例
による超音波アクチュエータの駆動回路を示す図、図7
は、本実施例による超音波アクチュエータの切換手段の
動作を説明する図である。発振器20aからの駆動信号
は、移相器20bに入力され、(1/4)波長の位相差
のある信号に分けられ、それぞれ増幅器20cA,20
cBに入力される。増幅器20cA,20cBにより増
幅された駆動信号は、それぞれ切換手段22A,22B
に入力され、切換手段22Aの出力は、主圧電体12,
副圧電体12R,12Lに伝達され、切換手段22Bの
出力は、主圧電体13,副圧電体13R,13Lに伝達
される。
Next, a method of driving the ultrasonic actuator according to the present invention will be described. 5 and 6 are views showing a drive circuit of the ultrasonic actuator according to the present embodiment, and FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the switching means of the ultrasonic actuator according to the present embodiment. The drive signal from the oscillator 20a is input to the phase shifter 20b and divided into signals having a phase difference of (1/4) wavelength, and the signals are respectively amplified by the amplifiers 20cA and 20cA.
Input to cB. The drive signals amplified by the amplifiers 20cA and 20cB are switched by the switching means 22A and 22B, respectively.
Is input to the main piezoelectric body 12,
The output of the switching means 22B is transmitted to the sub-piezoelectric bodies 12R and 12L, and is transmitted to the main piezoelectric body 13 and the sub-piezoelectric bodies 13R and 13L.

【0034】次に、図6を参照して、切換手段22Aに
ついて説明する。なお、切換手段20Bについては、回
路構成が同一であるので、説明を省略する。増幅器から
の駆動信号は、分岐して、一方は主圧電体12に直接接
続されている。分岐した他方は、さらに分岐して、一方
はスイッチング素子Q1を介して、さらに2つに分か
れ、スイッチング素子Q2,Q3にを通って、副圧電体
12L,12Rに入力される。また、180°移相器2
2−1に分岐した駆動信号は、スイッチング素子Q4を
介して、さらに2つに分かれ、スイッチング素子Q5,
Q6にを通って、同様に副圧電体13L,13Rに入力
される。
Next, the switching means 22A will be described with reference to FIG. The switching means 20B has the same circuit configuration, and thus the description thereof is omitted. The drive signal from the amplifier is branched, and one is directly connected to the main piezoelectric body 12. The other branched one is further branched, one is further divided into two via the switching element Q1, passes through the switching elements Q2 and Q3, and is input to the sub-piezoelectric bodies 12L and 12R. Also, 180 ° phase shifter 2
The drive signal branched to 2-1 is further divided into two via the switching element Q4, and the switching element Q5
It is also input to the sub-piezoelectric elements 13L and 13R through Q6.

【0035】速度指令手段21は、切換手段22A(2
2B)のスイッチング素子Q1〜Q6をON・OFFす
ることにより、駆動信号の切換を行う。スイッチング素
子Q1〜Q6は、図7のようにON・OFFすると、そ
れに応じた楕円運動の駆動成分を、小さくしたり、大き
くしたりすることができ、駆動速度や駆動力を制御する
ことができる。
The speed command means 21 includes a switching means 22A (2
The drive signal is switched by turning ON / OFF the switching elements Q1 to Q6 of 2B). When the switching elements Q1 to Q6 are turned on / off as shown in FIG. 7, the driving component of the elliptic motion corresponding to the switching elements Q1 to Q6 can be reduced or increased, and the driving speed and driving force can be controlled. .

【0036】つまり、スイッチング素子Q1〜Q3をO
FF、スイッチング素子Q4〜Q6をONにすると、主
圧電体12,13には、発振器20の出力そのままの信
号(正信号)が入力され、副圧電体12L,13L;1
2R,13Rには、180°移相器22−1によって、
移相が180°ずれた信号(反転信号)が入力されるの
で、速度は「遅く」なる。
That is, the switching elements Q1 to Q3 are turned off.
When the FF and the switching elements Q4 to Q6 are turned on, the signal (positive signal) as it is from the oscillator 20 is input to the main piezoelectric bodies 12 and 13, and the sub-piezoelectric bodies 12L and 13L;
2R, 13R, 180 ° phase shifter 22-1,
Since a signal whose phase shift is shifted by 180 ° (an inverted signal) is input, the speed becomes “slow”.

【0037】スイッチング素子Q1〜Q3,Q6をOF
F、スイッチング素子Q4,Q5をONにすると、主圧
電体12,13には、正信号が入力され、副圧電体12
L,13Lには、反転信号が入力され、副圧電体12
R,13Rには、信号が入力されないので、速度は「や
や遅く」なる。
The switching elements Q1 to Q3 and Q6 are turned off.
When F and the switching elements Q4 and Q5 are turned ON, a positive signal is input to the main piezoelectric bodies 12 and 13, and the sub piezoelectric body 12
An inverted signal is input to L and 13L, and the sub-piezoelectric body 12
Since no signal is input to R and 13R, the speed becomes "slightly slow".

【0038】スイッチング素子Q1〜Q6をすべてOF
Fにすると、主圧電体12,13には、正信号が入力さ
れ、副圧電体12L,13L;12R,13Rには、信
号が入力されないので、速度は「普通」である(図2の
場合と同じ)。
The switching elements Q1 to Q6 are all OF
When set to F, a positive signal is input to the main piezoelectric bodies 12 and 13, and no signal is input to the sub-piezoelectric bodies 12L and 13L; 12R and 13R, so the speed is “normal” (in the case of FIG. 2). Same as).

【0039】スイッチング素子Q1,Q2をON、スイ
ッチング素子Q3〜Q6をOFFにすると、主圧電体1
2,13には、正信号が入力され、副圧電体12L,1
3Lには、正信号が入力され、副圧電体12R,13R
には、信号が入力されないので、速度は「やや速く」な
る。
When the switching elements Q1 and Q2 are turned on and the switching elements Q3 to Q6 are turned off, the main piezoelectric body 1
A positive signal is input to 2 and 13, and the sub piezoelectric bodies 12L and 1L
A positive signal is input to 3L, and the sub-piezoelectric bodies 12R, 13R
Since there is no signal input to, the speed is "slightly faster".

【0040】スイッチング素子Q1〜Q3をON、スイ
ッチング素子Q4〜Q6をOFFにすると、主圧電体1
2,13及び副圧電体12L,13L;12R,13R
には、すべて正信号が入力され、速度は「速く」なる。
When the switching elements Q1 to Q3 are turned on and the switching elements Q4 to Q6 are turned off, the main piezoelectric body 1
2, 13 and sub-piezoelectric bodies 12L, 13L; 12R, 13R
A positive signal is input to each of them, and the speed becomes “fast”.

【0041】このようなことから、駆動信号の周波数や
電圧を変えることなく、駆動速度や駆動力を制御するこ
とができる。
From the above, the driving speed and driving force can be controlled without changing the frequency and voltage of the driving signal.

【0042】以上説明した実施例に限定されず、種々の
変形や変更が可能であって、それらも本発明に含まれ
る。例えば、電気機械変換素子として、圧電体の例で説
明したが、電歪素子であってもよい。また、本発明の実
施例では、主圧電体と副圧電体との接合面に対する分極
方向を同じにしたが、主圧電体と副圧電体とが反対の分
極方向であっても、印加する電圧の正負を調整すれば、
同じ効果が生じる。例えば、主圧電体と副圧電体との分
極方向が反対の場合に、速度を速くしたいときには、印
可する電圧を主圧電体と副圧電体とで反対にすればよい
し、速度を遅くしたいときには、印加する電圧を主圧電
体と副圧電体とで同じにすればよい。さらに、異なる振
動モードとして、L1−B4モードの振動を例に説明し
たが、L1−B2,L1−B6,L1−B8,L2−B
4などの他のモードを使用するようにしてもよい。L1
−B4モードの振動の例で説明したが、電気機械変換素
子によって、弾性体の表面に進行性振動波を発生させる
円環状超音波モータであっても同様に適用できる。な
お、自走式の例で説明したが、弾性体側を固定して、長
尺ものの相対運動部材などを移動させるようにしてもよ
い。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, which are also included in the present invention. For example, as the electromechanical conversion element, the piezoelectric body has been described as an example, but an electrostrictive element may be used. Further, in the embodiment of the present invention, the polarization direction with respect to the joint surface of the main piezoelectric body and the sub-piezoelectric body is the same, but even if the main piezoelectric body and the sub-piezoelectric body have opposite polarization directions, the applied voltage If you adjust the sign of
The same effect occurs. For example, when the polarization directions of the main piezoelectric body and the sub-piezoelectric body are opposite to each other, when the speed is desired to be increased, the applied voltage may be opposite between the main piezoelectric body and the sub-piezoelectric material, and when the speed is desired to be reduced. The applied voltage may be the same for the main piezoelectric body and the sub-piezoelectric body. Further, as the different vibration modes, the vibration of the L1-B4 mode has been described as an example, but L1-B2, L1-B6, L1-B8, L2-B.
Other modes such as 4 may be used. L1
The example of the -B4 mode vibration has been described, but the same can be applied to an annular ultrasonic motor that generates a progressive vibration wave on the surface of an elastic body by an electromechanical conversion element. Although the example of the self-propelled type has been described, the elastic body side may be fixed and a long relative movement member or the like may be moved.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、弾性体に駆動方向成分とその駆動方向に対する垂
直方向成分とからなる楕円運動を発生させる主電気機械
変換素子の他に、駆動方向成分の運動を発生させる副電
気機械変換素子を設けたので、楕円運動が駆動方向に広
がり又は縮み、それにより駆動力を増加又は減少させる
ことができ、駆動力または駆動速度を制御することがで
きる。
As described above in detail, according to the present invention, in addition to the main electromechanical conversion element for causing the elastic body to generate an elliptic motion composed of a driving direction component and a component in the direction perpendicular to the driving direction, the driving is performed. Since the sub-electro-mechanical conversion element for generating the motion of the directional component is provided, the elliptic motion expands or contracts in the driving direction, whereby the driving force can be increased or decreased, and the driving force or the driving speed can be controlled. it can.

【0044】また、副電気機械変換素子は、屈曲振動の
振幅方向とほぼ平行な面(第2面又は第3面)に設ける
ことにより、駆動力取出部の楕円運動の駆動方向に対し
て垂直方向成分を生じさせる屈曲運動を発生せず、楕円
運動の駆動方向成分のみ増加又は減少させることがで
き、駆動力または駆動速度を効率よく制御することがで
きる。
By providing the sub-electromechanical conversion element on a surface (second surface or third surface) substantially parallel to the amplitude direction of the bending vibration, the sub-electro-mechanical conversion element is perpendicular to the driving direction of the elliptic motion of the driving force extracting portion. It is possible to increase or decrease only the driving direction component of the elliptic motion without generating the bending motion that causes the direction component, and it is possible to efficiently control the driving force or the driving speed.

【0045】さらに、副電気機械変換素子への駆動信号
は、第1周波数信号とその第1周波数信号と180度位
相差が異なる第2周波数信号とからなり、各副電気機械
変換素子へ、第1周波数信号の供給若しくは第2周波数
信号の供給又はこれらの供給無しの3態様の切り換えを
選択的に行うので、楕円運動の駆動方向成分の増加、減
少若しくはそのままの駆動力によって駆動でき、速い、
普通、遅いなどの制御又は速い、やや速い、普通、やや
遅い、遅いなどの駆動制御を行うことができるる。
Further, the drive signal to the sub electromechanical conversion element is composed of the first frequency signal and the second frequency signal having a phase difference of 180 degrees different from that of the first frequency signal. Since the supply of the 1-frequency signal, the supply of the second-frequency signal, or the switching of the three modes without these supply is selectively performed, it can be driven by the increase or decrease of the driving direction component of the elliptic motion or the driving force as it is, which is fast,
It is possible to perform normal or slow control or drive control such as fast, moderately fast, normal, moderately slow, or slow.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による超音波アクチュエータの実施例を
示した模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an ultrasonic actuator according to the present invention.

【図2】本実施例の超音波アクチュエータの駆動動作を
説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a driving operation of the ultrasonic actuator according to the present embodiment.

【図3】本実施例の超音波アクチュエータの電気機械変
換素子の分極方向に示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing the polarization direction of the electromechanical conversion element of the ultrasonic actuator of the present embodiment.

【図4】本実施例の超音波アクチュエータの副電気機械
変換素子の作用を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing an operation of a sub electromechanical conversion element of the ultrasonic actuator according to the present embodiment.

【図5】本実施例による超音波アクチュエータの駆動回
路を示した図である
FIG. 5 is a diagram showing a drive circuit of the ultrasonic actuator according to the present embodiment.

【図6】本実施例による超音波アクチュエータの駆動回
路(切換手段)を示した図である
FIG. 6 is a diagram showing a drive circuit (switching means) of the ultrasonic actuator according to the present embodiment.

【図7】本実施例による超音波アクチュエータの切換手
段の動作を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the switching means of the ultrasonic actuator according to the present embodiment.

【図8】リニア型超音波アクチュエータの従来例を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing a conventional example of a linear ultrasonic actuator.

【図9】異形縮退縦L1−屈曲B4モード・平板モータ
の一例を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic view showing an example of a modified degenerate vertical L1-bending B4 mode flat plate motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 弾性体 12、13 主圧電体 12L,12R,13L,13R 副圧電体 20 発振器 21 速度指令手段 21−1 180度移相器 22 切換手段 Q1〜Q6 スイッチング素子 11 Elastic body 12, 13 Main piezoelectric body 12L, 12R, 13L, 13R Sub-piezoelectric body 20 Oscillator 21 Speed command means 21-1 180 degree phase shifter 22 Switching means Q1-Q6 Switching element

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主駆動信号と副駆動信号を発生する駆動
力発生手段と、 前記主駆動信号により励振される主電気機械変換素子
と、 前記副駆動信号により励振される副電気機械変換素子
と、 第1面、第2面及び駆動力取出部を有し、前記主電気機
械変換素子が前記第1面に接合され、前記副電気機械変
換素子が前記第2面に接合された弾性体と、 前記主電気機械変換素子へ前記主駆動信号の供給を行う
とともに、前記副電気機械変換素子へ前記副駆動信号の
供給を選択的に行う駆動信号切換手段とを備え、 前記主電気機械変換素子は、前記弾性体の前記駆動力取
出部に駆動方向成分とその駆動方向に対する垂直方向成
分とからなる楕円運動を発生させ、 前記副電気機械変換素子は、前記弾性体の前記駆動力取
出部に駆動方向成分の運動を発生させることを特徴とす
る超音波アクチュエータ。
1. A driving force generating means for generating a main drive signal and a sub drive signal, a main electromechanical conversion element excited by the main drive signal, and a sub electromechanical conversion element excited by the sub drive signal. An elastic body having a first surface, a second surface and a driving force extracting portion, wherein the main electromechanical conversion element is bonded to the first surface and the sub electromechanical conversion element is bonded to the second surface. And a drive signal switching unit that selectively supplies the sub drive signal to the sub electromechanical conversion element while supplying the main drive signal to the main electromechanical conversion element, the main electromechanical conversion element Generates an elliptical motion in the driving force extracting portion of the elastic body, the driving force extracting portion having a driving direction component and a component in a direction perpendicular to the driving direction. Generates motion in the driving direction component An ultrasonic actuator characterized by:
【請求項2】 主駆動信号と副駆動信号を発生する駆動
力発生手段と、 前記主駆動信号により励振される主電気機械変換素子
と、 前記副駆動信号により励振される第1及び第2の副電気
機械変換素子と、 第1面、第2面、第3面及び駆動力取出部を有し、前記
主電気機械変換素子が前記第1面に接合され、前記第1
及び第2の副電気機械変換素子が前記第2面及び第3面
に接合された弾性体と、 前記主電気機械変換素子へ前記主駆動信号の供給を行う
とともに、前記副電気機械変換素子へ前記副駆動信号の
供給を選択的に行う駆動信号切換手段とを備え、 前記主電気機械変換素子は、前記弾性体の前記駆動力取
出部に駆動方向成分とその駆動方向に対する垂直方向成
分とからなる楕円運動を発生させ、 前記第1及び第2副電気機械変換素子は、前記弾性体の
前記駆動力取出部に駆動方向成分の運動を発生させるこ
とを特徴とする超音波アクチュエータ。
2. A driving force generating means for generating a main drive signal and a sub drive signal, a main electromechanical conversion element excited by the main drive signal, and first and second exciters excited by the sub drive signal. A sub electromechanical conversion element, a first surface, a second surface, a third surface, and a driving force extracting portion, wherein the main electromechanical conversion element is joined to the first surface;
And an elastic body in which a second sub electromechanical conversion element is joined to the second surface and the third surface, and supplies the main drive signal to the main electromechanical conversion element and to the sub electromechanical conversion element. Drive signal switching means for selectively supplying the sub drive signal, wherein the main electromechanical conversion element includes a drive direction component in the drive force extraction portion of the elastic body and a component in a direction perpendicular to the drive direction. An ultrasonic actuator, wherein the first and second sub-electromechanical conversion elements generate a motion of a driving direction component in the driving force extracting portion of the elastic body.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の超音波ア
クチュエータにおいて、 前記弾性体の第2面及び/又は第3面は、前記楕円運動
の垂直方向成分と平行な面であることを特徴とする超音
波アクチュエータ。
3. The ultrasonic actuator according to claim 1 or 2, wherein the second surface and / or the third surface of the elastic body is a surface parallel to a vertical component of the elliptic motion. Characteristic ultrasonic actuator.
【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記
載の超音波アクチュエータにおいて、 前記副駆動信号は、第1周波数信号とその第1周波数信
号と180度位相差が異なる第2周波数信号とからな
り、 前記駆動信号切換手段は、前記各副電気機械変換素子へ
前記第1周波数信号の供給若しくは前記第2周波数信号
の供給又はこれらの供給無しの3態様の切り換えを選択
的に行うことを特徴とする超音波アクチュエータ。
4. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the sub-driving signal has a first frequency signal and a second frequency signal having a phase difference of 180 degrees different from that of the first frequency signal. The drive signal switching means selectively supplies the first frequency signal or the second frequency signal to each of the sub electromechanical conversion elements, or switches between three modes without supply of these. An ultrasonic actuator characterized by performing.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102780417A (en) * 2012-06-25 2012-11-14 南京航空航天大学 Microminiature antifriction driving type linear ultrasonic motor and exciting mode thereof

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