JPH02250677A - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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Publication number
JPH02250677A
JPH02250677A JP1067954A JP6795489A JPH02250677A JP H02250677 A JPH02250677 A JP H02250677A JP 1067954 A JP1067954 A JP 1067954A JP 6795489 A JP6795489 A JP 6795489A JP H02250677 A JPH02250677 A JP H02250677A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
moving body
moving
ultrasonic
output shaft
bodies
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
JP1067954A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Shibata
賢一 柴田
Kosuke Takeuchi
孝介 竹内
Toshiharu Tanaka
敏晴 田中
Seiji Nishikawa
誠司 西川
Kazuhiko Kuroki
黒木 和彦
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric 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 Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP1067954A priority Critical patent/JPH02250677A/en
Publication of JPH02250677A publication Critical patent/JPH02250677A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

PURPOSE:To utilize vibration energy of an ultrasonic vibration body efficiently by driving two moving bodies in contact with the opposite faces of the ultrasonic vibration body with traveling wave excited on the opposite faces of the ultrasonic vibration body. CONSTITUTION:When a moving body 7 is driven in the direction L and a moving body 8 is driven in the direction R, central shaft 7' rotates counterclockwise and central shaft 8' rotates clockwise. Consequently, rolling bodies 9, 9, 9, 9 revolves counterclockwise. Assuming any one of the central shafts 7', 8' of the moving bodies 7, 8 is the output shaft to an external device, the rolling bodies 9, 9, 9, 9 transmit the driving force of the moving body 8 or 7 which is not the output shaft to the moving body 7 or 8 having the output shaft so that the moving bodies 7, 8 have same rotation. Since the load on the moving body having the output shaft is also applied onto the moving body which has not the output shaft, load to be applied onto the moving body having the output shaft can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は駆動比として圧電素子又は磁歪素子を用いた超
音波モータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrasonic motor using a piezoelectric element or a magnetostrictive element as a drive ratio.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の超音波モータとして例えば特開昭58−1486
82号、特開昭60−183982号公報に開示されて
いる技術がある。この超音波モータは複数の圧電素子又
は磁歪素子を組合せて弾性体内に組込構成した超音波振
動体が発生する進行波によって移動体を駆動するもので
ある。従来の円筒形超音波モータは、円環状移動体の一
面に中心軸が立設され、他面は円環状の超音波振動体の
一面と接触した構成を有しており、該超音波振動体に発
生した振動エネルギーが移動体の回転運動に変換される
。
As a conventional ultrasonic motor, for example, JP-A-58-1486
There is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-183982. This ultrasonic motor drives a moving body by a traveling wave generated by an ultrasonic vibrating body that is constructed by combining a plurality of piezoelectric elements or magnetostrictive elements and incorporating them into an elastic body. A conventional cylindrical ultrasonic motor has a central axis erected on one side of an annular moving body, and the other side is in contact with one side of an annular ultrasonic vibrating body. The vibration energy generated is converted into rotational motion of the moving body.

第4図は以上の様な構成を有する従来の超音波モータの
動作原理を示す図であり、超音波振動体1と移動体2の
関係を表している。
FIG. 4 is a diagram showing the operating principle of a conventional ultrasonic motor having the above-described configuration, and shows the relationship between the ultrasonic vibrating body 1 and the movable body 2.

超音波振動体1は弾性体内に複数の圧電素子を組込んだ
構成を有しており、組込まれた複数の圧電素子各々に位
相をずらして高周波電圧が印加されると各圧電素子は歪
んで前記超音波振動体1全体として屈曲振動をする。超
音波振動体1において縦波と横波とが夫々独立に存在し
ているが縦波と横波とが互いに錯綜して進行波が形成さ
れ、これが前記屈曲振動を惹起する。進行波の頂点は超
音波振動体1の一面1′において、振動体2と接触する
が、この進行波の頂点部分に対応する線上のある点A及
びA′に着目すると点A、A’は楕円運動をしでいる。
The ultrasonic vibrating body 1 has a configuration in which a plurality of piezoelectric elements are incorporated in an elastic body, and when a high frequency voltage is applied to each of the incorporated piezoelectric elements with a phase shift, each piezoelectric element is distorted. The ultrasonic vibrating body 1 as a whole performs bending vibration. Although longitudinal waves and transverse waves exist independently in the ultrasonic vibrator 1, the longitudinal waves and transverse waves intertwine with each other to form a traveling wave, which causes the bending vibration. The apex of the traveling wave comes into contact with the vibrating body 2 on one surface 1' of the ultrasonic vibrating body 1, but if we focus on certain points A and A' on the line corresponding to the apex part of this traveling wave, the points A and A' are Performs elliptical motion.

合点A、A’が図中の矢印Mの方向に運動しているとす
ると移動体2は接触点A及びA′における楕円QのMの
方向すなわち図中の矢印Nの方向に駆動される。
Assuming that the contact points A and A' are moving in the direction of arrow M in the figure, the moving body 2 is driven in the direction of M of the ellipse Q at the contact points A and A', that is, in the direction of arrow N in the figure.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら従来の超音波モータは、超音波振動体の一
面にのみ移動体を接触しているので、超音波振動体の一
面に発生している進行波しか利用していないという問題
がある。すなわち超音波振動体は屈曲振動に伴って一面
と同様に他面にも進行波が発生しているわけであるが、
他面に発生した進行波のエネルギーは利用されていない
。
However, in the conventional ultrasonic motor, since the moving body is in contact with only one surface of the ultrasonic vibrator, there is a problem in that only the traveling waves generated on one surface of the ultrasonic vibrator are utilized. In other words, as the ultrasonic vibrator undergoes bending vibration, traveling waves are generated on the other side as well as on one side.
The energy of the traveling waves generated on the other side is not utilized.

本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
であり、前記超音波振動体の両面に移動体を接触させる
ことによって、該超音波振動体の振動エネルギーを効率
よく利用し得る超音波モータの提供を目的とする。
The present invention has been made to solve such problems, and provides an ultrasonic wave that can efficiently utilize the vibration energy of the ultrasonic vibrator by bringing a moving body into contact with both sides of the ultrasonic vibrator. The purpose is to provide motors.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の超音波モータは、超音波振動体の一面に接触し
、中心軸を有する移動体を前記超音波振動体で駆動させ
る様に構成された超音波モータにおいて、中心軸を有す
る他の移動体が前記超音波振動体の他面に接触していて
、一方の移動体の中心軸は中空であって他方の移動体の
中心軸を遊挿しており、前記2つの中心軸の間隙部に転
動体が周設されており、2つの移動体が転動体を介して
相互に駆動力を伝達すべくなしてあることを特徴とする
。
The ultrasonic motor of the present invention is an ultrasonic motor that is configured to contact one surface of an ultrasonic vibrating body and drive a moving body having a central axis with the ultrasonic vibrating body. The body is in contact with the other surface of the ultrasonic vibrating body, the central axis of one moving body is hollow and the central axis of the other moving body is loosely inserted, and the central axis of one moving body is loosely inserted into the gap between the two central axes. A rolling element is provided around the periphery, and the two movable bodies are configured to mutually transmit driving force via the rolling element.

〔作用〕[Effect]

本発明の超音波モータは、超音波振動体の両面に接触し
ている2つの移動体を該超音波振動体の各面に励振され
る進行波によって駆動する。前記進行波の進行方向は相
反しているため、前記2つの移動体は相反する方向に回
転する。2つの移動体が互いに反対方向に回転すると2
つの移動体の中心軸に介在している転動体が自転し、2
つの移動体が相互に駆動力を伝達する。よって一方の移
動体の中心軸を外部装置への出力軸にすると、転動体は
出力軸でない方の移動体の駆動力を出力軸を有する移動
体へ伝達し、また2つの移動体の回転数は同一となる。
The ultrasonic motor of the present invention drives two movable bodies that are in contact with both sides of an ultrasonic vibrator by traveling waves excited on each side of the ultrasonic vibrator. Since the traveling directions of the traveling waves are opposite to each other, the two moving bodies rotate in opposite directions. When two moving objects rotate in opposite directions, 2
The rolling elements interposed between the central axes of the two moving bodies rotate, and the two
Two moving bodies mutually transmit driving force. Therefore, when the central axis of one moving body is used as the output shaft to an external device, the rolling elements transmit the driving force of the moving body that is not the output shaft to the moving body that has the output shaft, and the rotational speed of the two moving bodies is are the same.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明をその一実施例を示す図面に基づいて説明す
る。
The present invention will be explained below based on the drawings showing one embodiment thereof.

第1図は本発明の超音波モータの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of the ultrasonic motor of the present invention.

図において3は超音波振動体である。超音波振動体3は
、174円環又は1/8円環状の圧電素子6を複数個円
環状に配置して、円環状の弾性体4と5とで挟着したも
のである。この様な構成を有する超音波振動体3の上下
両面に夫々、中心軸7′8′が一体化された移動体7.
8が接触している。
In the figure, 3 is an ultrasonic vibrator. The ultrasonic vibrator 3 is made by arranging a plurality of piezoelectric elements 6 in the shape of a 174 ring or 1/8 ring in an annular shape, and sandwiching the piezoelectric elements 6 between annular elastic bodies 4 and 5. A movable body 7 in which central shafts 7'8' are integrated on both upper and lower surfaces of the ultrasonic vibrating body 3 having such a configuration.
8 are in contact.

超音波振動体3の上面に接触している移動体7は該超音
波振動体3と略同形であり、超音波振動体3と接触して
いない側の面には円筒状の中心軸7′が立設されている
。一方前記超音波振動体3の下面に接触している移動体
8は中心軸8′を備えた円形であり、中心軸8′は超音
波振動体3と接触している側では超音波振動体3及び中
心軸7′の内部に遊挿している。以上の様な構成を有す
る超音波振動体3と移動体7.8とは、移動体8の超音
波振動体3と接触していない側に立設される中心軸8′
が有底円筒状のケーシング11の底面の軸受(図示せず
)に支持される様に該ケーシング11に収納され、中心
軸7’、8’が貫通する円形の穴を有する蓋体12を前
記ケーシング11に螺合することによってケーシング1
1の上面開口部が閉止されている。ケーシング11の底
面と移動体8との間及び蓋体12と移動体7との間には
バネ10a、 10b、 10c。
The movable body 7 that is in contact with the upper surface of the ultrasonic vibrator 3 has approximately the same shape as the ultrasonic vibrator 3, and has a cylindrical central axis 7' on the side that is not in contact with the ultrasonic vibrator 3. has been erected. On the other hand, the movable body 8 that is in contact with the lower surface of the ultrasonic vibrator 3 is circular with a central axis 8', and the central axis 8' is the ultrasonic vibrator on the side that is in contact with the ultrasonic vibrator 3. 3 and the center shaft 7'. The ultrasonic vibrator 3 and the movable body 7.8 having the above-mentioned configurations have a central axis 8' that is erected on the side of the movable body 8 that is not in contact with the ultrasonic vibrator 3.
is housed in the casing 11 so as to be supported by a bearing (not shown) on the bottom of a cylindrical casing 11 with a bottom. By screwing into the casing 11, the casing 1
The top opening of No. 1 is closed. Springs 10a, 10b, and 10c are provided between the bottom surface of the casing 11 and the movable body 8 and between the lid body 12 and the movable body 7.

10dが移動体7及び移動体8を超音波振動体3に向け
て付勢するように配設され、これによって移動体7.8
は超音波振動体3に加圧接触している。
10d is arranged so as to urge the movable bodies 7 and 8 toward the ultrasonic vibrating body 3, whereby the movable bodies 7.8
is in pressure contact with the ultrasonic vibrator 3.

また中心軸7′と中心軸8′との間隙部には第2図に示
す様に複数個の円柱形をした転動体9,9゜9.9が周
設されている。転動体9.9,9.9は適宜の摩擦係数
を有するものであって、各転動体9,9.9.9は中心
軸?’、8’の回転に伴って自転するが、中心軸8′の
周りを公転することができない構造となっている。
Further, as shown in FIG. 2, a plurality of cylindrical rolling elements 9, 9.9 are disposed around the gap between the central shafts 7' and 8'. The rolling elements 9.9, 9.9 have appropriate friction coefficients, and each rolling element 9, 9.9.9 has a central axis? Although it rotates along with the rotation of ', 8', it has a structure that cannot revolve around the central axis 8'.

第3図は本発明の超音波モータの動作原理を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing the operating principle of the ultrasonic motor of the present invention.

図において第1図の構成で述べた如く、超音波振動体3
の一面3aに移動体7が接触しており、その他面3bに
は移動体8が接触している。超音波振動体3の圧電素子
6に電圧が印加されると進行波が発生し、移動体7及び
移動体8が超音波振動体3と接触する部分の点A、A’
及びBは楕円運動をする。図に示す様に楕円は同方向に
運動するから、移動体7及び移動体8は相反する方向す
なわち図中の矢印り及びRの方向に駆動される。
In the figure, as described in the configuration of FIG. 1, the ultrasonic vibrator 3
A moving body 7 is in contact with one surface 3a, and a moving body 8 is in contact with the other surface 3b. When a voltage is applied to the piezoelectric element 6 of the ultrasonic vibrating body 3, a traveling wave is generated, and the moving bodies 7 and 8 contact points A and A' with the ultrasonic vibrating body 3.
and B move in an ellipse. As shown in the figure, since the ellipses move in the same direction, the movable body 7 and the movable body 8 are driven in opposite directions, that is, in the directions of arrows A and R in the figure.

反対方向に駆動されている移動体7と移動体8との駆動
力を利用するために、本発明の超音波モータは第1図で
説明した様な構成を有している。
In order to utilize the driving force of the movable bodies 7 and 8 that are driven in opposite directions, the ultrasonic motor of the present invention has the configuration as explained in FIG. 1.

すなわちこの超音波モータは移動体7の中心軸7′に移
動体8の中心軸8′を遊挿させて中心軸7′と8′との
間隙部に転動体9,9.9.9を介在させる構成を有し
ている。
That is, in this ultrasonic motor, the center shaft 8' of the moving body 8 is loosely inserted into the center axis 7' of the moving body 7, and the rolling elements 9, 9, 9, 9 are inserted in the gap between the center shafts 7' and 8'. It has an intervening configuration.

移動体7.8がそれぞれり、 R方向に駆動される場合
を例に転動体の作用について説明する。移動体7がL方
向に駆動され、移動体8がR方向に駆動されると、第2
図に示す如く、中心軸7′は左回りに回転し、中心軸8
′は右回りに回転する。
The action of the rolling elements will be explained by taking as an example the case where the moving bodies 7 and 8 are each driven in the R direction. When the moving body 7 is driven in the L direction and the moving body 8 is driven in the R direction, the second
As shown in the figure, the central axis 7' rotates counterclockwise, and the central axis 8
' rotates clockwise.

中心軸7′と8′とが、反対方向に回転すると転動体9
,9,9.9はいずれも中心軸7′と同方向すなわち左
回りに自転する。よって移動体7又は移動体8のいずれ
かの中心軸7′又は中心軸8′を外部装置への出力軸と
すると、転動体9.9゜9.9は2つの移動体7.8の
回転数を同一とすべく、出力軸でない方の移動体8又は
移動体7の駆動力を、出力軸を有する方の移動体7又は
移動体8へ伝達する。換言すると出力軸を有する移動体
の負荷が転動体を介して出力軸を有しない移動体にもか
かるので結果として出力軸を有する移動体にかかる負荷
が軽減される。
When the central shafts 7' and 8' rotate in opposite directions, the rolling elements 9
, 9, 9.9 all rotate in the same direction as the central axis 7', that is, counterclockwise. Therefore, if the central axis 7' or 8' of either the moving body 7 or the moving body 8 is used as the output shaft to the external device, the rolling elements 9.9°9.9 will rotate the two moving bodies 7.8. In order to make the numbers the same, the driving force of the movable body 8 or movable body 7 that does not have an output shaft is transmitted to the movable body 7 or movable body 8 that has an output shaft. In other words, the load of the movable body having the output shaft is also applied to the movable body having no output shaft via the rolling elements, and as a result, the load applied to the movable body having the output shaft is reduced.

なお、本実施例では円筒状の超音波モータについて説明
したが、本発明はこれに限るものではなく、円環状の超
音波モータについても同様の構造を採ることによって同
等の効果が得られる。
In this embodiment, a cylindrical ultrasonic motor has been described, but the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by adopting a similar structure for an annular ultrasonic motor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したとおり、本発明の超音波モータは、該超音
波モータの駆動源である超音波振動体に発生する両面の
進行波のエネルギーを利用するのでエネルギー利用効率
が高い。
As explained above, the ultrasonic motor of the present invention has high energy utilization efficiency because it utilizes the energy of traveling waves on both sides generated in the ultrasonic vibrator that is the drive source of the ultrasonic motor.

また本発明の超音波モータは2つの移動体の駆動力が相
互に伝達できる構成となっているので、両移動体の駆動
力で一方の移動体の負荷を負担できる。
Furthermore, since the ultrasonic motor of the present invention is configured so that the driving forces of the two moving bodies can be mutually transmitted, the load of one of the moving bodies can be borne by the driving forces of both moving bodies.

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

第1図は本発明の超音波モータの断面図、第2図は本発
明の超音波モータの上面拡大図、第3図は本実施例の超
音波モータの動作原理を示す図、第4図は従来の超音波
モータの動作原理を示す図である。 3・・・超音波振動体 4.5・・・弾性体7.8・・
・移動体 ?’、8’・・・中心軸9・・・転動体 特 許 出願人  三洋電機株式会社 代理人 弁理士  河 野  登 夫 弔 図 図 図
Fig. 1 is a sectional view of the ultrasonic motor of the present invention, Fig. 2 is an enlarged top view of the ultrasonic motor of the present invention, Fig. 3 is a diagram showing the operating principle of the ultrasonic motor of the present embodiment, and Fig. 4 1 is a diagram showing the operating principle of a conventional ultrasonic motor. 3... Ultrasonic vibrating body 4.5... Elastic body 7.8...
・Mobile object? ', 8'...Central axis 9...Rolling element patent Applicant Sanyo Electric Co., Ltd. Agent Patent attorney Noboru Kono Funeral map

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.超音波振動体の一面に接触し、中心軸を有する移動
体を前記超音波振動体で駆動させる様に構成された超音
波モータにおいて、 中心軸を有する他の移動体が前記超音波振 動体の他面に接触していて、一方の移動体の中心軸は中
空であって他方の移動体の中心軸を遊挿しており、前記
2つの中心軸の間隙部に転動体が周設されており、2つ
の移動体が転動体を介して相互に駆動力を伝達すべくな
してあることを特徴とする超音波モータ。
1. In an ultrasonic motor that is in contact with one surface of an ultrasonic vibrating body and configured to drive a moving body having a central axis with the ultrasonic vibrating body, another moving body having a central axis is connected to the ultrasonic vibrating body. The central shaft of one moving body is hollow and loosely inserts the central shaft of the other moving body, and rolling elements are disposed around the gap between the two central shafts. An ultrasonic motor characterized in that two moving bodies are configured to mutually transmit driving force via rolling elements.
JP1067954A 1989-03-20 1989-03-20 Ultrasonic motor Pending JPH02250677A (en)

Priority Applications (1)

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JP1067954A JPH02250677A (en) 1989-03-20 1989-03-20 Ultrasonic motor

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5039876U (en) * 1973-08-09 1975-04-23

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5039876U (en) * 1973-08-09 1975-04-23

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