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JPS62247769A - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

Info

Publication number
JPS62247769A
JPS62247769A JP61089418A JP8941886A JPS62247769A JP S62247769 A JPS62247769 A JP S62247769A JP 61089418 A JP61089418 A JP 61089418A JP 8941886 A JP8941886 A JP 8941886A JP S62247769 A JPS62247769 A JP S62247769A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
stator
piezoelectric actuator
laminated piezoelectric
actuator
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
JP61089418A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoki Funakubo
朋樹 舟窪
Hideo Adachi
日出夫 安達
Sumio Kawai
澄夫 川合
Takashi Kodama
児玉 隆司
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical 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 Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP61089418A priority Critical patent/JPS62247769A/en
Publication of JPS62247769A publication Critical patent/JPS62247769A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption by a method wherein a stator and a rotor are held so that they are coupled with or separated from each other, and controlled to have a pressed state or non-pressed state at suitable time by means of a laminated piezoelectric actuator. CONSTITUTION:A stator comprising a piezoelectric element 11 and a vibration plate 12 is fixed within a cylindrical body 10 as stator/rotor holding means by a fixing element 14. A rotor 13 is arranged on the stator so that they are coupled with or separated from each other, and a laminated piezoelectric actuator 16 is installed through a bearing 15. Contact portion between one end surface of the actuator 16 and an upper surface of the bearing 15, and contact portion between other end surface of the actuator 16 and inside of an upper wall of the body 10 are fixed. At AUTO operation state, if voltage is applied to the actuator 16, it is extended and the rotor 13 and the stator are contacted. Also at MANUAL state, the applied voltage is turned off and the pressing force is released. As a result, the changing control can be performed stably and rapidly.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面進行波が励起されたステータにロータを
圧接することにより、ステータに対しロータが回転する
ように構成された超音波モータにに関し、特にステータ
とロータとの圧接手段の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrasonic motor configured so that the rotor rotates with respect to the stator by pressing the rotor against the stator in which surface traveling waves are excited. In particular, the present invention relates to improvements in pressure contact means between a stator and a rotor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、電磁型モータに代わる新しいモータとして超音波
モータが脚光を浴びている。この超音波モータは原理的
に新しいというだけでなく、従来の電磁型モータに比べ
て次のような利点を有している。
Recently, ultrasonic motors have been attracting attention as a new motor to replace electromagnetic motors. This ultrasonic motor is not only new in principle, but also has the following advantages over conventional electromagnetic motors.

■中心軸を必要としない。■Does not require a central axis.

■薄型、軽量である。■Thin and lightweight.

■磁気的影響の授受がない。■There is no exchange of magnetic influence.

■部品構成が単純で、信頼性が高い。■The component structure is simple and highly reliable.

■ギヤなしで低速、高トルクが得られる。■Low speed and high torque can be obtained without gears.

■バックラッシュがなく位置決めが容易である。■There is no backlash and positioning is easy.

■ステータに対してロータが、回転、チャック。■The rotor rotates and chucks against the stator.

浮遊、の三態をとり得る。It can take on three states: floating.

かくして、これらの利点を生かすべく、種々の応用技術
の研究が進められている。
In order to take advantage of these advantages, various applied techniques are being researched.

第8図は代表的な従来型の回転型超音波モータの概略図
である。この超音波モータの原理は、円環状圧電素子1
と一体化した金属製ドーナツ形振動板2に逆圧電効果に
よって進行波を励起し、これによって発生する表面質点
の後方楕円運動軌跡の頂点に接するようにロータ3を抑
圧配置することにより、同ロータ3を矢印Aのように回
転させるというものである。上記進行波の励起法につい
て以下説明する。
FIG. 8 is a schematic diagram of a typical conventional rotary ultrasonic motor. The principle of this ultrasonic motor is that an annular piezoelectric element 1
A traveling wave is excited by the inverse piezoelectric effect in the metal donut-shaped diaphragm 2 integrated with the metal donut-shaped diaphragm 2, and the rotor 3 is suppressed and arranged so as to be in contact with the apex of the backward elliptical trajectory of the surface mass point generated thereby. 3 in the direction of arrow A. The above traveling wave excitation method will be explained below.

第9図は一般的な超音波モータを構成する圧電素子1の
分極状態図を示す図であり、第8図の下方より見た図に
相当する。分極方向が■○■○・・・のように交互に逆
向きになるように、リング状圧電体を分極するか、また
は分割した複数の圧電素子を分極方向が互いに逆向きに
なる様に配置する。
FIG. 9 is a diagram showing a polarization state diagram of the piezoelectric element 1 constituting a general ultrasonic motor, and corresponds to the diagram seen from below in FIG. 8. Polarize the ring-shaped piezoelectric material so that the polarization directions are alternately reversed like ■○■○... or arrange multiple divided piezoelectric elements so that the polarization directions are opposite to each other. do.

この様な配置において、分極方向が互いに逆向きになっ
た隣り合わせの1組を1波長λに対応させる。そして、
180@異なる位置に各々、3/4λ、1/4λ長の未
分極部1a、lbを配し、これらを結んだ中心線に対し
て対称に分極体を01個分づつ配置する。たたし分極の
向きは、円周方向に分極方向が交互に逆向きになる様に
連続的に配置する。
In such an arrangement, one set of adjacent polarization directions opposite to each other corresponds to one wavelength λ. and,
180@ Unpolarized portions 1a and 1b having lengths of 3/4λ and 1/4λ are arranged at different positions, respectively, and polarized bodies are arranged symmetrically with respect to the center line connecting these parts. The polarization directions are continuously arranged so that the polarization directions are alternately opposite in the circumferential direction.

この様な分極配置のうち、3/4λ、1/4λ未分極部
1a、lbを間に挟んだ左半分の振動板に接していない
面を一つの電極でおおい、これを一方の片側共通電極と
し、右半分の振動板に接触していない面を別の電極でお
おい、これを他方の片側共通電極とする。そして、振動
板側の電極は振動板2と導通させ、すべての圧電素子の
アース側電極として共通化している。
Of this polarization arrangement, the left half of the surface that is not in contact with the diaphragm, with the 3/4λ and 1/4λ unpolarized parts 1a and 1b sandwiched between them, is covered with one electrode, and this is connected to one side of the common electrode. The surface of the right half not in contact with the diaphragm is covered with another electrode, and this is used as the common electrode on the other side. The electrode on the diaphragm side is electrically connected to the diaphragm 2, and is shared as a ground-side electrode for all piezoelectric elements.

この様な分極配置、電極配置を有した構成体を駆動する
場合には、二つの片側共通電極とアース側電極との間に
互いにπ/2の位相差を有し、λ。
When driving a structure having such a polarization arrangement and electrode arrangement, there is a phase difference of π/2 between the two common electrodes on one side and the ground side electrode, and λ.

円環の内・外径、厚み、圧電セラミクスと振動板の平均
的弾性定数、密度9等で決定される固有振動数ωを有す
る電気信号を入力する。
An electric signal having a natural frequency ω determined by the inner and outer diameters of the ring, the thickness, the average elastic constant of the piezoelectric ceramic and the diaphragm, the density 9, etc. is input.

今、第10図に示すようにアース側電極を兼ねた振動板
2と圧電素子」二の一方の片側共通電極4との間にAC
電源5から周波数ωの交流電圧を印加すると、振動板2
には屈曲定在波が励起される。
Now, as shown in FIG.
When an AC voltage of frequency ω is applied from the power source 5, the diaphragm 2
A bending standing wave is excited.

上記交流電圧を、第9図における圧電素子1の左側の部
分に対して印加すると、振動板2の中立軸には、 yl  −As  i  n  2yr/λps  i
nωt             ・・・ (1)なる
変位を有する定在波が励起される。また、第9図におけ
る圧電素子1の右側の部分に対して、位相が上記交流電
圧とはπ/2ずれた周波数ωの交流電圧を印加すると、
振動板2の中立軸には、y2−As in2π/λ(p
−λ/4)sin(ωを一π/2)    ・・・(2
)なる変位を有する定在波が励起される。
When the above AC voltage is applied to the left part of the piezoelectric element 1 in FIG.
A standing wave having a displacement of nωt (1) is excited. Furthermore, when an AC voltage with a frequency ω whose phase is shifted by π/2 from the above AC voltage is applied to the right side portion of the piezoelectric element 1 in FIG.
The neutral axis of the diaphragm 2 has y2-As in2π/λ(p
-λ/4) sin (ω is one π/2) ... (2
) is excited.

そこで圧電素子1の右半分および左半分に対して、前記
(1)式および(2)式で示した交流電圧を同時に印加
すると、 V−V1+V2 −As i n (2πp/λ−ωt)・−・(3)な
る変位をもった進行波が得られる。振動板2の表面にも
中立軸と同位相の表面進行波が励起される。このような
板の屈曲進行波においては、第10図に示すように表面
の質点は波の進行方向に−5一 対して、後方楕円運動をすることになる。そこで」−記
振動板2の表面に第8図に示したように、ロータ3をあ
る一定圧で押圧配置すると、振動板2との摩擦力により
波の進行方向とは逆方向にロータ3が回転することにな
る。
Therefore, when the AC voltages shown in equations (1) and (2) above are simultaneously applied to the right and left halves of the piezoelectric element 1, V−V1+V2 −As i n (2πp/λ−ωt)・−・A traveling wave with a displacement of (3) is obtained. A surface traveling wave having the same phase as the neutral axis is also excited on the surface of the diaphragm 2. In such a bending traveling wave of a plate, as shown in FIG. 10, the mass point on the surface moves backward in an elliptical direction -5 in the direction of wave propagation. Therefore, when the rotor 3 is placed on the surface of the diaphragm 2 by pressing it with a certain pressure as shown in FIG. It will rotate.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このような超音波モータをカメラの鏡筒駆動源等として
用いる場合、次のような問題がある。すなわちカメラの
鏡筒駆動源等として用いる場合には、AUTO動作の他
にMANUAL操作にも対応し得るものとなす必要があ
る。しかるに超音波モータは、効率向」−のためにロー
タ3をステータの振動板2に対して抑圧保持しているの
で、MANUAL操作時において単に超音波モータの電
源をオフ操作しただけでは、上記ロータ3の抑圧保持力
が大きな抵抗となって、操作に強い力を必要とする。こ
のような問題に対処する手段として 1)MANUAL操作時には進行波モードから定在波モ
ードに切換え、ロータ3と振動板2との回転方向の相対
運動をなくすと同時に接触摩擦力を低減させる手段 2)MANUAL操作時にはロータとステータとを切り
離す手段 等が考えられる。
When such an ultrasonic motor is used as a lens barrel drive source of a camera, the following problems arise. That is, when used as a lens barrel drive source of a camera, etc., it is necessary to support not only AUTO operation but also MANUAL operation. However, in the ultrasonic motor, the rotor 3 is suppressed and held against the diaphragm 2 of the stator for efficiency reasons, so simply turning off the power to the ultrasonic motor during manual operation will not cause the rotor The suppressing holding force of 3 becomes a large resistance, and strong force is required for operation. As a means to deal with such problems, 1) means 2 which switches from the traveling wave mode to the standing wave mode during MANUAL operation, eliminates the relative movement in the rotational direction between the rotor 3 and the diaphragm 2, and at the same time reduces the contact friction force; ) At the time of MANUAL operation, a means to separate the rotor and stator may be considered.

しかしながら、1)の手段では、MANUAL動作時に
おいてもステータに屈曲波を励起させるための電力を供
給する必要があるので、消費電力が増大し不経済となる
難点がある。また2)の手段では、消費電力が大幅に増
大するおそれはないが、ステータとロータとを一旦切り
離したのち、再度両者を安定かつ迅速に圧接状態となす
ことが困難であるという問題があった。
However, with the method 1), it is necessary to supply power to the stator to excite the bending wave even during the MANUAL operation, so there is a drawback that the power consumption increases and becomes uneconomical. In addition, with the method 2), although there is no risk of a significant increase in power consumption, there is a problem in that after the stator and rotor are once separated, it is difficult to bring them into pressure contact again stably and quickly. .

そこで本発明は、ステータとロータとを安定かつ迅速に
所定圧力での圧接状態または非圧接状態に切換え得、し
かも消費電力をほとんど必要としない、AUTO−MA
NUAL切換え手段を備えた超音波モータを提供するこ
とを目的とする。
Therefore, the present invention provides an AUTO-MA system that can stably and quickly switch the stator and rotor into a pressure-contact state or a non-pressure-contact state at a predetermined pressure, and which requires almost no power consumption.
An object of the present invention is to provide an ultrasonic motor equipped with NUAL switching means.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じた。すなわち、表面進行波が励起さ
れたステータにロータを圧接することにより、ステータ
に対しロータが回転するように構成された超音波モータ
において、保持手段により前記ステータとロータとを接
・離自在に保持する共に、この保持手段により接・離自
在に保持された前記ステータとロータとを、積層型圧電
アクチュエータにより適時圧接φ非圧接状態に制御する
ようにする。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention takes the following measures. That is, in an ultrasonic motor configured so that the rotor rotates relative to the stator by pressing the rotor against the stator in which surface traveling waves are excited, the stator and rotor are held by a holding means so as to be able to come into contact with and separate from the rotor. At the same time, the stator and rotor, which are held by the holding means so as to be able to come into contact with each other and separate from each other, are controlled to be in a press-contact φ or non-press-contact state at appropriate times by a laminated piezoelectric actuator.

なお積層型圧電アクチュエータとしては、押圧用の弾性
部祠を備えたものを用いてもよい。
Note that as the laminated piezoelectric actuator, one provided with an elastic part for pressing may be used.

〔作用〕[Effect]

このような手段を講じたことにより、AUTO動作時に
おいて積層型圧電アクチュエータに電圧を印加すると、
アクチュエータが伸びて、ある一定の圧接力でロータと
ステータとが接触し、AUTO動作に対応し得るものと
なる。また、MANUAL操作時において積層型圧電ア
クチュエータへの印加電圧をOFF (−〇)にすると
、アクチュエータが縮んでロータとステータとの圧接力
が解除され、MANUAL操作に対応し得るものとなる
。かくしてステータとロータとは、積層型圧電アクチュ
エータにより、圧接状態または非圧接状態に安定かつ迅
速に切換え制御されることになる。
By taking such measures, when voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator during AUTO operation,
The actuator extends, and the rotor and stator come into contact with a certain pressure, making it possible to perform AUTO operation. Furthermore, when the voltage applied to the laminated piezoelectric actuator is turned OFF (-0) during MANUAL operation, the actuator contracts and the pressure contact between the rotor and the stator is released, making it possible to respond to MANUAL operation. In this way, the stator and rotor are stably and quickly controlled to be in a pressure contact state or a non-pressure contact state by the laminated piezoelectric actuator.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)(b)は本発明の第1実施例の構成を示す
断面図であり、(a)はAUTO動作時の状態を示し、
(b)はMANUAL操作時の状態を示している。
FIGS. 1(a) and 1(b) are cross-sectional views showing the configuration of the first embodiment of the present invention, and FIG. 1(a) shows the state during AUTO operation,
(b) shows the state during MANUAL operation.

第1図(a)(b)に示すように、ステータ。As shown in FIGS. 1(a) and 1(b), a stator.

ロータ保持手段としての円筒状のボデー10の内部には
、圧電素子11および振動板12からなるステータがね
じ等の固定素子14により固定されている。このステー
ターLには、このステータに対して接・離自在な状態に
ロータ13が配置されている。このロータ13のに面と
ボデー10の上側壁内面との間には、ベアリング15を
介して積層型圧電アクチュエータ16が装着されている
。この積層型圧電アクチュエータ16の一端面とベアリ
ング15の−に面との接合部および積層型圧電アクチュ
エータ16の他端面とボデー10の上側壁内面との接合
部は、接着等の手段により固着されている。
A stator consisting of a piezoelectric element 11 and a diaphragm 12 is fixed inside a cylindrical body 10 serving as a rotor holding means by a fixing element 14 such as a screw. A rotor 13 is disposed on the stator L so as to be able to come into contact with and separate from the stator. A laminated piezoelectric actuator 16 is mounted between the surface of the rotor 13 and the inner surface of the upper wall of the body 10 via a bearing 15. The joint between one end surface of the multilayer piezoelectric actuator 16 and the negative surface of the bearing 15 and the joint between the other end surface of the multilayer piezoelectric actuator 16 and the inner surface of the upper wall of the body 10 are fixed by adhesive or other means. There is.

第2図はベアリング15と積層型圧電アクチュエータ1
6との配置関係を示す図である。この第2図から明らか
なように、積層型圧電アクチュエータ16はベアリング
15のベアリング球15a。
Figure 2 shows the bearing 15 and the laminated piezoelectric actuator 1.
6 is a diagram showing the arrangement relationship with 6. FIG. As is clear from FIG. 2, the laminated piezoelectric actuator 16 has a bearing ball 15a of the bearing 15.

15b、15cの中間位置に配置されている。It is arranged at an intermediate position between 15b and 15c.

このように構成された本実施例の超音波モータにおいて
は、AUTO動作時において積層型圧電アクチュエータ
16に電圧を印加すると、第1図(a)に示すようにア
クチュエータが伸び、ロータ13とステータにおける振
動板12との間に圧接力が加わる。この状態においてス
テータの圧電素子11にモータ駆動電圧を印加すると、
振動板12に屈曲進行波が励起され、ロータ13が回転
する。かくしてAUTO動作に対応し得るものとなる。
In the ultrasonic motor of this embodiment configured as described above, when voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator 16 during AUTO operation, the actuator extends as shown in FIG. Pressure force is applied between the diaphragm 12 and the diaphragm 12 . When a motor drive voltage is applied to the piezoelectric element 11 of the stator in this state,
A bending traveling wave is excited in the diaphragm 12, and the rotor 13 rotates. In this way, it becomes possible to support AUTO operation.

またMANUAL操作時において積層型圧電アクチュエ
ータ16への印加電圧をOFFにすると、第1図(b)
に示すようにアクチュエータが縮み、ロータ13とステ
ータにおける振動板12との間の圧接力が除去される。
Furthermore, when the voltage applied to the laminated piezoelectric actuator 16 is turned off during MANUAL operation, as shown in FIG.
As shown in , the actuator is retracted, and the pressure force between the rotor 13 and the diaphragm 12 in the stator is removed.

その結果、ベアリング15とロータ13との間に若干の
間隙Gが生じ、ロータ13と振動板12との間の摩擦抵
抗が小さい状態となる。この状態においてロータを手動
操作にて回転させれば、ロータ13は小さい力で容易に
回転する。かくしてMANUAL操作に対応し得るもの
となる。
As a result, a slight gap G is generated between the bearing 15 and the rotor 13, and the frictional resistance between the rotor 13 and the diaphragm 12 is reduced. If the rotor is manually rotated in this state, the rotor 13 will easily rotate with a small force. In this way, it becomes possible to correspond to MANUAL operation.

第3図は代表的な積層型圧電アクチュエータの変位一応
力の関係を示す図である。この第3図から明らかなよう
に、積層型圧電アクチュエータは、変位量は比較的小さ
いが、大きな応力を発生し得る。また積層型圧電アクチ
ュエータは、高速応答性にすぐれている。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between displacement and stress in a typical laminated piezoelectric actuator. As is clear from FIG. 3, the laminated piezoelectric actuator has a relatively small amount of displacement, but can generate a large stress. Furthermore, the laminated piezoelectric actuator has excellent high-speed response.

したかって、本実施例における積層型圧電アクチュエー
タ16として、第3図に示す特性を有するものを使用し
、MANUAL操作時での間隙Gを5 p+に設定して
おけば、200Vの電圧印加時において最大2.5X1
07 (N/m2)の応力で口〜夕13をステータの振
動板12に対して圧接させることができる。また積層型
圧電アクチュエータのレスポンス時間は1m5ec以下
であるから、高速度で応答し得るものとなる。
Therefore, if the laminated piezoelectric actuator 16 in this embodiment has the characteristics shown in FIG. 3 and the gap G during MANUAL operation is set to 5p+, then when a voltage of 200V is applied, Maximum 2.5X1
The mouth 13 can be brought into pressure contact with the diaphragm 12 of the stator with a stress of 0.07 (N/m2). Furthermore, since the response time of the laminated piezoelectric actuator is 1 m5ec or less, it can respond at high speed.

このように本実施例においては、ロータ13と振動板1
2との圧接・非圧接を積層型圧電アクチュエータ16に
より行なうようにしているので、AUTO−MANUA
Lの切換えを迅速かつ安定に行なえる。さらに積層型圧
電アクチュエータ16には、直流電圧を印加して伸び縮
みさせるので、ON時、OFF時において極めて僅かな
消費電力を必要とするだけであり、例えば電池を電源と
して用いる場合、その電池容量が小さくてすみ、経済的
である。
In this way, in this embodiment, the rotor 13 and the diaphragm 1
Since pressure contact and non-pressure contact with 2 are performed by the laminated piezoelectric actuator 16, the AUTO-MANUA
L can be switched quickly and stably. Furthermore, since the laminated piezoelectric actuator 16 expands and contracts by applying a DC voltage, it requires very little power consumption when turned on and off.For example, when using a battery as a power source, the battery capacity It can be small and economical.

第4図(a)(b)は第1図(a)(b)l;:対応さ
せて示した本発明の第2実施例の構成を示す断面図であ
る。本実施例が第1実施例と異なる点は、ステータの振
動板12に凹部12aを設け、この凹部12aに固定素
子14の先端を遊挿して、ステータ全体が上下に移動可
能な如く保持すると共に、ステータの圧電素子11とボ
デー10の底壁内面との間に積層型圧電アクチュエータ
16を装着した点である。なおステータはある程度の上
下動のみ可能で、回転運動は阻止されるようになってい
る。
FIGS. 4(a) and 4(b) are cross-sectional views showing the structure of a second embodiment of the present invention shown in correspondence with FIGS. 1(a), (b) and 1. This embodiment differs from the first embodiment in that a recess 12a is provided in the diaphragm 12 of the stator, and the tip of the fixing element 14 is loosely inserted into this recess 12a, and the entire stator is held so as to be movable up and down. , a laminated piezoelectric actuator 16 is installed between the piezoelectric element 11 of the stator and the inner surface of the bottom wall of the body 10. Note that the stator can only move up and down to a certain extent and is prevented from rotating.

本実施例においては、AUTO動作時において積層型圧
電アクチュエータ16に電圧を印加すると、第4図(a
)に示すようにステータが押し上げられて振動板12と
口〜夕13との間に圧接力が加わる。またMANUAL
操作時において上記電圧をOFFにすると、第4図(b
)に示すようにステータが引き下げられて振動板12と
ロータ13との間の圧接力が除去される。本実施例にお
いても第1実施例と同様の作用効果を奏する。
In this embodiment, when a voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator 16 during AUTO operation, as shown in FIG.
), the stator is pushed up and pressure is applied between the diaphragm 12 and the opening 13. Also MANUAL
When the above voltage is turned off during operation, the voltage shown in Fig. 4 (b
), the stator is pulled down and the pressure between the diaphragm 12 and the rotor 13 is removed. This embodiment also provides the same effects as the first embodiment.

第5図(a)(b)は本発明の第3実施例の構成を示す
断面図である。本実施例が第1実施例と異なる点は、積
層型圧電アクチュエータ16に押圧用弾性部材としての
コイルスプリング17を圧縮状態で装着した点である。
FIGS. 5(a) and 5(b) are sectional views showing the structure of a third embodiment of the present invention. This embodiment differs from the first embodiment in that a coil spring 17 as a pressing elastic member is attached to the laminated piezoelectric actuator 16 in a compressed state.

 13一 本実施例においては、AUTO動作時において積層型圧
電アクチュエータ16に電圧を印加すると、第5図(a
)に示すようにアクチュエータが伸び、これに伴って圧
縮状態のコイルスプリング17が伸長し、その伸長力に
よってベアリング15が押圧され、ロータ13と振動板
12との間に圧接力が加わる。またMANUAL操作時
において上記電圧をOFFにすると、第5図(b)に示
すようにアクチュエータが縮み、これに伴って伸長状態
のコイルスプリング17が圧縮され、ベアリング15へ
の押圧力が解除され、ロータ13と振動板12との間の
圧接力が除去される。なお本実施例においては押圧力が
コイルスプリング17によって得られるので、積層型圧
電アクチュエータ16としては制御力のみ発揮すればよ
く、小型なものでよい。上記以外は第1実施例と同様の
作用効果を奏する。
131 In this embodiment, when a voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator 16 during AUTO operation, as shown in FIG.
), the actuator expands, and the compressed coil spring 17 expands accordingly, the expansion force presses the bearing 15, and press force is applied between the rotor 13 and the diaphragm 12. Furthermore, when the voltage is turned off during MANUAL operation, the actuator contracts as shown in FIG. The pressure force between the rotor 13 and the diaphragm 12 is removed. In this embodiment, since the pressing force is obtained by the coil spring 17, the laminated piezoelectric actuator 16 only needs to exert control force, and may be small. Other than the above, the same effects as in the first embodiment are achieved.

第6図(a)(b)は本発明の第4実施例の構成を示す
図である。本実施例が第3実施例と異なる点は、積層型
圧電アクチュエータ16およびスプリングコイル17を
ステータの下側に配置した点であり、第2実施例と第1
実施例との差異に近似している。ただし本実施例の場合
、圧電素子11の下面に抑圧板18を介在させている。
FIGS. 6(a) and 6(b) are diagrams showing the configuration of a fourth embodiment of the present invention. This embodiment differs from the third embodiment in that the laminated piezoelectric actuator 16 and the spring coil 17 are arranged below the stator.
This is similar to the difference from the example. However, in the case of this embodiment, a suppression plate 18 is interposed on the lower surface of the piezoelectric element 11.

本実施例においては、ステータ全体を上下に移動させて
ロータ13と振動板12とを圧接または非圧接状態とな
す点は第2実施例と同様であり、コイルスプリング17
による作用は第3実施例と同様である。上記以外は第1
実施例と同様の作用効果を奏する。
This embodiment is similar to the second embodiment in that the entire stator is moved up and down to bring the rotor 13 and the diaphragm 12 into pressure contact or non-pressure contact, and the coil spring 17
The effect is similar to that of the third embodiment. Other than the above, 1st
The same effects as in the embodiment are achieved.

第7図(a)(b)は本発明の第5実施例の構成を示す
断面図である。本実施例が第1実施例と異なる点は、ロ
ータ13の軸頂部にフランジ13aを設け、このフラン
ジ13aとボデー10の上側壁外面にベアリング19を
介してロータ引上げ用のコイルスプリング20を介在さ
せた点である。
FIGS. 7(a) and 7(b) are sectional views showing the structure of a fifth embodiment of the present invention. This embodiment differs from the first embodiment in that a flange 13a is provided at the top of the shaft of the rotor 13, and a coil spring 20 for lifting the rotor is interposed between the flange 13a and the outer surface of the upper wall of the body 10 via a bearing 19. This is the point.

本実施例においては、MANUAL操作時において積層
型圧電アクチュエータ16に対する印加電圧をOFFに
すると、ロータ引上げ用のコイルスプリング20により
ロータ13が上方向へ引上げられるので、間隙Gがロー
タ13と振動板12との間に確実に生じる。この結果、
ロータ13の自重が相当大きくとも振動板12との間に
は何ら押圧力か働かないものとなる。したがって、MA
NUAL操作が一層容易となる上、たとえMANUAL
操作を長時間に亙って行なったとしても、ロータ13と
振動板12との接触面に摩耗か生じるおそれはなく、特
性の劣化を防止できる。
In this embodiment, when the voltage applied to the laminated piezoelectric actuator 16 is turned off during MANUAL operation, the rotor 13 is pulled upward by the coil spring 20 for lifting the rotor, so that the gap G between the rotor 13 and the diaphragm 16 is It definitely occurs between. As a result,
Even if the weight of the rotor 13 is considerably large, no pressing force will act between it and the diaphragm 12. Therefore, M.A.
In addition to making NUAL operations easier, even MANUAL
Even if the operation is performed for a long time, there is no risk of wear on the contact surface between the rotor 13 and the diaphragm 12, and deterioration of characteristics can be prevented.

上記以外は第1実施例と同様の作用効果を奏する。Other than the above, the same effects as in the first embodiment are achieved.

なお本発明は前記各実施例に限定されるものではない。Note that the present invention is not limited to the above embodiments.

例えば第7図(a)(b)に示したロータ引」二げ手段
を、第2.第3.第4実施例にそれぞれ適用してもよく
、その場合、第5実施例と同様の効果が期待できる。こ
のほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可
能であるのは勿論である。
For example, the rotor pulling means shown in FIGS. Third. It may be applied to each of the fourth embodiments, and in that case, the same effects as those of the fifth embodiment can be expected. It goes without saying that various other modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ステータとロータとを接・離自在に保
持する共に、このステータとロータとを、積層型圧電ア
クチュエータにより適時圧接・非圧接状態に制御するよ
うにしたので、ステータとロータとを安定かつ迅速に所
定圧力での圧接状態または非圧接状態に切換え得、しか
も消費電力をほとんど必要としない、AUTO−MAN
UAL切換え手段を備えた超音波モータを提供できる。
According to the present invention, the stator and rotor are held in contact with and separated from each other, and the stator and rotor are controlled to be in pressure contact or non-pressure contact state at appropriate times by the laminated piezoelectric actuator. AUTO-MAN that can stably and quickly switch the pressure contact state or non-pressure contact state at a predetermined pressure, and requires almost no power consumption.
An ultrasonic motor equipped with UAL switching means can be provided.

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

第1図(a)(b)は本発明の第1実施例の構成を示す
断面図で、同図(a)はAUTO動作時動作態を示す図
、同図(b)はMANUAL操作時の状態を示す図であ
る。第2図は同実施例のベアリング15と積層型圧電ア
クチュエータ16との配置関係を示す図、第3図は代表
的な積層型圧電アクチュエータの変位一応力の関係を示
す図である。第4図(a)(b)は第1図(a)(b)
に対応させて示した本発明の第2実施例の構成を示す断
面図、第5図(a)(b)は第1図(a)(b)に対応
させて示した本発明の第3実施例の構成を示す断面図、
第6図(a)(b)は第1図(a)(b)に対応させて
示した本発明の第4実施例の構成を示す断面図、第7図
(a)(b)は第1図(a)(b)に対応させて示した
本発明の第5実施例の構成を示す断面図である。第8図
〜第10図は従来技術を示す図で、第8図は代表的な従
来型の回転型超音波モータの概略図、第9図は一般的な
超音波モータを構成する圧電素子の分極状態図を示す図
、第10図は回転原理を示す図である。 11・・・圧電素子、12・・・振動板、13・・・ロ
ータ、14・・・固定素子、15・・・ベアリング、1
6・・・積層型圧電アクチュエータ、17・・・コイル
スプリング、18・・・押圧板、19・・・ベアリング
、20・・・ロータ引上げ用コイルスプリング。 出願人代理人 弁理士 坪井 淳 l−L′uJ      口  ≧ (LL+r/)  7J’yk ♀゛ 手続補正書 昭和、 干2617日 特許庁長官  小 川 邦 夫 殿 1、事件の表示 特願昭61−08941.8号 2、発明の名称 超音波モータ 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 (037)オリンパス光学工業株式会社4、代理人 東京都千代田区霞が関3丁目7番2号 UBEビル7、
補正の内容 (1)図面のうち、第1図(a)(b)、第4図(a)
(b)、第5図(a)(b)、第6図(a)(b)、第
7図(a)(b)、第9図、を別紙のとおり補正する。 (2)明細書第2ページ第19行の「回転型超音波モー
タ」を「円環型超音波モータ」と訂正する。 (3)明細書第5ページ第2行の「には、」の次に「振
幅をA、中立軸にそった円周方向の位置をpとして」な
る字句を加入する。 (4)明細書第8ページ第6行の「持する共に」を「持
すると共に」と訂正する。 (a) 第1 (b) 図
FIGS. 1(a) and 1(b) are cross-sectional views showing the configuration of the first embodiment of the present invention. FIG. 1(a) is a diagram showing the operating state during AUTO operation, and FIG. It is a figure showing a state. FIG. 2 is a diagram showing the arrangement relationship between the bearing 15 and the laminated piezoelectric actuator 16 of the same embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between displacement and stress of a typical laminated piezoelectric actuator. Figures 4(a) and (b) are similar to Figures 1(a) and (b).
5(a) and 5(b) are cross-sectional views showing the configuration of the second embodiment of the present invention shown in correspondence with FIGS. 1(a) and (b). A sectional view showing the configuration of an example,
6(a) and 6(b) are cross-sectional views showing the configuration of a fourth embodiment of the present invention corresponding to FIGS. 1(a) and (b), and FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a fifth embodiment of the present invention corresponding to FIGS. 1(a) and 1(b). Figures 8 to 10 are diagrams showing the prior art. Figure 8 is a schematic diagram of a typical conventional rotary ultrasonic motor, and Figure 9 is a diagram of a piezoelectric element constituting a general ultrasonic motor. A diagram showing a polarization state diagram, and FIG. 10 is a diagram showing the rotation principle. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Piezoelectric element, 12... Vibration plate, 13... Rotor, 14... Fixed element, 15... Bearing, 1
6... Laminated piezoelectric actuator, 17... Coil spring, 18... Pressing plate, 19... Bearing, 20... Coil spring for pulling up the rotor. Applicant's representative Patent attorney Atsushi Tsuboi l-L'uJ Mouth ≧ (LL+r/) 7J'yk ♀゛Procedural amendments Showa, 2617 June Kunio Ogawa, Commissioner of the Patent Office 1, Case indication patent application 1988- 08941.8 No. 2, Name of the invention Ultrasonic motor 3, Relationship with the person making the amendment Patent applicant (037) Olympus Optical Industry Co., Ltd. 4, Agent UBE Building, 3-7-2 Kasumigaseki, Chiyoda-ku, Tokyo 7,
Contents of amendment (1) Among the drawings, Figure 1 (a) (b) and Figure 4 (a)
(b), Figures 5 (a) and (b), Figures 6 (a) and (b), Figures 7 (a) and (b), and Figure 9 are corrected as shown in the attached sheet. (2) "Rotary ultrasonic motor" in line 19 of page 2 of the specification is corrected to "annular ultrasonic motor." (3) In the second line of page 5 of the specification, after "to," add the phrase "assuming the amplitude as A and the position in the circumferential direction along the neutral axis as p". (4) In the 6th line of page 8 of the specification, ``to have together'' has been corrected to ``to have together''. (a) 1st (b) Figure

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 表面進行波が励起されたステータにロータを圧
接することにより、ステータに対しロータが回転するよ
うに構成された超音波モータにおいて、前記ステータと
ロータとを接・離自在に保持する保持手段と、この保持
手段により接・離自在に保持された前記ステータとロー
タとを圧接・非圧接状態に制御する積層型圧電アクチュ
エータとを備えたことを特徴とする超音波モータ。
(1) In an ultrasonic motor configured so that the rotor rotates relative to the stator by pressing the rotor against the stator in which surface traveling waves are excited, holding that holds the stator and rotor so that they can come into contact with and separate from each other. and a laminated piezoelectric actuator for controlling the stator and rotor, which are held by the holding means so as to be in contact with and separate from each other, into a pressure contact state or a non-pressure contact state.
(2) 積層型圧電アクチュエータは、押圧用の弾性部
材を備えたものであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の超音波モータ。
(2) The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the laminated piezoelectric actuator includes an elastic member for pressing.
JP61089418A 1986-04-18 1986-04-18 Ultrasonic motor Pending JPS62247769A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS641486A (en) * 1987-03-24 1989-01-05 Ngk Spark Plug Co Ltd Supersonic motor
JPH01133579A (en) * 1987-11-18 1989-05-25 Kyocera Corp Oscillatory wave motor
JPH03113996U (en) * 1990-03-09 1991-11-21
JP2006280150A (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Nsk Ltd Driving device with ultrasonic motor

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