JP2574577B2 - リニア型アクチュエータ - Google Patents
リニア型アクチュエータInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/026—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0015—Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電体の弾性振動を用い
て駆動力を発生するリニア型アクチュエータに関するも
のである。
て駆動力を発生するリニア型アクチュエータに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、圧電セラミック等の圧電体を用い
た振動体に弾性振動を励振し、これを駆動力としたリニ
ア型アクチュエータが注目されている。
た振動体に弾性振動を励振し、これを駆動力としたリニ
ア型アクチュエータが注目されている。
【０００３】以下に従来のリニア型アクチュエータにつ
いて説明する。図１０は、特開昭６３−２８３４７３号
公報に示された従来のリニア型アクチュエータの概観図
である。同図において、振動体１１は駆動子１２を一体
に突設した基体１３に駆動子１１以外の３つの面に図１
１に示すように圧電素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃを貼り
合わせて構成されている。
いて説明する。図１０は、特開昭６３−２８３４７３号
公報に示された従来のリニア型アクチュエータの概観図
である。同図において、振動体１１は駆動子１２を一体
に突設した基体１３に駆動子１１以外の３つの面に図１
１に示すように圧電素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃを貼り
合わせて構成されている。
【０００４】この様に構成された圧電素子１４ａと１４
ｂの並列駆動や、１４ａと１４ｃの並列駆動により、図
１１の振動体１１の対角線Ｅ−ＦやＧ−Ｈ方向に振動が
励振され、駆動子１２上に圧接されたスライダ（図示せ
ず）を駆動できるものである。また、別の駆動方法とし
て、円板型や円環型の超音波モータのように、圧電素子
１４ａに（数１）で表される電圧ｖ1を印加し、圧電素
子１４ｂ、１４ｃに（数２）で表される電圧ｖ2を印加
する。
ｂの並列駆動や、１４ａと１４ｃの並列駆動により、図
１１の振動体１１の対角線Ｅ−ＦやＧ−Ｈ方向に振動が
励振され、駆動子１２上に圧接されたスライダ（図示せ
ず）を駆動できるものである。また、別の駆動方法とし
て、円板型や円環型の超音波モータのように、圧電素子
１４ａに（数１）で表される電圧ｖ1を印加し、圧電素
子１４ｂ、１４ｃに（数２）で表される電圧ｖ2を印加
する。
【０００５】
【数１】
【０００６】
【数２】
【０００７】ここで、V0は電圧の瞬時値、ωは角周波
数、tは時間である。これにより、振動体１１の駆動子
１２には（数３）で表せる楕円運動する曲げ振動が励振
される。
数、tは時間である。これにより、振動体１１の駆動子
１２には（数３）で表せる楕円運動する曲げ振動が励振
される。
【０００８】
【数３】
【０００９】ここで、ξは曲げ振動の振幅値、ξ0は曲
げ振動の瞬時値である。この楕円軌跡の運動により、振
動体１１の駆動子１２に圧接して設置されたスライダ
が、摩擦力により楕円軌跡の運動方向に駆動される。ま
た、位相を変えることにより、上述とは逆方向に移動が
可能である。
げ振動の瞬時値である。この楕円軌跡の運動により、振
動体１１の駆動子１２に圧接して設置されたスライダ
が、摩擦力により楕円軌跡の運動方向に駆動される。ま
た、位相を変えることにより、上述とは逆方向に移動が
可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、圧電体で駆動される振動体の曲げ剛性は、
駆動子を設けたためＸとＹ方向で変化し、圧電体１４ａ
によるＹ方向の振動と圧電体１４ｂ、１４ｃによるＸ方
向の振動の共振周波数や共振インピーダンスのずれが大
きくなる。
の構成では、圧電体で駆動される振動体の曲げ剛性は、
駆動子を設けたためＸとＹ方向で変化し、圧電体１４ａ
によるＹ方向の振動と圧電体１４ｂ、１４ｃによるＸ方
向の振動の共振周波数や共振インピーダンスのずれが大
きくなる。
【００１１】そのため、Ｘ、Ｙ方向の振動振幅をほぼ同
程度に合わせようとすれば、駆動回路や制御回路などが
複雑となる。また、駆動子１２による剛性の変化はＸ、
Ｙ方向での変位分布のノード（節）位置のずれを生じる
ため、振動体の支持固定による振動損失が大きくなり効
率が低下する。
程度に合わせようとすれば、駆動回路や制御回路などが
複雑となる。また、駆動子１２による剛性の変化はＸ、
Ｙ方向での変位分布のノード（節）位置のずれを生じる
ため、振動体の支持固定による振動損失が大きくなり効
率が低下する。
【００１２】さらに直交する平面に設けた圧電体による
複合共振やＸ、Ｙ方向の振動の位相によりスライダの移
動方向を変えているが、２つの振動の合成による振動変
位量の拡大はないので移動方向の変更のためだけに２倍
程度の入力が必要となり効率の向上は望めない。
複合共振やＸ、Ｙ方向の振動の位相によりスライダの移
動方向を変えているが、２つの振動の合成による振動変
位量の拡大はないので移動方向の変更のためだけに２倍
程度の入力が必要となり効率の向上は望めない。
【００１３】また、駆動子とスライダは平面で接触する
ため、平面精度が悪い時、駆動効率の低下や騒音の発生
が問題となる。一方、平面精度を向上させると量産性や
製造コストの増加を招くという問題を有していた。
ため、平面精度が悪い時、駆動効率の低下や騒音の発生
が問題となる。一方、平面精度を向上させると量産性や
製造コストの増加を招くという問題を有していた。
【００１４】本発明は上記問題点を解決したリニア型ア
クチュエータを提供することを目的とするものである。
クチュエータを提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のリニア型アクチュエータは、断面形状が
四角形、三角形等の多角形の棒状振動体に貼り合わされ
た圧電体によって励振される振動体の曲げ（撓み）振動
の腹部位置に対応する稜線部に移動体を圧接し駆動する
構成とする。
めに、本発明のリニア型アクチュエータは、断面形状が
四角形、三角形等の多角形の棒状振動体に貼り合わされ
た圧電体によって励振される振動体の曲げ（撓み）振動
の腹部位置に対応する稜線部に移動体を圧接し駆動する
構成とする。
【００１６】このリニア型アクチュエータは、片側の圧
電体に交流電圧を印加することにより移動体をある一方
向に移動させ、他方の圧電体に交流電圧を切り替えるこ
とにより移動体を逆方向に移動させることができる。
電体に交流電圧を印加することにより移動体をある一方
向に移動させ、他方の圧電体に交流電圧を切り替えるこ
とにより移動体を逆方向に移動させることができる。
【００１７】
【作用】上記手段によれば、移動体と振動体との加圧が
面でなく点あるいは線状となるため移動体と振動体の平
面精度や平行度に対する制約は皆無となり、量産性や低
コストが容易にはかれる。また、振動体に従来のような
駆動子等を設ける必要がなく剛性の変化によるＸ、Ｙ方
向の共振周波数やインピーダンスのずれを生じにくくで
きるものである。
面でなく点あるいは線状となるため移動体と振動体の平
面精度や平行度に対する制約は皆無となり、量産性や低
コストが容易にはかれる。また、振動体に従来のような
駆動子等を設ける必要がなく剛性の変化によるＸ、Ｙ方
向の共振周波数やインピーダンスのずれを生じにくくで
きるものである。
【００１８】また、この駆動方法は、Ｘ、Ｙ方向の振動
変位に対してある角度を持つ振動体の稜線部に移動体が
加圧されるため、振動の変位量の余弦成分で移動体を駆
動するものである。それにより、Ｘ、Ｙ方向の片側の振
動だけで移動体を駆動でき、交流電圧をＸ、Ｙ方向の振
動を励振する圧電体に対して切り替えるだけで移動方向
を反転させることができるものである。
変位に対してある角度を持つ振動体の稜線部に移動体が
加圧されるため、振動の変位量の余弦成分で移動体を駆
動するものである。それにより、Ｘ、Ｙ方向の片側の振
動だけで移動体を駆動でき、交流電圧をＸ、Ｙ方向の振
動を励振する圧電体に対して切り替えるだけで移動方向
を反転させることができるものである。
【００１９】
【実施例】（実施例１）以下本発明の実施例１につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００２０】図１は、本発明の第１の実施例のリニア型
アクチュエータの断面図である。同図において、１は断
面形状が四角形の弾性体、２ａは第１の圧電体、２ｂは
第２の圧電体で、弾性体１に第１と第２の圧電体２ａ、
２ｂを貼り合わせて振動体３が構成されている。また、
４は支持部、５は移動体である。
アクチュエータの断面図である。同図において、１は断
面形状が四角形の弾性体、２ａは第１の圧電体、２ｂは
第２の圧電体で、弾性体１に第１と第２の圧電体２ａ、
２ｂを貼り合わせて振動体３が構成されている。また、
４は支持部、５は移動体である。
【００２１】図２は、棒の１次の両端自由の曲げ（撓
み）振動の変位分布を示す図で、６は支持部４の位置に
対応するノード（節）であり、この場合、振動体の両端
から０．２２４ｌ（ｌ：振動体長）となる。図１から、
移動体５は振動体３の稜線部で振動体３の中央部の振動
変位量の最大変位位置近傍（腹部）で加圧接触してい
る。
み）振動の変位分布を示す図で、６は支持部４の位置に
対応するノード（節）であり、この場合、振動体の両端
から０．２２４ｌ（ｌ：振動体長）となる。図１から、
移動体５は振動体３の稜線部で振動体３の中央部の振動
変位量の最大変位位置近傍（腹部）で加圧接触してい
る。
【００２２】また、振動体３は、プラスチックピンなど
の低ヤング率を持つものや音速の小さい材料等からな
り、支持部４で固定されている。この時、支持部４は
Ｘ、Ｙ方向の振動体３の剛性を等しくするために対称に
設ける方が好ましいが、支持部４の影響が無視できる場
合はこの限りではない。
の低ヤング率を持つものや音速の小さい材料等からな
り、支持部４で固定されている。この時、支持部４は
Ｘ、Ｙ方向の振動体３の剛性を等しくするために対称に
設ける方が好ましいが、支持部４の影響が無視できる場
合はこの限りではない。
【００２３】次に、図３（ａ）、（ｂ）を用いてその駆
動原理を説明する。同図（ａ）は第１の圧電体２ａによ
り、Ｘ方向の振動が励振された場合の振動体３の稜線部
の振動の様子を示している。稜線部において、振動変位
量ξxはξx1とξx2方向の成分に分解することができ
る。よって、稜線部に加圧接触された移動体５は第１の
圧電体２ａにより励振された振動変位ξxのξx2成分に
よりξx2方向に移動することになる。
動原理を説明する。同図（ａ）は第１の圧電体２ａによ
り、Ｘ方向の振動が励振された場合の振動体３の稜線部
の振動の様子を示している。稜線部において、振動変位
量ξxはξx1とξx2方向の成分に分解することができ
る。よって、稜線部に加圧接触された移動体５は第１の
圧電体２ａにより励振された振動変位ξxのξx2成分に
よりξx2方向に移動することになる。
【００２４】同様に図３（ｂ）には第２の圧電体２ｂに
より、Ｙ方向の振動が励振された場合の振動体３の稜線
部の振動の様子を示している。稜線部において、振動変
位量ξyはξy1とξy2方向の成分に分解することができ
る。よって、稜線部に加圧接触された移動体５は第２の
圧電体２ｂにより励振された振動変位ξyのξy2成分に
よりξy2方向に移動することになる。
より、Ｙ方向の振動が励振された場合の振動体３の稜線
部の振動の様子を示している。稜線部において、振動変
位量ξyはξy1とξy2方向の成分に分解することができ
る。よって、稜線部に加圧接触された移動体５は第２の
圧電体２ｂにより励振された振動変位ξyのξy2成分に
よりξy2方向に移動することになる。
【００２５】以上説明したように、第１と第２の圧電体
２ａ、２ｂにより励振される振動の余弦方向成分ξx2、
ξy2は反対方向の成分であるため、どちらか一方の圧電
体を駆動することにより移動体５の移動方向を制御する
ことができ、１つの交流電圧を各圧電体に切り替えて入
力することにより移動方向の反転が可能となる。
２ａ、２ｂにより励振される振動の余弦方向成分ξx2、
ξy2は反対方向の成分であるため、どちらか一方の圧電
体を駆動することにより移動体５の移動方向を制御する
ことができ、１つの交流電圧を各圧電体に切り替えて入
力することにより移動方向の反転が可能となる。
【００２６】以上のように本実施例によれば、振動体３
の稜線部に移動体５を加圧接触させる構成により、移動
体と振動体との平行度や平面精度に対する制約が皆無と
なり、安価で量産性に優れ、信頼性の高いリニア型アク
チュエータを得ることができる。また、１つの圧電体を
駆動するだけで、移動体の移動方向を切り替えることが
できるため、駆動回路や制御回路を非常に簡単な構成と
することができる。
の稜線部に移動体５を加圧接触させる構成により、移動
体と振動体との平行度や平面精度に対する制約が皆無と
なり、安価で量産性に優れ、信頼性の高いリニア型アク
チュエータを得ることができる。また、１つの圧電体を
駆動するだけで、移動体の移動方向を切り替えることが
できるため、駆動回路や制御回路を非常に簡単な構成と
することができる。
【００２７】さらに、１つの圧電体の駆動で同程度の振
動変位量が得られるため、入力電力が少なくでき駆動効
率を大幅に向上させることができる。同様に、駆動が片
側だけであるから弾性体１の形状変化や寸法精度などに
より、ＸとＹ方向の共振周波数が異なっても制御するこ
とが可能で厳密な寸法精度等が必要でない。よって、非
常に簡単な構成、駆動回路で特性の安定したリニア型ア
クチュエータを得ることができる。
動変位量が得られるため、入力電力が少なくでき駆動効
率を大幅に向上させることができる。同様に、駆動が片
側だけであるから弾性体１の形状変化や寸法精度などに
より、ＸとＹ方向の共振周波数が異なっても制御するこ
とが可能で厳密な寸法精度等が必要でない。よって、非
常に簡単な構成、駆動回路で特性の安定したリニア型ア
クチュエータを得ることができる。
【００２８】なお、第１と第２の圧電体２ａ、２ｂは図
１に示したように直交する２つの平面のみに限定される
ものではなく、図４に示すように相対する平面に図中の
矢印で示すような分極方向の配置となるように圧電体２
ａ’、２ｂ’を設け、圧電体２ａ、２ａ’および圧電体
２ｂ、２ｂ’の組で駆動することにより、低共振インピ
ーダンス化と高い結合係数が得られ、低電圧駆動や負荷
変動に対する駆動周波数変化に追従する制御回路を簡略
化することができるなどの利点が付与されるものであ
る。
１に示したように直交する２つの平面のみに限定される
ものではなく、図４に示すように相対する平面に図中の
矢印で示すような分極方向の配置となるように圧電体２
ａ’、２ｂ’を設け、圧電体２ａ、２ａ’および圧電体
２ｂ、２ｂ’の組で駆動することにより、低共振インピ
ーダンス化と高い結合係数が得られ、低電圧駆動や負荷
変動に対する駆動周波数変化に追従する制御回路を簡略
化することができるなどの利点が付与されるものであ
る。
【００２９】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】図５は、本発明の第２の実施例を示す断面
図である。同図において、７は断面形状が三角形の弾性
体、８ａは第１の圧電体、８ｂは第２の圧電体で、弾性
体７の斜平面に第１と第２の圧電体８ａ、８ｂを貼り合
わせて振動体９が構成され、第１と第２の圧電体８ａ、
８ｂで挟まれた三角断面の稜線部に移動体５を加圧接触
している。また、三角断面の棒の１次の自由振動の変位
分布も図２と同様であるため、実施例１と同じように振
動のノード（節）６で支持固定することができる。
図である。同図において、７は断面形状が三角形の弾性
体、８ａは第１の圧電体、８ｂは第２の圧電体で、弾性
体７の斜平面に第１と第２の圧電体８ａ、８ｂを貼り合
わせて振動体９が構成され、第１と第２の圧電体８ａ、
８ｂで挟まれた三角断面の稜線部に移動体５を加圧接触
している。また、三角断面の棒の１次の自由振動の変位
分布も図２と同様であるため、実施例１と同じように振
動のノード（節）６で支持固定することができる。
【００３１】次に、図６（ａ）、（ｂ）を用いて、本実
施例の動作原理を説明する。基本的には上記第１の実施
例と同様である。図６（ａ）には、第１の圧電体８ａに
より、斜辺Ａの法線方向の振動が励振された場合の振動
体７の稜線部の振動の様子を示している。稜線部におい
て、振動変位量ξAはξA1とξA2方向の成分に分解する
ことができる。よって、稜線部に加圧接触された移動体
５は第１の圧電体８ａにより励振された振動変位ξAの
ξA2成分によりξA2方向に移動することになる。 同様
に図６（ｂ）には第２の圧電体８ｂにより、斜辺Ｂの法
線方向の振動が励振された場合の振動体３の稜線部分の
振動の様子を示している。稜線部において、振動変位量
ξBはξB1とξB2方向の成分に分解することができる。
よって、稜線部に加圧接触された移動体５は第２の圧電
体８ｂにより励振された振動変位ξBのξB2成分により
ξB2方向に移動することになる。
施例の動作原理を説明する。基本的には上記第１の実施
例と同様である。図６（ａ）には、第１の圧電体８ａに
より、斜辺Ａの法線方向の振動が励振された場合の振動
体７の稜線部の振動の様子を示している。稜線部におい
て、振動変位量ξAはξA1とξA2方向の成分に分解する
ことができる。よって、稜線部に加圧接触された移動体
５は第１の圧電体８ａにより励振された振動変位ξAの
ξA2成分によりξA2方向に移動することになる。 同様
に図６（ｂ）には第２の圧電体８ｂにより、斜辺Ｂの法
線方向の振動が励振された場合の振動体３の稜線部分の
振動の様子を示している。稜線部において、振動変位量
ξBはξB1とξB2方向の成分に分解することができる。
よって、稜線部に加圧接触された移動体５は第２の圧電
体８ｂにより励振された振動変位ξBのξB2成分により
ξB2方向に移動することになる。
【００３２】以上説明したように、第１と第２の圧電体
８ａ、８ｂにより励振される振動の余弦方向成分ξA2、
ξB2は反対方向の成分であるため、どちらか一方の圧電
体を駆動することにより移動体５の移動方向を制御する
ことができ、１つの交流電圧を各圧電体に切り替えて入
力することにより可能となる。
８ａ、８ｂにより励振される振動の余弦方向成分ξA2、
ξB2は反対方向の成分であるため、どちらか一方の圧電
体を駆動することにより移動体５の移動方向を制御する
ことができ、１つの交流電圧を各圧電体に切り替えて入
力することにより可能となる。
【００３３】以上のように本実施例によれば、実施例１
と同様な効果が得られる。また、本発明では基本的に共
振周波数がＸ、Ｙ方向の振動においてずれを生じても問
題ないが、周波数をスイープする制御時間を短縮するに
は、両方の共振周波数が一致することが望ましい。しか
し、正方形断面振動体では、Ｘ、Ｙ方向で圧電的に結合
しているため共振周波数の調整が独立にできずお互いに
影響するため非常に困難である。しかし三角形断面振動
体では圧電的結合が小さく、例えば各辺に相対する稜線
部を面取りなどにより容易に共振周波数の調整ができ
る。
と同様な効果が得られる。また、本発明では基本的に共
振周波数がＸ、Ｙ方向の振動においてずれを生じても問
題ないが、周波数をスイープする制御時間を短縮するに
は、両方の共振周波数が一致することが望ましい。しか
し、正方形断面振動体では、Ｘ、Ｙ方向で圧電的に結合
しているため共振周波数の調整が独立にできずお互いに
影響するため非常に困難である。しかし三角形断面振動
体では圧電的結合が小さく、例えば各辺に相対する稜線
部を面取りなどにより容易に共振周波数の調整ができ
る。
【００３４】さらに、図６に示すように斜辺と底辺に挟
まれた角度をθ1、θ2とした時、ξ A2、ξB2は（数
４）、（数５）で表せる。
まれた角度をθ1、θ2とした時、ξ A2、ξB2は（数
４）、（数５）で表せる。
【００３５】
【数４】
【００３６】
【数５】
【００３７】この時、例えば振動体を正三角形とすれ
ば、θ1、θ2＝６０度でξA2、ξB2はξA、ξBの約８７
％となり、正方形のθ1、θ2＝４５度での約７１％に比
べて大きな振幅を得ることができ、高効率駆動が可能な
リニア型アクチュエータを得ることができる。
ば、θ1、θ2＝６０度でξA2、ξB2はξA、ξBの約８７
％となり、正方形のθ1、θ2＝４５度での約７１％に比
べて大きな振幅を得ることができ、高効率駆動が可能な
リニア型アクチュエータを得ることができる。
【００３８】なお、振動体の三角形の形状は正三角形か
２等辺三角形が好ましいが、この限りではない。
２等辺三角形が好ましいが、この限りではない。
【００３９】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
について、図面を参照しながら説明する。
【００４０】本実施例は、上記各実施例の構成におい
て、振動体３と９の少なくとも移動体５が加圧接触する
稜線部に、図７の振動体の断面図に示すように、丸み１
０を形成しエッジを無くしたリニア型アクチュエータで
あり、他の構成は上記実施例と同様である。
て、振動体３と９の少なくとも移動体５が加圧接触する
稜線部に、図７の振動体の断面図に示すように、丸み１
０を形成しエッジを無くしたリニア型アクチュエータで
あり、他の構成は上記実施例と同様である。
【００４１】上記のように本実施例によれば、上記各実
施例の駆動時に発生する振動体のエッジでのつっつきに
よる移動体５の摩耗が非常に少なくなるため、リニア型
アクチュエータの寿命を著しく向上させ、長時間にわた
り高い信頼性のアクチュエータを得ることができ、工業
上のメリットははかり知れないものである。
施例の駆動時に発生する振動体のエッジでのつっつきに
よる移動体５の摩耗が非常に少なくなるため、リニア型
アクチュエータの寿命を著しく向上させ、長時間にわた
り高い信頼性のアクチュエータを得ることができ、工業
上のメリットははかり知れないものである。
【００４２】尚、上記第１及び第２の実施例において、
振動体の断面形状を四角形と三角形としたが、多角形で
もよいことは言うまでもない。また、圧電体の貼り付け
面以外が図８のように円弧形状でもよい。
振動体の断面形状を四角形と三角形としたが、多角形で
もよいことは言うまでもない。また、圧電体の貼り付け
面以外が図８のように円弧形状でもよい。
【００４３】さらに、支持部４は、図９（ａ）に示すよ
うに振動体３のノード６位置である中心部近傍で支持固
定できるものであれば、本発明の実施例に示した振動体
３の対角線方向やＸ、Ｙ方向から穴が貫通しない程度に
各稜や各平面に設けても、図９（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うにノード６近傍を円形または振動体と同じ形状に寸法
を縮小して加工した形状でもよい。また、図９は四角形
の振動体について示したが、他の形状に対しても適用で
きることは言うまでもない。
うに振動体３のノード６位置である中心部近傍で支持固
定できるものであれば、本発明の実施例に示した振動体
３の対角線方向やＸ、Ｙ方向から穴が貫通しない程度に
各稜や各平面に設けても、図９（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うにノード６近傍を円形または振動体と同じ形状に寸法
を縮小して加工した形状でもよい。また、図９は四角形
の振動体について示したが、他の形状に対しても適用で
きることは言うまでもない。
【００４４】
【発明の効果】以上のように本発明は、四角形や三角形
断面を有する振動体において、曲げ（撓み）振動の最大
変位位置近傍（腹部）の稜線部に移動体を加圧接触して
駆動することにより、従来のような面接触から線接触と
できるため、振動体の平面精度や平行度に対する制約を
皆無とすることができるとともに、稜線部に丸みを形成
することでエッジ効果による移動体の異常摩耗を低減
し、低コストで量産性に優れ、特性の安定した信頼性の
高いリニア型アクチュエータを実現できる。
断面を有する振動体において、曲げ（撓み）振動の最大
変位位置近傍（腹部）の稜線部に移動体を加圧接触して
駆動することにより、従来のような面接触から線接触と
できるため、振動体の平面精度や平行度に対する制約を
皆無とすることができるとともに、稜線部に丸みを形成
することでエッジ効果による移動体の異常摩耗を低減
し、低コストで量産性に優れ、特性の安定した信頼性の
高いリニア型アクチュエータを実現できる。
【００４５】また、振動体の稜線部での駆動により、片
方の圧電体に印加した交流電圧で励振される振動変位の
余弦方向成分で移動体を一方向に駆動でき、また他方の
圧電体に交流電圧を切り替えて印加することにより、移
動体の移動方向を反転することができるため、低入力駆
動が可能で高効率のリニア型アクチュエータが簡単な構
成で容易に実現できるものである。
方の圧電体に印加した交流電圧で励振される振動変位の
余弦方向成分で移動体を一方向に駆動でき、また他方の
圧電体に交流電圧を切り替えて印加することにより、移
動体の移動方向を反転することができるため、低入力駆
動が可能で高効率のリニア型アクチュエータが簡単な構
成で容易に実現できるものである。
【図１】本発明のリニア型アクチュエータの一実施例の
構成を示す断面図
構成を示す断面図
【図２】弾性体の１次の自由振動分布図
【図３】（ａ）は、同実施例の第１の圧電体による動作
説明図 （ｂ）は、同実施例の第２の圧電体による動作説明図
説明図 （ｂ）は、同実施例の第２の圧電体による動作説明図
【図４】同実施例における圧電体の配置例を示す図
【図５】本発明の他の実施例の構成を示す断面図
【図６】（ａ）は、同実施例の第１の圧電体による動作
説明図 （ｂ）は、同実施例の第２の圧電体による動作説明図
説明図 （ｂ）は、同実施例の第２の圧電体による動作説明図
【図７】本発明の更に他の実施例のリニア型アクチュエ
ータの振動体の断面図
ータの振動体の断面図
【図８】本発明における振動体形状の一例を示す断面図
【図９】本発明における支持部の一例を示す振動体の断
面図
面図
【図１０】従来のリニア型アクチュエータの振動体の概
観図
観図
【図１１】従来のリニア型アクチュエータの駆動原理図
１、７ 弾性体 ２ａ、８ａ 第１の圧電体 ２ｂ、８ｂ 第２の圧電体 ３、９、１１ 振動体 ４ 支持部 ５ 移動体 ６ ノード １０ 丸み １２ 駆動子 １３ 基体 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ 圧電素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−95181（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−241379（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 断面形状が四角形で、均一な断面を有す
る角柱状の弾性体と、少なくとも１組の直交する前記弾
性体の平面に第１と第２の圧電体を設けた振動体と、前
記振動体の直交する面の少なくとも１つの稜線部で前記
振動体の前記第１または第２の圧電体で励振曲げ振動の
腹部近傍に加圧手段を介して加圧接触した移動体と、前
記曲げ振動の節部分を支持固定する支持手段と、前記移
動体を駆動する単相の交流電圧を発生する制御回路から
なり、前記制御回路の前記交流電圧を前記第１の圧電体
に印加することにより前記移動体を一方向に移動させ、
また前記制御回路の前記交流電圧を切り換えて前記第２
の圧電体に印加することにより前記移動体を反対方向に
移動でき、前記単相の交流電圧を第１または第２の圧電
体のいずれかに選択して印加することにより前記移動体
を１次元方向に駆動できることを特徴とするリニア型ア
クチュエータ。 - 【請求項２】 断面形状が三角形で、均一な断面を有す
る三角柱状の弾性体と、前記弾性体の２つの斜辺平面に
第１と第２の圧電体を設けた振動体と、前記振動体の前
記第１と第２の圧電体で挟まれた稜線部で前記振動体の
前記第１または第２の圧電体で励振する曲げ振動の腹部
近傍に加圧手段を介して加圧接触した移動体と、前記曲
げ振動の節部分を支持固定する支持手段と、前記移動体
を駆動する単相の交流電圧を発生する制御回路からな
り、前記制御回路の前記交流電圧を前記第１の圧電体に
印加することにより前記移動体を一方向に移動させ、ま
た前記制御回路の前記交流電圧を切り換えて前記第２の
圧電体に印加することにより前記移動体を反対方向に移
動でき、前記単相の交流電圧を第１または第２の圧電体
のいずれかに選択して印加することにより前記移動体を
１次元方向に駆動できることを特徴とするリニア型アク
チュエータ。 - 【請求項３】 振動体の稜線部において、少なくとも移
動体と接触する部分の稜線部のエッジに丸みを形成した
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のリニア
型アクチュエータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3285919A JP2574577B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | リニア型アクチュエータ |
| DE4236574A DE4236574C2 (de) | 1991-10-31 | 1992-10-29 | Linearaktuator |
| US07/969,369 US5300851A (en) | 1991-10-31 | 1992-10-30 | Linear-type actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3285919A JP2574577B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | リニア型アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05122949A JPH05122949A (ja) | 1993-05-18 |
| JP2574577B2 true JP2574577B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=17697717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3285919A Expired - Fee Related JP2574577B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | リニア型アクチュエータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5300851A (ja) |
| JP (1) | JP2574577B2 (ja) |
| DE (1) | DE4236574C2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06141564A (ja) * | 1992-10-28 | 1994-05-20 | Nikon Corp | 波動循環型アクチュエータ |
| JPH10337055A (ja) * | 1997-06-02 | 1998-12-18 | Minolta Co Ltd | 駆動装置 |
| US6809635B1 (en) | 2001-03-30 | 2004-10-26 | Nokia Corporation | Mobile terminal using a vibration motor as a loudspeaker and method of use thereof |
| JP2008048551A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Pentax Corp | 二次元移動装置 |
| JP5257434B2 (ja) | 2010-09-30 | 2013-08-07 | 株式会社ニコン | 駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラ |
| US9746028B2 (en) | 2014-12-16 | 2017-08-29 | General Electric Company | Self-sensing active magnetic bearing systems and methods |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU614477A1 (ru) * | 1976-08-03 | 1978-07-05 | Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Пьезоэлектрический двигатель |
| US4727278A (en) * | 1985-10-04 | 1988-02-23 | Micro Pulse Systems, Inc. | Piezoelectric multiaxis micropositioner |
| JP2632811B2 (ja) * | 1986-08-29 | 1997-07-23 | キヤノン株式会社 | 振動駆動モータ |
| JPS6477485A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Nec Corp | Ultrasonic motor |
| JPH0262874A (ja) * | 1988-08-26 | 1990-03-02 | Mitsubishi Kasei Corp | ベンゾチオピリリウム系化合物 |
| JPH0695098B2 (ja) * | 1988-09-19 | 1994-11-24 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JPH0295181A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-04-05 | Hitachi Ltd | 圧電モータの駆動方法、圧電モータ及びデイスク記憶装置のヘッド駆動装置 |
| GB2229045A (en) * | 1989-03-08 | 1990-09-12 | Alps Electric Co Ltd | Ultrasonic linear motor with U-shaped vibrating body |
| JPH072028B2 (ja) * | 1989-03-15 | 1995-01-11 | 東洋電機製造株式会社 | 超音波モータ |
| JPH07106071B2 (ja) * | 1990-06-14 | 1995-11-13 | 数馬 鈴木 | 超音波モータ |
| US5182484A (en) * | 1991-06-10 | 1993-01-26 | Rockwell International Corporation | Releasing linear actuator |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3285919A patent/JP2574577B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-10-29 DE DE4236574A patent/DE4236574C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-30 US US07/969,369 patent/US5300851A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4236574C2 (de) | 1996-02-22 |
| JPH05122949A (ja) | 1993-05-18 |
| DE4236574A1 (ja) | 1993-05-06 |
| US5300851A (en) | 1994-04-05 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |