JP2001211670A - 超音波リニアモータ - Google Patents
超音波リニアモータInfo
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- JP2001211670A JP2001211670A JP2000012486A JP2000012486A JP2001211670A JP 2001211670 A JP2001211670 A JP 2001211670A JP 2000012486 A JP2000012486 A JP 2000012486A JP 2000012486 A JP2000012486 A JP 2000012486A JP 2001211670 A JP2001211670 A JP 2001211670A
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- shaped elastic
- standing wave
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Abstract
(57)【要約】
【課題】直線状の振動体の振動による推力を有効に利用
しうる、超音波モータの特徴を有する超音波リニアモー
タを提供する。 【解決手段】直線帯状弾性体１に互いに同極または逆極
性の２組の圧電振動子３ａ、３ｂおよび３ｃ、３ｃを接
合し、各々の組の圧電振動子に互いにπ／２の位相差を
持つ超音波電気信号７、８を印加し、直線帯状弾性体１
にπ／２の位相差を持つ定在波を生じさせ、前記２つの
超音波電気信号７、８の位相差の符号を変えることによ
り、定在波が合成されて生じる進行波の進行方向を変
え、直線帯状弾性体１に設けられた複数の突起部１ａ、
１ｂ、１ｃ、１ｄに移動体を圧接し摩擦力により長手方
向に移動体を動かす超音波リニアモータにおいて、直線
帯状弾性体１の長手方向に生じる前記定在波の節の位置
で直線帯状弾性体１の幅方向の端を拘束して複数の突起
部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの振動方向が長手方向の同一
方向に揃うようにした。
しうる、超音波モータの特徴を有する超音波リニアモー
タを提供する。 【解決手段】直線帯状弾性体１に互いに同極または逆極
性の２組の圧電振動子３ａ、３ｂおよび３ｃ、３ｃを接
合し、各々の組の圧電振動子に互いにπ／２の位相差を
持つ超音波電気信号７、８を印加し、直線帯状弾性体１
にπ／２の位相差を持つ定在波を生じさせ、前記２つの
超音波電気信号７、８の位相差の符号を変えることによ
り、定在波が合成されて生じる進行波の進行方向を変
え、直線帯状弾性体１に設けられた複数の突起部１ａ、
１ｂ、１ｃ、１ｄに移動体を圧接し摩擦力により長手方
向に移動体を動かす超音波リニアモータにおいて、直線
帯状弾性体１の長手方向に生じる前記定在波の節の位置
で直線帯状弾性体１の幅方向の端を拘束して複数の突起
部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの振動方向が長手方向の同一
方向に揃うようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は圧電振動子を駆動
源とした超音波リニアモータに係わり、特に直線帯状弾
性体の長手方向定在波の節部で横方向定在波の１次自由
振動の腹の位置となる横幅方向両端近傍の位置を拘束し
て、移動体を効率よく直線的に走行させる超音波リニア
モータに関する。
源とした超音波リニアモータに係わり、特に直線帯状弾
性体の長手方向定在波の節部で横方向定在波の１次自由
振動の腹の位置となる横幅方向両端近傍の位置を拘束し
て、移動体を効率よく直線的に走行させる超音波リニア
モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、移動体を直線状に送るリニアモー
タに関しては、回転型超音波モータを直線状に配置して
も、振動による推力が有効に得られず、リニアモータと
しての機能が得られていなかった。従って、−般にリニ
アモータには電磁力が利用されていたが、電磁力を利用
したリニアモータは材料等の制約があり、構造的にも巻
線を有し、高出力を得るためには希土類系の永久磁石を
使用しなければならずコスト高となっていた。
タに関しては、回転型超音波モータを直線状に配置して
も、振動による推力が有効に得られず、リニアモータと
しての機能が得られていなかった。従って、−般にリニ
アモータには電磁力が利用されていたが、電磁力を利用
したリニアモータは材料等の制約があり、構造的にも巻
線を有し、高出力を得るためには希土類系の永久磁石を
使用しなければならずコスト高となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記した点
に鑑みてなされたもので、直線状の振動体の振動による
推力を有効に利用して超音波モータの特徴を有する超音
波リニアモータを提供することを目的とする。
に鑑みてなされたもので、直線状の振動体の振動による
推力を有効に利用して超音波モータの特徴を有する超音
波リニアモータを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明の超音波リニア
モータは、直線帯状弾性体に互いに同極または逆極性の
２組の圧電振動子を接合し、各々の組の圧電振動子に互
いにπ／２の位相差を持つ超音波電気信号を印加し、前
記直線帯状弾性体にπ／２の位相差を持つ定在波を生じ
させ、前記２つの超音波電気信号の位相差の符号を変え
ることにより、定在波が合成されて生じる進行波の進行
方向を変え、前記直線帯状弾性体に設けられた複数の突
起部に移動体を圧接し摩擦力により長手方向に移動体を
動かす超音波リニアモータにおいて、前記直線帯状弾性
体の長手方向に生じる前記定在波の節の位置で横方向定
在波の１次自由振動の腹の位置となる横幅方向両端近傍
の位置を拘束して、複数の突起部の振動方向が長手方向
の同一方向に揃うようにしたものである。
モータは、直線帯状弾性体に互いに同極または逆極性の
２組の圧電振動子を接合し、各々の組の圧電振動子に互
いにπ／２の位相差を持つ超音波電気信号を印加し、前
記直線帯状弾性体にπ／２の位相差を持つ定在波を生じ
させ、前記２つの超音波電気信号の位相差の符号を変え
ることにより、定在波が合成されて生じる進行波の進行
方向を変え、前記直線帯状弾性体に設けられた複数の突
起部に移動体を圧接し摩擦力により長手方向に移動体を
動かす超音波リニアモータにおいて、前記直線帯状弾性
体の長手方向に生じる前記定在波の節の位置で横方向定
在波の１次自由振動の腹の位置となる横幅方向両端近傍
の位置を拘束して、複数の突起部の振動方向が長手方向
の同一方向に揃うようにしたものである。
【０００５】また、前記超音波リニアモータにおいて、
前記突起部と前記圧電振動子を１対１で対応させ、前記
突起部を前記圧電振動子の端から前記定在波の波長の１
／４の距離以内に揃えて配置したものである。
前記突起部と前記圧電振動子を１対１で対応させ、前記
突起部を前記圧電振動子の端から前記定在波の波長の１
／４の距離以内に揃えて配置したものである。
【０００６】
【作用】直線帯状弾性体に圧電振動子の振動が加えられ
ると、直線帯状弾性体内に定在波が発生する。定在波は
２組の圧電振動子に対応して。各々１つずつ現れ、その
位相差は圧電振動子の位相差と同じくπ／２となり、こ
れらの定在波から進行波が合成される。進行波の進む方
向は、２つの定在波の位相差の符号により変わる。
ると、直線帯状弾性体内に定在波が発生する。定在波は
２組の圧電振動子に対応して。各々１つずつ現れ、その
位相差は圧電振動子の位相差と同じくπ／２となり、こ
れらの定在波から進行波が合成される。進行波の進む方
向は、２つの定在波の位相差の符号により変わる。
【０００７】このような進行波により直線帯状弾性体の
突起部の先端は、楕円状に動かされ進行波と逆方向に移
動体を送る。その推力は２組の圧電振動子の極性を逆極
性とし、長手方向定在波の節部に当たる位置で横幅両端
近傍の横方向定在波の腹の位置を、ねじとナットで締め
付けて拘束し、１次自由振動を抑えることにより、複数
の突起部の振動方向が、長手方向の同一方向に揃い、効
率良く動力が得られる。
突起部の先端は、楕円状に動かされ進行波と逆方向に移
動体を送る。その推力は２組の圧電振動子の極性を逆極
性とし、長手方向定在波の節部に当たる位置で横幅両端
近傍の横方向定在波の腹の位置を、ねじとナットで締め
付けて拘束し、１次自由振動を抑えることにより、複数
の突起部の振動方向が、長手方向の同一方向に揃い、効
率良く動力が得られる。
【０００８】突起部の位置を長手方向定在波節部の位置
より定在波の波長の１／４以内の距離の位置とすること
で推力が大きくなり、効率良く動力が得られる。直線帯
状弾性体の長手方向両端の位置は、長手方向の節部より
定在波の波長の１／４だけ離れた位置が最適である。
より定在波の波長の１／４以内の距離の位置とすること
で推力が大きくなり、効率良く動力が得られる。直線帯
状弾性体の長手方向両端の位置は、長手方向の節部より
定在波の波長の１／４だけ離れた位置が最適である。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明の実施例である超音波リ
ニアモータを図面に基づいて説明する。図１はこの発明
の実施例である超音波リニアモータを示す正面図、図２
は同超音波リニアモータを示す側面図である。
ニアモータを図面に基づいて説明する。図１はこの発明
の実施例である超音波リニアモータを示す正面図、図２
は同超音波リニアモータを示す側面図である。
【００１０】図に於いて、１は直線帯状弾性体であり、
直方体形状の表面に突起部１ａ、１ｂ、１ｃ、およびｌ
ｄが突設され、裏側に圧電振動子３ａ、３ｂ、３ｃ、お
よび３ｄが導電性接着剤２により接合されて直線帯状の
振動体が構成されている。
直方体形状の表面に突起部１ａ、１ｂ、１ｃ、およびｌ
ｄが突設され、裏側に圧電振動子３ａ、３ｂ、３ｃ、お
よび３ｄが導電性接着剤２により接合されて直線帯状の
振動体が構成されている。
【００１１】突起部１ａ、１ｂ、１ｃ、および１ｄと圧
電振動子３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの配列ピッチは
直線帯状弾性体１に生じる定在波の波長λの１／２であ
り、突起部１ａ、１ｂ、１ｃ、およびｌｄは同定在波の
節の位置より波長λの１／４の距離以内に配置され、圧
電振動子３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの中心は同定在
波の腹に配置されている。
電振動子３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの配列ピッチは
直線帯状弾性体１に生じる定在波の波長λの１／２であ
り、突起部１ａ、１ｂ、１ｃ、およびｌｄは同定在波の
節の位置より波長λの１／４の距離以内に配置され、圧
電振動子３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの中心は同定在
波の腹に配置されている。
【００１２】直線帯状弾性体１の長手方向定在波の節の
位置に当たる横幅方向左右両端近傍に孔１ｅを設け、こ
れら孔１ｅにねじ６を挿通しナット６ａを螺合して例え
ば９．８Ｎ・ｍのトルクで図示していない固定部材に締
付けて、直線帯状弾性体１の横幅方向に発生する１次自
由振動を拘束している。
位置に当たる横幅方向左右両端近傍に孔１ｅを設け、こ
れら孔１ｅにねじ６を挿通しナット６ａを螺合して例え
ば９．８Ｎ・ｍのトルクで図示していない固定部材に締
付けて、直線帯状弾性体１の横幅方向に発生する１次自
由振動を拘束している。
【００１３】圧電振動子３ａ、３ｂのプラス極および圧
電振動子３ｃ、３ｄのマイナス極は直線帯状弾性体１に
接合される導電線材４を介して超音波電気信号源７の出
力端子および超音波電気信号源８のグランド端子に接続
されている。圧電振動子３ａおよび３ｂのマイナス極同
士は導電線材４で接続され導電線材４を介してｂ相を形
成する超音波電気信号源７のグランド端子に接続されて
いる。
電振動子３ｃ、３ｄのマイナス極は直線帯状弾性体１に
接合される導電線材４を介して超音波電気信号源７の出
力端子および超音波電気信号源８のグランド端子に接続
されている。圧電振動子３ａおよび３ｂのマイナス極同
士は導電線材４で接続され導電線材４を介してｂ相を形
成する超音波電気信号源７のグランド端子に接続されて
いる。
【００１４】圧電振動子３ｃおよび３ｄのプラス極同士
は導電線材４で接続され導電線材４を介してａ相を形成
する超音波電気信号源８の出力端子に接続されている。
上記構成において、超音波電気信号源７の出力信号の位
相を超音波電気信号源８の出力信号よりπ／２だけ進め
てこれらの信号を圧電振動子に加えると、圧電振動子が
伸びると直線帯状弾性体１も伸びて厚みが減少して谷と
なり、圧電振動子が縮むと直線帯状弾性体１も縮んで厚
みが増大して山となる２つの定在波が発生しその位相差
はπ／２となる。
は導電線材４で接続され導電線材４を介してａ相を形成
する超音波電気信号源８の出力端子に接続されている。
上記構成において、超音波電気信号源７の出力信号の位
相を超音波電気信号源８の出力信号よりπ／２だけ進め
てこれらの信号を圧電振動子に加えると、圧電振動子が
伸びると直線帯状弾性体１も伸びて厚みが減少して谷と
なり、圧電振動子が縮むと直線帯状弾性体１も縮んで厚
みが増大して山となる２つの定在波が発生しその位相差
はπ／２となる。
【００１５】図３は上記直線帯状弾性体１をねじ６で拘
束しないときの自由振動の形態を示す図である。また、
図４は上記直線帯状弾性体１をねじ６で拘束したときの
振動形態を示す図である。
束しないときの自由振動の形態を示す図である。また、
図４は上記直線帯状弾性体１をねじ６で拘束したときの
振動形態を示す図である。
【００１６】このように前記ねじ６およびナット６ａに
より、横幅方向に発生する１次自由振動を抑えること
で、長手方向定在波より方向の揃った進行波が合成さ
れ、その進行波は図５に矢印Ｒで示すように右方向に進
み、突起部は楕円軌跡を左回転方向に動く。突起部に移
動体５を所定荷重Ｐで加圧すると、移動体５は摩擦力で
楕円軌跡と同じ左方向へ送られる。
より、横幅方向に発生する１次自由振動を抑えること
で、長手方向定在波より方向の揃った進行波が合成さ
れ、その進行波は図５に矢印Ｒで示すように右方向に進
み、突起部は楕円軌跡を左回転方向に動く。突起部に移
動体５を所定荷重Ｐで加圧すると、移動体５は摩擦力で
楕円軌跡と同じ左方向へ送られる。
【００１７】超音波電気信号源７の出力信号の位相を超
音波電気信号源８の出力信号よりπ／２だけ遅らせてこ
れらの信号を圧電振動子に加えると、前記ねじ６および
ナット６ａにより、横幅方向に発生する１次自由振動を
抑えることで、長手方向定在波より方向の揃った進行波
が合成され、その進行波は図６に示すように矢印Ｌで示
すように左方向に進み、突起部は楕円軌跡を右回転方向
に動く。
音波電気信号源８の出力信号よりπ／２だけ遅らせてこ
れらの信号を圧電振動子に加えると、前記ねじ６および
ナット６ａにより、横幅方向に発生する１次自由振動を
抑えることで、長手方向定在波より方向の揃った進行波
が合成され、その進行波は図６に示すように矢印Ｌで示
すように左方向に進み、突起部は楕円軌跡を右回転方向
に動く。
【００１８】突起部に移動体５を所定荷重Ｐで加圧する
と、移動体５は摩擦力で楕円軌跡と同じ右方向へ送られ
る。このように、移動体５を往復移動する駆動力は上記
の直線帯状弾性体１の拘束や、直線帯状弾性体１、圧電
振動子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの寸法および位置関係を
適切に設定することにより効率よく得られる。
と、移動体５は摩擦力で楕円軌跡と同じ右方向へ送られ
る。このように、移動体５を往復移動する駆動力は上記
の直線帯状弾性体１の拘束や、直線帯状弾性体１、圧電
振動子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの寸法および位置関係を
適切に設定することにより効率よく得られる。
【００１９】この発明の実施例は、以上のように構成さ
れているが、発明はこれに限らず、例えば、圧電振動子
１つに対し、突起部を１つ以上設けてもよく、その位置
も実施例の通りに限定されない。更にａ相とｂ相の圧電
振動子は同極に揃えて接続しても良い。
れているが、発明はこれに限らず、例えば、圧電振動子
１つに対し、突起部を１つ以上設けてもよく、その位置
も実施例の通りに限定されない。更にａ相とｂ相の圧電
振動子は同極に揃えて接続しても良い。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る超
音波リニアモータによれば、直線帯状弾性体の横幅方向
端面近傍を拘束して、幅方向定在波の１次振動を抑える
ことにより、複数の突起部の振動方向が長手方向の同一
方向に揃えられ、移動体を効率良く往復駆動することが
できる。また、摩擦により移動体を駆動するため、停止
時に移動体を自己保持することができるという効果があ
る。
音波リニアモータによれば、直線帯状弾性体の横幅方向
端面近傍を拘束して、幅方向定在波の１次振動を抑える
ことにより、複数の突起部の振動方向が長手方向の同一
方向に揃えられ、移動体を効率良く往復駆動することが
できる。また、摩擦により移動体を駆動するため、停止
時に移動体を自己保持することができるという効果があ
る。
【００２１】さらに、永久磁石やマグネットワイヤを使
用していないので、磁気の影響を受けることがなく、ま
た、他に磁気の影響を及ぼすことがない。そして、摩擦
駆動のため、起動、停止の応答が速く、制御性に優れて
いる。
用していないので、磁気の影響を受けることがなく、ま
た、他に磁気の影響を及ぼすことがない。そして、摩擦
駆動のため、起動、停止の応答が速く、制御性に優れて
いる。
【図１】この発明の実施例である超音波リニアモータを
示す正面図である。
示す正面図である。
【図２】同超音波リニアモータを示す側面図である。
【図３】同超音波リニアモータの直線帯状弾性体の自由
振動の形態を示す図である。
振動の形態を示す図である。
【図４】同超音波リニアモータの直線帯状弾性体の直線
帯状弾性体の拘束された振動形態を示す図である。
帯状弾性体の拘束された振動形態を示す図である。
【図５】同超音波リニアモータの作用を示す部分正面図
である。
である。
１ 直線帯状弾性体、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 突起
部、１ｅ 穴 ２ 導電性接着剤 ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 圧電振動子 ４ 導電線材 ５ 移動体 ６ ねじ、６ａ ナット ７、８ 超音波電気信号源
部、１ｅ 穴 ２ 導電性接着剤 ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 圧電振動子 ４ 導電線材 ５ 移動体 ６ ねじ、６ａ ナット ７、８ 超音波電気信号源
Claims (2)
- 【請求項１】 直線帯状弾性体に互いに同極または逆極
性の２組の圧電振動子を接合し、各々の組の圧電振動子
に互いにπ／２の位相差を持つ超音波電気信号を印加
し、前記直線帯状弾性体にπ／２の位相差を持つ定在波
を生じさせ、前記２つの超音波電気信号の位相差の符号
を変えることにより、定在波が合成されて生じる進行波
の進行方向を変え、前記直線帯状弾性体に設けられた複
数の突起部に移動体を圧接し摩擦力により長手方向に移
動体を動かす超音波リニアモータにおいて、前記直線帯
状弾性体の長手方向に生じる前記定在波の節の位置で横
方向定在波の１次自由振動の腹の位置となる横幅方向両
端近傍の位置を拘束して、複数の突起部の振動方向が長
手方向の同一方向に揃うようにしたことを特徴とする超
音波リニアモータ。 - 【請求項２】 前記突起部と前記圧電振動子を１対１で
対応させ、前記突起部を前記圧電振動子の端から前記定
在波の波長の１／４の距離以内に揃えて配置請求項１の
超音波リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000012486A JP2001211670A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 超音波リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000012486A JP2001211670A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 超音波リニアモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001211670A true JP2001211670A (ja) | 2001-08-03 |
Family
ID=18540196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000012486A Pending JP2001211670A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 超音波リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001211670A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7305685B2 (en) * | 2002-12-10 | 2007-12-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Inserting and extracting device for rotatable data carrier plates |
-
2000
- 2000-01-21 JP JP2000012486A patent/JP2001211670A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7305685B2 (en) * | 2002-12-10 | 2007-12-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Inserting and extracting device for rotatable data carrier plates |
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