JPH02228270A - 平面型超音波アクチュエータ - Google Patents

平面型超音波アクチュエータ

Info

Publication number
JPH02228270A
JPH02228270A JP1047631A JP4763189A JPH02228270A JP H02228270 A JPH02228270 A JP H02228270A JP 1047631 A JP1047631 A JP 1047631A JP 4763189 A JP4763189 A JP 4763189A JP H02228270 A JPH02228270 A JP H02228270A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrating body
shaped
piezoelectric
shaped vibrating
flat plate
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
Application number
JP1047631A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2538033B2 (ja
Inventor
Osamu Kawasaki
修 川崎
Kazuhiro Tanaka
一裕 田中
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial 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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1047631A priority Critical patent/JP2538033B2/ja
Publication of JPH02228270A publication Critical patent/JPH02228270A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2538033B2 publication Critical patent/JP2538033B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電セラミックなどの圧電体により励振した
弾性振動を駆動力とする平面型超音波アクチュエータに
関する。
従来の技術 近年、圧電セラミック等の圧電体により構成した振動体
に弾性振動を励振し、これを駆動力とした超音波モータ
や超音波リニアモータ等の超音波アクチュエータが注目
されている。
以下、図面を参照しながら従来の超音波アクチュエータ
について説明を行う。
第5図は円環型超音波モータの概観図であり、スリット
を入れた円環形の弾性体1に円環形の圧電セラミック等
の圧電体2を接着することにより振動体3を構成し、耐
摩耗性の摩擦材4と弾性体5より移動体6を構成する。
振動体3に移動体6を加圧して設置し、圧電体2に交流
電圧を印加すれば、振動体3に周方向に進行する撓み振
動の進行波が励振され、移動体6は進行波により駆動さ
れて回転する。
第6図は超音波リニアモータの概観図であり、円板膨圧
電体7および8を、円筒形の弾性体9および10で挟ん
で固定することにより振動体11を構成している。圧電
体7および8に、振動体11の共振周波数近傍の交流電
界を印加すれば、同図中の矢印で示されるように、振動
体11は縦振動モードで上下方向に振動する。
振動体11の振動面から見た機械インピーダンスは、ホ
ーン12によりインピーダンス変換されて、伝送棒13
の撓み振動に対する機械インピーダンスに整合される。
ホーン12の先端は伝送棒13の一端に近い一部に音響
的に結合される。従って、振動体11の上下振動は、ホ
ーン12により効率良く伝送棒13に伝えられ、伝送棒
13は撓み振動する。この撓み振動は、伝送棒13の一
端から他端に向かって進行する。
伝送棒13の他端に近い一部では、一端と同様にホーン
14の先端が音響的に結合されている。
円板膨圧電体15および16を、円筒形の弾性体17お
よび18で挟んで固定することにより、振動体11と全
く同じ振動体19を構成している。
ホーン14には、この振動体19が接続されている。従
って、伝送棒の一端から他端に向かって進行してきた撓
み振動は、ホーン14により振動体19に伝えられ、振
動体19の上下振動に変換される。圧電体15および1
8には、インピーダンス整合した負荷Rが接続され、上
記の上下振動は負荷Rによって消費される。故に、伝送
棒13には挟み振動が進行波としてのみ存在する。
20は移動体であり、伝送棒13を進行する撓み振動に
より駆動され、進行波の進行方向とは逆の方向に運動す
る。上の説明では、移動体20の進行方向は一方向とし
ているが、駆動端を逆にすれば、逆の方向にも進行する
第7図は、撓みの弾性進行波が、移動体を駆動する原理
を示している。振動体(または伝送棒)21の撓み振動
により、振動体21の表面の点(例えば点A)は、縦方
向W・横方向Uの楕円軌跡を描く。この楕円軌跡の頂点
での速度は、波の進行方向とは反対である。振動体21
の上に移動体22を加圧設置すれば、移動体22は波の
頂点近傍でのみ振動体21に接触する。従って、振動体
21と移動体22との摩擦力と、楕円軌跡の横方向の速
度によって、波の進行方向と逆の方向に移動体22が駆
動される。また、同図中の23は、上記楕円軌跡の横方
向成分を、効率良く取り出すための耐磨耗性の摩擦材で
ある。
発明が解決しようとする課題 以上、説明した従来の超音波アクチュエータは、移動体
の運動は回転か直線であった。これらの超音波アクチュ
エータで、移動体が平面上を任意の方向に移動する平面
型超音波アクチュエータを構成しようとすれば、複数の
超音波モータか超音波リニアモータが必要となり、従っ
て、構造が複雑になり、寸法が大きくなるという課題が
あった。
課題を解決するための手段 平板弾性体に圧電体Aを接着して平板形振動体を構成し
、梁形弾性体に圧電体Bを接着して梁形振動体を構成し
、圧電体Aに電圧を印加して平板形振動体の2方向に撓
み振動を励振し、圧電体Bに電圧を印加して梁形振動体
に縦振動を励振し、平板形振動体の撓み振動の節近傍の
位置にネジ穴を開け、梁形振動体の中央部に構成したネ
ジをネジ穴にねじ込むか、平板形゛振動体の撓み振動の
節近傍の位置に穴を開け、梁形振動体の中央部に構成し
た円柱部を上記穴に圧入することにより、平板形振動体
の撓み振動の節近傍の位置に梁形振動体を中央部近傍を
固定することにより複数個2次元に配置し、2つの振動
を同時に励振して梁形振動体の自由端に楕円軌跡をつく
り、自由端の少なくても1端に加圧接触して移動体を設
置して、移動体を2次元に移動させる。
作用 平板形振動体の撓み振動の振動の節近傍の位置にネジ穴
を開け、梁形振動体の中央部に構成したネジをネジ穴に
ねじ込むか、平板形振動体の撓み振動の節近傍の位置に
穴を開け、梁形振動体の中央部に構成した円柱部を上記
穴に圧入することにより、平板形振動体の挟み振動の振
動の節近傍の位置に振動損失の小さい固定法により梁形
振動体を設置して、梁形振動体の自由端に横方向の振動
を得、梁形振動体の両端自由の縦振動により上下方向の
振動を得、2つの振動を同時に励振することにより、梁
形振動体の自由端に楕円軌跡を描かせて、梁形振動体の
自由端に接触した移動体を2次元に移動させることによ
り、構造の簡単な、薄型の平面型超音波アクチユエータ
を提供する。
実施例 以下、図面に従って本発明の一実施例について詳細な説
明を行う。
第1図は、本発明の1実施例の平面型超音波アクチュエ
ータの概観図である。同図において、101は平板形の
振動体であり、裏面に圧電セラミックなどの圧電体が貼
り付けである。平板形振動体101は縦・横2方向に撓
み振動をする。102as  102bs  102c
t−−−・−1i、ソれツレ梁形振動体であり、平板形
振動体101の撓み振動の振動の節近傍の位置にネジ穴
を開け、梁形振動体102の中央部に構成したネジをネ
ジ穴にねじ込むか、平板形振動体101の撓み振動の節
近傍の位置に穴を開け、梁形振動体102の中央部に構
成した円柱部を上記穴に圧入す、ることにより、平板形
振動体101の撓み振動の節の近傍に設置されている。
なお、同図には梁形振動体は9つしか記されていないが
、実際には平板形振動体101に複数個マトリックス状
に設置されている。
第2図は、平面型超音波アクチュエータに用いる平板形
振動体の構成と動作を示す図である。同図(a)は平板
形振動体の平面図である。103は駆動用の小電極を有
する圧電体であり、厚さ方向に図中の正負の符号のよう
に、隣合った小電極部は交互に逆方向に分極されている
。この圧電体103は、平板形の弾性体104に接着さ
れ、平板形の振動体101を構成する。駆動時には、圧
電体103の各小電極は短絡されて、平板形振動体10
1の共振周波数近傍の交流電圧を印加される。平板形振
動体101は、同図中の振動の変位分布(b)及び(C
)で示されるように平面内の2方向に撓み振動をする。
すなわち、図に示されている時間には、同図中の正の符
号の場所は谷になり、負の符号の場所は山になるような
撓み振動をし、次の瞬間には、正の符号の場所は山にな
り、負の符号の場所は谷になるような撓み振動をする。
そして、正負の境界の位置a1、bl・・・・・・は撓
み振動の節になる。梁形振動体102は、第1図に示す
ように、その中央を固定することにより撓み振動の節の
近傍に複数個2次元に設置される。
第3図に梁形振動体の構成と動作を示す。同図(a)に
おいて、106はその中央部に円柱部107を持った円
柱形の弾性体であり、4つの側面が作られ、それぞれの
側面に圧電体105が計4枚接着されて、梁形振動体1
02を構成している。
ここで、圧電体は厚さ方向に分極されており、すべて同
じ方向に接着されている。4枚の圧電1体105に、梁
形振動体102の縦振動の共振周波数近傍の交流電圧を
印可すれば、梁形振動体102は図中の矢印の方向に横
効果の縦振動モードで振動する。同図(b)は、縦振動
の変位分布図である。即ち、梁形振動体102はその両
端で最大変位を示し、その中央部で縦方向の振動が0と
なる。
従って、その中央部の円柱部107を平板形振動体10
1の振動の節部に設けられた穴に圧入することにより固
定すれば、損失の少ない固定が可能である。また、ここ
では弾性体10Bの4面に圧電体が接着されているが、
少なくても工面に圧電体を接着すれば同様に縦振動を励
振することができる。
第4図に別の梁形振動体の構成を示す。同図において、
108はその中央部にネジ部109を持った角柱形の弾
性体であり、4つの長方形側面のそれぞれに圧電体11
0が接着されて、梁形振動体102を構成している。こ
こで、圧電体は厚さ方向に分極されており、すべて同じ
方向に接着されている。4枚の圧電体110に、梁形振
動体102の縦振動の共振周波数近傍の交流電圧を印可
すれば、梁形振動体102は図中の矢印の方向に横効果
の縦振動モードで振動する。即ち、第3図(b)に示し
たのと同様に、梁形振動体102はその両端で最大変位
を示し、その中央部で縦方向の振動がOとなる。従って
、その中央部の円柱部を平板形振動体101の振動の節
部に設けられたネジ穴にねじ込むことにより固定すれば
、損失の少ない固定が可能である。また、ここでは弾性
体108の4面に圧電体が接着されているが、少なくて
も1面に圧電体を接着すれば同様に縦振動を励振するこ
とができる。
第5図は平面型超音波アクチュエータの動作説明のため
の側面図である。梁形振動体102は、その中央部で平
板形振動体101の撓み振動の部近傍にネジ止めあるい
は圧入で固定されている。
そして、梁形振動体102の縦振動と平板形振動体10
1の撓み振動の共振周波数はほぼ同じになるように調整
されている。平板形振動体101を構成する圧電体に共
振周波数近傍の交流電圧を印加すると、梁形振動体10
2の先端は平板形振動体101の撓み振動によって横方
向に変位をし、梁形振動体102を構成する圧電体に同
様に共振周波数近傍の交流電圧を印加すると、梁形振動
体102は上下方向に変位をする縦振動をする。従って
、圧電体を互いに90度位相の異なる交流電圧で同時に
駆動すれば、梁形振動体102の自由端は、同図に示す
ように楕円軌跡を描いて振動する。ここで、実線はある
時間における超音波アクチュエータの振動状態であり、
点線は4分の1周期後における振動状態である。ここで
説明した動作を図2のalの位置での動作とすれば、図
2のblの位置での同様の動作によって、梁形振動体の
自由端に、上記の楕円軌跡と直行する面内で楕円軌跡を
描いて運動させることも容易にできる。
故に、平板形振動体101上に設置した梁形振動体10
2の1方の自由端に接触するように移動体107を設置
すれば、移動体111を平面内で移動させることができ
る。従って、第1図において、平板形振動体101上に
設置した梁形振動体102 a、  102 bl  
・・・・・・の自由端に接触するように、移動体111
を加圧接触して設置すれば、移動体を平面内の任意の方
向に移動させることができる。
ここでは、梁形振動体として第3図に示した横効果の縦
振動を使用した時の平面型超音波アクチュエータの動作
を説明したが、ランジュバン振動子などの縦効果の縦振
動を使用した時も同様の効果が得られる。
発明の効果 本発明によれば、梁形振動体の中央部を平板形振動体に
圧入またはネジ止めにより固定しているので、振動損失
が少ない固定が実現でき、また−体加工よりも精度が出
し易く量産が容易である。
加えて、簡単な構造で、厚さの薄い、しかも効率の良い
平面型超音波アクチュエータが実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例の平面型超音波アクチュエー
タの概観図、第2図(a、)は平面型超音波アクチュエ
ータに用いる平板形振動体の構成を示す平面図で同図(
b)(c)は動作を示す変位分布図、第3図(a)は平
面型超音波アクチュエータに用いる梁形振動体の構成を
示す斜視図であり同図(b)は動作を示す変位分布図、
第4図は平面型超音波アクチュエータに用いる別の梁形
振動体の構成を示す斜視図、第5図信平面型超音波アク
チュエータの動作説明のための側面図、第6図は円環型
超音波モータの概観図、第7図は超音波リニアモータの
概観図、第8図は撓みの弾性進行波が移動体を駆動する
原理を示す説明図である。 101・・・・・・平板形振動体、 102・・・・・・梁形振動体、 103・・・・・・圧電体、104・・・・・・弾性体
、105・・・・・・圧電体、10θ・・・・・・弾性
体、107・・・・・・円柱部、108・・・川蝉性体
、109・・・・・・ネジ部、 110・・・・・・圧
電体、111・・・・・・移動体。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名莞 図 (b) 第 凶 系 図 (α) (bJ 第 図 を 第 ■ 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  平板弾性体に圧電体Aを接着して平板形振動体を構成
    し、梁形弾性体に圧電体Bを接着して梁形振動体を構成
    し、上記圧電体Aに電圧を印加して上記平板形振動体の
    2方向に撓み振動を励振し、上記圧電体Bに電圧を印加
    して上記梁形振動体に縦振動を励振し、上記平板形振動
    体の撓み振動の節近傍の位置に梁形振動体を中央部近傍
    を固定することにより複数個2次元に配置し、上記梁形
    振動体の自由端の少なくても1端に加圧接触して移動体
    を設置して、上記移動体を2次元に移動させる平面型超
    音波アクチュエータにおいて、上記平板形振動体の撓み
    振動の節近傍の位置にネジ穴を開け、梁形振動体の中央
    部に構成したネジを上記ネジ穴にねじ込むか、上記平板
    形振動体の撓み振動の節近傍の位置に穴を開け、梁形振
    動体の中央部に構成した円柱部を上記穴に圧入すること
    により、上記平板形振動体に上記梁形振動体を固定する
    ことを特徴とする平面型超音波アクチュエータ。
JP1047631A 1989-02-28 1989-02-28 平面型超音波アクチュエ―タ Expired - Fee Related JP2538033B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1047631A JP2538033B2 (ja) 1989-02-28 1989-02-28 平面型超音波アクチュエ―タ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1047631A JP2538033B2 (ja) 1989-02-28 1989-02-28 平面型超音波アクチュエ―タ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02228270A true JPH02228270A (ja) 1990-09-11
JP2538033B2 JP2538033B2 (ja) 1996-09-25

Family

ID=12780572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1047631A Expired - Fee Related JP2538033B2 (ja) 1989-02-28 1989-02-28 平面型超音波アクチュエ―タ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2538033B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6570295B2 (en) * 2000-08-17 2003-05-27 Sick Ag Ultrasound converter
JP2008029063A (ja) * 2006-07-19 2008-02-07 Casio Comput Co Ltd 圧電アクチュエータ、これを用いた搬送装置及び手ぶれ補正装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6570295B2 (en) * 2000-08-17 2003-05-27 Sick Ag Ultrasound converter
JP2008029063A (ja) * 2006-07-19 2008-02-07 Casio Comput Co Ltd 圧電アクチュエータ、これを用いた搬送装置及び手ぶれ補正装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2538033B2 (ja) 1996-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5039899A (en) Piezoelectric transducer
US4912351A (en) Piezoelectric motor
JPS62259485A (ja) 圧電駆動装置
JPH02228270A (ja) 平面型超音波アクチュエータ
JPH01264582A (ja) 超音波リニアモータ
JPH02202379A (ja) 平面型超音波アクチュエータ
JP2538026B2 (ja) 平面型超音波アクチュエ―タ
JPH02241378A (ja) 超音波リニアモータ
JP2538027B2 (ja) 平面型超音波アクチュエ―タ
JPH02202378A (ja) 平面型超音波アクチュエータ
JPH02214480A (ja) 平面型超音波アクチュエータ
JP2004187334A (ja) 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器
JPH02202380A (ja) 平面型超音波アクチュエータ
JPH08242592A (ja) 超音波アクチュエータ
JPH02228272A (ja) 平面型超音波アクチュエータ
JPH02202381A (ja) 平面型超音波アクチュエータ
JPH02228271A (ja) 平面型超音波アクチュエータ
JPH05316756A (ja) 超音波振動子およびこの振動子を有する駆動装置
JPH0246180A (ja) 超音波リニアモータ
JPH02211072A (ja) 超音波リニアモータ
JPH02142367A (ja) 超音波リニアモータ
JP2543149B2 (ja) 超音波リニアモ―タ
JPH02202382A (ja) 平面型超音波アクチュエータ
JPS60162487A (ja) 圧電駆動装置
JPH07100552B2 (ja) 紙送り装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees