JP2012070572A - Piezoelectric motor - Google Patents

Piezoelectric motor Download PDF

Info

Publication number
JP2012070572A
JP2012070572A JP2010214521A JP2010214521A JP2012070572A JP 2012070572 A JP2012070572 A JP 2012070572A JP 2010214521 A JP2010214521 A JP 2010214521A JP 2010214521 A JP2010214521 A JP 2010214521A JP 2012070572 A JP2012070572 A JP 2012070572A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
vibrator
voltage signal
shaft
driven body
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.)
Withdrawn
Application number
JP2010214521A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Choei Sakai
長英 坂井
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
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 Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2010214521A priority Critical patent/JP2012070572A/en
Publication of JP2012070572A publication Critical patent/JP2012070572A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric motor selectively enabling direct-acting drive and rotating drive by a simple configuration.SOLUTION: A piezoelectric motor driving a shaft 11 by using vibration of a vibrator 13 which is a piezoelectric element having an approximately rectangular parallelepiped shape comprises: the vibrator 13 in which an extending/contracting direction thereof is a long side direction of a rectangular face opposing to the shaft 11 and at least two piezoelectric active regions are arranged in parallel in a short side direction of the rectangular face; a holding part 15 holding one end in the longitudinal direction of the vibrator 13 and fixing a relative position of the one end with respect to the shaft 11; a friction contact member 19 arranged at the other end in the longitudinal direction of the vibrator 13 and brought into contact with the shaft 11; and a pressing member 17 pressing the vibrator 13 so that the friction contact member 19 is brought into pressure contact with the shaft 11.

Description

本発明は、例えば圧電素子等の振動子の振動を利用する圧電モータに関する。   The present invention relates to a piezoelectric motor that uses vibration of a vibrator such as a piezoelectric element.

特許文献1に、圧電モータの一種である超音波モータが開示されている。この特許文献1に開示された超音波モータは、ヘリカル(螺旋)状のコイルをステータとし、ロータを螺旋の方向に回転させる超音波モータである。この超音波モータの基本構成及び動作原理は下記の通りである。   Patent Document 1 discloses an ultrasonic motor that is a kind of piezoelectric motor. The ultrasonic motor disclosed in Patent Document 1 is an ultrasonic motor that uses a helical coil as a stator and rotates a rotor in a spiral direction. The basic configuration and operating principle of this ultrasonic motor are as follows.

横波で振動している弦に対して円筒を配設すると、弦の振動の腹の部分で円筒は回転する。弦が両端を節として縄跳びの縄のように回転運動をすると、前記円筒はより回転する。しかしながら、一本の弦のみを用いる場合、円筒の回転方向は不安定である。そこで、引用文献1に開示された超音波モータでは、細線または薄板をコイル状にしたものを弦として用いることで、起動時の超音波の伝搬方向すなわち螺旋の方向にロータを回転させる。   When a cylinder is arranged for a string vibrating with a transverse wave, the cylinder rotates at the antinode of the vibration of the string. When the string rotates at both ends like a jump rope, the cylinder rotates more. However, when only one string is used, the rotation direction of the cylinder is unstable. Therefore, in the ultrasonic motor disclosed in the cited document 1, the rotor is rotated in the propagation direction of the ultrasonic wave at the time of activation, that is, in the spiral direction, by using a thin wire or a thin plate coiled as a string.

国際公開第2007/126031号公報International Publication No. 2007/126031

ところで、引用文献1に開示されている超音波モータの駆動は、上述の動作原理から明らかなように回転駆動に限定される。従って、直動運動と回転運動とを組み合わせたような駆動が要求される場合には、別途直動機構が必要になり、システム全体が大型化・複雑化してしまう。   Incidentally, the driving of the ultrasonic motor disclosed in the cited document 1 is limited to the rotational driving as is apparent from the above-described operation principle. Therefore, when driving such as a combination of linear motion and rotational motion is required, a separate linear motion mechanism is required, and the entire system becomes large and complicated.

本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、簡易な構成で、直動駆動と回転駆動とを選択的に行うことができる圧電モータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric motor capable of selectively performing linear motion driving and rotational driving with a simple configuration.

前記の目的を達成するために、本発明の一態様による圧電モータは、
略直方体形状の圧電素子である振動子の振動を利用して被駆動体を駆動する圧電モータであって、
前記被駆動体に対向する矩形面の長辺方向が伸縮方向であり、且つ、前記矩形面の短辺方向に並列配置された少なくとも2つの圧電活性領域を備える振動子と、
前記振動子の長手方向における一方端部を保持し、該一方端部と前記被駆動体との相対位置を固定する保持部と、
前記振動子の長手方向における他方端部に設けられ、前記被駆動体と接触する摩擦接触部材と、
前記摩擦接触部材が前記被駆動体に加圧接触するように前記振動子を押圧する押圧部材と、
を具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a piezoelectric motor according to an aspect of the present invention includes:
A piezoelectric motor that drives a driven body using vibration of a vibrator that is a substantially rectangular parallelepiped piezoelectric element,
A vibrator comprising at least two piezoelectric active regions arranged in parallel in the short side direction of the rectangular surface, wherein the long side direction of the rectangular surface facing the driven body is an expansion / contraction direction;
Holding one end in the longitudinal direction of the vibrator, and a holding part for fixing the relative position between the one end and the driven body;
A friction contact member provided at the other end in the longitudinal direction of the vibrator, and in contact with the driven body;
A pressing member that presses the vibrator so that the friction contact member is in pressure contact with the driven body;
It is characterized by comprising.

本発明によれば、簡易な構成で、直動駆動と回転駆動とを選択的に行うことができる圧電モータを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric motor capable of selectively performing direct drive and rotational drive with a simple configuration.

本発明の第1実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図。The figure which shows the example of 1 structure of the piezoelectric motor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 振動子の一構成例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a vibrator. 振動子の一構成例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a vibrator. 振動子の一構成例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a vibrator. 振動子の一構成例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a vibrator. 振動子の一構成例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a vibrator. シャフトを回転駆動する場合の振動子の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of the vibrator | oscillator in the case of rotationally driving a shaft. シャフトを回転駆動する場合に振動子の圧電活性領域に印加する駆動信号の一例を示す図。The figure which shows an example of the drive signal applied to the piezoelectric active area | region of a vibrator | oscillator when rotating a shaft. シャフトを直動駆動する場合の振動子の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of the vibrator | oscillator in the case of driving a shaft linearly. シャフトを直動駆動する場合に振動子の圧電活性領域に印加する駆動信号の一例を示す図。The figure which shows an example of the drive signal applied to the piezoelectric active area | region of a vibrator | oscillator, when driving a shaft linearly. 本発明の第2実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図。The figure which shows the example of 1 structure of the piezoelectric motor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図。The figure which shows the example of 1 structure of the piezoelectric motor which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図。The figure which shows the example of 1 structure of the piezoelectric motor which concerns on 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態に係る超音波モータについて、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図である。
図1に示すように本第1実施形態に係る圧電モータは、シャフト11と、振動子13と、保持部材15と、押圧部材17と、摩擦接触部材19と、ケース21と、駆動部100と、を具備する。
Hereinafter, an ultrasonic motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a piezoelectric motor according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the piezoelectric motor according to the first embodiment includes a shaft 11, a vibrator 13, a holding member 15, a pressing member 17, a friction contact member 19, a case 21, and a drive unit 100. Are provided.

前記シャフト11は、摩擦接触部材19を介して振動子13により駆動され、直動運動及び回転運動する円柱状の被駆動体である。このシャフト11は、耐磨耗性に優れる材料から成る被駆動体であり、例えばアルミナやジルコニア等のセラミクス系材料、または、焼入れやメッキ等で表面処理を行った金属材料等から成る。また、このシャフト11は、図1において矢印Sで示す方向(直動方向)及び矢印Rで示す方向(回転方向)に移動可能なように、ガイド機構11gによってケース21内で保持されている。   The shaft 11 is a cylindrical driven body that is driven by the vibrator 13 via the frictional contact member 19 and moves linearly and rotationally. The shaft 11 is a driven body made of a material having excellent wear resistance, and is made of, for example, a ceramic material such as alumina or zirconia, or a metal material subjected to surface treatment by quenching or plating. Further, the shaft 11 is held in the case 21 by the guide mechanism 11g so as to be movable in the direction indicated by the arrow S (linear motion direction) and the direction indicated by the arrow R (rotation direction) in FIG.

このガイド機構11gは、少なくともシャフト11との接触部位が摺動性を有する材料(例えば樹脂材料)で構成され、鋼球とリテーナとを備えるガイド機構である。
なお、ガイド機構11gは、ケース21内でシャフト11を摺動可能に支持できる構成であれば、どのような構成であってもよい。
The guide mechanism 11g is a guide mechanism that includes a steel ball and a retainer that is made of a material (for example, a resin material) that has a sliding property at least in contact with the shaft 11.
The guide mechanism 11g may have any configuration as long as the shaft 11 can be slidably supported in the case 21.

前記振動子13は、シャフト11の断面の接線(図1において矢印Aで示す方向から観た場合の摩擦接触部材19とシャフト11との接点における接線;以降、単にシャフト断面の接線と称する)方向に2分割された圧電活性領域を有する圧電素子である。また、振動子13は、シャフト11の直動方向に長手方向を有する。   The vibrator 13 is tangent to the cross section of the shaft 11 (tangent to the contact point between the frictional contact member 19 and the shaft 11 when viewed from the direction indicated by arrow A in FIG. 1; hereinafter simply referred to as the tangent to the shaft cross section). The piezoelectric element has a piezoelectric active region divided into two. The vibrator 13 has a longitudinal direction in the linear movement direction of the shaft 11.

換言すれば、略直方体形状の振動子13は、シャフト11に対向する矩形面の長辺方向が伸縮方向であり、且つ、シャフト11に対向する矩形面の短辺方向に並列配置された2つの圧電活性領域を備えている。
なお、振動子13は、上述したようにシャフト断面の接線方向に少なくとも2分割された圧電活性領域を有する構造の振動子であればよく、具体的には、例えば次のような構成の振動子であればよい。
In other words, the substantially rectangular parallelepiped-shaped vibrator 13 has two long-side directions of the rectangular surface facing the shaft 11 being the expansion / contraction direction, and two parallel-arranged in the short-side direction of the rectangular surface facing the shaft 11. A piezoelectric active region is provided.
The vibrator 13 may be a vibrator having a structure having a piezoelectric active region at least divided into two in the tangential direction of the shaft cross section as described above. Specifically, for example, a vibrator having the following configuration is used. If it is.

図2乃至図6は、それぞれ振動子13の一構成例を示す図である。図2乃至図5において矢印Lで示しているのは、シャフト断面の接線方向である。また、図2乃至図5において矢印Pで示しているのは、振動子13の各圧電活性領域の分極方向である。
図2に示す振動子13は、2つの同形状の単板圧電素子13A,13Bがシャフト断面の接線方向Lと同方向に並列配置され且つ接着等により一体化され、シャフト断面の接線方向Lに対して垂直な方向(振動子13の長手方向)に分極されて成る圧電素子である。本例の振動子13は、所謂“縦効果”を利用する圧電素子である。図1に示す振動子13は、図2に示す態様の振動子である。
2 to 6 are diagrams showing an example of the configuration of the vibrator 13. 2 to 5, the arrow L indicates the tangential direction of the shaft cross section. 2 to 5 indicate the polarization direction of each piezoelectric active region of the vibrator 13.
In the vibrator 13 shown in FIG. 2, two single-plate piezoelectric elements 13A and 13B having the same shape are arranged in parallel in the same direction as the tangential direction L of the shaft cross section and integrated by bonding or the like. The piezoelectric element is polarized in a direction perpendicular to the longitudinal direction (longitudinal direction of the vibrator 13). The vibrator 13 of this example is a piezoelectric element that utilizes a so-called “longitudinal effect”. The vibrator 13 shown in FIG. 1 is a vibrator having the form shown in FIG.

図3に示す振動子13は、2つの同形状の積層圧電素子(圧電シートの積層方向は、シャフト断面の接線方向Lに垂直な方向(振動子13の長手方向))13A´,13B´がシャフト断面の接線方向Lと同方向に並列配置され且つ接着等により一体化され(圧電シートを一体焼成して構成しても勿論よい)、シャフト断面の接線方向Lに対して垂直な方向(振動子13の長手方向)に分極されて成る圧電素子である。本例の振動子13は、所謂“縦効果”を利用する圧電素子である。本例のように、振動子13を積層構造とすることで、低電圧駆動が可能となる。   The vibrator 13 shown in FIG. 3 includes two laminated piezoelectric elements having the same shape (the lamination direction of the piezoelectric sheet is a direction perpendicular to the tangential direction L of the shaft section (longitudinal direction of the vibrator 13)) 13A ′ and 13B ′. A direction (vibration) perpendicular to the tangential direction L of the shaft cross section, which is arranged in parallel in the same direction as the tangential direction L of the shaft cross section and integrated by bonding or the like (of course, the piezoelectric sheet may be integrally fired). The piezoelectric element is polarized in the longitudinal direction of the child 13. The vibrator 13 of this example is a piezoelectric element that utilizes a so-called “longitudinal effect”. As in this example, the vibrator 13 has a laminated structure, so that low voltage driving is possible.

図4に示す振動子13は、2つの同形状の単板圧電素子13A,13Bがシャフト断面の接線方向Lと同方向に並列配置され且つ接着等により一体化され、シャフト断面の接線方向Lと同方向に分極されて成る圧電素子である。本例の振動子13は、所謂“横効果”を利用する圧電素子である。   The vibrator 13 shown in FIG. 4 has two identical single-plate piezoelectric elements 13A and 13B arranged in parallel in the same direction as the tangential direction L of the shaft cross section and integrated by bonding or the like. The piezoelectric element is polarized in the same direction. The vibrator 13 of this example is a piezoelectric element that utilizes a so-called “lateral effect”.

図5に示す振動子13は、2つの同形状の積層圧電素子(圧電シートの積層方向はシャフト断面の接線方向Lと同方向)13A´´,13B´´がシャフト断面の接線方向Lと同方向に並列配置され且つ接着等により一体化され(圧電シートを一体焼成して構成しても勿論よい)、シャフト断面の接線方向Lと同方向に分極されて成る圧電素子である。本例の振動子13は、所謂“横効果”を利用する圧電素子である。本例のように、振動子13を積層構造とすることで、低電圧駆動が可能となる。   The vibrator 13 shown in FIG. 5 has two laminated piezoelectric elements having the same shape (the lamination direction of the piezoelectric sheet is the same as the tangential direction L of the shaft cross section) 13A ″, 13B ″ is the same as the tangential direction L of the shaft cross section. It is a piezoelectric element that is arranged in parallel in the direction and integrated by bonding or the like (of course, a piezoelectric sheet may be integrally fired) and is polarized in the same direction as the tangential direction L of the shaft cross section. The vibrator 13 of this example is a piezoelectric element that utilizes a so-called “lateral effect”. As in this example, the vibrator 13 has a laminated structure, so that low voltage driving is possible.

なお、図6に示すように、振動子13を、圧電素子13Aと圧電素子13Bとの間に弾性体13Eを挟み込む構成としてもよい。この弾性体13Eとしては、例えば金属板等を挙げることができる。このように構成した場合、弾性体13Eを振動子13の保持に利用することができる為、保持構造をより簡略化できる。   As shown in FIG. 6, the vibrator 13 may have a configuration in which an elastic body 13E is sandwiched between the piezoelectric element 13A and the piezoelectric element 13B. As this elastic body 13E, a metal plate etc. can be mentioned, for example. When configured in this manner, the elastic body 13E can be used for holding the vibrator 13, so that the holding structure can be further simplified.

前記保持部材15は、振動子13の長手方向における一方端部を接着等により保持して当該一方端部とシャフト11との相対位置を固定する。
前記押圧部材17は、振動子13に設けられた摩擦接触部材19をシャフト11に対して加圧接触させる為に、振動子13をシャフト11に向かって押圧する部材であり、例として板バネ、コイルバネ、シリコンゴム等の弾性部材が挙げられる。
The holding member 15 holds one end portion in the longitudinal direction of the vibrator 13 by bonding or the like, and fixes the relative position between the one end portion and the shaft 11.
The pressing member 17 is a member that presses the vibrator 13 toward the shaft 11 in order to press-contact the friction contact member 19 provided on the vibrator 13 against the shaft 11. Examples thereof include an elastic member such as a coil spring and silicon rubber.

前記摩擦接触部材19は、振動子13の長手方向における他方端部(保持部材15によって保持されていない方の端部)のうちシャフト11に対向する面に設けられ、押圧部材17による振動子13の押圧でシャフト11に対して加圧接触する駆動子である。なお、摩擦接触部材19の材料としては、例えば耐摩耗性のある樹脂材料やアルミナ等のセラミクス材料等を挙げることができる。   The friction contact member 19 is provided on the surface facing the shaft 11 in the other end portion (the end portion not held by the holding member 15) in the longitudinal direction of the vibrator 13, and the vibrator 13 by the pressing member 17. It is a driver which press-contacts with respect to the shaft 11 by press of. Examples of the material of the friction contact member 19 include a wear-resistant resin material and a ceramic material such as alumina.

前記ケース21は、当該圧電モータ1を構成する上述の各部材を収容するケースである。
前記駆動部100は、振動子13に対して駆動信号を印加する為の駆動信号出力部である。
以下、本第1実施形態に係る圧電モータの動作について説明する。
《回転動作》
図7は、シャフト11を回転駆動する場合の振動子13の動作例を示す図である。図8は、シャフト11を回転駆動する場合に振動子13の圧電活性領域に印加する駆動信号の一例を示す図である。図8において、最上位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸は圧電素子13Aに印加する駆動信号の電圧値を示しており、中位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸は圧電素子13Bに印加する駆動信号の電圧値を示しており、下位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸はシャフト11の移動量を示している。
The case 21 is a case that accommodates the above-described members constituting the piezoelectric motor 1.
The driving unit 100 is a driving signal output unit for applying a driving signal to the vibrator 13.
Hereinafter, the operation of the piezoelectric motor according to the first embodiment will be described.
《Rotation operation》
FIG. 7 is a diagram illustrating an operation example of the vibrator 13 when the shaft 11 is rotationally driven. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a drive signal applied to the piezoelectric active region of the vibrator 13 when the shaft 11 is rotationally driven. In FIG. 8, the horizontal axis of the graph shown at the top indicates time, and the vertical axis indicates the voltage value of the drive signal applied to the piezoelectric element 13A. The horizontal axis of the middle graph indicates time and the vertical axis. The axis indicates the voltage value of the drive signal applied to the piezoelectric element 13B, the horizontal axis of the lower graph indicates time, and the vertical axis indicates the amount of movement of the shaft 11.

振動子13における各圧電活性領域の分極方向両端部位に設けられた外部電極(不図示)に対して次のように電圧信号を印加することで、振動子13を撓み振動させることができる。
すなわち、シャフト11を回転動作させる為には、振動子13における各圧電活性領域に設けられた外部電極(不図示)を利用して、一方の圧電活性領域(図7に示す例では圧電素子13A)については分極方向に対して順方向に(分極方向と同一方向に)電圧信号を印加し(図8に示す駆動信号(1))、且つ、他方の圧電活性領域(図7に示す例では圧電素子13B)については分極方向に対して逆方向に電圧信号を印加する(図8に示す駆動信号(2))。
By applying a voltage signal to the external electrodes (not shown) provided at both ends in the polarization direction of each piezoelectric active region in the vibrator 13 as follows, the vibrator 13 can be flexibly vibrated.
In other words, in order to rotate the shaft 11, an external electrode (not shown) provided in each piezoelectric active region in the vibrator 13 is used, and one piezoelectric active region (piezoelectric element 13A in the example shown in FIG. 7) is used. ) Is applied in the forward direction (in the same direction as the polarization direction) with respect to the polarization direction (drive signal (1) shown in FIG. 8), and the other piezoelectric active region (in the example shown in FIG. 7). For the piezoelectric element 13B), a voltage signal is applied in the direction opposite to the polarization direction (drive signal (2) shown in FIG. 8).

このとき、分極方向に対して順方向に(分極方向と同一方向に)電圧信号を印加した圧電活性領域(圧電素子13A)は図7において矢印Gで示す方向に伸張変形し、分極方向に対して逆方向に(分極方向と反対方向に)電圧信号を印加した圧電活性領域(圧電素子13B)は図7において矢印Sで示す方向に収縮変形する。   At this time, the piezoelectric active region (piezoelectric element 13A) to which a voltage signal is applied in the forward direction (in the same direction as the polarization direction) with respect to the polarization direction is expanded and deformed in the direction indicated by the arrow G in FIG. The piezoelectric active region (piezoelectric element 13B) to which a voltage signal is applied in the opposite direction (opposite to the polarization direction) is contracted and deformed in the direction indicated by arrow S in FIG.

このような振動子13における変形の非対称性によって、振動子13は図7に示すように収縮変形した圧電活性領域側へ(図7において矢印Tで示す方向へ)曲がった形状に変形する(撓む)。そして、電圧印加を中止すると、振動子13は元の形状(図7において破線で示す形状)に戻る。本第1実施形態に係る圧電モータでは、各駆動信号の立ち下がりを図8に示すように急峻に設定したノコギリ波形の駆動信号(電圧信号)を、各圧電活性領域(圧電素子13A,13B)に印加する。   Due to the deformation asymmetry of the vibrator 13 as described above, the vibrator 13 is deformed into a bent shape toward the piezoelectric active region side contracted and deformed (in the direction indicated by the arrow T in FIG. 7) as shown in FIG. Mu). When the voltage application is stopped, the vibrator 13 returns to the original shape (the shape indicated by the broken line in FIG. 7). In the piezoelectric motor according to the first embodiment, a drive signal (voltage signal) having a sawtooth waveform in which the fall of each drive signal is steeply set as shown in FIG. 8 is applied to each piezoelectric active region (piezoelectric elements 13A and 13B). Apply to.

すなわち、振動子13を変形させる為の立ち上がりにおいては、徐々に印加電圧を増加させていくような駆動信号とし、立ち下がりにおいては駆動信号を高速に零とする。このような駆動信号を、外部電極を介して各圧電活性領域に印加することで、立ち上がりにおいては摩擦接触部材19とシャフト11との間の摩擦力によってシャフト回転方向Rと同一方向への力がシャフト11に加わって駆動される。一方、立ち下がりにおいては、摩擦接触部材19とシャフト11との間に滑りが生じ、シャフト11は慣性力によりその場に留まる。そして、このような信号入力を繰り返し行うことで、シャフト11は一回転方向へ回転する。   In other words, the drive signal gradually increases the applied voltage at the rise for deforming the vibrator 13, and the drive signal is zero at high speed at the fall. By applying such a drive signal to each piezoelectric active region via the external electrode, a force in the same direction as the shaft rotation direction R is generated by the frictional force between the friction contact member 19 and the shaft 11 at the time of rising. It is driven in addition to the shaft 11. On the other hand, at the fall, slip occurs between the frictional contact member 19 and the shaft 11, and the shaft 11 remains in place due to inertial force. Then, by repeatedly performing such signal input, the shaft 11 rotates in one rotation direction.

なお、上述の例における回転方向とは逆方向にシャフト11を回転させる場合には、圧電素子13Aに印加する駆動信号と、圧電素子13Bに印加する駆動信号とを逆にすればよい。つまり、圧電素子13Aを収縮変形させ、且つ、圧電素子Bを伸張変形させればよい。
《直動動作》
図9は、シャフト11を直動駆動する場合の振動子13の動作を示す図である。図10は、シャフト11を直動駆動する場合に振動子13の圧電活性領域に印加する駆動信号の一例を示す図である。図10において、最上位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸は圧電素子13Aに印加する駆動信号の電圧値を示しており、中位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸は圧電素子13Bに印加する駆動信号の電圧値を示しており、下位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸はシャフト11の移動量を示している。
When the shaft 11 is rotated in the direction opposite to the rotation direction in the above example, the drive signal applied to the piezoelectric element 13A and the drive signal applied to the piezoelectric element 13B may be reversed. That is, the piezoelectric element 13A may be contracted and the piezoelectric element B may be expanded and deformed.
<Linear operation>
FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of the vibrator 13 when the shaft 11 is linearly driven. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a drive signal applied to the piezoelectric active region of the vibrator 13 when the shaft 11 is linearly driven. In FIG. 10, the horizontal axis of the graph shown at the top indicates time and the vertical axis indicates the voltage value of the drive signal applied to the piezoelectric element 13A. The horizontal axis of the graph shown at the middle indicates time and the vertical axis. The axis indicates the voltage value of the drive signal applied to the piezoelectric element 13B, the horizontal axis of the lower graph indicates time, and the vertical axis indicates the amount of movement of the shaft 11.

振動子13において圧電活性領域の分極方向両端部位に設けられた外部電極(不図示)に対して次のように電圧信号を印加することで、振動子13を伸縮振動させることができる。
すなわち、シャフト11を直動動作させる為には、振動子13における圧電活性領域に設けられた外部電極(不図示)を利用して、全ての圧電活性領域(図9に示す例では圧電素子13A,13B)について分極方向に対して順方向に(分極方向と同一方向に)同一の電圧信号を印加する(図10に示す駆動信号(1)、駆動信号(2))。
By applying a voltage signal to external electrodes (not shown) provided at both ends of the piezoelectric active region in the polarization direction of the vibrator 13 as follows, the vibrator 13 can be expanded and contracted.
That is, in order to cause the shaft 11 to move linearly, all the piezoelectric active regions (in the example shown in FIG. 9, the piezoelectric element 13A) are utilized by using external electrodes (not shown) provided in the piezoelectric active region of the vibrator 13. , 13B), the same voltage signal is applied in the forward direction (in the same direction as the polarization direction) with respect to the polarization direction (drive signal (1) and drive signal (2) shown in FIG. 10).

このとき、分極方向に対して順方向に(分極方向と同一方向に)電圧信号を印加した圧電活性領域(圧電素子13A,13B)は分極方向に(図9において矢印Gで示す方向に)伸張変形する。
このように振動子13は、図9に示すように伸張変形し、その後電圧印加を中止すると振動子13は元の形状(図9において破線で示す形状)に戻る。本第1実施形態に係る圧電モータでは、各駆動信号の立ち上がり速度と立ち下がり速度とを図10に示すように設定したノコギリ波形を、各圧電活性領域(圧電素子13A,13B)に印加する。
At this time, the piezoelectric active regions (piezoelectric elements 13A and 13B) to which a voltage signal is applied in the forward direction (in the same direction as the polarization direction) with respect to the polarization direction extend in the polarization direction (in the direction indicated by arrow G in FIG. 9). Deform.
As described above, the vibrator 13 expands and deforms as shown in FIG. 9, and then when the voltage application is stopped, the vibrator 13 returns to the original shape (the shape indicated by the broken line in FIG. 9). In the piezoelectric motor according to the first embodiment, a sawtooth waveform in which the rising speed and the falling speed of each drive signal are set as shown in FIG. 10 is applied to each piezoelectric active region (piezoelectric elements 13A and 13B).

すなわち、振動子13を変形させる為の立ち上がりにおいては、徐々に印加電圧を増加させていくような駆動信号とし、立ち下がりにおいては駆動信号を高速に零とする。このような駆動信号を、外部電極を介して各圧電活性領域に印加することで、立ち上がりにおいては摩擦接触部材19とシャフト11との間の摩擦力によってシャフト直進方向Sと同一方向への力がシャフト11に加わって駆動される。一方、立ち下がりにおいては、摩擦接触部材19とシャフト11との間に滑りが生じ、シャフト11は慣性力によりその場に留まる。そして、このような信号入力を繰り返し行うことで、摩擦接触部材19によってシャフト11には軸方向(長手方向)への力が働き、長さ方向に直進する。   In other words, the drive signal gradually increases the applied voltage at the rise for deforming the vibrator 13, and the drive signal is zero at high speed at the fall. By applying such a driving signal to each piezoelectric active region via the external electrode, a force in the same direction as the straight shaft traveling direction S is generated by the frictional force between the frictional contact member 19 and the shaft 11 at the time of rising. It is driven in addition to the shaft 11. On the other hand, at the fall, slip occurs between the frictional contact member 19 and the shaft 11, and the shaft 11 remains in place due to inertial force. By repeatedly performing such signal input, the frictional contact member 19 exerts a force in the axial direction (longitudinal direction) on the shaft 11 and advances straight in the length direction.

なお、シャフト11を後進させる場合には、全ての圧電活性領域(図9に示す例では圧電素子13A,13B)について分極方向に対して逆方向に同一の電圧信号を印加すればよい。つまり、全ての圧電活性領域(圧電素子13A,13B)を同様に収縮変形させればよい。
《螺旋動作》
上述した直動動作の為の駆動信号を次のように変更することで、シャフト11を螺旋動作させることが可能となる。
When the shaft 11 is moved backward, the same voltage signal may be applied to all the piezoelectric active regions (piezoelectric elements 13A and 13B in the example shown in FIG. 9) in the direction opposite to the polarization direction. That is, all the piezoelectric active regions (piezoelectric elements 13A and 13B) may be similarly contracted and deformed.
《Helix motion》
The shaft 11 can be spirally operated by changing the drive signal for the linear motion described above as follows.

すなわち、直動動作の為の電圧印加方法と同様、全圧電活性領域について分極方向に対して順方向に(分極方向と同一方向に)同一の電圧信号を印加するのであるが、その際に2つの圧電活性領域へ印加する駆動信号の電圧値に差を設ける。これにより、振動子13には伸びの変形と反りの変形とが同時に起こり、振動子13は斜め方向に向かって伸張するように変形する。このとき、摩擦接触部材19とシャフト11との間の摩擦力により、シャフト11には振動子13の変形方向と同方向への力が働く。   That is, the same voltage signal is applied in the forward direction (in the same direction as the polarization direction) with respect to the polarization direction in all piezoelectric active regions in the same manner as the voltage application method for the linear motion operation. A difference is provided in the voltage value of the drive signal applied to the two piezoelectric active regions. As a result, the vibrator 13 undergoes deformation of deformation and warpage at the same time, and the vibrator 13 is deformed so as to extend in an oblique direction. At this time, due to the frictional force between the friction contact member 19 and the shaft 11, a force in the same direction as the deformation direction of the vibrator 13 acts on the shaft 11.

従って、直動動作と同様にノコギリ波形の駆動信号で繰り返し上述の動作を行うことで、シャフト11は螺子が進むような螺旋の動きで駆動される。
以上説明したように、本第1実施形態によれば、簡易な構成で直動方向と回転方向とに選択的に駆動可能な圧電モータを提供することができる。
Accordingly, the shaft 11 is driven in a spiral motion as the screw advances by repeatedly performing the above-described operation with a sawtooth drive signal as in the linear motion operation.
As described above, according to the first embodiment, it is possible to provide a piezoelectric motor that can be selectively driven in the linear motion direction and the rotational direction with a simple configuration.

具体的には、本第1実施形態に係る圧電モータでは、複数の圧電活性領域を備え長手方向における一方端部が固定された圧電素子である振動子13を、被駆動体であるシャフト11の軸方向に沿って配置し且つ摩擦接触部材を介して加圧接触させ、立ち上がりと立ち下がりの速度に差を設けたノコギリ波形の電圧信号を印加する(例えば立ち下がりにおいては駆動信号の出力をOFFにする)。これにより、入力の増減が緩やかな立ち上がり領域においては、シャフト11が摩擦接触部材19との間の摩擦力により駆動される。一方、入力の増減が急峻な立ち下り領域においては、慣性力によりシャフト11はその場に留まる(摩擦駆動されない)。詳細には、振動子13を伸縮させることで、シャフト11を直動駆動させることができる。また、振動子13を撓ませる(反らせる)ことで、シャフト11を回転駆動させることができる。   Specifically, in the piezoelectric motor according to the first embodiment, the vibrator 13 that is a piezoelectric element having a plurality of piezoelectric active regions and having one end fixed in the longitudinal direction is connected to the shaft 11 that is a driven body. Placed along the axial direction and press-contacted via a frictional contact member, applying a sawtooth waveform voltage signal with a difference between the rising and falling speeds (for example, the output of the drive signal is turned off at the falling edge) ). As a result, the shaft 11 is driven by the frictional force with the frictional contact member 19 in the rising region where the increase or decrease of the input is moderate. On the other hand, in a falling region where the increase / decrease of the input is steep, the shaft 11 stays in place due to inertial force (not frictionally driven). Specifically, the shaft 11 can be linearly driven by expanding and contracting the vibrator 13. Further, the shaft 11 can be rotationally driven by bending (warping) the vibrator 13.

なお、立ち上がりの速度と立ち下がりの速度とに差を設けたノコギリ波形の電圧信号としては、立ち上がりを急峻にし且つ立ち下がりを緩やかに変化させる電圧信号でもよい。このような電圧信号により駆動する場合、立ち下がり領域においてはシャフト11が摩擦接触部材19との間の摩擦力により駆動され、立ち上がり領域においては慣性力によりシャフト11はその場に留まる(摩擦駆動されない)。
上述した構成により、本第1実施形態に係る圧電モータによれば、1つの圧電モータによる1つの作用点で、被駆動体であるシャフト11に回転運動、直進運動、及び螺旋運動させることができるので、小さなスペースで多自由度に駆動可能なモータが実現する。
The sawtooth waveform voltage signal having a difference between the rising speed and the falling speed may be a voltage signal that makes the rising edge steep and changes the falling edge gently. When driven by such a voltage signal, the shaft 11 is driven by a frictional force with the frictional contact member 19 in the falling region, and the shaft 11 stays in place by the inertial force in the rising region (not frictionally driven). ).
With the configuration described above, according to the piezoelectric motor according to the first embodiment, the shaft 11 as the driven body can be rotated, moved straight, and spiraled at one point of action by one piezoelectric motor. Therefore, a motor that can be driven in a small space with multiple degrees of freedom is realized.

また、本第1実施形態に係る圧電モータは、“バイモルフ構造の圧電素子”という汎用性・信頼性の高い部品を用いて構成されている為、上述の格別な効果を奏するだけでなく、当該圧電モータの製造容易性や信頼性も高い。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態に係る圧電モータについて説明する。説明の重複を避ける為、第1実施形態に係る圧電モータとの相違点を説明する。主な相違点の一つは、本第2実施形態に係る圧電モータは、駆動源である圧電素子を複数具備する点である。
In addition, the piezoelectric motor according to the first embodiment is configured by using a highly versatile and reliable part called “a piezoelectric element having a bimorph structure”. The manufacturability and reliability of piezoelectric motors are also high.
[Second Embodiment]
Hereinafter, a piezoelectric motor according to a second embodiment of the present invention will be described. In order to avoid duplication of explanation, differences from the piezoelectric motor according to the first embodiment will be described. One of the main differences is that the piezoelectric motor according to the second embodiment includes a plurality of piezoelectric elements as drive sources.

図11は、本第2実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図である。なお、同図においては、図面の煩雑化を避ける為に、振動子に対して駆動信号を印加する駆動部の図示を省略している。
同図に示すように、本第2実施形態に係る圧電モータは駆動源として、長手方向における一方端部を保持部材15−1に保持された振動子13−1及び振動子13−2と、長手方向における一方端部を保持部材15−2に保持された振動子13−3及び振動子13−4と、を具備する。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the piezoelectric motor according to the second embodiment. In the figure, in order to avoid complication of the drawing, the illustration of a drive unit that applies a drive signal to the vibrator is omitted.
As shown in the figure, the piezoelectric motor according to the second embodiment has a vibrator 13-1 and a vibrator 13-2 each having one end in the longitudinal direction held by a holding member 15-1, The vibrator 13-3 and the vibrator 13-4 each having one end in the longitudinal direction held by the holding member 15-2 are provided.

前記振動子13−1と前記13−2とは保持部材15−1に対して対称に配置されている。同様に、前記振動子13−3と前記13−4とは保持部材15−2に対して対称に配置されている。また、保持部材15−1と保持部材15−2とはシャフト11に対して対称に配置されている。   The vibrator 13-1 and the 13-2 are arranged symmetrically with respect to the holding member 15-1. Similarly, the vibrator 13-3 and the 13-4 are arranged symmetrically with respect to the holding member 15-2. Further, the holding member 15-1 and the holding member 15-2 are arranged symmetrically with respect to the shaft 11.

前記振動子13−1,13−2,13−3,13−4の長手方向における端部(保持部材15−1,15−2によって保持されていない端部)のうちシャフト11に対向する面には、摩擦接触部材19−1,19−2,19−3,19−4が設けられている。   Of the end portions (end portions not held by the holding members 15-1 and 15-2) in the longitudinal direction of the vibrators 13-1, 13-2, 13-3, and 13-4, the surface facing the shaft 11 Are provided with frictional contact members 19-1, 19-2, 19-3, 19-4.

また、摩擦接触部材19−1,19−2,19−3,19−4をシャフト11に対して加圧接触させる為に、振動子13−1,13−2,13−3,13−4をシャフト11に向かって押圧する押圧部材17−1,17−2,17−3,17−4が設けられている。   Further, in order to make the frictional contact members 19-1, 19-2, 19-3, 19-4 come into pressure contact with the shaft 11, the vibrators 13-1, 13-2, 13-3, 13-4. Pressing members 17-1, 17-2, 17-3, and 17-4 that press the shaft toward the shaft 11 are provided.

なお、駆動原理については、上述した第1実施形態に係る圧電モータと同様である。
以上説明したように、本第2実施形態によれば、第1実施形態に係る圧電モータと同様の効果を奏する上に、次の効果を奏する圧電モータを提供することができる。すなわち、本第2実施形態に係る圧電モータによれば、第1実施形態に係る圧電モータよりも推力・トルクが大きく、且つ、無通電時の保持力も向上した圧電モータを提供することができる。
The driving principle is the same as that of the piezoelectric motor according to the first embodiment described above.
As described above, according to the second embodiment, in addition to the same effects as the piezoelectric motor according to the first embodiment, a piezoelectric motor having the following effects can be provided. That is, according to the piezoelectric motor according to the second embodiment, it is possible to provide a piezoelectric motor having a larger thrust / torque than the piezoelectric motor according to the first embodiment and improved holding force when no current is supplied.

なお、圧電モータに具備させる振動子の個数は4個に限られず、当該圧電モータに求められる推力・トルクやシャフト11の径・長さ等に応じて適宜決定すればよい。
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態に係る圧電モータについて説明する。説明の重複を避ける為、第1実施形態に係る圧電モータとの相違点を説明する。主な相違点の一つは、本第3実施形態に係る圧電モータでは、被駆動体が円筒形状の中空シャフトである点である。
The number of vibrators provided in the piezoelectric motor is not limited to four, and may be determined as appropriate according to the thrust / torque required for the piezoelectric motor, the diameter / length of the shaft 11, and the like.
[Third Embodiment]
Hereinafter, a piezoelectric motor according to a third embodiment of the present invention will be described. In order to avoid duplication of explanation, differences from the piezoelectric motor according to the first embodiment will be described. One of the main differences is that in the piezoelectric motor according to the third embodiment, the driven body is a cylindrical hollow shaft.

図12は、本第3実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図である。同図においては、図面の煩雑化を避ける為に、振動子に対して駆動信号を印加する駆動部の図示を省略している。
同図に示すように、本第3実施形態に係る圧電モータは、振動子13−1,13−2と、保持部材15−1,15−2と、押圧部材17と、摩擦接触部材19−1,19−2と、ケース21と、パイプ状部材31と、位置決め部材41と、を具備する。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of the piezoelectric motor according to the third embodiment. In the figure, in order to avoid complication of the drawing, the illustration of a drive unit that applies a drive signal to the vibrator is omitted.
As shown in the figure, the piezoelectric motor according to the third embodiment includes vibrators 13-1, 13-2, holding members 15-1, 15-2, a pressing member 17, and a friction contact member 19-. 1, 19-2, a case 21, a pipe-shaped member 31, and a positioning member 41.

前記パイプ状部材31は、ケース21内に挿入されている円筒形状の被駆動体であり、その内周面において接触している摩擦接触部材19−1,19−2を介して振動子13−1,13−2によって駆動される。また、駆動時においては、被駆動体であるパイプ状部材31のガイド機構の機能を担うのは、ケース21の内周面である。   The pipe-shaped member 31 is a cylindrical driven body inserted into the case 21, and the vibrator 13- is interposed via frictional contact members 19-1 and 19-2 that are in contact with the inner peripheral surface thereof. 1 and 13-2. Further, at the time of driving, it is the inner peripheral surface of the case 21 that functions as a guide mechanism for the pipe-shaped member 31 that is a driven body.

前記振動子13−1は、長手方向における一方端部が保持部材15−1によって保持されて当該一方端部とケース21との相対位置が固定されている。また、振動子13−1の長手方向における他方端部のうちパイプ状部材31の内周面(内壁面)に対向する面には、摩擦接触部材19−1が設けられている。   One end of the vibrator 13-1 in the longitudinal direction is held by a holding member 15-1, and the relative position between the one end and the case 21 is fixed. In addition, a friction contact member 19-1 is provided on a surface facing the inner peripheral surface (inner wall surface) of the pipe-shaped member 31 in the other end portion in the longitudinal direction of the vibrator 13-1.

同様に、前記振動子13−2は、長手方向における一方端部が保持部材15−2によって保持されて当該一方端部とケース21との相対位置が固定されている。また、振動子13−2の長手方向における他方端部のうちパイプ状部材31の内周面(内壁面)に対向する面には、摩擦接触部材19−2が設けられている。   Similarly, one end of the vibrator 13-2 in the longitudinal direction is held by the holding member 15-2, and the relative position between the one end and the case 21 is fixed. In addition, a friction contact member 19-2 is provided on a surface facing the inner peripheral surface (inner wall surface) of the pipe-shaped member 31 in the other end portion in the longitudinal direction of the vibrator 13-2.

前記押圧部材17は、振動子13−1,13−2をパイプ状部材31の内周面に向かって押圧し、摩擦接触部材19−1,19−2をパイプ状部材31の内周面に対して加圧接触させる。
前記位置決め部材41は、前記保持部材15−1,15−2をパイプ状部材31の内周面に対して押圧して位置決めすることで、振動子13−1,13−2を位置決めする部材である。
The pressing member 17 presses the vibrators 13-1 and 13-2 toward the inner peripheral surface of the pipe-shaped member 31, and the friction contact members 19-1 and 19-2 are applied to the inner peripheral surface of the pipe-shaped member 31. The pressure contact is made.
The positioning member 41 is a member for positioning the vibrators 13-1 and 13-2 by pressing and holding the holding members 15-1 and 15-2 against the inner peripheral surface of the pipe-shaped member 31. is there.

上述のように構成することで、パイプ状部材の中空部位を利用し、内部に配線や薬液輸送用細径カテーテル等を通すことができる。
なお、駆動原理については、上述した第1実施形態に係る圧電モータと同様である。
以上説明したように、本第3実施形態によれば、第1実施形態に係る圧電モータと同様の効果を奏する上に、次の効果を奏する圧電モータを提供することができる。すなわち、本第3実施形態に係る圧電モータによれば、当該圧電モータ外部への突出部位がないので、より細径なモータが実現する。また、本第3実施形態に係る圧電モータは、例えば超音波内視鏡、超音波顕微鏡、及び血栓除去等への適用が特に見込まれる。
[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態に係る圧電モータについて説明する。説明の重複を避ける為、第1実施形態に係る圧電モータとの相違点を説明する。主な相違点の一つは、被駆動体の形状及び駆動方向である。具体的には、本第4実施形態に係る圧電モータでは、被駆動体が板状の部材であり、単一の圧電モータによって互いに直交する二軸方向への駆動が可能である。
By comprising as mentioned above, the hollow part of a pipe-shaped member can be utilized, and wiring, a thin catheter for drug solution transportation, etc. can be passed inside.
The driving principle is the same as that of the piezoelectric motor according to the first embodiment described above.
As described above, according to the third embodiment, in addition to the same effects as the piezoelectric motor according to the first embodiment, a piezoelectric motor having the following effects can be provided. That is, according to the piezoelectric motor according to the third embodiment, since there is no projecting portion to the outside of the piezoelectric motor, a smaller diameter motor is realized. The piezoelectric motor according to the third embodiment is particularly expected to be applied to, for example, an ultrasonic endoscope, an ultrasonic microscope, and thrombus removal.
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a piezoelectric motor according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In order to avoid duplication of explanation, differences from the piezoelectric motor according to the first embodiment will be described. One of the main differences is the shape and driving direction of the driven body. Specifically, in the piezoelectric motor according to the fourth embodiment, the driven body is a plate-like member and can be driven in a biaxial direction perpendicular to each other by a single piezoelectric motor.

図13は、本第4実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図である。なお、同図においては、図面の煩雑化を避ける為に、振動子に対して駆動信号を印加する駆動部の図示を省略している。
図13に示すように、本第4実施形態に係る圧電モータは、振動子13と、保持部材15と、押圧部材17と、摩擦接触部材19と、XYステージ50と、ベース51と、ストッパ53と、ガイド機構55と、を具備する。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the piezoelectric motor according to the fourth embodiment. In the figure, in order to avoid complication of the drawing, the illustration of a drive unit that applies a drive signal to the vibrator is omitted.
As shown in FIG. 13, the piezoelectric motor according to the fourth embodiment includes a vibrator 13, a holding member 15, a pressing member 17, a friction contact member 19, an XY stage 50, a base 51, and a stopper 53. And a guide mechanism 55.

前記振動子13は、その長手方向における一方端部が保持部材15によって保持されている。また、振動子13の長手方向における他方端部のうちXYステージ50に対向する面には、摩擦接触部材19が設けられている。さらに、振動子13は、保持部材15に設けられた押圧部材17によって、XYステージ50に向かって押圧されている。これにより、摩擦接触部材19が、被駆動体であるXYステージ50に対して加圧接触する。   One end of the vibrator 13 in the longitudinal direction is held by a holding member 15. Further, a friction contact member 19 is provided on a surface of the other end portion of the vibrator 13 in the longitudinal direction facing the XY stage 50. Further, the vibrator 13 is pressed toward the XY stage 50 by a pressing member 17 provided on the holding member 15. As a result, the frictional contact member 19 comes into pressure contact with the XY stage 50 that is the driven body.

前記ベース51は、XYステージ50が載置される板状部材である。このベース51の四隅には、XYステージ50の脱落を防止する為のストッパ53が設けられている。また、ベース51上には、前記保持部材15が固定されている。
前記ガイド機構55は、XYステージ50を二方向(図13において矢印Xで示す方向と矢印Yで示す方向と)に移動可能とするように組み合わされたリニアガイドから成るガイド機構である。
The base 51 is a plate-like member on which the XY stage 50 is placed. Stoppers 53 for preventing the XY stage 50 from falling off are provided at the four corners of the base 51. The holding member 15 is fixed on the base 51.
The guide mechanism 55 is a guide mechanism composed of a linear guide combined so that the XY stage 50 can be moved in two directions (a direction indicated by an arrow X and a direction indicated by an arrow Y in FIG. 13).

上述の構成を採り、第1実施形態に係る圧電モータにおける“回動動作”と同様の駆動信号を振動子13に与えると、被駆動体であるXYステージ50は、X方向に直進駆動される。他方、第1実施形態に係る圧電モータにおける“直動動作”と同様の駆動信号を振動子13に与えると、被駆動体であるXYステージ50は、Y方向に直進駆動される。   When the drive signal similar to the “rotation operation” in the piezoelectric motor according to the first embodiment is applied to the vibrator 13 with the above-described configuration, the XY stage 50 as the driven body is driven straight in the X direction. . On the other hand, when a drive signal similar to the “linear motion” in the piezoelectric motor according to the first embodiment is given to the vibrator 13, the XY stage 50 that is a driven body is linearly driven in the Y direction.

以上説明したように、本第4実施形態によれば、単一の圧電モータで、互いに直交する二軸方向(X軸方向及びY軸方向)への駆動が可能で、且つ、駆動部材の占める体積が小さいXYステージが実現する。従来技術では、互いに直交する二軸への駆動を行う為には、X軸方向への駆動モータとY軸方向への駆動モータとを必要としており、駆動部材が占める体積が或る程度大きな体積となってしまうが、本第4実施形態に係る圧電モータによれば、駆動部材が占める体積が小さいXYステージが実現する。   As described above, according to the fourth embodiment, a single piezoelectric motor can be driven in two axial directions (X-axis direction and Y-axis direction) orthogonal to each other, and the drive member occupies it. An XY stage with a small volume is realized. In the prior art, in order to drive in two axes orthogonal to each other, a drive motor in the X-axis direction and a drive motor in the Y-axis direction are required, and the volume occupied by the drive member is somewhat large. However, with the piezoelectric motor according to the fourth embodiment, an XY stage with a small volume occupied by the drive member is realized.

以上、第1実施形態乃至第4実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
例えば、第1実施形態乃至第3実施形態に係る圧電モータにおいて、摩擦接触部材19とシャフト11とが線接触するような形状に摩擦接触部材19を構成してもよい。このように構成することで、シャフト11を回転動作させる場合に、振動子13が“撓み状態から真っ直ぐな状態”に戻る際の摩擦接触部材19とシャフト11との間の摩擦をより小さくすることができる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on 1st Embodiment thru | or 4th Embodiment, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, various deformation | transformation and Of course, application is possible.
For example, in the piezoelectric motor according to the first to third embodiments, the friction contact member 19 may be configured in such a shape that the friction contact member 19 and the shaft 11 are in line contact. With this configuration, when the shaft 11 is rotated, the friction between the friction contact member 19 and the shaft 11 when the vibrator 13 returns to the “straight state from the bent state” is further reduced. Can do.

さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示した複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示す全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。   Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention can be achieved. In the case of being obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can also be extracted as an invention.

1…圧電モータ、 11…シャフト、 11g…ガイド機構、 13…振動子、 13A,13B…単板圧電素子、 13A´,13B´…積層圧電素子、 13E…弾性体、 15…保持部材、 17…押圧部材、 19…摩擦接触部材、 21…ケース、 31…パイプ状部材、 41…位置決め部材、 50…XYステージ、 51…ベース、 53…ストッパ、 55…ガイド機構。     DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric motor, 11 ... Shaft, 11g ... Guide mechanism, 13 ... Vibrator, 13A, 13B ... Single plate piezoelectric element, 13A ', 13B' ... Laminated piezoelectric element, 13E ... Elastic body, 15 ... Holding member, 17 ... Press member, 19 ... friction contact member, 21 ... case, 31 ... pipe-like member, 41 ... positioning member, 50 ... XY stage, 51 ... base, 53 ... stopper, 55 ... guide mechanism.

Claims (9)

略直方体形状の圧電素子である振動子の振動を利用して被駆動体を駆動する圧電モータであって、
前記被駆動体に対向する矩形面の長辺方向が伸縮方向であり、且つ、前記矩形面の短辺方向に並列配置された少なくとも2つの圧電活性領域を備える振動子と、
前記振動子の長手方向における一方端部を保持し、該一方端部と前記被駆動体との相対位置を固定する保持部と、
前記振動子の長手方向における他方端部に設けられ、前記被駆動体と接触する摩擦接触部材と、
前記摩擦接触部材が前記被駆動体に加圧接触するように前記振動子を押圧する押圧部材と、
を具備することを特徴とする圧電モータ。
A piezoelectric motor that drives a driven body using vibration of a vibrator that is a substantially rectangular parallelepiped piezoelectric element,
A vibrator comprising at least two piezoelectric active regions arranged in parallel in the short side direction of the rectangular surface, wherein the long side direction of the rectangular surface facing the driven body is an expansion / contraction direction;
Holding one end in the longitudinal direction of the vibrator, and a holding part for fixing the relative position between the one end and the driven body;
A friction contact member provided at the other end in the longitudinal direction of the vibrator, and in contact with the driven body;
A pressing member that presses the vibrator so that the friction contact member is in pressure contact with the driven body;
A piezoelectric motor comprising:
前記被駆動体は、円柱形状の部材であり、
前記摩擦接触部材は、前記被駆動体の外周面に対して接触し、
当該圧電モータは、前記被駆動体を回転方向及び回転軸方向に移動可能に案内するガイド部材を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電モータ。
The driven body is a cylindrical member,
The friction contact member is in contact with the outer peripheral surface of the driven body;
The piezoelectric motor according to claim 1, further comprising a guide member that guides the driven body so as to be movable in a rotation direction and a rotation axis direction.
前記被駆動体は、円筒形状の部材であり、
前記摩擦接触部材は、前記被駆動体の内周面に対して接触し、
当該圧電モータは、前記被駆動体を回転方向及び回転軸方向に移動可能に案内するガイド部材を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電モータ。
The driven body is a cylindrical member,
The friction contact member is in contact with the inner peripheral surface of the driven body;
The piezoelectric motor according to claim 1, further comprising a guide member that guides the driven body so as to be movable in a rotation direction and a rotation axis direction.
前記被駆動体は板状の部材である
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電モータ。
The piezoelectric motor according to claim 1, wherein the driven body is a plate-like member.
前記圧電活性領域の個数は2個であり、
一方の前記圧電活性領域には分極方向に対して順方向に電圧信号を印加し、他方の前記圧電活性領域には分極方向に対して逆方向に電圧信号を印加する駆動部を含み、
前記電圧信号は、立ち下がりが立ち上がりよりも急峻なノコギリ波形の電圧信号である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうち何れか一つに記載の圧電モータ。
The number of piezoelectric active regions is two;
One piezoelectric active region includes a driving unit that applies a voltage signal in a forward direction with respect to the polarization direction, and the other piezoelectric active region includes a voltage signal that is applied in a direction opposite to the polarization direction,
The piezoelectric motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the voltage signal is a voltage signal having a sawtooth waveform whose falling is steeper than rising.
前記圧電活性領域の個数は2個であり、
一方の前記圧電活性領域には分極方向に対して順方向に電圧信号を印加し、他方の前記圧電活性領域には分極方向に対して逆方向に電圧信号を印加する駆動部を含み、
前記電圧信号は、立ち上がりが立ち下がりよりも急峻なノコギリ波形の電圧信号である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうち何れか一つに記載の圧電モータ。
The number of piezoelectric active regions is two;
One piezoelectric active region includes a driving unit that applies a voltage signal in a forward direction with respect to the polarization direction, and the other piezoelectric active region includes a voltage signal that is applied in a direction opposite to the polarization direction,
5. The piezoelectric motor according to claim 1, wherein the voltage signal is a voltage signal having a sawtooth waveform whose rising edge is steeper than falling.
前記圧電活性領域の個数は2個であり、
前記2つの圧電活性領域に、それぞれ分極方向に対して同一方向に電圧信号を印加する駆動部を含み、
前記電圧信号は、立ち下がりが立ち上がりよりも急峻なノコギリ波形の電圧信号である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうち何れか一つに記載の圧電モータ。
The number of piezoelectric active regions is two;
The two piezoelectric active regions each include a drive unit that applies a voltage signal in the same direction with respect to the polarization direction,
The piezoelectric motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the voltage signal is a voltage signal having a sawtooth waveform whose falling is steeper than rising.
前記圧電活性領域の個数は2個であり、
前記2つの圧電活性領域に、それぞれ分極方向に対して同一方向に電圧信号を印加する駆動部を含み、
前記電圧信号は、立ち上がりが立ち下がりよりも急峻なノコギリ波形の電圧信号である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうち何れか一つに記載の圧電モータ。
The number of piezoelectric active regions is two;
The two piezoelectric active regions each include a drive unit that applies a voltage signal in the same direction with respect to the polarization direction,
5. The piezoelectric motor according to claim 1, wherein the voltage signal is a voltage signal having a sawtooth waveform whose rising edge is steeper than falling.
前記摩擦接触部材と前記被駆動体との接触は線接触である
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電モータ。
The piezoelectric motor according to claim 1, wherein the contact between the friction contact member and the driven body is a line contact.
JP2010214521A 2010-09-24 2010-09-24 Piezoelectric motor Withdrawn JP2012070572A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010214521A JP2012070572A (en) 2010-09-24 2010-09-24 Piezoelectric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010214521A JP2012070572A (en) 2010-09-24 2010-09-24 Piezoelectric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012070572A true JP2012070572A (en) 2012-04-05

Family

ID=46167160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010214521A Withdrawn JP2012070572A (en) 2010-09-24 2010-09-24 Piezoelectric motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012070572A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103684039A (en) * 2013-12-23 2014-03-26 南昌工程学院 Magnetostrictive inertial impact driver
JP2014158373A (en) * 2013-02-15 2014-08-28 Namiki Precision Jewel Co Ltd Vibration actuator
JP2015053766A (en) * 2013-09-05 2015-03-19 キヤノン株式会社 Linear drive unit using ultrasonic motor
CN114785186A (en) * 2022-05-11 2022-07-22 合肥工业大学 Linear piezoelectric motor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014158373A (en) * 2013-02-15 2014-08-28 Namiki Precision Jewel Co Ltd Vibration actuator
JP2015053766A (en) * 2013-09-05 2015-03-19 キヤノン株式会社 Linear drive unit using ultrasonic motor
CN103684039A (en) * 2013-12-23 2014-03-26 南昌工程学院 Magnetostrictive inertial impact driver
CN114785186A (en) * 2022-05-11 2022-07-22 合肥工业大学 Linear piezoelectric motor
CN114785186B (en) * 2022-05-11 2024-03-15 合肥工业大学 Linear piezoelectric motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1879232B (en) Ultrasonic lead screw motor
JP5384794B2 (en) Driving method and driving apparatus of standing wave type ultrasonic actuator
JP2007185056A (en) Exciting method of elastic vibration body, and vibration drive device
JP2012070572A (en) Piezoelectric motor
JP2009044932A (en) Driving method of ultrasonic motor, and ultrasonic motor
JPH05316757A (en) Moving mechanism
JP2007006596A (en) Drive method of ultrasonic motor and its device
JP5006725B2 (en) Fine movement mechanism and microscope apparatus provided with the fine movement mechanism
JP2007325466A (en) Driving apparatus
JPWO2002015378A1 (en) Folding type piezoelectric stator, folding type piezoelectric actuator and their applications
JP6605012B2 (en) Vibration wave motor and lens driving device using vibration wave motor
JP2002291263A5 (en)
JP4841432B2 (en) Ultrasonic motor for lead screw
JP5760748B2 (en) Piezoelectric actuator driving method and driving unit
TW201018639A (en) Piezoelectric gripping device
JP2010122403A (en) Fine-positioning mechanism equipped with ultrasonic motor
US20120098468A1 (en) Electromechanical motor
JP2010166736A (en) Ultrasonic motor
JP2005328639A (en) Driver using electromechanical transducer
JP2015144557A (en) Drive control method of ultrasonic motor and drive control device of ultrasonic motor
JP6124331B2 (en) Drive device using worm-shaped deformation
US9252686B2 (en) Drive control apparatus and drive control method for vibration wave driving apparatus
JP4634174B2 (en) Ultrasonic motor and electronic device using the same
JP2006314174A (en) Ultrasonic motor
JP2008199700A (en) Ultrasonic motor, driving method thereof, and ultrasonic motor device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20131203