JPH04178180A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH04178180A JPH04178180A JP2305517A JP30551790A JPH04178180A JP H04178180 A JPH04178180 A JP H04178180A JP 2305517 A JP2305517 A JP 2305517A JP 30551790 A JP30551790 A JP 30551790A JP H04178180 A JPH04178180 A JP H04178180A
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Links
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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]
この発明は、超音波モータ、詳しくは超音波振動により
移動部材に駆動力を発生させる超音波モータに関するも
のである。
移動部材に駆動力を発生させる超音波モータに関するも
のである。
[従来の技術]
屈曲振動子と縦振動子とを組み合わせた駆動部を有する
超音波モータは、既に提案されている。
超音波モータは、既に提案されている。
この超音波モータは、弾性体に圧電素子や電歪素子等の
電気−機械変換素子を貼設してなる屈曲振動子と、該屈
曲振動子の節線上に設けられた縦振動子と、この縦振動
その先端面に圧接される被駆動部材とを具備し、屈曲振
動子の屈曲振動と縦振動子の伸縮により被駆動部材を移
動させるようにしたものである。
電気−機械変換素子を貼設してなる屈曲振動子と、該屈
曲振動子の節線上に設けられた縦振動子と、この縦振動
その先端面に圧接される被駆動部材とを具備し、屈曲振
動子の屈曲振動と縦振動子の伸縮により被駆動部材を移
動させるようにしたものである。
また、振動子の水平面と垂直面に圧電素子を貼設して超
音波振動を発生させ、この超音波振動を駆動力に利用し
たものとしては、実開平1−101192号公報に開示
されている圧電駆動装置がある。
音波振動を発生させ、この超音波振動を駆動力に利用し
たものとしては、実開平1−101192号公報に開示
されている圧電駆動装置がある。
この圧電駆動装置は、振動部が角棒状の振動子の水平側
面および垂直側面の一方に第1の圧電素子を、他方に第
2の圧電素子をそれぞれ設けると共に、上記第1の圧電
素子に高周波電圧を印加して共振振動を発生させ、かつ
この高周波電圧に同期して90°位相のずれたパルス電
圧を上記第2の圧電素子に印加し、第2の圧電素子の最
大振幅点が円運動または楕円運動をなすようにする電源
装置を設け、そして上記最大振幅点と接する接触子を配
設することにより、上記接触子または振動子が駆動され
るようにしたものである。
面および垂直側面の一方に第1の圧電素子を、他方に第
2の圧電素子をそれぞれ設けると共に、上記第1の圧電
素子に高周波電圧を印加して共振振動を発生させ、かつ
この高周波電圧に同期して90°位相のずれたパルス電
圧を上記第2の圧電素子に印加し、第2の圧電素子の最
大振幅点が円運動または楕円運動をなすようにする電源
装置を設け、そして上記最大振幅点と接する接触子を配
設することにより、上記接触子または振動子が駆動され
るようにしたものである。
また、この公報中には、屈曲振動子の屈曲振動の振幅方
向と垂直方向で、該屈曲振動子の中央に積層圧電素子を
設ける技術手段も開示されている。
向と垂直方向で、該屈曲振動子の中央に積層圧電素子を
設ける技術手段も開示されている。
[発明が解決しようとする課題]
ところで、前記超音波モータのように屈曲振動の振動方
向に縦振動子を配置した構成や、上記実開平1−101
192号公報に開示されている圧電駆動装置のように屈
曲振動方向と直交する方向に縦振動子を配置している構
成では、振動子の屈曲振幅と平行方向か垂直方向のどち
らか一方の直線移動しかできないという不具合があり、
また、曲げモーメントが最大になる所に積層振動子が固
着されているため、屈曲振動子の屈曲力が妨げられ駆動
力が弱くなったり、更に、被駆動部材である走行体と駆
動部の積層先端との振動変位が弾性体の屈曲の変位だけ
なので、十分な変位量がとれず、積層先端での被駆動部
材である走行体を蹴る力が弱くなり、従って駆動力も弱
くなるという欠点を有していた。
向に縦振動子を配置した構成や、上記実開平1−101
192号公報に開示されている圧電駆動装置のように屈
曲振動方向と直交する方向に縦振動子を配置している構
成では、振動子の屈曲振幅と平行方向か垂直方向のどち
らか一方の直線移動しかできないという不具合があり、
また、曲げモーメントが最大になる所に積層振動子が固
着されているため、屈曲振動子の屈曲力が妨げられ駆動
力が弱くなったり、更に、被駆動部材である走行体と駆
動部の積層先端との振動変位が弾性体の屈曲の変位だけ
なので、十分な変位量がとれず、積層先端での被駆動部
材である走行体を蹴る力が弱くなり、従って駆動力も弱
くなるという欠点を有していた。
本発明の目的は、上記従来の超音波モータや圧電駆動装
置における不具合を除去し、直線運動ばかりでなく回転
運動も容易にできて高駆動力が得られる、屈曲振動子と
縦振動子とを組み合わせた駆動部を有する超音波モータ
を提供するにある。
置における不具合を除去し、直線運動ばかりでなく回転
運動も容易にできて高駆動力が得られる、屈曲振動子と
縦振動子とを組み合わせた駆動部を有する超音波モータ
を提供するにある。
[課題を解決するための手段及び作用]本発明による超
音波モータは、弾性体と、該弾性体に固定される電気−
機械変換素子とからなり、該電気−機械変換素子に交流
電圧を印加することにより、上記弾性体上に定在波型の
屈曲振動を発生する屈曲振動子と、上記弾性体の表面で
、上記屈曲振動の節線上より外れた位置に設けられてお
り、上記屈曲振動により該節線を中心として揺動され、
交流電圧を印加されることにより上記屈曲振動の振幅方
向に対して垂直な方向に伸縮する少なくとも2つの縦振
動子と、上記縦振動子の先端面に圧接される被駆動部材
と、を具備しており、上記屈曲振動に同期して上記縦振
動子を伸縮させることにより、上記被駆動部材を上記屈
曲振動子および縦振動子に対して相対移動させることを
特徴とする。
音波モータは、弾性体と、該弾性体に固定される電気−
機械変換素子とからなり、該電気−機械変換素子に交流
電圧を印加することにより、上記弾性体上に定在波型の
屈曲振動を発生する屈曲振動子と、上記弾性体の表面で
、上記屈曲振動の節線上より外れた位置に設けられてお
り、上記屈曲振動により該節線を中心として揺動され、
交流電圧を印加されることにより上記屈曲振動の振幅方
向に対して垂直な方向に伸縮する少なくとも2つの縦振
動子と、上記縦振動子の先端面に圧接される被駆動部材
と、を具備しており、上記屈曲振動に同期して上記縦振
動子を伸縮させることにより、上記被駆動部材を上記屈
曲振動子および縦振動子に対して相対移動させることを
特徴とする。
[実施例]
以下、図示の実施例により本発明を説明する。
先ず1、本発明の詳細な説明するに先立ち、本発明の基
本原理を述べた後、第2.3.4図を用いて屈曲振動子
と縦振動子等からなる駆動体の構造、動作、振動姿態等
をそれぞれれ説明する。
本原理を述べた後、第2.3.4図を用いて屈曲振動子
と縦振動子等からなる駆動体の構造、動作、振動姿態等
をそれぞれれ説明する。
本発明の超音波モータの基本原理を説明すると、板状も
しくは棒状の弾性体と一体となっていて、該弾性体に超
音波振動を起こさせる圧電素子、電歪素子等からなる電
気−機械変換素子に交流電圧を印加することにより定在
波型の屈曲振動を起こす屈曲振動子と、上記弾性体の屈
曲振動の振幅方向と垂直方向の面で上記屈曲振動の節以
外の位置に設けられ屈曲振動子の振幅方向と垂直方向に
伸縮する少なくとも2つの縦振動子とからなる駆動体と
、上記縦振動子の先端面に圧接される被駆動部材とを具
備しており、上記屈曲振動に同期して上記縦振動子を伸
縮させることにより、上記駆動体と被駆動部材とを相対
移動させることを特徴とするものであって、屈曲振動子
の節以外に設けられた縦振動子を同時に駆動させること
によって直線運動を行わせ、また上記両端の縦振動子を
別々に駆動させることにより時計方向または反時計方向
の回転駆動を行わせる。このため、2次元的な自由度の
高い駆動を行うことができる。
しくは棒状の弾性体と一体となっていて、該弾性体に超
音波振動を起こさせる圧電素子、電歪素子等からなる電
気−機械変換素子に交流電圧を印加することにより定在
波型の屈曲振動を起こす屈曲振動子と、上記弾性体の屈
曲振動の振幅方向と垂直方向の面で上記屈曲振動の節以
外の位置に設けられ屈曲振動子の振幅方向と垂直方向に
伸縮する少なくとも2つの縦振動子とからなる駆動体と
、上記縦振動子の先端面に圧接される被駆動部材とを具
備しており、上記屈曲振動に同期して上記縦振動子を伸
縮させることにより、上記駆動体と被駆動部材とを相対
移動させることを特徴とするものであって、屈曲振動子
の節以外に設けられた縦振動子を同時に駆動させること
によって直線運動を行わせ、また上記両端の縦振動子を
別々に駆動させることにより時計方向または反時計方向
の回転駆動を行わせる。このため、2次元的な自由度の
高い駆動を行うことができる。
次に、本発明の超音波モータに使用される駆動体の構造
、動作、振動姿態を説明する。
、動作、振動姿態を説明する。
第3図および第4図は、圧電素子6を含む屈曲振動子1
と第1.第2の縦振動子3,4とからなる駆動体2の斜
視図と振動状態を示す作用図である。図において、屈曲
振動子1を屈曲振動させても変位のない点が節N、N′
である。また、図中の矢印は分極方向を示している。
と第1.第2の縦振動子3,4とからなる駆動体2の斜
視図と振動状態を示す作用図である。図において、屈曲
振動子1を屈曲振動させても変位のない点が節N、N′
である。また、図中の矢印は分極方向を示している。
屈曲振動子1は板状弾性体7とその屈曲方向面に板厚方
向に分極された圧電素子6が接着されて構成され、また
、屈曲振動子1の両端に、分極方向が互いに向き合うよ
うに8層された第1の縦振動子3、第2の縦振動子4が
屈曲振動子の屈曲振動の振幅方向と垂直な面より突出さ
れて配置されている。
向に分極された圧電素子6が接着されて構成され、また
、屈曲振動子1の両端に、分極方向が互いに向き合うよ
うに8層された第1の縦振動子3、第2の縦振動子4が
屈曲振動子の屈曲振動の振幅方向と垂直な面より突出さ
れて配置されている。
このような構造において、屈曲振動子1が屈曲振動をす
ると、第4図に示すように屈曲振動子の振動形態は、屈
曲振動をしても振幅のないsN。
ると、第4図に示すように屈曲振動子の振動形態は、屈
曲振動をしても振幅のないsN。
N′を中心とした回転往復運動をする。そこで第1、第
2の縦振動子3,4はそれぞれ節N、N′を中心とする
回転方向が異なる回転往復運動、即ち揺動することにな
る。また、この縦振動子3゜4の先端に、板状の被駆動
部材5(第3図参照)が圧接されている。そして、回転
往復運動のうち、往動作あるいは復動作を、同時または
別々に被駆動部材5に作用させるように縦振動子3.4
を駆動し、被駆動部材5と駆動体2を相対的に直線移動
させたり、回転移動させることができるようになってい
る。
2の縦振動子3,4はそれぞれ節N、N′を中心とする
回転方向が異なる回転往復運動、即ち揺動することにな
る。また、この縦振動子3゜4の先端に、板状の被駆動
部材5(第3図参照)が圧接されている。そして、回転
往復運動のうち、往動作あるいは復動作を、同時または
別々に被駆動部材5に作用させるように縦振動子3.4
を駆動し、被駆動部材5と駆動体2を相対的に直線移動
させたり、回転移動させることができるようになってい
る。
次に、圧電素子6および縦振動子3.4の分極方向と積
層方向並びに電圧印加時の挙動を第5図によって説明す
る。また図中、符号O1■は方向を表わし、矢印は分極
方向を示している。
層方向並びに電圧印加時の挙動を第5図によって説明す
る。また図中、符号O1■は方向を表わし、矢印は分極
方向を示している。
第5図において、圧電素子6の右側の電極に印加される
交流電圧E1が正なら屈曲振動子1は、S方向に凸状に
屈曲し、負ならS方向に凸状に屈曲する。
交流電圧E1が正なら屈曲振動子1は、S方向に凸状に
屈曲し、負ならS方向に凸状に屈曲する。
また、縦振動子3.4へ印加される交流電圧E2、E3
が正なら縦振動子3.4はともに伸張した状態になり、
また縦振動子3,4へ印加される交流電圧E2 、E3
が負なら縦振動子3.4はともに収縮した状態になる。
が正なら縦振動子3.4はともに伸張した状態になり、
また縦振動子3,4へ印加される交流電圧E2 、E3
が負なら縦振動子3.4はともに収縮した状態になる。
次に、第4,5図を用いて屈曲振動子1と縦振動子3,
4の駆動による動作の説明をする。ここで0.■、■、
■は方向を表わす。
4の駆動による動作の説明をする。ここで0.■、■、
■は方向を表わす。
第5図において、屈曲振動子lへの入力交流電圧をEl
、縦振動子3への入力交流電圧をE2、縦振動子4への
入力交流電圧をE3とする。屈曲振動子1への入力交流
電圧E1と縦振動子3への入力交流電圧E2の位相を9
0°シフトシ、縦振動子3への入力交流電圧E2と縦振
動子4への入力交流電圧E3とを同位相の交流電圧で駆
動すると、一方の縦振動子3が伸張して被駆動部材5(
第3図参照)に圧接、他方の縦振動子4も伸張して被駆
動部材5に圧接するのに同期して、一方の縦振動子3が
配置された屈曲振動子1の節NのQ側の位置では、この
節Nを中心とした微小な反時計方向の回転が生じるので
、一方の縦振動子3の先端Pでは微小な反時計方向の回
転P−P’が生じ、一方の縦振動子3は被駆動部材5を
■から0へ蹴るように作用する。従って被駆動部材5が
固定されている場合には、駆動体2のO1!が■側へ移
動する。このとき、他方の縦振動子4が配置された屈曲
振動子1の節N′の0側の位置では、この節N′を中心
とした微小な時計方向の回転が生じるので、他方の縦振
動子4の先端Mでは微小な時計方向の回転M→゛M′が
生じ、他方の縦振動子4は被駆動部材5(第3図参照)
を■側がらO側へ蹴るように作用する。よって、被駆動
部材5が固定されている場合には駆動体2のR側がΦ側
へ移動する。
、縦振動子3への入力交流電圧をE2、縦振動子4への
入力交流電圧をE3とする。屈曲振動子1への入力交流
電圧E1と縦振動子3への入力交流電圧E2の位相を9
0°シフトシ、縦振動子3への入力交流電圧E2と縦振
動子4への入力交流電圧E3とを同位相の交流電圧で駆
動すると、一方の縦振動子3が伸張して被駆動部材5(
第3図参照)に圧接、他方の縦振動子4も伸張して被駆
動部材5に圧接するのに同期して、一方の縦振動子3が
配置された屈曲振動子1の節NのQ側の位置では、この
節Nを中心とした微小な反時計方向の回転が生じるので
、一方の縦振動子3の先端Pでは微小な反時計方向の回
転P−P’が生じ、一方の縦振動子3は被駆動部材5を
■から0へ蹴るように作用する。従って被駆動部材5が
固定されている場合には、駆動体2のO1!が■側へ移
動する。このとき、他方の縦振動子4が配置された屈曲
振動子1の節N′の0側の位置では、この節N′を中心
とした微小な時計方向の回転が生じるので、他方の縦振
動子4の先端Mでは微小な時計方向の回転M→゛M′が
生じ、他方の縦振動子4は被駆動部材5(第3図参照)
を■側がらO側へ蹴るように作用する。よって、被駆動
部材5が固定されている場合には駆動体2のR側がΦ側
へ移動する。
このように屈曲振動子1がS方向に凸から■方向へ凸に
屈曲するのに同期して縦振動子3,4が伸張した場合、
被駆動部材5が固定されていれば、駆動体2は■側から
■側へ平行移動することになる。
屈曲するのに同期して縦振動子3,4が伸張した場合、
被駆動部材5が固定されていれば、駆動体2は■側から
■側へ平行移動することになる。
そして、屈曲振動子1が■側に凸から0側へ凸に屈曲し
た場合、一方の縦振動子3が配置された屈曲振動子1の
節NのQ側の位置では、この節Nを中心とした微小な時
計方向の回転が生じるので、一方の縦振動子3の先端P
では微小な時計方向の回転P′→Pが生じ、他方の縦振
動子4が配置された屈曲振動子1の節N′の■側の位置
では、この節N′を中心とした微小な時計方向の回転が
生じるので、他方の縦振動子4の先端Mでは微小な反時
計方向の回転M′−Mが生じ、一方の縦振動子3と他方
の縦振動子・1は収縮して被駆動部材5とは接触してい
ないので、屈曲振動子1がΦ側に凸からΩ側へ凸に屈曲
した場合には、駆動体2は被駆動部材5に駆動力を与え
ないし、また、被駆動部材5が固定されていた場合でも
駆動体2が移動することはない。従って、この動作の繰
返しにより被駆動部材5が固定されていた場合、駆動体
2は0側から■側へ平行移動することになる。
た場合、一方の縦振動子3が配置された屈曲振動子1の
節NのQ側の位置では、この節Nを中心とした微小な時
計方向の回転が生じるので、一方の縦振動子3の先端P
では微小な時計方向の回転P′→Pが生じ、他方の縦振
動子4が配置された屈曲振動子1の節N′の■側の位置
では、この節N′を中心とした微小な時計方向の回転が
生じるので、他方の縦振動子4の先端Mでは微小な反時
計方向の回転M′−Mが生じ、一方の縦振動子3と他方
の縦振動子・1は収縮して被駆動部材5とは接触してい
ないので、屈曲振動子1がΦ側に凸からΩ側へ凸に屈曲
した場合には、駆動体2は被駆動部材5に駆動力を与え
ないし、また、被駆動部材5が固定されていた場合でも
駆動体2が移動することはない。従って、この動作の繰
返しにより被駆動部材5が固定されていた場合、駆動体
2は0側から■側へ平行移動することになる。
また、駆動体2を逆方向、つまり■側からS側へ平行移
動させるには、屈曲振動子1に対する両縦振動子3.4
の伸縮タイミングを逆にすればよい。即ち、屈曲振動子
1がO側に凸がち■側に凸に屈曲するときに、両組振動
子3,4が収縮、屈曲振動子1がの側に凸からG側へ凸
に屈曲するときに両縦振動子3,4が伸張するようにす
ればよい。
動させるには、屈曲振動子1に対する両縦振動子3.4
の伸縮タイミングを逆にすればよい。即ち、屈曲振動子
1がO側に凸がち■側に凸に屈曲するときに、両組振動
子3,4が収縮、屈曲振動子1がの側に凸からG側へ凸
に屈曲するときに両縦振動子3,4が伸張するようにす
ればよい。
以上は駆動体2が平行移動をする場合について述べたが
、次に駆動体2を回転させる方法につぃて述べる。
、次に駆動体2を回転させる方法につぃて述べる。
屈曲振動子1がθ側に凸から■側l\凸に屈曲するとき
に、他方の縦振動子4は伸縮させず、一方の縦振動子3
を伸張、屈曲振動子1がΦ側に凸がら0側へ凸に屈曲す
るときに他方の縦振動子4は伸縮させないまま、一方の
縦振動子3を収縮するようにすれば、一方の縦振動子3
の先端Pでの微小な反時計方向の回転p−p′のみが作
用することになる。よって、一方の縦振動子3は被駆動
部材5を■側から■側へ蹴る力のみが作用するので、被
駆動部材5が固定されていた場合には、上記の動作の繰
返しによって、駆動体2は他方の縦振動子4を中心とし
て時計方向に回転することになる。
に、他方の縦振動子4は伸縮させず、一方の縦振動子3
を伸張、屈曲振動子1がΦ側に凸がら0側へ凸に屈曲す
るときに他方の縦振動子4は伸縮させないまま、一方の
縦振動子3を収縮するようにすれば、一方の縦振動子3
の先端Pでの微小な反時計方向の回転p−p′のみが作
用することになる。よって、一方の縦振動子3は被駆動
部材5を■側から■側へ蹴る力のみが作用するので、被
駆動部材5が固定されていた場合には、上記の動作の繰
返しによって、駆動体2は他方の縦振動子4を中心とし
て時計方向に回転することになる。
また、屈曲振動子1がθ側に凸からの側へ凸に屈曲する
ときに、他方の縦振動子4を伸縮させず、一方の縦振動
子3を収縮、屈曲振動子1が■側に凸から0側へ凸に屈
曲するときに他方の縦振動子4を伸縮させないまま、一
方の縦振動子3は伸張するようにすれば、一方の縦振動
子3の先端Pでの微小な時計方向の回転P′→Pのみが
作用することになる。よって、一方の縦振動子3は被駆
動部材5をΩ測から■側へ蹴る力のみが作用するので、
被駆動部材5が固定されている場合、上記の動作の繰返
しによって、駆動体2は他方の縦振動子4を中心として
反時計方向に回転することになる。
ときに、他方の縦振動子4を伸縮させず、一方の縦振動
子3を収縮、屈曲振動子1が■側に凸から0側へ凸に屈
曲するときに他方の縦振動子4を伸縮させないまま、一
方の縦振動子3は伸張するようにすれば、一方の縦振動
子3の先端Pでの微小な時計方向の回転P′→Pのみが
作用することになる。よって、一方の縦振動子3は被駆
動部材5をΩ測から■側へ蹴る力のみが作用するので、
被駆動部材5が固定されている場合、上記の動作の繰返
しによって、駆動体2は他方の縦振動子4を中心として
反時計方向に回転することになる。
また、屈曲振動子1の屈曲動作時に、一方の縦振動子3
を伸縮させず、他方の縦振動子4のみを伸縮させれば駆
動体2は一方の縦振動子3を中心として回転することに
なる。
を伸縮させず、他方の縦振動子4のみを伸縮させれば駆
動体2は一方の縦振動子3を中心として回転することに
なる。
以上が本発明の超音波モータに使用される駆動体の構造
、動作、振動姿態の説明である。次に、本発明の具体的
な実施例を図面に基づいて説明する。
、動作、振動姿態の説明である。次に、本発明の具体的
な実施例を図面に基づいて説明する。
第1図(A)、(B)は、本発明の第1実施例を示す超
音波モータの駆動体2の正面図および側面図であって、
第2図は駆動体2の斜視図である。また、第1図(B)
において符号@、■は方向を示している。
音波モータの駆動体2の正面図および側面図であって、
第2図は駆動体2の斜視図である。また、第1図(B)
において符号@、■は方向を示している。
図において、屈曲振動子1は、ステンレス、黄銅、リン
青銅、アルミニウム、インバー合金等からなる弾性体7
の前面に圧電素子6が一体に接着されて構成されている
。この屈曲振動子1に屈曲振動を励起すると振動の節が
できるが、この節と端部の間の位置に厚み方向に分極さ
れた複数の圧電素子板をMNJしてなる第1.第2の縦
振動子3゜4が屈曲振動子1を構成する弾性体7の屈曲
振動の振幅方向の面と垂直な面7aに接着されており、
この縦振動子3,4の先端面は走行体である被駆動部材
らの摺動面5aに直交する方向に配置されている。
青銅、アルミニウム、インバー合金等からなる弾性体7
の前面に圧電素子6が一体に接着されて構成されている
。この屈曲振動子1に屈曲振動を励起すると振動の節が
できるが、この節と端部の間の位置に厚み方向に分極さ
れた複数の圧電素子板をMNJしてなる第1.第2の縦
振動子3゜4が屈曲振動子1を構成する弾性体7の屈曲
振動の振幅方向の面と垂直な面7aに接着されており、
この縦振動子3,4の先端面は走行体である被駆動部材
らの摺動面5aに直交する方向に配置されている。
ここで第1.第2の縦振動子3.4は同一の分ai構造
を持っている。
を持っている。
なお、本実施例では、第1.第2の縦振動子3゜4の先
端面、つまり被駆動部材5の摺動面5aとの接触面に高
分子材料、セラミックス、複合材料等の絶縁性および耐
摩耗性のある摩擦材1oを張り付けである。このように
すれば、縦振動子3゜4に印加された電圧が被駆動部材
5へ漏れるのを防止できると共に、耐久性のあるモータ
にすることができる。
端面、つまり被駆動部材5の摺動面5aとの接触面に高
分子材料、セラミックス、複合材料等の絶縁性および耐
摩耗性のある摩擦材1oを張り付けである。このように
すれば、縦振動子3゜4に印加された電圧が被駆動部材
5へ漏れるのを防止できると共に、耐久性のあるモータ
にすることができる。
上記屈曲振動子1の各々の節の位置には、弾性体の振幅
方向と垂直な幅方向の側面、つまり上下面に4個の支持
ピン8a、8b、8c、8dが取り付けられている。そ
して、これらの支持ビン8a〜8dにより支持ができる
ようになっている。
方向と垂直な幅方向の側面、つまり上下面に4個の支持
ピン8a、8b、8c、8dが取り付けられている。そ
して、これらの支持ビン8a〜8dにより支持ができる
ようになっている。
次に、このように構成された第1実施例において、被駆
動部材5の摺動面5a上に配置された駆動体2が第1図
(、B)において@側に平行移動する方法を、第6図お
よび第7図により、以下に説明する。
動部材5の摺動面5a上に配置された駆動体2が第1図
(、B)において@側に平行移動する方法を、第6図お
よび第7図により、以下に説明する。
屈曲振動子1に、第6図(^)に示すような振幅VOで
角周波数ωの正弦波形j1の交流電圧VO51nωtを
印加する。また、一方の第1の縦振動子3に第6図(B
)に示すような上記正弦波形p1より90°位相が進ん
だ正弦波形j2の交流電圧を印加する。そして、他方の
第2の縦振動子4にも第6図(C)に示すように上記の
縦振動子3同様、屈曲振動子1に印加した正弦波形ρ1
より90゜位相の進んだ正弦波形13の交流電圧を印加
する。
角周波数ωの正弦波形j1の交流電圧VO51nωtを
印加する。また、一方の第1の縦振動子3に第6図(B
)に示すような上記正弦波形p1より90°位相が進ん
だ正弦波形j2の交流電圧を印加する。そして、他方の
第2の縦振動子4にも第6図(C)に示すように上記の
縦振動子3同様、屈曲振動子1に印加した正弦波形ρ1
より90゜位相の進んだ正弦波形13の交流電圧を印加
する。
すると、駆動体2は第7図(A)〜(DJに示すように
動作する、なお、第7図において、左方は駆動体2の平
面を、また右方は正面をそれぞれ示しており、符号(る
口は方向を表わしている。
動作する、なお、第7図において、左方は駆動体2の平
面を、また右方は正面をそれぞれ示しており、符号(る
口は方向を表わしている。
上述のように電圧を印加すると、第1の縦振動子3と第
2の41振動子4がともに伸張するのに同期して屈曲振
動子1が駆動され、駆動体2が口側に凸型から■側に凸
型になる屈曲振動をする。すると、摺動面5aに第1.
第2の縦振動子3.4が接触し、第1.第2の縦振動子
3,4か被駆動部材5の摺動面5aを■側から口側に平
行に蹴り下げることになり、その結果、駆動体2が6側
方向に移動する。
2の41振動子4がともに伸張するのに同期して屈曲振
動子1が駆動され、駆動体2が口側に凸型から■側に凸
型になる屈曲振動をする。すると、摺動面5aに第1.
第2の縦振動子3.4が接触し、第1.第2の縦振動子
3,4か被駆動部材5の摺動面5aを■側から口側に平
行に蹴り下げることになり、その結果、駆動体2が6側
方向に移動する。
次に、第7図(E)〜(H)において第1の縦振動子3
と第2の縦振動子4かともに収縮するのに同期して屈曲
振動子1が駆動され、駆動体2がΦ側に凸型から口側に
凸型になる屈曲振動をする。すると、摺動面5aから第
1.第2の縦振動子3゜4が離れるから、第1.第2の
縦振動子3.4が被駆動部材5の摺動面5aに力が作用
しないので、駆動体2は動かない。
と第2の縦振動子4かともに収縮するのに同期して屈曲
振動子1が駆動され、駆動体2がΦ側に凸型から口側に
凸型になる屈曲振動をする。すると、摺動面5aから第
1.第2の縦振動子3゜4が離れるから、第1.第2の
縦振動子3.4が被駆動部材5の摺動面5aに力が作用
しないので、駆動体2は動かない。
そして、上記作動の連続により駆動体2は屈曲振動子1
の屈曲に伴って第7図の平面図で示す如く、■側方向、
つまり第1図(B)においては@方向に移動することに
在る。
の屈曲に伴って第7図の平面図で示す如く、■側方向、
つまり第1図(B)においては@方向に移動することに
在る。
なお、駆動体2の移動方向を第1図(B)の■側にする
場合には屈曲振動子1に対する縦振動子3゜4の伸縮夕
■ミングを逆にすればよい。即ち、屈曲振動子1または
縦振動子3,4に印加する信号を上記の場合に対して
180°位相をずらせば第1図(B)において、駆動体
2を■側に移動させることができる。
場合には屈曲振動子1に対する縦振動子3゜4の伸縮夕
■ミングを逆にすればよい。即ち、屈曲振動子1または
縦振動子3,4に印加する信号を上記の場合に対して
180°位相をずらせば第1図(B)において、駆動体
2を■側に移動させることができる。
次に、駆動体2を回転させる方法を第8図、第9図によ
り以下に説明する。なお、第9図において左方は駆動体
2の平面を、右方は正面をそれぞれ示しており、符号0
06口は方向を表している。
り以下に説明する。なお、第9図において左方は駆動体
2の平面を、右方は正面をそれぞれ示しており、符号0
06口は方向を表している。
屈曲振動子1に第8図(A)に示すような振幅■0で角
周波数ωの正弦波形fJ1の交流電圧VO51nωtを
印加する。また、第1の縦振動子3に第8図(8)に示
すような上記正弦波形11より90゜位相が進んだ正弦
波形p2の交流電圧を印加する。
周波数ωの正弦波形fJ1の交流電圧VO51nωtを
印加する。また、第1の縦振動子3に第8図(8)に示
すような上記正弦波形11より90゜位相が進んだ正弦
波形p2の交流電圧を印加する。
そして、第2の縦振動子、1には第8図(C)に示すよ
うに電圧を印加しなければ、第9図(A)〜(D)に示
すように第1の縦振動子3が伸張し、第2の縦振動子4
は伸縮しないのに同期して屈曲振動子1が駆動され、駆
動体2か口側に凸型から■側に凸型になる屈曲振動をす
る。すると、摺動面5aに第1の縦振動子3のみが接触
し、第1の縦振動子3が被駆動部材5の摺動面5aを■
側から口側へ蹴ることになり、その結果、駆動体2の◎
側のみが■側方向に移動する。
うに電圧を印加しなければ、第9図(A)〜(D)に示
すように第1の縦振動子3が伸張し、第2の縦振動子4
は伸縮しないのに同期して屈曲振動子1が駆動され、駆
動体2か口側に凸型から■側に凸型になる屈曲振動をす
る。すると、摺動面5aに第1の縦振動子3のみが接触
し、第1の縦振動子3が被駆動部材5の摺動面5aを■
側から口側へ蹴ることになり、その結果、駆動体2の◎
側のみが■側方向に移動する。
次に、第9図(E)〜(旧において第1の縦振動子3が
収縮して第2の縦振動子4が伸張しないのに同期して屈
曲振動子1が駆動され、駆動体2が■側に凸型から0側
に凸型になる屈曲振動をする。
収縮して第2の縦振動子4が伸張しないのに同期して屈
曲振動子1が駆動され、駆動体2が■側に凸型から0側
に凸型になる屈曲振動をする。
すると、摺動面5aから第1の縦振動子3が被駆動部材
5に力を作用させないので、駆動体2は動かない。
5に力を作用させないので、駆動体2は動かない。
そして、上記作動の連続により駆動体2は屈曲振動子1
の屈曲に伴って第9図の正面図に示す如く、第2の縦振
動子4を中心として第1の縦振動子3が紙面に垂直に向
こう側、つまり、第2図において第2の縦振動子4を中
心として時計方向に回転することになる。
の屈曲に伴って第9図の正面図に示す如く、第2の縦振
動子4を中心として第1の縦振動子3が紙面に垂直に向
こう側、つまり、第2図において第2の縦振動子4を中
心として時計方向に回転することになる。
なお、駆動体2を第1の縦振動子3を中心として反時計
方向に回転させるには屈曲振動子1に対する縦振動子3
の伸縮タイミングを逆にすればよい。つまり、屈曲振動
子1または縦振動子3に印加する信号を上記の場合に対
して 180°位相をずらせば第9図の正面図に示す如
く、第2の縦振動子4を中心として第1の縦振動子3が
紙面に垂直に手前側、つまり第2図において第2の縦振
動子4を中心として反時計方向に回転することになる。
方向に回転させるには屈曲振動子1に対する縦振動子3
の伸縮タイミングを逆にすればよい。つまり、屈曲振動
子1または縦振動子3に印加する信号を上記の場合に対
して 180°位相をずらせば第9図の正面図に示す如
く、第2の縦振動子4を中心として第1の縦振動子3が
紙面に垂直に手前側、つまり第2図において第2の縦振
動子4を中心として反時計方向に回転することになる。
また、以上の組合わせによって直線運動や回転運動を複
合した移動ができる。
合した移動ができる。
以上は、被駆動部材5の摺動面5a上を駆動体2を移動
させていたが、駆動体2を形成している弾性体7の側面
から出ている支持ビン8a、8b。
させていたが、駆動体2を形成している弾性体7の側面
から出ている支持ビン8a、8b。
8c、8dを支持手段(図示せず)に支持すれば被駆動
部材5を直線移動や回転移動をさせることがてきる。
部材5を直線移動や回転移動をさせることがてきる。
第10図(^>、 (B3は、本発明の第2実施例を示
す超音波モータの平面図および正面図である。また符号
@θは方向を示す。
す超音波モータの平面図および正面図である。また符号
@θは方向を示す。
上記第1実施例では弾性体7の幅方向に垂直な面に縦振
動子3,4を配置していたが、この第2実施例は弾性体
7の長さ方向に垂直な面、即ち両端面に縦振動子3A、
4Aをそれぞれ貼設して配置している。第10図に示す
第2実施例において、屈曲振動子IAの振動振幅方向は
@G方向であるが、この屈曲振動子IAの入力電力に対
する縦振動子3A、4Aへの入力電力を制御すれば、移
動走行体である被駆動部材5A、5A′と駆動体2Aが
相対的に移動することになる。また、被駆動部材5A、
5A’を円弧状に形成すれば、駆動体2Aは回転運動を
することになる。
動子3,4を配置していたが、この第2実施例は弾性体
7の長さ方向に垂直な面、即ち両端面に縦振動子3A、
4Aをそれぞれ貼設して配置している。第10図に示す
第2実施例において、屈曲振動子IAの振動振幅方向は
@G方向であるが、この屈曲振動子IAの入力電力に対
する縦振動子3A、4Aへの入力電力を制御すれば、移
動走行体である被駆動部材5A、5A′と駆動体2Aが
相対的に移動することになる。また、被駆動部材5A、
5A’を円弧状に形成すれば、駆動体2Aは回転運動を
することになる。
次に第11図は、回転円板等を駆動する本発明の第3実
施例を示したものである。駆動体2は前記第1実施例と
同じ構成である。被駆動部材5Bは円板状に形成されて
いて、その中心には貫通孔5Baが穿設されており、回
礼5Baが支軸11に挿通されることによって被駆動部
材5Bは回転自在に支持されている。そして、被駆動部
材5Bに駆動体2を圧接させ、第12図のように駆動さ
せる。
施例を示したものである。駆動体2は前記第1実施例と
同じ構成である。被駆動部材5Bは円板状に形成されて
いて、その中心には貫通孔5Baが穿設されており、回
礼5Baが支軸11に挿通されることによって被駆動部
材5Bは回転自在に支持されている。そして、被駆動部
材5Bに駆動体2を圧接させ、第12図のように駆動さ
せる。
次に、第12図に基づいて被駆動部材5Bを反時計方向
に駆動する作用を課明する。先ず、第12図(A)に示
すように、屈曲振動子1を振動させ、屈曲振動子左端が
図中上方にあるとき、縦振動子3を伸張させ、一方の縦
振動子4を収縮させる。
に駆動する作用を課明する。先ず、第12図(A)に示
すように、屈曲振動子1を振動させ、屈曲振動子左端が
図中上方にあるとき、縦振動子3を伸張させ、一方の縦
振動子4を収縮させる。
次いで第12図(8)に示す如く、縦振動子について上
記状態を保持する。そして、第12図(C)に示すよう
に屈曲振動子がこの状態のとき一方の縦振動子3を収縮
させ、他方の縦振動子4を伸張させる0次に、第12図
(D)のように縦振動子について上記状態を保持する。
記状態を保持する。そして、第12図(C)に示すよう
に屈曲振動子がこの状態のとき一方の縦振動子3を収縮
させ、他方の縦振動子4を伸張させる0次に、第12図
(D)のように縦振動子について上記状態を保持する。
そして、第12図(E)に示す如く、この状態で両振動
子3,4の伸縮を反転する。時計方向に駆動する場合に
は、上記縦振動子にかける電圧を逆にすればよい。
子3,4の伸縮を反転する。時計方向に駆動する場合に
は、上記縦振動子にかける電圧を逆にすればよい。
[発明の効果コ
以上述べたように本発明によれば、屈曲振動子の屈曲振
動の振幅方向とは垂直な面に少なくとも2つの縦振動子
を配置したことにより、直線運動および回転運動および
これらの組合わせによってより自由度の高い超音波モー
タを提供することができる。
動の振幅方向とは垂直な面に少なくとも2つの縦振動子
を配置したことにより、直線運動および回転運動および
これらの組合わせによってより自由度の高い超音波モー
タを提供することができる。
第1図(A)、 (B)は、本発明の第1実施例を示す
超音波モータの正面図と側面図、 第2図は、上記第1図の超音波モータにおける駆動体の
斜視図、 第3図は、上記駆動体における振動子の分極方向と被駆
動部材との関俤を示す斜視図、第4図は、上記駆動体の
振動状態を示す斜視図、第5図は、上記駆動体の圧電素
子と縦振動子への交流電圧の印加方法の一例と、このと
きの分極方向の状態を示す線図、 第6図(A)、 (B)、 (C)は、上記第1図の超
音波モータを直線駆動させる場合における屈曲振動子、
縦振動子にそれぞれ印加する交流電圧の位相を示す波形
図、 第7図(Al−(II)は、上記第6図(A)〜(C1
に示す交流電圧を印加したときの上記駆動体の作用をそ
れぞれ表わした平面図と正面図、 第8図(A)、 (B)、 (C)は、上記第1図の超
音波モータを回転駆動させる場合における屈曲振動子、
縦振動子にそれぞれ印加す交流電圧の位相を示す波形図
、 第9図(^)〜(旧は、上記第8図(A)〜(C)に示
す交流電圧を印加したときの上記駆動体の作用をそれぞ
れ表わした平面図と正面図、 第10図(^)、(B)は、本発明の第2実施例を示す
超音波モータの平面図と正面図、 第11図は、本発明の第3実施例を示す超音波モータの
斜視図、 第12図(A)〜(E)は、上記第11図の超音波モー
タの作用をそれぞれ示す平面図である。 1、IA・・・屈曲振動子 2.2A 駆動体 3.3A、4.4A・・・縦振動子 5.5A、5A′、5B−被駆動部材 6・圧電素子(電気−機械変換素子) 7・・弾性体 El 、E2 、E3 ・・交流電圧 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社第20 ■ 茶8円 第10園 第12霞 (A) ↑ (B) (E)
超音波モータの正面図と側面図、 第2図は、上記第1図の超音波モータにおける駆動体の
斜視図、 第3図は、上記駆動体における振動子の分極方向と被駆
動部材との関俤を示す斜視図、第4図は、上記駆動体の
振動状態を示す斜視図、第5図は、上記駆動体の圧電素
子と縦振動子への交流電圧の印加方法の一例と、このと
きの分極方向の状態を示す線図、 第6図(A)、 (B)、 (C)は、上記第1図の超
音波モータを直線駆動させる場合における屈曲振動子、
縦振動子にそれぞれ印加する交流電圧の位相を示す波形
図、 第7図(Al−(II)は、上記第6図(A)〜(C1
に示す交流電圧を印加したときの上記駆動体の作用をそ
れぞれ表わした平面図と正面図、 第8図(A)、 (B)、 (C)は、上記第1図の超
音波モータを回転駆動させる場合における屈曲振動子、
縦振動子にそれぞれ印加す交流電圧の位相を示す波形図
、 第9図(^)〜(旧は、上記第8図(A)〜(C)に示
す交流電圧を印加したときの上記駆動体の作用をそれぞ
れ表わした平面図と正面図、 第10図(^)、(B)は、本発明の第2実施例を示す
超音波モータの平面図と正面図、 第11図は、本発明の第3実施例を示す超音波モータの
斜視図、 第12図(A)〜(E)は、上記第11図の超音波モー
タの作用をそれぞれ示す平面図である。 1、IA・・・屈曲振動子 2.2A 駆動体 3.3A、4.4A・・・縦振動子 5.5A、5A′、5B−被駆動部材 6・圧電素子(電気−機械変換素子) 7・・弾性体 El 、E2 、E3 ・・交流電圧 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社第20 ■ 茶8円 第10園 第12霞 (A) ↑ (B) (E)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 弾性体と、該弾性体に固定される電気−機械変換素子と
からなり、該電気−機械変換素子に交流電圧を印加する
ことにより、上記弾性体上に定在波型の屈曲振動を発生
する屈曲振動子と、 上記弾性体の表面で、上記屈曲振動の節線上より外れた
位置に設けられており、上記屈曲振動により該節線を中
心として揺動され、交流電圧を印加されることにより上
記屈曲振動の振幅方向に対して垂直な方向に伸縮する少
なくとも2つの縦振動子と、 上記縦振動子の先端面に圧接される被駆動部材と、 を具備しており、上記屈曲振動に同期して上記縦振動子
を伸縮させることにより、上記被駆動部材を上記屈曲振
動子および縦振動子に対して相対移動させることを特徴
とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2305517A JPH04178180A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2305517A JPH04178180A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 超音波モータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04178180A true JPH04178180A (ja) | 1992-06-25 |
Family
ID=17946107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2305517A Pending JPH04178180A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 超音波モータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04178180A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011097697A (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-12 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒および撮像装置 |
CN111278576A (zh) * | 2017-10-13 | 2020-06-12 | 蒂森克虏伯股份公司 | 具有振动节点布置的振动***的筛分*** |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP2305517A patent/JPH04178180A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011097697A (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-12 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒および撮像装置 |
CN111278576A (zh) * | 2017-10-13 | 2020-06-12 | 蒂森克虏伯股份公司 | 具有振动节点布置的振动***的筛分*** |
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