JP2002272149A - 送り装置および回転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御を容易ならしめ、かつ、低背化させた送
り装置を提供する。 【解決手段】 送り装置１０は、厚み縦変位を生ずる第
１圧電素子１３と、厚み滑り変位を生じ、第１圧電素子
１３と並列に配置された第２圧電素子１４と、第１圧電
素子１３と第２圧電素子１４を固定する基台１５とを具
備する。第２圧電素子１４は、被搬送体１１と所定の摩
擦力で当接している状態において厚み滑り変位すること
で被搬送体１１を厚み滑り変位方向へ移動させる。ま
た、第１圧電素子１３は伸縮変位によって被搬送体１１
と第２圧電素子１４との間の摩擦力の大きさを変化させ
て、第２圧電素子１４による被搬送体１１の移動を抑制
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ−Ｙステージや
リニアモータ、回転モータ等、可動体を固定体に対して
移動または回転させる送り装置と回転装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧電体の分極方向と同じ方向
に電界を印加することにより、圧電体に厚み縦変位（３
３モード変位）が生じ、また、圧電体の分極方向に垂直
な方向に電界を印加することにより圧電体に厚み滑り変
位（１５モード変位）が生ずることが知られており、こ
のような３３モード変位を使用した圧電素子（３３モー
ド素子）と１５モード変位を利用した圧電素子（１５モ
ード素子）を利用して、各種の送り装置が提案されてい
る。

【０００３】例えば、特開平４−２２１７９２号公報に
は、１個の３３モード素子と１個の１５モード素子から
なる脚部で可動体を支持するように構成された送り装置
が開示されている。この脚部は３３モード素子が可動体
に固定され、１５モード素子が固定体に接地する構成と
なっている。この脚部を２本（第１脚部と第２脚部とす
る）用いた送り装置の動作は、概略、次の通りである。

【０００４】最初に、第１脚部の１５モード素子に厚み
滑り変位を生じさせて、その接地面が可動体の進行方向
にずれるように剪断変形させ、かつ、３３モード素子を
伸長させて第１脚部が接地した状態にある状態とし、こ
のとき、第２脚部は接地面から浮かせた状態としてお
く。このような状態とすることを第１工程とする。

【０００５】次に、第１脚部の１５モード素子の剪断変
形の方向を逆転させると、１５モード素子の接地位置は
変化しないため、第１脚部における１５モード素子と３
３モード素子の接合面が１５モード素子の変形量ほど進
行方向に移動する。こうして可動体が１５モード素子の
変形量ほど進行方向に移動することとなる。この間に第
２脚部の１５モード素子をその接地面が進行方向に移動
するように剪断変形させておく。この工程を第２工程と
する。

【０００６】第３工程では、第２脚部の３３モード素子
を伸長させて第２脚部を接地する一方で、第１脚部の３
３モード素子を縮ませて第１脚部の１５モード素子を接
地面から浮かせた状態とする。こうして第２脚部が接地
して可動体を支持した状態となる。次に、第４工程にお
いては、第２脚部の１５モード素子の剪断変形の方向を
逆転させることにより、前記第２工程と同様に可動体を
進行方向に１５モード素子の変形量ほど移動させ、その
間に第１脚部の１５モード素子をその接地面が進行方向
に移動するように剪断変形を生じさせる。

【０００７】この第４工程終了後に第１脚部を接地さ
せ、また、第２脚部については接地面から浮かせると、
第１工程後の状態と同じとなる。つまり、第４工程以降
に第１脚部と第２脚部について第１工程から第４工程を
繰り返すことにより、所定距離ほど可動体を移動させる
ことが可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−２２１７９２号公報に開示された送り装置は、脚部
が３３モード素子と１５モード素子を接合した構造を有
することから、接地面と可動体との距離が長くなって送
り装置が大型化し、また、少なくとも４個の圧電素子を
制御する必要があるために制御機構が複雑となる問題が
ある。

【０００９】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、制御を容易ならしめ、かつ、
低背化させた送り装置を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、この送り装置に用いられる送り機構を応
用した回転装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は第１
発明として、被搬送体を所定方向に移動させる送り装置
であって、厚み縦変位を生ずる第１の圧電素子と、厚み
滑り変位を生じ、前記第１の圧電素子と並列に配置され
た第２の圧電素子と、前記第１の圧電素子と前記第２の
圧電素子を固定する基台と、を具備し、前記第２の圧電
素子は、被搬送体と所定の摩擦力で当接している状態に
おいて厚み滑り変位することで被搬送体を厚み滑り変位
方向へ移動させ、前記第１の圧電素子は、伸縮変位によ
って被搬送体と前記第２の圧電素子との間の摩擦力の大
きさを変化させて、前記第２の圧電素子による被搬送体
の移動を抑制することを特徴とする送り装置、を提供す
る。

【００１１】本発明は第２発明として、固定体に対して
被搬送体を所定方向に移動させる送り装置であって、厚
み縦変位を生じ、被搬送体に固定された第１の圧電素子
と、厚み滑り変位を生じ、被搬送体に前記第１の圧電素
子と並列に固定された第２の圧電素子と、を具備し、前
記第２の圧電素子を固定体に対して所定の摩擦力で当接
させた状態において厚み滑り変位させて被搬送体を厚み
滑り変位方向へ移動させ、前記第１の圧電素子を伸縮変
位させて固定体と前記第２の圧電素子との間の摩擦力の
大きさを変化させ、前記第２の圧電素子による被搬送体
の移動を抑制することを特徴とする送り装置、を提供す
る。

【００１２】このような第１発明および第２発明に係る
送り装置では、第１の圧電素子と第２の圧電素子を並列
に配置しているために、被搬送体と基台または固定体と
の距離を短くして送り装置の低背化が可能である。ま
た、２個の圧電素子で駆動が可能であることから制御が
容易である。なお、上記第１発明に係る送り装置におい
ては第１および第２の圧電素子は移動しないが、上記第
２発明に係る送り装置は、第１および第２の圧電素子が
被搬送体とともに移動する自走式である点で、第１発明
に係る送り装置と異なる。

【００１３】本発明は第３発明として、被回転体に回転
運動を生じさせる回転装置であって、厚み縦変位を生ず
る第１の圧電素子と、厚み滑り変位を生じ、前記第１の
圧電素子の外周に略等間隔に配置された３個以上の第２
の圧電素子と、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素
子を固定する基台と、を具備し、前記第２の圧電素子
は、被回転体と所定の摩擦力で当接している状態におい
て被回転体に旋回力が生ずる方向に厚み滑り変位するこ
とで被回転体に回転を生じさせ、前記第１の圧電素子
は、伸縮変位によって被回転体と前記第２の圧電素子と
の間の摩擦力の大きさを変化させて、前記第２の圧電素
子による被回転体の回転を抑制することを特徴とする回
転装置、を提供する。

【００１４】本発明は第４発明として、固定体に対して
被回転体に回転運動を生じさせる回転装置であって、厚
み縦変位を生じ、被回転体に固定された第１の圧電素子
と、厚み滑り変位を生じ、前記第１の圧電素子の外周に
略等間隔に配置されて被回転体に固定された３個以上の
第２の圧電素子と、を具備し、前記第２の圧電素子を固
定体に対して所定の摩擦力で当接させた状態において被
回転体に旋回力が生ずる方向に厚み滑り変位させて被回
転体を回転させ、前記第１の圧電素子を伸縮変位させて
固定体と前記第２の圧電素子との間の摩擦力の大きさを
変化させ、前記第２の圧電素子による被回転体の回転を
抑制することを特徴とする回転装置、を提供する。

【００１５】このような第３発明および第４発明に係る
回転装置によれば、第１の圧電素子と第２の圧電素子を
並列に配置していることから、回転装置の低背化が可能
である。また、第１の圧電素子と第２の圧電素子の駆動
には、共振現象を利用する必要がなく、回転速度を任意
に調節することができるために、例えば、位置決め精度
を向上させることができる。さらに、共振現象を利用す
る超音波モータでは、停止時に共振振動の減衰に一定の
時間を要するために位置決め精度を向上させるには限界
があったが、本発明の回転装置は共振現象を利用しない
ために、停止動作性能を向上させることができる。

【００１６】なお、本発明の回転装置は、複数の第２の
圧電素子を駆動するが、これらは同時制御されるため
に、制御系は複雑なものとはならない。また、上記第３
発明に係る回転装置においては第１および第２の圧電素
子は回転しないが、上記第４発明に係る回転装置は、第
１および第２の圧電素子が被回転体とともに回転する点
で、第３発明に係る回転装置と異なる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の送り
装置の一実施形態を示した側面図（ａ）と正面図（ｂ）
である。送り装置１０において、被搬送体１１はＸ方向
に延在して固定されたガイド１２に嵌合されており、ガ
イド１２に沿ってＸ方向にスライド自在に構成されてい
る。被搬送体１１をＸ方向にスライドさせる送り機構１
０ａは、Ｚ方向に伸縮変位する第１圧電素子１３と、Ｘ
方向に厚み滑り変位を生ずる第２圧電素子１４と、第１
圧電素子１３と第２圧電素子１４とを固定している基台
１５と、基台１５を所定の圧力で被搬送体１１側（Ｚ方
向）に押圧している押圧機構１６から構成されている。

【００１８】第１圧電素子１３と第２圧電素子１４はＹ
方向に並列に配置されているが、第２圧電素子１４の変
位を妨げない限りにおいて、第１圧電素子１３と第２圧
電素子１４をＸ方向に並べて配置することも可能であ
る。このように、第１圧電素子１３と第２圧電素子１４
を並列に配置することで、送り装置１０自体が低背化さ
れ、小型化される。

【００１９】第１圧電素子１３は、圧電体の分極方向と
圧電体に印加される駆動電圧による電界の方向がともに
Ｚ方向であるために、圧電定数ｄ_３３に起因してＺ方向
に伸縮する厚み縦変位を生ずる素子である。また、第２
圧電素子１４は、圧電体の分極方向と圧電体に印加され
る駆動電圧による電界の方向が直交しているために、圧
電定数ｄ_１５に起因して厚み滑り変位を生ずる素子であ
って、圧電体の分極方向がＺ方向であって圧電体に印加
される駆動電圧による電界の方向がＸ方向である場合
と、圧電体の分極方向がＸ方向であって圧電体に印加さ
れる駆動電圧による電界の方向がＺ方向である場合とが
あるが、いずれの場合にも、第２圧電素子１４は基台１
５に固定されているために、第２圧電素子１４が被搬送
体１１と当接する面（以下「滑り面」という）がＸ方向
にスライドするように剪断変形する。

【００２０】第１圧電素子１３と第２圧電素子１４を構
成する圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電
セラミックスが好適に用いられる。また、第１圧電素子
１３や第２圧電素子１４の形態に制限はなく、例えば、
単板の圧電体の対向する１対の面に電極を形成した単板
型素子や、圧電体層と電極層を交互に積層させた積層型
素子を用いることができる。

【００２１】このように、第１圧電素子１３や第２圧電
素子１４は、圧電体に所定の電界を印加するための電極
を有する。このため、第１圧電素子１３や第２圧電素子
１４において被搬送体１１に当接する面が電極面である
場合には、この当接面にエンジニアリングセラミックス
やステンレス鋼等の金属からなる部品を固定し、こうし
て取り付けた部品と被搬送体１１とが当接する構成とす
る。ここで、被搬送体１１が金属の場合には部品として
絶縁体を用いることが好ましい。同様に、第１圧電素子
１３や第２圧電素子１４において基台１５に固定される
面が電極面であって基台１５が金属である場合にも、同
様に、第１圧電素子１３または第２圧電素子１４と基台
１５との間には、絶縁体を配置することが好ましい。

【００２２】基台１５は押圧機構１６によって所定の力
でＺ方向に押し付けられているが、第１圧電素子１３を
伸縮変位に従ってＺ方向に移動することができるように
なっている。しかしながら、基台１５はＸ方向とＹ方向
には移動しない。押圧機構１６は、例えば、バネや空気
圧によって基台１５を所定の力でＺ方向に押圧している
が、その押圧力は基台１５と被搬送体１１との間のＺ方
向距離が第１圧電素子１３を伸縮させたときに変化する
程度の大きさとされている。

【００２３】図２は、送り装置１０における送り機構１
０ａの駆動形態の一例を示した説明図である。図２中に
示した線Ｐは、第１圧電素子１３と第２圧電素子１４の
Ｘ方向の中心位置を示している。

【００２４】図２（ａ）は第１圧電素子１３と第２圧電
素子１４には電圧が印加されておらず、静止した状態を
示している。この図２（ａ）に示した状態から第１圧電
素子１３を縮ませて、第２圧電素子１４のみが押圧機構
１６による押圧力によって所定の力で被搬送体１１に当
接している状態とする（図２（ｂ））。なお、第１圧電
素子１３を縮ませるためには、圧電体の分極の向きと反
対の向きに電界を印加すればよい。

【００２５】図２（ｂ）に示した状態から第２圧電素子
１４を駆動して、滑り面をＸ方向右側（以下「＋Ｘ方
向」という）へスライドさせる（図２（ｃ））。第２圧
電素子１４と被搬送体１１との間には押圧機構１６によ
る押圧力によって所定の摩擦力が生じており、これによ
り被搬送体１１は、滑り面の移動量だけ＋Ｘ方向へ移動
する。図２（ｃ）に示した状態から第１圧電素子１３を
伸長させて、第１圧電素子１３が被搬送体１１に当接
し、第２圧電素子１４が被搬送体１１から離隔するよう
にする（図２（ｄ））。

【００２６】続いて第２圧電素子１４の厚み滑り変位を
解除して元の形状に戻し（図２（ｅ））、さらに第１圧
電素子１３の伸長変位を解除する（図２（ｆ））。この
ような一連の駆動を所定回数繰り返して行うことで、被
搬送体１１を＋Ｘ方向へ所定距離送ることが可能であ
る。なお、第２圧電素子１４に印加する電圧の大きさを
変化させれば、被搬送体１１の移動量を変化させること
ができ、精密な位置決めを行うことができる。

【００２７】なお、被搬送体１１をＸ方向左側（以下
「−Ｘ方向」という）へ移動させる１つの方法は、前述
した図２に示した駆動方法を逆に行う方法である。つま
り、図２（ｆ）→図２（ｅ）→図２（ｄ）→図２（ｃ）
→図２（ｂ）→図２（ａ）の順序で第１圧電素子１３と
第２圧電素子１４を駆動すればよい。また、図２（ａ）
の状態から第２圧電素子１４の滑り面が−Ｘ方向へスラ
イドするように、第２圧電素子１４の圧電体に印加する
電界の向きを逆にしてもよい。

【００２８】図３は、送り装置１０における送り機構１
０ａの駆動形態の別の例を示した説明図である。図３
（ａ）は図２（ａ）と同じ状態を示している。この図３
（ａ）に示した状態から第１圧電素子１３を伸長させ
て、第２圧電素子１４と被搬送体１１とを離隔する（図
３（ｂ））。次に、第２圧電素子１４の滑り面が−Ｘ方
向にスライドするように第２圧電素子１４の圧電体に電
界を印加して駆動し（図３（ｃ））、第１圧電素子１３
を縮ませて第２圧電素子１４が被搬送体１１に当接する
ようにし、第２圧電素子１４と被搬送体１１との間に所
定の摩擦力が生ずるようにする（図３（ｄ））。

【００２９】続いて、第２圧電素子１４の圧電体に印加
している電界の向きを逆転させて、滑り面を＋Ｘ方向へ
移動させる（図３（ｅ））。このとき、第２圧電素子１
４の滑り面がスライドするとともに被搬送体１１が＋Ｘ
方向へ移動する。被搬送体１１が＋Ｘ方向へ移動した
ら、第１圧電素子１３を伸長させて第１圧電素子１３を
被搬送体１１に当接させ、第２圧電素子１４を被搬送体
１１から離隔させる（図３（ｆ））。これにより被搬送
体１１は＋Ｘ方向へ移動した状態に保持される。

【００３０】次に、第２圧電素子１４を駆動していない
状態に戻し（図３（ｇ））、その後に第１圧電素子１３
を縮ませて、第１圧電素子１３と第２圧電素子１４とを
図３（ａ）に示した状態に戻せば、このようなサイクル
の間に、被搬送体１１を＋Ｘ方向へ所定量移動させるこ
とができる。なお、このような図３（ｈ）から図３
（ａ）に向かうように第１圧電素子１３と第２圧電素子
１４を駆動すれば、被搬送体１１を−Ｘ方向へ移動させ
ることができる。

【００３１】なお、第２圧電素子１４に厚み滑り変位を
生じさせ、または厚み滑り変位を解除して元の形状に戻
す場合において、第２圧電素子１４は被搬送体１１を移
動させない程度の摩擦力で被搬送体１１に当接していて
もよい。

【００３２】このように、送り装置１０においては、第
２圧電素子１４は被搬送体１１と所定の摩擦力で当接し
ている状態において厚み滑り変位することで被搬送体１
１を移動させる。また、第１圧電素子１３は伸縮変位に
よって被搬送体１１と第２圧電素子１４との間の摩擦力
の大きさを変化させて、第２圧電素子１４による被搬送
体１１の移動を抑制する。

【００３３】図４は、本発明の送り装置の別の実施の形
態を示した平面図（ａ）と正面図（ｂ）である。送り装
置２０は、被搬送体２１と、被搬送体２１に取り付けら
れた２個の第１圧電素子２２ａ・２２ｂおよび２個の第
２圧電素子２３ａ・２３ｂとからなり、第１圧電素子２
２ａ・２２ｂと第２圧電素子２３ａ・２３ｂは略平坦な
ステージ２４上に接地している。ここで、第１圧電素子
２２ａ・２２ｂはＺ方向に厚み縦変位を生ずる圧電素子
であり、第２圧電素子２３ａ・２３ｂはＸ方向に厚み滑
り変位を生ずる圧電素子である。また、第１圧電素子２
２ａ・２２ｂと第２圧電素子２３ａ・２３ｂはＹ方向の
外側に第１圧電素子２２ａ・２２ｂを配置し、Ｙ方向の
内側に第２圧電素子２３ａ・２３ｂが配置されている。

【００３４】図５は送り装置２０の移動形態の一例を示
した説明図である。図５（ａ）は第１圧電素子２２ａ・
２２ｂおよび第２圧電素子２３ａ・２３ｂを駆動してい
ない状態を示しており、線Ｐは、第１圧電素子２２ａ・
２２ｂと第２圧電素子２３ａ・２３ｂの最初の接地点の
中点を示している。最初に、第１圧電素子２２ａ・２２
ｂを縮めて第２圧電素子２３ａ・２３ｂのみで被搬送体
２１を支持する（図５（ｂ））。

【００３５】この状態から第２圧電素子２３ａ・２３ｂ
のステージ２４に接している面が−Ｘ方向へ滑るように
厚み滑り変位を起こさせると、このとき第２圧電素子２
３ａ・２３ｂとステージ２４との間には送り装置２０の
質量に基づく摩擦力が生じているために、第２圧電素子
２３ａ・２３ｂの滑り面が−Ｘ方向へ滑らずに、被搬送
体２１と第１圧電素子２２ａ・２２ｂがともに＋Ｘ方向
へ移動するような相対的な動きが生ずる（図５
（ｃ））。

【００３６】次に、図５（ｃ）に示した状態から第１圧
電素子２２ａ・２２ｂを伸長させて第２圧電素子２３ａ
・２３ｂをステージから離隔し、第１圧電素子２２ａ・
２２ｂがステージ２４に接地して被搬送体２１を支持す
る状態とする（図５（ｄ））。続いて第２圧電素子２３
ａ・２３ｂの厚み滑り変位を解除して元の形状に戻し
（図５（ｅ））、さらに第１圧電素子２２ａ・２２ｂを
縮ませて、第１圧電素子２２ａ・２２ｂと第２圧電素子
２３ａ・２３ｂが被搬送体２１を支持する状態に戻す
（図５（ｆ））。このような一連の動作を所定回数だけ
行うことにより、被搬送体２１を＋Ｘ方向へ所定距離移
動させることができる。

【００３７】このように送り装置２０では、被搬送体２
１とともに第１圧電素子２２ａ・２２ｂと第２圧電素子
２３ａ・２３ｂが移動する、いわゆる自走式の移動形態
をとる。なお、送り装置２０においては、合計で４個の
圧電素子を用いているが、これは被搬送体２１を安定に
支持するためである。このため、例えば、Ｙ方向の外側
にそれぞれ第２圧電素子２３ａ・２３ｂを配置し、第２
圧電素子２３ａ・２３ｂの中間に１個の第１圧電素子２
２ａのみを配置した構造とすることもできる。この場合
には、第１圧電素子２２ａは、伸長変位した状態におい
て送り装置２０全体をバランスよく支持することができ
る形状とすることが好ましい。

【００３８】また、Ｙ方向の外側にそれぞれ第１圧電素
子２２ａ・２２ｂを配置し、第１圧電素子２２ａ・２２
ｂの中間に１個の第２圧電素子２３ａのみを配置した構
造としてもよく、この場合には、第２圧電素子２３ａが
厚み滑り変位した状態において送り装置２０全体をバラ
ンスよく支持することができるようにする。さらに、原
理的には、１個の第１圧電素子２２ａと１個の第２圧電
素子２３ａで被搬送体２１を支持して移動させることも
可能であるが、一方の圧電素子をステージ２４に接地さ
せ、他方の圧電素子をステージ２４から離隔した状態に
おけるバランスが取り難いために、実用的には３個以上
の圧電素子を用いることが好ましい。

【００３９】次に、厚み縦変位を生ずる圧電素子と厚み
滑り変位を生ずる圧電素子とを組み合わせた回転装置に
ついて説明する。図６は回転装置の一実施形態を示す平
面図（ａ）と、平面図（ａ）中の線ＡＡにおける断面図
（ｂ）である。回転装置３０は、回転板３１の裏面中央
に厚み縦変位を生ずる第１圧電素子３２が固定され、第
１圧電素子３２の外周に厚み滑り変位を生ずる４個の第
２圧電素子３３ａ〜３３ｄが回転板３１の中心を中心と
した同心円上に等間隔に配置され、かつ回転板３１の裏
面に固定された構造を有している。

【００４０】第１圧電素子３２と第２圧電素子３３ａ〜
３３ｄは、駆動されていない状態においてステージ３４
の上面に接して回転板３１を支持している。また、第２
圧電素子３３ａ〜３３ｄは、それぞれ回転板３１の中心
を中心とした同心円の法線方向に厚み滑り変位を生ずる
ように配置されている。

【００４１】回転装置３０における回転板３１の回転駆
動は、以下の方法によって行うことができる。すなわ
ち、最初に、第１圧電素子３２を縮ませて、第２圧電素
子３３ａ〜３３ｄが回転板３１を支持している状態とし
て、次に、第２圧電素子３３ａ〜３３ｄと回転板３１と
の接合面が、第２圧電素子３３ａについては図６（ａ）
の右側へ、第２圧電素子３３ｂについては図６（ａ）の
上側へ、第２圧電素子３３ｃについては図６（ａ）の左
側へ、第２圧電素子３３ｄについては図６（ａ）の下側
へ、それぞれスライドするように厚み滑り変位を生じさ
せる。これにより、回転板３１には時計回りの旋回力が
働き、回転板３１が所定角度ほど時計回りに回転する。

【００４２】なお、同様に、第１圧電素子３２を縮ませ
て、第２圧電素子３３ａ〜３３ｄが回転板３１を支持し
ている状態として、第２圧電素子３３ａ〜３３ｄと回転
板３１との接合面が、第２圧電素子３３ａについては図
６（ａ）の左側へ、第２圧電素子３３ｂについては図６
（ａ）の下側へ、第２圧電素子３３ｃについては図６
（ａ）の右側へ、第２圧電素子３３ｄについては図６
（ａ）の上側へ、それぞれスライドするように厚み滑り
変位を生じさせると、回転板３１には反時計回りの旋回
力が働くため、回転板３１が所定角度ほど反時計回りに
回転する。

【００４３】次に、第１圧電素子３２を伸長させて第２
圧電素子３３ａ〜３３ｄをステージ３４から離隔させ、
第２圧電素子３３ａ〜３３ｄが厚み滑り変位している状
態を解除して元の形状に戻す。さらに第１圧電素子３２
を縮めて第１圧電素子３２と第２圧電素子３３ａ〜３３
ｄがステージ３４に接地した状態とする。このような１
サイクルの駆動を所定回数行うことで、所定角度ほど回
転板３１を回転させることができ、連続的に行うと回転
モータとして用いることができる。

【００４４】このように回転装置３０は、回転板３１の
回転運動とともに第１圧電素子３２と第２圧電素子３３
ａ〜３３ｄもまた回転する自走式回転装置である。な
お、回転装置３０では、４個の第２圧電素子３３ａ〜３
３ｄを用いているが、これらは同時に同じ条件で駆動す
るものであるため、回転装置３０の制御には、結果的に
１個の第１圧電素子と１個の第２圧電素子を駆動する制
御系を用いることができる。

【００４５】図７は回転装置の別の実施の形態を示す平
面図（ａ）と平面図（ａ）中の線ＢＢにおける断面図
（ｂ）である。回転装置４０は、回転板４１と、図７
（ｂ）に示した方向に厚み縦変位を生ずる第１圧電素子
４２と、図７（ｂ）に示した方向に厚み滑り変位を生ず
る４個の第２圧電素子４３ａ〜４３ｄと、第１圧電素子
４２と第２圧電素子４３ａ〜４３ｄを固定する基台４５
と、基台４５を所定の力で回転板４１へ押圧する押圧機
構４６と、回転板４１を囲繞するように設けられた固定
された枠部材４４と、を有する。

【００４６】回転板４１の上面には、回転板４１の中心
を中心とした円形の溝部４１ａが形成されており、この
溝部４１ａに枠部材４４の先端部４４ａが嵌合してい
る。しかし、溝部４１ａと先端部４４ａとの間の摩擦力
は小さくなるように減摩処理がされており、先端部４４
ａが回転板４１の回転運動のためのガイドとして機能し
ている。また、回転板４１は、基台４５と第１圧電素子
４２および第２圧電素子４３ａ〜４３ｄを介して押圧機
構４６からの押圧力を受けるが、溝部４１ａに枠部材４
４の先端部４４ａが嵌合しているために、その厚み方向
へ移動しないようになっている。

【００４７】４個の第２圧電素子４３ａ〜４３ｄは、回
転板４１の中心を中心とした同心円上に等間隔に配置さ
れており、この同心円の法線方向に厚み滑り変位を生ず
る。第１圧電素子４２と第２圧電素子４３ａ〜４３ｄ
は、駆動されていない状態において回転板４１の下面に
当接している。基台４５は第１圧電素子４２の伸縮変位
に従って厚み方向に移動することが可能であるが、側面
方向には移動することができないようになっている。

【００４８】この回転装置４０の駆動方法は、先に説明
した回転装置３０と同様である。すなわち、最初に、第
１圧電素子４２を縮ませて、第２圧電素子４３ａ〜４３
ｄが回転板４１に当接する状態として、次に、第２圧電
素子４３ａ〜４３ｄと回転板４１との当接面が、第２圧
電素子４３ａについては図７（ａ）の右側へ、第２圧電
素子４３ｂについては図７（ａ）の上側へ、第２圧電素
子４３ｃについては図７（ａ）の左側へ、第２圧電素子
４３ｄについては図７（ａ）の下側へ、それぞれスライ
ドするように厚み滑り変位を生じさせる。これにより、
回転板４１には時計回りの旋回力が働き、また、先端部
４４ａが回転板４１の回転運動におけるガイドとして機
能し、回転板４１が所定角度ほど時計回りに回転する。

【００４９】次に、第１圧電素子４２を伸長させて第２
圧電素子４３ａ〜４３ｄを回転板４１から離隔させ、第
２圧電素子４３ａ〜４３ｄが厚み滑り変位している状態
を解除して元の形状に戻す。さらに第１圧電素子４２を
縮めて第１圧電素子４２と第２圧電素子４３ａ〜４３ｄ
が回転板４１に当接した状態とする。このような１サイ
クルの駆動を所定回数行うことで、所定角度ほど回転板
４１を時計回りに回転させることができ、連続的に行う
と回転モータとして用いることができる。なお、回転板
４１を反時計回りに回転させるためには、第２圧電素子
４３ａ〜４３ｄにおける滑り面のスライド方向をそれぞ
れについて反対の向きとすればよい。

【００５０】このように、回転装置４０においては回転
板４１のみが回転運動し、第１圧電素子４２や第２圧電
素子４３ａ〜４３ｄは配設位置において所定の変位をす
るが、回転板４１の回転に伴って移動することはない。

【００５１】なお、圧電素子を利用した回転装置として
は、共振現象を利用する超音波モータが知られている
が、共振現象を利用した場合には、停止時に共振振動の
減衰に一定の時間を要するために位置決め精度を向上さ
せるには限界があった。しかし、本発明の回転装置は圧
電素子の共振周波数を利用するものではなく、任意の周
波数で駆動することが可能であるために、停止動作性能
を向上させることができる。また、回転装置３０・４０
は、厚み縦変位を生ずる圧電素子と厚み滑り変位を生ず
る圧電素子を並列に配置しているために、薄型化が可能
である。

【００５２】以上、本発明の送り装置および回転装置の
実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施
の形態に限定されるものではない。例えば、回転装置３
０においては４個の第２圧電素子３３ａ〜３３ｄを用い
て回転板３１を回転させたが、第２圧電素子は最低３個
あればよく、また、５個以上あってもよい。回転装置４
０については、例えば、直径方向に配置された２個の第
２圧電素子４３ａ・４３ｃのみでも回転板４１を回転さ
せることが可能である。ただし、回転板４１を安定に保
持するためには、３個以上の第２圧電素子を等間隔に配
置して用いることが好ましい。

【００５３】

【発明の効果】上述の通り、本発明の送り装置および回
転装置においては、厚み縦変位を生ずる圧電素子と、厚
み滑り変位を生ずる圧電素子とを並列に配置しているた
めに、送り装置を低背化し、また回転装置を薄型化し
て、小型化することが可能となるという効果が得られ
る。また、圧電素子の駆動には共振周波数を用いる必要
がなく、任意の周波数を選択できることから、送り速度
や回転速度を任意に定めることができ、位置決め精度が
向上する。さらに、共振周波数を用いて駆動する場合に
は振動の減衰によって停止が遅れ、また、位置ずれの生
ずる問題があったが、本発明の送り装置および回転装置
では、このような問題は発生せず、駆動停止性能が向上
して、位置決め精度が向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の送り装置の一実施形態を示す側面図
（ａ）と正面図（ｂ）。

【図２】図１記載の送り装置に用いられる送り機構の駆
動形態の一例を示す説明図。

【図３】図１記載の送り装置に用いられる送り機構の駆
動形態の別の例を示す説明図。

【図４】本発明の送り装置の別の実施形態を示す平面図
（ａ）と正面図（ｂ）。

【図５】図４記載の送り装置の駆動形態の一例を示す説
明図。

【図６】本発明の回転装置の一実施形態を示す平面図
（ａ）と断面図（ｂ）。

【図７】本発明の回転装置の別の実施形態を示す平面図
（ａ）と断面図（ｂ）。

【符号の説明】

１０・２０；送り装置 １０ａ；送り機構 １１・２１；被搬送体 １２；ガイド １３・２２ａ・２２ｂ；第１圧電素子 １４・２３ａ・２３ｂ；第２圧電素子 １５；基台 １６；押圧機構 ２４；ステージ ３０・４０；回転装置 ３１・４１；回転板 ３２・４２；第１圧電素子 ３３ａ〜３３ｄ・４３ａ〜４３ｄ；第２圧電素子 ３４；ステージ ４１ａ；溝部 ４４；枠部材 ４４ａ；先端部 ４５；基台 ４６；押圧機構

フロントページの続き (72)発明者 関 順子 千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 太平洋 セメント株式会社内 Ｆターム(参考） 5H680 AA19 BB13 BB16 BB20 BC10 DD01 DD23 DD39 DD72 DD82 DD95 GG02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被搬送体を所定方向に移動させる送り装
   置であって、 厚み縦変位を生ずる第１の圧電素子と、 厚み滑り変位を生じ、前記第１の圧電素子と並列に配置
   された第２の圧電素子と、 前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子を固定する基
   台と、 を具備し、 前記第２の圧電素子は、被搬送体と所定の摩擦力で当接
   している状態において厚み滑り変位することで被搬送体
   を厚み滑り変位方向へ移動させ、 前記第１の圧電素子は、伸縮変位によって被搬送体と前
   記第２の圧電素子との間の摩擦力の大きさを変化させ
   て、前記第２の圧電素子による被搬送体の移動を抑制す
   ることを特徴とする送り装置。
2. 【請求項２】 固定体に対して被搬送体を所定方向に移
   動させる送り装置であって、 厚み縦変位を生じ、被搬送体に固定された第１の圧電素
   子と、 厚み滑り変位を生じ、被搬送体に前記第１の圧電素子と
   並列に固定された第２の圧電素子と、 を具備し、 前記第２の圧電素子を固定体に対して所定の摩擦力で当
   接させた状態において厚み滑り変位させて被搬送体を厚
   み滑り変位方向へ移動させ、 前記第１の圧電素子を伸縮変位させて固定体と前記第２
   の圧電素子との間の摩擦力の大きさを変化させ、前記第
   ２の圧電素子による被搬送体の移動を抑制することを特
   徴とする送り装置。
3. 【請求項３】 被回転体に回転運動を生じさせる回転装
   置であって、 厚み縦変位を生ずる第１の圧電素子と、 厚み滑り変位を生じ、前記第１の圧電素子の外周に略等
   間隔に配置された３個以上の第２の圧電素子と、 前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子を固定する基
   台と、 を具備し、 前記第２の圧電素子は、被回転体と所定の摩擦力で当接
   している状態において被回転体に旋回力が生ずる方向に
   厚み滑り変位することで被回転体に回転を生じさせ、 前記第１の圧電素子は、伸縮変位によって被回転体と前
   記第２の圧電素子との間の摩擦力の大きさを変化させ
   て、前記第２の圧電素子による被回転体の回転を抑制す
   ることを特徴とする回転装置。
4. 【請求項４】 固定体に対して被回転体に回転運動を生
   じさせる回転装置であって、 厚み縦変位を生じ、被回転体に固定された第１の圧電素
   子と、 厚み滑り変位を生じ、前記第１の圧電素子の外周に略等
   間隔に配置されて被回転体に固定された３個以上の第２
   の圧電素子と、 を具備し、 前記第２の圧電素子を固定体に対して所定の摩擦力で当
   接させた状態において被回転体に旋回力が生ずる方向に
   厚み滑り変位させて被回転体を回転させ、 前記第１の圧電素子を伸縮変位させて固定体と前記第２
   の圧電素子との間の摩擦力の大きさを変化させ、前記第
   ２の圧電素子による被回転体の回転を抑制することを特
   徴とする回転装置。