JP2002516964A - 線形駆動装置 - Google Patents

線形駆動装置

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JP2002516964A
JP2002516964A JP2000551176A JP2000551176A JP2002516964A JP 2002516964 A JP2002516964 A JP 2002516964A JP 2000551176 A JP2000551176 A JP 2000551176A JP 2000551176 A JP2000551176 A JP 2000551176A JP 2002516964 A JP2002516964 A JP 2002516964A
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roller member
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roller
axis
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JP2000551176A
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English (en)
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パウエル、サイモン
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ピービーティー(アイピー)リミテッド
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    • F16HGEARING
    • F16H19/00Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/025Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a friction shaft
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/19Gearing
    • Y10T74/19642Directly cooperating gears
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    • Y10T74/19702Screw and nut
    • Y10T74/19712Threadless

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  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】回転動から直線動を生じさせる装置は、同じ方向に一定速度で回転されるように配設され、断面が円形の駆動ロッド10を有する。このロッドに設けられ、これの長手方向に沿った軸方向の移動を果たす支持体11には、ロッドの回転軸に対して所定の角度でロッドと係合するように配設された少くとも1つのローラ部材12a,12bが設けられている。このロッドの回転により、ローラ部材は回転されて、ロッドに沿う方向に軸方向の作用成分を発生し、この結果、ロッドに沿って直線方向に支持体は移動される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線動を生じさせる、特に、回転動から、直線動を生じさせるため
の装置に関する。
【0002】
【従来技術】
直線動は、多数の異なる機構を使用して生じされ得、広範囲のこのような機構
は、この分野の者にとって自明であろう。また、回転動を直線動に特別に変換す
る広範囲のこれら機構もまた、良く知られているであろうし、多くの異なる分野
で適用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
複雑なギアもしくはスイッチシステムを必要としないで、非常に簡単に制御さ
れる装置により直線動が生じさせることが本発明の目的である。この直線動は、
一方向での回転動から生じされる。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、同じ方向に一定速度で回転されるよう
に配設され、断面が円形の細長いロッドを有する。このロッドに設けられ、この
ロッドの長手方向に沿った軸方向の移動を果たす支持体には、ロッドの回転軸に
垂直な線に対して所定角度をなした回転軸を有し、アクチュエータによりロッド
の面との接触のために押圧されるように配設された少くとも1つのローラ部材が
設けられている。前記ロッドの回転動により、ローラ部材は、自身の軸を中心と
して回転され、この回転の方向がロッドに沿う軸方向に成分ベクトルが発生して
、細長いロッドに沿って支持体とローラとを移動させる。
【0005】 本発明に係われば、長軸を中心として第1の方向に連続して回転されるように
配設され、断面が円形の細長いロッドと、 このロッドに、このロッドの長手方向に沿った軸方向の移動を果たすように、
設けられた支持体とを具備し、この支持体は、 回転軸を有し、この回転軸が前記ロッドの回転軸に対して第1の角度をなして
ロッドと接触する配設された少なくとも1つの第1のローラ部材と、 この第1のローラ部材を回転させるように、前記ロッドに第1のローラを押圧
させる少なくとも1つの第1のアクチュエータ手段とを有し、 前記ローラ部材の回転は、前記ロッドに沿った第1の軸方向に少なくとも1つ
の軸方向ベクトルを生じさせて、第1の軸方向にロッドに沿って前記支持体を移
動させる、直線動を生じさせるための装置が提供される。
【0006】 前記支持体は、前記ロッドの回転軸に対して第2の角度をなしてロッドと接触
するように配設された少なくとも1つの他のローラ部材を有し得る。この場合、
この他方のローラ部材は、前記ロッドに他方のローラ部材を押圧させるように配
設された自身のアクチュエータ手段を有する。この他方のローラ部材がロッドの
回転軸に対して配設された第2の角度は、前記第1の軸方向とは反対の第2の軸
方向に第2の成分ベクトルを生じさせて、前記支持体をロッドに沿って前記反対
方向に移動させるように設定されている。
【0007】 前記他方のローラ部材がロッドの回転軸に対して配設された第2の角度は、第
1の角度に対して、これとは反対方向であるが同じ大きさであり得る。この場合
、第1もしくは第2のローラがロッドと係合された場合に、ロッドに沿う各方向
への移動速度は同じになるであろう。代わって、前記第2の角度は、第1の角度
とは大きさが異なり得る。この場合、支持体は、他方のローラが係合された場合
の第2の軸方向へ、第1のローラがロッドと係合された場合の第1の軸方向への
移動速度とは異なるの移動速度で動くであろう。
【0008】 好ましくは、前記第1並びに他方のアクチュエータ手段の動作は、いつでもロ
ーラ部材のどちらか一方が前記ロッドを押圧するように相互に排他的となってい
る。 さらに、前記ローラ部材は、ロッドの同じ側に接触する必要がなく、ロッドの
周りの任意の位置に配設されるように変更され得る。第1のローラが他方のロー
ラに対して反対側に配設されている場合には、装置が上方から直接見られたとき
には、第1のローラと第2のローラとは、ロッドの回転軸に対して実質的に同じ
角度で配設されている。これは、各対向側で反対方向に効果的に移動するロッド
の実際の接触面によるためであり、かくして、同じローラ角度に対して反対方向
でロッドに沿う軸方向のベクトルが発生される。 回転可能な部材をロッドに押圧されるための手段が、直線動が電気的に制御さ
れ得るピエゾ電子装置の形態であるならば、有効でである。 さらに、複数のローラ部材が、各方向への移動を生じさせるように配設され得
る。この場合、同じ方向への移動を生じさせるように配設された各ローラ部材は
、互いに異なる角度で配置され得る。この結果、ある方向への支持体の直線動の
速度は、適当なローラを選ぶことにより変えられ得る。また、この場合には、各
ローラの駆動手段は、互いに独立して制御され得る。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態が、一方向に連続して回転するように配設された
シャフトから制御可能な状態で直線動を生じさせるように配設されている。 まず、図1の参照において、これは、矢印Aにより示されているように一方向
に連続して回転するように配設された回転可能なシャフト10を示す。このシャ
フト10には、支持体11が装着されている。この実施の形態において、この支
持体は、シャフト10の方向に長くなるように示され、両端部に回転可能な部材
12a,12bが設けられている。これら回転可能な部材12a,12bは、ア
クチュエータ14a,14bにより支持体11に結合されている。これらアクチ
ュエータは、動作されたときに、シャフト10に対して回転可能な部材のどちら
か一方を押すように配設されている。
【0010】 各回転可能な部材は、回転可能な部材のための夫々のアクチュエータ手段の動
作の結果としてシャフトに回転可能な部材12が係合するときに、、軸方向ベク
トルが発生されるように、シャフト10の垂直軸に対して所定の角度に設定され
ている。このシャフトの垂直軸に対する回転部材の角度は、支持体11の所望の
移動方向と、シャフトの回転速度と比較されるような直線動の相対速度とを考慮
して選定されている。この後者のファクターは、回転可能な部材の角度により発
生されるベクトルの大きさに影響されることが評価されるであろう。さらに、回
転可能な部材は、これら各回転可能な部材がシャフトに対して配置される角度と
は無関係に、回転可能な他の部材と同じように自身の回転軸に対して同じ方向に
回転することが評価されるであろう。かくして、例えば、シャフトが反時計方向
に回転するように配設されている場合には、全ての回転可能な部材は、同じ夫々
の端部から見て、夫々の軸を中心として時計方向に回転するであろう。このよう
な角度付けの結果として軸方向の成分ベクトルが発生されて、支持体を、特別な
回転可能な部材の回転方向ではないが、一方向もしくは多方向に移動させる。
【0011】 図1並びに2に示されるように、第1の配置で、回転可能な部材12a,12
bは、一方の部材がシャフトに押されているときに、シャフトに沿った一方向の
軸方向ベクトルを発生させ、また、他方の部材がシャフトに沿った他方向の軸方
向ベクトルを発生させるように、互いに反対の角度に傾斜するように設定されて
いる。これら回転可能な部材を支持体11に結合するための機構は、図3を参照
して後で詳述されるピエゾ電子アクチュエータの形態である。ピエゾ電子装置1
4a,14bの一方もしくは他方が付勢されると、これに接続された回転可能な
部材12a,12bは、回転可能なシャフト10に押圧されて、支持体11をシ
ャフトを停止することがなく、シャフト10に沿って一もしくは他方の軸方向に
駆動させる。
【0012】 種々の変更が、上記構成に対してなされ得ることは評価されるであろう。例え
ば、回転可能な部材12a,12bは支持体11の両端部に互いに一列に配置さ
れているように、図1並びに図2には示されているけれども、実際に、支持体1
1が、拘束された状態で回転するシャフト10を囲むように、一方の回転可能な
部材12bを他方の回転可能な部材12aのシャフトの反対側であるが回転可能
な部材12aと同じ端部に配設することにより、支持体11を短くすることがで
きる。このような配置は、図4並びに図5に示されている。この場合、シャフト
10の表面が、回転可能なか部材が夫々係合しているシャフトの各対向側で反対
方向に効果的に動くのに従って、両回転可能な部材12a,12bは、図5に示
されるように、ローラの両側の接触面に垂直で直接上方もしくは下方から見て、
シャフトの回転軸に対して同じ角度Θで傾斜するように配置され得る。前述した
ように、各回転可能な部材は、それぞれの軸に対して同じ方向に回転するであろ
うけれども、これらは、シャフト10の両側に位置しているので、互いに反対方
向の軸方向の成分ベクトルが、各回転可能な部材に対して発生される。この結果
、支持体は、シャフトに沿って両方向に移動され得る。
【0013】 また、如何なる一方向への動きを生じさせるために、回転可能な部材の数を多
くすることが可能である。この場合、例えば、120°の間隔で周方向に配置さ
れた複数の回転可能な部材12aを考えることが最も容易である。この複数の回
転可能な部材の使用は、ロッドの外周に配置される回転可能な部材12a,12
bを変更することにより、上述した短い駆動システムで、同様に使用され得る。
【0014】 一方向への直線動を生じさせるために複数の回転可能な部材が使用される場合
、夫々の部材は、シャフトの軸に対して異なる角度で配設され得る。このことは
、グループの個々の回転可能な部材をシャフトを押すように選定することにより
、支持体は、同じ方向ではあるが、シャフトの同じ回転速度に対して異なる線形
速度で移動され得る効果を有する。この場合、回転可能な部材のためのアクチュ
エータ手段は、異なる回転可能な部材がシャフトを押すように選定されることを
可能にするように、互いに独立して制御可能でなければならない。
【0015】 上記事項に加えて、複数の回転可能な部材が使用される場合には、各部材が同
じ角度で、同時にシャフトと全ての部材とが係合するように、設定されることが
勿論可能である。このことは、軸方向の比較的大きい駆動力が発生されて、より
積極的な線形駆動となる、効果を有する。
【0016】 上記説明は、シャフトにたいする回転可能な部材の配設にいままでは、集約さ
れていた。以下の説明は、各ローラをシャフトに係合させるために使用されるア
クチュエータ手段をさらに詳細に記載している。 図3は、回転可能なシャフト10に対して回転可能な部材を押圧させるために
使用され得るピエゾ電子アクチュエータの一形態を示す。このアクチュエータは
、ばねスチール等で通常は形成されたほぼ平坦なヘアーピン形状の弾性装置を有
する。脚部31,32は、これら脚部のほぼ全長に沿って、係合状態で互いにほ
ぼ平行に延びるように配設されている。これら2つの脚部は、硬い接続部33に
より互いに接続されている。これら脚部31,32の非係合面には、ピエゾ電子
層35,36が夫々設けられている。これらピエゾ電子層は、同じ方向に極が設
定されており、導体38により互いに電気的に接続されている。これら脚部31
,32の一方の自由端部は、固定され、ピエゾ電子層35,36が励起されたと
きには、他方の脚部の自由端部は、固定された脚部から離れるように反らされる
。この装置から励起を解除すると、これら脚部は、互いに平行で接触した関係に
戻る。
【0017】 上記配置に対しての変形として、2つの脚部は、これらが、互いに係合してい
れば、互いに平行である必要がなく、如何なる角度で互いに離れるようになって
いても良いように、硬い結合部に固定される必要はない。このような構造は、ピ
エゾセラミック層が励起されていないときには構造的に弱い欠点があるが、アク
チュエータを必要に応じて機構に組み入れる場合に比較的大きい自由度が与えら
れ得る。
【0018】 上記構成のどちらが選ばれるにしても、図1並びに図2に示されたアクチュエ
ータのために、図3に示されるようなピエゾ電子アクチュエータを使用すること
により、例え、回転可能な部材がいつでもシャフトと係合され得、正確な制御が
可能なる非常に簡単に制御される駆動機構が得られる。
【0019】 他の形態のピエゾ電子アクチュエータが、予期される正しい適用に応じて使用
され得る。例えば、同出願人による国際出願PCT/GB98/0670に開示
されているようなアクチュエータが、使用され得る。さらに、例えば、電気ソレ
ノイド、気体もしくは液体アクチュエータ、のような他の形態の駆動機構もまた
、本発明が使用される適用に応じて、本発明と共に使用されるのに適している。
アクチュエータの適切な選定は、本発明が使用される環境を充分に考慮してこの
当業者にとって判るてあろう。 さらに、本発明の機構の如何なるディメンション、材料並びに/もしくはスケ
ールは、請求項により規定されているような範囲から逸脱しないで、随意に偏向
され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明に係わる装置の分解斜視図である。
【図2】 図1に示された装置の概略的側面図である。
【図3】 図3は、図1に示された装置との使用に適したピエゾ電子アクチュエータの斜
視図である。
【図4】 図4は、回転可能な部材がシャフトの両側に配設された、図1の装置の異なる
配置の斜視図である。
【図5】 矢印Aの方向から見た図4の配置の平面図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年6月2日(2000.6.2)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB ,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,GH,G M,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT, UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長軸を中心として第1の方向に連続して回転されるように配
    設され、断面が円形の細長いロッドと、 このロッドに、このロッドの長手方向に沿った軸方向の移動を果たすように、
    設けられた支持体とを具備し、この支持体は、 回転軸を有し、この回転軸が前記ロッドの回転軸に対して第1の角度をなして
    ロッドと接触するように配設された少なくとも1つの第1のローラ部材と、 この第1のローラ部材を回転させるように、前記ロッドに第1のローラを押圧
    させる少なくとも1つの第1のアクチュエータ手段とを有し、 前記ローラ部材の回転は、前記ロッドに沿った第1の軸方向に少なくとも1つ
    の軸方向ベクトルを生じさせて、第1の軸方向にロッドに沿って前記支持体を移
    動させる、直線動を生じさせるための装置。
  2. 【請求項2】 前記支持体は、回転軸を有し、この回転軸が前記ロッドの回
    転軸に対して第2の角度をなしてロッドと接触するように配設された少なくとも
    1つの第2のローラ部材と、 この他方のローラ部材を回転させるように、前記ロッドに他方のローラ部材を
    押圧させる少なくとも1つの他のアクチュエータ手段とを有し、 前記第2の角度は、前記他方のローラ部材が前記ロッドに押圧されたときに、
    他方のローラ部材の回転が、前記第1の軸方向とは反対の第2の軸方向に第2の
    軸方向ベクトルを生じさせて、第2の軸方向にロッドに沿って前記支持体を移動
    させる、請求項1の装置。
  3. 【請求項3】 前記他方のローラ部材の第2の角度と、前記第1のローラ部
    材の第1の角度とは、同じであり、この結果、前記第2の軸方向ベクトルは、前
    記第1の軸方向ベクトルと大きさが同じである、請求項1もしくは2の装置。
  4. 【請求項4】 前記他方のローラ部材の第2の角度と、前記第1のローラ部
    材の第1の角度とは、異なり、この結果、前記第2の軸方向ベクトルは、前記第
    1の軸方向ベクトルと大きさが異なる、請求項1もしくは2の装置。
  5. 【請求項5】 前記第1のアクチュエータ手段と他方のアクチュエータ手段
    との動作は、同時には前記第1のローラ部材もしくは第2のローラ部材が前記ロ
    ッドを押圧するように相互に排他的となっている、請求項1ないし4のいずれか
    1の装置。
  6. 【請求項6】 前記支持体は、複数の前記第1のローラと、これと対応する
    数の前記第1のアクチュエータ手段とを有する請求項1ないし5のいずれか1の
    装置。
  7. 【請求項7】 前記複数の第1のローラ部材は、前記ロッドの回転軸に対し
    て夫々異なる第1の角度で位置する軸を中心として回転するように配設されてい
    る請求項6の装置。
  8. 【請求項8】 前記2つ以上の第1のローラ部材が、前記ロッドの回転軸に
    対して同じ第1の角度で位置する軸を中心として回転するように配設されている
    請求項6の装置。
  9. 【請求項9】 前記複数の第1のアクチュエータ手段の各々は、前記ロッド
    に少なくとも1つの第1のローラ部材が押圧されることを可能にするように、独
    立して制御可能である請求項6ないし8のいずれか1の装置。
  10. 【請求項10】 前記支持体は、さらに、複数の前記他のローラと、これと
    対応する数の前記他のアクチュエータ手段とを有する請求項2ないし9のいずれ
    か1の装置。
  11. 【請求項11】 前記複数の他のローラ部材は、前記ロッドの回転軸に対し
    て夫々異なる第2の角度で位置する軸を中心として回転するように配設されてい
    る請求項10の装置。
  12. 【請求項12】 前記2つ以上の他のローラ部材が、前記ロッドの回転軸に
    対して同じ第2の角度で位置する軸を中心として回転するように配設されている
    請求項10の装置。
  13. 【請求項13】 前記複数の他のアクチュエータ手段の各々は、前記ロッド
    に少なくとも1つの第1のローラ部材が押圧されることを可能にするように、独
    立して制御可能である請求項10ないし12のいずれか1の装置。
  14. 【請求項14】 前記第1のローラ部材は、前記他方のローラ部材とは異な
    る側で前記ロッドに接触するように配設されている請求項2ないし13のいずれ
    か1の装置。
  15. 【請求項15】 前記各アクチュエータ手段は、ピエゾ電子アクチュエータ
    である請求項1ないし14のいずれか1の装置。
  16. 【請求項16】 前記アクチュエータ手段は、ほぼ平坦で弾性の第1の脚部
    と、ほぼ平坦で弾性の第2の脚部とを有し、これら第1並びに第2の脚部は、実
    質的に硬い湾極部により互いに接続されており、これら脚部は、各脚部のほぼ全
    長に渡って互いに対向した対向面を有してほぼ平行に配設されており、また、各
    脚部の他面には、励起されたときに各脚部が互いに離間するように脚部を反らす
    ように配設されたピエゾ電子層が設けられている請求項15の装置。
  17. 【請求項17】 前記第1の脚部の自由端部は、前記支持体に固定されてお
    り、また、前記第2の脚部の自由端部は、前記ローラ部材の少なくとも1つを支
    持するように配置されている請求項16の装置。
JP2000551176A 1998-05-27 1999-05-27 線形駆動装置 Pending JP2002516964A (ja)

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GB9811397.0 1998-05-27
GBGB9811397.0A GB9811397D0 (en) 1998-05-27 1998-05-27 Linear drive
PCT/GB1999/001678 WO1999061818A1 (en) 1998-05-27 1999-05-27 Linear drive

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EP (1) EP1080319B1 (ja)
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