JPS62155782A - 超音波モータ用の超音波振動子 - Google Patents
超音波モータ用の超音波振動子Info
- Publication number
- JPS62155782A JPS62155782A JP60293110A JP29311085A JPS62155782A JP S62155782 A JPS62155782 A JP S62155782A JP 60293110 A JP60293110 A JP 60293110A JP 29311085 A JP29311085 A JP 29311085A JP S62155782 A JPS62155782 A JP S62155782A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- diaphragms
- electrostrictive element
- vibration
- lead
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、軸方向振動とねじり方向振動との合成された
複合振動を発生させる超音波振動子であり、特に超音波
モータに適した超音波振動子とその駆動制御方法に関す
るものである。
複合振動を発生させる超音波振動子であり、特に超音波
モータに適した超音波振動子とその駆動制御方法に関す
るものである。
従来、軸方向に共振振動する縦形振動子に、軸方向振動
をねじり方向に変換する変換部材を一体に設け、得られ
た出力端部の楕円振動によるロータなどの回転体や移動
体との摩擦接触により前記回転体等を駆動する超音波モ
ータが知られている。
をねじり方向に変換する変換部材を一体に設け、得られ
た出力端部の楕円振動によるロータなどの回転体や移動
体との摩擦接触により前記回転体等を駆動する超音波モ
ータが知られている。
その−例として特公昭５９−３７６７２号公報に記載さ
れている超音波振動を利用した回転駆動装置を用いるも
のがある。この回転駆動装置は、ケーシング本体内に、
単数または複数の超音波振動子の一端面に設けられた振
動板と、回転軸の一端面とを対向配置し、両者間に回転
軸の軸方向に対して傾斜角度を有する振動片の回転軸ま
たは振動板のいずれか一方と一体形成することにより、
超音波振動子の往復運動を回転軸の回転運動に変換する
ことを特徴とするものであって、軸方向振動子の出力端
部に振動片を設け、ロータなどの可動部材の接合面の法
線を振動子の軸と僅かに傾斜させて加圧すると２振動片
先端部が楕円振動を生じてロータなど可動部材を摩擦駆
動するようにしたものである。
れている超音波振動を利用した回転駆動装置を用いるも
のがある。この回転駆動装置は、ケーシング本体内に、
単数または複数の超音波振動子の一端面に設けられた振
動板と、回転軸の一端面とを対向配置し、両者間に回転
軸の軸方向に対して傾斜角度を有する振動片の回転軸ま
たは振動板のいずれか一方と一体形成することにより、
超音波振動子の往復運動を回転軸の回転運動に変換する
ことを特徴とするものであって、軸方向振動子の出力端
部に振動片を設け、ロータなどの可動部材の接合面の法
線を振動子の軸と僅かに傾斜させて加圧すると２振動片
先端部が楕円振動を生じてロータなど可動部材を摩擦駆
動するようにしたものである。
然しながら、従来の上記のような超音波モータにあって
は、変換部材の構造によって楕円振動姿態は一律に決ま
ってしまい、その回転方向の制御や、可動部材との最適
な駆動条件、即ち最大の摩擦係数と最小の摩耗で最大の
トルクをもって駆動する楕円形状の制御が不可能である
。
は、変換部材の構造によって楕円振動姿態は一律に決ま
ってしまい、その回転方向の制御や、可動部材との最適
な駆動条件、即ち最大の摩擦係数と最小の摩耗で最大の
トルクをもって駆動する楕円形状の制御が不可能である
。
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するこ
とを目的としてなされたもので、その超音波振動子の構
成は、周方向に均等に放射状に配置された複数の振動板
の軸方向両端部を円板状に一体に連繋し、前記振動板の
すべての両側面または適宜の振動板の側面に、厚み方向
に分極された電歪素子板を装着し、振動板の一側及び他
側に装着されたそれぞれの電歪素子板を並列に接続して
リード端子を導出し、振動板から共通リード端子を導出
して成ることを特徴とするものであり、また、その駆動
制御方法の構成は、上記超音波振動子の、前記リード端
子と共通リード端子との間に、互に位相及び振幅を制御
出来る駆動電源を接続し、リード端子に相対位相または
相対振幅もしくは相対位相と相対振幅の制御された駆動
電丑を印加して駆動することを特徴とするものである。
とを目的としてなされたもので、その超音波振動子の構
成は、周方向に均等に放射状に配置された複数の振動板
の軸方向両端部を円板状に一体に連繋し、前記振動板の
すべての両側面または適宜の振動板の側面に、厚み方向
に分極された電歪素子板を装着し、振動板の一側及び他
側に装着されたそれぞれの電歪素子板を並列に接続して
リード端子を導出し、振動板から共通リード端子を導出
して成ることを特徴とするものであり、また、その駆動
制御方法の構成は、上記超音波振動子の、前記リード端
子と共通リード端子との間に、互に位相及び振幅を制御
出来る駆動電源を接続し、リード端子に相対位相または
相対振幅もしくは相対位相と相対振幅の制御された駆動
電丑を印加して駆動することを特徴とするものである。
即ち、本発明は１周方向に均等に放射状に配置され軸方
向両端部を円板状に一体に連繋された複数の振動板の両
側面に厚み方向に分極された電歪素子板を装着し、前記
電歪素子板を振動板への取付側により二つのブロックに
分割して、それらブロックの電極に相対位相または相対
振幅若しくは相対位相と相対振幅の制御された駆動電圧
を印加することにより、出力端部に複合振動即ち、直線
振動、円振動、楕円振動を任意の方向に発生させること
が出来るようにしたものである。
向両端部を円板状に一体に連繋された複数の振動板の両
側面に厚み方向に分極された電歪素子板を装着し、前記
電歪素子板を振動板への取付側により二つのブロックに
分割して、それらブロックの電極に相対位相または相対
振幅若しくは相対位相と相対振幅の制御された駆動電圧
を印加することにより、出力端部に複合振動即ち、直線
振動、円振動、楕円振動を任意の方向に発生させること
が出来るようにしたものである。
次に本発明の実施例について説明するが、この説明に先
立って、複合振動を発生させる原理について説明すれば
、次の通りである。
立って、複合振動を発生させる原理について説明すれば
、次の通りである。
第２図に示すものは、金属などの弾性体から成る矩形板
状振動体ｌの長さ方向中央部両面に、厚み方向に分極さ
れその両面に電極の設けられた電歪素子板２及び３を導
電性接着剤などで接着したものであり、電歪素子板２の
一方の電極４及び電歪素子板３の一方の電極５から半田
付けなどで接続されたリード端子６及び７が引出され、
それぞれの電歪素子板２及び３の他方の電極は振動体１
と電気的に接続されて共通リード端子８として取出され
る。
状振動体ｌの長さ方向中央部両面に、厚み方向に分極さ
れその両面に電極の設けられた電歪素子板２及び３を導
電性接着剤などで接着したものであり、電歪素子板２の
一方の電極４及び電歪素子板３の一方の電極５から半田
付けなどで接続されたリード端子６及び７が引出され、
それぞれの電歪素子板２及び３の他方の電極は振動体１
と電気的に接続されて共通リード端子８として取出され
る。
上記のように構成された超音波振動子は、そのリード端
子６及び７を並列に接続して共通リード端子８との間に
交流電圧を印加し、その周波数を振動体１の長さ方向共
振周波数に調節すると、従来よく知られているように、
振動体１の両端面９及び１０が最大変位をもって軸方向
に共振振動する。
子６及び７を並列に接続して共通リード端子８との間に
交流電圧を印加し、その周波数を振動体１の長さ方向共
振周波数に調節すると、従来よく知られているように、
振動体１の両端面９及び１０が最大変位をもって軸方向
に共振振動する。
第３図は第２図に示した振動子の側面図と振動体ｌの一
端面９の振動姿態を示したもので、前記の軸方向共振振
動状態での振動姿態はｄのように表わされる。
端面９の振動姿態を示したもので、前記の軸方向共振振
動状態での振動姿態はｄのように表わされる。
上記の振動子において、そのリード端子６及び７と共通
リード端子８との間に互に位相を制御出来る駆動電源を
接続し、その駆動周波数を軸方向共振周波数に調節して
おいて、リード端子６に印加する駆動電圧に対し、リー
ド端子７の駆動電圧の位相を進めると、（ｅ）のように
時計方向で軸方向を長軸とする楕円振動を発生し、その
位相差を増加して行くと、（ｂ）のように円振動となり
、更に位相差を増大させると、（ａ）のように軸方向を
短軸とする楕円形状の振動姿態に変化して行く。
リード端子８との間に互に位相を制御出来る駆動電源を
接続し、その駆動周波数を軸方向共振周波数に調節して
おいて、リード端子６に印加する駆動電圧に対し、リー
ド端子７の駆動電圧の位相を進めると、（ｅ）のように
時計方向で軸方向を長軸とする楕円振動を発生し、その
位相差を増加して行くと、（ｂ）のように円振動となり
、更に位相差を増大させると、（ａ）のように軸方向を
短軸とする楕円形状の振動姿態に変化して行く。
また、逆にリード端子７の位相を遅らせると、その位相
差の増加に伴って、（ｅ）、 （ｆ）、 （ｇ）のよう
にその回転方向は反時計方向に反転して前記と同様に振
動姿態が変化して行くのである。
差の増加に伴って、（ｅ）、 （ｆ）、 （ｇ）のよう
にその回転方向は反時計方向に反転して前記と同様に振
動姿態が変化して行くのである。
一方、第２図に示した振動子において、リード端子６及
び７に印加する交流電圧の位相差を１８０度即ち位相を
反転させて、その周波数をたわみ振動周波数に合せると
、振動板ｌの端面９及び１ｏは第４図に示すｄ′のよう
に、たわみ方向即ち軸と直角方向に直線状に振動する。
び７に印加する交流電圧の位相差を１８０度即ち位相を
反転させて、その周波数をたわみ振動周波数に合せると
、振動板ｌの端面９及び１ｏは第４図に示すｄ′のよう
に、たわみ方向即ち軸と直角方向に直線状に振動する。
そこで、その位相差１８０度を基準として、リード端子
６及び７に印加する交流電圧の位相差をさらに進相或は
遅相させると、（ｅ′）或は（ｅ′）のように、たわみ
方向を長軸とする時計方向或は反時計方向の楕円振動を
なし、さらにその位相差を増加すると、（ｂ’）、 （
ａ’）、或は（ｆ’Ｌ （ｇ’）のように振動姿態が変
化して行くのである。
６及び７に印加する交流電圧の位相差をさらに進相或は
遅相させると、（ｅ′）或は（ｅ′）のように、たわみ
方向を長軸とする時計方向或は反時計方向の楕円振動を
なし、さらにその位相差を増加すると、（ｂ’）、 （
ａ’）、或は（ｆ’Ｌ （ｇ’）のように振動姿態が変
化して行くのである。
本発明は上記の原理を応用したもので、第１図は本発明
超音波振動子の一例を示すものである。
超音波振動子の一例を示すものである。
即ち、第１図に示すものは、周方向に均等に放射状に配
置された振動板１１の軸方向両端部に円板１２及び１３
を一体に設け、各振動板１１の両側面には、厚み方向に
分極された電歪素子板１４を装着し、各振動板１１の一
側（例えば図の右側）及び他側（同じく図の左側）に設
けられたそれぞれの電歪素子板を並列に接続してリード
端子１５及び１６を導出し。
置された振動板１１の軸方向両端部に円板１２及び１３
を一体に設け、各振動板１１の両側面には、厚み方向に
分極された電歪素子板１４を装着し、各振動板１１の一
側（例えば図の右側）及び他側（同じく図の左側）に設
けられたそれぞれの電歪素子板を並列に接続してリード
端子１５及び１６を導出し。
また、振動板１１から共通リード端子１７を導出した本
発明の一例の超音波振動子Ａである。
発明の一例の超音波振動子Ａである。
上記のように構成された超音波振動子Ａは、そのリード
端子１５及び１６と共通リード端子１７との間に、互に
位相及び振幅を制御出来る駆動電源を接続し、その駆動
周波数を軸方向またはたわみ方向共振周波数に調節して
、その相対位相や相対振幅を制御することにより、第３
図及び第４図に示したように、各振動板１１の出力端面
が振動するので、たわみ振動が周上間一方向のねじり振
動に合成されて、例えば、図中矢印のように１円板１２
の出力端面１８が振動し、その振動姿態は任意に制御す
ることが出来る。
端子１５及び１６と共通リード端子１７との間に、互に
位相及び振幅を制御出来る駆動電源を接続し、その駆動
周波数を軸方向またはたわみ方向共振周波数に調節して
、その相対位相や相対振幅を制御することにより、第３
図及び第４図に示したように、各振動板１１の出力端面
が振動するので、たわみ振動が周上間一方向のねじり振
動に合成されて、例えば、図中矢印のように１円板１２
の出力端面１８が振動し、その振動姿態は任意に制御す
ることが出来る。
即ち、円板１２の出力端面１８における振動姿態は、軸
方向及びねじり方向を含む面上で、直線とその方向、円
及び楕円の回転方向と楕円率を各電極に印加する交流電
圧の位相関係及び振幅関係により自由に制御出来るので
ある。
方向及びねじり方向を含む面上で、直線とその方向、円
及び楕円の回転方向と楕円率を各電極に印加する交流電
圧の位相関係及び振幅関係により自由に制御出来るので
ある。
従って、上記のような振動を例えば超音波モータに応用
すると１回転体の回転方向や回転速度或は移動体の移動
方向や移動速度は、楕円振動の移動方向振幅や回転速度
を制御することにより容易に制御出来、更に、接触面の
摩擦係数を最大にして摩耗を最小にする振動姿態に制御
することにより、高信頼性のもとて最大のトルクを発生
させることが出来る。
すると１回転体の回転方向や回転速度或は移動体の移動
方向や移動速度は、楕円振動の移動方向振幅や回転速度
を制御することにより容易に制御出来、更に、接触面の
摩擦係数を最大にして摩耗を最小にする振動姿態に制御
することにより、高信頼性のもとて最大のトルクを発生
させることが出来る。
また、リード端子に印加する駆動電圧の相対位相と相対
振幅とを同時に制御すると、軸方向に対して傾斜した軸
を持つ楕円振動が得られ、上記と同様の効果を得られる
。
振幅とを同時に制御すると、軸方向に対して傾斜した軸
を持つ楕円振動が得られ、上記と同様の効果を得られる
。
尚、振動板や出力端部の形状や厚みなどについては、適
宜変更出来ることは勿論であり、また、実施例において
は、軸上中心部に当る円板１２の中央部に中心孔を設け
たが、この円板１２は中実のものであってもよい。
宜変更出来ることは勿論であり、また、実施例において
は、軸上中心部に当る円板１２の中央部に中心孔を設け
たが、この円板１２は中実のものであってもよい。
更に、電歪素子板１４の振動板１１への取付は位置も軸
方向中心部に限られず、振動分布に応じて点在させても
よく、また、実施例においては、すべての振動板に電歪
素子板を装着したが、本発明は必ずしもすべての振動板
に電歪素子板を装着する必要はない。例えば、振動板の
数を４以上の偶数として、一つおきの振動板に電歪素子
板を装着するようにしてもよいし、相隣る振動板の一方
には一側（例えば図の右側）、他方の振動板には他側（
例えば図の左側）に電歪素子板を装着するようにしても
よい。
方向中心部に限られず、振動分布に応じて点在させても
よく、また、実施例においては、すべての振動板に電歪
素子板を装着したが、本発明は必ずしもすべての振動板
に電歪素子板を装着する必要はない。例えば、振動板の
数を４以上の偶数として、一つおきの振動板に電歪素子
板を装着するようにしてもよいし、相隣る振動板の一方
には一側（例えば図の右側）、他方の振動板には他側（
例えば図の左側）に電歪素子板を装着するようにしても
よい。
本発明は上述の通りであって、本発明超音波振動子は、
複数の振動板の端部を円板状に連繋したから、これを回
転型超音波モータとして応用すると、ロータとの接触面
積が大きくなり、単位接触面積当りの駆動トルクが少な
くてよいので、摩耗を少なくすることが出来るし、前記
振動子を本発明駆動方法により駆動すれば、回転体の回
転速度や方向を容易に制御出来るので、極めて有用なも
のとすることが出来る。
複数の振動板の端部を円板状に連繋したから、これを回
転型超音波モータとして応用すると、ロータとの接触面
積が大きくなり、単位接触面積当りの駆動トルクが少な
くてよいので、摩耗を少なくすることが出来るし、前記
振動子を本発明駆動方法により駆動すれば、回転体の回
転速度や方向を容易に制御出来るので、極めて有用なも
のとすることが出来る。
第１図は本発明超音波振動子の一例の斜視図、第２図乃
至第４図は本発明の原理を示すためのものである。 １１・・・振動板、１２．１３・・・円板、１４・・・
電歪素子板。
至第４図は本発明の原理を示すためのものである。 １１・・・振動板、１２．１３・・・円板、１４・・・
電歪素子板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 周方向に均等に放射状に配置された複数の振動板の
軸方向両端部を円板状に一体に連繋し、前記振動板のす
べての両側面または適宜の振動板の側面に、厚み方向に
分極された電歪素子板を装着し、振動板の一側及び他側
に装着されたそれぞれの電歪素子板を並列に接続してリ
ード端子を導出し、振動板から共通リード端子を導出し
て成ることを特徴とする超音波振動子。 ２ 周方向に均等に放射状に配置された複数の振動板の
軸方向両端部を円板状に一体に連繋し、前記振動板のす
べての両側面または適宜の振動板の側面に、厚み方向に
分極された電歪素子板を装着し、振動板の一側及び他側
に装着されたそれぞれの電歪素子板を並列に接続してリ
ード端子を導出し、振動板から共通リード端子を導出し
て成る超音波振動子の、前記リード端子と共通リード端
子との間に、互に位相及び振幅を制御出来る駆動電源を
接続し、リード端子に相対位相または相対振幅若しくは
相対位相と相対振幅の制御された駆動電圧を印加して駆
動することを特徴とする超音波振動子の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293110A JPS62155782A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 超音波モータ用の超音波振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293110A JPS62155782A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 超音波モータ用の超音波振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62155782A true JPS62155782A (ja) | 1987-07-10 |
| JPH041599B2 JPH041599B2 (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=17790556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60293110A Granted JPS62155782A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 超音波モータ用の超音波振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62155782A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5828158A (en) * | 1996-02-29 | 1998-10-27 | Figest Bv | Traveling wave piezoelectric motor |
| US5877579A (en) * | 1993-07-09 | 1999-03-02 | Nanomotion Ltd. | Ceramic motor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4888888A (ja) * | 1972-02-23 | 1973-11-21 |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP60293110A patent/JPS62155782A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4888888A (ja) * | 1972-02-23 | 1973-11-21 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5877579A (en) * | 1993-07-09 | 1999-03-02 | Nanomotion Ltd. | Ceramic motor |
| US6064140A (en) * | 1993-07-09 | 2000-05-16 | Nanomotion Ltd | Ceramic motor |
| US5828158A (en) * | 1996-02-29 | 1998-10-27 | Figest Bv | Traveling wave piezoelectric motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH041599B2 (ja) | 1992-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS62247870A (ja) | 超音波振動子の駆動制御方法 | |
| JPH0117354B2 (ja) | ||
| JPH11252950A (ja) | 圧電駆動要素を有する駆動装置 | |
| US4399386A (en) | Rotative motor using plural arrays of piezoelectric elements | |
| JPS62239875A (ja) | 超音波振動子の駆動制御方法 | |
| JP4119903B2 (ja) | 平板型圧電超音波モーター | |
| JPS62126874A (ja) | 超音波振動子 | |
| US4399385A (en) | Rotative motor using a triangular piezoelectric element | |
| JPS62155782A (ja) | 超音波モータ用の超音波振動子 | |
| US6700305B2 (en) | Actuator using a piezoelectric element | |
| JPS62135279A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS62141980A (ja) | 超音波振動子とその駆動制御方法 | |
| JP3297211B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP3805240B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JPH011486A (ja) | 超音波モータ | |
| JPS62135278A (ja) | 超音波振動子の駆動方法 | |
| JPS60174078A (ja) | 圧電モ−タ | |
| JPH08163879A (ja) | 超音波振動子および超音波モータ | |
| JPH0150196B2 (ja) | ||
| JPH0744856B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JPH05111268A (ja) | 圧電アクチユエータ | |
| JPS63124784A (ja) | 超音波モ−タの駆動制御方法 | |
| JPH01177878A (ja) | 振動波モータ | |
| JPH0251379A (ja) | 超音波モータ | |
| JPS63110973A (ja) | 圧電駆動装置 |