JP2595143B2 - 移送用超音波アクチュエータ及び移送装置 - Google Patents
移送用超音波アクチュエータ及び移送装置Info
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- JP2595143B2 JP2595143B2 JP3127392A JP12739291A JP2595143B2 JP 2595143 B2 JP2595143 B2 JP 2595143B2 JP 3127392 A JP3127392 A JP 3127392A JP 12739291 A JP12739291 A JP 12739291A JP 2595143 B2 JP2595143 B2 JP 2595143B2
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- vibration
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- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、複写機、印
刷機、ファクシミリ、自動現金取扱機等の収納部に多層
に積層されている枚葉紙やカードリーダに使用されるカ
ードなどの被移送物を移送するための移送用超音波アク
チュエータ及び移送装置に関するものである。
刷機、ファクシミリ、自動現金取扱機等の収納部に多層
に積層されている枚葉紙やカードリーダに使用されるカ
ードなどの被移送物を移送するための移送用超音波アク
チュエータ及び移送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、移送用超音波アクチュエータは弾
性体に進行波を励振し、弾性体の表面上に載せられた被
移送物を摩擦力によって動かすように構成される。この
場合、進行波を得るために、反射波の発生を防止したり
エネルギ帰還に特別な配慮をする必要がある。これに対
して、弾性体の固有の共振状態を積極的に利用し、定在
波を用いる移送用超音波アクチュエータが提供されてい
る。この場合、進行波を利用した移送用超音波アクチュ
エータと比べて、エネルギ変換効率が高く振動エネルギ
が本質的に大きい。
性体に進行波を励振し、弾性体の表面上に載せられた被
移送物を摩擦力によって動かすように構成される。この
場合、進行波を得るために、反射波の発生を防止したり
エネルギ帰還に特別な配慮をする必要がある。これに対
して、弾性体の固有の共振状態を積極的に利用し、定在
波を用いる移送用超音波アクチュエータが提供されてい
る。この場合、進行波を利用した移送用超音波アクチュ
エータと比べて、エネルギ変換効率が高く振動エネルギ
が本質的に大きい。
【０００３】図２は縦振動と屈曲振動を利用した多重モ
ード振動子による紙送り用超音波モータを示す図であ
る。図の（ａ）は多重モード振動子の平面、（ｂ）は正
面、（ｃ）は側面を示している。この紙送り用超音波モ
ータは、長方形板の長手方向の縦振動と幅方向の屈曲振
動を利用したもので、長手方向の縦振動の共振周波数と
幅方向の屈曲振動の共振周波数は互いに近接するように
設定される。
ード振動子による紙送り用超音波モータを示す図であ
る。図の（ａ）は多重モード振動子の平面、（ｂ）は正
面、（ｃ）は側面を示している。この紙送り用超音波モ
ータは、長方形板の長手方向の縦振動と幅方向の屈曲振
動を利用したもので、長手方向の縦振動の共振周波数と
幅方向の屈曲振動の共振周波数は互いに近接するように
設定される。
【０００４】図において、５０は多重モード振動子、５
１は繊維強化プラスチック、金属板、繊維強化金属等か
ら成る弾性平板、５２はＰＺＴ系の圧電セラミックス
板、５３は該圧電セラミックス板５２の表裏両面に形成
された電極、５４，５５は電圧端子である。圧電セラミ
ックス板５２と弾性平板５１は、はんだ又はエポキシ系
接着剤で強固に接着される。また、Ｌ，Ｗ及びＴは、そ
れぞれ多重モード振動子５０の長さ、幅及び厚さであ
り、Ｔ1 は弾性平板５１の厚さ、Ｔ2 は圧電セラミック
ス板５２の厚さである。
１は繊維強化プラスチック、金属板、繊維強化金属等か
ら成る弾性平板、５２はＰＺＴ系の圧電セラミックス
板、５３は該圧電セラミックス板５２の表裏両面に形成
された電極、５４，５５は電圧端子である。圧電セラミ
ックス板５２と弾性平板５１は、はんだ又はエポキシ系
接着剤で強固に接着される。また、Ｌ，Ｗ及びＴは、そ
れぞれ多重モード振動子５０の長さ、幅及び厚さであ
り、Ｔ1 は弾性平板５１の厚さ、Ｔ2 は圧電セラミック
ス板５２の厚さである。
【０００５】次に、上記多重モード振動子５０の動作原
理について説明する。圧電セラミックス板５２は、電圧
端子５４，５５から交流電圧を受け励振されて長手方向
に伸びた時、ポアソン比で定まる量だけ幅方向に縮む。
反対に、圧電セラミックス板５２が長手方向に縮んだ時
は幅方向に伸びる。そして、上記多重モード振動子５０
の長手方向の縦振動の共振周波数ｆL1,lと幅方向の屈曲
振動の共振周波数ｆB1,wとを十分近接させてあるため、
（ａ）の矢印で示すような縦振動を発生させると圧電セ
ラミックス板５２の幅が変化し、その結果（ｃ）の破線
で示すような屈曲振動が強制的に発生させられる。この
時、圧電セラミックス板５２が長手方向に伸縮する一
方、弾性平板５１には圧電的効果がないので、長手方向
の屈曲振動も発生する。
理について説明する。圧電セラミックス板５２は、電圧
端子５４，５５から交流電圧を受け励振されて長手方向
に伸びた時、ポアソン比で定まる量だけ幅方向に縮む。
反対に、圧電セラミックス板５２が長手方向に縮んだ時
は幅方向に伸びる。そして、上記多重モード振動子５０
の長手方向の縦振動の共振周波数ｆL1,lと幅方向の屈曲
振動の共振周波数ｆB1,wとを十分近接させてあるため、
（ａ）の矢印で示すような縦振動を発生させると圧電セ
ラミックス板５２の幅が変化し、その結果（ｃ）の破線
で示すような屈曲振動が強制的に発生させられる。この
時、圧電セラミックス板５２が長手方向に伸縮する一
方、弾性平板５１には圧電的効果がないので、長手方向
の屈曲振動も発生する。
【０００６】図３は多重モード振動子の振動モードを示
す図である。図の（ａ）は長手方向の縦振動の変位を、
（ｂ）は長手方向の屈曲振動の変位を、（ｃ）は弾性平
板の屈曲振動モードを、（ｄ）は幅方向の屈曲振動の変
位を示している。図において、ξL1,lは長さ方向の縦振
動の変位、ξB1,lは長さ方向の屈曲振動の変位、ξB1,w
は幅方向の屈曲振動の変位を示している。ここで、Ｌ
１，Ｂ１はそれぞれ縦振動及び屈曲振動の１次固有共振
モードを意味している。（ｃ）の（＋），（−）の記号
は、弾性平板５１の屈曲振動モードにおける変位の方向
を示す。
す図である。図の（ａ）は長手方向の縦振動の変位を、
（ｂ）は長手方向の屈曲振動の変位を、（ｃ）は弾性平
板の屈曲振動モードを、（ｄ）は幅方向の屈曲振動の変
位を示している。図において、ξL1,lは長さ方向の縦振
動の変位、ξB1,lは長さ方向の屈曲振動の変位、ξB1,w
は幅方向の屈曲振動の変位を示している。ここで、Ｌ
１，Ｂ１はそれぞれ縦振動及び屈曲振動の１次固有共振
モードを意味している。（ｃ）の（＋），（−）の記号
は、弾性平板５１の屈曲振動モードにおける変位の方向
を示す。
【０００７】図４は紙送り用超音波モータの説明図であ
る。図の（ａ）は紙送り用超音波モータの平面を、
（ｂ）は正面を、（ｃ）は縦振動と屈曲振動の変位の関
係を示している。図に示すように、圧接面における屈曲
振動の変位ｕB と縦振動の変位ｕL が直交し、かつ同期
するようになっている。ローラ５６と多重モード振動子
５０の間に紙５７を挿入すると、紙５７は矢印の方向に
移動する。
る。図の（ａ）は紙送り用超音波モータの平面を、
（ｂ）は正面を、（ｃ）は縦振動と屈曲振動の変位の関
係を示している。図に示すように、圧接面における屈曲
振動の変位ｕB と縦振動の変位ｕL が直交し、かつ同期
するようになっている。ローラ５６と多重モード振動子
５０の間に紙５７を挿入すると、紙５７は矢印の方向に
移動する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の移送用超音波アクチュエータ及び移送装置において
は、多重モード振動子５０として長さ方向の縦振動と幅
方向の屈曲振動を利用し、かつ、二つの振動の共振周波
数ｆL1,l，ｆB1,wを互いに近接するように設定されてい
るが、共通の振動の節を有していない。したがって、振
動を吸収するような材料、例えばゴム板などによって多
重モード振動子５０を支持する必要があり、安定した状
態を得ることができない。
来の移送用超音波アクチュエータ及び移送装置において
は、多重モード振動子５０として長さ方向の縦振動と幅
方向の屈曲振動を利用し、かつ、二つの振動の共振周波
数ｆL1,l，ｆB1,wを互いに近接するように設定されてい
るが、共通の振動の節を有していない。したがって、振
動を吸収するような材料、例えばゴム板などによって多
重モード振動子５０を支持する必要があり、安定した状
態を得ることができない。
【０００９】また、振動モードが縦振動と屈曲振動で異
なるため、それぞれの共振周波数ｆ L1,l，ｆB1,wを近接
させることは困難である。さらに、共通の振動の節を有
しない二つの振動を、同じ弾性平板５１内において発生
させるようにしているため、それぞれの振動が不安定と
なってしまう。本発明は、従来の移送用超音波アクチュ
エータ及び移送装置の問題点を解決して、多重モード振
動子を安定した状態で支持することができ、異なる振動
モードの共振周波数を一致又は近接させる必要がなく、
かつ、安定した振動モードを得ることができる移送用超
音波アクチュエータ及び移送装置を提供することを目的
とする。
なるため、それぞれの共振周波数ｆ L1,l，ｆB1,wを近接
させることは困難である。さらに、共通の振動の節を有
しない二つの振動を、同じ弾性平板５１内において発生
させるようにしているため、それぞれの振動が不安定と
なってしまう。本発明は、従来の移送用超音波アクチュ
エータ及び移送装置の問題点を解決して、多重モード振
動子を安定した状態で支持することができ、異なる振動
モードの共振周波数を一致又は近接させる必要がなく、
かつ、安定した振動モードを得ることができる移送用超
音波アクチュエータ及び移送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】そのために、本発明の移
送用超音波アクチュエータにおいては、弾性体によって
成形された第１アーム、該第１アームと一体的に成形さ
れて直角に延びる第２アーム及び該第２アームの端部に
一体的に突出して成形された副振動子を有している。
送用超音波アクチュエータにおいては、弾性体によって
成形された第１アーム、該第１アームと一体的に成形さ
れて直角に延びる第２アーム及び該第２アームの端部に
一体的に突出して成形された副振動子を有している。
【００１１】励振時に、上記第１アームは１次の長さ方
向捩じり振動を発生し、第２アームは２次の長さ方向撓
み振動を発生し、副振動子は上記第２アームとの結合部
に振動の節を形成して１次の長さ方向撓み振動を発生す
る。上記第１アームの端部は支持手段によって支持さ
れ、上記第１アーム及び第２アームを含む平面に平行な
第２アームの表面に圧電素子が設けられる。
向捩じり振動を発生し、第２アームは２次の長さ方向撓
み振動を発生し、副振動子は上記第２アームとの結合部
に振動の節を形成して１次の長さ方向撓み振動を発生す
る。上記第１アームの端部は支持手段によって支持さ
れ、上記第１アーム及び第２アームを含む平面に平行な
第２アームの表面に圧電素子が設けられる。
【００１２】そして、上記第２アームの長さは第１アー
ムの長さ以上とし、上記第２アームの断面積は副振動子
の断面積より大きくしてある。上記構成の移送用超音波
アクチュエータを移送装置に適用した場合、上記副振動
子と被移送物の接触点が、上記副振動子が振動する方向
の線上からずらした位置に置かれる。
ムの長さ以上とし、上記第２アームの断面積は副振動子
の断面積より大きくしてある。上記構成の移送用超音波
アクチュエータを移送装置に適用した場合、上記副振動
子と被移送物の接触点が、上記副振動子が振動する方向
の線上からずらした位置に置かれる。
【００１３】また、上記副振動子の表面に接触して回転
自在に駆動ローラが配設され、該駆動ローラの中心点
が、上記副振動子が振動する方向の線上からずらした位
置に置かれる。さらに、上記第１アームの支持手段に被
移送物を載置する被移送物支持体が固定され、副振動子
が支持体によって支持され、上記副振動子の振動方向が
鉛直方向から傾斜させられる。
自在に駆動ローラが配設され、該駆動ローラの中心点
が、上記副振動子が振動する方向の線上からずらした位
置に置かれる。さらに、上記第１アームの支持手段に被
移送物を載置する被移送物支持体が固定され、副振動子
が支持体によって支持され、上記副振動子の振動方向が
鉛直方向から傾斜させられる。
【００１４】
【作用】本発明によれば、上記のように、弾性体によっ
て成形された第１アーム、該第１アームと一体的に成形
されて直角に延びる第２アーム及び該第２アームの端部
に一体的に突出して成形された副振動子を有しており、
上記第１アーム及び第２アームを含む平面に平行な第２
アームの表面に圧電素子が設けられる。
て成形された第１アーム、該第１アームと一体的に成形
されて直角に延びる第２アーム及び該第２アームの端部
に一体的に突出して成形された副振動子を有しており、
上記第１アーム及び第２アームを含む平面に平行な第２
アームの表面に圧電素子が設けられる。
【００１５】したがって、該圧電素子に電圧を印加して
上記第１アームを励振させると、１次の長さ方向捩じり
振動が発生する。また、第２アームを励振させると２次
の長さ方向撓み振動を発生し、副振動子を励振させると
上記第２アームとの結合部に振動の節を形成して１次の
長さ方向撓み振動を発生する。すなわち、上記第１アー
ムには撓み振動が発生しないので、第１アームの端部を
支持する支持手段が第２アームに発生する振動に影響を
与えることはない。
上記第１アームを励振させると、１次の長さ方向捩じり
振動が発生する。また、第２アームを励振させると２次
の長さ方向撓み振動を発生し、副振動子を励振させると
上記第２アームとの結合部に振動の節を形成して１次の
長さ方向撓み振動を発生する。すなわち、上記第１アー
ムには撓み振動が発生しないので、第１アームの端部を
支持する支持手段が第２アームに発生する振動に影響を
与えることはない。
【００１６】また、上記第２アームの長さは第１アーム
の長さ以上とし、上記第２アームの断面積は副振動子の
断面積より大きくしてあるので、上記第２アームに発生
した振動が副振動子に伝えられ、振幅を拡大する。上記
構成の移送用超音波アクチュエータを移送装置に適用し
た場合、上記副振動子と被移送物の接触点が、上記副振
動子が振動する方向の線上からずらした位置に置かれ
る。このようにして、上記圧電素子に電圧を印加して上
記副振動子を励振させると、副振動子に接触する被移送
物が上記振動によって移送される。
の長さ以上とし、上記第２アームの断面積は副振動子の
断面積より大きくしてあるので、上記第２アームに発生
した振動が副振動子に伝えられ、振幅を拡大する。上記
構成の移送用超音波アクチュエータを移送装置に適用し
た場合、上記副振動子と被移送物の接触点が、上記副振
動子が振動する方向の線上からずらした位置に置かれ
る。このようにして、上記圧電素子に電圧を印加して上
記副振動子を励振させると、副振動子に接触する被移送
物が上記振動によって移送される。
【００１７】また、上記副振動子の表面に接触して回転
自在に駆動ローラを配設し、該駆動ローラの中心点を、
上記副振動子が振動する方向の線上からずらした位置に
置くと、上記副振動子の励振に伴い副振動子に接触する
駆動ローラが回転する。そして、被移送物を載置する被
移送物支持体を上記第１アームの支持手段に固定し、上
記副振動子を支持体によって支持し、上記副振動子の振
動方向を鉛直方向から傾斜させると、副振動子の励振に
伴い被移送物支持体上の被移送物が移送される。
自在に駆動ローラを配設し、該駆動ローラの中心点を、
上記副振動子が振動する方向の線上からずらした位置に
置くと、上記副振動子の励振に伴い副振動子に接触する
駆動ローラが回転する。そして、被移送物を載置する被
移送物支持体を上記第１アームの支持手段に固定し、上
記副振動子を支持体によって支持し、上記副振動子の振
動方向を鉛直方向から傾斜させると、副振動子の励振に
伴い被移送物支持体上の被移送物が移送される。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の移送用超音波ア
クチュエータの駆動部に使用される振動子の斜視図であ
る。図において、３０はＬ字型弾性体から成る振動子、
１は第１アーム、２は第１アーム１に直角に延びる第２
アーム、３は副振動子、４は第２アーム２に接続される
固定フランジ、５は固定穴である。上記第１アーム１、
第２アーム２、副振動子３は、弾性体によって、一体的
に成形されている。また、両アーム１，２が角柱体形状
であるのに対して、副振動子３は円柱体形状としてあ
る。両アーム１，２を角柱体形状としているのは、駆動
素子として使用される圧電素子を振動子３０に接着し、
固定しやすくするためであり、また副振動子３を円柱体
形状としているのは、移送用超音波アクチュエータとし
ての出力を得るためである。
ながら詳細に説明する。図１は本発明の移送用超音波ア
クチュエータの駆動部に使用される振動子の斜視図であ
る。図において、３０はＬ字型弾性体から成る振動子、
１は第１アーム、２は第１アーム１に直角に延びる第２
アーム、３は副振動子、４は第２アーム２に接続される
固定フランジ、５は固定穴である。上記第１アーム１、
第２アーム２、副振動子３は、弾性体によって、一体的
に成形されている。また、両アーム１，２が角柱体形状
であるのに対して、副振動子３は円柱体形状としてあ
る。両アーム１，２を角柱体形状としているのは、駆動
素子として使用される圧電素子を振動子３０に接着し、
固定しやすくするためであり、また副振動子３を円柱体
形状としているのは、移送用超音波アクチュエータとし
ての出力を得るためである。
【００１９】図５は振動子の各寸法の説明図である。図
の（ａ）は平面図（Ｘ−Ｙ平面図）であり、（ｂ）は正
面図（Ｙ−Ｚ平面図）を示している。図において、１は
第１アーム、２は第２アーム、３は副振動子、４は固定
フランジ、５は固定穴、３０は振動子である。また、ａ
1 は第１アーム１のＸ軸方向の幅、ａ2 は第２アーム２
のＹ軸方向の幅、ｂ1 は第１アーム１のＺ軸方向の幅、
ｂ2 は第２アーム２のＺ軸方向の幅、Ｌ1 は第１アーム
１の長さ、Ｌ2 は第２アーム２の長さ、Ｌ3は副振動子
３の長さ、Ｒは副振動子３の直径である。振動子３０の
各部分の値（ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 ，Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ
3 ，Ｒ）は後述する振動モードで励振することができる
ように設定される。そして、第１アーム１の長さＬ1 と
第２アーム２の長さＬ2 は Ｌ2 ≧Ｌ1 とし、第２アーム２の断面積をＳ2 、副振動子３のＹ−
Ｚ平面の断面積をＳとしたとき、 Ｓ2 ＞Ｓ とする。これは、振動子３０の第２アーム２に圧電素子
を接着させるようになっていて、この接着させる部分の
面積と圧電素子の出力が関係することによって設定され
る条件であるとともに、第２アーム２が有する振動エネ
ルギに対して副振動子３が負荷にならず、しかも第２ア
ーム２の振動変位を拡大させるために設定される条件で
ある。
の（ａ）は平面図（Ｘ−Ｙ平面図）であり、（ｂ）は正
面図（Ｙ−Ｚ平面図）を示している。図において、１は
第１アーム、２は第２アーム、３は副振動子、４は固定
フランジ、５は固定穴、３０は振動子である。また、ａ
1 は第１アーム１のＸ軸方向の幅、ａ2 は第２アーム２
のＹ軸方向の幅、ｂ1 は第１アーム１のＺ軸方向の幅、
ｂ2 は第２アーム２のＺ軸方向の幅、Ｌ1 は第１アーム
１の長さ、Ｌ2 は第２アーム２の長さ、Ｌ3は副振動子
３の長さ、Ｒは副振動子３の直径である。振動子３０の
各部分の値（ａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 ，Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ
3 ，Ｒ）は後述する振動モードで励振することができる
ように設定される。そして、第１アーム１の長さＬ1 と
第２アーム２の長さＬ2 は Ｌ2 ≧Ｌ1 とし、第２アーム２の断面積をＳ2 、副振動子３のＹ−
Ｚ平面の断面積をＳとしたとき、 Ｓ2 ＞Ｓ とする。これは、振動子３０の第２アーム２に圧電素子
を接着させるようになっていて、この接着させる部分の
面積と圧電素子の出力が関係することによって設定され
る条件であるとともに、第２アーム２が有する振動エネ
ルギに対して副振動子３が負荷にならず、しかも第２ア
ーム２の振動変位を拡大させるために設定される条件で
ある。
【００２０】なお、第１アーム１の長さＬ1 と第２アー
ム２の長さＬ2 の寸法比を１：２とし、第１アーム１の
Ｘ軸方向の幅ａ1 と第２アーム２のＹ軸方向の幅ａ2 の
寸法比を１：３とし、第１アーム１のＺ軸方向の幅ｂ1
と第２アーム２のＺ軸方向の幅ｂ2 の寸法比を１：１と
し、かつ、第２アーム２のＹ−Ｚ平面内の断面の形状を
正方形とすると、２０〜４０ｋＨZ の範囲の共振周波数
で励振させることができ、振動子３０としての駆動効率
がよくなる。
ム２の長さＬ2 の寸法比を１：２とし、第１アーム１の
Ｘ軸方向の幅ａ1 と第２アーム２のＹ軸方向の幅ａ2 の
寸法比を１：３とし、第１アーム１のＺ軸方向の幅ｂ1
と第２アーム２のＺ軸方向の幅ｂ2 の寸法比を１：１と
し、かつ、第２アーム２のＹ−Ｚ平面内の断面の形状を
正方形とすると、２０〜４０ｋＨZ の範囲の共振周波数
で励振させることができ、振動子３０としての駆動効率
がよくなる。
【００２１】副振動子３の円柱表面は、第１アーム１及
び第２アーム２と同じ処理を施すが、移送用超音波アク
チュエータの駆動方式を考慮して、耐摩耗材を接着又は
蒸着によって表面に設けるとよい。次に、上記構成の振
動子３０から成るＬ字型の振動子ユニットについて説明
する。
び第２アーム２と同じ処理を施すが、移送用超音波アク
チュエータの駆動方式を考慮して、耐摩耗材を接着又は
蒸着によって表面に設けるとよい。次に、上記構成の振
動子３０から成るＬ字型の振動子ユニットについて説明
する。
【００２２】図６はＬ字型の振動子ユニットの構成図で
ある。図の（ａ）は正面図（Ｙ−Ｚ平面図）、（ｂ）は
底面図（Ｘ−Ｙ平面図）、（ｃ）は右側面図（Ｚ−Ｘ平
面図）である。図において、３１は振動子ユニット、１
は第１アーム、２は第２アーム、３は副振動子、４は固
定フランジ、５は固定穴、６は取付ボルト、７は取付台
座、８は取付フランジ、９は出力ピックアップ用及び振
動励振用の圧電素子、１０は振動励振用の圧電素子であ
る。
ある。図の（ａ）は正面図（Ｙ−Ｚ平面図）、（ｂ）は
底面図（Ｘ−Ｙ平面図）、（ｃ）は右側面図（Ｚ−Ｘ平
面図）である。図において、３１は振動子ユニット、１
は第１アーム、２は第２アーム、３は副振動子、４は固
定フランジ、５は固定穴、６は取付ボルト、７は取付台
座、８は取付フランジ、９は出力ピックアップ用及び振
動励振用の圧電素子、１０は振動励振用の圧電素子であ
る。
【００２３】上記圧電素子９は、振動子３０の共振点を
追従させて形成するるための振動を検出するセンサ素子
として使用する時と、振動子３０を所定の振動モードに
励振するための駆動素子として使用する時とで電気的に
切り換えることができるようにしてある。また、圧電素
子１０は、常時振動子３０を所定の振動モードに励振す
るための駆動素子して使用する。
追従させて形成するるための振動を検出するセンサ素子
として使用する時と、振動子３０を所定の振動モードに
励振するための駆動素子として使用する時とで電気的に
切り換えることができるようにしてある。また、圧電素
子１０は、常時振動子３０を所定の振動モードに励振す
るための駆動素子して使用する。
【００２４】図７は振動子ユニットを制御するための駆
動制御回路のブロック図である。図において、１１は発
振器、１２は電力増幅器、１３は信号切換器、１４は制
御器である。端子ｔ1 は図６の圧電素子９に、端子ｔ2
は圧電素子１０に接続される。また、ａは端子ｔ1 から
のピックアップ電圧を入力する端子、ｂは切換器１３を
制御する信号を制御器１４から出力する端子、ｃは発振
器１１の出力電圧を制御する信号を制御器１４から出力
する端子、ｄは発振器１１の出力周波数を制御する信号
を制御器１４から出力する端子である。
動制御回路のブロック図である。図において、１１は発
振器、１２は電力増幅器、１３は信号切換器、１４は制
御器である。端子ｔ1 は図６の圧電素子９に、端子ｔ2
は圧電素子１０に接続される。また、ａは端子ｔ1 から
のピックアップ電圧を入力する端子、ｂは切換器１３を
制御する信号を制御器１４から出力する端子、ｃは発振
器１１の出力電圧を制御する信号を制御器１４から出力
する端子、ｄは発振器１１の出力周波数を制御する信号
を制御器１４から出力する端子である。
【００２５】上記実施例においては、図１に示す振動子
３０に圧電素子９，１０を接着して振動子ユニット３１
を形成しているが、圧電素子単体を図１のようなＬ字型
形状となるように形成し、分極した電極を施してもよ
い。次に、本発明の移送用超音波アクチュエータにおけ
る振動子３０の振動モードについて説明する。
３０に圧電素子９，１０を接着して振動子ユニット３１
を形成しているが、圧電素子単体を図１のようなＬ字型
形状となるように形成し、分極した電極を施してもよ
い。次に、本発明の移送用超音波アクチュエータにおけ
る振動子３０の振動モードについて説明する。
【００２６】図８は本発明の移送用超音波アクチュエー
タにおける振動子の振動モードを示す図である。図にお
いて、１は第１アーム、２は第２アーム、３は副振動
子、２′，２″は励振された第２アーム２の状態、
３′，３″は励振された副振動子３の状態を示す。
タにおける振動子の振動モードを示す図である。図にお
いて、１は第１アーム、２は第２アーム、３は副振動
子、２′，２″は励振された第２アーム２の状態、
３′，３″は励振された副振動子３の状態を示す。
【００２７】ａは振動子３０の固定端で、図６の固定フ
ランジ４と第１アーム１の連結部である。ｂは第１アー
ム１と第２アーム２の交点、ｃは第２アーム２のＸ方向
に生ずる長さ方向撓み振動の振動の節、ｄは第２アーム
２と副振動子３の結合部である。この実施例の場合、第
２アーム２の２次の長さ方向撓み振動モードと副振動子
３の１次の長さ方向撓み振動モードが連続するため、上
記結合部ｄに振動の節が形成される。
ランジ４と第１アーム１の連結部である。ｂは第１アー
ム１と第２アーム２の交点、ｃは第２アーム２のＸ方向
に生ずる長さ方向撓み振動の振動の節、ｄは第２アーム
２と副振動子３の結合部である。この実施例の場合、第
２アーム２の２次の長さ方向撓み振動モードと副振動子
３の１次の長さ方向撓み振動モードが連続するため、上
記結合部ｄに振動の節が形成される。
【００２８】実線は無振動時のモード形態を、破線は
（Ｔ／４）×ｎ時（Ｔ：周期，ｎ＝１，２，…）のモー
ド形態を、一点鎖線は（３Ｔ／４）×ｎ時（Ｔ：周期，
ｎ＝１，２，…）のモード形態を示している。また、座
標の原点Ｏは励振されて原点Ｏ′又は原点Ｏ″で示す位
置へ移動する。このように、第１アーム１ではＹ方向に
１次の長さ方向捩じり振動が発生し、第２アーム２と副
振動子３の長さ方向には第２アーム２に振動の節ｃを、
第２アーム２と副振動子３との結合部ｄに振動の節を形
成する２次の長さ方向撓み振動モードが発生する。した
がって、固定端ａは振動子３０の先端すなわち原点Ｏの
振幅に影響を与えない。また、第２アーム２と副振動子
３の結合部ｄと振動の節を一致させてあるので、第２ア
ーム２に接着固定された圧電素子９，１０によって励振
される振動の振幅は、上記結合部ｄをてこの原理の支点
として拡大される。
（Ｔ／４）×ｎ時（Ｔ：周期，ｎ＝１，２，…）のモー
ド形態を、一点鎖線は（３Ｔ／４）×ｎ時（Ｔ：周期，
ｎ＝１，２，…）のモード形態を示している。また、座
標の原点Ｏは励振されて原点Ｏ′又は原点Ｏ″で示す位
置へ移動する。このように、第１アーム１ではＹ方向に
１次の長さ方向捩じり振動が発生し、第２アーム２と副
振動子３の長さ方向には第２アーム２に振動の節ｃを、
第２アーム２と副振動子３との結合部ｄに振動の節を形
成する２次の長さ方向撓み振動モードが発生する。した
がって、固定端ａは振動子３０の先端すなわち原点Ｏの
振幅に影響を与えない。また、第２アーム２と副振動子
３の結合部ｄと振動の節を一致させてあるので、第２ア
ーム２に接着固定された圧電素子９，１０によって励振
される振動の振幅は、上記結合部ｄをてこの原理の支点
として拡大される。
【００２９】上記構成の振動子３０においては、異種の
振動モードを同一の弾性体の内部に共存させるようにな
っていないので、安定した振動モードを得ることができ
る。そして、１次の長さ方向捩じり振動を励振させる第
１アーム１の共振周波数ｆ1 と、２次の長さ方向撓み振
動を励振させる第２アーム２と副振動子３の共振周波数
ｆ2 とが、同一又は十分近接した値になるように振動子
３０の形状が設計されるため、互いに干渉する異種の振
動モードの共振周波数を一致させたり十分近接させる必
要がない。
振動モードを同一の弾性体の内部に共存させるようにな
っていないので、安定した振動モードを得ることができ
る。そして、１次の長さ方向捩じり振動を励振させる第
１アーム１の共振周波数ｆ1 と、２次の長さ方向撓み振
動を励振させる第２アーム２と副振動子３の共振周波数
ｆ2 とが、同一又は十分近接した値になるように振動子
３０の形状が設計されるため、互いに干渉する異種の振
動モードの共振周波数を一致させたり十分近接させる必
要がない。
【００３０】ここで、本発明の移送用超音波アクチュエ
ータの振動子３０における先端、つまり図８の原点Ｏ，
Ｏ′，Ｏ″に生ずる振動の振幅は、上記圧電素子９，１
０に印加する電圧によって線形的に制御することができ
る。これは、圧電素子９，１０における電圧と変位の関
係を利用している。また、上記振幅は本発明の移送用超
音波アクチュエータの移送力と移送速度を決定する要素
となる。すなわち、移送力と移送速度は、圧電素子９，
１０への印加電圧によって線型的に制御することができ
る。
ータの振動子３０における先端、つまり図８の原点Ｏ，
Ｏ′，Ｏ″に生ずる振動の振幅は、上記圧電素子９，１
０に印加する電圧によって線形的に制御することができ
る。これは、圧電素子９，１０における電圧と変位の関
係を利用している。また、上記振幅は本発明の移送用超
音波アクチュエータの移送力と移送速度を決定する要素
となる。すなわち、移送力と移送速度は、圧電素子９，
１０への印加電圧によって線型的に制御することができ
る。
【００３１】次に、本発明の移送用超音波アクチュエー
タの駆動原理について説明する。図９は本発明の移送用
超音波アクチュエータにおいて移送力を発生させるメカ
ニズムの原理図である。図において、１は第１アーム、
２は第２アーム、３は副振動子、６は取付ボルト、７は
取付台座、８は取付フランジ、９は出力ピックアップ用
及び振動励振用の圧電素子、１６は被移送回転体であ
る。また、θは副振動子３の中心点、すなわち原点Ｏに
振動が生ずる方向（Ｚ方向）と被移送回転体１６の接触
点Ｑとの成す接触角度、ｕZ は振動変位、ＵZは振幅で
あり、 ｕZ ＝ＵZ ・ｓｉｎωｔ で表される。上記振動変位ｕZ は図のＺ軸上の点線部分
で示される。ωは発振器１１（図７）から入力される振
動子３０の共振周波数、ｆ（ｔ）は接触点Ｑに発生する
振動力、Ｐは副振動子３から被移送回転体１６に対する
押付力であり、 Ｐ＝ｆ（ｔ）・ｃｏｓθ で表される。また、Ｆは移送力、μは被移送回転体１６
と副振動子３の間の摩擦係数、ＯR は被移送回転体１６
の中心点である。
タの駆動原理について説明する。図９は本発明の移送用
超音波アクチュエータにおいて移送力を発生させるメカ
ニズムの原理図である。図において、１は第１アーム、
２は第２アーム、３は副振動子、６は取付ボルト、７は
取付台座、８は取付フランジ、９は出力ピックアップ用
及び振動励振用の圧電素子、１６は被移送回転体であ
る。また、θは副振動子３の中心点、すなわち原点Ｏに
振動が生ずる方向（Ｚ方向）と被移送回転体１６の接触
点Ｑとの成す接触角度、ｕZ は振動変位、ＵZは振幅で
あり、 ｕZ ＝ＵZ ・ｓｉｎωｔ で表される。上記振動変位ｕZ は図のＺ軸上の点線部分
で示される。ωは発振器１１（図７）から入力される振
動子３０の共振周波数、ｆ（ｔ）は接触点Ｑに発生する
振動力、Ｐは副振動子３から被移送回転体１６に対する
押付力であり、 Ｐ＝ｆ（ｔ）・ｃｏｓθ で表される。また、Ｆは移送力、μは被移送回転体１６
と副振動子３の間の摩擦係数、ＯR は被移送回転体１６
の中心点である。
【００３２】このように、本発明の移送用超音波アクチ
ュエータにおいて、振動子ユニット３１の第１アーム
１、第２アーム２及び副振動子３を振動させ、振動変位
ｕZ で副振動子３を振動させる。この時、被移送回転体
１６の中心点ＯR は、副振動子３が振動する方向すなわ
ちＺ軸からずらしてあり、Ｚ軸に対して接触角度θで副
振動子３に接触させてあるため、該副振動子３の円柱表
面上の接触点Ｑに振動力ｆ（ｔ）が発生し、その結果、
被移送回転体１６の中心点ＯR の方向に押付力Ｐが生ず
る。
ュエータにおいて、振動子ユニット３１の第１アーム
１、第２アーム２及び副振動子３を振動させ、振動変位
ｕZ で副振動子３を振動させる。この時、被移送回転体
１６の中心点ＯR は、副振動子３が振動する方向すなわ
ちＺ軸からずらしてあり、Ｚ軸に対して接触角度θで副
振動子３に接触させてあるため、該副振動子３の円柱表
面上の接触点Ｑに振動力ｆ（ｔ）が発生し、その結果、
被移送回転体１６の中心点ＯR の方向に押付力Ｐが生ず
る。
【００３３】ここで、上記副振動子３と被移送回転体１
６の間の摩擦係数はμであるから、上記押付力Ｐによっ
て接触点Ｑを通る接線方向、つまり移送方向に摩擦力す
なわち移送力Ｆが発生する。そして、振動変位ｕZ がＺ
軸の正方向とすると、上記移送力Ｆは図９に示す方向に
発生する。つまり、被移送回転体１６の移送力Ｆは Ｆ＝μ・Ｐ で示される。該移送力Ｆは、中心点ＯR を中心として、
被移送回転体１６を矢印Ｃ方向に回転させる回転力とな
る。
６の間の摩擦係数はμであるから、上記押付力Ｐによっ
て接触点Ｑを通る接線方向、つまり移送方向に摩擦力す
なわち移送力Ｆが発生する。そして、振動変位ｕZ がＺ
軸の正方向とすると、上記移送力Ｆは図９に示す方向に
発生する。つまり、被移送回転体１６の移送力Ｆは Ｆ＝μ・Ｐ で示される。該移送力Ｆは、中心点ＯR を中心として、
被移送回転体１６を矢印Ｃ方向に回転させる回転力とな
る。
【００３４】次に、上記振動変位ｕZ がＺ軸の負方向に
なると、副振動子３は被移送回転体１６と接触しなくな
り、移送力Ｆは生じない。したがって、被移送回転体１
６は回転しない。なおこの場合、被移送回転体１６の中
心点ＯR の位置は固定されている。図１０は副振動子と
被移送回転体の接触点の振動軌跡図である。この場合
も、被移送回転体１６の中心点ＯR の位置は固定されて
いる。
なると、副振動子３は被移送回転体１６と接触しなくな
り、移送力Ｆは生じない。したがって、被移送回転体１
６は回転しない。なおこの場合、被移送回転体１６の中
心点ＯR の位置は固定されている。図１０は副振動子と
被移送回転体の接触点の振動軌跡図である。この場合
も、被移送回転体１６の中心点ＯR の位置は固定されて
いる。
【００３５】図において、３は副振動子、１６は被移送
回転体、ＯR は被移送回転体１６の中心点、θは接触角
度であり、原点Ｏは副振動子３の振動中心となる。仮
に、被移送回転体１６が無い場合、接触点Ｑは破線で示
す振動軌跡線（Ｑ−Ｄ0 −Ｑ−Ｅ0 −Ｑ）を描いて移動
する。しかし、実際は被移送回転体１６が接触角度θで
副振動子３に接触しているので、接触点Ｑは実線で示す
振動軌跡線（Ｑ−Ｄ1 −Ｅ1 −Ｑ）を描いて移動するこ
とになる。
回転体、ＯR は被移送回転体１６の中心点、θは接触角
度であり、原点Ｏは副振動子３の振動中心となる。仮
に、被移送回転体１６が無い場合、接触点Ｑは破線で示
す振動軌跡線（Ｑ−Ｄ0 −Ｑ−Ｅ0 −Ｑ）を描いて移動
する。しかし、実際は被移送回転体１６が接触角度θで
副振動子３に接触しているので、接触点Ｑは実線で示す
振動軌跡線（Ｑ−Ｄ1 −Ｅ1 −Ｑ）を描いて移動するこ
とになる。
【００３６】したがって、被移送回転体１６は、副振動
子３と接触するＱ−Ｄ1 の区間で図９で示す移送力Ｆを
受けて矢印Ｃ方向に回転し、Ｄ1−Ｅ1 −Ｑの区間にお
いては副振動子３とは接触しないため、同じ矢印Ｃ方向
に回転し続ける。そして、上記振動軌跡線（Ｑ−Ｄ1 −
Ｅ1 −Ｑ）の振動を繰り返すことによって回転は続く。
子３と接触するＱ−Ｄ1 の区間で図９で示す移送力Ｆを
受けて矢印Ｃ方向に回転し、Ｄ1−Ｅ1 −Ｑの区間にお
いては副振動子３とは接触しないため、同じ矢印Ｃ方向
に回転し続ける。そして、上記振動軌跡線（Ｑ−Ｄ1 −
Ｅ1 −Ｑ）の振動を繰り返すことによって回転は続く。
【００３７】ところで、図９及び図１０は、副振動子３
の座標系（Ｙ−Ｚ平面，原点Ｏ）において副振動子３の
中心点をＺ軸方向に振動させ、被移送回転体１６を第２
象限内で副振動子３に接触させた場合について説明して
いるが、被移送回転体１６を他の象限に置くこともでき
る。図１１は被移送回転体の位置と回転方向の関係図で
ある。
の座標系（Ｙ−Ｚ平面，原点Ｏ）において副振動子３の
中心点をＺ軸方向に振動させ、被移送回転体１６を第２
象限内で副振動子３に接触させた場合について説明して
いるが、被移送回転体１６を他の象限に置くこともでき
る。図１１は被移送回転体の位置と回転方向の関係図で
ある。
【００３８】副振動子３の中心点を原点Ｏとし、座標系
における第１象限から第４象限までの各象限内に被移送
回転体１６（１６ａ〜１６ｄ）を位置させ、上記副振動
子３と接触させ、副振動子３をＺ方向に振動させる。図
においては、説明上全象限に各被移送回転体１６ａ〜１
６ｄを配置しているが、実際も移送用超音波アクチュエ
ータの駆動能力の範囲内であれば、図に示すように配置
することが可能である。
における第１象限から第４象限までの各象限内に被移送
回転体１６（１６ａ〜１６ｄ）を位置させ、上記副振動
子３と接触させ、副振動子３をＺ方向に振動させる。図
においては、説明上全象限に各被移送回転体１６ａ〜１
６ｄを配置しているが、実際も移送用超音波アクチュエ
ータの駆動能力の範囲内であれば、図に示すように配置
することが可能である。
【００３９】Ｏ1 〜Ｏ4 は各被移送回転体１６ａ〜１６
ｄの中心点、θ11〜θ14は接触角度、Ｑ11〜Ｑ14は接触
点、Ｃ1 〜Ｃ4 は回転方向である。副振動子３の振動方
向をＺ方向とする座標系の各象限ごとに、各被移送回転
体１６ａ〜１６ｄの回転方向Ｃ1 〜Ｃ4 が定まることが
分かる。ところで、上記実施例においては、被移送回転
体１６（１６ａ〜１６ｄ）の中心点ＯR （Ｏ1 〜Ｏ4 ）
の位置が固定されている場合について説明している。し
かしながら、移送用超音波アクチュエータが使用する振
動領域が超音波振動領域であることと、被移送回転体１
６に作用する移送力Ｆが振動子３０が有する振動力より
も小さいことの二つの条件が満たされる場合には、中心
点の位置を固定させることなく、同様の駆動原理で被移
送回転体１６を跳躍させて回転させることができる。
ｄの中心点、θ11〜θ14は接触角度、Ｑ11〜Ｑ14は接触
点、Ｃ1 〜Ｃ4 は回転方向である。副振動子３の振動方
向をＺ方向とする座標系の各象限ごとに、各被移送回転
体１６ａ〜１６ｄの回転方向Ｃ1 〜Ｃ4 が定まることが
分かる。ところで、上記実施例においては、被移送回転
体１６（１６ａ〜１６ｄ）の中心点ＯR （Ｏ1 〜Ｏ4 ）
の位置が固定されている場合について説明している。し
かしながら、移送用超音波アクチュエータが使用する振
動領域が超音波振動領域であることと、被移送回転体１
６に作用する移送力Ｆが振動子３０が有する振動力より
も小さいことの二つの条件が満たされる場合には、中心
点の位置を固定させることなく、同様の駆動原理で被移
送回転体１６を跳躍させて回転させることができる。
【００４０】したがって、被移送回転体１６でなくて
も、枚葉紙やカードなどの平面状の被移送物を振動方向
から接触角度θで副振動子３に接触させると、接触点に
移送力Ｆを発生させることができる。図１２は平板状の
被移送物の位置と移送方向の関係図である。図におい
て、３は副振動子、１７ａ〜１７ｄは平面状の被移送
物、θ21〜θ24は接触角度、Ｑ21〜Ｑ24は接触点であ
る。上記被移送物１７ａ〜１７ｄを副振動子３に対して
第１〜第４象限で接触させた場合、被移送物１７ａ〜１
７ｄの移送方向はＧ1 〜Ｇ4 となる。
も、枚葉紙やカードなどの平面状の被移送物を振動方向
から接触角度θで副振動子３に接触させると、接触点に
移送力Ｆを発生させることができる。図１２は平板状の
被移送物の位置と移送方向の関係図である。図におい
て、３は副振動子、１７ａ〜１７ｄは平面状の被移送
物、θ21〜θ24は接触角度、Ｑ21〜Ｑ24は接触点であ
る。上記被移送物１７ａ〜１７ｄを副振動子３に対して
第１〜第４象限で接触させた場合、被移送物１７ａ〜１
７ｄの移送方向はＧ1 〜Ｇ4 となる。
【００４１】続いて、上記構成の移送用超音波アクチュ
エータを利用した移送装置について説明する。この場
合、振動子３０の振動方向と被移送物の接触点Ｑとの成
す接触角度θは３０°としている。図１３は本発明の移
送用超音波アクチュエータの振動子を直接被移送物に接
触させて移送させる移送装置を示す図である。
エータを利用した移送装置について説明する。この場
合、振動子３０の振動方向と被移送物の接触点Ｑとの成
す接触角度θは３０°としている。図１３は本発明の移
送用超音波アクチュエータの振動子を直接被移送物に接
触させて移送させる移送装置を示す図である。
【００４２】図において、１は第１アーム、２は第２ア
ーム、３は副振動子、６は取付ボルト、７は取付台座、
８は取付フランジ、９は出力ピックアップ用及び振動励
振用の圧電素子、１８は補助ローラ、１９は軸受け、２
０は移送用レール、２１は枚葉紙やカードなどの被移送
物である。基本的には、振動子ユニット３１と補助ロー
ラ１８によって構成され、被移送物２１は副振動子３と
補助ローラ１８の間に挟まれて、矢印Ｊの方向へ移送さ
れる。そして、振動子３０は圧電素子９，１０（図６参
照）によって、Ｚ軸方向に振動し、補助ローラ１８は、
Ｚ軸方向と接触角度θで接触し、矢印Ｍ方向に回転す
る。
ーム、３は副振動子、６は取付ボルト、７は取付台座、
８は取付フランジ、９は出力ピックアップ用及び振動励
振用の圧電素子、１８は補助ローラ、１９は軸受け、２
０は移送用レール、２１は枚葉紙やカードなどの被移送
物である。基本的には、振動子ユニット３１と補助ロー
ラ１８によって構成され、被移送物２１は副振動子３と
補助ローラ１８の間に挟まれて、矢印Ｊの方向へ移送さ
れる。そして、振動子３０は圧電素子９，１０（図６参
照）によって、Ｚ軸方向に振動し、補助ローラ１８は、
Ｚ軸方向と接触角度θで接触し、矢印Ｍ方向に回転す
る。
【００４３】次に、副振動子３と補助ローラ１８の間に
被移送回転体１６として駆動ローラを設置し、該駆動ロ
ーラと補助ローラ１８の間に被移送物２１を挟んで移送
する移送装置について説明する。図１４は被移送回転体
を使用した移送装置の第１の実施例を示す図、図１５は
被移送回転体を使用した移送装置の第２の実施例を示す
図である。
被移送回転体１６として駆動ローラを設置し、該駆動ロ
ーラと補助ローラ１８の間に被移送物２１を挟んで移送
する移送装置について説明する。図１４は被移送回転体
を使用した移送装置の第１の実施例を示す図、図１５は
被移送回転体を使用した移送装置の第２の実施例を示す
図である。
【００４４】図において、１は第１アーム、２は第２ア
ーム、３は副振動子、６は取付ボルト、７は取付台座、
８は取付フランジ、９は出力ピックアップ用及び振動励
振用の圧電素子、１８は補助ローラ、１９は補助ローラ
１８の軸受、２０は移送用レール、２１は被移送物、２
２は駆動ローラ、２３は該駆動ローラ２２の軸受であ
る。そして、振動子３０の振動はＺ軸方向に発生し、駆
動ローラ２２は、Ｚ軸方向と接触角度θで振動子３０に
接触する。矢印Ｊは被移送物２１の移送方向、矢印Ｍ1
は補助ローラ１８の、矢印Ｍ2 は駆動ローラ２２の回転
方向である。
ーム、３は副振動子、６は取付ボルト、７は取付台座、
８は取付フランジ、９は出力ピックアップ用及び振動励
振用の圧電素子、１８は補助ローラ、１９は補助ローラ
１８の軸受、２０は移送用レール、２１は被移送物、２
２は駆動ローラ、２３は該駆動ローラ２２の軸受であ
る。そして、振動子３０の振動はＺ軸方向に発生し、駆
動ローラ２２は、Ｚ軸方向と接触角度θで振動子３０に
接触する。矢印Ｊは被移送物２１の移送方向、矢印Ｍ1
は補助ローラ１８の、矢印Ｍ2 は駆動ローラ２２の回転
方向である。
【００４５】次に、駆動ローラ２２の回転方向を二つの
振動子によって制御することができるようにした移送装
置について説明する。図１６は二つの振動子を使用した
移送装置の第１の実施例を示す図、図１７は二つの振動
子を使用した移送装置の第２の実施例を示す図である。
図において、３１ａ，３１ｂは振動子ユニット、１ａ，
１ｂは第１アーム、２ａ，２ｂは第２アーム、３ａ，３
ｂは副振動子、６ａ，６ｂは取付ボルト、７ａ，７ｂは
取付台座、８ａ，８ｂは取付フランジ、９ａ，９ｂは出
力ピックアップ用及び振動励振用の圧電素子、１８は補
助ローラ、１９，２３は軸受、２０は移送用レール、２
１は被移送物、２２は駆動ローラである。
振動子によって制御することができるようにした移送装
置について説明する。図１６は二つの振動子を使用した
移送装置の第１の実施例を示す図、図１７は二つの振動
子を使用した移送装置の第２の実施例を示す図である。
図において、３１ａ，３１ｂは振動子ユニット、１ａ，
１ｂは第１アーム、２ａ，２ｂは第２アーム、３ａ，３
ｂは副振動子、６ａ，６ｂは取付ボルト、７ａ，７ｂは
取付台座、８ａ，８ｂは取付フランジ、９ａ，９ｂは出
力ピックアップ用及び振動励振用の圧電素子、１８は補
助ローラ、１９，２３は軸受、２０は移送用レール、２
１は被移送物、２２は駆動ローラである。
【００４６】上記構成の移送装置において、振動子ユニ
ット３１ａを駆動すると副振動子３ａがＺ1 軸方向に振
動し、駆動ローラ２２が矢印Ｍ2方向に回転するととも
に補助ローラ１８が矢印Ｍ1 方向に回転して、被移送物
２１を矢印Ｊ方向に移送する。また、振動子ユニット３
１ｂを駆動すると副振動子３ｂがＺ2 軸方向に振動し、
駆動ローラ２２が矢印Ｎ2 方向に回転するとともに補助
ローラ１８が矢印Ｎ1 方向に回転して、被移送物２１を
矢印Ｋ方向に移送する。
ット３１ａを駆動すると副振動子３ａがＺ1 軸方向に振
動し、駆動ローラ２２が矢印Ｍ2方向に回転するととも
に補助ローラ１８が矢印Ｍ1 方向に回転して、被移送物
２１を矢印Ｊ方向に移送する。また、振動子ユニット３
１ｂを駆動すると副振動子３ｂがＺ2 軸方向に振動し、
駆動ローラ２２が矢印Ｎ2 方向に回転するとともに補助
ローラ１８が矢印Ｎ1 方向に回転して、被移送物２１を
矢印Ｋ方向に移送する。
【００４７】また、駆動ローラ２２は副振動子３ａに対
して接触角度θ1 で、副振動子３ｂに対して接触角度θ
2 で接触する。次に、テーブル上に置いた被移送物を移
送するための移送装置について説明する。図１８は振動
子ユニットを二つ用いたテーブル形の移送装置を示す図
である。
して接触角度θ1 で、副振動子３ｂに対して接触角度θ
2 で接触する。次に、テーブル上に置いた被移送物を移
送するための移送装置について説明する。図１８は振動
子ユニットを二つ用いたテーブル形の移送装置を示す図
である。
【００４８】図において、３１ａ，３１ｂは振動子ユニ
ット、１ａ，１ｂは第１アーム、２ａ，２ｂは第２アー
ム、３ａ，３ｂは副振動子、６ａ，６ｂは取付ボルト、
７ａ，７ｂは取付台座、８ａ，８ｂは取付フランジ、９
ａ，９ｂは出力ピックアップ用及び振動励振用の圧電素
子、１８は補助ローラ、１９は軸受、２５は副振動子３
ａ，３ｂを支持する振動子ユニット支持体すなわちレー
ル、２６は被移送物支持体すなわちテーブルである。
ット、１ａ，１ｂは第１アーム、２ａ，２ｂは第２アー
ム、３ａ，３ｂは副振動子、６ａ，６ｂは取付ボルト、
７ａ，７ｂは取付台座、８ａ，８ｂは取付フランジ、９
ａ，９ｂは出力ピックアップ用及び振動励振用の圧電素
子、１８は補助ローラ、１９は軸受、２５は副振動子３
ａ，３ｂを支持する振動子ユニット支持体すなわちレー
ル、２６は被移送物支持体すなわちテーブルである。
【００４９】上記構成の移送装置においては、テーブル
２６上に置かれた被移送物を移送する。すなわち、振動
子ユニット３１ａを駆動すると、テーブル２６は矢印Ｊ
方向に、振動子ユニット３１ｂを駆動すると矢印Ｋ方向
に移動する。該振動子ユニット３１ａはＺ軸方向に振動
し、レール２５に対して接触角度θ1で接触し、振動子
ユニット３１ｂはＺ2 軸方向に振動し、レール２５に対
して接触角度θ2 で接触する。
２６上に置かれた被移送物を移送する。すなわち、振動
子ユニット３１ａを駆動すると、テーブル２６は矢印Ｊ
方向に、振動子ユニット３１ｂを駆動すると矢印Ｋ方向
に移動する。該振動子ユニット３１ａはＺ軸方向に振動
し、レール２５に対して接触角度θ1で接触し、振動子
ユニット３１ｂはＺ2 軸方向に振動し、レール２５に対
して接触角度θ2 で接触する。
【００５０】上記実施例において、レール２５を固定し
てテーブル２６上の被移送物を移送させるようにしてい
るが、逆にテーブル２６を固定し、レール２５上に被移
送物を置いてもよい。なお、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々変形す
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。
てテーブル２６上の被移送物を移送させるようにしてい
るが、逆にテーブル２６を固定し、レール２５上に被移
送物を置いてもよい。なお、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々変形す
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。
【００５１】例えば、本発明の移送用超音波アクチュエ
ータは、その駆動部で振動子ユニット３０（図６）を汎
用アクチュエータとして利用することができる。すなわ
ち、図１３〜図１７の補助ローラ１８が出力する回転力
を利用して、回転型モータを構成することができ、ま
た、図１８の場合はそのまま直線型モータを構成するこ
とができる。
ータは、その駆動部で振動子ユニット３０（図６）を汎
用アクチュエータとして利用することができる。すなわ
ち、図１３〜図１７の補助ローラ１８が出力する回転力
を利用して、回転型モータを構成することができ、ま
た、図１８の場合はそのまま直線型モータを構成するこ
とができる。
【００５２】そして、図９で示した駆動原理によれば、
振動子ユニット３０は振動停止時の摩擦力によるブレー
キ機能と保持機能を有しており、高精度の送りと位置決
めが可能となる。したがって、回転型モータの場合、測
定機器の回転テーブル、レンズの焦点微調整機構、組立
ロボットの関節駆動機構に使用することができ、直線型
モータの場合、磁気ディスクの読取りヘッドの位置決め
機構、プリンタヘッドのキャリッジ駆動機構、Ｘ−Ｙプ
ロッタの二軸方向駆動機構又はペン上下駆動機構に使用
することができる。
振動子ユニット３０は振動停止時の摩擦力によるブレー
キ機能と保持機能を有しており、高精度の送りと位置決
めが可能となる。したがって、回転型モータの場合、測
定機器の回転テーブル、レンズの焦点微調整機構、組立
ロボットの関節駆動機構に使用することができ、直線型
モータの場合、磁気ディスクの読取りヘッドの位置決め
機構、プリンタヘッドのキャリッジ駆動機構、Ｘ−Ｙプ
ロッタの二軸方向駆動機構又はペン上下駆動機構に使用
することができる。
【００５３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、弾性体によって成形された第１アーム、該第１ア
ームと一体的に成形されて直角に延びる第２アーム及び
該第２アームの端部に一体的に突出して成形された副振
動子を有しており、上記第１アーム及び第２アームを含
む平面に平行な第２アームの表面に圧電素子が設けられ
る。
れば、弾性体によって成形された第１アーム、該第１ア
ームと一体的に成形されて直角に延びる第２アーム及び
該第２アームの端部に一体的に突出して成形された副振
動子を有しており、上記第１アーム及び第２アームを含
む平面に平行な第２アームの表面に圧電素子が設けられ
る。
【００５４】したがって、上記第１アームには撓み振動
が発生しないので、第１アームの端部を支持する支持手
段が、第２アームに発生する振動に影響を与えることは
なく、安定した移送力を発生させることができる。ま
た、第１アーム、第２アーム、副振動子のいずれにも、
振動モードの異なる２種類以上の振動が発生しないの
で、振動モード間の干渉がなく、安定した振動を得るこ
とができるとともに、異なる振動モード間で共振周波数
を一致又は近接させる必要がなく、振動モードが安定す
る。
が発生しないので、第１アームの端部を支持する支持手
段が、第２アームに発生する振動に影響を与えることは
なく、安定した移送力を発生させることができる。ま
た、第１アーム、第２アーム、副振動子のいずれにも、
振動モードの異なる２種類以上の振動が発生しないの
で、振動モード間の干渉がなく、安定した振動を得るこ
とができるとともに、異なる振動モード間で共振周波数
を一致又は近接させる必要がなく、振動モードが安定す
る。
【００５５】そして、駆動部に圧電素子を使用している
ので、移送用超音波アクチュエータを小型化し軽量化す
ることができる。また、上記第２アームの長さは第１ア
ームの長さ以上とし、上記第２アームの断面積は副振動
子の断面積より大きくしてあるので、上記第２アームに
発生した振動が副振動子に伝えられ、振幅を拡大するこ
とができ、移送速度を早くすることができる。
ので、移送用超音波アクチュエータを小型化し軽量化す
ることができる。また、上記第２アームの長さは第１ア
ームの長さ以上とし、上記第２アームの断面積は副振動
子の断面積より大きくしてあるので、上記第２アームに
発生した振動が副振動子に伝えられ、振幅を拡大するこ
とができ、移送速度を早くすることができる。
【００５６】そして、第１アーム、第２アーム、副振動
子及び圧電素子によって駆動部をユニット化しているた
め、移送装置の設計が容易となるだけでなく、枚葉紙や
カードなどの被移送物の移送用としてだけでなく、回転
型モータや直線型モータに適用することができる。
子及び圧電素子によって駆動部をユニット化しているた
め、移送装置の設計が容易となるだけでなく、枚葉紙や
カードなどの被移送物の移送用としてだけでなく、回転
型モータや直線型モータに適用することができる。
【図１】本発明の移送用超音波アクチュエータの駆動部
に使用される振動子の斜視図である。
に使用される振動子の斜視図である。
【図２】縦振動と屈曲振動を利用した多重モード振動子
による紙送り用超音波モータを示す図である。
による紙送り用超音波モータを示す図である。
【図３】多重モード振動子の振動モードを示す図であ
る。
る。
【図４】紙送り用超音波モータの説明図である。
【図５】振動子の各寸法の説明図である。
【図６】Ｌ字型の振動子ユニットの構成図である。
【図７】振動子ユニットを制御するための駆動制御回路
のブロック図である。
のブロック図である。
【図８】本発明の移送用超音波アクチュエータにおける
振動子の振動モードを示す図である。
振動子の振動モードを示す図である。
【図９】本発明の移送用超音波アクチュエータにおいて
移送力を発生させるメカニズムの原理図である。
移送力を発生させるメカニズムの原理図である。
【図１０】副振動子と被移送回転体の接触点の振動軌跡
図である。
図である。
【図１１】被移送回転体の位置と回転方向の関係図であ
る。
る。
【図１２】平板状の被移送物の位置と移送方向の関係図
である。
である。
【図１３】本発明の移送用超音波アクチュエータの振動
子を直接被移送物に接触させて移送させる移送装置を示
す図である。
子を直接被移送物に接触させて移送させる移送装置を示
す図である。
【図１４】被移送回転体を使用した移送装置の第１の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図１５】被移送回転体を使用した移送装置の第２の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図１６】二つの振動子を使用した移送装置の第１の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図１７】二つの振動子を使用した移送装置の第２の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図１８】振動子ユニットを二つ用いたテーブル形の移
送装置を示す図である。
送装置を示す図である。
１ 第１アーム ２ 第２アーム ３ 副振動子 ４ 固定フランジ ５ 固定穴 ３０ 振動子
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｈ０４Ｎ 1/00 １０８Ｚ Ｈ０４Ｎ 1/00 １０８ Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｃ
Claims (4)
- 【請求項１】 （ａ）弾性体から成り、励振時に１次の
長さ方向捩じり振動を発生する第１アームと、（ｂ）弾
性体から成り、上記第１アームと一体的に成形されて直
角に延び、励振時に２次の長さ方向撓み振動を発生する
第２アームと、（ｃ）弾性体から成り、上記第２アーム
の端部に一体的に突出して成形され、励振時に上記第２
アームとの結合部に振動の節を形成して１次の長さ方向
撓み振動を発生する副振動子と、（ｄ）上記第１アーム
の端部を支持する支持手段と、（ｅ）上記第１アーム及
び第２アームを含む平面に平行な第２アームの表面に設
けられた圧電素子を有するとともに、（ｆ）上記第２ア
ームの長さを第１アームの長さ以上とし、（ｇ）上記第
２アームの断面積を副振動子の断面積より大きくしたこ
とを特徴とする移送用超音波アクチュエータ。 - 【請求項２】 （ａ）弾性体から成り、励振時に１次の
長さ方向捩じり振動を発生する第１アームと、（ｂ）弾
性体から成り、上記第１アームと一体的に成形されて直
角に延び、励振時に２次の長さ方向撓み振動を発生する
第２アームと、（ｃ）弾性体から成り、上記第２アーム
の端部に一体的に突出して成形され、励振時に上記第２
アームとの結合部に振動の節を形成して１次の長さ方向
撓み振動を発生する副振動子と、（ｄ）上記第１アーム
の端部を支持する支持手段と、（ｅ）上記第１アーム及
び第２アームを含む平面に平行な第２アームの表面に設
けられた圧電素子を有するとともに、（ｆ）上記第２ア
ームの長さを第１アームの長さ以上とし、（ｇ）上記第
２アームの断面積を副振動子の断面積より大きくし、
（ｈ）上記副振動子と被移送物の接触点を、上記副振動
子が振動する方向の線上からずらした位置においたこと
を特徴とする移送装置。 - 【請求項３】 （ａ）弾性体から成り、励振時に１次の
長さ方向捩じり振動を発生する第１アームと、（ｂ）弾
性体から成り、上記第１アームと一体的に成形されて直
角に延び、励振時に２次の長さ方向撓み振動を発生する
第２アームと、（ｃ）弾性体から成り、上記第２アーム
の端部に一体的に突出して成形され、励振時に上記第２
アームとの結合部に振動の節を形成して１次の長さ方向
撓み振動を発生する副振動子と、（ｄ）上記第１アーム
の端部を支持する支持手段と、（ｅ）上記第１アーム及
び第２アームを含む平面に平行な第２アームの表面に設
けられた圧電素子と、（ｆ）上記副振動子の表面に接触
して回転自在に配設される駆動ローラとを有し、（ｇ）
上記第２アームの長さを第１アームの長さ以上とし、
（ｈ）上記第２アームの断面積を副振動子の断面積より
大きくし、（ｉ）上記駆動ローラの中心点を、上記副振
動子が振動する方向の線上からずらした位置に置いたこ
とを特徴とする移送装置。 - 【請求項４】 （ａ）弾性体から成り、励振時に１次の
長さ方向捩じり振動を発生する第１アームと、（ｂ）弾
性体から成り、上記第１アームと一体的に成形されて直
角に延び、励振時に２次の長さ方向撓み振動を発生する
第２アームと、（ｃ）弾性体から成り、上記第２アーム
の端部に一体的に突出して成形され、励振時に上記第２
アームとの結合部に振動の節を形成して１次の長さ方向
撓み振動を発生する副振動子と、（ｄ）上記第１アーム
の端部を支持する支持手段と、（ｅ）上記第１アーム及
び第２アームを含む平面に平行な第２アームの表面に設
けられた圧電素子と、（ｆ）上記第１アームの支持手段
に固定されるとともに、被移送物を載置する被移送物支
持体と、（ｇ）上記副振動子を支持する振動子ユニット
支持体とを有し、（ｈ）上記第２アームの長さを第１ア
ームの長さ以上とし、（ｉ）上記第２アームの断面積を
副振動子の断面積より大きくし、（ｊ）上記副振動子の
振動方向を鉛直方向から傾斜させたことを特徴とする移
送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3127392A JP2595143B2 (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 移送用超音波アクチュエータ及び移送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3127392A JP2595143B2 (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 移送用超音波アクチュエータ及び移送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04355678A JPH04355678A (ja) | 1992-12-09 |
| JP2595143B2 true JP2595143B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=14958860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3127392A Expired - Lifetime JP2595143B2 (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 移送用超音波アクチュエータ及び移送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2595143B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4720584B2 (ja) * | 2006-04-03 | 2011-07-13 | セイコーエプソン株式会社 | 記録装置および液体噴射装置 |
| JP4844204B2 (ja) * | 2006-04-03 | 2011-12-28 | セイコーエプソン株式会社 | 記録装置、液体噴射装置および駆動機構 |
| JP4844202B2 (ja) * | 2006-04-03 | 2011-12-28 | セイコーエプソン株式会社 | 記録装置および液体噴射装置 |
| JP4844203B2 (ja) * | 2006-04-03 | 2011-12-28 | セイコーエプソン株式会社 | 記録装置 |
| JP2007276969A (ja) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Seiko Epson Corp | 記録装置および液体噴射装置 |
-
1991
- 1991-05-30 JP JP3127392A patent/JP2595143B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04355678A (ja) | 1992-12-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961119 |