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JPH0667228B2 - Device that causes movement in one direction from a standing wave - Google Patents
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JPH0667228B2 - Device that causes movement in one direction from a standing wave - Google Patents

Device that causes movement in one direction from a standing wave

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JPH0667228B2
JPH0667228B2 JP62137395A JP13739587A JPH0667228B2 JP H0667228 B2 JPH0667228 B2 JP H0667228B2 JP 62137395 A JP62137395 A JP 62137395A JP 13739587 A JP13739587 A JP 13739587A JP H0667228 B2 JPH0667228 B2 JP H0667228B2
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wave
ring
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、定在波エネルギを回転運動や直線運動に返
還して超音波モータ(振動波モータ)などに応用可能な
定在波より一方向の運動を生起する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention provides a method of converting standing wave energy into rotary motion or linear motion and applying it to an ultrasonic motor (oscillation wave motor) or the like. A device for producing directional movement.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電歪素子や圧電素子に交番電圧を印加することにより発
生する超音波振動を、回転運動や直線運動に変換可能で
あることは知られており、こうして得られる運動を駆動
力として利用した超音波モータが各種提案されている。
It is known that ultrasonic vibration generated by applying an alternating voltage to an electrostrictive element or a piezoelectric element can be converted into rotational movement or linear movement, and ultrasonic waves that use the movement thus obtained as a driving force. Various motors have been proposed.

この超音波モータは巻線コイルを必要としないため、こ
れまでの電磁モータに比べて、構造が簡単で小型化でき
る上に、低速回転時にも高トルクが得られるという利点
があり、近年注目されている。
Since this ultrasonic motor does not require a winding coil, it has the advantages that it has a simple structure and can be downsized as compared with conventional electromagnetic motors, and it can obtain high torque even at low speed rotation. ing.

この種の超音波モータの代表としては以下のものがあ
る。
The representatives of this type of ultrasonic motor are as follows.

(1) 棒状の振動体を振動させ、長さ方向に移動する
進行波を利用したモータ。
(1) A motor using a traveling wave that vibrates a rod-shaped vibrating body and moves in the length direction.

(2) リング状の振動体に時間的・空間的に位相が異
なる2種類の定在波を発生させ、これらの定在波を合成
して進行波としたモータ。
(2) A motor in which two types of standing waves having different phases in time and space are generated in a ring-shaped vibrating body, and these standing waves are combined into a traveling wave.

(3) 縦振動とねじり振動、あるいは縦振動と振動片
の横振動とを合成したモータ。
(3) A motor that combines vertical vibration and torsional vibration, or vertical vibration and lateral vibration of a vibrating element.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

(1)のモータは、棒状の振動体の端部に吸収体を設
け、端部での進行波の反射を打ち消すか、エネルギの帰
還系を設けなければならない。ところが、振動体の端部
に吸収体を設けても、吸収体に吸収された振動が熱に変
わり、効率を上げることができない。また、エネルギの
帰還系を設けると構造が複雑になってしまう。
In the motor of (1), it is necessary to provide an absorber at the end of the rod-shaped vibrating body and cancel the reflection of the traveling wave at the end or provide an energy feedback system. However, even if an absorber is provided at the end of the vibrating body, the vibration absorbed by the absorber changes to heat, and the efficiency cannot be improved. Further, the structure becomes complicated when the energy feedback system is provided.

(2)のモータは、2種類の定在波を重ね合せるなどの
特別の配慮が必要で、構造が複雑で効率良く制御するこ
とが難しい。
The motor of (2) requires special consideration such as superimposing two types of standing waves, and has a complicated structure, which makes it difficult to control efficiently.

(3)のモータも2種類の振動を合成しなければなら
ず、構成が複雑で効率が悪かった。
The motor of (3) also had to synthesize two types of vibrations, and had a complicated structure and poor efficiency.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

この発明は、従来行なわれてきた進行波を使用した方法
や振動合成法とは異なった原理に基づき、振動体に与え
られた定在波を効率良く回転運動や直線運動に変換でき
る定在波より一方向の運動を生起する方法及びその装置
を得ることを目的とする。
The present invention is based on a principle different from a method using a traveling wave and a vibration synthesizing method which have been conventionally performed, and a standing wave capable of efficiently converting a standing wave given to a vibrating body into a rotational motion or a linear motion. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing more unidirectional movement.

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

これまでの進行波モータの考えによれば、定在波は互い
に逆方向に進む波の重ね合わされたものであるため、両
方の波の強さが等しければ、物体を特定の方向に移動さ
せることはできない。
According to the conventional idea of traveling wave motors, a standing wave is a superposition of waves traveling in opposite directions, so if the strength of both waves is equal, move the object in a specific direction. I can't.

しかし実験の結果、定在波は部分的に方向の異なる運動
能力を持っており、その特定の方向の運動能力だけを選
択すれば、物体を特定の方向に移動させることが可能で
あることが分かった。
However, as a result of experiments, standing waves have movement abilities in different directions, and it is possible to move an object in a particular direction by selecting only the movement abilities in that particular direction. Do you get it.

即ち、弾性体などの振動体に屈曲定在波が励振されてい
る時、その腹部は振動体に対して直角な方向に振動し、
節部は振動体に対して平行な方向に振動するが、腹部、
節部を境として互いに逆向きの運動力が、また振動体の
一方向の面内の任意の点と、その裏側の点とは同一方向
の運動能力が存在することが実験的に導き出される。
That is, when a bending standing wave is excited in a vibrating body such as an elastic body, its abdomen vibrates in a direction perpendicular to the vibrating body,
The node vibrates in a direction parallel to the vibrating body, but the abdomen,
It is experimentally deduced that there are kinetic forces opposite to each other with the node as a boundary, and that kinematic abilities in the same direction exist between an arbitrary point in one plane of the vibrating body and a point on the back side thereof.

そこでこの発明は、励振する振動体に発生する定在波の
節と腹との間に、定在波の腹から節方向への運動成分を
選び出す抽出体を位置させて、定在波より一方向の運動
を生起するようにしたものである。
Therefore, the present invention locates an extractor that selects a motion component in the node direction from the antinode of the standing wave between the node and the antinode of the standing wave generated in the vibrating body to be excited, and one direction from the standing wave. It was designed to cause the movement of.

〔第1の実施例〕 以下、この発明の第1の実施例について、図面を参照し
て説明する。
[First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

前述のように定在波は部分的に方向の異なる運動能力を
持ち、その特定の方向の運動能力だけを選択すれば、物
体を移動あるいは駆動できることを発明者は知り得た
が、その裏付けとなる実験について説明する。
As described above, the standing wave has a partially different direction of motion ability, and the inventor has learned that an object can be moved or driven by selecting only the motion ability of the specific direction. The experiment will be described.

第1図のように振動体例えば板状の弾性体(厚さ15mm、
幅10mm、長さ250mmの真鍮棒)1をランジュバンの振動
子などの振動源2により振動(例えば励振周波数43.2KH
z)させて、弾性体1に屈曲定在波を生じさせると共
に、弾性体1に抽出体例えばローラ3を押し当て、その
回転方向と位置の関係を調べた。
As shown in FIG. 1, a vibrating body such as a plate-shaped elastic body (thickness: 15 mm,
A brass rod with a width of 10 mm and a length of 250 mm is vibrated by a vibration source 2 such as a Langevin vibrator (for example, an excitation frequency of 43.2 KH).
z), a bending standing wave is generated in the elastic body 1, and the extractor, for example, the roller 3 is pressed against the elastic body 1, and the relationship between the rotation direction and the position is examined.

その結果、第2図(A)(B)のようにA〜H、A′〜
H′の位置で、回転方向が交互に変わることが分かっ
た。
As a result, as shown in FIGS. 2A and 2B, A to H and A'to
It was found that the rotation direction changes alternately at the position H '.

一方、屈曲波の波長λを λ=4π(E/12ρ)1/2・b/ω の式から計算してみる。尚、Eはヤングの弾性率、ρは
棒の密度、bは棒の厚さ、ωは角周波数である。従っ
て、 (E/ρ)1/2=3480×103 (棒の縦振動の速度) b=5 ω=2π×4.32×104 により、 λ=26.9〔mm〕 となる。
On the other hand, the wavelength λ of the bending wave will be calculated from the equation λ 2 = 4π 2 (E / 12ρ) 1/2 · b / ω. Here, E is Young's modulus, ρ is the density of the rod, b is the thickness of the rod, and ω is the angular frequency. Therefore, (E / ρ) 1/2 = 3480 × 10 3 (vertical vibration speed of the bar) b = 5 ω = 2π × 4.32 × 10 4 , and thus λ = 26.9 [mm].

この値と第1図とを比較すると、弾性体1の中央部では
ピッチがほぼ13mmとなっていて、λ/2に近いことが分
かる。
Comparing this value with FIG. 1, it can be seen that the central portion of the elastic body 1 has a pitch of approximately 13 mm, which is close to λ / 2.

このことからローラ3の回転方向の変わる位置は、定在
波の節あるいは腹であると考えられ、次のように言うこ
とができる。
From this, the position where the rotation direction of the roller 3 changes is considered to be the node or antinode of the standing wave, and can be described as follows.

ローラ3の回転方向は弾性体1の表と裏とでは反対であ
り、節から腹のλ/4の領域で回転は同一方向であり、
隣合う領域では回転方向が互いに逆になる。
The rotation direction of the roller 3 is opposite between the front and back of the elastic body 1, and the rotation is the same in the region of λ / 4 from the node to the antinode,
The rotation directions are opposite to each other in the adjacent areas.

ここで、上記のことについて定在的な考察を行う。Here, a stationary consideration is given to the above.

厚さ2eの板の振動が厚み方向の進行波 Uy=A・sin(ωt−kx) (k=2π/λ) として存在すると、波は進行方向成分 Ux=−e・Uy′=e・A・k・cos(ωt−kx) を伴い、進行波の各部は楕円運動する。If the vibration of a plate with a thickness of 2e exists as a traveling wave Uy = A · sin (ωt−kx) (k = 2π / λ) in the thickness direction, the wave is a traveling direction component Ux = −e · Uy ′ = e · A・ Each part of the traveling wave makes an elliptic motion with k · cos (ωt−kx).

今、板に定在波が励振されているとして、厚み方向の振
動を Uy=Asinωt・sinkx … とすると、進行波の場合と同様に式はX方向成分の振
動を伴い、 Ux=−e・Uy′=−e・A・k・sinωt・coskx … となる。
Now, assuming that a standing wave is excited in the plate, and the vibration in the thickness direction is Uy = Asinωt · sinkx…, the equation is accompanied by the vibration in the X direction as in the case of the traveling wave, and Ux = −e ・Uy ′ = − e · A · k · sinωt · coskx ...

,式によると、板の定在波は弦(e=0)の定在波
と異なり、Uy=0の節は −e・A・k・sinωt でX方向に振動していることが分かる。また、 Uy/Ux=−(1/ek)tankx … から、板の各部は傾きが(−tankx)/(ek)の直線振
動を行っていることになる。(第3図) 以上の考察をもとに板の定在波の振動の模様を考える
と、第4図のようになる。
According to the equation, the standing wave of the plate is different from the standing wave of the string (e = 0), and it can be seen that the node of Uy = 0 vibrates in the X direction at −e · A · k · sinωt. Also, from Uy / Ux =-(1 / ek) tankx, it follows that each part of the plate is performing linear vibration with an inclination of (-tankx) / (ek). (Fig. 3) Considering the vibration pattern of the standing wave of the plate based on the above consideration, it becomes as shown in Fig. 4.

第4図と前記の実験とを比較すると、ローラ3の回転方
向と振動方向とが対応していることが分かる。
Comparing FIG. 4 with the above experiment, it can be seen that the rotation direction and the vibration direction of the roller 3 correspond to each other.

尚、以上の結果を仮定して環状の弾性体に進行波を励振
する場合を考え、上述の結果を検討してみる。環状の弾
性体に進行波を励振する場合は、空間的位置がλ/4ず
れた場所から位相がπ/2ずれた正弦波の定在波を合成
する。
Considering the case where a traveling wave is excited in an annular elastic body assuming the above results, the above results will be examined. When exciting a traveling wave in an annular elastic body, a sine wave standing wave with a phase shift of π / 2 is synthesized from a spatial position shift of λ / 4.

sin(ωt−θ) =sinωt・cosθ−cosωt・sinθ =sinωt・cosθ+sin(ωt+π/2) ・cos(θ+π/2) 波長がλ/4ずれた定在波に重ね合わせると言うこと
は、第3図において右半分を左半分に重ね合わせること
であり、節と腹には全く同種の縦振動、横振動が重ね合
わされる。しかし、その点では必ずしも直交しない2つ
の振動が重ね合わされることになる。
sin (ωt−θ) = sinωt · cosθ−cosωt · sinθ = sinωt · cosθ + sin (ωt + π / 2) · cos (θ + π / 2) Overlaying on a standing wave with a wavelength shifted by λ / 4 means the third In the figure, the right half is superimposed on the left half, and the same kind of longitudinal vibration and transverse vibration are superimposed on the node and antinode. However, at that point, two vibrations that are not necessarily orthogonal are superimposed.

2つの振動は時間的に位相がπ/2ずれるから、節と腹
とは位相がπだけ異なった同じ楕円運動をすることがわ
かるが、その他の点も次に示すように同じ楕円運動をし
ていることが分かる。
Since the two vibrations are out of phase with each other by π / 2 in time, it can be seen that the nodes and antinodes have the same elliptical motion with a phase difference of π, but other points also have the same elliptic motion as shown below. I know that

任意の点のX成分; −e・A・k・sinωt・coskx−e・A・k・sin(ω
t+π/2) ・cos(kx+π/2) =−e・A・k・sin(ωt−kx) 任意の点のY成分; Asinωt・sinkx+Asin(ωt+π/2)・sin (kx+π/2)=Acos(ωt−kx) 即ち、屈曲定在波として,式を仮定しても、2種類
の定在波による進行波の合成が説明され、,式は実
際の振動に近いと考えられる。
X component at any point; -e-A-k-sin ωt-coskx-e-A-k-sin (ω
t + π / 2) · cos (kx + π / 2) = − e · A · k · sin (ωt−kx) Y component at any point; Asinωt · sinkx + Asin (ωt + π / 2) · sin (kx + π / 2) = Acos ( ωt−kx) That is, even if an equation is assumed as a bending standing wave, the synthesis of traveling waves by two types of standing waves is explained, and the equation is considered to be close to the actual vibration.

これまでの超音波モータは進行波型であれ、振動合成型
であれ、接触体(可動体)との接点が楕円運動するよう
に工夫されてきたが、ここで述べている定在波型のモー
タでは、振動は第3図のような直線振動によって接触体
を駆動しているものと考えられる。
Conventional ultrasonic motors, whether of the traveling wave type or the vibration synthesis type, have been devised so that the contact point with the contact body (movable body) makes an elliptical motion. In the motor, the vibration is considered to drive the contact body by the linear vibration as shown in FIG.

第3図のような直線振動によっても接触体を駆動できる
理由としては、超音波振動の加速度が極めて大きいため
に、接触体が振動に完全には追従できないことが考えら
れるが、これは超音波振動による摩擦の減少という現象
においても現れるものである。
The reason why the contact body can be driven by the linear vibration as shown in FIG. 3 is that the contact body cannot completely follow the vibration because the acceleration of ultrasonic vibration is extremely large. It also appears in the phenomenon of friction reduction due to vibration.

以上のことから、定在波は部分的に回転方向の異なる運
動能力を持っており、その特定の方向だけを選択すれ
ば、物体を特定の方向に移動させることが可能である。
From the above, the standing wave has movement capabilities partially different in rotation direction, and it is possible to move the object in a specific direction by selecting only the specific direction.

従って、第5図または第6図のように圧電セラミックや
振動子などの振動源2によつて励振される例えばステン
レスやばね材などの金属性の弾性体1に発生する定在波
Sの節Nと腹Lとの間に、1/4波長の奇数倍又は偶数
倍毎(例えば1波長あるいは1/2波長毎)の領域に、
定在波の腹から節方向への運動成分を選び出す抽出体例
えば突起などの凸部4を設け、この凸部4が選び出した
運動成分を凸部4上に載置された例えばステンレスや
紙、プラスチックシートなどの接触体5に伝え、この接
触体5を特定の方向に運動させるようにする。
Therefore, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, the node of the standing wave S generated in the metallic elastic body 1 such as stainless steel or spring material excited by the vibration source 2 such as a piezoelectric ceramic or a vibrator. Between N and antinode L, in an area of odd multiples or even multiples of 1/4 wavelength (for example, 1 wavelength or 1/2 wavelength),
An extractor for selecting a motion component in the node direction from the antinode of the standing wave is provided with a convex portion 4 such as a protrusion, and the motion component selected by the convex portion 4 is placed on the convex portion 4, for example, stainless steel or paper, It is transmitted to the contact body 5 such as a plastic sheet, and the contact body 5 is moved in a specific direction.

また、各凸部4はλ/2毎に1つ設けられ、1波長λを
4等分して区切った単位λ/4区間a1,a2,a3,a4の偶数
番目の区間a2,a4(第5図)、または奇数番目の区間a1,
a3(第6図)に設けられている。
Also, one convex portion 4 is provided for each λ / 2, and one even wavelength section a2, a4 (the first section λ / 4 section a1, a2, a3, a4, which is obtained by dividing one wavelength λ into four equal parts) (Fig. 5), or odd-numbered section a1,
It is located at a3 (Fig. 6).

尚、凸部4は定在波の1/4波長以下の幅である。The convex portion 4 has a width of ¼ wavelength or less of the standing wave.

以上説明した第1の実施例によれば、従来の進行波モー
タの考えによれば、定在波は互いに逆方向に進む波の重
ね合わされた波であるため、両方の波の強さが等しけれ
ば、物体を特定の方向に移動さることはできない。
According to the first embodiment described above, according to the conventional traveling wave motor, since the standing wave is a wave in which waves traveling in opposite directions are superposed, the strengths of both waves are equal. For example, the object cannot be moved in a specific direction.

しかし、実験によれば定在波は部分的に方向の異なる運
動能力を持っており、弾性体に発生する屈曲定在波の節
と腹との間(1/4波長間)の位置に1/4波長の奇数
倍又は偶数倍毎の領域に凸部4を設けることにより、屈
曲定在波の特定方向の運動成分を選び取ることができ
る。
However, according to the experiment, the standing wave has the ability to move partially in different directions, and the standing wave has a 1 / wave position between the node and the antinode (1/4 wavelength) of the bending standing wave generated in the elastic body. By providing the convex portions 4 in the regions of odd multiples or even multiples of four wavelengths, the motion component of the bending standing wave in the specific direction can be selected.

従って、凸部4に物体が接触すると、選び出された運動
成分により、物体を移動したり駆動したりできる。
Therefore, when the object contacts the convex portion 4, the object can be moved or driven by the selected motion component.

また、第5図及び第6図のように凸部4の位置を変えた
り、波長を変えたりすることにより、逆方向への回転や
移動が可能である。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, it is possible to rotate or move in the opposite direction by changing the position of the convex portion 4 or changing the wavelength.

〔第2の実施例〕 以下、この発明の第2の実施例(一方向に回転する超音
波モータ)について説明する。
[Second Embodiment] A second embodiment of the present invention (an ultrasonic motor rotating in one direction) will be described below.

この実施例の超音波モータは第7図に示すように図示し
ていない軸を中心に回転自在の接触体例えばロータ41
と、振動体例えば弾性体リング43と、振動源例えば圧電
体リング45と、高周波電源47とを備えている。
As shown in FIG. 7, the ultrasonic motor of this embodiment has a contact body, such as a rotor 41, rotatable about an axis (not shown).
And a vibrating body such as an elastic ring 43, a vibrating source such as a piezoelectric ring 45, and a high frequency power source 47.

ロータ41はアクリルやプラスチックなどの合成樹脂やア
ルミニウム・鉄などの金属板などにより形成された円板
やリング状のもので、弾性体リング43に加圧接触されて
いる。
The rotor 41 is a disc or ring formed of a synthetic resin such as acrylic or plastic or a metal plate such as aluminum or iron, and is in pressure contact with the elastic ring 43.

弾性体リング43は真鍮やアルミニウム・ステンレスなど
の例えば金属性で、第8図のように屈曲定在波の特定の
運動方向を選択するための抽出体例えば突起などの凸部
49(幅は角度にしてα)が、屈曲定在波の節と腹との間
(1/4波長間)の位置に、1/4波長の奇数倍又は偶
数倍毎の領域、例えば励振される定在波の1/2波長の
間隔(角度にしてβ)で等間隔に複数設けられている。
(1波長毎に設けても良い。) 尚、弾性体リング43は定在波の波長の整数倍のリング長
を有する。また凸部49の幅は定在波の1/4波長以下に
してある。
The elastic ring 43 is made of, for example, metal such as brass or aluminum / stainless steel, and as shown in FIG.
49 (width: α) is excited at a position between the node of the bending standing wave and the antinode (between the quarter wavelengths) at every odd multiple or even multiple of the quarter wavelength, eg, excited. A plurality of standing waves are provided at equal intervals (β in terms of angle) of ½ wavelength.
(It may be provided for each wavelength.) The elastic ring 43 has a ring length that is an integral multiple of the wavelength of the standing wave. The width of the convex portion 49 is set to be equal to or less than a quarter wavelength of the standing wave.

圧電体リング45は、第9図のように弾性体リング43の凸
部49の間隔と等間隔に交互に逆向きに分極した圧電セラ
ミックが添着され、弾性体リング43に貼り付けられてい
る。尚、貼り付け位置は第7図のように、凸部49の付近
に定在波の節がくるようにする。
As shown in FIG. 9, the piezoelectric ring 45 is attached with piezoelectric ceramics polarized in opposite directions alternately at equal intervals as the intervals of the convex portions 49 of the elastic ring 43 and attached to the elastic ring 43. Incidentally, as shown in FIG. 7, the attachment position is such that the node of the standing wave is located near the convex portion 49.

従って、高周波電源47により圧電体リング45に正弦波電
圧をかけ、弾性体リング43に屈曲振動を起こし、例えば
リング長が9波長の定在波となるように励振した時、定
在波の1/2波長毎に等間隔で配置されている弾性体リ
ング43の凸部49の近傍に定在波の節が発生する。このた
め、複数の凸部49には定在波の特定方向の運動成分が伝
達され、ロータ41が一方向に回転する。
Therefore, when a sinusoidal wave voltage is applied to the piezoelectric ring 45 by the high frequency power source 47 to cause bending vibration in the elastic ring 43, for example, when excited so that the ring length becomes a standing wave of 9 wavelengths, a standing wave of 1 A node of a standing wave is generated in the vicinity of the convex portion 49 of the elastic ring 43 arranged at equal intervals for every / 2 wavelength. Therefore, the motion component of the standing wave in the specific direction is transmitted to the plurality of convex portions 49, and the rotor 41 rotates in one direction.

以上説明した第2の実施例によれば、弾性体リング43に
発生する屈曲定在波の節と腹との間(1/4波長間)の
位置に、1/4波長の奇数倍又は偶数倍毎の領域に凸部
49を設けたので、1/4波長毎に逆向きに生じる運動成
分の内、屈曲定在波の特定方向の運動成分を選び取るこ
とができ、ロータ41を一方向に回転させることができ
る。従って、構造が簡単な定在波によるロータリ型の超
音波モータを実現できる。
According to the second embodiment described above, at the position between the node and the antinode of the bending standing wave generated in the elastic ring 43 (between the quarter wavelengths), an odd multiple or even multiple of the quarter wavelength is obtained. Convex part in each area
Since 49 is provided, the motion component in the specific direction of the bending standing wave can be selected from the motion components generated in the opposite direction for each quarter wavelength, and the rotor 41 can be rotated in one direction. Therefore, it is possible to realize a rotary type ultrasonic motor with a standing wave having a simple structure.

また、リング状の弾性体に屈曲進行波を励振した場合、
定在波を極力小さくするために、2種類の定在波を重ね
合わせるなどの特別の配慮が必要である。しかし、定在
波を積極的に使用したこの超音波モータではその必要が
ない。
When a bending traveling wave is excited in a ring-shaped elastic body,
In order to make the standing wave as small as possible, special consideration is required, such as superimposing two types of standing waves. However, this is not necessary in this ultrasonic motor that positively uses the standing wave.

更に、従来のように2種類の超音波を発生させて合成す
る必要がないので、一種類の高周波電源47を使用するだ
けで、超音波モータを実現できる。
Further, since it is not necessary to generate and synthesize two kinds of ultrasonic waves as in the conventional case, an ultrasonic motor can be realized by using only one kind of high frequency power source 47.

〔第3の実施例〕 以下、この発明の第3の実施例(正逆回転する超音波モ
ータ)について説明する。
[Third Embodiment] A third embodiment of the present invention (a forward / reverse rotating ultrasonic motor) will be described below.

この実施例の超音波モータは第10図に示すように、図示
してない軸を中心に回転自在の接触体例えばロータ41
と、振動体例えば弾性体リング43と、振動源例えば圧電
体リング45と、高周波電源47とを備えている。
As shown in FIG. 10, the ultrasonic motor of this embodiment has a contact body rotatable about an axis (not shown), such as a rotor 41.
And a vibrating body such as an elastic ring 43, a vibrating source such as a piezoelectric ring 45, and a high frequency power source 47.

ロータ41はアクリルなどの合成樹脂や金属板などにより
形成された円板やリング状のもので、弾性体リング43に
加圧接触されている。
The rotor 41 is a disc or ring formed of a synthetic resin such as acrylic or a metal plate, and is in pressure contact with the elastic ring 43.

弾性体リング43は真鍮やアルミニウムなどの金属性で、
第11図のように屈曲定在波の特定の運動方向を選択する
ための抽出体例えば突起などの凸部49(幅は角度にして
α)が、屈曲定在波の節と腹との間(1/4波長間)の
位置に、1/4波長の奇数倍又は偶数倍毎の領域、例え
ば励振される定在波の1/2波長の間隔(角度にして
β)で等間隔に複数設けられている。
The elastic ring 43 is made of metal such as brass or aluminum,
As shown in FIG. 11, an extractor for selecting a specific direction of motion of a bending standing wave, for example, a projection 49 such as a protrusion (width is an angle α) is located between the node of the bending standing wave and the antinode ( A plurality of quarter wavelengths are provided at an odd multiple or even multiple of the quarter wavelength, for example, at equal intervals at a half wavelength of the standing wave to be excited (β in angle). Has been.

尚、弾性体リング43は、定在波の波長の整数倍のリング
長を有する。また凸部49の幅は、定在波の1/4波長以
下にしてある。
The elastic ring 43 has a ring length that is an integral multiple of the wavelength of the standing wave. Moreover, the width of the convex portion 49 is set to be equal to or less than a quarter wavelength of the standing wave.

圧電体リング45は、第12図のように1/2波長毎に逆方
向に分極されたA,Bの2区画の領域をもつ環状の圧電セ
ラミックで、弾性体リング43に貼り付けられている。
The piezoelectric ring 45 is an annular piezoelectric ceramic having a region of two compartments A and B polarized in opposite directions for every ½ wavelength as shown in FIG. 12, and is attached to the elastic ring 43. .

尚、貼り付け位置は、第10図のようにそれぞれの区画で
定在波を励振した時、それぞれの定在波の節が弾性体リ
ング43の凸部49の反対側の近傍にくるような位置とす
る。
The sticking position is such that when standing waves are excited in each section as shown in FIG. 10, the nodes of each standing wave come near the opposite side of the convex portion 49 of the elastic ring 43. Position.

また2区画の領域をもつ圧電体リング45は、スイッチな
どの選択手段により選択的に通電される。
In addition, the piezoelectric ring 45 having a region of two sections is selectively energized by a selection means such as a switch.

従って、高周波電源47により圧電体リング45のAの部分
に正弦波電圧を加え、弾性体リング43に屈曲振動を起こ
し、弾性体リング45に9波長の定在波を励振させると、
屈曲定在波の節が弾性体リング43の凸部49から時計方向
に僅かにずれた所に生じ、圧接されたロータ41は時計方
向に回転する。同じ正弦電圧を圧電体リング45のBの部
分に加えて共振させた時には、同じ波長の定在波の節が
凸部49から反時計方向に僅かにはずれた所に生じ、ロー
タ41は反時計方向に回転する。
Therefore, when a sinusoidal voltage is applied to the portion A of the piezoelectric ring 45 by the high frequency power source 47 to cause bending vibration in the elastic ring 43 and excite the standing wave of 9 wavelengths in the elastic ring 45,
A node of the bending standing wave is generated at a position slightly deviated from the convex portion 49 of the elastic ring 43 in the clockwise direction, and the rotor 41 pressed and rotated rotates in the clockwise direction. When the same sine voltage is applied to the portion B of the piezoelectric ring 45 to cause it to resonate, a node of a standing wave of the same wavelength occurs slightly off counterclockwise from the convex portion 49, and the rotor 41 rotates counterclockwise. Rotate in the direction.

以上説明した第3の実施例によれば、弾性体リング43に
発生する定在波は、その腹部が弾性体リング43に対して
直角な方向に振動し、節部が弾性体リング43に対して平
行な方向に振動するが、腹部、節部を境として互いに逆
向きの運動力が存在する。
According to the third embodiment described above, the standing wave generated in the elastic body ring 43 vibrates in the direction orthogonal to the elastic body ring 43 at its antinode, and the knotted portion makes it to the elastic body ring 43. Although they vibrate in parallel directions, there are kinetic forces opposite to each other with the abdomen and the node as boundaries.

このため、圧電体リング45を2区画に分割し、一種類の
高周波電源47を使用するだけで、凸部49の位置を変更す
ることなく、正逆転可能な構造の簡単な超音波モータを
得ることができる。
Therefore, the piezoelectric ring 45 is divided into two sections and only one kind of high frequency power source 47 is used, and a simple ultrasonic motor having a structure capable of forward and reverse rotation is obtained without changing the position of the convex portion 49. be able to.

また、リング状の弾性体に屈曲進行波を励振した場合、
定在波を極力小さくするために、2種類の定在波を重ね
合わせるなどの特別の配慮が必要であるが、第2の実施
例と同様に定在波を積極的に使用したこの超音波モータ
ではその必要がない。
When a bending traveling wave is excited in a ring-shaped elastic body,
In order to make the standing wave as small as possible, special consideration such as superimposing two kinds of standing waves is necessary, but this ultrasonic wave using the standing wave positively as in the second embodiment. The motor does not need that.

〔第4の実施例〕 以下、この発明の第4の実施例(一方向に移動する超音
波モータ)について説明する。
[Fourth Embodiment] A fourth embodiment of the present invention (an ultrasonic motor moving in one direction) will be described below.

この実施例の超音波モータは、第13図に示すように接触
体例えばスライダ141と、端部を有する振動体例えば棒
状弾性体143と、振動源例えば圧電体145と、高周波電源
147とを備えている。
As shown in FIG. 13, the ultrasonic motor of this embodiment has a contact body such as a slider 141, a vibrating body having an end portion such as a rod-shaped elastic body 143, a vibration source such as a piezoelectric body 145, and a high frequency power source.
It has 147 and.

スライダ141はアクリルなどの合成樹脂や金属板などに
より形成され、棒状弾性体143に加圧接触している。
The slider 141 is formed of a synthetic resin such as acrylic or a metal plate, and is in pressure contact with the rod-shaped elastic body 143.

棒状弾性体143は真鍮やアルミニウムなどの例えば金属
性で、振動部が1/2波長の整数倍の長さを有し、第14
図のように定在波の節と腹との間(1/4波長間)の位
置に、1/4波長の奇数倍又は偶数倍毎の領域、例えば
1/2波長毎に抽出体例えば突起などの凸部149が両側
に設けられている。尚、凸部149の幅は定在波の1/4
波長以下である。
The rod-shaped elastic body 143 is made of, for example, metal such as brass or aluminum, and the vibrating portion has a length that is an integral multiple of 1/2 wavelength.
As shown in the figure, at a position between the node of the standing wave and the antinode (between the quarter wavelengths), an area for every odd or even multiple of the quarter wavelength, for example, for each half wavelength, the extract, for example, a protrusion Convex portions 149 are provided on both sides. The width of the convex portion 149 is 1/4 of the standing wave.
It is less than or equal to the wavelength.

圧電体145は例えば第15図のように1/2波長毎に逆向
きに分極された圧電セラミックである。
The piezoelectric body 145 is, for example, as shown in FIG. 15, a piezoelectric ceramic which is polarized in opposite directions at every 1/2 wavelength.

従って、高周波電源147により圧電体145に正弦波電圧を
かけると、棒状の弾性体143に定在波を励振する。この
時、定在波の1/2波長毎に等間隔で配置されている棒
状弾性体143の凸部149の近傍に、屈曲定在波の節が発生
する。その関係が第14図のようになっているので、スラ
イダ141は凸部149からその近傍の節に向かう方向、即ち
図示左方向に移動して行く。
Therefore, when a sinusoidal voltage is applied to the piezoelectric body 145 by the high frequency power source 147, a standing wave is excited in the rod-shaped elastic body 143. At this time, nodes of the bending standing wave are generated in the vicinity of the convex portions 149 of the rod-shaped elastic body 143 arranged at equal intervals for each half wavelength of the standing wave. Since the relationship is as shown in FIG. 14, the slider 141 moves from the convex portion 149 to a node in the vicinity thereof, that is, to the left in the drawing.

以上説明した第4の実施例によれば、棒状弾性体143に
発生する屈曲定在波の節と腹との間(1/4波長間)の
位置に、1/4波長の奇数倍又は偶数倍毎の領域に凸部
149を設けたので、1/4波長毎に逆向きに生じる運動
成分の内、屈曲定在波の特定方向の運動成分を選び取る
ことができ、スライダ141を一方向に移動させることが
できる。従って、構造が簡単な定在波によるリニア型の
超音波モータを実現できる。
According to the fourth embodiment described above, at the position between the node and the antinode of the bending standing wave generated in the rod-shaped elastic body 143 (between the quarter wavelengths), an odd multiple or even multiple of the quarter wavelength is obtained. Convex part in each area
Since 149 is provided, it is possible to select the motion component in the specific direction of the bending standing wave among the motion components generated in the opposite direction for each quarter wavelength, and to move the slider 141 in one direction. Therefore, it is possible to realize a linear ultrasonic motor with a standing wave having a simple structure.

また、棒状の弾性体に屈曲進行波を励振した場合、エネ
ルギの帰還系を設けなければ、吸収体により進行波の反
射を抑える必要があり、熱損失がある。
In addition, when a bending traveling wave is excited in a rod-shaped elastic body, it is necessary to suppress reflection of the traveling wave by the absorber unless an energy feedback system is provided, which causes heat loss.

しかし、棒状弾性体143の端部で超音波を反射させ棒状
弾性体143に定在波を発生させると共に、定在波の節と
腹との間に定在波の腹から節方向への運動成分を選び出
す凸部149を位置させたので、超音波のエネルギ帰還系
を棒状弾性体143に端部に設ける必要がなく、定在波に
よりスライダ141を簡単な構成で熱損失の少ない効率的
な駆動を行うことができる。
However, an ultrasonic wave is reflected at the end of the rod-shaped elastic body 143 to generate a standing wave in the rod-shaped elastic body 143, and a motion component from the antinode of the standing wave to the node direction is generated between the node and the antinode of the standing wave. Since the convex portion 149 for selecting is located, it is not necessary to provide an ultrasonic energy feedback system at the end portion of the rod-shaped elastic body 143, and the slider 141 is driven by a standing wave with a simple structure and efficient driving with less heat loss. It can be performed.

〔第5の実施例〕 以下、この発明の第5の実施例(前進・後退可能な超音
波モータ)について説明する。
[Fifth Embodiment] A fifth embodiment of the present invention (an ultrasonic motor capable of moving forward and backward) will be described below.

この実施例の超音波モータは、第16図に示すように接触
体例えばスライダ141と、端部を有する振動体例えば棒
状弾性体143と、この棒状弾性体143の一端両面に設けら
れた振動源例えば圧電体145,146と、圧電体145に接続さ
れた高周波電源147及びスイッチ151と、圧電体146に接
続された高周波電源148及びスイッチ155とを備えてい
る。
As shown in FIG. 16, the ultrasonic motor of this embodiment has a contact body, for example, a slider 141, a vibrating body having an end portion, for example, a rod-shaped elastic body 143, and a vibration source provided on both ends of the rod-shaped elastic body 143. For example, it includes piezoelectric bodies 145 and 146, a high frequency power source 147 and a switch 151 connected to the piezoelectric body 145, and a high frequency power source 148 and a switch 155 connected to the piezoelectric body 146.

スライダ141はアクリルなどの合成樹脂や金属板などに
より形成され、棒状弾性体143に加圧接触している。
The slider 141 is formed of a synthetic resin such as acrylic or a metal plate, and is in pressure contact with the rod-shaped elastic body 143.

棒状弾性体143は真鍮やアルミニウムなどの金属性で、
振動部が1/2波長の整数倍の長さを有し、定在波の節
と腹との間(1/4波長間)の位置に、1/4波長の奇
数倍又は偶数倍毎の領域、例えば後退用の定在波(B)
に対して1波長、前進用の定在波(A)に対しては1/
2波長間隔となるように抽出本例えば突起などの凸部14
9が設けられている。尚、凸部149の幅は定在波の1/4
波長以下である。
The rod-shaped elastic body 143 is made of metal such as brass or aluminum,
The vibrating part has a length that is an integral multiple of 1/2 wavelength, and is located at a position between the node and the antinode of the standing wave (between the 1/4 wavelengths) at odd multiples or even multiples of the 1/4 wavelength. , For example, standing wave for backward movement (B)
For one wavelength, and 1 / for the standing wave (A) for forward movement
Extraction book so that there are two wavelength intervals.
9 are provided. The width of the convex portion 149 is 1/4 of the standing wave.
It is less than or equal to the wavelength.

圧電体145,146はそれぞれ後退用定在波(B)、前進用
定在波(A)を励振するための例えば圧電セラミック
で、第17図のように1/2波長毎に逆向きに分極されて
いる。
The piezoelectric bodies 145 and 146 are, for example, piezoelectric ceramics for exciting the standing wave (B) for backward movement and the standing wave (A) for forward movement, respectively, and are polarized in opposite directions for each 1/2 wavelength as shown in FIG. There is.

電源147は後退用の高周波電源であり、電源148は前進用
の高周波電源である。
The power source 147 is a backward high frequency power source, and the power source 148 is a forward high frequency power source.

スイッチ151,155は2つの圧電体145,146を選択的に通電
する選択手段である。
The switches 151 and 155 are selection means for selectively energizing the two piezoelectric bodies 145 and 146.

従って、スイッチ151をオンして高周波電源147と圧電体
145により弾性体143に第16図の(B)のような屈曲定在
波を励振すると、定在波の節と弾性体143の凸部149との
位置関係は第16図に示すようになるので、スライダ141
は圧電体145側に移動(後退)する。
Therefore, the switch 151 is turned on to turn on the high frequency power source 147 and the piezoelectric body.
When a bending standing wave as shown in FIG. 16B is excited in the elastic body 143 by the 145, the positional relationship between the node of the standing wave and the convex portion 149 of the elastic body 143 is as shown in FIG. So slider 141
Moves (retracts) to the piezoelectric body 145 side.

一方、スイッチ155をオンして高周波電源148と圧電体14
6により弾性体143に第16図の(A)のような屈曲定在波
を励振すると、定在波の節は(B)の場合の位置に対し
て凸部149の反対側に移動するので、スライダ141は圧電
体146から遠ざかる方向に移動(前進)する。
Meanwhile, the switch 155 is turned on to turn on the high frequency power source 148 and the piezoelectric body 14.
When the bending standing wave as shown in FIG. 16A is excited in the elastic body 143 by 6, the node of the standing wave moves to the opposite side of the convex portion 149 with respect to the position in the case of FIG. The slider 141 moves (forwards) in a direction away from the piezoelectric body 146.

以上説明した第5の実施例によれば、棒状弾性体143の
端部で超音波を反射させ棒状弾性体143に定在波を発生
させると共に、定在波の節と腹との間に定在波の腹から
節方向への運動成分を選び出す凸部149を位置させたの
で、超音波のエネルギ帰還系を棒状弾性体143に端部に
設ける必要がなく、定在波によりスライダ141を簡単な
構造で効率的に駆動できる。
According to the fifth embodiment described above, ultrasonic waves are reflected at the ends of the rod-shaped elastic body 143 to generate a standing wave in the rod-shaped elastic body 143, and the standing wave is located between the node and the antinode. Since the convex portion 149 that selects the motion component in the node direction from the antinode of the wave is located, it is not necessary to provide an energy return system for the ultrasonic wave at the end of the rod-shaped elastic body 143, and the slider 141 can be easily formed by the standing wave. It can be driven efficiently by the structure.

また、波長が1:2である2種類の定在波を励振するそれ
ぞれ1/2波長毎に逆向きに分極された2つの圧電体14
5,146を設け、スイッチ151,155により2つの圧電体145,
146を選択的に通電するようにしたので、凸部149の位置
を変えることなくスライダ141を前進・後退させること
ができる。
In addition, two piezoelectric bodies 14 excited in opposite directions for each 1/2 wavelength that excite two types of standing waves with a wavelength of 1: 2.
5,146 are provided, and two piezoelectric bodies 145,
Since the 146 is selectively energized, the slider 141 can be moved forward and backward without changing the position of the convex portion 149.

〔第6の実施例〕 以下、この発明の第6の実施例(2つの接触体を逆方向
に移動する超音波モータ)について、第18図及び第19図
を参照して説明する。
[Sixth Embodiment] A sixth embodiment of the present invention (an ultrasonic motor that moves two contact bodies in opposite directions) will be described below with reference to FIGS. 18 and 19.

この実施例の弾性体リング243は、屈曲定在波の特定の
運動方向を選択するための抽出体例えば突起などの凸部
249,250が、屈曲定在波の節を中心にその前後で、かつ
屈曲定在波の節と腹との間(1/4波長間)の位置に、
1/4波長の奇数倍又は偶数倍毎の領域、例えば励振さ
れる定在波の1/2波長の間隔で等間隔に複数設けられ
ている。
The elastic body ring 243 of this embodiment includes an extraction body for selecting a specific moving direction of the bending standing wave, for example, a convex portion such as a protrusion.
249 and 250 are located in front of and behind the node of the bending standing wave, and between the node of the bending standing wave and the antinode (between quarter wavelengths),
A plurality of regions are provided at odd multiples or even multiples of ¼ wavelength, for example, a plurality of regions are equally spaced at intervals of ½ wavelength of the standing wave to be excited.

尚、弾性体リング243は定在波の波長の整数倍のリング
長を有する。また凸部249,250の幅は定在波の1/4波
長以下にしてある。
The elastic ring 243 has a ring length that is an integral multiple of the wavelength of the standing wave. The widths of the convex portions 249 and 250 are set to ¼ wavelength or less of the standing wave.

また、凸部249,250にそれぞれ接する接触体例えばロー
タ241,242が同芯円上に設けられている。
Further, contact bodies, such as rotors 241, 242, which contact the convex portions 249, 250, respectively, are provided on the concentric circles.

従って、弾性体リング243に屈曲振動を起こし、例えば
リング長が9波長の定在波となるように励振した時、定
在波の1/2波長毎に等間隔で配置されている弾性体リ
ング243の凸部249,250の近傍に定在波の節が発生する。
このため、複数の凸部249,250には定在波のそれぞれ逆
方向の運動成分が伝達され、ロータ241,242をそれぞれ
逆方向に回転できる。
Therefore, when flexural vibration is caused in the elastic ring 243 and the ring is excited so as to have a standing wave of 9 wavelengths, for example, the elastic ring arranged at equal intervals of 1/2 wavelength of the standing wave. Nodes of standing waves are generated near the convex portions 249 and 250 of 243.
Therefore, the motion components in the opposite directions of the standing wave are transmitted to the plurality of convex portions 249 and 250, and the rotors 241 and 242 can rotate in the opposite directions.

〔第7の実施例〕 以下、この発明の第7の実施例(2つの接触体の運動速
度が異なる超音波モータ)について、第20図及び第21図
を参照して説明する。
[Seventh Embodiment] A seventh embodiment of the present invention (an ultrasonic motor in which the moving speeds of two contact bodies are different) will be described below with reference to FIGS. 20 and 21.

この実施例の棒状弾性体343は、その振動部が1/2波
長の整数倍の長さを有し、定在波の節と腹との間(1/
4波長間)の位置に、1/4波長の奇数倍又は偶数倍毎
の領域、例えば1/2波長毎に抽出体例えば突起などの
凸部349,350が設けられている。尚、凸部349,350の幅は
定在波の1/4波長以下で、両者349,350の幅を異なら
せてある。
The vibrating portion of the rod-shaped elastic body 343 of this embodiment has a length that is an integral multiple of ½ wavelength, and is between the node of the standing wave and the antinode (1 /
At positions (between four wavelengths), convex portions 349 and 350 such as extractors, for example, protrusions are provided for each odd-numbered or even-numbered multiple of 1/4 wavelength, for example, for each 1/2 wavelength. The widths of the convex portions 349 and 350 are not more than a quarter wavelength of the standing wave, and the widths of the both portions 349 and 350 are different.

また、凸部349,350それぞれに接するスライダ341,342が
設けられている。
Further, sliders 341 and 342 are provided in contact with the convex portions 349 and 350, respectively.

従って、棒状弾性体343に定在波を励振すると、定在波
の1/2波長毎に等間隔で配置されている棒状弾性体34
3の凸部349,350の近傍に、屈曲定在波の節が発生する。
その際、凸部349,350の幅が異なるので、凸部349と凸部
350とでは一方向の運動成分の抽出量が異なる。このた
め、スライダ341とスライダ342とを同一方向へ移動させ
ながら、移動速度を異ならせることができる。
Therefore, when a standing wave is excited in the rod-shaped elastic body 343, the rod-shaped elastic bodies 34 arranged at equal intervals every ½ wavelength of the standing wave.
A bending standing wave node is generated in the vicinity of the convex portions 349 and 350 of 3.
At that time, since the widths of the convex portions 349 and 350 are different,
The amount of motion components extracted in one direction is different from that of 350. Therefore, it is possible to change the moving speed while moving the slider 341 and the slider 342 in the same direction.

〔変形例〕[Modification]

以上、この発明の実施例について説明したが、この発明
は前記実施例に限定されるものはなく、例えば次のよう
な変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and the following modifications can be made.

(1) 前記実施例では抽出体に接する接触体が移動す
る例を示したが、接触体を固定して振動体を移動させて
も良い。即ち、振動体と接触体とは相対的に移動するよ
うになっていれば良い。
(1) In the above embodiment, the example in which the contact body in contact with the extract body moves has been described, but the contact body may be fixed and the vibrating body may move. That is, it is sufficient that the vibrating body and the contact body move relative to each other.

(2) 抽出体として凸部やローラを示したが、波状の
凹凸などでも良い。
(2) Although the convex portion and the roller are shown as the extractor, they may be corrugated irregularities.

(3) 前記実施例では抽出体を偶数番目あるいは奇数
番目の1/4波長の区間に位置させて1/2波長間隔で
配置したが、偶数番目あるいは奇数番目の規則に合致し
ていれば、必ずしも1/2波長間隔毎に配置する必要は
なく、例えば第22図のように振動体263に設けられた抽
出体269の間隔Pを1波長λ毎に設定しても良い。ま
た、抽出体269は効率などの問題を別にすれば等間隔に
設けなくても良い。即ち、変則的な間隔にしても良い。
(3) In the above-mentioned embodiment, the extract bodies are positioned in the even-numbered or odd-numbered quarter-wavelength sections and are arranged at 1 / 2-wavelength intervals. However, if the even-numbered or odd-numbered rule is met, It is not always necessary to arrange at intervals of ½ wavelength, and for example, as shown in FIG. 22, the interval P of the extraction bodies 269 provided on the vibrating body 263 may be set for each wavelength λ. Further, the extract bodies 269 may not be provided at equal intervals except for problems such as efficiency. That is, irregular intervals may be used.

(4) 第23図のように振動体273の表面の抽出体279は
原則的に定在波の1/4波長区間のうち節Nと腹Lを含
まない部分に設けることが望ましいが、仮想線279′で
示すように多少は腹L(あるいは節N)にはみ出す形態
も許容する。勿論この場合は、腹Lないし節Nからのは
み出し分は損失となる。
(4) As shown in FIG. 23, in principle, the extractor 279 on the surface of the vibrating body 273 is desirably provided in a portion that does not include the node N and the antinode L in the quarter wavelength section of the standing wave. As shown by 279 ', a shape slightly protruding to the belly L (or node N) is also allowed. Of course, in this case, the protruding portion from the belly L or the node N becomes a loss.

(5) 第24図の抽出体289は一部が所定の1/4波長
区間からはみ出しているが、勿論、この構造はこの発明
の思想に包括される。つまり、抽出体289は振動体283と
の結合部分Cが実質的に1/4波長以下であれば良い。
この構造は、抽出体289に接触する接触体との接触面積
が大きくなって摩擦力が高まるので、有効な場合があ
る。
(5) The extractor 289 of FIG. 24 partially protrudes from a predetermined quarter wavelength section, but of course, this structure is included in the concept of the present invention. That is, in the extractor 289, the coupling portion C with the vibrating body 283 may be substantially 1/4 wavelength or less.
This structure may be effective because the contact area with the contact body that contacts the extract body 289 is increased and the frictional force is increased.

(6) 前記実施例では励振源としてランジュバンの振
動子や圧電セラミックを示したが、磁歪振動子などでも
良い。また、永久磁石や電磁磁石を利用して振動体を振
動させても良い。
(6) Although the Langevin oscillator or the piezoelectric ceramic is shown as the excitation source in the above embodiment, a magnetostrictive oscillator or the like may be used. Further, the vibrating body may be vibrated by using a permanent magnet or an electromagnetic magnet.

(7) 第3の実施例では圧電体リング45を2区画に分
割し、かつそれぞれを1/2波長毎に逆向きに分極して
ロータ41を正逆転させ、第5の実施例では波長を変えて
スライダ141を前進・後退させたが、抽出体を振動体と
は別体にして抽出体の位置を変更可能にし、レバーなど
の選択手段の操作により抽出体の位置を変更して正逆転
あるいは前進・後退させても良い。
(7) In the third embodiment, the piezoelectric ring 45 is divided into two sections, and each of them is polarized in the opposite direction for each ½ wavelength to rotate the rotor 41 in the forward and reverse directions. In the fifth embodiment, the wavelength is changed. Instead, the slider 141 was moved forward and backward, but the extractor was separated from the vibrating body so that the position of the extractor could be changed, and the position of the extractor was changed by operating the selection means such as a lever to reverse the normal direction. Alternatively, it may be moved forward or backward.

(8) 第6の実施例はリニア型の超音波モータにも適
用できる。また、第7の実施例はロータリ型の超音波モ
ータにも適用できる。更に、両者を組み合わせたものも
可能である。例えば抽出体を3列設けると共に、スライ
ダを3つ設け、第1と第2のスライダは同一方向に移動
するが速度が異なり、第3のスライダは逆方向に移動す
るようにしても良い。
(8) The sixth embodiment can be applied to a linear type ultrasonic motor. The seventh embodiment can also be applied to a rotary type ultrasonic motor. Furthermore, a combination of both is also possible. For example, three extractors may be provided, three sliders may be provided, and the first and second sliders may move in the same direction but different speeds, and the third slider may move in the opposite direction.

(9) 前記実施例では定在波より一方向の運動を生起
する装置として超音波モータを示したが、自動焦点カメ
ラの焦点調整や、テープレコーダやフロッピーディスク
駆動装置など磁気記録媒体を使うエレクトロニクス製
品、産業用ロボットや工作機械・X−Yプロッタなどの
精密位置決め装置にも応用可能である。
(9) In the above embodiments, the ultrasonic motor is shown as a device that causes movement in one direction from a standing wave. However, electronics that use magnetic recording media, such as focus adjustment of an autofocus camera and tape recorders and floppy disk drive devices. It can also be applied to precision positioning devices such as products, industrial robots, machine tools and XY plotters.

また、前記実施例では接触体としてのロータを備えた超
音波モータを示したが、定在波より一方向の運動を生起
する装置としては必ずしも接触体を備えていなくても良
く、紙やカード、回転させる必要のある物などに抽出体
を接触させて回転させるようにすることもできる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the ultrasonic motor provided with the rotor as the contact body is shown, but as the device for causing the movement in one direction from the standing wave, the contact body may not be necessarily provided, and the paper or the card may be used. It is also possible to bring the extract into contact with something that needs to be rotated, and rotate the extract.

従ってこの場合には、紙やカードが接触体に相当する。
このため、紙送り装置やカード送り装置などにも応用で
きる。
Therefore, in this case, the paper or the card corresponds to the contact body.
Therefore, it can be applied to a paper feeding device, a card feeding device, and the like.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は、特定周波数の振動を発生する振動源と、こ
の振動源により励振される振動体と、この振動体に発生
する定在波の節と腹との間に前記振動体と前記接触体と
に接触して設けられ、前記振動体に発生した定在波の腹
から節方向への運動成分を選び出して前記接触体に伝達
する抽出体とを有し、前記接触体を前記振動体に対して
相対的に一方向に運動させる定在波より一方向の運動を
生起する装置において、前記抽出体は前記振動体に対し
て複数列設けられ、前記接触体は前記複数列の抽出体に
対して列毎に設けられているため、複数の接触体を一方
向に駆動することができる。
The present invention provides a vibrating source that generates a vibration of a specific frequency, a vibrating body that is excited by the vibrating source, and the vibrating body and the contact body between a node and an antinode of a standing wave that is generated in the vibrating body. An extractor which is provided in contact with the vibrating body and which selects a motion component in the node direction from the antinode of the standing wave generated in the vibrating body and transmits it to the contact body. In a device that causes a motion in one direction from a standing wave that relatively moves in one direction, the extractor is provided in a plurality of rows with respect to the vibrating body, and the contact body is provided with respect to the extractors in the plurality of rows. The plurality of contact bodies can be driven in one direction because they are provided for each row.

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

第1図〜第6図はこの発明の第1の実施例を説明するた
めの図で、第1図及び第2図(A)(B)が弾性体を定
在波で励振した場合のローラの回転方向と位置の関係の
説明図、第3図及び第4図が定在波の振動の模様を示す
波形図、第5図及び第6図は接触体を載置した状態を示
す図である。 第7図〜第9図はこの発明の第2の実施例を示す図で、
第7図が超音波モータの構造を示す図、第8図が弾性体
リングの構造を示す図、第9図が圧電体リングの構造を
示す図である。 第10図〜第12図はこの発明の第3の実施例を示した図
で、第10図が超音波モータの構造を示す図、第11図が弾
性体リングの構造を示す図、第12図が圧電体リングの構
造を示す図である。 第13図〜第15図はこの発明の第4の実施例を示した図
で、第13図が超音波モータの構造を示す図、第14図は棒
状弾性体の構造を示す図、第15図は圧電体の構造を示す
図である。 第16図及び第17図はこの発明の第5の実施例を示した図
で、第16図が超音波モータの構造を示す図、第17図が圧
電体の構造を示す図ある。 第18図及び第19図はこの発明の第6の実施例を示した図
ある。 第20図及び第21図はこの発明の第7の実施例を示した図
である。 第22図〜第24図はこの発明の変形例を示した図である。 1……弾性体、2……振動源、3……ローラ、4……凸
部、5……接触体、41……ロータ、43……弾性体リン
グ、45……圧電体リング、47……高周波電源、49……凸
部、141……スライダ、143……棒状弾性体、145,146…
…圧電体、147,148……高周波電源、149……凸部、151,
155……スイッチ、241,242……スライダ、243……弾性
体リング、249,250……凸部、341,342……スライダ、34
3……棒状弾性体、349,350……凸部
FIGS. 1 to 6 are views for explaining the first embodiment of the present invention, and FIGS. 1 and 2 (A) and (B) show a roller when an elastic body is excited by a standing wave. Of the relationship between the rotation direction and the position of Fig. 3, Fig. 3 and Fig. 4 are waveform diagrams showing the vibration pattern of the standing wave, and Fig. 5 and Fig. 6 are diagrams showing the state in which the contact body is placed. is there. 7 to 9 are diagrams showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing the structure of the ultrasonic motor, FIG. 8 is a view showing the structure of the elastic ring, and FIG. 9 is a view showing the structure of the piezoelectric ring. 10 to 12 are views showing a third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a view showing the structure of an ultrasonic motor, FIG. 11 is a view showing the structure of an elastic ring, and FIG. The figure shows the structure of the piezoelectric ring. 13 to 15 are views showing a fourth embodiment of the present invention, FIG. 13 is a view showing the structure of an ultrasonic motor, FIG. 14 is a view showing the structure of a rod-shaped elastic body, and FIG. The figure is a diagram showing the structure of the piezoelectric body. 16 and 17 are views showing a fifth embodiment of the present invention, FIG. 16 is a view showing the structure of an ultrasonic motor, and FIG. 17 is a view showing the structure of a piezoelectric body. 18 and 19 are diagrams showing a sixth embodiment of the present invention. 20 and 21 are views showing a seventh embodiment of the present invention. 22 to 24 are views showing a modified example of the present invention. 1 ... Elastic body, 2 ... Vibration source, 3 ... Roller, 4 ... Convex part, 5 ... Contact body, 41 ... Rotor, 43 ... Elastic ring, 45 ... Piezo ring, 47 ... … High frequency power source, 49… Convex part, 141… Slider, 143… Rod-shaped elastic body, 145,146…
… Piezoelectric body, 147,148 …… High frequency power supply, 149 …… Convex part, 151,
155 …… Switch, 241,242 …… Slider, 243 …… Elastic ring, 249,250 …… Convex section, 341,342 …… Slider, 34
3 ... Rod-shaped elastic body, 349, 350 ... Convex part

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】特定周波数の振動を発生する振動源と、こ
の振動源により励振される振動体と、この振動体に発生
する定在波の節と腹との間に前記振動体と前記接触体と
に接触して設けられ、前記振動体に発生した定在波の腹
から節方向への運動成分を選び出して前記接触体に伝達
する抽出体とを有し、前記接触体を前記振動体に対して
相対的に一方向に運動させる定在波より一方向の運動を
生起する装置において、 前記抽出体は前記振動体に対して複数列設けられ、前記
接触体は前記複数列の抽出体に対して列毎に設けられて
いることを特徴とする定在波より一方向の運動を生起す
る装置。
1. A vibrating body that generates a vibration of a specific frequency, a vibrating body that is excited by the vibrating body, and a node and an antinode of a standing wave that is generated in the vibrating body. And an extractor which is provided in contact with and which transmits a moving component in the node direction from the antinode of the standing wave generated in the vibrating body and transmits it to the contacting body. In a device that causes movement in one direction from a standing wave that moves in one direction relative to each other, the extractor is provided in a plurality of rows with respect to the vibrating body, and the contact body is provided in the plurality of rows of extractors. On the other hand, a device that causes movement in one direction from a standing wave, which is provided for each row.
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